用于基板处理腔室的L形运动狭缝门的制作方法

用于基板处理腔室的l形运动狭缝门
技术领域
1.本公开的实施例总体涉及半导体处理设备，并且更具体地，涉及用于半导体处理设备的狭缝门。


背景技术：

2.用于制造半导体器件的沉积和蚀刻腔室需要为经处理的每个基板产生一致且均匀的结果。为了进一步增强处理，等离子体可用于材料的沉积和蚀刻这两者。等离子体可经由电感耦合或电容耦合产生。在电容耦合等离子体腔室中，电导衬里用于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。电导衬里大体上围绕处理空间，除了在由基板传送槽中断处。基板传送槽允许机械臂将基板放入和取出等离子体腔室的处理空间。然而，发明人已观察到，传送槽的存在干扰在处理期间于基板上的沉积的均匀性。
3.因此，发明人已提供增加基板上的沉积均匀性的改良方法和装置。


技术实现要素：

4.本文提供了用于在处理腔室中使用的处理配件的实施例。在一些实施例中，一种用于在处理腔室中使用的处理配件包括狭缝门，所述狭缝门具有弓形轮廓并且包括可滑动地耦接至第二板的第一板，其中第一板被配置成耦接至致动器，其中第二板具有包括硅的内表面，并且其中所述内表面包括多个凹槽。
5.在一些实施例中，一种用于在处理腔室中使用的狭缝门组件包括：处理配件，所述处理配件具有狭缝门，所述狭缝门具有弓形轮廓并且包括耦接至第二板的第一板，其中第一板具有从第一板的外表面延伸的一个或多个支腿，其中第二板具有包括多晶硅的内表面；缓冲器，所述缓冲器设置在形成在第二板的内表面上的一个或多个凹槽中；以及致动器，所述致动器耦接至第一板的一个或多个支腿并且被配置成在垂直方向和水平方向上移动狭缝门。
6.在一些实施例中，处理腔室包括：腔室主体，所述腔室主体在其中限定内部空间，所述腔室主体具有用于传送基板的穿过腔室主体的侧壁延伸的开口，并且具有围绕腔室主体的内表面上的开口设置的腔室空腔；衬里，所述衬里设置在内部空间中并且至少部分地在其中限定处理空间，其中衬里包括与腔室主体的开口对准的基板传送槽；狭缝门，所述狭缝门具有设置在腔室空腔中与基板传送槽相邻的弓形轮廓，其中狭缝门包括在狭缝门的内表面上的缓冲器；致动器，所述致动器耦接至狭缝门并且被配置成在垂直方向和水平方向两者上移动狭缝门，以选择性地覆盖或暴露衬里的基板传送槽；以及基板支撑件，所述基板支撑件设置在内部空间中以支撑基板。
7.本公开的其他和进一步实施例描述如下。
附图说明
8.可通过参考在附图中描绘的本公开的说明性实施例来理解以上简要概述并且在
下文中更详细讨论的本公开的实施例。然而，附图仅图示本公开的典型实施例并且因此不应被视为对范围的限制，因为本公开可允许其他同等有效的实施例。
9.图1描绘了根据本公开的一些实施例的具有狭缝门的处理腔室的一部分的示意侧视图。
10.图2描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的正视图。
11.图3描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的分解等角视图。
12.图4a描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的横截面侧视图。
13.图4b描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的横截面侧视图。
14.图5a描绘了根据本公开的一些实施例的处于第一位置的狭缝门的示意侧视图。
15.图5b描绘了根据本公开的一些实施例的处于第二位置的狭缝门的示意侧视图。
16.图5c描绘了根据本公开的一些实施例的处于第三位置的狭缝门的示意侧视图。
17.为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同的附图标记来指示附图共有的相同元件。附图并未按比例绘制并且可为了清晰起见而简化。一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例，而无需进一步叙述。
