处理腔室的制作方法
【专利摘要】本公开的实施例包括处理腔室，所述处理腔室包括：沉积腔室，所述沉积腔室具有主体；背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板处支撑扩散器；以及多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的诸部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成控制形成在所述主体中的工艺容积的温度的一个或多个温度控制环路。
【专利说明】
处理腔室
技术领域
[0001] 本公开的实施例总体涉及用于温度受控的等离子体处理腔室的方法和装置，具体 来说，涉及用于防止白色粉末形成的温度受控的腔室。
【背景技术】
[0002] 等离子体辅助化学反应已经广泛用于半导体和平板显示器行业中。一个示例是等 离子体增强的化学气相沉积(PECVD)，所述PECVD用于有源矩阵液晶显示器(AMLCD)的薄膜 晶体管(TFT)和有机发光二极管(0LED)等器件的制造的工艺。在沉积期间，反应物气体通过 气体分配板流进腔室，并且将射频(RF)电压施加于所述气体以产生等离子体。所述等离子 体使反应气体将材料层沉积到基板的表面上。
[0003] 经常沉积的一种材料是氮化硅（SiN)。由于SiN能够抵抗湿气污染和钠污染的能 力，SiN是用于栅极绝缘层的常见材料，也是用于钝化层的常见材料。SiN还常用于在0LED生 产中形成封装层。在SiN沉积的一个示例中，硅烷(SiH 4)和氨(NH3)气体的等离子体可以用于 根据若干反应路径来沉积SiN。
[0004] 然而，SiN不仅沉积在基板上，而且沉积在腔室壁上以及腔室内等离子体可到达的 任何表面上。示例包括基板驻留在其上的基座或基板支撑件、喷淋头或气体分配板以及其 他内部表面。已知的清洁工艺可以通过供应通常为三氟化氮(NF 3)的清洁气体并将腔室外 的气体激活为RF等离子体来从表面上去除SiN膜。这个反应会产生诸如四氟化硅(SiF 4)之 类的产物，所述产物随后可在SiN沉积工艺中与NH3和/或氟化氢(HF)反应以形成例如硅、氨 和氟的化合物，诸如，六氟化胺（(NH 4)2SiF6))以及其他含硅氟化物产物。在本文中将此类产 物和其他类似的含硅氟化物产物称为"白色粉末"。白色粉末会形成可污染基板的颗粒。
[0005] 因此，需要一种用于控制可在沉积腔室中防止白色粉末形成的腔室部件的温度的 方法和装置。 【实用新型内容】
[0006] 本公开的实施例包括处理腔室，所述处理腔室包括:沉积腔室，所述沉积腔室具有 主体;背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板处支撑扩散器；以及多个温度 控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多 个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的诸部分内，所述 主体、所述背板和所述扩散器形成控制形成在所述主体中的工艺容积的温度的一个或多个 温度控制环路。
[0007] 在另一实施例中，提供处理腔室，所述处理腔室包括:沉积腔室，所述沉积腔室具 有主体以及形成在其中的工艺容积;背板，所述背板被耦接至所述主体，所述主体从所述背 板处支撑扩散器；以及多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背 板以及所述扩散器中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中 的一个或多个的诸部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成控制所述工艺容积的温 度的一个或多个温度控制环路，其中，所述温度控制设备的至少部分包括导热率与所述主 体的材料的导热率相同的材料。
[0008] 在另一实施例中，提供处理腔室，所述处理腔室包括:沉积腔室，所述沉积腔室具 有主体以及形成在其中的工艺容积;背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板 处支撑扩散器；以及多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板 和所述扩散器中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一 个或多个的诸部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成一个或多个温度控制环路，其 中，所述温度控制环路的至少部分配置成使全氟聚醚流体在所述温度控制环路中流动，所 述全氟聚醚流体控制所述工艺容积的温度。
【附图说明】
