[發明專利]用于襯底處理室的溫度受控的間隔件

在審

• 申請號: 201810151415.7
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN108470669A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 談太德;邱華潭;瑞恩·森夫
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張靜

本發明涉及用于襯底處理室的溫度受控的間隔件。一種用于處理襯底的系統包括室，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。噴頭設置在上室部分中。具有用于襯底的支撐件的基座設置在下室部分中并且定位在噴頭下方，使得處理區域限定在基座的支撐件和噴頭之間。間隔件設置在噴頭和下室部分的下室壁之間。間隔件由包括豎直部件的環形主體限定。環形主體還包括側延伸部，該側延伸部設置在處理區域的外部并且徑向遠離豎直部件突出。環形主體包括形成在側延伸部中的凹槽，以便圍繞環形主體的豎直部件。加熱元件嵌入在側延伸部的凹槽中。

技術領域

本實施方式涉及半導體加工工具中使用的部件，并且更具體地 涉及在用于處理晶片的室中使用的溫度受控的間隔件。

背景技術

半導體襯底暴露于各種制造工藝以產生半導體器件。所使用的 工藝包括沉積工藝、蝕刻工藝、圖案化工藝等等。沉積工藝用于在襯底表面 上沉積材料膜或材料層。在工業中眾所周知的一些沉積工藝包括化學氣相沉 積(CVD-例如等離子體增強CVD)、物理氣相沉積、原子層沉積、電化學 沉積等等。在等離子體增強CVD的情況下，等離子體在室中限定的處理區域 內原位產生，或者遠程產生并供應到處理區域。后一工藝稱為遠程等離子體 CVD(RPCVD)。CVD用于在襯底表面上沉積保形膜。

制造工藝的有效性可以從襯底表面上形成的器件的質量和器件 產量來測量，這又主要基于等離子體粒子的性能。等離子體粒子性能是在接 收等離子體以處理襯底的區域(諸如處理區域)內的溫度的函數。因此，通 過將處理區域內的表面溫度從室溫增加到更高的值可以提高等離子體粒子性 能，在某些情況下，當表面溫度達到120-150℃時發生最好的粒子性能。處理 區域內的表面溫度基于包圍處理區域的每個表面(例如頂部處的噴頭、圍繞 處理區域的室的側壁、底部處的襯底等等)的溫度的變化而變化。在一些示 例中，室的側壁可以是(例如，設置在室的頂部部分中的)頂部電極的一部 分，并且可以包括在頂部電極的外圍處的間隔件，以充當與底部電極(例 如，基座)的耦合界面。在其他示例中，室的側壁可以是底部電極的一部 分，間隔件設置在底部電極的周邊處，以充當與頂部電極的耦合界面。

目前，間隔件的側壁不受溫度控制，并且間隔件的尺寸是隨機 的。不正確的尺寸會導致諸如在襯底上引入較多的顆粒數、不均勻的氣流、 在側壁上的不希望的自由基重組反應、由于表面應力和積聚引起的剝落等之 類的問題。

在這種情況下，出現了本發明的實施方式。

發明內容

本公開的實施方式包括通過采用處理室內的具有嵌入式高功率 管狀加熱元件的間隔件來提供改善粒子性能的方式的系統、裝置和方法，所 述處理室用于在襯底的表面上執行一個或多個制造操作。管狀加熱元件用于 在理想的溫度范圍內控制間隔件的內壁溫度，從而在各種制造工藝過程中提 供處理室內的最佳溫度分布。限定間隔件的結構和尺寸以改善室內的傳熱， 平緩噴頭、基座和間隔件之間的氣流分布，減少反應自由基在側壁上的復 合，減小不均勻性，提高沉積速率，從而總體提高粒子性能。間隔件的結構 和尺寸也被配置成減少來自間隔件的熱損失并且減少從間隔件傳遞到耦合到 間隔件的噴頭的熱傳遞。

在一個實施方式中，公開了一種用于處理襯底的系統。該系統 包括室，室具有限定下室部分的室壁并具有上室部分。上室部分具有等離子 體室。噴頭設置在上室部分的等離子體室和處理區域之間。基座設置在下室 部分中。基座具有在襯底存在時用于襯底的支撐件。基座的支撐件被構造成 定位在噴頭下方，使得處理區域被限定在基座的支撐件與噴頭之間。間隔件 設置在噴頭和下室部分的室壁之間。間隔件由包括豎直部件的環形主體限定。豎直部件限定圍繞處理區域的側壁。環形主體還包括設置在處理區域外 側的側延伸部。側延伸部徑向遠離豎直部件突出。環形主體包括形成在側延 伸部中的凹槽。凹槽被構造成圍繞環形主體的豎直部件。加熱元件嵌入在側 延伸部的凹槽中。