具体实施方式
18.本文所述的装置在等离子体处理腔室中提供了改良的沉积均匀性。等离子体约束衬里促进将等离子体保持在处理腔室的处理空间之内，并且在处理期间提供了rf接地返回路径。发明人已发现，用于将基板放入和取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，因为基板传送槽破坏了约束衬里。基板传送槽破坏了约束衬里的内表面的光滑度并且影响穿过约束衬里的电流流动。本文提供的狭缝门的实施例有利地选择性地覆盖设置在处理腔室中的约束衬里的基板传送槽，以提高在处理期间于基板上沉积的均匀性。通过选择性地覆盖基板传送槽，狭缝门关闭了狭缝门与约束衬里之间的间隙，减少或防止等离子体在其间点燃。
19.在一些实施例中，狭缝门包括从狭缝门的内表面突出的缓冲器，以有利地提供狭缝门与约束衬里之间的rf耦合，同时还在狭缝门的其余部分与约束衬里之间保持小的间隙(约0.005英寸至约0.025英寸)，以减少不想要的颗粒产生。在一些实施例中，狭缝门由与约束衬里相同的材料制成以有利地提供跨越基板传送槽的电连续性。狭缝门以l形运动移动，以减少或防止通过腔室部件摩擦而产生不想要的颗粒。
20.图1是根据本公开的一些实施例的具有狭缝门的处理腔室的一部分的示意侧视图。在一些实施例中，处理腔室是蚀刻处理腔室。然而，配置用于不同工艺的其他类型的处理腔室也可被使用或修改以与本文所述的衬里的实施例一起使用。
21.处理腔室100是真空腔室，所述真空腔室适合于在基板处理期间维持内部容积120内的低大气压力。处理腔室100包括具有侧壁和底壁的腔室主体106。腔室主体106由盖104覆盖，并且腔室主体106与盖104一起限定内部空间120。腔室主体106和盖104可由诸如铝之类的金属制成。腔室主体106可经由耦合至接地115来接地。
22.基板支撑件124被设置在内部容积120内以支撑且固持基板122，诸如例如半导体晶片，或其他可静电固持的此类基板。基板支撑件124可大体包含基座128和用于支撑基座128的中空支撑轴112。基座128可包括静电卡盘150。静电卡盘150包含其中设置有一个或多
个电极154的介电板。中空支撑轴112提供导管以向基座128提供例如背面气体、工艺气体、流体、冷却剂、功率等等。
23.基板支撑件124耦接至卡紧电源140和到静电卡盘150的rf源(例如，rf偏压电源117或rf等离子体电源170)。在一些实施例中，背侧气源142设置在腔室主体106外侧并且将热传递气体供应到静电卡盘150。在一些实施例中，rf偏压电源117经由一个或多个rf匹配网络116耦接至静电卡盘150。在一些实施例中，基板支撑件124可替代地包括ac或dc偏压电源。
24.处理腔室100还耦接至处理气源118并与处理气源118流体连通，处理气源118可将一种或多种处理气体供应至处理腔室100以用于处理设置于其中的基板122。在一些实施例中，喷头132设置在内部空间120中与基板支撑件124相对。在一些实施例中，喷头132耦接至盖104。喷头132和基板支撑件124部分地在其间限定处理空间144。喷头132包括多个开口以将一种或多种处理气体从处理气源118供应至处理空间144中。喷头132可耦接至温度控制单元138以控制喷头132的温度。在一些实施例中，上部电极136设置在内部空间120中与基板支撑件124相对以进一步限定处理空间144。上部电极136耦接到一个或多个电源(例如，rf等离子体电源170)以点燃一种或多种处理气体。在一些实施例中，上部电极136包含硅。
25.处理腔室100通常包括处理配件以保护腔室部件免受不想要的沉积或蚀刻。处理配件可包括衬里102，例如约束衬里，衬里102设置在内部空间120中围绕基板支撑件124和喷头132中的至少一者以约束其中的等离子体。在一些实施例中，衬里102由适当的工艺材料制成，所述工艺材料诸如铝或含硅材料。例如，衬里102可由碳化硅(sic)、单晶硅、多晶硅或涂覆有碳化硅(sic)或多晶硅的材料制成，以有利地减少基板122上的污染。衬里102包括上部衬里160和下部衬里162。