[0009] 因此，为了详细理解本公开的上述特征的方式，可以参照实施例来进行对上文简 要概述的本公开的更具体的描述，在所附附图中示出实施例中的一些。然而，应当注意，所 附附图仅示出本公开的典型实施例，并且因此不应被视为限制本公开的范围，因为本公开 可以允许其他等效实施例。
[0010] 图1是PECVD腔室的一个实施例的示意性横截面图。
[0011] 图2示出具有形成在其上的各种特征的基板的示意性横截面图。
[0012] 图3是图1的扩散器的部分的横截面图。
[0013] 图4A是具有温度控制环路的一个实施例的背板的等轴侧视图。
[0014] 图4B是示出温度控制设备的一个实施例的温度控制环路的部分的侧视横截面图。
[0015] 图5A是具有温度控制环路的另一实施例的PECVD腔室的主体(body)的部分的等轴 侧视图。
[0016] 图5B是图5A的PECVD腔室的主体的另一部分的侧视图。
[0017]图5C是PECVD腔室的底部的底平面图。
[0018] 图6是具有温度控制环路的另一实施例的背板的等轴侧视图。
[0019] 图7A是具有温度控制环路的另一实施例的背板的示意性等轴侧视图。
[0020] 图7B是具有温度控制环路的另一实施例的背板的示意性等轴侧视图。
[0021 ]图8A是具有温度控制环路的另一实施例的扩散器的俯视图。
[0022]图8B是沿图8A的线8B-8B的扩散器的部分的横截面图。
[0023]图9A是具有温度控制环路的另一实施例的扩散器的俯视图。
[0024]图9B是沿图9A的线9B-9B的扩散器的部分的横截面图。
[0025]为了促进理解，在可能的情况下，已使用完全相同的附图标记来指定各附图所共 有的完全相同的元件。构想了一个实施例中公开的元件可有益地用于其他实施例，而无需 专门指明。
【具体实施方式】
[0026]图1是用于形成电子器件(诸如，TFT和0LED)的PECVD腔室100的一个实施例的示意 性横截面图。应当注意，图1中的PECVD腔室100仅是可用于在基板上形成电子器件的示例性 装置。一种合适的PECVD腔室可从加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials, Inc.)的子公司AKT公司(AKT，Inc.)获得。构想了其他沉积腔室(包括从其他制造商处获得 的那些腔室)也可用来实践本公开。
[0027] PECVD腔室100大体包括限定了工艺容积112的壁102、底部104以及背板106。在一 些实施例中，PECVD腔室100可以包括盖板113,该盖板113与背板106和壁102对接，并且盖板 113将形成工艺容积112的部分。至少壁102、底部104以及背板106共同形成PECVD腔室100的 主体103。气体分配板或扩散器110以及基板支撑件130设置在工艺容积112内。通过穿过壁 102而形成的可密封的端口 108来进出工艺容积112,使得基板105可传送进或传送出PECVD 腔室100。基板支撑件130包括用于支撑基板105的基板接收表面132。耦接至升降系统136的 杆柱134用于相对于扩散器110来抬升或降下基板支撑件。升降杆138穿过基板支撑件130可 移动地设置，以在向底部106降下基板支撑件130时使基板105与基板接收表面隔开，从而便 于基板传送。
[0028]由悬架114在扩散器110的外围处将该扩散器110耦接至背板106。还可由中心支撑 件116将扩散器110耦接至背板106,以有助于防止下垂和/或控制扩散器110的平直度/曲 率。工艺气源115可耦接至中心支撑件116以通过背板106来提供气体，所述背板106穿过扩 散器110中形成的多个通路111分布。清洁气源120可耦接至中心支撑件116以通过背板106 来提供气体，所述背板106穿过扩散器110中形成的多个通路111分布。气体流过扩散器110 去往基板105和/或基板支撑件130的基板接收表面132。真空栗109耦接至PECVD腔室100以 控制工艺容积112内的压力。射频(RF)功率源122耦接至背板106和/或扩散器110以将RF功 率提供给扩散器110 AF功率源122用于在扩散器110与基板支撑件130之间生成电场，使得 当气体存在于扩散器110与基板支撑件130之间时可形成等离子体。可以使用各种RF频率， 诸如，在约0.3MHz与约200MHz之间的频率。在一个实施例中，RF功率源122以13.56MHz的频 率将功率提供给扩散器110。
[0029]远程等离子体源124(诸如，电感耦合的远程等离子体源)还可耦接在气源126与 背板106之间。在所示实施例中，远程等离子体源124耦接至背板106。然而，在一些实施例 中，远程等离子体源124可耦接至壁102。在处理基板过程之间，可将清洁气体提供给远程等 离子体源124并被激发清洁气体以形成远程等离子体，从所述远程等离子体中生成离解的 清洁气体物质，并提供所述离解的清洁气体物质以清洁腔室部件。可进一步通过所提供的 RF功率源122激发清洁气体而使所述清洁气体流过扩散器110,以便减少所分解的清洁气体 物质的再结合。由清洁气源120提供的合适清洁气体包括但不限于，三氟化氮(NF 3)、氟气 (F2)以及六氟化硫(SF6)。
