具有开槽接地板的等离子体模块的制作方法
本公开的实施例大致上是关于用于处理基板的设备。更特别地，本公开的实施例是关于用于与如批处理器之类的处理腔室一起使用的模块化电容耦合等离子体源。
背景技术：
半导体器件的形成通常在含有多个腔室的基板处理平台中进行。在一些情况中，多腔室处理平台或群集工具的目的是用以在受控环境中依序在基板上执行二或更多个处理。然而，在其他情况中，多腔室处理平台可以在基板上仅执行单一处理步骤；附加腔室意欲最大化平台处理基板的速率。在后者的情况中，在基板上执行的工艺通常是批处理，其中在给定腔室中同时处理相对大数目的基板(例如，25或50)。批处理对于以经济上可行的方式在个体的基板上执行是过于耗时的处理是特别有利的，例如原子层沉积(ald)处理及一些化学气相沉积(cvd)处理。
一些ald系统(特别是具有旋转基板台板的空间ald系统)得益于模块化等离子体源，即，可容易地插入到系统中的源。等离子体源包含产生等离子体的容积，以及将工件暴露于带电粒子的通量与活性化学自由基物种的途径。
因为容易在通常用于ald应用中的压力范围(1-50torr)中于ccp中产生等离子体，因此在这些应用中通常使用电容耦合等离子体(ccp)源。孔阵列通常用于将晶片暴露于等离子体的活性物种。然而，已发现活性物种的相对密度并非是跨整个孔阵列而均匀的。
因此，在本领域中需要提供经增加的活性物种密度均匀性的电容耦合等离子体源。
技术实现要素：
本公开的一或更多个实施例针对包含壳体、阻隔板、及rf热电极的等离子体源组件。阻隔板与壳体电连通。阻隔板具有限定场域的内周边缘、外周边缘、第一侧、及第二侧。细长槽是在场域中，并延伸穿过阻隔板。细长槽具有长度与宽度。rf热电极是在壳体中，并具有正面与背面、内周端、及外周端。rf热电极的正面与阻隔板隔开以限定间隙。
本公开的附加实施例针对包含具有内周端、外周、第一侧、及第二侧的楔形壳体的等离子体源组件。楔形阻隔板与壳体电连通。阻隔板具有限定场域的内周边缘、外周边缘、第一侧、及第二侧。场域包含基本上平行于阻隔板的第一侧的第一细长槽、延伸穿过阻隔板而基本上平行于阻隔板的第二侧的第二细长槽、及第一细长槽与第二细长槽之间的第三细长槽。第三细长槽具有在第二细长槽的长度的约20％到约80％的范围中的长度。第二细长槽具有在第一细长槽的长度的约20％到约80％的范围中的长度。楔形rf热电极是在壳体中，并具有正面与背面、内周端、及外周端，rf热电极的正面与阻隔板隔开以限定间隙。
本公开的进一步实施例针对处理腔室。基座组件是在处理腔室中。基座组件具有顶表面，以支撑多个基板并围绕中心轴旋转多个基板。气体分配组件是在处理腔室中，并具有面向基座组件的顶表面的前表面，以朝向基座组件的顶表面引导气体流。气体分配组件包括等离子体源组件，等离子体源组件包含具有内周端、外周、第一侧、及第二侧的楔形壳体。楔形阻隔板与壳体电连通。阻隔板具有限定场域的内周边缘、外周边缘、第一侧、及第二侧。场域包含基本上平行于阻隔板的第一侧的第一细长槽、延伸穿过阻隔板而基本上平行于阻隔板的第二侧的第二细长槽、及第一细长槽与第二细长槽之间的第三细长槽。第三细长槽具有在第二细长槽的长度的约20％到约80％的范围中的长度，而第二细长槽具有在第一细长槽的长度的约20％到约80％的范围中的长度。楔形rf热电极是在壳体中。rf热电极具有正面与背面、内周端、及外周端。rf热电极的正面与阻隔板隔开以限定间隙。阻隔板的内周端比阻隔板的外周端更进一步与基座组件的顶表面隔开。
附图说明
为使本公开的实施例的以上所述特征可详细地被理解，本公开的实施例(简短概要如上)的较具体的描述可参照实施例而得，该等实施例中的一些描绘于随附附图中。然而，应注意随附附图仅图示本公开的典型实施例，因而不被视为限定本公开的保护范围，因为本公开可接纳其他等效实施例。
图1图示根据本公开的一或更多个实施例的基板处理系统的示意剖面图；
图2图示根据本公开的一或更多个实施例的基板处理系统的透视图；
图3图示根据本公开的一或更多个实施例的基板处理系统的示意图；
图4图示根据本公开的一或更多个实施例的气体分配组件的正面的示意图；
图5图示根据本公开的一或更多个实施例的处理腔室的示意图；
图6图示根据本公开的一或更多个实施例的等离子体源组件的示意剖面图；
图7图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的透视图；
图8图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意前视图；
图9图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意前视图；
图10图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意前视图；
图11图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意前视图；
图12图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意前视图；
图13图示根据本公开的一或更多个实施例的具有倾斜阻隔板的等离子体源组件的示意剖面图；
图14图示根据本公开的一或更多个实施例的阻隔板的示意剖视图；
图15图示因变于槽宽度的等离子体离子通量的曲线图；以及
