TWI840570B - 具有原位腔室清潔功能的物理氣相沉積(pvd)腔室 - Google Patents

具有原位腔室清潔功能的物理氣相沉積(pvd)腔室 Download PDF

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Abstract

本文提供了處理套件屏蔽件和包含該處理套件屏蔽件的處理腔室的實施例。在一些實施例中,經配置成用於處理腔室中以處理基板的處理套件包括:屏蔽件,其具有圓柱形主體,該圓柱形主體具有上部分和下部分;配接器部分,其經配置為支撐在處理腔室的壁上並具有用於支撐屏蔽件的放置表面;及加熱器,其經耦接至配接器部分且經配置為電耦接至處理腔室的至少一個電源以加熱屏蔽件。

Description

具有原位腔室清潔功能的物理氣相沉積(PVD)腔室
本申請案的實施例大體上涉及半導體基板處理設備。
在基板的物理氣相沉積(PVD)處理期間,PVD腔室沉積可在電漿周圍的所有組件上形成膜的濺射材料。隨著時間的流逝,可能會在通常設置在PVD腔室中的處理套件屏蔽件上形成多餘的沉積材料。儘管將濺射材料沉積在處理套件屏蔽件上是一種公認的做法,但這種濺射材料會脫落顆粒,這些顆粒會損壞PVD期間使用的濺射靶及/或污染正在處理的基板。
維護處理套件屏蔽件通常包括從PVD腔室中移除處理套件屏蔽件(其可包括多個組件)、化學蝕刻處理套件屏蔽件至原始狀態,接著重新安裝處理套件屏蔽件,以便可重複使用處理套件屏蔽件。然而,發明人已觀察到這樣的過程可為費時、費力和昂貴的,且不希望地增加了腔室的停機時間。
因此,發明人提供了提供原位腔室清潔能力的方法和設備。
本文提供了處理套件屏蔽件、結合有這種處理套件屏蔽件的處理腔室及使用該處理套件屏蔽件及該處理腔室的方法的實施例。在一些實施例中,經配置成用於在處理腔室中處理基板的處理套件包括:屏蔽件,其具有圓柱形主體,該圓柱形主體具有上部分和下部分;配接器部分,其被配置為支撐在處理腔室的壁上並具有用於支撐屏蔽件的放置表面;加熱器,其耦接至配接器部分並被配置為電耦接至處理腔室的至少一個電源以加熱屏蔽件。
在一些實施例中,經配置成用於處理基板的處理腔室包括腔室壁,其至少部分地限定了處理腔室內的內部容積;濺射靶,其經設置在內部容積的上部分中;基板支撐件,其具有用於將基板支撐在濺射靶下方的支撐表面;及圍繞濺射靶和基板支撐件的處理套件,該處理套件包括:屏蔽件,其具有圓柱體,該圓柱體具有上部分和下部分;配接器部分,其支撐在處理腔室的處理腔室壁上且具有用於支撐屏蔽件的放置表面;加熱器,其耦接至配接器部分且經配置成電耦接至處理腔室的至少一個電源以加熱屏蔽件。
在一些實施例中,一種用於清潔經配置成用於處理基板的處理套件的方法包括以下步驟:將經設置在處理基板的處理腔室的內部容積中的濺射靶保持在第一溫度,該處理腔室係經配置成用於處理基板;接著將處理套件的屏蔽件加熱到不同於第一溫度的第二溫度,以使處理腔室內部容積中的經活化清潔氣體與經沉積在屏蔽件上的材料發生反應,以選擇性地從屏蔽件去除材料。
下文描述本申請案的其他和進一步的實施例。
本文提供了處理套件和結合有這種處理套件的處理腔室的實施例。具體來說,本申請案提供可原地基於化學地清潔經設置在處理腔室(例如,PVD腔室)中的處理套件的方法和設備。方法和設備可用於去除處理套件上多餘的沉積材料,而不會損壞PVD期間所使用的靶。因此,可將在處理期間由處理套件上的沉積材料剝落所引起的顆粒位凖極大地減少及/或保持在可接受的位凖,進而導致PVD腔室的運行時間和可用性顯著增加,並顯著延長了兩次清潔之間的平均時間(MTBC)。
圖1描繪了根據本申請案的一些實施例的具有處理套件200的處理腔室100(例如,PVD腔室)的示意性橫截面圖。適合與本申請案的處理套件屏蔽件一起使用的PVD腔室的示例包括ALPS® Plus、SIP ENCORE® 、Applied Endura Impulse® 、Applied Endura Avenir® ,及可從加利福尼亞州聖克拉拉市的應用材料公司商購到的其他PVD處理腔室。來自應用材料公司或其他製造商的其他處理腔室也可從本文所揭露的發明設備中受益。
處理腔室100包括包圍內部容積108的腔室壁106。腔室壁106包括側壁116、底壁120和頂板或蓋124。處理腔室100可以是獨立的腔室或多腔室平台(未示出)的一部分,該多腔室平台具有藉由基板傳送機構連接的一組互連的腔室,該基板傳送機構在各個腔室之間傳送基板104。處理腔室100可以是能夠將沉積材料濺射到基板104上的PVD腔室。用於沉積濺射的合適材料的非限制性示例包括碳、鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、氮化鎢等中的一者或多者等。