[0030]工艺气源115中的工艺气体可以包括含硅和/或含氮的前体气体，诸如，硅烷，例 如，SiH4和氨(NH3)。使用RF功率源122将工艺气体激发成等离子体以沉积氮化硅(SiN)，从而 (作为一个示例)将封装层形成在基板105上的0LED器件上。
[0031]当形成等离子体时，在工艺容积112中生成热。热辐射到TOCVD腔室100的内表面 中，这提升了工艺容积112中的部件温度。例如，由于来自工艺容积112中的等离子体的热， 部件(诸如，基板支撑件130、壁102、背板106以及扩散器110)的温度会上升。
[0032]在0LED器件中，基板105的温度是重要的。例如，在将封装层形成在基板105上所形 成的特征上的过程中，基板105的温度应当受到控制，使得封装层以均匀的方式形成。另外， 已显示高于约100摄氏度的温度会损坏基板105上的特征。
[0033]图2示出具有形成于其上的各种特征的基板105的示意性横截面图。基板105可以 具有形成于基板105中的器件特征204。第一封装层206可形成在器件特征204上方。在一个 实施例中，第一封装层206可在保形沉积工艺期间沉积。任选地，在沉积工艺之后，可将第一 封装层206中的诸部分去除。如图所示，第一封装层206可沉积在器件特征204和基板105上， 并可接触器件特征204和基板105。
[0034]第二封装层208可形成在第一封装层206以及基板105上方。第二封装层208还可以 在保形沉积工艺中形成，并且第二封装层208可以接触第一封装层206和基板105两者。在一 个实施例中，可以利用第一掩模(未示出）来沉积第一封装层206,并且可以利用第二掩模 (未示出）来沉积第二封装层208。
[0035]当将第一封装层206和第二封装层208形成在基板105上时，在PECVD腔室100中仔 细地控制对基板105的温度控制。根据本文所述的实施例，PECVD腔室100的温度可提供为恒 定或一致的温度以控制基板105的温度。
[0036]再次参考图1，基板支撑件130还可包括用于将基板支撑件130和形成在所述基板 支撑件130上的基板105维持在所期望的温度的一个或多个加热元件139和/或一个或多个 温度控制设备141。这一个或多个加热元件139可以是加热器设备(诸如，电阻加热器），而温 度控制设备可以是冷却或加热设备。在一个实施例中，可以使用加热元件139和/或温度控 制设备141，以便在沉积期间维持基板支撑件130和所述基板支撑件130上的基板105的温 度。基板105的温度可以小于100摄氏度，诸如，在20摄氏度与约90摄氏度之间。
[0037] 在一些实施例中，PECVD腔室100的其他部分可以包括用于控制对PECVD腔室100的 加热和/或冷却的温度控制设备。在一个实施例中，壁102可以包括一个或多个温度控制设 备142。在另一实施例中，底部104可以包括一个或多个温度控制设备144。在另一实施例中， 背板106可以包括一个或多个温度控制设备146。在另一实施例中，扩散器110包括一个或多 个温度控制设备148。在使用盖板113的实施例中，所述盖板可以包括温度控制设备150。温 度控制设备141、142、144、146和148中的每一个被流体地耦接至流体源152。流体源152可包 括具有良好热传递特性的液体。合适的流体可以包括乙二醇、油以及其他热传递流体，诸 如，全氟聚醚流体，例如，可商购的G A L D EN?流体。热传递流体可以包括约20千瓦加热和 冷却容量。在一些实施例中，温度控制设备150可以是电阻加热器或加热筒151。可沿盖板 113的诸个侧部或在盖板113的每个拐角处设置加热桶151。
[0038]在沉积期间，耦接至基板支撑件130的温度控制设备141可用于将基板105的温度 维持在约80摄氏度的处理目标温度内，且在约小于+/-2.5摄氏度的公差内。温度控制设备 141还可用于将基板支撑件130的温度维持在约50摄氏度至约100摄氏度的目标温度内，且 在约小于+/-1摄氏度的公差内。温度控制设备142、144和/或146中的一个或多个各自可单 独或共同地用于将基板105的温度维持在目标温度(例如，约80摄氏度(+/-2.5摄氏度））。在 一个实施例中，温度控制设备142可用于将壁102的温度维持在约120摄氏度的目标温度内， 且在约小于+/-5摄氏度的公差内。在一个实施例中，温度控制设备141、142、144和146中的 一个或多个可用作散热器，以将基板105的温度控制在目标温度(例如，约80摄氏度(+/-2.5 摄氏度））内。在一些实施例中，温度控制设备141、142、144和/或146中的一个或多个各自可 单独或共同地用于加热温度控制设备耦接至的相应部件。在其他实施例中，温度控制设备 141、142、144和/或146中的一个或多个各自可单独或共同地用于加热温度控制设备耦接至 的相应部件。在一些实施例中，温度控制设备141、142、144和146中的一个或多个可用于从 基板支撑件130去除约8千瓦以维持基板105的目标温度。
