用于衬底处理室的温度受控的间隔件制造技术

本发明专利技术涉及用于衬底处理室的温度受控的间隔件。一种用于处理衬底的系统包括室，所述室具有限定下室部分的下室壁和限定上室部分的上室壁。喷头设置在上室部分中。具有用于衬底的支撑件的基座设置在下室部分中并且定位在喷头下方，使得处理区域限定在基座的支撑件和喷头之间。间隔件设置在喷头和下室部分的下室壁之间。间隔件由包括竖直部件的环形主体限定。环形主体还包括侧延伸部，该侧延伸部设置在处理区域的外部并且径向远离竖直部件突出。环形主体包括形成在侧延伸部中的凹槽，以便围绕环形主体的竖直部件。加热元件嵌入在侧延伸部的凹槽中。

Temperature controlled spacers for substrate processing chambers

The invention relates to a temperature controlled spacer for a substrate processing chamber. A system for processing substrates includes a chamber having a lower wall defining a lower chamber portion and an upper wall defining an upper chamber portion. The sprinkler head is arranged in the upper chamber part. The base having a support for the substrate is arranged in the basement portion and positioned below the sprinkler so that the processing area is limited between the support of the base and the sprinkler. The spacer is arranged between the lower chamber wall of the sprinkler head and the lower chamber part. The spacer is defined by an annular body including a vertical member. The annular body also includes a side extension which is arranged outside the processing area and protrudes radially away from the vertical part. The ring main body includes a groove formed in the side extension part for surrounding the vertical part of the ring body. The heating element is embedded in the groove of the side extension part.

