TWI654650B - 用於處理基材的設備 - Google Patents

用於處理基材的設備

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TWI654650B TW104102861A TW104102861A TWI654650B TW I654650 B TWI654650 B TW I654650B TW 104102861 A TW104102861 A TW 104102861A TW 104102861 A TW104102861 A TW 104102861A TW I654650 B TWI654650 B TW I654650B
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邱湯姆Ｋ
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Abstract

本揭露書大體關於用於在處理腔室中在電場、氣流及熱分布中對稱的設備及方法，以達成處理均勻性。本揭露書的實施例包含電漿處理腔室，具有沿著相同中央軸而對準之電漿源、基材支撐組件及真空泵，以在電漿處理腔室中產生實質對稱的流動路徑、電場及熱分布，導致改善的處理均勻性和減少的歪斜。

Description

用於處理基材的設備
本揭露書的實施例關於用於處理半導體基材的設備及方法。較特別地，本揭露書的實施例關於用於改善在處理腔室中之電場、氣流和熱分布之對稱性的設備及方法，以達成處理均勻性。
傳統的半導體處理腔室(諸如電漿蝕刻腔室)可具有偏置泵設計，偏置泵設計具有沿一個軸而對準之基材支撐件及電漿/氣體源，及沿不同軸對準之渦輪泵，以提供所有腔室組件的容納及幫助存取所有腔室組件。然而，偏置泵設計係本質上不對稱的，此會導致遍布待處理基材的不均勻性，並導致顆粒問題，因為由處理而產生的副產品可能從基材和處理腔室的所有表面被有效地泵送出。
因此，具有可導致對稱流動的處理腔室之需求。
本揭露書大體關於用於在處理腔室中在電場、氣流及熱分布中對稱的設備及方法，以達成處理均勻性。
本揭露書的一個實施例提供用於處理基材的設備。設備包含腔室外殼，腔室外殼界定具有中央軸的處理容積。腔室外殼具有通過腔室外殼之底部而形成之開口，且開口係繞中央軸而實質對稱。設備進一步包含基材支撐組件，係設置於處理容積中；氣體分布組件，係設置以在處理容積中朝基材支撐組件的支撐表面輸送一或多個處理氣體；及閘閥，耦接至腔室外殼的開口。基材支撐組件具有支撐表面，支撐表面用以將基材定位成實質對稱於中央軸，且基材支撐組件係附接至腔室外殼的側壁。
本揭露書的另一個實施例提供基材支撐組件。基材支撐組件包含靜電吸座，具有用於支撐基材的頂表面；支撐塊，包括盤，用以支撐靜電吸座；及安裝塊，附接至盤，以將盤和靜電吸座以懸臂方式附接至側壁。
本揭露書的又一個實施例提供處理基材的方法。方法包含將基材定位於基材支撐組件，基材支撐組件係設置於處理腔室的處理容積中。處理容積係實質對稱於中央軸，基材係設置成繞中央軸而實質對稱，且基材支撐組件係以懸臂方式而附接至處理腔室的側壁。方法進一步包含將一或多個處理氣體通過氣體分布組件而傳送至處理容積，氣體分布組件係設置成實質對稱於中央軸，同時通過閘閥而將處理容積抽真空，閘閥係耦接至處理腔室上的開口，其中開口係繞中央軸而實質對稱。
100‧‧‧電漿處理腔室
101‧‧‧基材
102‧‧‧第一軸
103‧‧‧第二軸
104‧‧‧腔室本體
105‧‧‧泵送埠
106‧‧‧腔室蓋
110‧‧‧電漿源
112‧‧‧線圈
114‧‧‧氣體輸送噴嘴
116‧‧‧氣體盤
118‧‧‧RF功率源