處理腔室100包括基板支撐件130,基板支撐件130包括用於支撐基板104的基座134。基座134的基板支撐表面138在處理期間接收並支撐基板104。基座134可包括靜電卡盤或加熱器(如電阻式加熱器、熱交換器或其他合適的加熱裝置)。可藉由處理腔室100的側壁116中的基板加載入口143將基板104引入到處理腔室100中,並將基板104放置在基板支撐件130上。在藉由機械臂將基板104放置在基板支撐件130上的過程中,可藉由支撐件升降機構來升或降基板支撐件130且可使用提起指狀組件將基板104升或降到基板支撐件130上。基座134是可偏置的,且可在電漿操作期間保持在電浮動電位或接地。例如,在一些實施例中,基座134可被偏置到給定電勢,使得在處理套件200的清潔處理期間,RF電源170可被用於點燃一種或多種氣體(例如,清潔氣體)以產生包括離子和自由基的電漿,其可用於與沉積在處理套件200上的一種或多種材料反應,這將在下文更詳細地描述。
基座134具有基板支撐表面138,基板支撐表面138具有與濺射靶140的濺射表面139基本上平行的平面。濺射靶140包括使用一或多個合適的安裝裝置所安裝到背板142的濺射板(或靶材料)141,該一或多個合適的安裝裝置例如為焊錫。濺射板141包括待濺射到基板104上的材料。背板142由金屬製成,該金屬例如為不銹鋼、鋁、銅鉻或銅鋅。背板142可由具有足夠高的熱導率的材料製成,以使在濺射板141和背板142兩者中形成的濺射靶140中產生的熱消散。從在濺射板141和背板142中形成的渦流產生了熱,及從來自電漿的高能離子轟擊到濺射靶140的濺射表面139產生了熱。較高的導熱性背板142允許使濺射靶140中產生的熱消散到周圍的結構上或甚至是熱交換器上,該熱交換器可安裝在背板142後面或可在背板142本身中。例如,背板142可包括通道(未示出)以在其中循環傳熱流體。背板142的合適之高的熱導率是至少約200W/mK,例如,從約220至約400W/mK。這樣的熱導率位凖藉由更有效地將在濺射靶140中產生的熱消散而允許濺射靶140在更長的處理時間段內操作,且還允許(例如)當需要清潔處理套件200上及其周圍的區域時相對快速地冷卻濺射板141。
結合由具有高熱導率和低電阻率的材料製成的背板142,或單獨地和藉由其本身,背板142可包括具有一個或多個槽(未示出)之背部表面。例如,背板142可具有用於冷卻濺射靶140的背部的槽(如環形槽或脊)。槽和脊亦可具有其他圖案,例如矩形網格圖案、螺旋圖案、雞腳圖案 或僅跨越背部表面延伸的直線。
在一些實施例中,處理腔室100可包括磁場產生器150,以圍繞濺射靶140整形磁場從而改善濺射靶140的濺射。可藉由磁場產生器150來增強電容產生的電漿,其中(例如)複數個磁鐵151(例如,永磁體或電磁線圈)可在處理腔室100中提供磁場,該磁場具有旋轉磁場,該旋轉磁場的旋轉軸垂直於基板104的平面。另外或替代地,處理腔室100可包括磁場產生器150;磁場產生器150在處理腔室100的濺射靶140附近產生磁場以增加與濺射靶140相鄰的高密度電漿區域中的離子密度,以改善靶材料的濺射。
藉由氣體輸送系統160將濺射氣體引入到處理腔室100中;氣體輸送系統160藉由具有氣體流量控制閥(未示出)(如質流控制器)的導管163從氣源161提供氣體,以使貫穿其中之氣體的設定流量通過。處理氣體可包括非反應性氣體,如氬氣或氙氣,其能夠高能撞擊濺射靶140並濺射來自濺射靶140的材料。處理氣體亦可包括反應性氣體,如一或多種含氧氣體和含氮氣體,其可與濺射材料反應以在基板104上形成層。氣體接著由RF電源170激發以形成或產生電漿以濺射濺射靶140。例如,處理氣體被高能量電子電離,且被電離的氣體被吸引到濺射材料,該濺射材料被偏置為負電壓(例如,-300至-1500伏特)。由陰極的電勢賦予電離氣體(例如現在帶正電的氣體原子)的能量引起濺射。在一些實施例中,反應性氣體可直接與濺射靶140反應以產生化合物,然後隨後從濺射靶140濺射。例如,可藉由DC電源190和RF電源來給陰極供電。在一些實施例中,DC電源190可經配置為提供脈衝DC以向陰極供電。用過的處理氣體和副產物藉由排氣口162從處理腔室100排出。排氣口162包括排氣埠(未顯示),該排氣埠接收用過的處理氣體並將用過的氣體傳到具有節流閥以控制處理腔室100中的氣體壓力的排氣導管164。排氣導管164經連接到一個或多個排氣泵(未示出)。
