TWI811820B - 具有高效能塗層的半導體腔室元件 - Google Patents

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Abstract

例示性半導體處理腔室可包括腔室主體。腔室可包括噴頭。腔室可包括基板支撐件。基板支撐件可包括平臺，該平臺之特徵在於面向噴頭的第一表面。基板支撐件可包括軸，該軸沿與平臺的第一表面相對的平臺的第二表面與平臺耦接。軸可至少部分地延伸穿過腔室主體。塗層可圍繞平臺的第一表面、平臺的第二表面且圍繞軸共形地延伸。

Description

具有高效能塗層的半導體腔室元件
本申請案主張2020年10月26日申請之題為「SEMICONDUCTOR CHAMBER COMPONENTS WITH HIGH-PERFORMANCE COATING」的美國專利申請案第17/080,560號的權益及優先權，其以全文引用的方式併入本文中。
本技術係關於半導體系统、製程及設備。更具體而言，本技術係關於包括塗層或在腔室元件上形成塗層的系統。
積體電路係藉由在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製程實現的。在基板上產生圖案化材料需要可控的用於移除曝露材料的方法。化學蝕刻具有多種用途，包括將光阻劑中的圖案轉移至下置層上、薄化層或薄化已存在於表面上的特徵的側向尺寸。常常需要有一種蝕刻製程，其蝕刻一種材料的速度比蝕刻另一材料的速度快，便於（例如）圖案轉移製程。認為此蝕刻製程對第一材料具有選擇性。由於材料、電路及製程的多樣性，因此已開發對多種材料具有選擇性的蝕刻製程。
基於製程中使用的材料，可將蝕刻製程稱為濕式蝕刻或乾式蝕刻。濕HF蝕刻相對於其他介電質及材料優先移除氧化矽。然而，濕式製程可能難以穿透一些受約束的溝槽，且有時亦可能使剩餘的材料變形。濕式製程亦可損壞腔室元件。舉例而言，HF蝕刻劑可化學腐蝕由金屬（例如鋁合金）製成的腔室元件。基板處理區域中形成的局部電漿中產生的乾式蝕刻可穿透更受約束的溝槽，且展現更少的精細的剩餘結構的變形。然而，局部電漿可在其放電時產生電弧而損壞基板。局部電漿以及電漿流出物亦可損壞腔室元件。
由此，需要能用於產生高品質元件及結構的改進的系統及方法。本技術滿足此等及其他需要。
例示性半導體處理腔室可包括腔室主體。腔室可包括噴頭。腔室可包括基板支撐件。基板支撐件可包括平臺，該平臺之特徵在於面向噴頭的第一表面。基板支撐件可包括軸，該軸沿與平臺的第一表面相對的平臺的第二表面與平臺耦接。軸可至少部分地延伸穿過腔室主體。塗層可圍繞平臺的第一表面、平臺的第二表面且圍繞軸共形地延伸。
在一些實施例中，塗層可為或包括含矽塗層。塗層可為或包括碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。平臺可界定延伸自平臺的第一表面的複數個突出部。塗層可圍繞複數個突出部中之每一突出部而延伸。塗層的特徵可在於所有已塗佈表面上大於或約1 µm的厚度。基板支撐件的第一表面上的塗層的特徵可在於小於或約10%的厚度變化。延伸自第一表面的平臺的角特徵之特徵可在於比沿平臺第一表面的塗層厚度至少大10%的塗層厚度。基板支撐件的軸可與半導體處理腔室外的輪轂耦接。塗層可沿軸延伸至輪轂。平臺可為或包括氮化鋁。噴頭可包括第一板及第二板，該第一板及第二板耦接在一起，以界定第一板與第二板之間的容積。可用與基板支撐件相似的材料塗佈噴頭的第一板及第二板的外表面。
本技術的一些實施例可包含半導體處理方法。方法可包括使含鹵素前驅物的電漿流出物流至半導體處理腔室的處理區域中。半導體處理腔室可包括腔室主體。腔室可包括噴頭。腔室可包括基板支撐件。基板支撐件可包括平臺，該平臺之特徵在於面向噴頭的第一表面。基板支撐件可包括軸，該軸沿與平臺的第一表面相對的平臺的第二表面與平臺耦接。軸可至少部分地延伸穿過腔室主體。塗層可圍繞平臺的第一表面、平臺的第二表面且圍繞軸延伸。
在一些實施例中，方法可包括塗佈與半導體處理腔室分隔的塗佈腔室中的基板支撐件。方法可包括在半導體處理腔室內安裝基板支撐件。方法可包括在移除基板支撐件之前處理半導體處理腔室中的至少10個基板，或用含鹵素前驅物清洗半導體處理腔室的處理區域至少10次。塗層可為或包括碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。塗層的特徵可在於所有已塗佈表面上大於或約1 µm的厚度。基板支撐件的第一表面上的塗層的特徵可在於小於或約10%的厚度變化。延伸自第一表面的平臺的角特徵之特徵可在於比沿平臺第一表面的塗層厚度至少大10%的塗層厚度。
本技術的一些實施例可包含半導體處理腔室。腔室可包括腔室主體。腔室可包括噴頭。腔室亦可包括基板支撐件。基板支撐件可包括平臺，該平臺之特徵在於面向噴頭的第一表面。基板支撐件可包括軸，該軸沿與平臺的第一表面相對的平臺的第二表面與平臺耦接。軸可至少部分地延伸穿過腔室主體。塗層可圍繞平臺的第一表面、平臺的第二表面且圍繞軸延伸。塗層的特徵可在於所有已塗佈表面上大於或約5 µm的厚度。在一些實施例中，塗層可為或包括碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。
