背景

本文所述實(shí)施例一般涉及模塊化的兩腔室設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)在兩腔室的各者中提供獨(dú)立處理。更具體來說，本文公開的實(shí)施例涉及蝕刻等離子體腔室技術(shù)與硬件設(shè)計(jì)架構(gòu)，其提供了雙腔室架構(gòu)中用于多個(gè)工藝配方的獨(dú)立可變間隙處理容積。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)步與器件幾何形狀大小的縮小，需要有精準(zhǔn)輸入?yún)?shù)控制的蝕刻等離子體處理腔室。輸入?yún)?shù)包括電、射頻(rf)、氣體流量與熱控制。輸入?yún)?shù)中的一或多個(gè)的對(duì)稱性對(duì)于改善晶片上的均勻性與產(chǎn)量是重要的?？赏ㄟ^改善腔室硬件來提供輸入?yún)?shù)的對(duì)稱性。

因此，在本技術(shù)領(lǐng)域中對(duì)于改良的腔室以及使用該改良的腔室的方法是有所需求的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種用于處理基板的設(shè)備，且在一個(gè)實(shí)施例中，該設(shè)備包括：雙腔室殼體，該雙腔室殼體具有穿過該雙腔室殼體形成的兩個(gè)開口，第一泵接口構(gòu)件，該第一泵接口構(gòu)件與該雙腔室殼體中形成的該兩個(gè)開口中的一個(gè)開口同軸地對(duì)齊，及第二泵接口構(gòu)件，該第二泵接口構(gòu)件與該雙腔室殼體中形成的該兩個(gè)開口中的另一個(gè)開口同軸地對(duì)齊，其中該泵接口構(gòu)件的各者包含與該兩個(gè)開口的中心線同心的三個(gè)通道。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于處理基板的設(shè)備。該設(shè)備包括雙腔室殼體，模塊化泵接口，該模塊化泵接口具有至少兩個(gè)分開的內(nèi)部容積，該至少兩個(gè)分開的內(nèi)部容積耦接至該雙腔室殼體并且在該雙腔室殼體內(nèi)提供兩個(gè)分開的處理容積。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種雙容積基板處理腔室。該雙容積基板處理腔室包括腔室主體，該腔室主體具有穿過該腔室主體形成的第一開口與第二開口，第一泵接口構(gòu)件，該第一泵接口構(gòu)件與該第一開口的中心線同軸地對(duì)齊，該第一泵接口構(gòu)件具有平行于該中心線而于該第一泵接口構(gòu)件中形成的多個(gè)第一通道，及第二泵接口構(gòu)件，該第二泵接口構(gòu)件與該第二開口的中心線同軸地對(duì)齊且與該第一泵接口構(gòu)件流體地分隔，該第二泵接口構(gòu)件具有平行于該中心線而于該第二泵接口構(gòu)件中形成的多個(gè)第二通道。

附圖說明

因此，以能詳細(xì)地理解本公開的上述特征的方式，可通過參考實(shí)施例來獲得對(duì)上面所簡要概述的本公開的更具體的描述，所述實(shí)施例中的一些圖示于所附附圖中。然而，要注意的是，所附附圖只描繪了本公開的典型實(shí)施例，并且由于本公開可允許其他等效的實(shí)施例，所以所附附圖不應(yīng)被視為對(duì)本公開的范圍的限制。

圖1a描繪雙腔室殼體的等角視圖。

圖1b表示圖1a中所示的雙腔室殼體的分解視圖。

圖2a是腔室主體的頂視平面圖。

圖2b是圖2a的腔室主體的側(cè)視圖。

圖2c是沿著圖2a的線2c-2c的腔室主體的側(cè)視截面圖。

圖3a是雙腔室殼體的頂視平面圖，該雙腔室殼體具有與腔室主體的開口軸向?qū)R的泵接口構(gòu)件。

圖3b是泵接口構(gòu)件的一個(gè)實(shí)施例的等角視圖。

圖4a是腔室主體的截面平面圖。

圖4b是沿著圖4a的線4b-4b的腔室主體的等角截面圖。

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的處理腔室系統(tǒng)的示意性截面圖。

圖6是耦接至泵接口的一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件的部分的示意性側(cè)視截面圖。

圖7是耦接至泵接口的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件的部分的示意性側(cè)視截面圖。

圖8是耦接至泵接口的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件的部分的示意性側(cè)視截面圖。