26.上部衬里160可由上述材料中的任一者制成。在一些实施例中，下部衬里162由与上部衬里160相同的材料制成。例如，上部衬里160和下部衬里162可以都由多晶硅制成。在一些实施例中，上部衬里160由与下部衬里162不同的材料制成。例如，在一些实施例中，上部衬里160由铝制成并且下部衬里162由多晶硅或涂覆有多晶硅的材料制成。在一些实施例中，上部衬里160由碳化硅(sic)制成并且下部衬里162由多晶硅或涂覆有多晶硅的材料制成。在一些实施例中，上部衬里160安置在下部衬里162上。在一些实施例中，上部衬里160与下部衬里162一体地形成。下部衬里162从上部衬里160径向向内延伸以限定衬里102的c形横截面轮廓。在一些实施例中，上部衬里160的内径大于下部衬里162的内径。
27.下部衬里162包括围绕下部衬里162布置的多个径向槽164，以提供处理气体至泵端口148(下文讨论)的流动路径。在一些实施例中，衬里102连同喷头132和基座128至少部分地限定处理空间144。在一些实施例中，喷头132的外径小于衬里102的外径且大于衬里102的内径。衬里102包括与腔室主体106中的开口103对齐的基板传送槽105，以用于将基板122传送进和传送出处理腔室100。在一些实施例中，开口103具有约13英寸至约22英寸的宽度。狭缝阀172耦接至腔室主体106以选择性地打开或关闭腔室主体106中的开口103。
28.处理配件包括设置在腔室主体106与衬里102之间的狭缝门190。在一些实施例中，腔室主体106包括腔室空腔108，腔室空腔108在腔室主体106的内表面166上围绕开口103设置。在一些实施例中，狭缝门190设置在腔室空腔108中并且被配置成在腔室空腔108内移动以选择性地暴露或覆盖衬里102的基板传送槽105。狭缝门190的形状对应于衬里102的形
状。在一些实施例中，狭缝门190具有与衬里102的曲率相对应的弓形轮廓。在第一位置中，如图1中所示，狭缝门190定位成暴露衬里的基板传送槽105。
29.处理腔室100包括狭缝门组件，所述狭缝门组件包括耦接至致动器174的狭缝门190以促进将狭缝门190从第一位置移动至随后的位置，以选择性地覆盖或密封基板传送槽105。在一些实施例中，致动器174被配置成垂直移动狭缝门190。在一些实施例中，致动器174被配置成例如按l形运动垂直和水平地移动狭缝门190。在一些实施例中，致动器174延伸穿过由腔室空腔108限定的腔室主体106的壁架178。
30.在一些实施例中，衬里102耦接至加热器环180以将衬里102加热至预定温度。在一些实施例中，衬里102经由一个或多个紧固件158耦接至加热器环180。加热器电源156耦接至加热器环180中的一个或多个加热元件，以加热加热器环180和衬里102。在一些实施例中，陶瓷环168设置在加热器环180与喷头132之间以将加热器环180与喷头132热解耦。
31.处理腔室100耦接至真空系统114并与真空系统114流体连通，真空系统114包括用于对处理腔室100排气的节流阀和真空泵。处理腔室100内的压力可通过调整节流阀和/或真空泵来调节。真空系统114可耦接至泵端口148。
32.在一些实施例中，衬里102安置在下托盘110上。下托盘110被配置成将一种或多种处理气体和处理副产物的流动从多个径向槽164引导至泵端口148。在一些实施例中，下托盘110包括外侧壁126、内侧壁130和从外侧壁126延伸至内侧壁130的下壁134。外侧壁126、内侧壁130和下壁134在其间限定排气空间184。在一些实施例中，外侧壁126和内侧壁130为环形。下壁134包括一个或多个开口182(图1中示出了一个开口182)以将排气空间184流体地耦接至真空系统114。下托盘110可安置在泵端口148上或以其他方式耦接至泵端口148。在一些实施例中，下托盘110包括从内侧壁130径向向内延伸的壁架152以容纳腔室部件，例如基板支撑件124的基座128。在一些实施例中，下托盘110由诸如铝之类的导电材料制成以提供接地路径。