相比於習知的系統及技術，此技術可提供許多益處。舉例而言，本技術的實施例可提供基板支撐件，可保護其不受任何數量的腐蝕性製程的影響。另外，可對數百或數千晶圓維持基板支撐件及/或其他元件上形成的保護塗層，這可提高生產量。結合以下描述和所附圖示更詳細地描述此等及其他實施例以及其優點和特徵中的許多者。
半導體處理可包括在基板上產生複雜圖案化材料的若干操作。操作可包括若干形成及移除製程，其可利用腐蝕性或侵蝕性材料，包括遠端或在基板位準處形成的電漿增強材料。舉例而言，可使含鹵素氣體流至處理區域中，此處材料的氣體或電漿流出物接觸位於區域中的基板。雖然蝕刻劑可優先蝕刻基板材料，但化學蝕刻劑亦可接觸腔室中的其他元件。蝕刻劑可化學腐蝕元件，且取決於所執行的製程，可用電漿流出物轟擊元件中之一或多者，其亦可侵蝕材料。由蝕刻劑導致的對腔室元件的化學及物理損壞可導致隨時間發生磨損，可增加腔室的更換成本及停機時間。沉積製程可類似地使用電漿增強製程在基板上形成或沉積材料，亦可在腔室元件上沉積材料。這可需要一自腔室移除基板即進行清洗操作。清洗製程可包括使用一或多種含鹵素前驅物或此等前驅物的電漿流出物移除處理腔室中表面上沉積的材料。雖然清洗可針對所沉積的材料，但可類似地腐蝕許多曝露的腔室元件表面。舉例而言，一自處理腔室移除基板，即曝露基板支撐件的中心區域，其無剩餘的材料。清洗製程可開始形成點蝕或基板支撐件的其他移除，這可降低平面性以及夾盤的完整性。
習知技術努力限制腔室元件的腐蝕及侵蝕，由於此等機構中之一或兩者導致損壞，傾向於定期更換元件。雖然一些製程可包括在半導體基板處理之前進行陳化製程，但這可帶來額外的挑戰。舉例而言，陳化製程可覆蓋基板支撐件的部分，但可能不完全覆蓋背側或桿，背側或桿仍曝露於製程及清洗材料。另外，陳化製程通常沉積數百奈米或更小的塗層。這可需要為所處理的每一基板更換陳化，這可增加佇列時間，且亦可降低均勻或完全覆蓋的可能性。本技術藉由在基板處理之前塗佈腔室元件解決此等問題。舉例而言，可在曝露於半導體處理腔室中的表面上完全塗佈元件。另外，塗層的特徵可在於厚度增加，這可改良完全覆蓋，並且允許在重新施加塗層之前將元件用於處理若干晶圓。
雖然餘下的揭示案將照例說明使用所揭示技術的特定蝕刻製程，但應容易地理解系統及方法同樣適用於其他沉積及清洗腔室以及可在所描述腔室中發生的製程。因此，不應將本技術視為限制於僅使用此等特定的蝕刻製程或腔室。本揭示案將討論一種可能的系統及腔室，其可包括根據本技術之實施例的底座，然後將描述根據本技術之實施例的對此系統的調整。
第1圖展示根據實施例的具有沉積、蝕刻、烘烤及硬化腔室的處理系統100之一個實施例的俯視平面圖。在圖中，一對前開式晶圓傳送盒102提供具有多種尺寸的基板，此等基板為機械手臂104所接收，且放置於低壓保持區域106中，然後放置於基板處理腔室108a-f中的一者中，此等基板處理腔室安置於串列部件109a-c中。第二機械手臂110可用於將基板晶圓自保持區域106輸送至基板處理腔室108a-f並返回。每一基板處理製程108a-f可經配置以執行多個基板處理操作，此等基板處理操作包括形成本文描述的半導體材料堆疊，以及電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清洗、除氣、定向及包括退火、灰化等的其他基板製程。
基板處理腔室108a-f可包括用於沉積、退火、硬化及/或蝕刻基板上的介電質或其他膜的一或多個系統組件。在一個配置中，可使用兩對處理腔室（例如108c至108d及108e至108f）在基板上沉積介電材料，並且可使用第三對處理腔室（例如108a至108b）蝕刻所沉積介電質。在另一配置中，所有三對腔室（例如108a-f）可經設置以在基板上沉積交替介電膜的堆疊。所描述的製程中的任何一或多者可在與不同實施例中展示的製造系統分離的腔室中進行。將理解系統100涵蓋用於介電膜的沉積、蝕刻、退火及硬化腔室的其他配置。
第2A圖展示例示性製程腔室系統200的橫截面圖，處理腔室內有分隔電漿產生區域。在膜蝕刻期間，例如氮化鈦、氮化鉭、鎢、矽、多晶矽、氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、碳氧化矽等，製程氣體可經由氣體入口組件205流至第一電漿區域215中。系統中可視情況包括遠端電漿系統(remote plasma system; RPS)201，且該遠端電漿系統201可處理第一氣體，該第一氣體隨後行進穿過氣體入口組件205。入口組件205可包括兩個或兩個以上不同的氣體供應通道，其中第二通道（未圖示）可繞過RPS 201（若包括）。