為便于理解，在可能的情況下，已使用相同的數(shù)字編號(hào)代表附圖所共有的相同的組件?？梢灶A(yù)期，一個(gè)實(shí)施例中的要素與特征可被有利地納入其他實(shí)施例中而無需贅述。

具體實(shí)施方式

本文所述的實(shí)施例一般涉及具有對(duì)稱流動(dòng)設(shè)計(jì)的腔室硬件與相關(guān)的方法以將處理后的副產(chǎn)品從腔室內(nèi)部抽出并維持真空而能夠改善流動(dòng)傳導(dǎo)性。本說明書所述的實(shí)施例亦提供具有用于在依軸向方向抽出氣體之前的氣流行進(jìn)的較短平均自由路徑的腔室。本發(fā)明提供的軸向?qū)ΨQ的腔室硬件幫助減少晶片偏斜以及改善流動(dòng)傳導(dǎo)性。本發(fā)明公開的實(shí)施例包括雙腔室主體設(shè)計(jì)，其包含處理部分與流動(dòng)阻擋部分(flowblockportion)。流動(dòng)阻擋部分提供軸對(duì)稱流且能夠提供用于多個(gè)應(yīng)用與工藝配方的可變處理容積。流動(dòng)阻擋設(shè)計(jì)還可實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)解決方案和/或具有成本效益的制造。

圖1a描繪雙腔室殼體100的等角視圖。圖1b表示圖1a中所示的雙腔室殼體100的分解視圖。雙腔室殼體100包括具有雙處理容積110a與110b的腔室主體105。處理容積110a與110b的各者可由腔室側(cè)壁115與蓋件(未圖示)界定，蓋件耦接至蓋件接口120。雙腔室殼體100亦包括模塊化泵接口125，模塊化泵接口125包含兩個(gè)泵接口構(gòu)件130，其形成處理容積110a與110b的邊界?？蓪㈦p腔室殼體100安裝或改裝于現(xiàn)有的半導(dǎo)體基板制造平臺(tái)上，其中使用了可自加利福尼亞州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司商業(yè)取得的處理系統(tǒng)。在其中可使用雙腔室處理殼體100的平臺(tái)的示例包括可自加利福尼亞州圣克拉拉的應(yīng)用材料公司取得的平臺(tái)。雙腔室處理殼體100的實(shí)施例亦可用于具有繞中心傳送腔室設(shè)置的處理腔室的其他適用的處理系統(tǒng)或平臺(tái)，其包含來自于其他制造商的處理系統(tǒng)或平臺(tái)。如本說明書所述的雙腔室殼體100可以耦接至平臺(tái)或處理系統(tǒng)，而不增加平臺(tái)或處理系統(tǒng)的占地面積。

雙腔室殼體100包括分開的雙處理容積110a與110b，其中個(gè)別的半導(dǎo)體基板可通過在基板上沉積材料、移除基板上的材料、加熱基板或在基板上執(zhí)行其他處理而被處理。處理容積110a與110b的各者可裝配有噴頭與基板支撐件(皆未圖示)以實(shí)現(xiàn)諸如蝕刻、沉積或其他熱處理之類的處理。處理容積110a與110b是環(huán)境分離的，使得處理參數(shù)可在各處理容積110a與110b中分別被控制。雙腔室殼體100可由鋁或其他處理兼容金屬制成?？烧{(diào)整處理容積110a與110b的各者的大小以處理具有200毫米(mm)直徑、300mm直徑或450mm直徑的基板。

蓋件接口120可包括密封構(gòu)件135(如o型環(huán))，其利于蓋件(未圖示)之間的密封，蓋件耦接至腔室主體105。在一些實(shí)施例中，可以鉸鏈將蓋件耦接至腔室主體105。在其他實(shí)施例中，可利用緊固件將蓋件耦接至腔室主體105，緊固件耦接至形成于腔室主體105中的螺紋孔140。還在腔室主體105中形成開口145，用于傳輸基板進(jìn)出處理容積110a和110b。

如圖1b所示，泵接口構(gòu)件130的各者可包括在其相對(duì)的兩端上的凸緣142a和凸緣142b。第一凸緣142a(上凸緣)可包括形成于其中的開口145，以利于將個(gè)別的泵接口構(gòu)件130耦接至腔室主體105。第二凸緣142b(下凸緣)可包括形成于其中的開口145，以利于將個(gè)別的泵接口構(gòu)件130耦接至真空泵(未示出)。泵接口構(gòu)件130包括形成于其中的溝槽150，且溝槽150被個(gè)別泵送通道155所環(huán)繞。在所示的實(shí)施例中，泵接口構(gòu)件130的各者具有三個(gè)溝槽150與三個(gè)泵送通道155。溝槽150和/或泵送通道155可相對(duì)于彼此等間距。

