TWI455238B - Ｈｄｐ－ｃｖｄ應用之高輪廓極小接觸的處理套組 - Google Patents

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TWI455238B
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds

Description

HDP－CVD應用之高輪廓極小接觸的處理套組
此發明係有關於HDP-CVD應用之高輪廓最小接觸製程套組(high profile minimum contact process kit)。
在現代的半導體裝置製造中，主要步驟之一為藉由氣體之化學反應而在半導體晶圓上形成一薄膜。這一類沈積製程稱為化學氣相沈積「CVD」。習用的熱CVD製程供應反應性氣體至一晶圓表面，而在該晶圓表面發生熱誘發化學反應以製造一所需薄膜。另一方面，電漿增強化學氣相沉積(「PECVD」)技術藉由施加射頻(RF)能量至接近晶圓表面的反應區域，從而產生電漿來促進反應物氣體的激發及/或解離。與習用的熱CVD製程相比，電漿中之物種的高反應性可降低發生化學反應所需的能量，並因而降低這類CVD製程所需的溫度。進一步利用高密度電漿(HDP)CVD技術來利用這些優點，其係在低真空壓力下形成稠密電漿以使電漿物種更具反應性。
在某些CVD應用中，係利用如第1及2圖所示之製程套組100將一晶圓支撐在一製程室內部。在不同的電漿沈積製程期間，氧化物粉末集結物150可如第1及2圖所示般積聚在製程套組100上接近晶圓120的邊緣處。氧化物粉末集結物150可能隨著重複累積的次數而增加。增加的氧化物粉末集結物可導致令人不悅的晶圓斜面剝離(wafer bevel peeling)、殘留物集結，以及製程室及緩衝室之污染。
鑒於先前技術之製程套組蓋持續存在上述問題，吾人期望一種新穎改良的製程套組蓋。
根據本發明一實施例揭示一種晶圓支撐結構。該晶圓支撐結構包含一圓環，該圓環實質上界定出一圓形空腔。該圓環大體上亦與該圓形空腔同中心。圓環可包含多個特徵結構。舉例來說，可藉由直接界定圓形空腔的一內半徑及界定該環的一外半徑來定義出該圓環。該環亦可包含頂表面及底表面，頂表面及底表面實質上垂直於該環之軸。頂表面及底表面通常平行。不過，頂表面及底表面的某些特徵結構可能彼此不平行。頂表面可包含一面向晶圓表面(wafer facing surface)，該面向晶圓表面從該環的內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑。面向晶圓表面設計用以在電漿CVD製程期間支撐一晶圓。第二半徑大於該環之內半徑並且與其同中心，但是小於該外半徑。頂表面包含一接近面向晶圓表面的突出物，其從該環之頂表面沿著實質平行於該軸的方向延伸圍繞該環。突出物亦位於該環之頂表面上鄰接第二半徑之處。
晶圓支撐結構上的突出物可包含一斜面，該斜面位在突出物之頂表面與鄰接面向晶圓表面之突出物側邊的相交處上。此外，沿著與該環之軸平行的一線測量，該面向晶圓表面從晶圓支撐結構之頂表面起算至突出物之頂表面係 突出約0.03至0.1英吋。
一圓形晶圓可擱放在面向晶圓表面上。晶圓的半徑可大於該內半徑，但小於第二半徑。沿著與該環之軸平行的一線測量從該底表面至該頂表面的晶圓支撐結構厚度約0.1至.2英吋。晶圓支撐結構可由陶瓷製成，例如氧化鋁。
晶圓支撐結構可包含一絕熱器(thermal insulator)，其接近該環的至少一部分底表面。絕熱器可能包含一惰性氣體。絕熱器亦可為一固態絕熱器。惰性氣體可能是CVD製程期間用於腔室內的氣體。絕熱器可能包含氮、硼、氬、氖及/或氦。晶圓支撐構件亦可包含一絕熱器，其接近該環的至少一部分底表面。絕熱器可在該圓環及一陶瓷軸環之間提供熱絕緣作用。
亦根據本發明之另一實施例揭示一種晶圓處理系統。該晶圓處理系統可包含：一外殼，其定義出一製程室；一高密度電漿產生系統，其可操作地耦合至該製程室；一氣體輸送系統，配置用以將氣體引入該製程室中；一壓力控制系統，用於在該製程室內部保持一選定壓力；以及一如上文所述的晶圓支撐構件。