圖示了冷卻板203、面板217、離子抑制器223、噴頭225及其上安置基板255的底座265或基板支撐件，且根據實施例可包括每一部件。底座265可具有熱交換通道，熱交換流體穿過該熱交換通道以控制基板的溫度，可操作該熱交換流體以在處理操作期間加熱及/或冷卻基板或晶圓。亦可使用嵌入式電阻式加熱器元件電阻式加熱底座265的晶圓支撐盤（其可包括鋁、陶瓷或其組合），從而達到相對高的溫度，例如自高達或約100℃至高於或約1100℃。
面板217可為錐形、圓錐形或另一類似的結構，由窄的頂部延展至寬的底部。面板217可另外如圖所示為平坦的，且包括用於分配製程氣體的複數個貫穿通道。取決於RPS 201的使用，電漿產生氣體及/或電漿激發物種可通過面板217中的複數個孔（如第2B圖所示），更均勻地輸送至第一電漿區域215中。
例示性配置可包括氣體入口組件205，敞開至氣體供應區域258中，氣體供應區域258藉由面板217與第一電漿區域215分隔，使得氣體/物種穿過面板217中的孔流至第一電漿區域215中。可選擇結構及操作特徵以阻止電漿自第一電漿區域215顯著回流至供應區域258、氣體入口組件205及流體供應系統210中。圖示面板217或腔室的導電頂部及噴頭225，絕緣環220位於特徵之間，允許相對於噴頭225及/或離子抑制器223，向面板217施加AC電位。絕緣環220可位於面板217與噴頭225及/或離子抑制器223之間，使第一電漿區域中形成電容耦合電漿(capacitively coupled plasma; CCP)。擋板（未圖示）可另外位於第一電漿區域215中，或以其他方式與氣體入口組件205耦接，以影響流體穿過氣體入口組件205流至區域中。
氣體抑制器223可包含板或其他幾何形狀，其界定結構上的複數個孔口，該等孔口經配置以抑制離子帶電物種遷移出第一電漿區域215，同時允許不帶電的中性或自由基物種通過離子抑制器223到達抑制器與噴頭之間的活化氣體輸送區域中。在實施例中，離子抑制器223可包含具有多個孔口配置的多孔板。此等不帶電物種可包括高反應性物種，其與低反應性載體氣體經由孔口一起輸送。如上文所指出，可減少離子物種穿過孔的遷移，且在一些情況下，可完全抑制離子物種穿過孔的遷移。控制穿過離子抑制器223的離子物種量可有利地提高對接觸下置晶圓基板的氣體混合物的控制，繼而可提高對氣體混合物的沉積及/或蝕刻特性的控制。舉例而言，調整氣體混合物的離子濃度可顯著改變其蝕刻選擇性，例如SiNx:SiOx蝕刻比、Si:SiOx蝕刻比等。在執行沉積的替代實施例中，亦可調整介電材料的保形與流動式沉積的平衡。
離子抑制器223中的複數個孔口可經配置以控制活化氣體（亦即，離子、自由基及/或中性物種）穿過離子抑制器223。舉例而言，可控制孔的深寬比或孔直徑與長度的比及/或孔的幾何形狀，使得減少活化氣體中離子帶電物種穿過離子抑制器223的流動。離子抑制器223中的孔可包括面向電漿激發區域215的梯形部分及面向噴頭225的圓柱形部分。可調整圓柱形部分的形狀及尺寸以控制離子物種向噴頭225的流動。亦可對離子抑制器223施加可調整的電偏壓，作為控制離子物種穿過抑制器的流動的額外的手段。
離子抑制器223可減少或消除自電漿產生區域向基板行進的離子帶電物種的量。不帶電的中性及自由基物種仍可通過離子抑制器中的開口以與基板反應。應指出在實施例中可能不執行完全消除圍繞基板的反應區域中的離子帶電物種。在某些情況下，預期離子物種到達基板，從而執行蝕刻及/或沉積製程。在此等情況下，離子抑制器可有助於將反應區域中的離子物種濃度控制於有助於製程的位準。
結合噴頭225及離子抑制器223可使第一電漿區域215中存在的電漿避免直接激發基板處理區域233中的氣體，同時仍允許激發物種自腔室電漿區域215流至基板處理區域233中。以此方式，腔室可經配置以阻止電漿接觸正在蝕刻的基板255。這可有利地保護基板上圖案化的多個複雜的結構及膜，如果直接接觸所產生的電漿，此等結構及膜可能損壞，脫位或以其他方式翹曲。另外，當允許電漿接觸基板或接近基板位準時，氧化物物種蝕刻的速率可提高。因此，如果材料的曝露區域為氧化物，則可藉由將電漿維持於基板遠端來進一步保護此材料。
處理系統可進一步包括與處理腔室電耦接的電源240，以向面板217、離子抑制器223、噴頭225及/或底座265提供電源以在第一電漿區域215或處理區域233中產生電漿。電源可經配置以取決於所執行的製程向腔室輸送可調整量的電力。此配置可允許在所執行的製程中使用可調的電漿。與常常具有開或關功能的遠端電漿單元不同，可配置可調電漿以向電漿區域215輸送特定量的電力。這繼而可允許產生特定的電漿特性，使得以特定的方式解離前驅物，以增強由此等前驅物產生的蝕刻輪廓。
可在高於噴頭225的腔室電漿區域215中或在低於噴頭225的基板處理區域233中點燃電漿。電漿可存在於腔室電漿區域215中，以自流入的（例如）含氟前驅物或其他前驅物產生自由基前驅物。可在處理腔室的導電頂部（例如面板217）與噴頭225及/或離子抑制器223之間施加通常位於射頻(radio frequency; RF)範圍中的AC電壓，在沉積期間點燃腔室電漿區域215中的電漿。RF電源可產生13.56 Mhz的高RF頻率，但亦可獨立或與13.56 MHz頻率結合產生其他頻率。
