TWI733095B - 隔離的背側氦氣輸送系統 - Google Patents

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Abstract

此處所述的實施例提供一種避免鈍氣形成寄生電漿的背側氣體輸送組件。背側氣體輸送組件包括第一氣體通道，佈置於基板支撐組件的桿中。基板支撐組件包括基板支撐件，基板支撐件具有從第一氣體通道延伸的第二氣體通道。背側氣體輸送組件進一步包括多孔塞，佈置於第一氣體通道之中，定位於桿及基板支撐件的界面處；氣源，連接至第一氣體通道，配置成輸送鈍氣至佈置於基板支撐件的上部表面上的基板的背側表面；及氣體管道，在第一氣體通道中，延伸至定位於桿及基板支撐件的界面處的多孔塞。

Description

隔離的背側氦氣輸送系統
本揭露案大致關於處理腔室，以及關於在其中使用的背側氣體輸送組件。
在積體電路及其他電子裝置的製造中，電漿處理通常用於各種材料層的沉積或蝕刻。諸如射頻（RF）功率的高頻功率通常用以例如在處理腔室內部產生電漿。當將RF功率施加至基板支撐件時，通常亦施加直流（DC）偏壓至基板支撐件，以在處理期間將基板夾持至基板支撐件。在處理期間為了改善基板支撐件及基板之間的溫度均勻性及熱傳輸，例如氦氣的鈍氣藉由背側氣體輸送組件輸送至基板的背側。
然而，在處理期間，流動通過背側氣體輸送組件的鈍氣歸因於背側氣體輸送組件靠近施加至基板支撐件的RF功率，而可沿著背側氣體輸送組件的各個點離子化。離子化的鈍氣可形成寄生電漿，而傳播通過整個背側輸送氣體組件，且非所欲的在基板的背側表面上沉積例如金屬的污染物。
因此，需要用於改善背側氣體輸送組件，而避免鈍氣形成寄生電漿。
在一個實施例中，提供一種背側氣體輸送組件。背側氣體輸送組件包括第一氣體通道，佈置於基板支撐組件的桿中。基板支撐組件包括基板支撐件，基板支撐件具有從第一氣體通道延伸的第二氣體通道。背側氣體輸送組件進一步包括多孔塞，佈置於第一氣體通道之中，定位於桿及基板支撐件的界面處。
在另一實施例中，提供一種背側氣體輸送組件。背側氣體輸送組件包括第一氣體通道，佈置於基板支撐組件的桿中。基板支撐組件包括基板支撐件，基板支撐件具有從第一氣體通道延伸的第二氣體通道。背側氣體輸送組件進一步包括多孔塞，佈置於第一氣體通道之中，定位於桿及基板支撐件的界面處；氣源，連接至第一氣體通道，配置成輸送鈍氣至佈置於基板支撐件的上部表面上的基板的背側表面；及氣體管道，在第一氣體通道中，延伸至定位於桿及基板支撐件的界面處的多孔塞。
仍在另一實施例中，提供一種背側氣體輸送組件。背側氣體輸送組件包括第一氣體通道，佈置於一基板支撐組件的一桿中。基板支撐組件包括基板支撐件，基板支撐件具有從第一氣體通道延伸的一第二氣體通道。背側氣體輸送組件進一步包括多孔塞，佈置於第一氣體通道之中，定位於桿及基板支撐件的界面處；氣源，連接至第一氣體通道，配置成輸送鈍氣至佈置於基板支撐件的上部表面上的基板的背側表面；及氣體管道，連接至電氣接地，具有介於約0.025英吋及0.075英吋之間的內部直徑，且具有小於5微英吋的表面精度的內部表面，氣體管道結合至第一氣體通道，且延伸至定位於桿及基板支撐件的界面處的多孔塞。
此處所述的實施例提供改良的背側氣體輸送組件，而避免鈍氣形成寄生電漿。背側氣體輸送組件包括第一氣體通道，佈置於基板支撐組件的桿中。基板支撐組件包括基板支撐件，基板支撐件具有從第一氣體通道延伸的第二氣體通道。背側氣體輸送組件進一步包括多孔塞，佈置於第一氣體通道之中，定位於桿及基板支撐件的界面處；氣源，連接至第一氣體通道，配置成輸送鈍氣至佈置於基板支撐件的上部表面上的基板的背側表面；及氣體管道，在第一氣體通道中，延伸至定位於桿及基板支撐件的界面處的多孔塞。
第1A圖根據一個實施例，為電漿處理電漿處理腔室100的概要剖面視圖，可由位於美國加州聖克拉拉市的應用材料公司取得。應理解以下所述的腔室為範例腔室，且包括來自其他製造商的腔室的其他腔室可一起使用或修改以完成本揭露案的態樣。