接下來的敘述僅提供較佳的示範實施例，而非意欲限制揭示內容的範圍、可應用性或結構配置。更明確地，接下來關於較佳示範實施例之敘述將為熟悉此項技術者說明如何實施一示範實施例。須了解可在不偏離如後附申請專 利範圍所提出之精神及範圍的情況下，在功能及元件安排上作出各種變化。
在一實施例中，本發明揭示內容提供具有高輪廓特徵結構(high profile feature)的CVD製程套組蓋。該製程套組蓋通常可為圓環形結構。該高輪廓特徵結構可設置在該製程套組蓋上方且接近一面向晶圓表面的位置。該面向晶圓表面係配置在該製程套組蓋之內部邊緣上方。當一晶圓放置在該面向晶圓表面上時，該高輪廓特徵結構實質上圍繞著該晶圓。在高輪廓特徵結構和晶圓之間的小間隙可提供適當空間以供刀刃移除晶圓之用。高輪廓特徵結構可減少在CVD或其他沈積製程期間隨著時間增長的氧化物集結物。
在本發明之另一實施例中，本文內容說明一種與下部支撐物或支撐結構具有小到沒有直接熱接觸的CVD製程套組蓋。陶瓷軸環(ceramic collar)或結構可包含陶瓷軸環或其他用來支撐製程套組蓋且類似底座的裝置。製程套組蓋之底表面可包含一絕熱器。當組裝製程套組時，絕熱器與下部支撐物或結構熱交流並提供絕熱作用。在本發明一實施例中，僅製程套組蓋的絕熱器部分直接接觸該下部支撐物或結構。在另一實施例中，製程套組蓋的一部分底表面及一或多個絕熱器絕熱器直接接觸該下部支撐物或結構。絕熱器容許製程套組蓋在清潔製程期間(例如在運用NF3 的清潔製程期間)保持高溫。在製程套組蓋與下部支撐物或結構之間沒有絕熱器的情況下，熱量可更輕易地從製 程套組蓋傳遞至下部支撐物或結構。較高的溫度促進製程套組蓋之清潔。
第3圖說明一高密度電漿化學氣相沈積(HDP－CVD)系統10的實施例，在該系統中可根據本發明沉積一介電層。系統10包含腔室13、真空系統70、源電漿系統80A、偏壓電漿系統80B、氣體輸送系統33以及遠端電漿清潔系統50。
腔室13的上部部分包含圓頂14，其係由陶瓷介電材料製成，例如，氧化鋁或氮化鋁。圓頂14定義出電漿處理區域16的上部邊界。晶圓17的上表面以及晶圓支撐構件18則定義出電漿處理區域16之底部邊界。
加熱板23及冷卻板24裝置在圓頂14上方且熱耦合至圓頂14。加熱板23及冷卻板24容許將圓頂溫度控制在約100℃至約200℃且約±10℃的範圍之間。此種設置允許針對不同製程來最佳化圓頂溫度。舉例來說，對清潔或蝕刻製程來說，期望使圓頂溫度保持高於沈積製程之溫度。準確地控制圓頂溫度亦減少腔室中的碎片或粒子數，並且改善沈積層與晶圓之間的附著力。
腔室13之下部部分包含一主體構件22，其將該腔室連結至真空系統。晶圓支撐構件18之基底部分21裝配在主體構件22上，而與主體構件22形成連續的內部表面。利用一機械手刀刃(未顯示)通過腔室13側邊中的一插入/移除開口(未顯示)來傳遞晶圓進出腔室13。在馬達(未顯示)的控制下使舉升銷(未顯示)舉起且隨後降下，以將晶圓從 位於上部裝載位置57之機械手刀刃移動至下部處理位置56，在下部處理位置56中，晶圓放置在晶圓支撐構件18之晶圓接收部分19上。晶圓接收部分19包含靜電夾盤20，用以在晶圓處理期間將晶圓固定於晶圓支撐構件18。在一較佳實施例中，晶圓支撐構件18係由氧化鋁或鋁陶瓷材料製成。
真空系統70包含節流閥主體25，其容納三葉式節流閥26且連接至閘閥27及渦輪分子幫浦28。在某些實施例中，可使用雙葉或其他多葉式的節流閥26。須注意到，節流閥主體25提供給氣流最小阻礙且允許對稱的抽吸。閘閥27可將幫浦28與節流閥主體25隔離開來，且亦可在節流閥26完全打開時，藉由限制排氣流量來控制腔室壓力。節流閥、閘閥及渦輪分子幫浦的配置，容許準確及穩定地將腔室壓力控制在約1毫托(millitorr)至約2托(torr)之間。
