通过聚合物管理提高蚀刻系统的生产率的制作方法
【专利说明】通过聚合物管理提高蚀刻系统的生产率
[0001] 发明背景 发明领域
[0002] 本文所述的多个实施方式大体涉及用于减少半导体处理腔室中的聚合物沉积的 装置与方法。更具体地，本文所述的多个实施方式涉及通过聚合物管理来提高蚀刻系统的 生产率。
[0003] 现有技术描述
[0004] 等离子体腔室可在某些基板蚀刻处理中使用。这些腔室通常包括位于该腔室的圆 顶或室顶背侧上的射频（RF)感应线圈，该腔室则覆盖正被处理的基板。可连接RF电源至 该线圈，以将感应能量耦合至该腔室中，以在该正被处理的基板的远程处产生等离子体源 区域。
[0005] 使用这些腔室壁部及圆顶的循环（recurring)问题是：即使在蚀刻环境中，由该 蚀刻工艺的多种副产物所造成的残留物也可能形成于这些壁部与该圆顶上。这样的副产物 可能是从该基板移除的光刻胶层或其他材料。这些副产物可能呈气相或固相，并可能沉积 于该腔室这些壁部与该圆顶上。除了这些副产物之外，某些蚀刻化学过程（chemistries) 可能使用多种聚合（polymerizing)反应性气体，以增强在该基板上所蚀刻的某些类型的 特征（例如过孔或沟槽）的侧壁保护。这些聚合反应性气体也可能沉积于邻近等离子体的 这些诸如这些壁部或圆顶之类的内部表面上。
[0006] 附着于这些腔室壁部与圆顶的残留物可能剥离并掉落于该腔室的处理区域中。任 何落于该基板上的这样的颗粒都可能对制造于该基板上的集成电路造成故障或可靠度问 题。如果使用陶瓷圆顶，该圆顶作为多个线圈天线的介电窗口，颗粒问题可能恶化。源线圈 (sourcecoil)用来親合大量能量至该腔室中，并因此时常以高功率级（powerlevel)操 作。不可避免地，实质一小部分的RF能量在该圆顶中以热能方式消散。
[0007] 然而，当多个基板循环进出该腔室时，该线圈仅以断断续续的方式操作，而陶瓷材 料一般为不良的热传导体。因此，该圆顶材料承受重复及显著的温度摆动（swing)，这造 成该圆顶重复性的热膨胀和收缩的循环。在紧邻该线圈的这些区域中，热效应（thermal effect)是最大的。在这些条件下，该残留物更可能剥落并产生多种颗粒。
[0008] 如先前所述，在蚀刻期间在这些壁部或圆顶上的残留物通常是不受欢迎的。该残 留物可能对系统效能及所产生的基板上的结果而言是破坏性的。一种用以管理该残留物的 方法是周期性置换该圆顶。然而，此方法非常昂贵且耗时。另一种管理该残留物的方法是 清洁该腔室内部体积。然而，此方法强迫需要显著的系统停工期（downtime)，且需要技术人 员的手动干涉（manualinvolvement)。
[0009] 据此，该领域中需要的是一种用于以减少处理腔室停工期的及时（timely)及有 成本效益的（costefficient)方式来减少或控制在基板处理腔室中的聚合物沉积的装置 与方法。
【发明内容】
[0010] 本文所述的多个实施方式大体涉及减少半导体处理腔室中的聚合物沉积的装置 与方法。更具体地，本文所述的多个实施方式涉及通过聚合物管理来提高蚀刻系统的生产 率。
[0011] 在一个实施方式中，提供用于处理基板的装置。该装置包括介电顶板、传导主体、 基板支撑件与栗送口（pumpport)，该介电顶板具有经粗糙化的表面，该传导主体设置于绝 热器中，该栗送口设置于加热器外壳中。该加热器外壳包括设置于该加热器外壳中的多个 加热元件，这些加热元件被配置成保持该栗送口的均匀温度剖面。还提供了多个热源，这些 热源被配置成保持该介电顶板的均匀温度剖面。
[0012] 在另一个实施方式中，提供控制聚合物沉积的方法。该方法包括：通过提供电力至 一个或更多个射频（RF)线圈的方式而在处理腔室中形成等离子体，当实质上不提供电力 至这些RF线圈时，提供电力至多个热源，以及将这些热源配置成通过交替对这些RF线圈与 这些热源进行供电的方式来保持恒定的介电顶板温度。
[0013] 而在又一个实施方式中，提供加热器外壳。该加热器外壳包括外壳主体、第一加热 元件、第二加热元件与第三加热元件，该外壳主体绕着栗送口而设置，该第一加热元件设置 在该栗送口的第一区域附近，该第二加热元件设置在该栗送口的第二区域附近，而该第三 加热元件设置在该栗送口的第三区域附近。
[0014] 附图简要说明
[0015] 因此，以能够详细理解本发明的上述所列举的多个特征的方式，上文所简要概述 的本发明的更具体的描述可通过参考这些实施方式来获得，这些实施方式中的一些实施方 式图示于这些附图中。然而，要注意的是，这些附图只图示了本发明的典型实施方式，且因 此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等效的实施方式。
[0016] 图1为蚀刻反应器的示意侧视图。
[0017] 为促进理解，在这些图式中已尽可能使用相同的附图标记来指示各图所共有的相 同元件。预期，在一个实施方式中所公开的这些元件也可有益地在其他实施方式中使用，而 无需特别详述。
[0018] 详细说明