電漿處理腔室100包括腔室主體102、基板支撐組件105及相對於基板支撐組件105定位的氣體分配組件104，且在其之間界定處理空間106。氣體分配組件配置成均勻地分配氣體至電漿處理腔室100的處理空間106中，以促進對定位在基板支撐件105上的基板110沉積膜或蝕刻膜。氣體分配組件104包括氣體入口通路117，氣體入口通路117從氣體流動控制器120輸送氣體至從懸掛板119懸吊的氣體分配歧管118中。氣體分配歧管118包括複數個孔洞或噴嘴（未顯示），在處理期間氣體混合物通過此注入處理空間106中。氣體分配組件104可連接至RF返回，而允許施加至基板支撐件108的RF能量在處理空間106之中產生電場，用以產生用於處理基板110的電漿。
基板支撐組件105包括基板支撐件108、底座115、將底座115連接至基板支撐件108的桿114、及驅動系統103。基板支撐組件105佈置於電漿處理腔室100的內部空間之中。基板支撐件108具有支撐基板110的上部表面109，及用於將桿114固定至基板支撐件108的下部表面111。在一個實施例中，基板支撐件108由燒結的陶瓷材料形成，例如氮化鋁（AlN）、氮化矽（SiN）、碳化矽（SiC）或類似者。基板支撐件108藉由桿114可移動地佈置於處理空間106中，桿114耦合至定位於腔室主體102外部的驅動系統103。桿114及底座115連接至驅動系統103及風箱（未顯示），以允許基板支撐件108被抬升、降低及/或旋轉。
第1B圖為基板支撐組件105的放大、概要剖面視圖。在一個實施例中，基板支撐組件105包括佈置於底座115中的互連組件130。互連組件130將RF電路170及DC電路175與佈置於基板支撐件108之中的電極112耦合。在一個實施例中，電極112包含導電網，例如含有鎢、銅或鉬的導電網。
RF電路170藉由導電棒122電氣耦合至電極112。RF電路170配置成在處理空間106中產生電場，以在處理空間106（顯示於第1A圖中）之中建立電漿，來處理基板110。電場產生於基板支撐件108中的電極112及氣體分配組件104（顯示於第1A圖中）之間，氣體分配組件104連接至電氣接地。RF電路170包括RF功率源171及耦合在RF功率源171及電極112之間的匹配電路172，以促進將RF功率施加至電極112。
DC電路175藉由導電棒122電氣耦合至電極112。DC電路175可用以在處理期間靜電夾持基板110至基板支撐件108。DC電路175可包括DC功率源176及耦合在DC功率源176及電極112之間的RF過濾器177。RF過濾器177可用以保護DC功率源176避免來自RF電路170的高頻功率。DC功率源176可配置成產生正或負的DC電壓。加熱電路160藉由導電棒155電氣耦合加熱元件150。加熱電路160進一步包括耦合在加熱功率源165及加熱元件150之間的RF過濾器166。RF過濾器166用以保護加熱功率源165避免來自RF電路170的高頻功率。
基板支撐組件105進一步包括背側氣體輸送組件116，以提供諸如氦氣的鈍氣至基板110的背側。鈍氣可用以在處理期間改善基板支撐件108及基板110之間的溫度均勻性及熱傳輸。背側氣體輸送組件116包括連接至氣源124的第一氣體通道126。第一氣體通道126延伸通過RF墊圈132、互連組件130及桿114。佈置於基板支撐件108中的第二氣體通道136從第一氣體通道126延伸而形成連續的氣體通道。第二氣體通道136用以提供鈍氣至基板110的背側表面。耦合至第一氣體通道126的RF墊圈132保護第一氣體通道126內部的鈍氣，以避免歸因於RF功率的存在而離子化且形成的寄生電漿。在某些範例中，RF墊圈132可連接至電氣接地。