源電漿系統80A包含安裝在圓頂14上的頂部線圈29及側線圈30。一對稱的接地屏蔽件(未顯示)降低線圈之間的電耦合。由頂部源射頻(SRF)產生器31A提供動力給頂部線圈29，並且由側SRF產生器31B提供動力給側線圈30，以容許為各線圈提供獨立的功率大小及操作頻率。此雙線圈系統容許控制腔室13中的徑向離子密度，從而改善電漿之均勻性。側線圈30及頂部線圈29典型為電感驅動，其不需要互補電極。在一特定實施例中，頂部源射頻產生器31A在2 MHz的額定頻率下提供高達2,500瓦的射頻功率，且側源射頻產生器31B在2 MHz的額定頻率下提供高 達5,000瓦之射頻功率。頂部射頻產生器及側射頻產生器的操作頻率可偏離額定操作頻率(例如，分別為1.7至1.9 MHz以及1.9至2.1 MHz)，以改善電漿產生效率。
偏壓電漿系統80B包含一偏壓射頻(BRF)產生器31C及一偏壓匹配網路32C。偏壓電漿系統80B將晶圓部分17電容耦合至一充當互補電極(complimentary electrode)的主體構件22。偏壓電漿系統80B用於幫助該源電漿系統80A所產生之電漿物種(例如，離子)輸送至晶圓表面。在一特定實施例中，偏壓射頻產生器提供頻率為13.56 MHz且高達5,000瓦的射頻功率。
射頻產生器31A及31B包含多個數位控制的合成器(synthesizer)並且在介於約1.8至約2.1 MHz的頻率範圍之間操作。如此技術中具有通常知識者所了解般，每個產生器包含一射頻控制電路(未顯示)，其測量從腔室及線圈回到產生器的反射功率，並且調整操作頻率以獲得最低的反射功率。射頻產生器典型設計成作用於具有50歐姆之特性阻抗的負載中。射頻功率可能會從具有與產生器不同之特性阻抗的負載中反射回來。這可能減少轉移到負載中的功率。此外，從負載反射回到產生器的功率可能使產生器超載及損壞。由於，依電漿離子密度或其他因素，電漿的阻抗範圍可從小於5歐姆至超過900歐姆，且因為反射功率可能是頻率的函數，因此根據反射功率來調整產生器的頻率，可增加從射頻產生器轉移至電漿的功率並且保護產生器。另一種減少反射功率並改善效率的方法是使用一匹配 網路。
匹配網路(Matching networks)32A及32B使產生器31A及31B的輸出阻抗與其個別的線圈29及30匹配。射頻控制電路可藉由改變匹配網路內部之電容值來調整兩個匹配網路，以在負載改變時使產生器能配合該負載。當從該負載反射回到產生器的功率超過某一限值時，射頻控制電路可調整一匹配網路。提供一固定匹配並且有效使射頻控制電路調整匹配網路不作用的其中一種方法是將反射功率限值設定成超過任何的反射功率預期值。此可藉著使匹配網路在其最新狀態條件下保持固定，而在某些狀態下幫助穩定電漿。
其他測量亦可幫助穩定電漿。舉例來說，射頻控制電路可用於決定輸送至負載(電漿)的功率，並可增加或減少產生器之輸出功率，以在一膜層的沈積期間使輸送功率保持實質固定。
氣體輸送系統33經由氣體輸送管線38(僅顯示部分管線)將來自數個氣體源34A至34E的氣體供應至處理晶圓之腔室。如同熟悉此技術者所了解般，可用於氣體源34A至34E的實際來源，以及輸送管線至腔室13的實際連接方式係依照腔室13內所執行的沈積和清潔製程而變化。氣體經由氣環37及/或頂部噴嘴45引入腔室13中。
在一實施例中，第一和第二氣體源34A與34B及第一和第二氣體流量控制器35A’與35B’透過氣體輸送管線38(僅顯示某些管線)提供氣體給氣環37中的氣環氣室。氣 環37具有複數個源氣體噴嘴39(僅顯示其中一個噴嘴作為示範說明)，該些源氣體噴嘴39在晶圓上方提供均勻的氣流。噴嘴長度、孔口及噴嘴角度可改變，以容許針對個別腔室中的特定製程調整均勻一致的輪廓及氣體使用效率。在一較佳實施例中，氣環37具有12個源氣體噴嘴，其係由氧化鋁陶瓷製成。
氣環37亦具有複數個氧化劑氣體噴嘴40(僅顯示其中一個噴嘴)，在一較佳實施例中，該些氣化劑氣體噴嘴40與源氣體噴嘴39共平面，並且比源氣體噴嘴39要短，且在一實施例中，該些氧化劑氣體噴嘴40接收來自主體氣室之氣體。在某些實施例中，希望在將氣體注入腔室13之前，不要混合該些源氣體及氧化劑氣體。在其他實施例中，可藉由在主體氣室及氣環氣室36之間設置多個孔(未顯示)而在氣體注入腔室13之前，先混合氧化劑氣體及源氣體。在一實施例中，第三和第四氣體源34C與34D及第三和第四氣體流量控制器35C與35D’經由氣體輸送管線38提供氣體給主體氣室。額外的閥，例如閥43B(其他閥未顯示)，可關掉從流量控制器流至腔室的氣體。
