用于半导体处理腔室中导电衬垫的方法和装置与流程

1.本原理的实施方式一般涉及在用于制造半导体器件的半导体腔室中使用的导电衬垫。


背景技术：

2.在制造半导体器件中使用的沉积和蚀刻腔室需要对处理的每个基板产生一致和均匀的结果。为了进一步增强处理，可在材料的沉积和蚀刻两者中使用等离子体。等离子体可通过电感耦合或电容耦合产生。在电容耦合等离子体腔室中，导电衬垫(conductance liner)用以容纳在腔室的处理空间中产生的等离子体，并且提供rf接地返回路径(ground return path)。导电衬垫一般环绕处理空间，除了被基板传送槽中断的地方。基板传送槽允许机械手臂将基板放进或移出等离子体腔室的处理空间。然而，发明人已观察到，传送槽的存在在处理期间干扰基板上沉积的均匀性。
3.因此，发明人已提供了提高基板上的沉积均匀性的改进的方法和装置。


技术实现要素：

4.此处提供用于提高基板上的沉积均匀性的方法和装置。
5.在一些实施方式中，一种用于处理基板的装置可包括：处理腔室，具有处理空间；导电衬垫，环绕处理空间，导电衬垫具有至少一个固定部分和可移动部分，可移动部分被构造成用以暴露在处理腔室的壁中的基板传送槽；和升降组件，具有附接到导电衬垫的可移动部分的致动器，升降组件被构造成用以沿竖直方向移动导电衬垫的可移动部分。
6.在一些实施方式中，这种装置可进一步包括：其中导电衬垫的至少一个固定部分具有在处理腔室的顶部处的第一水平部分，并且导电衬垫的可移动部分具有竖直部分和第二水平部分，竖直部分被构造成用以当抬升可移动部分时与固定部分相互作用，并且第二水平部分被构造成用以当抬升可移动部分时与边缘环相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且第二水平部分在竖直部分的远端的顶部表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；其中导电衬垫的至少一个固定部分具有在处理腔室的顶部处的第一水平部分和与边缘环电气相互作用的第二水平部分，并且导电衬垫的可移动部分为竖直部分，竖直部分被构造成用以当抬升可移动部分时与第一水平部分和第二水平部分电气相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且在底端的侧表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；其中导电衬垫的至少一个固定部分具有第一竖直部分和在处理腔室的顶部处的第一水平部分，并且导电衬垫的可移动部分具有第二竖直部分和第二水平部分，第二竖直部分被构造成用以当抬升可移动部分时与第一竖直部分相互作用，并且第二水平部分被构造成用以当抬升可移动部分时与边缘环相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中第二竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且第二水平部分在第二竖直部分的
远端的顶部表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；其中致动器具有不导电的至少一部分，并且被构造成用以电气隔绝导电衬垫的可移动部分；其中升降组件利用线性马达驱动来竖直移动致动器，或利用气动驱动来竖直移动致动器；和/或其中导电衬垫的至少一部分为多晶硅、硅、碳化硅、单晶硅或涂覆碳化硅的铝。
7.在一些实施方式中，一种用于处理基板的装置可包括：导电衬垫，被构造成用以环绕处理腔室中的处理空间以限定等离子体，并且提供rf接地返回路径，导电衬垫具有至少一个第一部分和第二部分，该至少一个第一部分被构造成用以固定于处理腔室中，该第二部分被构造成在处理腔室中在竖直方向上是可移动的，以暴露在处理腔室的壁中的基板传送槽，该第二部分被构造成用以当在抬升的位置中且与至少一个第一部分电气相互作用时提供rf接地返回路径的部分。