背側氣體輸送組件116進一步包括多孔塞134，定位於桿114及基板支撐件108的下部表面111的界面處。多孔塞134佈置於第一氣體通道126之中。多孔塞134具有大約與第一氣體通道126的內部直徑相同的外部直徑，以在其之間形成干涉配合。以低密度燒結的陶瓷材料形成的多孔塞134具有通路，而允許鈍氣流動通過從第一氣體通道延伸的第二氣體通道136。多孔塞可包括含有氧化鋁（Al2 O3 ）及/或氮化鋁（AlN）的材料。多孔塞134避免第一氣體通道126內部的鈍氣歸因於RF功率的存在而離子化，且因此藉由避免電漿下傳播過第一氣體通道126，而避免在第二氣體通道136之中寄生電漿的形成。寄生電漿將僅傳播至允許寄生電漿傳播的足夠大的剖面面積所存在的空間中。在多孔塞134中的路徑的有效剖面具有避免離子化的鈍氣傳播通過多孔塞134的剖面面積。在基板110下方形成的寄生電漿可導致粒子污染的產生，而可沉積在基板110的背側且不利地影響最終裝置性能。因此，降低背側寄生電漿為有益的。
再者，除了降低寄生電漿之外，多孔塞134藉由分隔基板110（例如，與基板非接觸地配置）而進一步降低粒子污染。由燒結的陶瓷材料形成的傳統基板支撐件具有非均勻的組成物。因此，佈置於傳統基板支撐件中的多孔塞歸因於弱的結合及由不均勻的組成物造成的不同比率的熱膨脹而可轉移。因此，若定位在基板支撐件108之中的第二氣體通道136的遠端處，例如此處所揭露的陶瓷多孔塞134的塞的使用將導致粒子污染，因為基板支撐件108相對於塞的膨脹/收縮。然而，本揭露案的陶瓷多孔塞134定位在桿114之中，桿114以鋁或鋁合金形成，大致具有更均勻的組成物，且因為多孔塞134及桿114之間的相對運動而較少遭受粒子的產生。
第1C圖為背側氣體輸送組件116的放大、概要剖面視圖。背側氣體輸送組件116進一步包括延伸至多孔塞134的氣體管道140，氣體管道140定位在桿114及基板支撐件108的下部表面111的界面處。氣體管道140接合至第一氣體通道126的內部表面127。在一個實施例中，氣體管道140具有接合至第一氣體通道126的第一部分138的第一端142，第一部分138定位在RF墊圈132之前（例如，流體的上游），以及接合至多孔塞134的第二端144。氣體管道140可焊接至定位於RF墊圈132之前的第一氣體通道126的第一部分138。氣體管道140可連接至電氣接地，以保護氣體管道140內部的鈍氣避免因為操作期間RF功率的存在，歸因於背側氣體輸送組件116靠近基板支撐組件105中的RF功率及電路而離子化。多孔塞134進一步避免寄生電漿的形成而傳播下至氣體管道140及第一氣體通道126之間，在第一氣體通道126的第二部分146中的空間128。
在一個實施例中，氣體管道140具有窄的內部直徑148，以允許鈍氣流動通過氣體管道140，同時避免氣體管道140內部的鈍氣歸因於RF功率的存在而離子化。在一個實施例中，內部直徑148為介於約0.025英吋及0.075英吋之間。在另一實施例中，氣體管道140由電鑄鎳形成，使得氣體管道140的內部表面152具有小於5微英吋（µin）的表面精度。小於5µin的表面精度允許輸送鈍氣而不會有微量污染沉積在管道的內部表面上，且接續剝落且污染基板。而且，電鑄鎳極度抗耐對操作期間隨著時間可發生的溫度及腐蝕性故障，從而降低粒子產生的可能性。
在一個範例中，此處說明改良的背側氣體輸送組件，而避免鈍氣形成在基板的背側表面上沉積金屬或其他污染物的寄生電漿。定位於桿及基板支撐件的下部表面的界面處的多孔塞耦合至第二氣體通道，允許利用由燒結的陶瓷材料形成的基板支撐件。此外，多孔塞避免鈍氣離子化且傳播上至佈置於基板支撐件中的第二氣體通道，或下至氣體輸送組件的第一氣體通道。連接至電氣接地的氣體管道避免氣體管道內部的鈍氣離子化，且結合至氣體管道的多孔塞進一步避免寄生電漿傳播下至氣體管道及第一氣體通道之間的空間。氣體管道具有窄的內部直徑，以允許鈍氣流動通過氣體管道，同時避免氣體管道內部的鈍氣離子化。由電鑄鎳形成的氣體管道具有小於5微英吋（µin）的表面精度，允許鈍氣的輸送而不會有微量污染沉積於管道的內部表面上，且接續剝落且污染基板。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例，而不會悖離其基本範疇，且本揭露案的範疇藉由以下申請專利範圍決定。