[0039] 在一些实施例中，壁102可用于通过传导和/或对流来从基板支撑件130去除热，并 且由温度控制设备142去除所述热。在其他实施例中，背板106上设置的温度控制设备146可 以通过传导和/或对流来从扩散器110中去除可从基板支撑件130辐射出的热。由背板106上 设置的温度控制设备146去除来自背板106的过量的热。对多个基板沉积轮次(run)实施对 本文中所述的在背板106上具有温度控制设备146的PECVD腔室100的测试。在背板106的设 置点温度设置为约75摄氏度的情况下，测试显示基板105的温度在大约第五个基板时上升 至约90摄氏度，并且在大约第十个基板时保持在约95摄氏度恒定。因此，测试得出结论：当 背板106的设置点温度在约75摄氏度长达多于十五个基板的沉积轮次时，基板105的温度可 维持在约95摄氏度。
[0040] 在一些实施例中，PECVD腔室100还包括工艺容积112中设置的一个或多个热绝缘 器，并且这些热绝缘器示出为衬里107、一个或多个反射器153、154和/或155以及覆盖板 156。一个或多个热绝缘器可用于减少从基板支撑件130到PECVD腔室100的主体103的热传 递。一个或多个热绝缘器还可用于减少从扩散器110到背板106的热传递。反射器153、154 和/或155可以包括反射表面，并且衬里107和覆盖板156可以包括低发射率表面(例如，约 0.06或更低）。衬里107、一个或多个反射器153、154和/或155以及覆盖板156中的每一个可 用于通过减少从工艺容积112内或围绕工艺容积112的各种部件的热损失以便于在PECVD腔 室100的工艺容积112内获得恒定的温度。例如，可由一个或多个反射器154和156以及衬里 107从主体103的诸部分反射和/或遮蔽从基板支撑件130辐射出的热。在另一示例中，可由 反射器153和/或覆盖板156从背板106反射和/或遮蔽从扩散器110辐射出的热。虽然覆盖板 156和衬里107可以吸收这些热量中的一些，但是可分别由温度控制设备146和温度控制设 备142高效地去除过量的热。在腔室清洁操作期间，温度控制设备146和温度控制设备142可 不用于冷却耦接至这些温度控制设备的部件，而相反用于加热它们。在一些实施例中，这一 个或多个热绝缘器可以通过加热周围结构和/或将热能往回反射到辐射热能的结构来减少 热损失。
[0041] 图3是图1的扩散器110的部分的横截面图。扩散器110包括面对背板106(在图1中 示出）的第一或上游侧302以及面对基板支撑件130(在图1中示出）的相对的第二或下游侧 304。每个气体通路111由通过孔洞314耦接至第二钻孔312的第一钻孔310来限定，它们组合 以形成穿过扩散器110的流体路径。由温度控制设备148的壁303形成第一钻孔310的至少部 分。每一个壁303由板305束缚以形成由扩散器110的实心部分308、壁303以及板305限定的 内部容积307。
[0042] 在沉积期间，在基板接收表面132上设置的基板105的顶表面与扩散器110的底表 面304之间的间隔可在约500密尔与约1000密尔之间，例如，约600密尔。扩散器110在沉积期 间会由等离子体来加热，并且由于基板105的紧密接近度，基板105会因来自等离子体、基板 支撑件130或等离子体和基板支撑件130的组合的热学热传递而经历升高的温度。热传递升 高扩散器110的温度，并且扩散器110可以辐射由基板105吸收的热量。温度控制设备148可 用于从扩散器110去除热，并且还可以从基板105去除热，从而可以维持基板105的目标温 度。可使热传递流体从入口 315流过扩散器110的每一个内部容积307，并且通过出口 316离 开，从而降低扩散器110的温度。
[0043] 第一钻孔310从扩散器110的上游侧302向底部318延伸第一深度330。可使第一钻 孔310的底部318锥削、斜切、倒角或修圆以使当气体从第一钻孔310流进孔洞314时的流动 限制最小化。扩散器110的厚度在约〇. 8英寸至约3.0英寸之间，例如，在约0.8英寸至约2.0 英寸之间。第二钻孔312形成在扩散器110中，并且从下游侧(或端)304延伸至约0.10英寸至 约2.0英寸的深度332。在一个实施例中，深度332在约0.1英寸至约1.0英寸之间。第二钻孔 312的直径336-般为约0.1英寸至约1.0英寸，并且能以约10度至约50度的角度张开。在一 个实施例中，直径336在约0.1英寸至约0.5英寸之间，并且张开角度在约20度与约40度之 间。第二钻孔312的直径是贯穿下游表面304的直径。在相邻的第二钻孔312的边缘之间的距 离380在约0.0英寸至约0.6英寸之间，并且在一个实施例中，在约0.0英寸至约0.4英寸之 间。第一钻孔310的直径通常为但不限于至少等于或小于第二钻孔312的直径。可使第二钻 孔312的底部320锥削、斜切、倒角或修圆以使流出孔洞314并流入第二钻孔312的气体的压 力损失最小化。