在使用可燃、毒性或腐蝕氣體之實施例中，希望可在沈積後，清除餘留在氣體輸送管線中的氣體。舉例來說，其可使用三通閥(例如閥43B)將腔室13與輸送管線隔離開來，並且將輸送管線排氣至真空管線(vacuum foreline)44來達成。如第3圖所示，其他類似的閥，例如，閥43A及43C，可設置在其他的氣體輸送管線上。這類三通閥在可 行的情況下盡可能地設置在靠近腔室13之處，以使不能排氣的氣體輸送管線(介於三通閥及腔室之間)之體積減至最小。此外，二通閥(開－關閥，未顯示)可設置在一流量控制器(MFC)及腔室之間，或設置在一氣體源及一流量控制器之間。
腔室13亦可具有一頂部噴嘴45及頂部排氣孔46。頂部噴嘴及頂部排氣孔46可容許獨立控制氣體的頂部及側向流量，以改善薄膜均勻性並容許微調薄膜的沈積及摻雜參數。頂部排氣孔46是一圍繞著頂部噴嘴45的環狀開口。在一實施例中，第一氣體源34A供應氣體給源氣體噴嘴39及頂部噴嘴45。源噴嘴MFC 35A’控制輸送至源氣體噴嘴39的氣體量，而頂部噴嘴MFC 35A控制輸送至頂部氣體噴嘴45之氣體量。同樣地，兩個MFC 35B及35B’可用於控制從單一氧氣源(例如，源34B)輸送至頂部排氣孔46及氧化劑氣體噴嘴40兩者的氧氣流量。供應至頂部噴嘴45及頂部排氣孔46之氣體可在氣體流入腔室13之前保持分開，或氣體可在流入腔室13之前於頂部氣室48中混合。相同氣體可使用不同來源以供應至腔室的不同部分。
設置一遠端微波產生電漿清潔系統50，用以週期性地清除腔室部件上的沈積殘留物。該清潔系統包含一遠端微波產生器51，其在反應器空腔53中利用清潔氣體源34E(例如分子氟、三氟化氮、其他氟碳化合物或均等物)來形成電漿。此電漿產生的反應性物種經由施用管55且通過清潔氣體饋送埠54而運送至腔室13。用於容納清潔電漿的材料 (例如，空腔53及施用管55)必須能抵抗電漿侵蝕。由於所需的電漿物種濃度會從反應器空腔53開始隨著距離而遞減，因此反應器空腔53與饋送埠54之間的距離必須保持在可行的情況下盡可能地短。在一遠端空腔中產生清潔電漿的方式，容許使用一有效的微波產生器，並且腔室部件不會遭受溫度、輻射的影響或輝光放電轟擊，而這些情況卻會在原位形成電漿中發生。因此，不須要如同原位電漿清潔製程般使用一測試晶圓(dummy wafer)來覆蓋或以其他方式保護該些相對較敏感的部件，例如靜電夾盤20。在一實施例中，此清潔系統用來在遠端處解離蝕刻劑氣體的原子，隨後將解離的蝕刻劑氣體供應至製程室13。在另一實施例中，蝕刻劑氣體直接提供至製程室13。在又一實施例中，使用多個製程室，並且在不同腔室中執行沈積及蝕刻步驟。
在本發明之另一實施例中，可設置一遠端電漿系統(RPS)，而不是遠端微波產生電漿清潔系統，以週期性地清除掉腔室部件上的沈積殘留物。RPS可安裝在圓頂14之頂部上。RPS可通過一與晶圓底座中心同軸的圓錐形頂部檔板將離子化的清潔氣體引入腔室中。一流體通道可穿過檔板中心以供應一前驅物或載氣，其與流下檔板之外部引導表面的前驅物具有不同的成分。舉例來說，檔板中心處之通道可運送處理氣體，而外部通道可運送清潔氣體，例如NF3 。
一導管可圍繞著該檔板的外表面，該導管引導來自設 置於沈積室上方之反應物種產生系統的反應前驅物。導管可為直的圓形管，且該導管的其中一端在檔板的外表面上開口，而其相反端則耦合至該反應物種產生系統。
RPS可藉由使更穩定的起始材料暴露至電漿中來產生反應性物種。舉例來說，起始材料可能是一混合物，其包含分子氧(或臭氧)。此起始材料暴露至來自RPS的電漿中導致一部分的分子氧解離成為原子氧，原子氧為高反應性物種，且在明顯較低的溫度下(例如，小於100℃)，原子氧將與一有機矽前驅物(例如，OMCTS)起化學反應，以在晶圓表面上形成一可流動的介電質。由於在反應性物種產生系統中所產生的反應性物種甚至在室溫下對於其他沈積前驅物經常具有高反應性，因此在與其他沈積前驅物混合之前，於一隔離的氣體混合物下游導管(isolated gas mixture down conduit)中輸送該些反應性物種，並利用一檔板(baffle)分散至反應室中。