第2B圖展示影響穿過面板217的處理氣體分配的特徵的詳細視圖253。如第2A圖及第2B圖所示，面板217、冷卻板203及氣體入口組件205相交以界定氣體供應區域258，可將製程氣體自氣體入口205輸送至該氣體供應區域258中。氣體可填充氣體供應區域258，且穿過面板217中的孔口259流至第一電漿區域215。孔口259可經配置以引導以基本上單向方式的流動，使得製程氣體可流至處理區域233中，但在橫穿面板217後，可部分地或完全阻止製程氣體回流至氣體供應區域258中。
氣體分配組件（例如用於處理腔室部分200中的噴頭225）可稱為雙通道噴頭，且第3圖所描述的實施例對此詳細地描述。雙通道噴頭可提供蝕刻製程，其允許分離處理區域233之外的蝕刻劑，以在將蝕刻劑輸送至處理區域之前提供其與腔室部件及彼此之間的有限相互作用。
噴頭225可包含上板214及下板216。可使該等彼此耦接以界定板之間的容積218。板的耦接可提供穿過上板及下板的第一流體通道219及穿過下板216的第二流體通道221。所形成的通道可經配置以提供僅經由第二流體通道221自容積218穿過下板216的流體通路，且第一流體通道219可同板與第二流體通道221之間的容積218流體地隔離。可穿過噴頭225的一側流體地進入容積218。
第3圖是根據實施例的與處理腔室一起使用的噴頭325的底視圖。噴頭325可對應於第2A圖所示的噴頭225。貫穿孔365展示第一流體通道219的視圖，其可具有複數個形狀及配置，從而控制且影響前驅物穿過噴頭225的流動。小孔375展示第二流體通道221的視圖，其可基本上均勻地分佈於噴頭的表面上方，甚至分佈於貫穿孔365中，且其相比於其他配置可有助於在前驅物離開噴頭時更均勻地混合前驅物。
第4圖展示根據本技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室400的示意性部分橫截面圖。第4圖可包括上文參考第2A圖討論的一或多個組件，且可說明關於彼腔室的進一步細節。可使用腔室400執行半導體處理操作，半導體處理操作包括蝕刻或移除以及沉積或清洗操作。舉例而言，處理腔室400可為電漿蝕刻器或電漿蝕刻反應器的腔室、電漿清洗器、化學氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、原子層沉積腔室或任何其他類型的半導體處理腔室。腔室400可展示半導體處理系統的處理區的部分圖，且可能不包括全部元件，例如前文描述的額外蓋堆疊元件，應理解腔室400的一些實施例併入有此等蓋堆疊元件。
應注意，第4圖可說明處理腔室400的一部分。腔室400可包括噴頭405以及基板支撐件410。腔室側壁415、噴頭405及基板支撐件410可一起界定基板處理區域420，其中可在一些製程中產生電漿。處理區域420亦可圖示容納基板以進行半導體處理的位置。基板支撐組件可包括平臺425，其可包括嵌入或安置於主體內的一或多個元件，包括電極、加熱器、流體通道或其他元件。在一些實施例中不將頂圓盤中併入的元件曝露於處理材料，且平臺425可完全保留該等元件。平臺425可界定可面向噴頭405的基板支撐表面427，且取決於平臺的具體幾何形狀，特徵可在於厚度及長度或直徑。在一些實施例中，平臺可為橢圓形的，且特徵可在於距穿過主體的中心軸線的一或多個徑向尺寸。應理解頂圓盤可為任何幾何形狀，且在討論徑向尺寸時，徑向尺寸可定義距平臺中心位置的任何長度。
平臺425可與桿或軸540耦接，桿或軸430可支撐平臺，且可包括通道，通道用於輸送及容納可耦接平臺425之內部元件的電線及/或流線。平臺425可包括相關聯的通道或元件以用作靜電夾盤、真空夾盤或任何其他類型的夾持系統以及非夾持基板支撐表面。可在與基板支撐表面相對的平臺的第二表面將軸430與平臺耦接。平臺425可包括電極435，其可為DC電極，靠近基板支撐表面嵌入於平臺中。可將電極435與電源440電耦接。電源440可經配置以向導電的夾持電極435提供能量或電壓。這可用於在半導體處理腔室400的處理區域420中形成前驅物的電漿，但可類似地進行其他電漿操作。舉例而言，電極435亦可為夾緊網格，其用作電容電漿系統的電接地，電容電漿系統包括與噴頭405電耦接的RF源407。舉例而言，電極435可用作來自RF源407的RF功率的接地路徑，同時亦用作對基板的電偏壓以將基板靜電夾持至基板支撐表面。電源440可包括濾波器、電源及經配置以提供夾緊電壓的若干其他電元件。電極435亦可或替代地為加熱元件，替代電極或除電極以外，平臺內可併入有該加熱元件。