图16图示因变于槽宽度的等离子体离子通量的曲线图。
具体实施方式
本公开的实施例提供用于连续基板沉积的基板处理系统，以最大化产量并改进处理效率。基板处理系统亦可用于预沉积及后沉积等离子体加工(treatment)。
如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“基板”及“晶片”可互换使用，两者均指称处理在其上作用的表面、或表面的一部分。本领域技术人员亦了解对基板的引述亦可指称基板的仅一部分，除非上下文清楚地指明为其他情况。此外，对在基板上沉积的引述可意指裸基板、以及具有一或更多个膜或特征沉积或形成于其上的基板两者。
如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“反应气体”、“前体”、“反应物”、及类似者可互换使用，用以意指包括与基板表面可反应的物种的气体。举例而言，第一“反应气体”可简单地吸附至基板的表面上，并且可用于与第二反应气体的进一步化学反应。
如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“经减少的压力”意指少于约100torr，或少于约75torr，或少于约50torr，或少于约25torr的压力。举例而言，限定为约1torr到约25torr的范围中的“中等压力”是经减少的压力。
考虑将旋转台板腔室用于许多应用。在此类腔室中，一或更多个晶片放置于旋转支架(“台板”)上。随着台板旋转，晶片在各个处理区域之间移动。举例而言，在ald中，处理区域将晶片暴露于前体与反应物。此外，等离子体暴露可用作反应物，或用以加工用于增强膜生长的膜或基板表面，或用以修改膜的属性。在使用旋转台板ald腔室时，本公开的一些实施例提供ald膜的均匀沉积与后加工(例如，致密化)。
旋转台板ald腔室可通过传统时域处理或通过空间ald沉积膜，传统时域处理将整个晶片暴露于第一气体，净化，随后暴露于第二气体，而空间ald将晶片的部分暴露于第一气体，部分暴露于第二气体，以及让晶片移动通过这些气体流以沉积层。
如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“饼形”与“楔形”可互换使用，以描述大致圆形的扇区的主体。举例而言，楔形区段可以是圆形或盘形结构的一小部分。饼形区段的内边缘可以是一个点，或者可截短成平边或圆形。基板的路径可与气体端口垂直。在一些实施例中，气体喷射组件的每一者包含多个细长气体端口，多个细长气体端口在基本上垂直于基板所横穿的路径的方向上延伸，其中气体端口的前边缘基本上平行于台板。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“基本上垂直”意指基板移动的大致方向是沿着与气体端口的轴大约垂直(例如，约45°至90°)的平面。对于楔形气体端口而言，气体端口的轴可视为该端口的宽度的中点沿着该端口的长度延伸所定义的线。
图1图示处理腔室100的剖面图，处理腔室100包括气体分配组件120(亦称为喷射器或喷射组件)与基座组件140。气体分配组件120是用于处理腔室中的任何类型的气体递送装置。气体分配组件120包括面向基座组件140的前表面121。前表面121可具有任何数目或种类的开口，以朝向基座组件140传递气体流。气体分配组件120亦包括外周边缘124，其在所示实施例中基本上为圆形。
所使用的气体分配组件120的具体类型可取决于所使用的特定处理而变化。本公开的实施例可用于其中基座与气体分配组件之间的间隙受控制的任何类型的处理系统。尽管可采用各种类型的气体分配组件(例如，喷淋头)，但本公开的实施例可以特别有用于具有多个基本上平行的气体通道的空间ald气体分配组件。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“基本上平行”意指气体通道的细长轴在大致相同的方向上延伸。在气体通道的平行中可以存在轻微的缺陷。多个基本上平行的气体通道可包括至少一个第一反应气体a通道、至少一个第二反应气体b通道、至少一个净化气体p通道、和/或至少一个真空v通道。将从第一反应气体a通道、第二反应气体b通道、及净化气体p通道流动来的气体朝向晶片的顶表面引导。气体流中的一些跨越整个晶片的表面水平地移动，并通过净化气体p通道移出处理区域。从气体分配组件的一个端移动到另一端的基板将依序暴露于处理气体的每一者，以在基板表面上形成层。
在一些实施例中，气体分配组件120是由单一喷射器单元制成的刚性固定体。在一或更多个实施例中，如图2所示，气体分配组件120由多个独立扇区(例如，喷射器单元122)制成。单件体或多扇区体皆可用于本公开的各种实施例。
基座组件140定位于气体分配组件120下方。基座组件140包括顶表面141以及顶表面141中的至少一个凹槽142。基座组件140亦具有底表面143与边缘144。取决于所处理基板60的形状及大小，凹槽142可以是任何合适的形状及大小。在图1所示的实施例中，凹槽142具有平坦底部，以支撑晶片的底部；然而，凹槽的底部可以变化。在一些实施例中，凹槽具有环绕凹槽的外周边缘的台阶区域，该台阶区域可被设定尺寸以用于支撑晶片的外周边缘。举例而言，晶片由台阶所支撑的外周边缘的量取决于晶片的厚度与晶片背侧上已呈现的特征的存在而变化。
