用于衬底处理腔室的工艺配件制造技术

一种工艺配件，包含护板和放置在处理腔室中的衬底支架周围的环组件，该环组件用于减少工艺沉积物沉积在内部腔室组件和衬底的悬臂边缘上。该护板包含：圆柱带，该圆柱带具有围绕溅射靶的顶壁和围绕衬底支架的底壁；支撑壁架；倾斜阶梯；和具有气体热导孔的Ｕ型沟道。该环组件包含沉积环和盖环，盖环在环周界周围具有球形隆凸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及用于衬底处理腔室的工艺配件。技术背景在集成电路和显示器的制造中，诸如半导体晶圆或显示器面板的衬底放置 在衬底处理腔室中，在腔室中设定处理条件以在衬底上沉积或蚀刻材料。典型 的工艺腔室包含腔室组件，其包括围绕工艺区域的围护壁、用于提供腔室中工 艺气体的气体供应、用于激励工艺气体以处理衬底的气体激发器、用于去除废 气并保持腔室中的气压的气体排放装置，以及用于保持衬底的衬底支架。该腔室可包括，例如，溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)和蚀刻腔室。在PVD 腔室中，通过激发的气体溅射靶，以溅射靶材，其随后沉积在面对靶的衬底上。在溅射工艺中，从靶溅射的材料还沉积在围绕靶的腔室组件的边缘上，这 是不期望的。外围靶区域具有暗区，在该暗区中溅射材料由于在该区域中的离 子散射而再沉积。在该区域中的溅射材料的积累和聚集是不期望的，原因在于 所积累的沉积物需要靶和围绕组件的拆卸和清洗或替换，可导致等离子体短 路，并且可导致耙与腔室壁之间产生电弧。这些沉积物还经常由于热应力而分 离和剥离，从而落在腔室和组件内部并污染腔室和组件。工艺配件，其包含围绕衬底支架和腔室侧壁配置的护板、盖环和沉积环， 通常用于接收额外的溅射材料以保护并防止在腔室壁和其它组件表面上沉积。 周期地，工艺配件组件被拆开并从腔室去除，用于清洗掉积累的沉积物。因而， 期望具有工艺配件组件，其设计以容纳并容忍更大量的积累沉积物，而不彼此 粘结或者不会粘到衬底，或者导致工艺清洗循环之间的沉积物剥离。还期望具 有工艺配件，其包含较少的部件或组件，并且具有彼此相关的形状和配置以减 少形成于工艺腔室内部表面上的溅射沉积物量。当腔室衬垫和护板加热高达过高温度时，由于暴露于腔室中的溅射等离子 体以及护板与腔室组件之间的热导率，产生另一问题。例如，其难以控制由低导热率材料制成的护板的温度。在与制成组件诸如适配器的接触界面处的热电 阻也影响护板温度。在护板和适配器之间的低夹持力还可引起护板的加热。如 果不受热控制，则在连续的衬底处理期间，护板的温度在理想的室温条件和高 温之间循环。当高应力金属的工艺沉积物沉积到护板上并且经受大温度振幅 时，薄膜到护板的粘结以及薄膜自身的内聚力将显著降低，原因在于，例如薄 膜和其下护板之间的热膨胀的系数错配。期望在衬底处理期间降低护板和衬垫 的温度，从而减少积累的沉积物从护板表面剥离。由于从腔室的弱气体电导，产生传统的衬底处理腔室和PVD工艺的另一 问题。需要高电导气体流经路，以供应必须的工艺气体到工艺空腔并且适当地 排出废工艺气体。然而，排列腔室壁的工艺配件的护板和其它腔室组件实质上 减小气体传导流。在这些组件中放置孔同时增加经过的气体导电率，还允许视 线溅射沉积物经过气体传导孔退出，从而沉积在腔室壁上。该孔还可导致等离 子体从处理空间内泄露，以围绕腔室区域。另外，结合该孔的腔室组件具有其 它缺点，包括，但是不限于需要额外的部件、它们相对脆弱、多个部件的容忍 叠层和在界面的弱导热率。因而，期望具有工艺配件组件，其增加导热率同时减小工艺沉积物从组件 表面剥离。还期望控制护板和衬垫的温度，使得它们在等离子体处理期间不在 过高温度和低温度之间循环。还期望增加总气体电导同时防止在工艺区域外部 的视线沉积并减小等离子体泄露。
技术实现思路