另外,氣體輸送系統160經配置成引入一種或多種氣體(例如,取決於用於濺射靶140的材料),該一種或多種氣體可被激發以產生活性的清潔氣體(例如,電離的電漿體或自由基)至處理腔室100的內部容積108中,以執行屏蔽201的清潔處理,這將在下文中更詳細地描述。替代地或附加地,氣體輸送系統160可耦接至遠端電漿源(RPS)165,遠端電漿源(RPS)165經配置為提供自由基(或電漿,取決於RPS的配置)至處理腔室100的內部容積108中。濺射靶140經連接到DC電源190及/或RF電源170中之一者或兩者。DC電源190可相對於處理套件200的屏蔽件201向濺射靶140施加偏置電壓,其在濺射處理及/或清潔處理期間可能是電浮動的。例如,當執行屏蔽件201的清潔處理時,DC電源190或不同的DC電源190a亦可用於向處理套件200的蓋環部分212或配接器部分226的加熱器203施加偏置電壓。
在DC電源190向濺射靶140和經連接到在DC電源190的其他腔室元件供電的同時,RF電源170激發濺射氣體以形成濺射氣體的電漿。形成的電漿撞擊並轟擊濺射靶140的濺射表面139,以將材料從濺射表面139濺射到基板104上。在一些實施例中,由RF電源170提供的RF能量的頻率範圍可從大約2 MHz到大約60 MHz,或可使用例如非限制性頻率,如2 MHz、13.56 MHz、27.12 MHz或60 MHz。在一些實施例中,可提供複數個(即,兩個或更多個)RF電源以在複數個上述頻率中提供RF能量。例如,當在處理套件200上及其周圍的區域執行清潔處理時,附加的RF電源也可用於向基座134及/或蓋環部分212提供偏置電壓。例如,在一些實施例中,額外的RF電源170a可用於向可偏置電極137供電,可偏置電極137可嵌入在基座134(或基板支撐件130的基板支架表面138)中。可偏置電極可用於向屏蔽件201及/或基板支撐件130供電。此外,在一些實施例中,RF電源170可經配置為向可偏置電極137供電。例如,可設置一個或多個附加元件(例如,交換電路)來將電路徑從蓋124切換到可偏置電極137。
處理腔室100的各個元件可由控制器180控制。控制器180包括具有指令集的程式代碼,以操作元件來處理基板104。例如,控制器180可包括程式代碼,該程式代碼包括用以操作基板支撐件130和基板傳送機構的基板定位指令集、加熱器203的一或多個加熱元件(例如,燈、輻射加熱及/或嵌入式電阻加熱器)的溫度控制、對在處理套件200上及其周圍的區域清潔的清潔處理指令集、微波電源181的功率控制、用以操作氣體流量控制閥以設定向處理腔室100的濺射氣體的流量的氣體流量控制指令集、用以操作排氣節流閥以維持處理腔室100內的壓力的氣壓控制指令集、用以操作RF電源170以設置氣體激發功率位凖的氣體激發器控制指令集、用以控制基板支撐件130中的溫度控制系統或傳熱介質供應器以控制傳熱介質往環形傳熱通道的流量的溫度控制指令集,及用於監視處理腔室100中的處理的處理監視指令集。
繼續參考圖1並參考圖2,處理腔室100亦包含處理套件200,處理套件200包括各種元件,該等各種元件包括可很容易地將其從處理腔室100中移除的配接器部分226和屏蔽件201,(例如)以替換或修理腐蝕的元件或調適處理腔室100以用於其他處理。另外,與常規處理套件不同,常規處理套件需要被去除以清潔元件表面(例如,屏蔽件201)上的濺射沉積物,發明人設計了用於原位清潔以去除屏蔽件201上的材料的經濺射沉積物的處理套件200,如將在下文更詳細地描述的。
屏蔽件201包括圓柱形主體214,圓柱形主體214的直徑尺寸經設計成環繞濺射靶140的濺射表面139和基板支撐件130(例如,直徑大於濺射表面139且大於基板支撐件130的支撐表面)。圓柱形主體214具有上部分216;上部分216經配置為當經安裝在腔室中時圍繞濺射靶140的濺射表面139的外邊緣。屏蔽件201進一步包括下部分217;下部分217經配置成當經安裝在腔室中時圍繞基板支撐件130的基板支撐表面138。下部分217包括用於圍繞基板支撐件130的外圍壁131放置的蓋環部分212。蓋環部分212環繞且至少部分覆蓋經設置在基板支撐件130周圍的沉積環208,以接收並因此從大部分濺射沉積物遮蔽沉積環208。如上所述,在一些實施例中,例如當需要清潔處理套件200之上和周圍的區域時,可使用DC電源190a及/或RF電源170a對蓋環部分212施加偏壓。在一些實施例中,RF電源170或DC電源190亦可經配置為偏置蓋環部分212。例如,可如上所述使用交換電路。