在一些实施例中，如图1所示，基座组件140的顶表面141中的凹槽142可被设定尺寸以使得支撑于凹槽142中的基板60具有与基座组件140的顶表面141基本上共面的顶表面61。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“基本上共面”意指晶片的顶表面及基座组件的顶表面在±0.2mm内共面。在一些实施例中，这些顶表面在±0.15mm、±0.10mm、或±0.05mm内共面。
图1的基座组件140包括能够提起、降低、及旋转基座组件140的支撑柱160。基座组件可包括加热器、或气体管线、或在支撑柱160的中心内的电气部件。支撑柱160可以是增加或减少基座组件140与气体分配组件120之间的间隙、移动基座组件140至合适的位置的主要构件。基座组件140亦可包括微调谐致动器162，微调谐致动器162可对基座组件140进行微调整，以建立基座组件140与气体分配组件120之间的预定间隙170。在一些实施例中，间隙170的距离是在约0.1mm至约5.0mm的范围中、或在约0.1mm至约3.0mm的范围中、或在约0.1mm至约2.0mm的范围中、或在约0.2mm至约1.8mm的范围中、或在约0.3mm至约1.7mm的范围中、或在约0.4mm至约1.6mm的范围中、或在约0.5mm至约1.5mm的范围中、或在约0.6mm至约1.4mm的范围中、或在约0.7mm至约1.3mm的范围中、或在约0.8mm至约1.2mm的范围中、或在约0.9mm至约1.1mm的范围中、或约1mm。
附图所示的处理腔室100是旋转料架型腔室，其中基座组件140可保持多个基板60。如图2所示，气体分配组件120可包括多个独立的喷射器单元122，每一喷射器单元122能够在晶片于喷射器单元下方移动时，在晶片上沉积膜。二个饼形喷射器单元122被示出为位于基座组件140上方的大约相对侧上。喷射器单元122的这个数目仅为说明目的而示出。应理解可包括更多或更少喷射器单元122。在一些实施例中，有足够数目的饼形喷射器单元122以形成符合基座组件140形状的形状。在一些实施例中，独立饼形喷射器单元122的每一者可独立地移动、移除和/或替换而不影响其他喷射器单元122的任一者。举例而言，可提高一个区段，以允许机器人访问基座组件140与气体分配组件120之间的区域，以装载/卸除基板60。
具有多个气体喷射器的处理腔室可用以同时处理多个晶片，使得晶片经历相同的处理流程。举例而言，如图3所示，处理腔室100具有四个气体喷射器组件与四个基板60。在处理的开端处，基板60可定位于喷射器组件30之间。以45°旋转17基座组件140将导致气体分配组件120之间的每一基板60移动到用于膜沉积的气体分配组件120，如气体分配组件120下方的虚线圆形所示。额外的45°旋转将让基板60移动远离喷射器组件30。利用空间式ald喷射器，在相对于喷射器组件的晶片移动期间于晶片上沉积膜。在一些实施例中，以防止基板60停止于气体分配组件120下方的增量旋转基座组件140。基板60与气体分配组件120的数目可以相同或不同。在一些实施例中，正在处理的晶片与气体分配组件具有相同数目。在一或更多个实施例中，正在处理的晶片数目是气体分配组件的数目的一小部分或整数倍。举例而言，若有四个气体分配组件，则有4x个正在处理的晶片，其中x是大于或等于1的整数值。
图3所示的处理腔室100仅为一个可能配置的代表，且不应视为限制本公开的范围。此处，处理腔室100包括多个气体分配组件120。在所示实施例中，具有以均匀间隔围绕处理腔室100的四个气体分配组件(亦称为喷射器组件30)。所示处理腔室100是八角形，然而，本领域技术人员将了解，这是一种可能形状，且不应视为限制本公开的范围。所示气体分配组件120是梯形的，但可以是单一圆形部件或由多个饼形区段组成，如图2所示。
图3所示的实施例包括装载锁腔室180，或辅助腔室，如缓冲站。此腔室180连接到处理腔室100的一侧，以允许例如让基板(亦称为基板60)从处理腔室100装载/卸除。晶片机器人可位于腔室180中，以将基板移动到基座上。
旋转料架(例如，基座组件140)的旋转可以连续的或不连续的。在连续处理中，晶片持续旋转，使得晶片轮流暴露于喷射器的每一者。在非连续处理中，可将晶片移动至喷射器区域并停止，并接着移动至喷射器之间的区域84并停止。举例而言，旋转料架可旋转而使得晶片从喷射器间区域移动而横跨喷射器(或相邻于喷射器而停止)，且接着继续移动到旋转料架可再次暂停的下一个喷射器间区域。喷射器之间的暂停可为每一层沉积之间的额外处理步骤(例如，暴露于等离子体)提供时间。
图4示出气体分配组件220的扇区或部分，其可称为喷射器单元122。喷射器单元122可独立使用或与其他喷射器单元组合使用。举例而言，如图5所示，图4的四个喷射器单元122经组合以形成单一气体分配组件220。(为了清楚而未显示分离四个喷射器的线。)尽管图4的喷射器单元122除了净化气体端口155与真空端口145之外亦具有第一反应气体端口125与第二反应气体端口135二者，然而喷射器单元122不需要所有这些组件。