120‧‧‧腔室襯墊
121‧‧‧側壁
122‧‧‧狹縫閥門開口
123‧‧‧側壁/底部
124‧‧‧處理容積
125‧‧‧排除容積
126‧‧‧設施埠
127‧‧‧凸緣
128‧‧‧開口
130‧‧‧基材支撐組件
132‧‧‧靜電吸座
134‧‧‧設施盤
136‧‧‧支撐塊
140‧‧‧基材舉升組件
142‧‧‧舉升銷
144‧‧‧箍
146‧‧‧支撐柱
148‧‧‧懸臂
150‧‧‧延伸捲軸
152‧‧‧圓柱壁
153‧‧‧凸緣
154‧‧‧內容積
156‧‧‧舉升組件埠
158‧‧‧延伸臂
160‧‧‧舉升銷驅動機構
162‧‧‧外殼
170‧‧‧節流閘閥
180‧‧‧真空泵
190‧‧‧設施導管
210‧‧‧盤
211‧‧‧頂表面
212‧‧‧安裝塊
214‧‧‧冷卻管道
216‧‧‧冷卻管道
218‧‧‧氣體導管
220‧‧‧電導管
222‧‧‧舉升銷孔
224‧‧‧下臂
226‧‧‧上臂
228‧‧‧間隙
230‧‧‧外側部分
232‧‧‧介面
為使本揭露書的上述所載之特徵可以被詳細地理解之方式，可參考實施例而獲得本揭露書之實施例的一個更特定的說明(於前面所簡單摘要地)，其中一些部分係顯示於附隨的圖式中。然而，需注意到附隨的圖式僅說明本揭露書的典型實施例且不因此而視為限制本揭露書的範圍，因為本揭露書可容許其他等效的實施例。
第1A圖為依據本揭露書之一個實施例的電漿處理腔室的概要頂視圖。
第1B圖為第1A圖之電漿處理腔室的截面側視圖。
第1C圖為第1A圖之電漿處理腔室的第二截面側視圖。
第2A圖為依據本揭露書之一個實施例的支撐塊的概要透視頂視圖。
第2B圖為第2A圖之支撐塊的概要透視底視圖。
第3圖為依據本揭露書之一個實施例的腔室襯墊的概要透視截面圖。
第4圖為依據本揭露書之一個實施例的捲軸的概要透視截面圖。
第5圖為依據本揭露書之一個實施例的舉升銷組件的概要透視圖。
為幫助理解，若可能的話，使用相同的元件符號以指定於圖式中共用之相同的元件。應理解在一個實施例中所揭露的元件可無須特別引用而有利地併入於其他實施例中。
本揭露書大體關於用於在處理腔室中在電場、氣流及熱分布中對稱的設備及方法，以達成處理均勻性。本揭露書的實施例包含電漿處理腔室，具有沿著相同中央軸而對準之電漿源、基材支撐組件及真空泵，以在電漿處理腔室中產生實質對稱的流動路徑、電場及熱分布，導致改善的處理均勻性和減少的歪斜。一個實施例包含腔室襯墊，腔室襯墊經設計以界定用於基材處理的實質對稱內容積。腔室襯墊亦可提供用以連接真空泵系統的介面。在一個實施例中，可使用腔室襯墊以翻新現存之非對稱電漿腔室的腔室本體。
第1A-1C圖為依據本揭露書之一個實施例的電漿處理腔室100的概要圖。電漿處理腔室100藉由沿著相同軸對準電漿源、基材支撐組件、節流閘閥和真空泵而改善在處理腔室內側的處理流動之均勻度和傳導性。在一個實施例中，電漿處理腔室100可由具有偏置泵設計之現存電漿處理腔室的腔室本體作翻新。
第1A圖為將腔室蓋106和電漿源110移除之電漿處理腔室100的概要頂視圖。第1B圖為提供基材舉升組件140之細節的電漿處理腔室100的截面側視圖。第1C圖為提供基材支撐組件130之細節的電漿處理腔室100的第二截面側視圖。電漿處理腔室100包含腔室外殼，腔室外殼具有實質對稱於中央軸之內容積，以改善處理均勻度。在一個實施例中，腔室外殼可包含腔室本體104和設置於腔室本體104內側的腔室襯墊120。
如第1A圖中所示，腔室本體104為用於傳統泵偏置處理腔室之腔室本體。腔室本體104係最初地設計成於處理期間具有設置成繞第一軸102而實質對稱之基材101。泵送埠105可繞第二軸103通過腔室本體104而形成，以泵送腔室本體104之內容積。第二軸103係與第一軸102偏置，使得由腔室本體104所產生的處理環境並未繞第一軸102而對稱，第一軸102亦為待處理之基材101的中央軸。本揭露書的實施例提供用於使用第一軸102作為中央軸而用於實質對稱處理之方法的設備。