系統控制器60控制系統10之操作。在一較佳實施例中，控制器60包含耦合至處理器61的記憶體62，例如硬碟、軟碟(未顯示)及一插卡架(未顯示)。插卡架可包含單板電腦(SBC)(未顯示)、類比及數位輸入/輸出板(未顯示)、介面板(未顯示)及步進馬達控制器板(未顯示)。系統控制器符合Versa模組歐洲(VME)標準，其定義板、卡籠及連接器的尺寸及類型。VME標準亦定義匯流排結構為具有16位元資料匯流排及24位元位址匯流排。在儲存於硬碟上之電腦程式或其他電腦程式(例如儲存在可移除式磁碟 上之程式)的控制下來操作系統控制器60。電腦程式指定，例如一特定製程的時序、氣體混合物、射頻功率大小及其他參數。利用一監視器，例如陰極射線管(CRT)及光筆作為使用者及系統控制器之間的介面。
第1圖為氣相沈積製程套組的部分剖面圖，其顯示氧化物集結物150。製程套組100包含一製程套組蓋140，製程套組蓋140包含一面向晶圓表面105。晶圓120擱放在底座(或靜電夾盤)108上。晶圓120之外邊緣延伸在製程套組蓋140的面向晶圓表面105上方。晶圓120未與面向晶圓表面105接觸。製程套組蓋擱放在陶瓷軸環110上方，且托架130圍繞著陶瓷軸環110。氧化物集結150發生在重複的CVD製程期間。第2圖顯示另一具有氧化物集結物150的製程套組100。在兩個範例中，氧化物粉末集結發生在鄰接晶圓120處，且在某些實例中，發生在該面向晶圓表面105上的晶圓120下方。
第4A圖顯示根據本發明一實施例之製程套組100的剖面圖，製程套組100包含一高輪廓特徵結構170(或突出物)，其從根據本發明之製程套組蓋的頂表面突出。高輪廓特徵結構170可在該頂表面及最接近面向晶圓表面105之側表面的相交處具有一斜面180。該斜面可容許一刀刃提取晶圓120。高輪廓特徵結構170可減少在鄰接晶圓120處以及在面向晶圓表面105上的氧化物集結。
舉例來說，對內直徑介於11英吋至13英吋之間的製程套組來說，高輪廓特徵結構170的高度可介於0.02英吋 至0.12英吋，不過，高輪廓特徵結構170之高度可為任何高度。在另一實施例中，厚度－直徑的比例係介於約0.1至1之間。晶圓120與高輪廓特徵結構170之間的間隙，例如可介於0.01至.05英吋之間。從晶圓120頂部至斜面180底部的高輪廓特徵結構170之高度可例如是晶圓120厚度的0至5倍。在一實施例中，從晶圓120頂部至斜面180底部的高輪廓特徵結構170高度可能是晶圓120厚度的一倍至兩倍。高輪廓特徵結構170之寬度可能受到欲使總製程套組蓋之材料體積保持最小的設計所限制。
此外，製程套組蓋可能相當薄，舉例來說，小於0.25英吋。製程套組蓋140之薄度能使製程套組蓋140在清潔期間加熱，從而增加清潔效力。製程套組蓋140及高輪廓特徵結構170兩者可接由陶瓷材料構成。高輪廓特徵結構170可與製程套組蓋140整合在一起，使得兩者成為一連續件的一部分。在本發明之另一實施例中，高輪廓特徵結構170可為一附加的特徵結構，其係使用與製程套組蓋140相同或相異的材料製成。此外，高輪廓特徵結構170可獨立建構,並且附加至製程套組蓋140。
製程套組亦可包含一絕緣間隙190。絕緣間隙190限制了製程套組蓋140與陶瓷軸環110(例如，陶瓷軸環或底座或其他物體)接觸的表面面積。在此實施例中，製程套組蓋140在界面160處與陶瓷軸環110部分接觸。使界面160的大小最小化，以使從製程套組蓋140至陶瓷軸環110的熱傳導減至最小。在本發明一實施例中，界面160約為製 程套組蓋140底表面之表面面積的0%至30%。在本發明之另一實施例中，界面160約為製程套組蓋140底表面之表面面積的5%至25%。根據本發明之另一實施例，界面160約為製程套組蓋140底表面之表面面積的10%至20%。
第4B圖顯示根據本發明一實施例之具有高輪廓特徵結構170的立體製程套組蓋140。此立體圖亦顯示製程套組蓋140之圓形形狀。還顯示出圓形製程套組蓋140之面向晶圓表面105。