[0044] 孔洞314-般将第一钻孔310的底部318与第二钻孔312的底部320耦接。孔洞314- 般具有约〇.〇1英寸至约0.3英寸（例如，约0.01英寸至约0.1英寸）的直径，并且具有约0.02 英寸至约1.0英寸（例如，约0.02英寸至约0.5英寸）的长度334。孔洞214的长度334和直径 (或者其他几何属性)是扩散器110与背板1〇6(在图1中示出）之间的容积中的背压的主要来 源，所述背压促进该气体跨扩散器110的上游侧302的均匀分布。通常在多个气体通路111之 间均匀地配置孔洞314;然而，能以不同方式在气体通路111之间配置穿过孔洞314的限制， 以便相对流过另一区或区域，促进更多气体流过扩散器110的一个区或区域。例如，孔洞314 在扩散器110的更靠近PECVD腔室100的壁102(在图1中示出）的那些气体通路111中可具有 更大的直径和/或更短的长度334,使得更多气体流过扩散器110的边缘，从而增加基板105 的周长区域的部分处的沉积速率。
[0045]图4A是背板106的等轴侧视图，该背板106具有设置于其上的温度控制环路400的 一个实施例。温度控制环路400包括耦接至背板106的多个温度控制设备146。背板106包括 主体405,该主体405可以是金属材料，诸如，铝。温度控制设备146中的每一个耦接至主体 405的外表面410。温度控制环路400还包括管状构件415,该管状构件415与温度控制设备 146中的每一个热连通。管状构件415中的一个或多个耦接至流体源152。在一个实施例中， 提供温度控制环路400以便以约80升/分钟的流率进行热转移流体的流动。
[0046]图4B是温度控制环路400中示出温度控制设备146的一个实施例以及温度控制设 备146耦接到背板106和管状构件415部分的侧视横截面图。在一个实施例中，温度控制设备 146包括由导热材料(诸如，铝）制成的两件式块420。块420可包括第一夹紧构件425和第二 夹紧构件430。沟槽435 (在第二夹紧构件430中仅示出一个)可形成在第一夹紧构件425和第 二夹紧构件430的配合表面中。诸个沟槽435共同形成接收管状构件415的开口。沟槽435可 形成为围绕管状构件415紧密地匹配，使得沟槽435的外表面与管状构件415的外表面彼此 接触。所述接触为往返于管状构件415中的流体(反之亦然)的热传递提供高效的热传导。 [0047]管状构件415还可由类似于背板106和块420的材料(诸如，铝）制成以提供类似的 导热率并且促进高效的热传递。块420可耦接至背板106的主体405的外表面410,以在两者 之间提供接触。在一些实施例中，块420使用紧固件440(诸如，螺栓或螺杆)来耦接至外表面 410。块420与管状构件415之间的接触以及块420与背板106的外表面410之间的接触提供往 返于热传递流体的热的良好的热传导。
[0048]图5Α是具有设置于其上的温度控制环路500的一个实施例的PECVD腔室100的主体 103的部分的等轴侧视图。主体103包括壁102,并且可由铝材制成。温度控制环路500包括耦 接至壁102的外表面505的多个温度控制设备142。温度控制环路500还包括管状构件415,该 管状构件415与温度控制设备142中的每一个热连通。管状构件415中的一个或多个耦接至 流体源152。管状构件415中的每一个和温度控制设备142可与图4Β中描述的管状构件415和 温度控制设备146类似。然而，温度控制设备142中的一个或多个可以包括用于接收多个管 状构件415的多个沟槽。温度控制设备142可类似于图4Β中所示和所述的实施例耦接至壁 102的外表面505。在一些实施例中，温度控制环路500可以包括耦接至壁102的外表面505的 一个或多个加热器设备510。这一个或多个加热器设备510可用于将额外的热提供给壁102， 以供在清洁工艺中使用。另外或任选地，温度控制环路500可以包括可耦接至壁102的外表 面505的拐角或侧部的结(junction)515。结515中的每一个可以是铝材块，所述铝材块穿过 其中形成有用于使热转移流体流动的一个或多个通孔。结515中的每一个可耦接至壁102的 外表面505,使得在两者之间形成良好的热接触。结515可定位在或可在PECVD腔室100的、需 要更多加热或冷却的表面上。例如，拐角可能需要额外的加热以有利于对PECVD腔室100的 清洁，并且结515可用于将额外的加热提供给拐角。
[0049]图5B是具有设置于其上的温度控制环路500的PECVD腔室100的主体103的部分的 侧视图。温度控制环路500包括供应壁102中形成的可密封端口 108。因此，温度控制设备142 耦接至壁102的外表面505的下部512,并且邻近可密封端口 108。管状构件415中的每一个和 温度控制设备142可与图4B中描述的管状构件415和温度控制设备146类似。然而，温度控制 设备142中的一个或多个可以包括用于接收多个管状构件415的多个沟槽。温度控制设备 142可类似于图4B中所示和所述的实施例耦接至壁102的外表面505。