在第一方案中，本专利技术提供围绕与衬底处理腔室中的衬底支架面对的溅射 靶的护板，该护板包含(a)圆柱带，其具有围绕溅射靶的顶壁和围绕衬底 支架的底壁；(b)支撑壁架，其从圆柱带的顶壁径向向外延伸；(c)倾斜阶 梯，其从圆柱带的底壁径向向内延伸；以及(d) U-型沟道，其接合到倾斜阶 梯，并且该沟道围绕衬底支架，该U型沟道包含第一和第二腿部件，第一腿 部件具有多个气孔以允许工艺气体经过，从而该气孔提供上升的气体热导。在第二方案中，本专利技术提供放置在衬底处理腔室中沉积环周围的盖环，该 沉积环位于腔室中的衬底支架和圆柱护板之间，并且所述盖环包含(a)环 形楔，其包含围绕所述衬底支架的倾斜顶表面，所述倾斜顶表面具有内部和外部外围；所述倾斜顶表面的外部外围周围的球形隆凸；从所述倾斜顶表面向 下延伸以放置在所述沉积环上的基脚；以及在所述倾斜顶表面的内部外围周围 的凸起边；以及(b)从所述环形楔向下延伸的内部和外部圆柱带，所述内部 带的高度小于所述外部带。在第三方案中，本专利技术提供放置在衬底处理腔室中的溅射靶和衬底支架周 围的工艺配件，所述工艺配件包含(a)围绕所述溅射靶的护板，所述护板 包含(1)围绕所述溅射靶和衬底支架的圆柱带；(2)从所述圆柱带径向向 外延伸的支撑壁架；(3)在所述支撑壁架下方并且从所述圆柱带径向向内延 伸的倾斜阶梯；以及(4) U-型沟道，其接合到所述倾斜阶梯并且围绕所述衬 底支架，该U-型沟道包含第一和第二腿部件，所述第一腿部件具有多个气孔， 从而使工艺气体以提升的气体热导经过；以及(b)环组件，其包含(1)在 所述衬底支架周围的盖环，所述盖环包含含有在所述衬底支架周围的倾斜顶 表面的环形楔，所述倾斜顶表面具有内部和外部外围；在所述倾斜顶表面的外 部外围周围的球形隆凸；从所述倾斜顶表面向下延伸以放置在所述沉积环上的 基脚；在所述倾斜顶表面的内部外围周围的凸起边；从所述环形楔向下延伸的 内部和外部圆柱带，所述内部圆柱带的高度比所述外部圆柱带小；以及(2) 支撑所述盖环的沉积环。在第四方案中，本专利技术提供一种溅射腔室，其包含(a)溅射靶，其用于 将溅射材料沉积到衬底上；(b)在所述衬底支架周围的盖环；(c)围绕所述 溅射靶和所述衬底支架的护板；(d)在所述衬底支架周围的盖环；(e)支撑 所述盖环的沉积环；所述沉积环包含放置在所述底座的容纳表面上的圆盘和围 绕所述圆盘的环形壁架，所述环形壁架包含从所述环形壁架向内延伸的圆柱 带，以及放置在所述底座上的基脚；(f)气体分配器，以将气体引入到所述 腔室中；(g)气体激发器，以激发气体，从而形成等离子体，以溅射所述溅 射靶；以及(h)排气装置，以从所述腔室排出气体。附图说明参照以下描述、附属的权利要求书和示出本专利技术的实施例的附图，本专利技术 的这些特征、方案和优点将更加易于理解。然而，应该理解一般地每个特征都 可用于本专利技术中，不仅仅在特定附图的文本中，并且本专利技术包括这些特征的任意组合，其中图1是衬底处理腔室的实施方式的示意性横截面视图，其示出工艺配件组 件和溅射靶；图2A是在衬底处理腔室内具有护板和环组件的工艺配件的透视图； 图2B是护板的简要顶视图；图3A-B是连接到适配器的护板的上部分的横截面视图；以及 图4是衬底处理腔室的另一方案的示意性横截面视图，其示出了护板和环 组件。具体实施方式在图1中示出了能处理衬底104的适当的工艺腔室100的实施例。腔室 100典型地是可从California的Santa Clara的应用材料有限公司购得的CLEAN WTM腔室。然而，其它工艺腔室也可结合本专利技术使用。腔室100包含围护壁 106，其围绕工艺区域108。壁106包括侧壁116、底壁120和顶部124。腔室 IOO可以为多腔平台(未示出)的一部分，其中该多腔平台具有通过在各个腔 室之间传送衬底104的诸如机器人臂的衬底传送机构连接的互连腔室的集成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种护板，其在衬底处理腔室中用于围绕面对衬底的溅射靶，所述护板包含：（ａ）圆柱带，其具有围绕溅射靶的顶壁和围绕衬底支架的底壁；（ｂ）支撑壁架，其从圆柱带的顶壁径向向外延伸；（ｃ）倾斜阶梯，其从圆柱带的底壁径向向内延伸；以及（ｄ）Ｕ型沟道，其接合到倾斜阶梯，并且该沟道围绕衬底支架，该Ｕ型沟道包含第一和第二腿部件；第一腿部件具有多个气孔以允许工艺气体经过，从而该气孔提供上升的气体热导。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫M帕夫洛夫，伊扬理查德洪，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]