將沉積環208佈置在蓋環部分212的下方。蓋環部分212的底表面與沉積環208接合以形成曲折路徑202,且蓋環部分212從圓柱形主體214的下部分217徑向向內延伸,如圖2所示。在一些實施例中,蓋環部分212與沉積環208接合但不接觸,使得曲折路徑202是設置在蓋環部分212與沉積環208之間的間隙。例如,蓋環部分212的底表面可包括延伸到形成在沉積環208中的環形的溝道241中的環形的腿部240。曲折路徑202有利地限制或防止電漿洩漏到處理套件200的外部區域。此外,曲折路徑202之受限制的流動路徑限制了低能量濺射沉積物在沉積環208及蓋環部分212的匹配表面上的堆積,否則該等低能量濺射沉積物將會彼此黏附或黏附至基板104的懸垂邊緣206。另外,在一些實施例中,氣體輸送系統160與曲折路徑202流體連通以當需要清潔處理套件200之上和其周圍的區域時,提供一種或多種合適氣體(例如,處理氣體及/或清潔氣體)至處理腔室100的內部容積108中。
沉積環208至少部分地被蓋環部分212的徑向向內延伸的唇部230覆蓋。唇部230包括下表面231和上表面232。沉積環208和蓋環部分212彼此協作以減少在基板支撐件130的外圍壁131和基板104的懸垂邊緣上形成的濺射沉積物。蓋環部分212的唇部230與懸垂邊緣206隔開可在約0.5英寸和約1英寸之間的一水平距離,以減小基板104附近的破壞性電場(即,唇部230的內徑比待處理的基板的給定直徑大約1英寸至約2英寸)。
沉積環208包括圍繞基板支撐件130的外圍壁131延伸的環形帶215,且沉積環208環繞基板支撐件130的外圍壁131,如圖2所示。環形帶215包括內唇部250;內唇部250從環形帶215橫向延伸並基本上平行於基板支撐件130的外圍壁131。內唇部250在基板104的懸垂邊緣206的正下方終止。內唇部250限定沉積環208的內周界,沉積環208的內周界圍繞基板104的外圍和基板支撐件130,以保護在處理期間基板支撐件130之未被基板104覆蓋的區域。例如,內唇部250圍繞並至少部分地覆蓋否則將暴露於處理環境的基板支撐件130的外圍壁131,以減少或甚至完全排除濺射沉積物在外圍壁131上的沉積。沉積環208可用於保護基板支撐件130之經暴露的側表面,以減少該等側表面被通電的電漿物質腐蝕。
屏蔽件201環繞著濺射靶140之面對基板支撐件130和基板支撐件130的外圍的濺射表面139。屏蔽件201覆蓋並遮蔽處理腔室100的側壁116以減少濺射沉積物的沉積,該等濺射沉積物係源自從濺射靶140的濺射表面139濺射到屏蔽件201後面的元件和表面上。例如,屏蔽件201可保護基板支撐件130的表面、基板104的懸垂邊緣206,及處理腔室100的側壁116和底壁120。
繼續參考圖2,配接器部分226從上部分216徑向向外延伸。配接器部分226包括密封表面233和與密封表面233相對的擱置表面234。密封表面233包含O形環槽222,以接收O形環223從而形成真空密封,且擱置表面234擱置在處理腔室100的側壁116上,或擱置表面234由處理腔室100的側壁116支撐;亦可在與擱置表面234相對的側壁116中設置O形環槽222和O形環223。
配接器部分226包括向內延伸的壁架227;壁架227與鄰近上部分216的相應的向外延伸的壁架228接合,以支撐屏蔽件201。配接器部分226包括向著蓋環部分212下方的基座134向內延伸的下部分235。下部分235與蓋環部分212間隔開,使得在下部分235和蓋環部分212之間形成腔體229。腔體229由下部分235的頂表面237和蓋環部分212的底表面238限定。下部分235的頂表面237和底表面238之間的距離使得可在清潔處理套件200期間的預定時間內完成從加熱器203到屏蔽件201的最大熱傳遞。腔體229與曲折路徑202流體連通,曲折路徑202允許當需要清潔處理套件200上和周圍的區域時,(例如,藉由氣體輸送系統160所引入的)氣體流入處理腔室100的內部容積108中。