[0050]图5C是具有设置于其上的温度控制环路520的PECVD腔室100的底部104的底平面 图。温度控制环路520包括耦接至底部104的外表面525的多个温度控制设备144。管状构件 415与温度控制设备144中的每一个热连通。管状构件415中的每一个和温度控制设备142可 与图4B中描述的管状构件415和温度控制设备146类似。然而，温度控制设备144中的一个或 多个可以包括用于接收多个管状构件415的多个沟槽。温度控制设备144可类似于图4B中所 示和所述的实施例耦接至底部104的外表面525。
[0051]图6是具有设置于其上的温度控制环路600的另一实施例的背板106的等轴侧视 图。温度控制环路600包括耦接至背板106的多个温度控制设备146。背板106包括主体405， 该主体可以是金属材料，诸如，铝。温度控制设备146中的每一个耦接至主体405的外表面 410。温度控制环路400还包括管状构件415,所述管状构件415与温度控制设备146中的每一 个热连通。管状构件415中的每一个和温度控制设备142可与图4B中描述的管状构件415和 温度控制设备146类似。然而，温度控制设备146中的一个或多个可以包括用于接收多个管 状构件415的多个沟槽。温度控制设备146可类似于图4B中所示和所述的实施例耦接至底部 104的外表面525。在一些实施例中，温度控制环路600可以包括一个或多个结515。这些结 515可类似于图5A所描述的结。
[0052]图7A是具有设置于其上的温度控制环路700A的另一实施例置的背板106的示意性 等轴侧视图。背板106包括具有凹陷区域710的主体705。凹陷区域710由凹陷区域710的表面 715、侧壁720以及在图7A中被部分地示出的盖725约束以在所述凹陷区域中形成容积730。 凹陷区域710的表面715、侧壁720以及盖725包括温度控制环路700A的诸部分。
[0053]可围绕容积730的外围形成突缘（ledge)722以支撑盖725。在一些实施例中，区域 735被抬升至凹陷区域710上方，可穿过主体705将中心支撑件116设置在区域735处。在这个 实施例中，盖725具有围绕区域735以封闭容积730的开口（未示出）。
[0054] 入口 740A和出口 740B可耦接至盖725。入口 740A可耦接至流体源（未示出）以将热 传递流体提供给容积730。热传递流体可以流过容积730，并且通过出口 740离开该容积。 [0055]图7B是具有设置于其中的温度控制环路700B的另一实施例的背板106的示意性等 轴侧视图。温度控制环路700B与温度控制环路700A基本相同，例外是温度控制环路700B具 有一个或多个挡板745。挡板745从凹陷区域710的表面715延伸，并且可延伸至基本上等于 突缘722的高度的高度。挡板745可以用于在流体流过容积730时形成用于热传递流体的经 引导的流动路径750。
[0056]可单独地或结合温度控制环路的其他实施例以及在本文所公开的PECVD腔室100 的诸部分上的其他温度控制设备来将温度控制环路700A和温度控制环路700B的实施例用 于图1的PECVD腔室100中。
[0057]图8A是具有设置于其上的温度控制环路800的另一实施例的扩散器110的俯视图。 温度控制环路800包括耦接至扩散器110的上游侧302(例如，扩散器110面对背板106的那 侦?的一个或多个流体导管805。流体导管805设置在扩散器110的穿孔区域810的外部（例 如，在扩散器110的、形成多个通路111的区域的外部）。例如，流体导管805可在扩散器110的 非穿孔或实心区域808上耦接至扩散器110。
[0058] 流体导管805耦接至入口 815和出口 820,该入口 815和出口 820可用于使热传递流 体流过流体导管805。紧固件(诸如，夹具825)可用于将流体导管805固定至扩散器110的上 游侧302。
[0059]图8Β是沿图8Α的线8Β-8Β的扩散器110的部分的横截面图。在一个实施例中，流体 导管805中的每一个的横截面可以是矩形的。然而，在一些实施例中，流体导管805的横截面 可以是C形的，使得底部830不存在。在这个实施例中，可使用设置在流体导管805的壁835的 下表面与扩散器110的上游侧302之间的垫片（未示出）将流体导管805耦接至扩散器110的 上游侧302。在任一实施例中，流体导管805可由类似于扩散器110的材料(诸如，铝）制成，以 便在这两者之间提供类似的导热率并且便于高效的热传递。
[0060] 可单独地或结合温度控制环路的其他实施例以及在本文所公开的PECVD腔室100 的诸部分上的其他温度控制设备将温度控制环路800的实施例用于图1的PECVD腔室100中。
[0061] 图9A是具有设置于其中的温度控制环路900的另一实施例设的扩散器110的俯视 图。温度控制环路900包括在扩散器110的穿孔区域910的外部(例如，在扩散器110的形成多 个通路111的区域的外部)提供的流体导管905(以虚线示出）。例如，可在扩散器110的非穿 孔或实心区域915处将流体导管905形成在扩散器110中。可以通过铣削实心区域915或从扩 散器110的边缘920枪钻来形成流体导管905。
