磨损补偿约束环制造技术

一种用于等离子体处理室的约束环包括下水平部分、竖直部分和上水平部分。所述下水平部分在所述约束环的内下半径和外半径之间延伸，并且包括在所述内下半径处竖直向下延伸的延伸部分。多个槽限定在所述下水平部分中，其中每个槽沿所述下水平部分由内径径向延伸到外径。每个槽在所述内径处的内槽半径被限定成小于所述外径处的外槽半径。所述上水平部分在所述约束环的内上半径和所述外半径之间延伸，并且所述竖直部分在所述约束环的所述外半径处使所述下水平部分一体延续到上水平部分。处使所述下水平部分一体延续到上水平部分。处使所述下水平部分一体延续到上水平部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磨损补偿约束环


[0001]本专利技术涉及用于半导体处理模块的约束环。

技术介绍

[0002]在半导体处理中，衬底经历各种操作以形成限定集成电路的特征结构。例如，对于沉积操作而言，衬底被接收到处理室中，并且根据待形成的特征结构的类型，将特定类型的反应气体供应到该室并施加射频功率以产生等离子体。衬底被接收在限定于下电极上的衬底支撑件上，诸如静电卡盘。上电极，诸如喷头，用于将特定类型的反应气体提供到处理室中。通过相应的匹配网络将射频功率施加到反应气体以产生等离子体，该等离子体用于在衬底的表面上选择性沉积离子以形成微观特征结构。反应气体产生副产物，诸如颗粒和气体等，这些副产物需要从等离子体室中迅速去除，以便保持形成在该基板表面上的微观特征结构的完整性。
[0003]为了将产生的等离子体约束在工艺区域内，一组约束环被限定成围绕工艺区域。此外，为了改善收率并确保大部分等离子体位于被接收用于处理的衬底上，围绕该等离子体区域的约束环可被设计成延伸处理区域，以便当被接收用于处理时，不仅覆盖衬底上方的区域而且还覆盖边缘环上方的区域，该边缘环被设置成围绕衬底，并且外部约束环被设置成邻近该边缘环。该约束环组不仅用于将等离子体限制在处理区域内，而且还用于保护处理室的内部结构，包括室壁。
[0004]在等离子体处理期间，等离子体中产生的副产物和中性气体物质被迅速去除，从而可保持微观特征结构的完整性。为了有效地去除副产物和中性气体物质，该约束环组可包括沿底侧均匀限定的多个槽。目前，由于槽持续暴露于反应性等离子体以及由于中性气体物质的恒定气流，这些槽具有磨损问题。槽的磨损沿槽的长度是不均匀的。不均匀的槽磨损导致等离子体不受约束。当等离子体不受约束时，其可在在处理区域外部的室部分引起火花，并损坏暴露于不受约束等离子体的腔室部件。此外，由于不均匀的槽磨损，即使槽口的其他部分还有足够的使用寿命，也需要更换约束环。
[0005]这是本专利技术实施方案产生的背景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的各种实施方式限定了在等离子体处理室中使用的用于将等离子体限制在等离子体区域内的约束环的设计。该设计包括使用锥形槽几何形状以将槽限定在约束环的底部。该槽用于去除等离子体区域内产生的副产物和中性气体物质，同时有效地将等离子体约束在等离子体区域内。由于持续暴露于等离子体，该槽经历磨损。当磨损达到临界尺寸时，需要更换约束环以确保不发生等离子体未约束。由于槽之间的空间有限，需要有效地管理槽周围的区域，以使约束环的使用寿命最大化。然而，由于与外径相反，槽内径附近的等离子体体积变化，槽在内径处的区域比在外径处的区域磨损更多。因此，为了防止不均匀磨损并避免由于槽在内径处的区域比在外径处更快地达到临界尺寸而必须更换约束环，使
用锥形槽几何形状来限定槽。锥形槽几何形状通过在内径处限定窄端和在外径处限定较宽端来有效利用槽周围的区域。当槽由于暴露于等离子体而磨损时，窄端与较宽端大约同时接近临界尺寸，从而导致整个槽宽度在使用寿命结束时达到整个长度的临界限制尺寸。锥形槽几何形状可有效利用槽周围的区域，尤其是槽在外径处的区域，从而延长约束环的使用寿命，同时在等离子体区域内保持有效的等离子体约束。因此，随着约束环可用于等离子体处理室中的工艺循环次数增加，与消耗性约束环相关的成本降低。
[0007]在一个实施方案中，公开了一种约束环。约束环包括下水平部分、上水平部分和树脂部分。下水平部分在约束环的内下半径和外半径之间延伸。下水平部分包括在内下半径处竖直向下延伸的延伸部分。多个槽限定于下水平部分中。多个槽中的每个槽沿下水平部分从内径径向延伸到外径。每个槽在内径处具有的内槽半径小于在外径处的外槽半径，从而导致内径处的窄端和外径处的较宽端。上水平部分在约束环的内上半径和外半径之间延伸。竖直部分设置在约束环的外半径处介于下水平部分和上水平部分之间，以使下水平部分一体地延续到上水平部分。
[0008]在一个实施方式中，每个槽的内槽半径和外槽半径的差异限定了槽锥度，使得每个槽从外径到内径逐渐变窄。影响槽锥度的内槽半径和外槽半径的尺寸被设定为在槽的相应内径和外径处的磨损率的倒数。
[0009]在一个实施方式中，约束环的内上半径大于内下半径。
[0010]在一种实施方式中，台阶被限定在上水平延伸部的顶表面上靠近内上半径。该台阶从顶表面向下并朝向约束环的内上半径向外延伸。