下部分235經配置成容納加熱器203。更具體來說,在下部分235內限定適當配置的環形槽236,且環形槽236經配置成支撐一個或多個適當的加熱組件,該一個或多個適當的加熱組件包括但不限於加熱器203的燈、輻射加熱或嵌入式電阻加熱器。在所示實施例中,被燈殼207環繞的輻射環形線圈205經展示成被支撐在環形槽236中,燈殼207例如為玻璃、石英或其他合適的材料。當需要清潔處理套件200上及其周圍的區域時,可使用例如可由控制器180控制的DC電源190或DC電源190a來對輻射環形線圈205通電或供電,以達到約250℃至約300℃的溫度。
配接器部分226亦可用作圍繞處理腔室100的側壁116的熱交換器。可替代地或另外地,可在配接器部分226或屏蔽件201(例如,上部分216)中的一者或兩者中設置環形傳熱通道225,以流動傳熱介質。傳熱介質可用於例如在完成清潔處理套件200時或完成在已在處理腔室100中執行的一個或多個其他處理時冷卻配接器部分226及/或屏蔽件201。
圖3描繪了根據本申請案的一些實施例的處理套件300的示意性橫截面視圖。處理套件300基本上類似於處理套件200。因此,這裡僅描述處理套件300所獨有的那些特徵。配接器部分326包括經配置為連接到微波電源381的入口或端口325。類似於RF電源170和DC電​​源190,微波電源181經配置為當需要清潔處理套件200之上和其周圍的區域時在處理腔室100的內部容積108中產生電漿。另外,可沿著內部體積108以圍繞濺射靶140的濺射表面139的外圍的圓形陣列的形式設置一個或多個介電共振器327(以虛線示出)以點燃電漿以產生(例如)一個或多個可被引導到處理套件200周圍需要清潔的區域的自由基。
圖4是根據本申請案的一些實施例之用於清潔經配置成用於處理基板的處理套件的方法的流程圖。濺射板(或靶材)141可由一種或多種要被沉積在基板上的合適材料製成。例如,濺射板(或靶材)141可由碳、矽、氮化矽、鋁、鎢、碳化鎢、銅、鈦、氮化鈦、碳化鈦、氮化碳等製成。可製成濺射板(或靶材)141的特定材料可取決於期望沉積在處理腔室中的基板上的材料。濺射板(或靶材)141的製造材料可能會影響與腔室配置和清潔處理有關的一或多個因素,例如,用於清潔處理套件的活化清潔氣體的類型、是否使用擋板(或擋板組件)以在清潔處理套件時保護濺射板141等。
在一些實施例中,可使用一種或多種活化的清潔氣體來在處理套件200上和其周圍進行清潔。例如,活化的清潔氣體可以是經引入到處理腔室100中並隨後通電以形成電漿從而產生可被引導至處理套件200的自由基(例如,活化的清潔氣體)的清潔氣體。可替代地或組合地,可從遠端電漿源引入自由基(例如,活化的清潔氣體)至處理腔室中,然後將其導向處理套件200。使用電漿活化以形成清潔氣體自由基的清潔氣體可以是例如氧氣(O2 )或其他含氧氣體,例如臭氧、氫氧化物、過氧化物等或氯氣(Cl2 )或其他含氯氣體等、氮氣、氟氣、硼氣、硫氣、鈮氣或上述氣體的組合。所用清潔氣體的類型可取決於(例如)靶材的類型、腔室的類型(例如,PVD等)及製造商的偏好等。例如,若目標材料是Al,則可使用Cl2 或BCl3 產生電漿,且屏蔽層201可由除了Al的材料製成;若目標材料是Ti,則可使用SF6 或Cl2 來產生電漿;若目標材料是W,則可使用Cl2 或其他基於氯或氟的氣體來產生電漿;若目標材料是Cu,則可使用NbCl3 產生電漿,及若目標材料是Si,則可使用NF3 產生電漿。
根據本申請案,可根據處理腔室100的慣常維持來執行處理套件200上及其周圍的清潔。例如,可週期性地執行方法400以減少處理套件200上及其周圍的沉積堆積。例如,當將碳用作濺射板(或目標材料)141時,方法400可用於去除積碳。只要在處理套件200上堆積了足夠的材料,就可週期性地執行清潔處理。例如,可在已沉積大約5µm的碳後(這等於大約50個左右的基板(或晶圓)沉積在每個基板上的1000A膜)執行清潔處理。
在清潔處理套件200上和周圍之前,可將虛設晶圓122a裝入處理腔室100的內部容積108中,及將虛設晶圓122a放置在基板支架130上,以保護基板支架130的元件(例如,基座134及基板支撐表面138等)。替代地或附加地,可將檔板盤122b放置在基板支架130上或上方以保護基板支架130的元件。相反地,不需使用虛設晶圓122a和檔板盤122b中之任一者。
另外,在一些實施例中,檔板盤122b可位於濺射靶140的前面,且用於在去除處理套件200上的累積沉積物時防止反應氣體到達濺射靶140。
虛設晶圓122a及/或檔板盤122b可被存儲在例如外圍保持區域123中,且可在進行處理套件200上和其周圍的清潔之前被移動到處理腔室100中。