[0062]图9B是沿图9A的线9B-9B的扩散器110的部分的横截面图。在一个实施例中，流体 导管905的横截面可以是矩形的。如果从扩散器110的表面925将流体导管905铣削到实心区 域915中，则覆盖板930可用于密封流体导管905。
[0063]可单独地或结合温度控制环路的其他实施例以及在本文所公开的PECVD腔室100 的诸部分上的其他温度控制设备将温度控制环路900的实施例用于图1的PECVD腔室100中。
[0064] 腔室清洁
[0065] 如上文中参考图1和图2所讨论，将SiN沉积到基板105上以形成一个或多个封装 层。然而，在沉积期间，SiN沉积并不限于基板105,并且沉积物可能在基板接收表面132、壁 102、扩散器110、背板106以及等离子体可接触的任何表面上形成。必须在腔室清洁工艺中 周期性地去除这种不定的SiN沉积。然而，当利用来自清洁气源120的含氟气体的等离子体 来清洁PECVD腔室100时，化学反应可以产生诸如四氟化硅(SiF4)之类的产物，该产物随后 可与SiN沉积工艺中使用的NH 3和/或氟化氢(HF)反应以形成例如硅、氨和氟的化合物，诸 如，六氟化胺（（NH4)2SiF 6))以及其他含硅氟化产物。在本文中将此类产物以及其他类似的 含硅氟化产物称为"白色粉末"。白色粉末会形成可污染基板105的颗粒。
[0066] 在清洁期间，腔室部件(诸如，主体103、基板支撑件130和底部104)的温度会比处 理期间的温度高得多。已经发现清洁速率与温度成比例，因此升高的温度可能是期望的。 PECVD腔室100通过利用衬里107、一个或多个反射器153、154和/或155、覆盖板156以及温度 控制设备141、142、144、146、148和150中的一个或它们的组合来适应升高的温度。
[0067] 为了防止白色粉末形成，以大于约100摄氏度(诸如，约120摄氏度）的温度来提供 基板支撑件130、扩散器110、背板106、壁102以及底部104的表面。可由本文中所述PECVD腔 室100来容易地提供该升高的温度。
[0068] 如上所述，衬里107、一个或多个反射器153、154和/或155以及覆盖板156的使用可 使PECVD腔室100的工艺容积112以及与工艺容积112热连通的部件中的温度稳定。可利用温 度控制设备141、142、144、146和148通过循环热传递流体来加热或冷却耦合至它们的相应 部件来容易地控制基板支撑件130、扩散器110、背板106、壁102以及底部104的表面的温度。 [0069] 从历史上看，已证明工艺容积112的拐角是难以有效地加热的，并且这些区域可能 低于清洁温度。已知的区域包括靠近背板106的外围的表面。然而，可使用在盖板113上对温 度控制设备150的利用来局部地加热这些区域，从而提供清洁温度并且防止白色粉末形成。
[0070] 因此，本文中所述的PECVD腔室100提供处理目标温度，该温度便于在防止白色粉 末形成的受控的环境以及清洁温度下形成电子器件。在一些实施例中，本文中所述的PECVD 腔室100可以在工艺容积112中提供稳定的温度。例如，温度控制设备141、142、144、146、148 和150以及一个或多个热绝缘器的利用可以通过加热耦接至所述温度控制设备141、142、 144、146、148和150以及一个或多个热绝缘器的结构来减少热损失。在一个实施例中，对部 件的加热可减少热向其他部件损失，从而稳定温度。例如，对部件的加热可以在相邻的部件 之间提供热平衡，从而减少两者之间的热传递。可以通过使用热传递流体去除过量的热来 维持该平衡。
[0071] 尽管上述内容针对本公开的实施例，但是可设计本公开的其他和进一步的实施例 而不背离本公开的基本范围，并且本公开的范围由所附权利要求书来确定。
【主权项】
1. 一种处理腔室，所述处理腔室包括： 沉积腔室，所述沉积腔室具有主体； 背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板处支撑扩散器；以及 多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板和所述扩散器 中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的诸 部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成控制形成在所述主体中的工艺容积的温度 的一个或多个温度控制环路。2. 根据权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括由 与所述主体的材料相同的材料制成的块。3. 根据权利要求2所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路包括管状构件，所 述管状构件用于使热传递流体在所述管状构件中流动。4. 根据权利要求2所述的处理腔室，其特征在于，所述块包括第一夹紧构件和第二夹紧 构件。