[0011]在一个实施方式中，槽的内径大于由内下半径限定的内环直径，并且槽的外径小于由约束环的外半径限定的外环直径。
[0012]在一个实施方式中，上水平部分的顶表面包括多个孔。多个孔中的每个孔被配置为接收用于将约束环固定到等离子体处理室的上电极的紧固件装置的一部分。
[0013]在一个实施方式中，下水平部分的延伸部分被配置为搁置在限定于等离子体处理室的下电极的顶表面上的射频垫圈上。
[0014]在一个实施方式中，下水平部分、上水平部分和竖直部分限定了C形结构，该C形结构被配置为限制在等离子体处理室中产生的等离子体。
[0015]在一种实施方式中，内槽半径与外槽半径的比率在约1:1.1和约1:1.5之间。
[0016]在一个实施方式中，公开了一种用于将等离子体限制在等离子体处理室内的装置。等离子体处理室包括用于支撑衬底的下电极和设置在下电极上方的上电极。该装置包括约束环。约束环包括下水平部分、上水平部分和竖直部分。下水平部分在约束环的内下半径和外半径之间延伸。下水平部分包括在内下半径处竖直向下延伸的延伸部分。多个槽限定在该下水平部分中。多个槽中的每个槽沿下部水平部分从内径径向延伸到外径。每个槽在内径处具有的外槽半径小于在外径处的内槽半径。上水平部分在约束环的内上半径和外半径之间延伸。竖直部分在外半径处设置在下水平部分和上水平部分之间，以使下水平部分一体延续到上水平部分。下水平部分的延伸部分被配置为围绕限定在下电极中的接地环。
[0017]在一个实施方式中，约束环的下水平部分、竖直部分和上水平部分限定了C形结构，该结构被配置为将等离子体限制在限定于等离子体处理室中的等离子体区域中。
[0018]在一个实施方式中，约束环的下水平部分的延伸部分被配置为搁置在射频垫圈上，该射频垫圈设置在外环的顶表面上，该外环邻近限定在下电极中的接地环设置。
[0019]在一个实施方式中，当等离子体处理室用于等离子体处理时，约束环的竖直部分的高度由等离子体处理室的上电极和下电极之间限定的分隔距离限定。
[0020]在一个实施方式中，当约束环安装在等离子体处理室中时，约束环的下部水平部分、竖直部分和上部水平部分形成在所述下电极和上电极之间径向向外延伸以限定延伸的等离子体处理区的受约束室容积的一部分。
[0021]在一个实施方式中，延伸部分与约束环的下水平部分、竖直部分和上水平部分是一体的。延伸部分被配置成在下水平部分的下表面下方竖直延伸。
[0022]在一个实施方式中，多个槽中的每一个被配置为当等离子体处理室在操作时限定气体离开由该约束环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种约束环，其包括：在所述约束环的内下半径和外半径之间延伸的下水平部分，所述下水平部分包括在所述内下半径处竖直向下延伸的延伸部分，并且所述下水平部分还包括多个槽，其中每个槽沿所述下水平部分从内径径向延伸到外径，每个槽在所述内径处的内槽半径小于每个槽在所述外径处的外槽半径；在所述约束环的内上半径和所述外径之间延伸的上水平部分；以及在所述约束环的所述外径处使所述下水平部分一体持续到所述上水平部分的竖直部分。2.根据权利要求1所述的约束环，其中每个槽的所述内槽半径和所述外槽半径的差异限定了槽锥度，使得每个槽从所述外径到所述内径逐渐变窄，其中影响所述槽锥度的所述内槽半径和所述槽外半径的尺寸被设定为所述槽的所述相应内径和所述外径处的磨损率的倒数。3.根据权利要求1所述的约束环，其中所述内上半径大于内下半径。4.根据权利要求1所述的约束环，其中台阶限定在所述上水平延伸部的顶表面上靠近所述内上半径，所述台阶从所述顶表面向下并朝向所述约束环的所述内上半径向外延伸。5.根据权利要求1所述的约束环，其中所述内径大于由所述内下半径限定的内环直径，并且所述外径小于由所述约束环的所述外半径限定的外环直径。6.根据权利要求1所述的约束环，其中每个槽的长度被限定为介于约1.85英寸和约4.35英寸之间。7.根据权利要求1所述的约束环，其中所述上水平部分的顶表面包括多个孔，所述多个孔中的每个孔被配置成接收用于将所述约束环固定到等离子处理室的上电极的紧固件装置的一部分。8.根据权利要求1所述的约束环，其中所述下水平部分的延伸部分被配置为搁置在限定于等离子体处理室的下电极的顶表面上的射频垫圈上。9.根据权利要求1所述的约束环，其中所述下水平部分、竖直部分和上水平部分限定C形结构，以用于约束在等离子体处理室中产生的等离子体。10.根据权利要求1所述的约束环，其中所述内槽半径与所述外槽半径的比率介于约1:1.1和1:1.5之间。11.一种用于将等离子体约束在等离子体处理室内的装置，所述等离子体处理室包括用于支撑衬底的下电极和设置在所述下电极上方的上电极，所述装置包括：约束环，所述约束环包括：在所述约束环的内下半径和外半径之间延伸的下水平部分，所述下水平部分包括在所述内下半径处竖直向下延伸的延伸部分，所述下水平部分包括多个槽，其中每个槽沿所述下水平部分从内径径向延伸到外径，每个槽在所述内径处的内槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚当，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：