8.在一些实施方式中，这种装置可进一步包括：其中至少一个第一部分具有第一水平部分，并且第二部分具有竖直部分和第二平部分，竖直部分被构造成用以当抬升第二部分时与第一部分相互作用，并且第二水平部分被构造成用以当抬升第二部分时与接地相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且第二水平部分在竖直部分的远端的顶部表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；其中第一rf垫片或第二rf垫片为不锈钢；其中至少一个第一部分具有第一水平部分和分开的第二水平部分，并且第二部分具有竖直部分，竖直部分被构造成用以当抬升第二部分时与第一水平部分和第二水平部分电气相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且在底端处的侧表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；其中至少一个第一部分具有连接到第一竖直部分的第一水平部分，并且第二部分具有连接到第二水平部分的第二竖直部分，第二竖直部分被构造成用以当抬升第二部分时与第一竖直部分相互作用，并且第二水平部分被构造成用以当抬升第二部分时与接地相互作用，以在处理腔室中完成rf接地返回路径；其中第二竖直部分在顶端中具有第一凹槽，而在第一凹槽中有第一rf垫片，并且第二水平部分在第二竖直部分的远端的顶部表面中具有第二凹槽，而在第二凹槽中有第二rf垫片；和/或其中导电衬垫的至少一部分为多晶硅、硅、碳化硅、单晶硅或涂覆碳化硅的铝。
9.在一些实施方式中，一种清洁处理腔室的方法可包括：降低导电衬垫的可移动部分，以断开与导电衬垫的至少一个不可移动部分或基板支撑组件的电气接触；在不具有rf接地返回路径的处理腔室的处理空间中产生等离子体；并且用等离子体加热导电衬垫以移除沉积物。
10.以下公开其他及进一步实施方式。
附图说明
11.以上简要概述并且在下面更详细讨论的本原理的实施方式可通过参考附图中描绘的本原理的说明性实施方式来理解。然而，附图仅图示出本原理的典型实施方式，并且因此不应被认为是对范围的限制，因为本原理可允许其他等效的实施方式。
12.图1根据本原理的一些实施方式，描绘了用于半导体处理的处理腔室的截面图。
13.图2根据本原理的一些实施方式，描绘了具有可移动导电衬垫的处理腔室的截面
图。
14.图3根据本原理的一些实施方式，描绘了具有在降低位置的可移动导电衬垫的处理腔室的截面图。
15.图4根据本原理的一些实施方式，描绘了可移动部分的截面图。
16.图5根据本原理的一些实施方式，描绘了具有具有分拆(split)竖直侧壁的可移动导电衬垫的处理腔室的截面图。
17.图6根据本原理的一些实施方式，描绘了具有分拆竖直侧壁的可移动部分的截面图。
18.图7根据本原理的一些实施方式，描绘了具有具有可移动竖直侧壁的可移动导电衬垫的处理腔室的截面图。
19.图8根据本原理的一些实施方式，描绘了可移动部分的截面图。
20.图9根据本原理的一些实施方式，描绘了两件式(two-piece)可移动导电衬垫的等距视图。
21.图10根据本原理的一些实施方式，描绘了分拆竖直侧壁的可移动导电衬垫的等距视图。
22.图11根据本原理的一些实施方式，描绘三件式可移动导电衬垫的等距视图。
23.图12是根据本原理的一些实施方式的清洁具有可移动导电衬垫的处理腔室的方法。
24.为了促进理解，已尽可能地使用相同的参考数字代表各图共有的相同的元件。这些图并非按照比例绘制，并且为了清楚可能被简化。一个实施方式的元件和特征可有益地并入其他实施方式中而无须进一步说明。
具体实施方式
25.这些方法和装置提供在等离子体处理腔室中改善的沉积均匀性。等离子体限定(plasma confinement)衬垫或导电衬垫促进将等离子体保持在处理腔室的处理空间之中，并且在处理期间提供rf接地返回路径。发明人已发现在导电衬垫中对rf接地返回路径的任何扰乱在沉积期间造成均匀性问题。发明人发现，用于将基板放进或移出处理腔室的处理空间的基板传送槽是均匀性问题的主要来源，这是由于基板传送槽分裂(breach)导电衬垫。基板传送槽破坏导电衬垫的内表面的平顺，并且影响流过导电衬垫的电流。为了均匀且一致地产生等离子体，处理空间应提供具有平顺、均匀的内表面和具有均匀厚度的导电衬垫，以提供用于rf返回的均匀电流路径。本原理的方法和装置提供360度导电衬垫，这种衬垫提供平顺不中断的内表面和在整个竖直壁上的均匀厚度，以进一步增强沉积均匀性。
26.本原理的方法和装置可应用到例如电容耦合等离子体腔室，诸如图1中所图示的腔室。图1显示处理腔室102的截面图100，处理腔室102包含基板支撑组件104和上部电极106。边缘环108与导电衬垫110及基板支撑组件104相接合(interface with)。上部电极106、导电衬垫110和边缘环108帮助界定处理空间112。基板支撑组件104包含静电夹盘(esc)组件114，而esc组件114经由第一导体118电气连接到dc电源116。dc电源116提供dc电压到esc组件114，以将基板静电夹持到基板支撑组件104。基板支撑组件104也包含下部电极120，而下部电极120经由第二导体126经由rf偏压匹配网络124电气连接到rf偏压电源供