33.在操作中，例如，等离子体可在处理空间144中产生以执行一个或多个工艺。等离子体可通过经由内部空间120附近或内部的一个或多个电极(例如，上部电极136)将来自等离子体电源(例如，rf等离子体电源170)的功率耦合至处理气体以点燃处理气体并产生等离子体来产生。还可从偏压电源(例如，rf偏压电源117)向静电卡盘150内的一个或多个电极154提供偏压功率，以从等离子体朝向基板122吸引离子。
34.等离子体壳层可在基板122的边缘处弯曲，导致离子垂直于等离子体壳层加速。离子可通过等离子体壳层中的弯曲在基板边缘处聚焦或偏转。在一些实施例中，基板支撑件124包括围绕静电卡盘150设置的边缘环146。在一些实施例中，边缘环146和静电卡盘150限定基板接收表面。边缘环146可耦接至电源(诸如rf偏压电源117或第二rf偏压电源(未示出))以控制和/或减小等离子体壳层的弯曲。
35.图2描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门200的正视图。图3描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的分解等角视图。在一些实施例中，狭缝门200是图1的狭缝门190。在一些实施例中，狭缝门200包括设置在第一板204上并且可滑动地耦接至第一板204的第二板206。在一些实施例中，第一板204和第二板206是弯曲的。在一些实施例中，第一板204的顶表面320具有与第二板206的下表面304的轮廓相似的轮廓，使得第一板204的内表面232与第二板206的内表面234相对应。在一些实施例中，第一板204的内表面232从第二板
206的内表面234略微凹陷，使得第二板的内表面234防止第一板204的内表面232接触衬里102，有利地减少了颗粒形成。在一些实施例中，第二部分206不具有通孔。
36.在一些实施例中，第二板206的内表面232包括多个凹槽210以容纳设置在其中的缓冲器212。在一些实施例中，缓冲器212由导电材料制成。在一些实施例中，缓冲器212由绝缘材料制成。在一些实施例中，缓冲器212由聚合物制成，所述聚合物例如聚四氟乙烯(ptfe)。缓冲器212提供抵靠衬里102的接触表面。缓冲器212从第二板206的内表面234突出以在第二板206与衬里102之间提供间隙，以有利地减少颗粒产生。在一些实施例中，第二板206与衬里102之间的间隙为约0.005英寸至约0.025英寸(即，缓冲器212突出约0.005英寸至约0.025英寸)以有利地保持狭缝门200与衬里102之间的均匀rf耦合。在一些实施例中，缓冲器212具有约0.05英寸至约0.20英寸的宽度。
37.狭缝门200具有第一侧240和与第一侧240相对的第二侧250。在一些实施例中，多个凹槽210包含靠近第一侧240的一个或多个凹槽，以及靠近第二侧250的一个或多个凹槽。在一些实施例中，靠近第一侧240和靠近第二侧250为约1英寸或更小。在一些实施例中，多个凹槽210从第二板206的下表面304垂直向上延伸。多个凹槽210设置在第二板206的与基板传送槽105相对应的区域之外，使得缓冲器212不在处理空间144的视线内。
38.在一些实施例中，第一板204由诸如铝之类的金属制成。在一些实施例中，第二板206由具有硅的材料制成，所述材料例如多晶硅、碳化硅(sic)或涂覆有多晶硅或碳化硅(sic)的材料。在一些实施例中，第二板206的高度大于第一板204的高度。第二板206尺寸设计成使得高度大于基板传送槽105的高度。在一些实施例中，第二板206的高度为约2英寸至约3英寸。在一些实施例中，第一板的高度为约0.5英寸至约2英寸。在一些实施例中，狭缝门200的高度为约3英寸至约4英寸。