[0019] 本文所述的多个实施方式可以是对任何等离子体辅助的基板工艺有益的，这些 工艺诸如是蚀刻、沉积或其他类似工艺。适宜工艺的非限制实例包括在形成微机电系统 (MEMS)器件或穿透硅的通孔（thrusiliconvia;TSV)应用中所使用的深硅（Si)蚀刻工 -H- 〇
[0020] 图1为蚀刻反应器100的示意侧视图。该蚀刻反应器100可单独使用，或更一 般地可作为群集工具或整合式（integrated)半导体基板处理系统的处理模块使用，该群 集工具或整合式半导体基板处理系统诸如是可从SantaClara,CA(美国加利福尼亚州圣 克拉拉）的AppliedMaterials,Inc?(应用材料公司）购得的CENTURAK整合式半导 体基板处理系统。可根据本文所述的这些实施方式被修改的适宜蚀刻反应器的实例包括 ADVANTEDGE?线蚀刻反应器（诸如是AdvantEdgeS或AdvantEdgeH)、DPSu线蚀刻反应 器（诸如是DPS'DPSk'II、DPS"AE、DPS'"HT、DPS1;G3polyetcher(多晶硅蚀 刻器）、DPS" +、DPSkDT+DPS'?DTM)，或其他蚀刻反应器，这些蚀刻反应器同样可从SantaClara,CA(美国加利福尼亚州圣克拉拉）的AppliedMaterial,Inc.(应用材料公 司）购得。其他蚀刻反应器或非蚀刻等离子体处理设备（包括那些可从其他制造商购得的 诸如是用于沉积、表面处理或其他类似处理的处理设备）也可根据本文所提供的这些教导 进行修改。
[0021] 该蚀刻反应器100包括处理腔室110,该处理腔室110具有处理空间115,在该处 理空间115中设置基板支撑件116。等离子体产生器可在使用该蚀刻反应器100期间产生 和/或维持等离子体于该处理空间115中，或可传送等离子体至该处理空间115。在某些实 施方式中，该腔室110可提供设置于传导主体（壁部）130上方的圆顶形的介电顶板（也称 为圆顶或介电窗口）。在某些实施方式中，该顶板120可具有其他几何形状，例如具有实质 平坦的几何形状。该处理空间115可封闭于该传导主体130与该介电顶板120中。
[0022] 该介电顶板120可包含诸如石英或矾土（alumina)之类的陶瓷材料。在一个实施 方式中，可对该介电顶板120的经粗糙化的表面122进行粗糙化。该介电顶板120可经喷 砂处理（beadblast)或用另一种适宜方法来进行粗糙化，以提供预定的表面粗糙度。在一 个实施方式中，该表面粗糙度（以yin为单位进行测量）可在从约20Ra至约120Ra的范围 内。可根据一部分被暴露于其中的特定处理条件（例如，诸如是但不限于在上面沉积的材 料形式与厚度之类的半导体处理条件）来改变该预定表面粗糙度。该经粗糙化的表面122 可提供较大的表面区域，该被沉积材料可附着及积聚至该表面区域。此外，经粗糙化的表面 122可在该介电顶板120与该被沉积材料之间提供较佳的粘附，并使该被沉积材料更能抵 抗剥落。
[0023] 可相对于该处理空间115以非对称方式设置栗送口 125,以从该处理空间115移 除一种或多种气体。在一个实施方式中，该栗送口 125可设置至该处理空间115的一侧， 因此，在使用期间在该处理空间115中形成高低压不对称区域，这引起流动不对称性（flow asymmetry)。可用节流阀（未图示）及真空栗136来控制该处理空间115中的压力。在某 些实施方式中，用于传送基板114进出该处理腔室110的狭缝阀102、和/或该处理腔室110 本身的几何形状可能是该处理腔室110中任何流动不对称性的成因，或可有助于该流动不 对称性。
[0024] 在某些实施方式中，可提供加热器外壳160。该加热器外壳160可实质上围绕该栗 送口 125,因此该栗送口 125可设置于该加热器外壳160中。该加热器外壳160可包括诸 如多个电阻式（resistive)元件之类的多个加热器，这些加热器可被配置成保持该栗送口 125的均勾温度剖面。
[0025] 第一加热器162可设置在该栗送口 125的第一区域126附近。该第一区域126可 为该栗送口 125的实质水平顶部部分，并可设置于该传导主体130与第二区域127之间。 第二加热器164可设置在该栗送口 125的该第二区域127附近。该第二区域127可以是设 置于该第一区域126与第三区域128之间的竖直部分。在某些实施方式中，该第二区域可 为实质环形。第三加热器166可设置在该栗送口 125的该第三区域128附近。该第三区域 128可为实质水平底部部分，该底部部分可设置在该腔室绝热器150与该第二区域127之 间。在某些实施方式中，所述多个加热器与这些各自的区域可被独立地控制，以提供该栗送 口 125的均匀温度剖面。在某些实施方式中，所述多个加热器可被配置成保持该栗送口 125 于介于约50°C与约150°C之间诸如介于约80°C与约130°C之间的温度下。
[0026] 所述等离子体产生器可以是任何适宜的等离子体产生器，诸如是射频（RF)等离 子体产生器、远程等离子体产生器、或其他类似的等离子体产生器。在某些实施方式中，所 述等离子体产生器包括耦接至电极的信号产生器118。一般而言，该信号产生器118以适宜 在该处理腔室110中