在一些實施例中，平臺425亦可界定基板支撐表面內的凹陷區域445，其可提供安置基板的凹穴。凹陷區域445可形成於頂圓盤的內部區域，且可經配置以容納用於處理的基板。凹陷區域445可涵蓋如圖所示的平臺的中心區域，且可調整其大小以容納任何基板大小。可將基板安置於凹陷區域中，且藉由可容納該基板的外部區域447包含。在一些實施例中，外部區域447的高度可使得基板與外部區域447處的基板支撐表面的表面高度齊平或凹陷低於該表面高度。凹陷表面可控制處理期間的邊緣效應，這在一些實施例中可提高基板上的均勻度。在一些實施例中，可圍繞頂圓盤的周緣安置邊緣環，且其可至少部分地界定可安置基板的凹部。在一些實施例中，平臺的表面可為基本上平坦的，且邊緣環可完全界定其內可安置基板的凹部。另外，平臺之特徵可在於如下文進一步討論的邊緣剖面，或特徵可在於圍繞基板支撐件可產生的任何幾何形狀或特徵。
在一些實施例中，平臺425及/或軸530可為絕緣或介電材料，但在一些實施例中，其可為金屬，例如鋁或其他導電材料。舉例而言，可使用氧化物、氮化物、碳化物或其他材料形成元件。例示性材料可包括陶瓷，其可包括氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、碳化鎢、及任何其他金屬或過渡金屬氧化物、氮化物、硼化物，以及此等材料及其他絕緣或介電材料的組合。可使用不同等級的陶瓷材料以提供經配置以在特定溫度範圍操作的複合材料，且因此在一些實施例中可使用不同陶瓷等級的類似材料用於頂圓盤及桿。在一些實施例中可併入摻雜劑以調整電性質。例示性摻雜劑材料可包括釔、鎂、矽、鐵、鈣、鉻、鈉、鎳、銅、鋅或已知併入陶瓷或介電材料內的任何數量的其他元素。
加熱器可能夠調整平臺425及基板支撐表面427上的基板的溫度。加熱器可具有將平臺及/或基板加熱至高於或約100℃的操作溫度範圍，且加熱器可經配置以加熱至高於或約125℃、高於或約150℃、高於或約175℃、高於或約200℃、高於或約250℃、高於或約300℃、高於或約350℃、高於或約400℃、高於或約450℃、高於或約500℃、高於或約550℃、高於或約600℃、高於或約650℃、高於或約700℃、高於或約750℃、高於或約800℃、高於或約850℃、高於或約900℃、高於或約950℃、高於或約1000℃或更高。加熱器亦可經配置以在此等所說明數字中之任兩者之間包含的任何範圍或此等範圍中之任一者包含的更小範圍中操作。
如前文所描述，本技術可在併入經塗佈腔室元件的腔室中執行處理。雖然餘下的揭示內容將照例討論基板支撐件，但在一些實施例中，可用下文描述的任何塗佈材料類似地塗佈任何元件，包括腔室壁或任何蓋堆疊元件。舉例而言，可包括耦接在一起的兩個板的噴頭可在耦接之前個別地塗佈每一板，或者一經耦接，即可如下文所描述在噴頭的一些或所有外表面上塗佈噴頭。
基板支撐件410可包括圍繞基板支撐件410的所有曝露表面（包括平臺的第一表面及第二表面）以及軸延伸的塗層450。可分別或一起圍繞每一元件共形地形成塗層。舉例而言，可在耦接平臺及桿之後施加塗層450，或在連接之前對每一元件施加塗層。軸430可至少部分地延伸穿過所圖示的腔室主體，且在一些實施例中，可塗佈軸（包括穿過腔室）的整個長度。軸430可與輪轂455耦接，其可位於所圖示的處理腔室外。塗層450可沿軸體延伸至輪轂。環連接器457可圍繞軸延伸，且將軸與輪轂相連接，且在一些實施例中，塗層可在連接器的一部分中延伸。
第5圖展示根據本技術之一些實施例的例示性基板支撐組件500的示意性部分橫截面圖，且該圖可展示上文所述的經塗佈平臺425的其他細節。雖然未圖示塗層，但應理解塗層可圍繞上文所描述的所有表面（包括本文描述的突出部及邊緣特徵）共形地延伸。基板支撐組件500可包括前文所描述的任何材料或元件，且可圖示前文所討論的基板支撐組件的其他細節。如圖所示，平臺505可界定基板支撐表面506。在一些實施例中，雖然表面可為平的，但在一些實施例中，可包括特徵，且特徵由平臺界定。此等特徵可經配置以支撐半導體基板。基板支撐表面可界定基板支撐表面內的區域508，可在該區域保持基板，例如上文討論的凹穴。雖然可在外部中形成凹穴，但在一些實施例中，可形成自基板支撐件的第一表面延伸的任何數量的其他邊緣特徵。舉例而言，亦可在基板支撐表面中界定凹架510。凹架可自凹穴的外徑邊緣徑向向外延伸至平臺的外緣。
另外，基板支撐表面可界定自區域508中的支撐表面中的基板支撐表面延伸的若干突出部525。突出部525上的曝露表面可界定接觸位置，基板可在該等接觸位置接觸基板支撐表面。舉例而言，本技術可形成特徵在於約1 mm、約2 mm或更多的直徑或寬度的突出部，且在一些實施例中可包括特徵在於大於或約1 mm的直徑的突出部及特徵在於大於或約2 mm的直徑的突出部的組合。在本技術的實施例中，突出部之特徵可在於任何數量的幾何形狀及剖面。對於例示性基板支撐組件，凹穴中的基板支撐表面可界定多於或約250個突出部，且可界定多於或約500個突出部、多於或約750個突出部、多於或約1000個突出部、多於或約1250個突出部、多於或約1500個突出部、多於或約1750個突出部、多於或約2000個突出部或更多。可將突出部界定為任何數量的結構或圖案，包括均勻的圖案以及表面上的一般分佈。