襯墊120係設置於腔室本體104的內側。襯墊120將腔室本體104的內側分隔成處理容積124和排除容積125。處理容積124係由襯墊120所包圍，且繞第一軸102而實質對稱。排除容積125係位於襯墊120之外側。襯墊120亦將泵送埠105排除於處理容積124外。基材支撐組件130係設置於處理容積124中，且繞第一軸102實質對稱，使得基材101可於處理期間實質對稱於第一軸102。如第1B和1C圖中所示，電漿源110、節流閘閥170及真空泵180亦繞第一軸102而實質對稱。
電漿源110可設置於腔室蓋106之上方。在一個實施例中，電漿源110可為具有一或多個線圈112連接至射頻(RF)功率源118之感應耦合電漿源。一或多個線圈112可設置成與第一軸102同心，以在實質對稱於第一軸102之處理容積124中產生並維持電漿。可依據處理需求而使用其他電漿源。
氣體輸送噴嘴114可穿過腔室蓋106而設置，以由氣體盤116將一或多個處理氣體分布至處理容積124。氣體輸送噴嘴114可繞第一軸102而對稱地設置，以產生對稱的氣流。替代地，其他氣體分布裝置(諸如噴灑頭)可繞第一軸102而對稱地設置，以取代氣體輸送噴嘴114。
襯墊120可經調整形狀以繞第一軸102而包圍對稱的容積，並將腔室本體104的任何不對稱特徵屏蔽於設置在襯墊120內側的基材支撐組件130外。在第1A-1C圖中，襯墊120具有實質圓柱側壁121，以界定實質圓柱內容積。凸緣127可從圓柱側壁121的上端延伸。凸緣127允許襯墊120被安裝於腔室本體104上。底部123可由圓柱側壁121向內延伸。開口128係通過底部123而形成。開口128允許處理容積124與節流閘閥170流體連通。開口128可對稱於側壁121而形成。狹縫閥門開口122可通過側壁121而形成，以允許基材101的通過。在一個實施例中，如第1C圖中所示，設施埠126可通過襯墊120而形成，以允許基材支撐組件130和側墊120之外側間的電連接、氣體連接、流體連接及其他連接。在一個實施例中，設施埠126可面對腔室本體104之泵送埠105而形成，使得基材支撐組件130的設施可通過泵送埠105而進入。
基材支撐組件130可包含於處理期間用以支撐和緊固基材101之靜電吸座132。靜電吸座132可由具有電極及/或加熱器鑲嵌於其中之介電材料所形成。靜電吸座132可設置於設施盤134上。設施盤134可包含提供電連接、氣體供 應及溫度控制給靜電吸座132的多個特徵。靜電吸座132和設施盤134可在支撐塊136之上方堆疊。支撐塊136可包含介面和管道，以允許與靜電吸座132和設施盤134的電連通、氣體連通及流體連通。
在一個實施例中，支撐塊136可以懸臂的方式而被緊固至襯墊120，以允許靜電吸座132沿著第一軸102而置中，而具有沿著靜電吸座132之邊緣區域到側壁121的實質相同之空間量。如第1C圖所示，支撐塊136可在設施埠126處被緊固至襯墊120。設施導管190可附接至支撐塊136，以提供與靜電吸座132和設施盤134的電連通、氣體連通及流體連通。在一個實施例中，設施導管190可經過泵送埠105而延伸出腔室本體104。
如第1B圖中所示，支撐塊136、設施盤134和靜電吸座132懸浮於襯墊120之底部123的上方，使得處理氣體可由待處理之基材101朝基材支撐組件130的邊緣區域徑向向外流動，接著向下流至通過襯墊120之底部123的開口128，而流出處理容積124。因此，實質對稱於第一軸102的流動路徑係藉由將基材支撐組件130和襯墊120繞第一軸102實質對稱而產生。