100‧‧‧電漿處理腔室 102‧‧‧腔室主體 103‧‧‧驅動系統 104‧‧‧氣體分配組件 105‧‧‧基板支撐件 106‧‧‧處理空間 108‧‧‧基板支撐件 109‧‧‧上部表面 110‧‧‧基板 111‧‧‧下部表面 112‧‧‧電極 114‧‧‧桿 115‧‧‧底座 116‧‧‧背側氣體輸送組件 117‧‧‧氣體入口通路 118‧‧‧氣體分配歧管 119‧‧‧懸掛板 120‧‧‧氣體流動控制器 122‧‧‧導電棒 124‧‧‧氣源 126‧‧‧第一氣體通道 127‧‧‧內部表面 128‧‧‧空間 130‧‧‧互連組件 132‧‧‧RF墊圈 134‧‧‧陶瓷多孔塞 136‧‧‧第二氣體通道 138‧‧‧第一部分 140‧‧‧氣體管道 142‧‧‧第一端 144‧‧‧第二端 146‧‧‧第二部分 148‧‧‧內部直徑 150‧‧‧加熱元件 152‧‧‧內部表面 155‧‧‧導電棒 160‧‧‧加熱電路 165‧‧‧加熱功率源 166‧‧‧RF過濾器 170‧‧‧RF電路 171‧‧‧RF功率源 172‧‧‧匹配電路 175‧‧‧DC電路 176‧‧‧DC功率源 177‧‧‧RF過濾器
可由此方式詳細理解本揭露案以上所載的特徵，而以上簡要概述的本揭露案的更具體實施例可參考實施例而獲得，某些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應理解隨附圖式僅圖示本揭露案的通常實施例，且因此不應考量為範疇之限制，因為本揭露案認可其他均等效果的實施例。
第1A圖根據實施例，為電漿處理腔室的概要剖面視圖。
第1B圖為第1A圖中所顯示的基板支撐組件的放大、概要剖面視圖。
第1C圖為第1B圖中所顯示的背側氣體輸送組件的放大、概要剖面視圖。
為了促進理解，已盡可能地使用相同的元件符號來代表共通圖式中相同的元件。應考量一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
103‧‧‧驅動系統
105‧‧‧基板支撐件
108‧‧‧基板支撐件
109‧‧‧上部表面
110‧‧‧基板
111‧‧‧下部表面
112‧‧‧電極
114‧‧‧桿
115‧‧‧底座
116‧‧‧背側氣體輸送組件
117‧‧‧氣體入口通路
118‧‧‧氣體分配歧管
119‧‧‧懸掛板
120‧‧‧氣體流動控制器
122‧‧‧導電棒
124‧‧‧氣源
126‧‧‧第一氣體通道
127‧‧‧內部表面
128‧‧‧空間
130‧‧‧互連組件
132‧‧‧RF墊圈
134‧‧‧陶瓷多孔塞
136‧‧‧第二氣體通道
138‧‧‧第一部分
150‧‧‧加熱元件
155‧‧‧導電棒
160‧‧‧加熱電路
165‧‧‧加熱功率源
166‧‧‧RF過濾器
170‧‧‧RF電路
171‧‧‧RF功率源
172‧‧‧匹配電路
175‧‧‧DC電路
176‧‧‧DC功率源
177‧‧‧RF過濾器

Claims (20)

  1. 一種背側氣體輸送組件，包含： 一第一氣體通道，佈置於一基板支撐組件的一桿中，該基板支撐組件包含一基板支撐件，該基板支撐件具有從該第一氣體通道延伸的一第二氣體通道；及一多孔塞，佈置於該第一氣體通道之中，定位於該桿及該基板支撐件的一界面處。
  2. 如請求項1所述之背側氣體輸送組件，進一步包含一氣源，連接至該第一氣體通道。
  3. 如請求項1所述之背側氣體輸送組件，其中該背側氣體輸送組件配置成輸送一鈍氣至佈置於該基板支撐件的一上部表面上的一基板的一背側表面。
  4. 如請求項1所述之背側氣體輸送組件，其中該第一氣體通道延伸通過一RF墊圈。