可在基板支撐件的所有區域上形成塗層450。不同於陳化製程，可圍繞基板支撐件，包括沿平臺背側及沿軸的整個長度一致地形成塗層450。塗層可為或包括含矽塗層，且可為或包括碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽，以及此等材料的任何組合。可在底座的所有表面上將塗層形成至大於或1µm的厚度，且可將塗層形成至大於或約2 µm、大於或約5 µm、大於或約10 µm、大於或約15 µm、大於或約20 µm、大於或約25 µm、大於或約30 µm或更大的厚度。這可產生比任何陳化厚很多數量級的塗層，且不同於陳化，亦產生覆蓋元件所有表面的塗層。另外，可將塗層保持為小於或約50 µm、小於或約45 µm、小於或約40 µm、小於或約35 µm或更小的厚度，其可確保在一些實施例中圍繞突出部的所有表面形成塗層，同時不完全填充特徵。
可藉由包括電漿增強化學氣相沉積的任何數量的方法產生塗層，其可圍繞特徵形成一致的塗層。舉例而言，在一些實施例中，可將基板支撐表面上的塗層厚度維持為基本上一致，且特徵可在於表面上的在基板支撐表面上的任何兩個位置之間的變化小於或約10%，且特徵可在於表面上的變化小於或約9%、小於或約8%、小於或約7%、小於或約6%、小於或約5%、小於或約4%、小於或約3%、小於或約2%、小於或約1%或更小。
基於塗佈製程，一些表面之特徵可在於較大量的覆蓋。舉例而言，凹架510或任何其他角特徵（包括界定如上文所描述的內凹穴的壁架）之特徵可在於比沿平臺第一表面的塗佈厚度大至少10%的塗佈厚度，且特徵可在於比沿平臺第一表面的塗佈厚度大至少15%或約15%、大至少20%或約20%、大至少30%或約30%、大至少40%或約40%、大至少50%或約50%、大至少60%或約60%、大至少70%或約70%、大至少80%或約80%、大至少90%或約90%、大至少100%或約100%或更大的塗佈厚度。由於電漿操作期間可曝露此等特徵（例如角特徵），其不同於可經覆蓋或在直接流徑或電漿區域之外的基板表面或背側特徵，額外的覆蓋可在處理期間增加對此等區域的保護，其可進一步增加對腔室元件執行重塗佈的時間。
第6圖展示根據本技術之一些實施例的方法600的例示性操作，可在包括具有前文所描述的腔室元件的任何腔室中執行該方法600。可在可選操作605中在塗佈腔室中施加塗層，該塗佈腔室可獨立於使用腔室元件處理基板的半導體處理腔室。可在元件的所有表面施加塗層，且塗層包括上文所討論的材料中之任一者。塗層或元件之特徵可在於前文所描述的任何特徵或特性。舉例而言，可在平臺的所有表面及基板支撐件的軸或耦接的基板支撐件的外表面或其他腔室元件上方塗佈含矽材料。可在可選操作610中在半導體處理腔室中安裝腔室元件，元件可在腔室中部分地或完全延伸。舉例而言，前文所描述的基板支撐件可自腔室至少部分地向外延伸，包括可包括先前所施加的塗層的部分。
在操作615中，可對元件執行半導體處理。舉例而言，可在使用上文所討論的經塗佈元件的腔室中處理任何數量的基板，或可在處理腔室中執行任何數量的清洗操作。舉例而言，可處理多於或約5個基板，或可執行清洗操作。雖然可用每一製程影響塗層，但塗層可允許處理多於或約10個基板或執行清洗操作，且可允許處理多於或約50個、多於或約100個、多於或約500個、多於或約1000個、多於或約5000個或更多基板。藉由限制用於陳化或元件替換的停機時間，相比於習知的技術，根據本技術之實施例的經塗佈元件可提高生產量且保護元件。
在前文的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節，以便理解本技術的各個實施例。然而，對於熟習此項技術者顯而易見的是，可在無此等細節中的一些者或存在其他細節的情況下實踐某些實施例。
雖然已揭示若干實施例，但熟習此項技術者應瞭解可在不脫離實施例精神的情況下使用修改、替代構造或等效物。另外，未描述許多已知的製程及要素，以便避免不必要地使本技術難以理解。因此，不應認為以上描述限制本技術的範疇。
在提供數值範圍的情況下，應理解除非上下文另有明確規定，亦具體地揭示彼範圍的上限及下限之間的小至下限單位最小分數的每一中介值。涵蓋所說明範圍中的任何所說明值或未說明中介值與任何其他所說明或中介值之間的任何較窄的範圍。彼等較小範圍的上限及下限可獨立地包括於範圍中或自範圍中排除，並且本技術亦涵蓋每一範圍（極限值任一者、無一者或兩者包括於較小的範圍中），其中每一範圍受到所說明範圍中的具體排除的限值的限制。在所說明範圍包括限值中的一者或兩者，亦包括排除彼等所包括限值中之一者或兩者的範圍。
如本文及所附請求項所使用，除非上下文另有明確指出，單數形式的「一(「a」)」、「一(「an」)」及「該」包括複數的提法。由此，舉例而言，提及「一電極」包括複數個此類電極，提及「該突出部」包括提及熟習此項技術者已知的一或多個突出及其等效物，諸如此類。
此外，當用於本說明書及以下請求項中時，字組「包含」(「comprise(s)」)、「包含」(「comprising」)、「含有」(「contain(s)」)、「含有」(「containing」)、「包括」(「include(s)」)及「包括」(「include(s)」)指明所說明特徵、整數、組件或操作的存在，但其不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、組件、操作、行為或群組。