發明人發現,為了便於去除處理套件200上的累積沉積材料,必須對處理套件200上及其周圍的區域進行主動加熱(例如,加熱到高於用於處理基板的溫度的溫度)。例如,當濺射靶140是碳時,為了促進碳和氧自由基反應(例如,形成二氧化碳)、選擇性地(例如,將清潔集中到處理腔室100的內部容積108內的特定區域)清潔處理套件200上和其周圍,且為了最大程度地清潔處理套件200上和其周圍,需要保持濺射板141與處理套件200上和其周圍的區域之間的溫度差。因此,為了積極地實現這種溫度差,可將濺射板141保持在相對低的溫度,例如,大約25℃至大約100℃的溫度。如上所述的背面水冷可用於達到這樣的溫度。當在執行PVD之後不久清潔處理套件200上和其周圍的區域時,例如當濺射板141的溫度相對較高時,例如使用背面水冷卻等冷卻濺射板141可能是有用的。替代地或附加地,可在不使用任何冷卻裝置的情況下,使濺射板141隨時間冷卻。因此,在一些實施例中,在402處,濺射板141可在清潔處理期間保持在大約25℃至大約100℃的溫度。
接下來,為了確保達到/保持上述溫差,在404處,可將處理套件200之上和周圍的區域主動地加熱到大約250℃至大約300℃的溫度。如上所述,可使用DC電源190(或DC電源190a)來向加熱器203的輻射環形線圈205通電以達到這樣的溫度,從DC電源190提供到輻射環形線圈205的能量可由控制器180控制。
此後,可使用一或多個處理來產生電漿,從而形成相應的離子和自由基,這些離子和自由基可用來與處理套件200上和其周圍之經累積的沉積材料發生反應。例如,在一些實施方式中,當處理套件200周圍積聚的沉積材料是碳,可使用例如氣體傳輸系統160將氧氣引入處理腔室100的內部容積108中。一旦引入,可藉由以下方式產生包括離子和自由基的氧電漿:使用例如RF電源170和基座134或蓋環部分212為氧氣供電;如上所述,可使用RF電源170a或DC電源190a中之一或兩者將RF電源170和基座134或蓋環部分212偏置到電壓電位。
替代地或附加地,可使用例如氣體輸送系統160將氧氣引入處理腔室100的內部容積108中,且可使用微波電源181產生氧氣電漿以形成氧離子和自由基。
替代地或附加地,可使用例如RPS 165遠端產生氧電漿。例如,可藉由RPS 165產生氧電漿,並將來自氧電漿的氧離子和自由基導向處理腔室。
一旦給氧氣供能以形成氧氣電漿,則氧自由基與沉積在處理套件200上和其周圍的碳反應,並將經沉積的碳轉化為二氧化碳(例如,以選擇性地蝕刻或去除碳),然後可藉由例如排氣口162從處理腔室100的內部容積108中泵出。替代地或附加地,來自氧電漿的一些氧離子(例如,除了氧自由基之外)也可用於與沉積在處理套件200上和其周圍的碳反應以將經沉積的碳轉化為二氧化碳,這可取決於氧電漿中氧自由基與氧離子的比率。例如,可控制氧離子與氧自由基的比率,使得在電漿中產生更多(或更少)的離子化氧,並產生更少(或更多)的氧自由基。
控制器180可控制排氣口162以在例如二氧化碳產生的終點處開始排放二氧化碳,這可使用設置在處理腔室100的內部容積108中的一個或多個感測器(未示出)來偵測。例如,在一些實施例中,控制器180可使用一個或多個感測器基於排出氣體的成分來決定清潔時間的終點。
替代地或附加地,控制器180可經配置成控制排氣口162以在(例如)預定時間處開始排放二氧化碳,該預定時間可經由經驗資料來計算。
儘管前述內容係針對本申請案的實施例,但在不脫離本申請案的基本範疇的情況下,可設計本申請案的其他和進一步的實施例。
100:處理腔室 104:基板 106:腔室壁 108:內部容積 116:側壁 120:底壁 122a:虛設晶圓 122b:檔板盤 123:外圍保持區域 124:蓋 130:基板支撐件 131:外圍壁 134:基座 137:可偏置電極 138:基板支撐表面 139:濺射表面 140:濺射靶 141:濺射板 142:背板 143:基板加載入口 150:磁場產生器 151:磁鐵 160:氣體輸送系統 161:氣源 162:排氣口 163:導管 164:排氣導管 170:RF電源 170a: RF電源 180:控制器 181:微波電源 190:DC電源 190a: DC電源 200:處理套件 201:屏蔽件 202:曲折路徑 203:加熱器 205:輻射環形線圈 206:懸垂邊緣 207:燈殼 208:沉積環 212:蓋環部分 214:圓柱形主體 215:環形帶 216:上部分 217:下部分 222:O形環槽 223:O形環 225:環形傳熱通道 226:配接器部分 227:壁架 228:壁架 229:腔體 230:唇部 231:下表面 232:上表面 233:密封表面 234:擱置表面 235:下部分 236:環形槽 237:頂表面 238:底表面 240:腿部 241:溝道 300:處理套件 325:端口 326:配接器部分 327:介電共振器 381:微波電源 400:方法 402:步驟 404:步驟