参照图4与图5二者，根据一或更多个实施例的气体分配组件220可包含多个扇区(或喷射器单元122)，且每一扇区是一样的或是不同的。气体分配组件220位于处理腔室内，且在气体分配组件220的前表面121中包含多个细长气体端口125、135、145。多个细长气体端口125、135、145、155从相邻于内周边缘123的区域朝向相邻于气体分配组件220的外周边缘124的区域延伸。所示多个气体端口包括第一反应气体端口125、第二反应气体端口135、真空端口145、及净化气体端口155，该真空端口145环绕第一反应气体端口与第二反应气体端口的每一者。
然而，参照图4或图5所示的实施例，当提到端口从至少大约内周区域延伸到至少大约外周区域时，端口可延伸比仅在径向上从内区域至外区域延伸更多。端口可在切线上延伸，如真空端口145环绕反应气体端口125与反应气体端口135。在照图4和图5所示的实施例中，楔形反应气体端口125、135在所有边缘上由真空端口145环绕，包括与内周边缘和外周边缘相邻处。
参照图4，随着基板沿着路径127移动，基板表面的每一部分暴露于各种反应气体。沿着路径127，基板将暴露至(或“看到”)净化气体端口155、真空端口145、第一反应气体端口125、真空端口145、净化气体端口155、真空端口145、第二反应气体端口135、及真空端口145。因此，在图4所示的路径127的结束处，基板已暴露于来自第一反应气体端口125与第二反应气体端口135的气体流，从而形成层。所示喷射器单元122形成四分之一圆，但可更大或更小。图5所示的气体分配组件220可视为串联连接的图4的四个喷射器单元122的组合。
图4的喷射器单元122示出分离反应气体的气体帘幕150。术语“气体帘幕”用于描述分离反应气体以免混和的气流或真空的任何组合。图4所示的气体帘幕150包含第一反应气体端口125旁边的真空端口145的一部分、在中间的净化气体端口155、及第二反应气体端口135旁边的真空端口145的一部分。气流及真空的这种组合可用以防止或最小化第一反应气体与第二反应气体的气相反应。
参照图5，来自气体分配组件220的气流及真空的组合形成对多个处理区域250的分离。处理区域大致限定为环绕独立反应气体端口125、135，且在250之间具有气体帘幕150。图5所示的实施例构成其间具有八个分离的气体帘幕150的八个分离的处理区域250。处理腔室可具有至少二个处理区域。在一些实施例中，至少具有三、四、五、六、七、八、九、十、十一、或十二个处理区域。
在处理期间，基板可在任何给定时间暴露于一个以上的处理区域250。然而，暴露于不同处理区域的部分将具有分离二者的气体帘幕。举例而言，若基板的前缘进入包括第二反应气体端口135的处理区域，则基板的中间部分将在气体帘幕150下方，而基板的后缘将在包括第一反应气体端口125的处理区域中。
工厂接口280(举例而言，可以是装载锁腔室)图示为连接至处理腔室100。基板60图示为迭加于气体分配组件220上，以提供参考框架。基板60可经常坐落于基座组件上，以被保持于气体分配组件120(亦称为气体分配板)的前表面121的附近。基板60经由工厂接口280装载到处理腔室100中、至基板支撑件或基座组件上(见图3)。基板60可示出为位于处理区域内，因为基板被定位为与第一反应气体端口125相邻，且在二个气体帘幕150a、150b之间。沿着路径127旋转基板60将使基板以逆时针方向环绕处理腔室100移动。因此，基板60将暴露于第一处理区域250a到第八处理区域250h，并包括之间的所有处理区域。对于环绕处理腔室的每一循环而言，使用所示气体分配组件，基板60将暴露于第一反应气体与第二反应气体的四个ald循环。
类似于图5，在批处理器中的常规ald序列利用之间的泵/净化区段维持分别来自空间分离的喷射器的化学品a与b的流。常规ald序列具有可导致沉积膜的非均匀性的开始与结束图案。发明人已出乎意料地发现，在空间ald批处理腔室中执行的基于时间的ald处理提供具有较高均匀性的膜。暴露于气体a、无反应气体、气体b、无反应气体的基本处理将清扫喷射器下方的基板，而分别利用化学品a与b使表面饱和，以避免膜中形成开始与结束图案。发明人已出乎意料地发现，当目标膜厚度薄(例如少于20个ald循环)时，基于时间的方式特别有益，其时，开始与结束图案对于晶片均匀性性能具有显著影响。发明人亦已发现，如本文所述的建立sicn、sico、及sicon膜的反应过程无法利用时域处理实现。用于净化处理腔室的时间量导致材料从基板表面剥离。因为在气体帘幕下方的时间短，所以利用所述空间ald处理并不会发生剥离。
因此，本公开的实施例针对包含处理腔室100的处理方法，处理腔室100具有多个处理区域250a-250h，其中每一处理区域通过气体帘幕150与相邻区域分离。举例而言，图5所图示的处理腔室。取决于气体流的布置，处理腔室中的气体帘幕与处理区域的数目可以是任何适当的数目。图5所示的实施例具有八个气体帘幕150与八个处理区域250a-250h。气体帘幕的数目通常等于或大于处理区域的数目。举例而言，若区域250a没有反应气体流，而仅作为装载区域，则处理腔室将具有七个处理区域与八个气体帘幕。
多个基板60位于基板支撑件上，例如，图1与图2所示的基座组件140。环绕处理区域旋转多个基板60，以用于处理。通常，在整个处理中占用(气流与真空)气体帘幕150，包括没有反应气体流入腔室的期间。
将第一反应气体a流入一或更多个处理区域250，而将惰性气体流入没有第一反应气体a流入的任何处理区域250。举例而言，若第一反应气体流入处理区域250b至处理区域250h，则惰性气体将流入处理区域250a。惰性气体可以流经第一反应气体端口125或第二反应气体端口135。