【技术实现步骤摘要】
用于衬底处理室的温度受控的间隔件
本实施方式涉及半导体加工工具中使用的部件，并且更具体地涉及在用于处理晶片的室中使用的温度受控的间隔件。
技术介绍
半导体衬底暴露于各种制造工艺以产生半导体器件。所使用的工艺包括沉积工艺、蚀刻工艺、图案化工艺等等。沉积工艺用于在衬底表面上沉积材料膜或材料层。在工业中众所周知的一些沉积工艺包括化学气相沉积(CVD-例如等离子体增强CVD)、物理气相沉积、原子层沉积、电化学沉积等等。在等离子体增强CVD的情况下，等离子体在室中限定的处理区域内原位产生，或者远程产生并供应到处理区域。后一工艺称为远程等离子体CVD(RPCVD)。CVD用于在衬底表面上沉积保形膜。制造工艺的有效性可以从衬底表面上形成的器件的质量和器件产量来测量，这又主要基于等离子体粒子的性能。等离子体粒子性能是在接收等离子体以处理衬底的区域(诸如处理区域)内的温度的函数。因此，通过将处理区域内的表面温度从室温增加到更高的值可以提高等离子体粒子性能，在某些情况下，当表面温度达到120-150℃时发生最好的粒子性能。处理区域内的表面温度基于包围处理区域的每个表面(例如顶部处的喷头、围绕处理区域的室的侧壁、底部处的衬底等等)的温度的变化而变化。在一些示例中，室的侧壁可以是(例如，设置在室的顶部部分中的)顶部电极的一部分，并且可以包括在顶部电极的外围处的间隔件，以充当与底部电极(例如，基座)的耦合界面。在其他示例中，室的侧壁可以是底部电极的一部分，间隔件设置在底部电极的周边处，以充当与顶部电极的耦合界面。目前，间隔件的侧壁不受温度控制，并且间隔件的尺寸是随机的。不正确的尺寸会导致诸如在衬底上引入较多的颗粒数、不均匀的气流、在侧壁上的不希望的自由基重组反应、由于表面应力和积聚引起的剥落等之类的问题。在这种情况下，出现了本专利技术的实施方式。
技术实现思路
本公开的实施方式包括通过采用处理室内的具有嵌入式高功率管状加热元件的间隔件来提供改善粒子性能的方式的系统、装置和方法，所述处理室用于在衬底的表面上执行一个或多个制造操作。管状加热元件用于在理想的温度范围内控制间隔件的内壁温度，从而在各种制造工艺过程中提供处理室内的最佳温度分布。限定间隔件的结构和尺寸以改善室内的传热，平缓喷头、基座和间隔件之间的气流分布，减少反应自由基在侧壁上的复合，减小不均匀性，提高沉积速率，从而总体提高粒子性能。间隔件的结构和尺寸也被配置成减少来自间隔件的热损失并且减少从间隔件传递到耦合到间隔件的喷头的热传递。在一个实施方式中，公开了一种用于处理衬底的系统。该系统包括室，室具有限定下室部分的室壁并具有上室部分。上室部分具有等离子体室。喷头设置在上室部分的等离子体室和处理区域之间。基座设置在下室部分中。基座具有在衬底存在时用于衬底的支撑件。基座的支撑件被构造成定位在喷头下方，使得处理区域被限定在基座的支撑件与喷头之间。间隔件设置在喷头和下室部分的室壁之间。间隔件由包括竖直部件的环形主体限定。竖直部件限定围绕处理区域的侧壁。环形主体还包括设置在处理区域外侧的侧延伸部。侧延伸部径向远离竖直部件突出。环形主体包括形成在侧延伸部中的凹槽。凹槽被构造成围绕环形主体的竖直部件。加热元件嵌入在侧延伸部的凹槽中。在另一个实施方式中，公开了一种用于处理衬底的室。室包括限定下室部分的下室壁和限定上室部分的上室壁。喷头设置在上室部分中。基座设置在下室部分中。基座具有在衬底存在时用于衬底的支撑件。基座的支撑件构造成定位在喷头下方，使得处理区域限定在基座的支撑件与喷头之间。间隔件设置在喷头和下室部分的下室壁之间。间隔件由包括竖直部件的环形主体限定。竖直部件限定围绕处理区域的侧壁。环形主体还包括设置在处理区域外侧的侧延伸部。侧延伸部径向远离竖直部件突出。环形主体包括形成在侧延伸部中的凹槽。凹槽构造成围绕环形主体的竖直部件。加热元件嵌入在侧延伸部的凹槽中。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：具有限定下室部分的室壁并具有上室部分的室，所述上室部分具有等离子体室；设置在所述上室部分的所述等离子体室和处理区域之间的喷头；设置在所述下室部分中的基座，所述基座具有当所述衬底存在时用于所述衬底的支撑件，所述基座的所述支撑件被构造成定位在所述喷头下方，使得所述处理区域被限定在所述基座的所述支撑件与所述喷头之间；设置在所述喷头和所述下室部分的所述室壁之间的间隔件，所述间隔件由以下限定：具有竖直部件的环形主体，所述竖直部件限定围绕所述处理区域的侧壁；所述环形主体包括设置在所述处理区域外侧的侧延伸部，所述侧延伸部径向远离所述竖直部件突出；所述环形主体包括形成在所述侧延伸部中的凹槽，所述凹槽构造成围绕所述环形主体的所述竖直部件；以及加热元件，其嵌入所述侧延伸部的所述凹槽中。