在一個實施例中，延伸捲軸150可由腔室本體104向下延伸，以提供在腔室本體104和節流閘閥170間的介面。延伸捲軸150亦可提供垂直的空間，以容納基材舉升組件140，基材舉升組件140用以將基材101從基材支撐組件130舉升。延伸捲軸150可具有包圍圓柱內容積154之圓柱壁 152。延伸捲軸150可包含用於安裝在腔室本體104和節流閘閥170上之凸緣153。延伸捲軸150係設置成實質對稱於第一軸102，以進一步延伸電漿處理腔室100的對稱性。
在一個實施例中，延伸捲軸150可包含徑向向外延伸之延伸臂158。延伸臂158可為附接至圓柱壁152的殼體。延伸臂158可被使用以容納基材舉升組件140的一部分。舉升組件埠156可通過圓柱壁152而形成。
基材舉升組件140可包含由箍144所支撐的複數個舉升銷142。舉升銷142可通過舉升銷孔(圖未示)而移動，舉升銷孔通過基材支撐組件130而形成，以選擇性地將基材101自基材支撐組件130舉升。箍144可安裝於支撐柱146上。支撐柱146可連接至從延伸臂158延伸至圓柱內容積154之懸臂148。舉升銷驅動機構160可連接至延伸臂158，以驅動舉升銷142垂直移動。外殼162可附接至延伸臂158，以提供真空密封。
節流閘閥170和真空泵180係設置成實質對稱於第一軸102，以達成實質對稱的流體流動。
第2A圖依據本揭露書之一個實施例的支撐塊136的概要透視頂視圖。第2B圖為支撐塊136的概要透視底視圖。支撐塊136可包含具有頂表面211之盤210，用以接收和支撐設施盤134。複數個舉升銷孔222可通過盤210而形成。盤210係緊固至安裝塊212。安裝塊212可包含外側部分230及從外側部分230延伸之下臂224和上臂226。間隙228係形成於下臂224和上臂226間。盤210可適配於間隙228中。 下臂224較上臂226長，且作為懸臂而作用，以支撐盤210。上臂226係夠短，以允許頂表面211的圓形區域被曝露而用以接收設施盤134。安裝塊212可通過襯墊120的設施埠126而設置，使得外側部分230係位於襯墊120外側。外側部分230可具有介面232。冷卻管道214、216、氣體導管218、電導管220及其他介面可從介面232通過支撐塊136而形成。如第2A圖中所示，冷卻管道214、216、氣體導管218、電導管220在盤210的頂表面211處開啟，以進一步與設施盤134連接。
第3圖為依據本揭露書之一個實施例的腔室襯墊120的概要透視截面圖。腔室襯墊120界定用於基材處理的實質對稱之內容積。在一個實施例中，腔室襯墊120可為與處理化學作用相容的成型材料。在一個實施例中，腔室襯墊120可由陶瓷(諸如碳化矽)而形成。
第4圖為延伸捲軸150的概要透視截面圖。舉升組件埠156可為對於圓柱內容積154之對稱性具有最小干擾之小的垂直狹縫。
第5圖為基材舉升組件140的概要透視圖。基材舉升組件140的懸臂設計使舉升銷驅動機構160位於遠離軸102處，以產生對稱的流動路徑。
即便本揭露書的實施例係以與具有泵埠-基材支撐件偏置之腔室本體相關的方式說明，本揭露書的實施例可使用以改善在任何腔室本體中的對稱性。
即便本揭露書的實施例係以與感應耦合電漿腔室相 關的方式說明，本揭露書的實施例可使用以改善在任何處理腔室中的對稱性並減少歪斜。
雖然前面部分係關於本揭露書的實施例，本揭露書的其他和進一步的實施例可在不背離本揭露書之基本範圍的前提下而設計，且本揭露書的範圍係由以下的申請專利範圍所界定。

Claims (13)