处理区域内的惰性气体流可以是恒定的或变化的。在一些实施例中，反应气体与惰性气体共流。惰性气体将作为载体与稀释剂。由于相对于载体气体，反应气体的量较小，因此共流可通过减少相邻区域之间的压力差而让处理区域之间的气体压力更容易均衡。
本公开的一些实施例针对喷射器模块。尽管喷射器模块是相对于空间ald处理腔室进行描述的，但本领域技术人员将理解，模块并不限于空间ald腔室，并可适用于其中增加气流均匀性是有用的任何喷射器情况。
本公开的一些实施例有利地提供模块化等离子体源，即，可以容易地插入处理系统及从处理系统移除的源。此类源可具有操作于与原子层沉积处理相同的压力等级(通常为1-50torr)的硬件的全部或大部分。本公开的一些实施例提供具有跨晶片表面的提高的离子通量的等离子体源。一或更多个实施例有利地提供用于等离子体源的阻隔板，其使用少量的细长开槽孔径而非大量的小孔，从而相对容易制造。一些实施例使用具有与基板表面的可变距离的倾斜阻隔板，从而有利地提高基板表面上方的等离子体密度的均匀性。本公开的一或更多个实施例通过提供介电套筒而提供具有改善的金属污染的等离子体源，以保护导电材料免于直接的等离子体暴露。
rf热电极在热电极与接地电极之间的8.5mm间隙(间隙可在3mm到25mm的范围中)中创造等离子体。电极的上部可由厚电介质(例如，陶瓷)覆盖，其进而可由接地表面覆盖。rf热电极与接地结构由良好的导体构成，例如铝。为了适应热膨胀，将两片电介质(例如陶瓷)放置于rf热电极的长端。举例而言，将接地铝件放置为相邻于电介质，而其间没有间隙。接地件可在该结构内部滑动，并可利用弹簧保持为抵靠陶瓷。弹簧抵靠rf热电极压缩接地铝/电介质的整个“三明治”，而没有任何间隙，以消除或最小化杂散等离子体的机会。此举将部件保持在一起，从而消除间隙，但仍允许因热膨胀造成的一些滑动。
晶片于等离子体中产生的活性物种的暴露通常通过允许等离子体流经孔阵列而实现。孔的尺寸决定到达晶片表面的活性物种的相对丰度。“跑热”的孔(例如提供超过相邻孔的带电粒子通量的孔)可能导致处理中的不均匀性，并可能导致处理引起的对晶片的损害。
晶片表面可距阻隔板350的前表面任何合适的距离。在一些实施例中，阻隔板350的前表面与晶片表面之间的距离在约2mm至约16mm的范围内，或在约4mm至约15mm的范围内，或在约6mm至约14mm的范围内，或在约8mm至约13mm的范围内，或在约10mm至约13mm的范围内，或为约12mm。
参照图6到图14，本公开的一或更多个实施例针对模块化电容耦合等离子体源300。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“模块化”意指等离子体源300可附接到处理腔室或从处理腔室移除。模块化源一般可由单个人移动、移除、或附接。
等离子体源300包括具有阻隔板350与气体容积313的壳体310。阻隔板350电接地，并结合热电极320而在间隙316中形成等离子体。阻隔板350具有细长槽355延伸穿过的厚度，以允许等离子体在间隙316中点火，以从间隙316穿过细长槽355而进入阻隔板350的相对侧上的处理区域314。阻隔板350的厚度可以是任何合适的厚度；例如，在约0.5mm至约10mm的范围内。间隙316可取决于例如热电极320的大小或宽度而为任何合适的大小。在一些实施例中，间隙316在约3mm至约25mm的范围内。在一或更多个实施例中，间隙316在约4mm至约20mm的范围内，或在约5mm至约15mm的范围内，或在约6mm至约10mm的范围内，或在约8mm至约9mm的范围内，或为约8.5mm。
壳体310可以是圆形、方形、或细长形的，这意指在观看阻隔板350的面时有长轴与短轴。举例而言，具有二个长侧与二个短侧的矩形将建立具有中途延伸于长侧之间的细长轴的细长形状。在一些实施例中，壳体310是具有二个长侧、短端、及长端的楔形。短端可以是一个点，而短端与长端的任一者或二者可以是直的或弯曲的。
阻隔板350与壳体310电连通。如图7的视图所示，一些实施例的阻隔板350具有限定场域356的内周边缘351、外周边缘352、第一侧353、及第二侧354。细长槽355位于场域356内，并延伸穿过阻隔板350的厚度357。细长槽355具有长度l与宽度w。槽可以是线性的、弯曲的、楔形的、或椭圆形的。如此处所使用，线性槽具有细长边缘，细长边缘彼此由相对于边缘之间的平均距离不变化超过5％的距离间隔开。若槽具有弯曲端，则槽的边缘之间的距离依据槽长度中间的90％而决定。
细长槽355的大小与形状可随着例如阻隔板350和/或壳体310的大小与形状而变化。槽的宽度与长度可影响等离子体密度的均匀性。在一些实施例中，细长槽355的宽度w在约2mm至约20mm的范围内，或在约3mm至约16mm的范围内，或在约4mm至约12mm的范围内。发明者已出乎意料地发现，与细长槽的侧相邻的等离子体密度大于槽的中央部分的等离子体密度。减少槽的宽度可增加等离子体密度。发明者亦已出乎意料地发现，槽宽度的减少与等离子体密度的增加是非线性关系。
一些实施例的细长槽355的长度l是在阻隔板350的内周边缘351与外周边缘352之间的距离的约20％至约95％的范围内。在一些实施例中，细长槽355的长度l大于阻隔板350的内周边缘351与外周边缘352之间的距离的约30％、40％、50％、60％、70％、或80％。