100:處理系統 102:前開式晶圓傳送盒 104:機械手臂 106:保持區域 108a:基板處理腔室 108b:基板處理腔室 108c:基板處理腔室 108d:基板處理腔室 108e:基板處理腔室 108f:基板處理腔室 109a:串列部件 109b:串列部件 109c:串列部件 110:第二機械手臂 200:製程腔室系統 201:遠端電漿系統 203:冷卻板 205:氣體入口組件 210:流體供應系統 214:上板 215:第一電漿區域 216:下板 217:面板 218:容積 219:第一流體通道 220:絕緣環 221:第二流體通道 223:離子抑制器 225:噴頭 233:處理區域 240:電源 253:詳細視圖 255:基板 258:氣體供應區域 259:孔口 265:貫穿孔 325:噴頭 365:貫穿孔 375:小孔 400:半導體處理腔室 405:噴頭 407:RF源 410:基板支撐件 415:腔室側壁 420:基板處理區域 425:平臺 427:基板支撐表面 430:軸 435:電極 440:電源 445:凹陷區域 447:外部區域 450:塗層 455:輪轂 457:環連接器 500:基板支撐組件 505:平臺 506:基板支撐表面 508:區域 510:凹架 525:突出部 600:方法 605:操作 610:操作 615:操作
可參考說明書及圖式的剩餘部分進一步理解所揭示技術的性質及優點。
第1圖展示根據本技術之一些實施例的例示性處理系統的俯視圖。
第2A圖展示根據本技術之實施例的例示性處理腔室的示意性橫截面圖。
第2B圖展示根據本技術之實施例的第2A圖所示處理腔室的一部分的詳細視圖。
第3圖展示根據本技術之實施例的例示性噴頭的底視平面圖。
第4圖展示根據本技術的一些實施例的例示性半導體處理腔室的示意性部分橫截面圖。
第5圖展示根據本技術的一些實施例的例示性基板支撐組件的示意性部分橫截面圖。
第6圖展示根據本技術之一些實施例的方法的例示性操作。
圖式中的若干者作為示意圖包括。應理解圖式係用於說明的目的，且除非明確指出為按比例的，否則不應認為其為按比例的。另外，提供作為示意圖的圖式以幫助理解，且圖式可能不包括與實際表現相比的所有態樣或資訊，且可為了說明性目的而包括誇示的材料。
在附圖中，相似的組件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外，可藉由在元件符號後添加區分相似組件的字母來區分同一類型的各個組件。如果說明書中僅使用第一元件符號，則不管字母如何，描述適用於具有同一第一元件符號的相似組件中的任一者。
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
400:半導體處理腔室
405:噴頭
407:RF源
410:基板支撐件
415:腔室側壁
420:基板處理區域
425:平臺
427:基板支撐表面
430:軸
435:電極
440:電源
445:凹陷區域
447:外部區域
450:塗層
455:輪轂
457:環連接器

Claims (27)

  1. 一種半導體處理腔室，其包含：一腔室主體；一噴頭；及一基板支撐件，其包含：一平臺，其特徵在於面向該噴頭的一第一表面，其中該第一表面界定一基板支撐表面且包含一外部區域，該外部區域從該基板支撐表面的一外徑邊緣徑向向外延伸至該第一表面的周圍邊緣；及一軸，其沿與該平臺的該第一表面相對的該平臺的一第二表面耦接至該平臺，其中：該軸至少部分地延伸穿過該腔室主體，一塗層圍繞該平臺的該第一表面、該平臺的該第二表面及該軸共形地延伸；及該外部區域的特徵在於一塗層厚度大於沿著該基板支撐表面的一塗層厚度。
  2. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該塗層包含一含矽塗層。
  3. 如請求項2所述之半導體處理腔室，其中該塗層包含碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。
  4. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該平臺界定延伸自該基板支撐表面的複數個突出部。
  5. 如請求項4所述之半導體處理腔室，其中該 塗層圍繞該複數個突出部中之每一突出部延伸。
  6. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該塗層的特徵在於所有經塗佈表面上具有大於或約1μm的一厚度。
  7. 如請求項6所述之半導體處理腔室，其中該基板支撐件的該第一表面上的該塗層的特徵在於小於或約10%的一厚度變化。
  8. 如請求項6所述之半導體處理腔室，其中延伸自該第一表面的該平臺的一角特徵之特徵在於比沿該平臺的該第一表面的一塗層厚度大至少10%的一塗層厚度。