5. 根据权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括导 热率与所述主体的材料的导热率相同的材料。6. 根据权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括加 热器。7. 根据权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，进一步包括： 一个或多个热绝缘器，所述一个或多个热绝缘器设置在所述工艺容积中。8. 根据权利要求7所述的处理腔室，其特征在于，所述一个或多个热绝缘器包括反射器 板。9. 根据权利要求7所述的处理腔室，其特征在于，所述一个或多个热绝缘器包括具有低 发射率表面的覆盖板。10. 根据权利要求1所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路配置成使全氟聚 醚流体在所述温度控制环路中流动。11. 一种处理腔室，所述处理腔室包括： 沉积腔室，所述沉积腔室具有主体以及形成在所述主体中的工艺容积； 背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板处支撑扩散器；以及 多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板和所述扩散器 中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的诸 部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成控制所述工艺容积的温度的一个或多个温 度控制环路，其中，所述温度控制设备的至少部分包括导热率与所述主体的材料的导热率 相同的材料。12. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括 由与所述主体的材料相同的材料制成的块。13. 根据权利要求12所述的处理腔室，其特征在于，所述块包括第一夹紧构件和第二夹 紧构件。14. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路的至少部分包 括管状构件，所述管状构件用于使热传递流体在所述管状构件中流动。15. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路的至少部分包括 在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的实心区域中形成的通道。16. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路配置成使全氟聚 醚流体在所述温度控制环路中流动。17. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括 加热器。18. 根据权利要求11所述的处理腔室，其特征在于，进一步包括： 一个或多个热绝缘器，所述一个或多个热绝缘器设置在所述工艺容积中。19. 根据权利要求18所述的处理腔室，其特征在于，所述一个或多个热绝缘器包括反射 器板。20. 根据权利要求18所述的处理腔室，其特征在于，所述一个或多个热绝缘器包括具有 低发射率表面的覆盖板。21. -种处理腔室，所述处理腔室包括： 沉积腔室，所述沉积腔室具有主体以及形成在所述主体中的工艺容积； 背板，所述背板耦接至所述主体，所述主体从所述背板处支撑扩散器；以及 多个温度控制设备，所述多个温度控制设备耦接至所述主体、所述背板和所述扩散器 中的一个或多个的外表面或设置在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的 诸部分内，所述主体、所述背板和所述扩散器形成一个或多个温度控制环路，其中，所述温 度控制环路的至少部分配置成使全氟聚醚流体在所述温度控制环路中流动，所述全氟聚醚 流体控制所述工艺容积的温度。22. 根据权利要求21所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路的至少部分包括 在所述主体、所述背板和所述扩散器中的一个或多个的实心区域中形成的通道。23. 根据权利要求21所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制环路的至少部分包括 管状构件，所述管状构件用于使热传递流体在所述管状构件中流动。24. 根据权利要求21所述的处理腔室，其特征在于，所述温度控制设备的至少部分包括 导热率与所述主体的材料的导热率相同的材料。
【文档编号】C23C16/44GK205576274SQ201520881872
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年11月6日
【发明人】栗田真, 栗田真一, 崔寿永, R·L·蒂纳, S·安瓦尔
【申请人】应用材料公司