阻隔板350可取决于例如壳体310的形状与基板相对于阻隔板350行进的路径而为任何合适的形状。如图8所示，在一些实施例中，阻隔板350是楔形的，在内周边缘351处具有比在外周边缘352处更窄的宽度。如图8所示，在一些实施例中，细长槽355基本上平行于阻隔板350的第一侧353或第二侧354中的一者，此处图示为平行于第一侧353。如在此说明书及随附权利要求中所使用，此处所使用的术语“基本上平行”意指最靠近所述侧的细长槽355的边缘离所述侧的距离保持变化不超过相对于槽与侧之间的平均距离的约20％、15％、10％、或5％。因为阻隔板350为楔形而细长槽355为矩形，所以槽在几何上无法平行于一个以上的侧。
在一些实施例中，细长槽355的长度l基本上平行于阻隔板350的第一侧353和/或第二侧354中的至少一者。图9的实施例图示沿着楔形阻隔板350的场域356的中心轴357居中的楔形槽355。在此实施例中，细长槽355的两侧基本上平行于第一侧353或第二侧354。此实施例的楔形槽355在靠近场域356的内周边缘351处具有比在靠近场域356的外周边缘352处更窄的宽度。
在一些实施例中，细长槽的任一侧皆不平行于阻隔板的第一侧或第二侧。举例而言，具有矩形细长槽的矩形阻隔板350可使细长槽的两侧均基本上平行于阻隔板的第一侧与第二侧二者。类似地，若矩形槽从阻隔板的宽度的中心线偏斜，则细长槽不会平行于阻隔板的任一侧。
细长槽355的数目可以变化。在一些实施例中，具有场域356中的第一细长槽355与场域356中的第二细长槽365。在图10所示的实施例中，阻隔板350具有场域356，场域356包括第一细长槽355、第二细长槽365、及第三细长槽375。细长槽355、365、375中的每一者是楔形的，但也可以是楔形或矩形的。
图11图示另一实施例，其中场域356具有第一细长槽355与第二细长槽365。这些细长槽皆为矩形，且每一者基本上平行于阻隔板的不同侧。如此处所使用，“矩形”意指大致矩形的形状，并允许端部为圆形，从而导致没有直角。第一细长槽355可以基本上平行于第一侧353或第二侧354中的一者，而第二细长槽365可以基本上平行于阻隔板350的第一侧353与第二侧354中的另一者。在所示实施例中，第一细长槽255基本上平行于第一侧353，而第二细长槽365基本上平行于第二侧354。
当多个细长槽被包括在阻隔板350中时，每一槽的长度可以相同，或不同于其他槽的长度。图10的实施例具有大致相等长度的三个细长槽，而图11图示第一槽较第二槽更长。在一些实施例中，若与第一细长槽长度不同，则第二细长槽的长度在第一细长槽的约20％至约80％的范围内。
图12图示具有三个细长槽的阻隔板350的另一实施例。此处，第一细长槽355、第二细长槽365、及第三细长槽375的每一者具有不同长度。在一些实施例中，第一细长槽355基本上平行并邻近于阻隔板350的第一侧353。第二细长槽365基本上平行并邻近于阻隔板350的第二侧354。第二细长槽365的长度在第一细长槽355的长度的约20％到约80％的范围内。第三细长槽375在第一细长槽355与第二细长槽365之间，并具有在第二细长槽365的长度的约20％至约80％的范围内的长度。第三细长槽375图示为基本平行于第二侧354，但亦可以被不同地定向。
已观察到线性槽在内周边缘到外周边缘方向上提供更均匀的等离子体密度，而基板的旋转导致靠近外边缘的短暴露。已发现楔形槽增加靠近外边缘的暴露时间，但沿着长度可具有等离子体密度的更多变化。多个线性槽可用于增加靠近外边缘的等离子体暴露，但在较短槽开始处可能具有显著增加的等离子体密度。线性槽的优点是需要时可使用额外的槽，以增加等离子体暴露。
混合线性与楔形槽可改善等离子体密度与均匀性。在一些实施例中，第一槽为线性，而第二槽是较短的倒楔形。如此处所使用，倒楔形意指着槽的内端较槽的外端更宽。不受限于理论，而理解因为倒楔形的边缘将在此位置进一步彼此远离，第二槽的开始处的等离子体密度的增加将小于使用线性槽。
阻隔板350可基本上平行于基座组件140的顶表面141，或者可以倾斜。图13图示一实施例，其中阻隔板350的内周端351相对于基座组件140的顶表面141高于阻隔板350的外周端352。当阻隔板350定位为邻近基板60时，内周端351较外周端352离基板60更远。不受限于理论，而理解相对于晶片表面倾斜阻隔板350以随着离表面的距离而改变晶片上方的等离子体密度。相较于靠近内边缘，更多靠近外边缘的离子可撞击晶片，并可用于均衡从内边缘到外边缘的等离子体暴露。
参照图14，在一些实施例中，细长槽355衬有介电材料386。不受限于理论，应理解衬有电介质的槽通过保护槽周围的金属免于直接暴露于等离子体而改善金属污染。此举可以有助于防止或最小化金属阻隔板350来自槽355的边缘的溅射，并减少金属污染。介电材料386被认为是减少邻近于阻隔板的前表面的等离子体强度/密度。介电材料可以是任何与处理化学品兼容的合适的介电或低溅射材料。
返回参照图6，等离子体源300包括rf热电极320。此电极320亦称为“热电极”、“rf热”、及类似者。细长rf热电极320具有正面321、背面322、及细长侧323。热电极320亦包括限定细长轴的第一端324与第二端325。细长rf热电极320与阻隔板350间隔开，而使得间隙316在热电极320的前表面321与阻隔板350之间形成。细长rf热电极320可由任何合适的导电材料制成，包括但不限于铝。