  9. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該基板支撐件的該軸與該半導體處理腔室外的一輪轂耦接，且其中該塗層沿該軸延伸至該輪轂。
  10. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該平臺包含氮化鋁。
  11. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該噴頭包含耦接在一起的一第一板及一第二板，其界定該第一板與該第二板之間的一容積，且其中用與該基板支撐件類似的一材料塗佈該噴頭的該第一板及該第二板的外表面。
  12. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中在圍繞該軸所耦接的該平臺的該第二表面上的一中心位置沒有該塗層。
  13. 如請求項1所述之半導體處理腔室，其中該外部區域的該塗層厚度比沿該平臺的該第一表面的該塗層厚度大至少10%。
  14. 一種半導體處理方法，其包含以下步驟：將一含鹵素前驅物的電漿流出物輸送至一半導體處理腔室的一處理區域，其中該半導體處理腔室包含：一腔室主體；一噴頭；及一基板支撐件，其包含：一平臺，其特徵在於面向該噴頭的一第一表面，其中該第一表面界定一基板支撐表面且包含一外部區域，該外部區域從該基板支撐表面的一外徑邊緣徑向向外延伸至該第一表面的周圍邊緣；及一軸，其沿與該平臺的該第一表面相對的該平臺的一第二表面耦接至該平臺，其中：該軸至少部分地延伸穿過該腔室主體，一塗層圍繞該平臺的該第一表面、該平臺的該第二表面及該軸延伸；及該外部區域的特徵在於一塗層厚度大於沿著該基板支撐表面的一塗層厚度。
  15. 如請求項14所述之半導體處理方法，其進一步包含以下步驟：在與該半導體處理腔室獨立的一塗佈腔室中塗佈該基板支撐件；及 在該半導體處理腔室內安裝該基板支撐件。
  16. 如請求項14所述之半導體處理方法，其進一步包含以下步驟：在移除該基板支撐件之前處理該半導體處理腔室中的至少10個基板，或用一含鹵素前驅物清洗該半導體處理腔室的該處理區域至少10次。
  17. 如請求項14所述之半導體處理方法，其中該塗層包含碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。
  18. 如請求項14所述之半導體處理方法，其中該塗層的特徵在於所有經塗佈表面上具有大於或約1μm的一厚度。
  19. 如請求項18所述之半導體處理方法，其中該基板支撐件的該第一表面上的該塗層的特徵在於小於或約10%的一厚度變化。
  20. 如請求項18所述之半導體處理方法，其中延伸自該第一表面的該平臺的一角特徵之特徵在於比沿該平臺的該第一表面的一塗層厚度大至少10%的一塗層厚度。
  21. 一種半導體處理腔室，其包含：一腔室主體；一噴頭；及一基板支撐件，其包含：一平臺，其特徵在於面向該噴頭的一第一表面，其 中該第一表面界定一基板支撐表面且包含一凹架，該凹架從該基板支撐表面的一外徑邊緣以一向下角度徑向向外延伸至該第一表面的一周圍邊緣；及一軸，其沿與該平臺的該第一表面相對的該平臺的一第二表面耦接至該平臺，其中：該軸至少部分地延伸穿過該腔室主體；一塗層圍繞該平臺的該第一表面、該平臺的該第二表面及該軸延伸；該塗層的特徵在於所有經塗佈表面上具有大於或約5μm的一厚度；及該凹架的特徵在於一塗層厚度大於沿著該基板支撐表面的一塗層厚度。
  22. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中該塗層包含碳化矽、氧化矽、氮化矽、碳氧化矽、氮氧化矽、碳氮化矽或碳氮氧化矽。
  23. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中該平臺包含一電極，該電極嵌入於該平臺且延伸跨過該平臺的一中心。
  24. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中該平臺界定從該基板支撐表面延伸的複數個突出部，其中該等突出部延伸跨越該平臺的一中心區域，其中該塗層圍繞該複數個突出部的每一個突出部延伸及沿著該平臺的多個側部延伸至該平臺的一背側。
  25. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中 該基板支撐件的該軸與該半導體處理腔室外的一輪轂耦接，且其中該塗層沿該軸延伸至該輪轂。
  26. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中該平臺包含氮化鋁。
  27. 如請求項21所述之半導體處理腔室，其中該凹架的該塗層厚度比沿著該平臺的該第一表面的該塗層厚度大至少10%。
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