可藉由參考在附圖中描繪的本申請案的說明性實施例來理解在上文簡要概述且在下文更詳細討論的本申請案的實施例。然而,附圖僅示出了本申請案的典型實施例,因此不應視為對本發明範圍的限制;本申請案可允許其他等效實施例。
圖1描繪了根據本申請案的一些實施例的處理腔室的示意性側視圖。
圖2描繪了根據本申請案的一些實施例的處理套件的示意性截面圖。
圖3描繪了根據本申請案的一些實施例的處理套件的示意性截面圖。
圖4是根據本申請案的一些實施例支用於清潔經配置成用於處理基板的處理套件的方法的流程圖。
為了便於理解,儘可能地使用了相同的元件符號來表示圖中共有的相同元件。未按比例繪製附圖,且為清楚起見可簡化附圖。一個實施例的元件和特徵可有益地併入其他實施例中,而無需進一步敘述。
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
131:外圍壁
134:基座
138:基板支撐表面
139:濺射表面
200:處理套件
201:屏蔽件
202:曲折路徑
203:加熱器
205:輻射環形線圈
206:懸垂邊緣
207:燈殼
208:沉積環
212:蓋環部分
214:圓柱形主體
215:環形帶
216:上部分
217:下部分
222:O形環槽
223:O形環
225:環形傳熱通道
226:配接器部分
227:壁架
228:壁架
229:腔體
230:唇部
231:下表面
232:上表面
233:密封表面
234:擱置表面
235:下部分
236:環形槽
237:頂表面
238:底表面
240:腿部
241:溝道

Claims (26)

  1. 一種經配置成用於在一處理腔室中處理一基板的處理套件,其包括:一屏蔽件,其具有一圓柱形主體,該圓柱形主體具有一上部分和一下部分;一配接器部分,其經配置為支撐在該處理腔室的壁上並具有用於支撐該屏蔽件的一放置表面;及一加熱器,其經支撐在該配接器部分的一環形腔體中並經配置成電耦接到該處理腔室的至少一個電源以加熱該屏蔽件,其中該環形腔體經設置在一腔體的下方,該腔體由該配接器部分的一下部分的一頂表面和該屏蔽件的該下部分的一底表面限定。
  2. 如請求項1所述的處理套件,其中該加熱器包括一燈、輻射加熱器或嵌入式電阻加熱器中的至少一者。
  3. 如請求項1所述的處理套件,進一步包括一密封表面,當將該處理套件放置在該處理腔室中時,一處理腔室蓋放置在該密封表面上以密封該處理腔室的一內部容積。
  4. 如請求項1所述的處理套件,進一步包括設置在該屏蔽件和該配接器部分之間的一路徑,該路徑足以允許將一清潔氣體引入該處理腔室中。
  5. 如請求項1至4中的任一項所述的處理套件,其中該配接器部分包括一端口,該端口經配置為耦接至 一遠端電漿源,以在使用期間將一經活化的清潔氣體提供至該處理腔室的一內部容積中。
  6. 如請求項1所述的處理套件,其中該上部分的一底表面經設置在該加熱器的上方。
  7. 如請求項4所述的處理套件,其中該路徑是經設置在一環形的腿部之間的一間隙,該環形的腿部延伸到一環形的溝道中,該環形的溝道形成在經設置在該屏蔽件的下方的一沉積環中。
  8. 一種經配置用於處理一基板的處理腔室,其包括:一腔室壁,其至少部分地限定該處理腔室內的一內部容積;一濺射靶,其經設置在該內部容積的一上部分中;一基板支撐件,其具有用於將一基板支撐在該濺射靶下方的一支撐表面;及一處理套件,其圍繞該濺射靶和該基板支撐件,該處理套件包括:一屏蔽件,其具有一圓柱形主體,該圓柱形主體具有一上部分和一下部分;一配接器部分,其支撐在該處理腔室的一處理腔室壁上並具有用於支撐該屏蔽件的一放置表面;及一加熱器,其經支撐在該配接器部分的一環形腔體中且經配置成電耦接到該處理腔室的至少一個電源以加熱該屏蔽件,其中該環形腔體經設置在一腔體的下方,該 腔體由該配接器部分的一下部分的一頂表面和該屏蔽件的該下部分的一底表面限定。
  9. 如請求項8所述的處理腔室,其中該加熱器包括一燈、輻射加熱器或嵌入式電阻加熱器中的至少一者。