雙腔室殼體100包括于腔室主體105中形成的一對(duì)第一開口160a以及一組第二開口160b(對(duì)應(yīng)于泵接口構(gòu)件130的泵送通道155)，該組第二開口160b形成處理容積110a與110b(如圖1a所示)。泵送通道155各者的容積在一些實(shí)施例中可以是實(shí)質(zhì)上相等的。作為與泵送通道155有關(guān)的“實(shí)質(zhì)上相等”包括彼此相同或在約1％至約5％內(nèi)的體積度量。雙腔室殼體100的中心線165由第一開口160a的各者與泵接口構(gòu)件130的各者共享。泵送通道155與中心線165同心或同軸。因此，由第一開口160a與多個(gè)第二開口160b形成的處理容積110a與110b是軸向?qū)ΨQ的，其能夠增強(qiáng)處理容積110a與110b各者中的泵送和/或傳導(dǎo)。

再次參照?qǐng)D1a，腔室主體105包括開口172，用于耦接至平臺(tái)，如以上所述的平臺(tái)。腔室主體105亦可包括鉸鏈特征174，以用于耦接至蓋件(未示出)。腔室主體105亦可針對(duì)處理容積110a與110b的各者而包括一個(gè)觀察端口170以及用于傳感器(諸如端點(diǎn)檢測(cè)裝置)的端口175容積。對(duì)于處理容積110a與110b的各者，亦可包括用于壓力感測(cè)裝置的端口180。

圖2a、2b與2c是雙腔室殼體100的腔室主體105的各式視圖。圖2a是腔室主體105的頂視平面圖。圖2b是腔室主體105的側(cè)視圖。圖2c是沿著圖2a的線2c-2c的腔室主體105的側(cè)視截面圖。

如圖2c所示，腔室主體105包括門200，門200在開口145內(nèi)是可移動(dòng)的。門200可與平臺(tái)(諸如如上所述的平臺(tái))上的傳送腔室(未示出)交界。開口145亦可包括襯墊組件205。流體通道210亦可在腔室主體105中形成，以用于冷卻腔室主體105。

圖3a是具有泵接口構(gòu)件130的雙腔室殼體100的頂視平面圖，泵接口構(gòu)件130與腔室主體105的開口160a軸向?qū)R。泵接口構(gòu)件130的泵送通道155(第二開口160b)的各者與中心線165同心。

圖3b是泵接口構(gòu)件130的一個(gè)實(shí)施例的等角視圖。泵接口構(gòu)件130包括鄰近溝槽150的多個(gè)泵送通道155。溝槽150可被用于安裝和/或可在處理容積110a與110b(圖1a中所示)中使用的服務(wù)裝置，如基板支撐件或基座。溝槽150向大氣壓力與溫度開放，且可用于提供到基板支撐件或基座的控制連接(電氣、液壓、氣動(dòng)線路等)。

泵送通道155的各者由內(nèi)側(cè)壁300與外側(cè)壁305包圍。第一密封接口310a(如o型環(huán)或o型環(huán)通道或凹槽)可被包括以環(huán)繞由內(nèi)側(cè)壁300與泵接口構(gòu)件130的底部320限定的大氣區(qū)域315。第二密封接口310b(如o型環(huán)或o型環(huán)通道或凹槽)可被包括以環(huán)繞泵送通道155各者的周界。多個(gè)耦接構(gòu)件325可至少部分地設(shè)置于溝槽150中?？墒褂民罱訕?gòu)件325來緊固周邊部件(如基板支撐件或基座)或控制到基板支撐件或基座、到泵接口構(gòu)件130的連接(電氣、液壓、氣動(dòng)線路等)。

圖4a是腔室主體105的截面平面圖及圖4b是沿著圖4a的線4b-4b的腔室主體105的等角截面圖。

流體通道210被示出在腔室主體105中，流體通道210至少部分地環(huán)繞第一開口160a的各者。流體通道210可通過軋鉆(gindrilling)形成。如圖4b所示。流體通道210可經(jīng)由入口400與出口405而耦接至流體源。

圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的處理腔室系統(tǒng)500的示意性截面圖。處理腔室系統(tǒng)500包括根據(jù)本說明書描述的實(shí)施例的雙腔室殼體100。但是，雙腔室殼體100只有一側(cè)示于此截面圖中。處理腔室系統(tǒng)500可經(jīng)配置而執(zhí)行蝕刻處理，但也可用來執(zhí)行化學(xué)氣相沉積處理、外延沉積處理、硅通孔處理或在基板上的電子器件的制造中所使用的其他熱處理。

處理腔室系統(tǒng)500包括處理容積110a，處理容積110a由第一開口160a與泵接口構(gòu)件130的多個(gè)泵送通道155組成。所示基板支撐件或基座505至少部分定位于泵接口構(gòu)件130與第一開口160a的大氣區(qū)域315中。氣體分配板或噴頭510可設(shè)置在第一開口160a中。在一些實(shí)施例中，噴頭510可用作陽極電極，而基座505的基板支撐表面515可用作陰極。氣體可自氣體源520被提供至處理容積110a，且由噴頭510分布通過處理容積110a。蓋件512可耦接至腔室主體105以封圍處理容積110a。真空泵525可耦接至泵接口構(gòu)件130，并且在一些實(shí)施例中，對(duì)稱閥主體530被設(shè)置在真空泵525與泵接口構(gòu)件130之間。真空泵525可以是渦輪分子泵而閥主體530可以是球形流量閥。

在一些實(shí)施例中，基座505耦接至升降電機(jī)，升降電機(jī)相對(duì)于噴頭510垂直(z方向)移動(dòng)基座505的基板支撐表面515。支撐表面515的垂直移動(dòng)可用來調(diào)整設(shè)置于基座505的基板支撐表面515上的基板(未圖示)與噴頭510之間的間隙?？苫诨?05的垂直行程(stroke)來選擇泵接口構(gòu)件130的高度h。如果基座具有較短或較長的行程長度(或完全沒有行程長度)，則可改變高度h以放大或最小化泵送通道155的容積。

圖6是耦接至泵接口600的一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件130的部分的示意性側(cè)視截面圖。泵接口600包括耦接至泵接口構(gòu)件130和單一真空泵525的配接器殼體605。配接器殼體605包括內(nèi)部容積610，內(nèi)部容積610經(jīng)由泵送通道155而與處理容積110a和110b(示于圖1a中)選擇性地流體連通。配接器殼體605包括第一閥615a，第一閥615a可操作來控制處理容積110a與內(nèi)部容積610之間的流體連通。配接器殼體605還包括第二閥615b，第二閥615b可操作來控制處理容積110b與內(nèi)部容積610之間的流體連通?？煞謩e通過專用致動(dòng)器620a與620b選擇性地打開與關(guān)閉第一閥615a與第二閥615b的各者。每個(gè)致動(dòng)器620a、620b可被耦接至控制器625，控制器625獨(dú)立地控制閥615a和615b的打開與關(guān)閉。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)閥615a與615b處于打開狀態(tài)時(shí)，處理容積110a與110b的一者或兩者與內(nèi)部容積610流體連通。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)閥615a或615b中的一個(gè)被關(guān)閉時(shí)，僅相應(yīng)的處理容積(110a或110b)與內(nèi)部容積610流體連通。在一些實(shí)施例中，閥615a與615b可被部分地打開以用作與處理容積110a和110b的各者一起的節(jié)流閥。

圖7是耦接至泵接口700的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件130的部分的示意性側(cè)視截面圖。泵接口700包括耦接至泵接口構(gòu)件130和單一真空泵525的配接器殼體705。配接器殼體705包括第一內(nèi)部容積710a，第一內(nèi)部容積710a與處理容積110a(示于圖1a中)和中心或第三內(nèi)部容積710c選擇性地流體連通。配接器殼體705包括第二內(nèi)部容積710b，第二內(nèi)部容積710b與處理容積110b(示于圖1a中)和第三內(nèi)部容積710c選擇性地流體連通。配接器殼體705包括第一閥715a，第一閥715a可操作來控制處理容積110a與第三內(nèi)部容積710c之間的流體連通。配接器殼體705還包括第二閥715b，第二閥715b可操作來控制處理容積110b與第三內(nèi)部容積710c之間的流體連通?？煞謩e通過專用致動(dòng)器720a與720b選擇性地打開與關(guān)閉第一閥715a與第二閥715b的各者。每個(gè)致動(dòng)器720a、720b可耦接至控制器625，控制器625獨(dú)立地控制閥715a和715b的打開與關(guān)閉。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)閥715a與715b處于打開狀態(tài)時(shí)，處理容積110a與110b的一者或兩者與第三內(nèi)部容積710c流體連通。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)閥715a或715b中的一個(gè)被關(guān)閉時(shí)，僅相應(yīng)的處理容積(110a或110b)與第三內(nèi)部容積710c流體連通。在一些實(shí)施例中，閥715a與715b可被部分地打開以用作與處理容積110a和110b的各者一起的節(jié)流閥。