第4C圖顯示根據本發明一實施例之製程套組蓋140的部分頂視圖。此圖並未按比例繪製。該圖顯示一部分用來組成製程套組蓋140的圓環。該圓環具有內半徑410及外半徑420。內半徑410定義出該環的內表面(interior)，而外半徑420定義出該環的外表面(exterior)。面向晶圓表面105從內半徑410延伸至第二半徑430。高輪廓特徵結構170從第二半徑430延伸至第三半徑440。
第5圖顯示根據本發明另一實施例之具有高輪廓特徵結構151之製程套組100多個部分的另一剖面圖。在此實施例中，高輪廓特徵結構151從製程套組蓋140突出，因而較高。因此，高輪廓特徵結構151之幅員(dimensionality)僅受製程套組蓋140上方之垂直間隙以及是否容許使用刀刃存取晶圓120以從面向晶圓表面105上舉起晶圓120所限制。在此實施例中，絕熱器為CVD內的氣體，例如反應性NF3 。
第6圖顯示根據本發明另一實施例之製程套組100多 個部分的另一剖面圖。在此實施例中，製程套組蓋140與陶瓷軸環110具有多個界面161。多個絕熱器191放置在該些界面161之間。該些絕熱器可為CVD室內的氣體，或是固態絕熱器。該些界面可大於或小於圖中所示者。
第7圖顯示根據本發明另一實施例之製程套組100多個部分的另一剖面圖。根據此實施例，製程套組蓋140與位在絕熱器195內的陶瓷軸環110完全絕熱。在此實施例中，絕熱器195可為固態絕熱器。任何具有較低導熱性的材料，例如玻璃纖維、塑膠、聚合物，可作為絕熱器195。
10‧‧‧高密度電漿化學氣相沈積系統
13‧‧‧腔室
14‧‧‧圓頂
16‧‧‧電漿處理區域
17‧‧‧基板
18‧‧‧基板支撐構件
19‧‧‧基板接收部分
20‧‧‧靜電夾盤
21‧‧‧基底部分
22‧‧‧主體構件
23‧‧‧加熱板
24‧‧‧冷卻板
25‧‧‧節流閥主體
26‧‧‧三葉片節流閥
27‧‧‧閘閥
28‧‧‧渦輪分子幫浦
29‧‧‧頂部線圈
30‧‧‧側線圈
31A‧‧‧頂部源射頻產生器
31B‧‧‧側源射頻產生器
31C‧‧‧偏壓射頻產生器
32A‧‧‧匹配網路
32B‧‧‧匹配網路
32C‧‧‧偏壓匹配網路
33‧‧‧氣體輸送系統
34A‧‧‧第一氣體源
34B‧‧‧第二氣體源
34C‧‧‧第三氣體源
34D‧‧‧第四氣體源
34E‧‧‧清潔氣體源
35A‧‧‧頂部噴嘴MFC
35A’‧‧‧第一氣體流量控制器
35B‧‧‧MFC
35B’‧‧‧第二氣體流量控制器
35C‧‧‧第三氣體流量控制器
35D‧‧‧第四氣體流量控制器
36‧‧‧氣環氣室
37‧‧‧氣環
38‧‧‧氣體輸送管線
39‧‧‧源氣體噴嘴
40‧‧‧氧化劑氣體噴嘴
43A、43B、43C‧‧‧閥
44‧‧‧真空管線
45‧‧‧頂部噴嘴
46‧‧‧頂部排氣孔
48‧‧‧頂部氣室
50‧‧‧遠端電漿清潔系統
51‧‧‧遠端微波產生器
53‧‧‧反應器空腔
54‧‧‧清潔氣體饋送埠
55‧‧‧施用管
56‧‧‧下部處理位置
57‧‧‧上部裝載位置
60‧‧‧系統控制器
61‧‧‧處理器
62‧‧‧記憶體
70‧‧‧真空系統
80A‧‧‧源電漿系統
80B‧‧‧偏壓電漿系統
100‧‧‧製程套組
105‧‧‧基板接觸面
108‧‧‧底座
110‧‧‧陶瓷軸環
120‧‧‧晶圓
130‧‧‧托架
140‧‧‧製程套組蓋
150‧‧‧氧化物粉末集結物
151‧‧‧高輪廓特徵結構
160‧‧‧界面
161‧‧‧界面
170‧‧‧高輪廓特徵結構
180‧‧‧斜面
190‧‧‧絕熱間隙
191‧‧‧絕熱器
195‧‧‧絕熱器
410‧‧‧內半徑
420‧‧‧外半徑
430‧‧‧第二半徑
440‧‧‧第三半徑
第1圖顯示一製程套組上的氧化物集結物。
第2圖顯示另一製程套組上的氧化物集結物。
第3圖顯示根據本發明之高密度電漿化學氣相沈積系統實施例的簡化圖。
第4A圖顯示根據本發明一實施例之具有一高輪廓突出物及一小接觸表面的製程套組蓋。
第4B圖顯示根據本發明一實施例具有一高輪廓突出物之立體套組蓋的一部分。
第4C圖顯示根據本發明一實施例之一製程套組蓋的部分頂視圖。
第5圖顯示根據本發明一實施例之具有一高輪廓突出物及小接觸表面的另一製程套組蓋。
第6圖顯示根據本發明一實施例之具有多個最小接觸 表面的製程套組蓋。
第7圖顯示根據本發明一實施例，在製程套組蓋及一陶瓷軸環間具有一固態絕熱器的製程套組蓋。