  5. 如請求項4所述之背側氣體輸送組件，其中該RF墊圈連接至一電氣接地。
  6. 如請求項5所述之背側氣體輸送組件，進一步包含在該第一氣體通道中的一氣體管道，該氣體管道延伸至定位於該桿及該基板支撐件的該界面處的該多孔塞。
  7. 如請求項6所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道連接至一電氣接地。
  8. 如請求項6所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道結合至該第一氣體通道的一內部表面。
  9. 如請求項6所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道焊接至該第一氣體通道的一第一部分，該第一部分定位於該RF墊圈之前。
  10. 如請求項6所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道具有介於約0.025英吋及0.075英吋之間的一內部直徑。
  11. 如請求項10所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道的一內部表面具有小於5微英吋（µin）的一表面精度。
  12. 如請求項11所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道由電鑄鎳形成。
  13. 一種背側氣體輸送組件，包含： 一第一氣體通道，佈置於一基板支撐組件的一桿中，該基板支撐組件包含一基板支撐件，該基板支撐件具有從該第一氣體通道延伸的一第二氣體通道；一多孔塞，佈置於該第一氣體通道之中，定位於該桿及該基板支撐件的一界面處；一氣源，連接至該第一氣體通道，配置成輸送一鈍氣至佈置於該基板支撐件的一上部表面上的一基板的一背側表面；及一氣體管道，在該第一氣體通道中，延伸至定位於該桿及該基板支撐件的該界面處的該多孔塞。
  14. 如請求項13所述之背側氣體輸送組件，其中該第一氣體通道延伸通過連接至一電氣接地的一RF墊圈，且該氣體管道連接至該電氣接地。
  15. 如請求項13所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道結合至該第一氣體通道的一內部表面。
  16. 如請求項14所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道焊接至該第一氣體通道的一第一部分，該第一部分定位於該RF墊圈之前。
  17. 如請求項13所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道具有介於約0.025英吋及0.075英吋之間的一內部直徑。
  18. 如請求項17所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道的一內部表面具有小於5微英吋（µin）的一表面精度。
  19. 如請求項18所述之背側氣體輸送組件，其中該氣體管道由電鑄鎳形成。
  20. 一種背側氣體輸送組件，包含： 一第一氣體通道，佈置於一基板支撐組件的一桿中，該基板支撐組件包含一基板支撐件，該基板支撐件具有從該第一氣體通道延伸的一第二氣體通道；一多孔塞，佈置於該第一氣體通道之中，定位於該桿及該基板支撐件的一界面處；一氣源，連接至該第一氣體通道，配置成輸送一鈍氣至佈置於該基板支撐件的一上部表面上的一基板的一背側表面；及一氣體管道，連接至一電氣接地，具有介於約0.025英吋及0.075英吋之間的一內部直徑，且具有小於5微英吋的一表面精度的一內部表面，該氣體管道結合至該第一氣體通道，且延伸至定位於該桿及該基板支撐件的該界面處的該多孔塞。
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