圖8是耦接至泵接口800的另一個(gè)實(shí)施例的兩個(gè)泵接口構(gòu)件130的部分的示意性側(cè)視截面圖。泵接口800包括兩個(gè)配接器殼體805a與805b，其具有各自的內(nèi)部容積810a、810b。每個(gè)適配器殼體805a和805b耦接至專用真空泵525。內(nèi)部容積810a與處理容積110a(示于圖1a中)選擇性地流體連通，而內(nèi)部容積810b與處理容積110b(示于圖1a中)選擇性地流體連通。配接器殼體805a包括第一閥815a，第一閥815a可操作來經(jīng)由泵送通道155而與處理容積110a選擇性地流體連通。同樣地，配接器殼體805a包括第二閥815b，第二閥815b可操作來經(jīng)由泵送通道155而與處理容積110b選擇性地流體連通?？煞謩e通過專用致動(dòng)器820a與820b選擇性地打開與關(guān)閉第一閥815a與第二閥815b的各者。每個(gè)致動(dòng)器820a、820b可耦接至控制器625，控制器625獨(dú)立地控制閥815a和815b的打開與關(guān)閉。

圖6-8中所示與所述的泵接口600、700與800的實(shí)施例提供了對(duì)于圖1a的雙腔室殼體100的處理容積110a與110b的各者的獨(dú)立真空應(yīng)用?？墒褂门浣悠鳉んw605、705與805a和805b以通過相應(yīng)閥的致動(dòng)而提供獨(dú)立的流動(dòng)方法(regime)。因此，可在處理容積110a與110b的各者中提供不同的或似相的壓力。在一些實(shí)施例中，可關(guān)閉一個(gè)處理容積(即110a或110b)，使得可使用其他處理容積，如果需要的話，該其他處理容積提供對(duì)雙腔室殼體100的一個(gè)腔室的利用。

如本文所述的雙腔室殼體100的實(shí)施例包括處理腔室硬件的軸對(duì)稱定位，其可改善處理容積110a與110b內(nèi)部的處理流動(dòng)的均勻性/傳導(dǎo)性。雙腔室殼體100的模塊化提供不同尺寸(即容積和/或高度)的泵接口構(gòu)件130的易于移除與附接。例如，泵接口構(gòu)件130可基于泵接口構(gòu)件130的制造高度h(圖5)而于泵送通道155中包括可變的容積。高度h可基于基座505的行程長度。此外，雙腔室殼體100的泵接口構(gòu)件130提供了三個(gè)溝槽150和大氣區(qū)域315以容納基板支撐件的部件、rf/dc供給、水管線路、氦供給線路(用于背側(cè)冷卻)及類似物。將對(duì)稱泵接口600、700或800與真空泵525安裝于泵接口構(gòu)件130提供了雙腔室殼體100的處理容積110a與110b的各者中的對(duì)稱流動(dòng)與傳導(dǎo)性。此外，工具的占地面積基本上是不變的。

本文所述的雙腔室殼體100亦最小化或消除氣體傳導(dǎo)問題以及提供良好的處理控制與晶片上的均勻性。雙腔室殼體100的基本軸對(duì)稱減少了晶片的偏斜以及改善了腔室內(nèi)部的流動(dòng)傳導(dǎo)性。此外，由雙腔室殼體100提供的解決方案是簡單、可擴(kuò)展、可改造的且處理是透明的。通過將腔室主體簡化成兩個(gè)分開的部分(一個(gè)是腔室主體105，而另一個(gè)是泵接口構(gòu)件130)來最小化制造成本，其減少了處理問題、精加工問題、工具問題和/或占地面積問題中的一或多個(gè)。由泵接口構(gòu)件130促成的可變腔室容積提供了改善的均勻性以及對(duì)于16納米(nm)節(jié)點(diǎn)的控制以及未來維持/應(yīng)用的擴(kuò)展(小于10nm節(jié)點(diǎn))。

雖然前面所述是針對(duì)本公開的實(shí)施例，但在不背離本公開的基本范圍的情況下，可設(shè)計(jì)本公開的其他與進(jìn)一步的實(shí)施例，并且本公開的范圍由隨后的權(quán)利要求來確定。