39.在一些实施例中，第一板204可有利地相对于第二板206滑动或浮动，同时耦合至第二板206以自对准至衬里102的外表面。在一些实施例中，第一板204包括从第一板204的下表面218延伸至第一板204的顶表面320的孔308。第一板204可经由紧固件322耦接至第二板206，紧固件322穿过孔308延伸至设置在第二板206中的开口406中(见图4a和图4b)。孔308的直径可大于紧固件322的外径，使得紧固件322可在孔308中移动以促进第二板206相对于第一板204的滑动。在一些实施例中，第二板206可以比第一板204宽约0.02英寸至约0.2英寸，使得当第二板206相对于第一板204滑动时，第一板204不会在狭缝门200的第一侧240或第二侧250中的任一侧处延伸经过第二板206。
40.在一些实施例中，垫圈334设置在第一板204与第二板206之间。在一些实施例中，如图3中所示，第一板204的孔308中的每一者包括在顶表面320处的扩孔306以容纳垫圈334中的一者。在一些实施例中，如图4a中所示，垫圈334可设置在第二板206的扩孔414中。在一些实施例中，垫圈334可设置在扩孔414和扩孔306两者中。在一些实施例中，第一板204包括从第一板204的顶表面320向上延伸的枢轴销330。在一些实施例中，第一板204经由枢轴销330和紧固件322可滑动地耦接至第二板206。在一些实施例中，紧固件322包含两个紧固件并且枢轴销330设置在两个紧固件之间。枢轴销330延伸至第二板206的对应销开口中。
41.在一些实施例中，第一板204和第二板206中的至少一者经扩孔以围绕枢轴销330容纳垫圈334中的一者。例如，如图3中所示，第一板204包括围绕枢轴销330的扩孔328以容纳垫圈334中的一者。扩孔306和扩孔328具有大于垫圈334的直径以允许垫圈334在其中滑
动或平移。在一些实施例中，扩孔306和扩孔328具有比垫圈334的外径大约0.01英寸至约0.10英寸的直径。垫圈334可由诸如铝或不锈钢之类的金属制成。在一些实施例中，第二板206包括在形状和尺寸上类似于扩孔328的扩孔以容纳垫圈334中的一者，并且第一板204不具有扩孔328。
42.在一些实施例中，垫圈334从第一板204的顶表面320略微突出以在第一板204与第二板206之间形成间隙220。在一些实施例中，间隙220为约0.005英寸至约0.02英寸。间隙220有利地允许垫圈334用作低摩擦滑动表面，导致当第一板204相对于第二板206滑动时减少的颗粒形成。间隙220还有利地减少了从第二板206至第一板204的热传递，使得第二板206可在使用期间经由来自处理空间144的等离子体被动加热。
43.在一些实施例中，一个或多个支腿360从第一板204的外表面366延伸。一个或多个支腿360(图3中示出了一个支腿360并且隐藏了一个支腿360)被配置成将第一板204耦接至致动器174。在一些实施例中，第一板204包括从第一板204的内表面232穿过一个或多个支腿360中的每一者的开口242，以容纳用于将第一板204耦接至致动器174的紧固件222。在一些实施例中，弹簧围绕紧固件222设置以产生经弹簧加载的紧固件222，以促进在处于第三位置(例如，下文的图5c)时狭缝门200与衬里102之间的更好的接触。在一些实施例中，一个或多个支腿260包含两个支腿并且第一板204经由设置在两个支腿之间的两个孔308耦接至第二板206。在一些实施例中，一个或多个支腿360的每个开口242设置在缓冲器212与孔308中最接近的各者之间。
44.图4a描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门200的横截面侧视图。在一些实施例中，插入件422设置在第二板206中的开口406中的每一者中以保护第二板206的结构完整性。插入件422可以拧入、压接配合或以其他方式固定在第二板206中的开口406内。例如，开口406可带有螺纹以接收带螺纹的插入件422的外表面430。在一些实施例中，插入件422包括螺纹中央开口420以接收紧固件322。插入件422可由聚合物材料制成，例如，诸如聚醚醚酮或聚酰胺-酰亚胺之类的热塑性塑料。