一些实施例包括与rf热电极320的第一端324与第二端325的一或更多者接触的端部电介质330。端部电介质330位于rf热电极320与等离子体源300的侧壁311之间，以电隔离热电极320与电接地。在一或更多个实施例中，端部电介质330与热电极320的第一端324与第二端325二者接触。端部电介质330可由任何合适的介电材料制成，包括但不限于陶瓷。图中所示的端部电介质330是l形，但可使用任何合适的形状。
滑动接地连接340可位于rf热电极320的第一端324与第二端325中的一或更多者处或是侧边处。滑动接地连接340位于端部电介质330的与热电极320相对的侧上。滑动接地连接340通过端部电介质330隔离与rf热电极320的直接接触。滑动接地连接340与端部电介质330合作以维持气密密封，并允许热电极320膨胀而不会让环绕电极的侧边的气体泄漏。滑动接地连接340是导电材料，并可由任何合适的材料制成，包括但不限于铝。滑动接地连接340提供到端部电介质330的侧边的接地终端，以确保不存在电场，并最小化在端部电介质330的侧边的杂散等离子体的机会。
密封箔342可位于滑动接地连接340处，在与端部电介质330相对的侧上。随着滑动接地连接340在阻隔板350上滑动，密封箔342形成壳体310的阻隔板350与滑动接地连接340之间的电连接。密封箔342可由任何合适的导电材料制成，包括但不限于铝。密封箔342可以是薄柔性材料，只要维持前表面与滑动接地连接之间的电连接，密封箔342就能够随着热电极320的膨胀与收缩而移动。
夹紧面与螺帽344可位于热电极320、端部电介质330、滑动接地连接340、及密封箔342的组合的端部。取决于等离子体源的大小与形状，可在该组合的任何侧边发现其他夹紧面与螺帽，并可沿着该组合的每一侧边发现多个。夹紧面与螺帽提供向内的直接压力至部件的组合，以形成紧密的密封，并防止可能允许等离子体气体到达热电极320后面的于端部电介质330与滑动接地连接340之间的分离。夹紧面与螺帽344可由任何合适的材料制成，包括但不限于铝与不锈钢。
在一些实施例中，介电间隔物370位于邻近细长rf热电极320的背面322。介电间隔物370可由任何合适的介电材料制成，包括但不限于陶瓷材料。介电间隔物370提供rf热电极320与壳体310的顶部之间的非导电分离器。在没有此非导电分离器的情况下，由于rf热电极320与壳体310之间的电容耦合，存在会在气体容积313中形成等离子体的机会。
介电间隔物370可以是任何合适的厚度，并由任意数量的独立层构成。在图6所示的实施例中，介电间隔物370由一个层构成，但可使用多个层来构成介电间隔物370的总厚度。独立子层的每一者可以是相同厚度，或每一者可具有经独立确定的厚度。
在一些实施例中，电介间隔物370上方是接地板380，接地板380位于壳体310内，并位于介电间隔物370的与rf热电极320相对的侧上。接地板380由可连接到电接地的任何合适的导电材料构成，包括但不限于铝。此接地板380进一步隔离rf热电极320与气体容积313，以防止在气体容积313中或在意欲形成等离子体的间隙316之外的区域中形成等离子体。
尽管附图展示接地板380是与介电间隔物370大约相同的厚度，或为独立介电间隔物层的总和，这仅为一个可能的实施例。取决于等离子体源的具体配置，接地板380的厚度可以是任何合适的厚度。基于例如薄到足以让气体孔的钻探更容易，但厚到足以承受所述各种弹簧的力，以选择在一些实施例中的接地板的厚度。此外，可调谐接地板380的厚度，以确保通常为焊接连接的同轴馈送可以适当地附接。
本公开的一些实施例包括多个压缩元件382。压缩元件382在rf热电极320的方向上将力导向接地板380的背面381。压缩力造成接地板380、介电间隔物370、及rf热电极320压在一起，以最小化或消除每一邻近部件之间的任何间隔。压缩力有助于防止气体流入可能成为杂散等离子体的rf热电极的空间。合适的压缩元件382是那些可调整或调谐以提供特定力到接地板380的背面381者，包括但不限于弹簧与螺丝。
同轴rf馈送线360穿过细长壳体310，并提供用于rf热电极320的功率，以在间隙316中产生等离子体。同轴rf馈送线360包括由隔离器366分离的外导体362与内导体364。外导体362与电接地电连通，而内导体364与细长rf热电极320电连通。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“电连通”意指部件直接连接或通过中间部件连接，从而几乎不存在电阻。
可建构同轴rf馈送，而使得外导体终止于接地板上。内导体可终止于rf热电极上。若馈送是在大气压力下，则o型环可位于馈送结构的底部，而让源内部能够为中等压力。在一些实施例中，将气体馈送到同轴馈送的外周周围的源。
为了让气体到达等离子体容量，可对接地板、厚陶瓷、及rf热电极穿孔，而使其具有通孔。孔的大小可能小到足以防止孔内部的点火。对于接地板与rf热电极，一些实施例的孔直径是<1mm，例如，约0.5mm。电介质内部的高电场可以有助于消除或最小化孔中的杂散等离子体的机会。