  1. 一種用於處理一基材的設備，包括：一腔室本體，具有一中央軸，其中一開口通過繞該中央軸的一底部而形成；一襯墊，設置於該腔室本體的內側，其中該襯墊包括一實質圓柱側壁，該襯墊將該腔室本體的一內容積分離成一處理容積和一排除容積，其中該排除容積與該處理容積偏心，該腔室側壁繞該中央軸而實質對稱，且一設施埠通過該襯墊的該圓柱側壁而形成；一泵送埠，形成在該腔室本體中，與該排除容積流體連通，其中該襯墊將該泵送埠從該處理容積排除；一基材支撐組件，係設置於該處理容積中，其中該基材支撐組件具有一支撐表面，該支撐表面用以將一基材定位成實質對稱於該中央軸，且該基材支撐組件係通過該襯墊的該設施埠而附接至該腔室本體；一氣體分布組件，係設置以在該處理容積中朝該基材支撐組件的該支撐表面輸送一或多個處理氣體；及一閘閥，連接至該腔室本體的該開口。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該襯墊包括從該圓柱側壁向內延伸的一底部，且該基材支撐組件懸浮於該底部之上方。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該泵送埠沿著一第二軸而通過該腔室本體的該底部而形成，該腔室本體的一內容積係繞中央軸而呈非對稱。
  4. 如請求項1所述之設備，進一步包括：一舉升組件，設置於該基材支撐組件的下方，其中該舉升組件通過在該基材支撐組件中的多個舉升銷孔而可操作以移動複數個舉升銷；及一真空埠，耦接到該腔室的底部中的該閘閥。
  5. 如請求項4所述之設備，其中該舉升組件包括：一箍，其中該複數個舉升銷係安裝於該箍上；一臂，與該箍連接；及一驅動機構，耦接至該臂，以沿著一垂直方向而移動該箍。
  6. 如請求項5所述之設備，進一步包括：一延伸捲軸，連接於該腔室本體的該開口和該閘閥間，其中該延伸捲軸界定一圓柱內容積，且該圓柱內容積係通過該腔室本體的該開口而連接至該處理容積。
  7. 如請求項6所述之設備，其中該延伸捲軸包括：一圓柱側壁，其中一舉升組件埠係通過該圓柱側壁而形成；及一延伸臂，從該圓柱側壁的該舉升組件埠徑向向外延伸，其中該舉升組件的該臂係設置於該延伸臂中，並通過該舉升組件埠而進入該延伸捲軸的該圓柱內容積。
  8. 如請求項1所述之設備，其中該基材支撐組件包括：一靜電吸座，具有用於支撐一基材的一頂表面；及一支撐塊，包括：一盤，用以支撐在該處理容積中的該靜電吸座；及一安裝塊，安裝在該襯墊的該側壁上，其中該盤係附接至該安裝塊。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該安裝塊包括：一外側部分，用以將該安裝塊緊固至該腔室外殼；一上臂，附接至該外側部分；及一下臂，附接至該外側部分且位於該上臂的下方，其中一間隙係形成於該上臂和該下臂間，且該盤係緊固於該間隙中。
  10. 如請求項8所述之設備，其中該安裝塊包含一或多個管道，該一或多個管道用以提供與該基材支撐組件的電連通、氣體連通及流體連通之一或多者。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該基材支撐組件進一步包括：一設施盤，堆疊於該靜電吸座和該支撐塊間。
  12. 如請求項10所述之設備，進一步包括一設施導管，附接至該安裝塊。
  13. 如請求項1所述之設備，進一步包括一電漿源，該電漿源係設置於該腔室外殼之上方，其中該電漿產生器係設置成繞該中央軸而對稱。
TW104102861A 2014-02-06 2015-01-28 用於處理基材的設備 TWI654650B (zh)

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