  10. 如請求項8所述的處理腔室,進一步包括一密封表面,當將該處理套件放置在該處理腔室中時,一處理腔室蓋放置在該密封表面上以密封該處理腔室的該內部容積。
  11. 如請求項8所述的處理腔室,進一步包括設置在該屏蔽件和該配接器部分之間的一路徑以允許將一清潔氣體引入該處理腔室中。
  12. 如請求項8所述的處理腔室,其中該配接器部分包括一端口,該端口經配置為耦接至一遠端電漿源,該遠端電漿源經配置為在使用期間將一經活化的清潔氣體提供至該處理腔室的該內部容積中。
  13. 如請求項8所述的處理腔室,進一步包括以下至少之一者:一氣體供應器和經耦接至該處理腔室的一RF電源、一DC電源或一微波電源,該氣體供應器經配置為將一清潔氣體提供到該處理腔室的該內部容積中;或一遠端電漿源,其經耦接到該處理腔室且經配置成將一經活化的清潔氣體提供至該處理腔室的該內部容積中。
  14. 如請求項8至13中的任一項所述的處理腔室,其中為至少以下之一者:該RF電源經耦接到該基板支撐件的一可偏置基座或該屏蔽件的一蓋環中的至少一者,該DC電源經耦接到該屏蔽件的該蓋環,或該微波電源進一步包括複數個介電共振器,該複數個介電共振器以一圓形配置圍繞該濺射靶的一外圍排列。
  15. 如請求項8所述的處理腔室,進一步包括經配置成排放用過的處理氣體的一排氣裝置。
  16. 如請求項8至13或15中任一項所述的處理腔室,其中該濺射靶由碳、矽、氮化矽、鋁、鎢、碳化鎢、銅、鈦、氮化鈦、碳化鈦及氮化碳中的至少一者製成。
  17. 如請求項8所述的處理腔室,其中該上部分的一底表面經設置在該加熱器的上方。
  18. 如請求項11所述的處理腔室,其中該路徑是經設置在一環形的腿部之間的一間隙,該環形的腿部延伸到一環形的溝道中,該環形的溝道形成在經設置在該屏蔽件的下方的一沉積環中。
  19. 一種用於清潔經配置為處理一基板的一處理套件的方法,包括以下步驟:將設置在一處理腔室的一內部容積中的一濺射靶保持在一第一溫度;及使用一加熱器將一處理套件的一遮蔽件加熱到高於該 第一溫度的一第二溫度,從而使該內部容積中的一經活化的清潔氣體與沉積在該遮蔽件上的材料發生反應,以選擇性地從該遮蔽件中去除該材料,其中該加熱器支撐在一配接器部分的一環形腔體中,且該環形腔體經設置在一腔體的下方,該腔體由該配接器部分的一下部分的一頂表面和該屏蔽件的一下部分的一底表面限定。
  20. 如請求項19所述的方法,其中該第一溫度為約50℃至約100℃,及其中該第二溫度為約250℃至約300℃。
  21. 如請求項19所述的方法,進一步包括以下步驟之至少之一步驟:經由一氣體供應器將一清潔氣體提供到該內部容積中,並使用經耦接到該處理腔室的一RF電源為該清潔氣體通電以產生該經活化的清潔氣體;經由該氣體供應器將該清潔氣體提供到該內部容積中,並使用經耦接到該處理腔室的一DC電源為該清潔氣體供能以產生該經活化的清潔氣體;經由該氣體供應器將該清潔氣體提供到該內部容積中,並使用經耦接到該處理腔室的一微波電源為該清潔氣體供能以產生該經活化的清潔氣體;或經由經耦接到該處理腔室的一遠端電漿源將經活化的清潔氣體提供到該內部容積中。
  22. 如請求項19所述的方法,其中加熱該處理套件的該屏蔽件之步驟包括以下步驟:加熱一燈或嵌入 式電阻加熱器中的至少一者之步驟或使用輻射加熱之步驟中的至少一者。
  23. 如請求項19所述的方法,其中該經活化的清潔氣體包括氧(O)自由基,且其中該材料是碳。
  24. 如請求項19至23中任一項所述的方法,進一步包括以下步驟:從該處理腔室排出用過的處理氣體。
  25. 一種經配置成用於在一處理腔室中處理一基板的處理套件,其包括:一屏蔽件,其具有一圓柱形主體,該圓柱形主體具有一上部分和一下部分;一配接器部分,其經配置為支撐在該處理腔室的壁上並具有一向內延伸的壁架,該向內延伸的壁架接觸該屏蔽件的該上部分的一底表面;及一加熱器,其在該屏蔽件的該上部分的該底表面的下方的一位置處經支撐在該配接器部分的一環形腔體中,並經配置成電耦接到該處理腔室的至少一個電源以加熱該屏蔽件,其中該環形腔體經設置在一腔體的下方,該腔體由該配接器部分的一下部分的一頂表面和該屏蔽件的該下部分的一底表面限定。
  26. 如請求項25所述的處理套件,其中該向內延伸的壁架在該屏蔽件的該下部分的上方的一位置處接觸該屏蔽件的一向外延伸的壁架。
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