2.根据条款1所述的系统，其中所述加热元件在第一端连接到电源并且在第二端连接到电接地。3.根据条款1所述的系统，其中，所述加热元件被配置为在所述环形主体上以基本对称分布传导热量，使得所述竖直部件将受控热分布暴露于围绕所述处理区域的所述侧壁。4.根据条款1所述的系统，其中所述凹槽形成在所述侧延伸部的顶表面上。5.根据条款1所述的系统，其中，所述间隔件的所述环形主体沿着所述喷头的外周边连接到所述喷头。6.根据条款1所述的系统，其中所述竖直部件的面向所述处理区域的所述侧壁与所述基座的所述支撑件的外边缘间隔开以在其间限定间隙。7.根据条款6所述的系统，其中所述间隙的尺寸在约0.20英寸至约0.50英寸之间。8.根据条款1所述的系统，其还包括切口，所述切口沿所述环形主体的外侧壁在所述侧延伸部的正上方限定，所述切口接近在所述侧延伸部上限定的所述凹槽。9.根据条款1所述的系统，其还包括唇部，所述唇部从所述侧延伸部的外侧壁径向向外延伸，所述唇部被构造成位于限定在所述上室部分的室壁的底侧上的延伸唇部的顶部上，其中所述延伸唇部从所述室壁的底侧径向向内突出。10.根据条款9所述的系统，其中所述上室部分的所述室壁基本上围绕所述间隔件的所述侧延伸部。11.根据条款1所述的系统，其中，所述间隔件的所述侧延伸部被构造成位于嵌入在凹槽中的O形环的顶部上，所述凹槽被限定在所述下室部分的所述室壁的顶表面上。12.根据条款1所述的系统，其中所述环形主体包括，形成在所述环形主体的顶表面上的靠近内半径的第二凹槽，形成在所述环形主体的所述顶表面上的靠近外半径的第三凹槽，其中O形环嵌入所述第二凹槽中并且射频垫圈嵌入所述第三凹槽中。13.根据条款1所述的系统，其中形成在所述侧延伸部中的所述凹槽构造成允许所述加热元件的接近相对端的一部分的重叠。14.根据条款1所述的系统，其中所述加热元件被封装在外壳中，所述外壳由不锈钢材料制成。15.根据条款1所述的系统，其中所述间隔件的所述竖直部件的厚度在约1英寸至约2英寸之间。16.根据条款1所述的系统，其中所述间隔件的所述竖直部件的高度在约2.5英寸至约4.5英寸之间。17.根据条款1所述的系统，其中所述等离子体室设置在所述喷头正上方，并耦合到储存器以接收气体化学物质，耦合到电源的至少一个加热线圈设置在所述等离子体室的外壁上以便包围等所述离子体室的一部分，所述至少一个加热线圈被构造成将热量传导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：具有限定下室部分的室壁并具有上室部分的室，所述上室部分具有等离子体室；设置在所述上室部分的所述等离子体室和处理区域之间的喷头；设置在所述下室部分中的基座，所述基座具有当所述衬底存在时用于所述衬底的支撑件，所述基座的所述支撑件被构造成定位在所述喷头下方，使得所述处理区域被限定在所述基座的所述支撑件与所述喷头之间；设置在所述喷头和所述下室部分的所述室壁之间的间隔件，所述间隔件由以下限定：具有竖直部件的环形主体，所述竖直部件限定围绕所述处理区域的侧壁；所述环形主体包括设置在所述处理区域外侧的侧延伸部，所述侧延伸部径向远离所述竖直部件突出；所述环形主体包括形成在所述侧延伸部中的凹槽，所述凹槽构造成围绕所述环形主体的所述竖直部件；以及加热元件，其嵌入所述侧延伸部的所述凹槽中。

【技术特征摘要】
2017.02.14 US 15/432,3141.一种用于处理衬底的系统，所述系统包括：具有限定下室部分的室壁并具有上室部分的室，所述上室部分具有等离子体室；设置在所述上室部分的所述等离子体室和处理区域之间的喷头；设置在所述下室部分中的基座，所述基座具有当所述衬底存在时用于所述衬底的支撑件，所述基座的所述支撑件被构造成定位在所述喷头下方，使得所述处理区域被限定在所述基座的所述支撑件与所述喷头之间；设置在所述喷头和所述下室部分的所述室壁之间的间隔件，所述间隔件由以下限定：具有竖直部件的环形主体，所述竖直部件限定围绕所述处理区域的侧壁；所述环形主体包括设置在所述处理区域外侧的侧延伸部，所述侧延伸部径向远离所述竖直部件突出；所述环形主体包括形成在所述侧延伸部中的凹槽，所述凹槽构造成围绕所述环形主体的所述竖直部件；以及加热元件，其嵌入所述侧延伸部的所述凹槽中。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热元件在第一端连接到电源并且在第二端连接到电接地。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈太德，邱华潭，瑞恩·森夫，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US