rf馈送可以是同轴传输线的形式。外导体连接到接地板或终止于接地板中，而内导体连接到rf热电极或终止于rf热电极中。接地板可通过任何合适的方法连接到金属外壳或壳体，包括但不限于金属垫圈。此举有助于确保返回电流的对称几何形状。所有返回电流流经馈送的外导体，以最小化rf噪声。
在一些实施例中，rf馈送设计成向热板提供对称rf馈送电流以及对称返回电流。所有返回电流流经外导体，最小化rf噪声，并最小化源安装对操作的影响。
本公开的附加实施例针对包含在邻近于等离子体源组件的阻隔板的处理腔室中定位基板的方法。阻隔板是任何本文所述的各种实施例。随后，在等离子体源中产生等离子体，并允许穿过阻隔板的槽而流向基板。
示例
分析使用具有各种宽度的槽的阻隔板的等离子体组件的离子通量均匀性。图15与图16图示因变于槽宽度的等离子体的离子通量的曲线图。在200w与13.5mhz的氩等离子体被用于这些研究。分析具有槽宽度为19mm、10mm、6mm、4mm、3.5mm、3mm、2.5mm和2mm的阻隔板。发现对于宽槽而言，槽的边缘附近的等离子体密度是峰值。在较大的槽宽度，如图15所见，在离子通量中观察到二个峰值。随着槽宽度减少，等离子体密度增加为槽开口附近的等离子体峰值的合并，如图15的2mm的槽可见。如图16所示，进一步研究指示当槽具有约3mm的宽度时，离子通量从二个峰值转换成单一峰值。
本公开的一些实施例针对包含沿着处理腔室中的弧形路径定位的至少一个电容耦合楔形等离子体源100的处理腔室。如在此说明书及随附权利要求中所使用，术语“弧形路径”意指行进圆形或椭圆形路径的至少一部分的任何路径。弧形路径可包括基板沿着至少约5°、10°、15°、20°的路径的一部分的移动。
本公开的附加实施例针对处理多个基板的方法。将多个基板装载到处理腔室中的基板支撑件上。旋转基板支撑件，以使多个基板中的每一者跨过气体分配组件，以在基板上沉积膜。旋转基板支撑件，以将基板移动到邻近于在等离子体区域中产生基本上均匀的等离子体的电容耦合饼形等离子体源的等离子体区域。重复此举，直到形成预定厚度的膜。
旋转料架的旋转可以是连续的或非连续的。在连续处理中，晶片持续旋转，使得晶片轮流暴露于喷射器的每一者。在非连续处理中，可将晶片移动至喷射器区域并停止，并接着移动到喷射器之间的区域并停止。举例而言，旋转料架可旋转而使得晶片从喷射器间区域移动而横跨喷射器(或相邻于喷射器而停止)，且接着继续移动到旋转料架可再次暂停的下一个喷射器间区域。喷射器之间的暂停可为每一层沉积之间的额外处理(例如，暴露于等离子体)提供时间。
可取决于所使用的具体反应性物种而调谐等离子体的频率。合适的频率包括但不限于400khz、2mhz、13.56mhz、27mhz、40mhz、60mhz、及100mhz。
根据一或更多个实施例，基板在形成层之前和/或之后经受处理。此处理可在相同腔室中执行，或在一或更多个分离的处理腔室中执行。在一些实施例中，将基板从第一腔室移动至分离的第二腔室，以用于进一步处理。基板可从第一腔室直接移动至分离的处理腔室，或基板可从第一腔室移动至一或更多个转移腔室，并接着移动到分离的处理腔室。因此，处理设备可包含与转移站连通的多个腔室。此种类的设备可指称为“群集工具”或“群集系统”及类似者。
一般而言，群集工具是模块化系统，该模块化系统包含执行多种功能的多个腔室，该等功能包括基板的中心找寻及定向、除气、退火、沉积和/或蚀刻。根据一或更多个实施例，群集工具至少包括第一腔室与中央转移腔室。中央转移腔室可容纳机器人，该机器人可在处理腔室及装载锁腔室之间以及在处理腔室之间梭运基板。转移腔室通常维持在真空条件下，并提供中继阶段，该中继阶段用于将基板从一个腔室梭运至另一个腔室和/或至位于群集工具的前端的装载锁腔室。可适配用于本公开的二个已知群集工具是
根据一或更多个实施例，基板连续地在真空下或“装载锁”条件下，且在从一个腔室移动到下一腔室时不暴露于周围空气。因此，转移腔室是在真空下，且在真空压力下被“泵降”。惰性气体可存在于处理腔室或转移腔室中。在一些实施例中，惰性气体用作净化气体，用以在基板的表面上形成层之后移除一些或全部的反应物。根据一或更多个实施例，将净化气体喷射于沉积腔室的出口处，用以防止反应物从沉积腔室移动至转移腔室和/或额外的处理腔室。因此，惰性气体的流动在腔室的出口处形成帘幕。
在处理期间，基板可经加热或冷却。此类加热或冷却可通过任何合适的手段达成，包括但不限于改变基板支撑件(例如，基座)的温度、及将经加热或经冷却的气体流至基板表面。在一些实施例中，基板支撑件包括加热器/冷却器，该加热器/冷却器可经控制用以利用传导方式改变基板温度。在一或更多个实施例中，所采用气体(反应气体或惰性气体)经加热或冷却以局部改变基板温度。在一些实施例中，加热器/冷却器位于邻近于基板表面的腔室内，以利用传导方式改变基板温度。
基板在处理期间亦可静止或旋转。旋转的基板可连续地或以离散步进方式旋转。举例而言，基板可在整个处理过程中旋转，或基板可在对不同反应性气体或净化气体的暴露之间旋转少量。在处理期间旋转基板(连续或步进式)可以有助于通过最小化例如气流几何的局部可变性的效应而产生更均匀的沉积或蚀刻。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但本公开的其他及进一步的实施例可在不脱离本公开的基本范围的情况下拟出，且本公开的范围由下列权利要求所确定。
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