应器122。上部电极106经由rf匹配网络130电气连接至rf电源128。上部电极106也可包含流体连接到气体供应器132的气体通路134。真空泵136帮助从处理腔室102移除副产物和/或气体。
27.控制器140使用直接控制或经由与处理腔室102相关联的其他计算机(或控制器)的间接控制来控制处理腔室102的操作。在操作中，控制器140能够实现从处理腔室102和周边系统收集数据并且反馈，以优化处理腔室102的性能。控制器140一般包括中央处理单元(cpu)142、存储器144和支持电路146。cpu 142可以是可以在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器。支持电路146依传统耦接到cpu 142，并且可以包括高速缓冲存储器、时钟电路、输入/输出子系统、电源和类似物。诸如以下所述的方法的软件例程可储存在存储器144中，并且当由cpu 142执行时，将cpu 142转变成专用计算机(控制器140)。软件例程也可由距处理腔室102远程定位的第二控制器(未显示)储存和/或执行。
28.存储器144为计算机可读存储介质的形式，该介质含有指令，当由cpu 142执行时，促进半导体处理和装备的操作。在存储器144中的指令为程序产品的形式，例如实施本原理的方法的程序。程序代码可符合大量不同编程语言的任何一种。在一个范例中，本公开内容可实施为储存在计算机可读存储介质上用于与计算机系统一起使用的程序产品。程序产品的程序定义各方面的功能(包括此处所述的方法)。说明性计算机可读存储介质包含但不限于：永久储存信息的不可改写储存介质(例如，在计算机中的只读存储器设备，例如通过cd-rom驱动可读取的cd-rom光盘、闪存、rom芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；和储存可替换信息的可改写储存介质(例如，在软盘驱动或硬盘驱动中的软盘，或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。当承载指导此处所述方法的功能的计算机可读指令时，这样的计算机可读储存介质是本原理的各方面。
29.在图1的范例中，基板传送槽138分裂导电衬垫110，破坏导电衬垫的内表面111和电导衬垫的导电性，造成沉积均匀性问题。在图2的截面图200中，已去除分裂并且图1的导电衬垫110已由具有固定部分210a和可移动部分210b的可移动导电衬垫210取代。基板传送槽248已重新安置到处理腔室102的外壁103，并且不再分裂可移动导电衬垫210。在一些实施方式中，可移动导电衬垫210的固定部分210a是环绕上部电极106的环状的平坦环(见图9的视图900，210a)。在一些实施方式中，可移动导电衬垫210的可移动部分210b是具有环绕基板支撑组件104的l形轮廓的环状(见图4，410b和图9的视图900，210b)。可移动部分210b使得在可移动部分210b的竖直部分262的上端260处与固定部分210a电气接触。可移动部分210b使得在可移动部分210b的水平部分266的上部表面264上与边缘环109电气接触。可移动部分210b附接到由升降组件250驱动的致动器252。可移动导电衬垫210的至少一部分可从诸如单晶硅、多晶硅、碳化硅、硅和碳化硅的结合、涂覆碳化硅的铝或类似的材料形成。升降组件250和致动器252对可移动部分210b提供竖直运动254。升降组件250可被马达或被气动驱动活塞组件(未显示)操作。在一些实施方式中，多于一个的致动器252和升降组件250可用以对可移动部分210b提供竖直动作。升降组件250可并入基板支撑组件104中和/或可独立于基板支撑组件104而并入。在一些实施方式中，致动器252可提供可移动部分210b与基板支撑组件104之间的电气隔绝。
30.图3为处理腔室102的截面图300，具有处于降低的位置258的可移动导电衬垫210。在一些实施方式中，可移动导电衬垫210的可移动部分210b可具有一个或多个rf垫片256a、