在附圖中，類似的部件及/或特徵結構可使用相同的元件符號。在本說明書中使用元件符號之處，敘述內容可參照至任何具有相同元件符號的類似部件。
100‧‧‧製程套組
105‧‧‧基板接觸面
108‧‧‧底座
110‧‧‧陶瓷軸環
120‧‧‧晶圓
130‧‧‧托架
140‧‧‧製程套組蓋
150‧‧‧氧化物粉末集結物

Claims (19)

  1. 一種晶圓支撐結構，其包含：一圓環，其實質界定出一圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環包含：一內半徑，其直接界定該圓形空腔；一外半徑，其界定該環；一底表面，具有與該環之軸成實質垂直的多個部分；及一頂表面，具有與該環之軸成實質垂直且與該底表面成實質平行的多個部分，並且該頂表面相對於該底表面而配置，其中該頂表面包含：一面向晶圓表面(wafer facing surface)，其從該環的該內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑，且垂直於該環之軸，其中該第二半徑大於該環的該內半徑並與其同中心，且該第二半徑小於該外半徑；及一突出物，其從該頂表面延伸圍繞該環，並以一實質平行於該環之軸的方向突出，且鄰接該第二半徑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，其中該突出物包含：一突出物頂表面，其實質平行於該環的該頂表面；一內部垂直表面，其垂直於且鄰接該突出物頂表面，並且接近該環的該第二半徑；及 一斜面，其位於該垂直表面及該突出物頂表面的相交處。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，其中沿著與該環之軸平行的一線來測量該突出物，該突出物從該晶圓支撐結構的頂表面起算至該突出物之頂表面係突出約0.03至0.1英吋。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，更包含一圓形晶圓擱放在該面向晶圓表面上，其中該晶圓之半徑大於該環的該內半徑並且小於該環之該第二半徑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，其中沿著與該環之軸平行的一線測量從該晶圓支撐結構之該底表面至該晶圓支撐結構之該頂表面的該晶圓支撐結構厚度為約0.1至0.2英吋。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，其中該晶圓支撐結構包含陶瓷。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，其中該晶圓支撐結構包含氧化鋁。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐結構，更包含一絕熱器，其接近該環之至少一部分的該底表面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓支撐結構，其中該絕熱器為一惰性氣體。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓支撐結構，其中該絕熱器係選自於由氮、硼、氬、氖及氦所組成之群組中。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓支撐結構，其中該突出物沿著該環的頂表面從該第二半徑延伸至一第三半徑，其中該第三半徑大於該環的該第二半徑並且與其同中心，以及該第三半徑小於該外半徑。