45.在一些实施例中，紧固件322是轴位螺钉。在一些实施例中，紧固件的直径为约0.1英寸至约0.3英寸。在一些实施例中，第一板204包括在下表面218处的孔308周围的扩孔412。在一些实施例中，紧固件322设置在扩孔412中，使得紧固件头部不暴露于扩孔412的外部。在一些实施例中，第二板206的开口406包括扩孔414。在一些实施例中，如图4a中所示，第二板206的开口406包括用于在其中容纳垫圈334的扩孔414。扩孔414的尺寸和形状可与上文关于扩孔306和扩孔328所讨论的相似。
46.在一些实施例中，第一板204中的孔308在顶表面320处具有扩孔418以容纳偏置元件416，诸如弹簧。在一些实施例中，扩孔418比扩孔306更深。偏置元件416被配置成将设置在第一板204与第二板206之间的垫圈334中的一者偏置抵靠由扩孔418限定的轴肩426，以将插入件422拉向第一板204。
47.图4b描绘了根据本公开的一些实施例的狭缝门的横截面侧视图。在一些实施例中，如图4b中所示，将第一板204耦接至第二板206的紧固件322为外加螺钉。在一些实施例中，除了下表面218处的扩孔412之外，孔308具有基本上均匀的直径。在一些实施例中，狭缝门200包括设置在紧固件322的头部与由扩孔412限定的轴肩468之间的一个或多个弹簧垫圈432(示出了两个弹簧垫圈432)。弹簧垫圈432被配置成将插入件422拉向第一板204。
48.图5a是根据本公开的一些实施例的处于第一位置的狭缝门的示意侧视图。狭缝门可以是狭缝门190或狭缝门200，如图5a中所示。狭缝门200有利地在腔室空腔108内具有最少的移动部件，从而减少不想要的颗粒产生。在第一位置，狭缝门200设置在基板传送槽105下方，将基板传送槽105暴露于腔室主体106中的开口。在第一位置，在狭缝阀400与衬里102之间存在间隙512。在一些实施例中，间隙512为约0.02英寸至约0.2英寸。在一些实施例中，致动器174包括一个或多个轴504和围绕每个轴504设置的波纹管508以促进在垂直方向510上移动轴504。在一些实施例中，一个或多个轴504是两个轴。在一些实施例中，致动器174包括能够在垂直方向和水平方向两者上一致地移动一个或多个轴504的双作用气缸。
49.图5b是根据本公开的一些实施例的处于第二位置的狭缝门200的示意侧视图。当狭缝门200从第一位置移动至第二位置时，狭缝门200与衬里102之间的间隙512得以基本上被保持，有利地防止狭缝门200与衬里102摩擦并产生不想要的颗粒。在一些实施例中，在第二位置，狭缝门200接触腔室顶板546。在一些实施例中，从第一位置至第二位置，狭缝门200朝向腔室顶板546移动而不接触腔室顶板546。在一些实施例中，狭缝门200被配置成从第一位置至第二位置移动约2.5英寸至约3.5英寸的垂直距离。
50.图5c是根据本公开的一些实施例的处于第三位置的狭缝门400的示意侧视图。从第二位置至第三位置，致动器174在水平方向520上朝向衬里102移动一个或多个轴504和耦接至一个或多个轴504的狭缝门200。在一些实施例中，致动器174被配置成在水平方向520上侧向移动狭缝门200。在一些实施例中，致动器174被配置成在旋转方向530上围绕枢轴525枢转以在水平方向520上移动狭缝门200。在一些实施例中，枢轴525设置在致动器174的下部。在一些实施例中，狭缝门200被配置成移动约0.1英寸至约0.2英寸的水平距离以关闭间隙512，使得缓冲器212接合衬里102，同时在衬里102与第二板206之间保持小的间隙(约0.005英寸至约0.025英寸)。在一些实施例中，设置在紧固件222周围的弹簧将狭缝门200推靠在衬里102上，以当处于第三位置时在狭缝门200的缓冲器212与衬里102之间提供更好的接合。
51.虽然前述内容针对本公开的实施例，但是可在不背离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步实施例。