256b以改善与固定部分210a和/或边缘环108的电气接触。rf垫片256a、256b可以是以不锈钢材料制成的o形环，是可压缩的以形成在可移动部分210b的整个周边周围的紧密电气接触。当可移动部分210b处于降低的位置258时，基板传送槽是可用的以允许基板经由260放置于处理腔室102中。在将基板放置于基板支撑组件104上之后，升降组件250和致动器252向上移动可移动部分210b，直到rf垫片256a、256b压缩抵靠固定部分210a和边缘环108为止。控制器140可控制处理和/或接收反馈，以了解何时可移动部分210b已降低和/或何时可移动部分210b处于上升位置。图4根据一些实施方式，描绘了可移动部分410b的截面图370。可移动部分410b具有在竖直部分472的上端460中用于第一rf垫片456a的第一凹槽462a，和在水平部分470的上部表面464中用于第二rf垫片456b的第二凹槽462b。
31.图5根据一些实施方式，描绘处理腔室102的截面图500，处理腔室102具有可移动导电衬垫510，可移动导电衬垫510具有分拆竖直侧壁。可移动导电衬垫510的固定部分510a具有第一水平部分510c及第一竖直部分510d，建立l形的轮廓(见图10的视图1000，510c、510d)。可移动部分510b具有第二水平部分510f和第二竖直部分510e，建立l形的轮廓(见图10，510e、510f)。固定部分510a的第一竖直部分510d和第二竖直部分510e可以具有或可以不具有相同的高度。当可移动部分510b处于降低的位置558时，基板可放置在基板支撑组件104上或从基板支撑组件104移除。可移动导电衬垫510的至少一部分可从诸如单晶硅、多晶硅、碳化硅、硅及碳化硅的结合、涂覆碳化硅的铝或类似的材料形成。图6根据一些实施方式，描绘可移动部分510b的截面图570。可移动部分510b在竖直部分672的上端660中具有用于第一rf垫片656a的第一凹槽662a，并且在水平部分670的上部表面664中具有用于第二rf垫片656b的第二凹槽662b。
32.图7根据一些实施方式，描绘处理腔室102的截面图700，处理腔室102具有可移动导电衬垫710，可移动导电衬垫710具有可移动部分710b。在一些实施方式中，可移动导电衬垫710具有多于一个的固定部分，即，第一固定部分710a和第二固定部分710c(见图11，710a、710c)。来自升降组件250的致动器752附接到可移动部分710b。当可移动部分710b处于降低的位置758时，基板可放置在基板支撑组件104上或从基板支撑组件104移除。可移动导电衬垫710的至少一部分可从诸如单晶硅、多晶硅、碳化硅、硅和碳化硅的结合、涂覆碳化硅的铝或类似的材料形成。如图11的视图1100中所示，可移动部分710b的内径1104大于第二固定部分710c的外径1102。直径的差异允许可移动部分710b移动经过第二固定部分710c而不接触，而当处于提升的位置时使得与第二rf垫片256b接触。图8根据一些实施方式描绘可移动部分710b的截面图770。可移动部分710b在竖直部分872的上部端860中具有用于第一rf垫片856a的第一凹槽862a，并且在竖直部分872的侧壁864中具有用于第二rf垫片856b的第二凹槽862b。
33.以上所述的装置也可以在处理腔室的清洁期间被利用。图12是根据一些实施方式的清洁具有导电衬垫的处理腔室的方法1200。具有可移动导电衬垫的额外好处是，可以移动可移动导电衬垫以断开rf接地返回路径。可移动导电衬垫的至少一部分可从诸如单晶硅、多晶硅、碳化硅、硅和碳化硅的结合、涂覆碳化硅的铝或类似的材料形成。在方块1202中，降低导电衬垫的可移动部分，以断开与导电衬垫的至少一个不可移动部分和/或基板支撑组件的电气接触。在方块1204中，在不具有rf接地返回路径的处理腔室的处理空间中产生等离子体。在方块1206中，用等离子体加热导电衬垫以移除沉积物。在具有rf垫片的一些
实施方式中，在清洁处理期间rf垫片与导电衬垫一起被清洁。清洁处理促进延长零件的寿命，并且也促进维持沉积均匀性。
34.根据本原理的实施方式可在硬件、固件、软件或上述任何的结合中实施。实施方式也可以作为使用一个或更多计算机可读介质储存的指令来实施，这些指令可通过一个或更多处理器读取和执行。计算机可读介质可包含用于以通过机器(例如，计算平台或在一个或多个计算平台上运行的“虚拟机”)可读取的形式储存或传输信息的任何机制。例如，计算机可读介质可包含任何适合形式的易失或非易失存储器。在一些实施方式中，计算机可读介质可包含非瞬时计算机可读介质。
35.尽管以上针对本原理的实施方式，但在不悖离本公开内容的基本范围的情况下可设计本原理的其他和进一步的实施方式。