  12. 一種晶圓支撐結構，其包含：一圓環，其實質上界定出一圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環包含：一內半徑，直接界定該圓形空腔；一外半徑，其定界該環；一底表面，其具有與該環之軸呈實質垂直的多個部分；一絕熱器，其接近該環之至少一部分的該底表面；及 一頂表面，其具有與該環之軸呈實質垂直且與該底表面呈實質平行的多個部分，並且相對於該底表面而設置，其中該頂表面包含一面向晶圓表面，該面向晶圓表面從該環之該內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑，並且垂直於該環之軸，其中該第二半徑大於該環之該內半徑且與其同中心，以及該第二半徑小於該外半徑。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓支撐結構，更包含複數個絕熱器，其接近該環之至少一部分的該底表面。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓支撐結構，其中該頂表面包含一突出物，該突出物從該頂表面突出且圍繞著該環而延伸，並且實質上平行於該環之軸，以及鄰接該第二半徑。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓支撐結構，其中該絕熱器為一惰性氣體。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓支撐結構，其中該絕熱器係選自於由氮、硼、氬、氖及氦所構成之群組中。
  17. 一種晶圓支撐結構，其包含：一圓環，其實質界定一圓形空腔，且大體上與該圓形 空腔同中心，其中該圓環包含：一內半徑，其直接界定該圓形空腔；一外半徑，其界定該環；一底表面，其具有與該環之軸實質垂直的多個部分；一絕熱器，其接近該環之至少一部分的該底表面；及一頂表面，其具有與該環之軸實質垂直且與該底表面實質平行的多個部分，並且相對於該底表面而設置，其中該頂表面包含：一面向晶圓表面，其從該環之該內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑，並且垂直於該環之軸，其中該第二半徑大於該環之該內半徑且與其同中心，以及該第二半徑小於該外半徑；及一突出物，其從該頂表面延伸圍繞該環，並以與該環之軸實質平行的方向突出，且鄰接該第二半徑。
  18. 一種晶圓處理系統，其包含：一外殼，其定義一製程室；一高密度電漿產生系統，其可操作地耦合至該製程室；一氣體輸送系統，配置用以將氣體引入該製程室中；一壓力控制系統，用於使該製程室內保持一選定壓力；及 一晶圓支撐構件，其包含一圓環，該圓環實質上界定一圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環包含：一內半徑，其直接界定該圓形空腔；一外半徑，其界定該環；一底表面，其具有與該環之軸實質垂直的多個部分；及一頂表面，其具有與該環之軸實質垂直且與該底表面實質平行的多個部分，並且相對於該底表面而設置，其中該頂表面包含：一面向晶圓表面，其從該環的該內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑，並且垂直於該環之軸，其中該第二半徑大於該環之該內半徑且與其同中心，以及該第二半徑小於該外半徑；及一突出物，其從該頂表面延伸圍繞該環，並且以與該環之軸實質平行的方向突出，且鄰接該第二半徑。
  19. 一種晶圓處理系統，其包含：一外殼，其定義一製程室；一高密度電漿產生系統，其可操作地耦合至該製程室；一氣體輸送系統，其配置用以將氣體引入該製程室中；一壓力控制系統，用於使該製程室內保持一選定壓力；及 一晶圓支撐構件，其包含一圓環，該圓環實質上界定一圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環包含：一內半徑，其直接界定該圓形空腔；一外半徑，其界定該環；一底表面，其具有與該環之軸實質垂直的多個部分；一絕熱器，其接近該環之至少一部分的該底表面；及一頂表面，其具有與該環之軸實質垂直且與該底表面實質平行的多個部分，並且相對於該底表面而設置，其中該頂表面包含一面向晶圓表面，該面向晶圓表面從該環之該內半徑繞著該環而圓形地延伸至一第二半徑，並且垂直於該環之軸，其中該第二半徑大於該環之該內半徑且與其同中心，以及該第二半徑小於該外半徑。
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