高传导处理配件的制作方法

本发明的实施方式一般地涉及在制造集成电路的过程中的等离子体清洗或蚀刻。具体言之，本发明涉及用于等离子体腔室的处理配件。

背景技术：

等离子体腔室用于集成电路制造中以将污染物自基板的表面移除和/或蚀刻基板表面。为了执行等离子体清洗或蚀刻处理，将集成电路放置于等离子体腔室中并且泵将大部分的空气自腔室中移除。气体(例如氩)可以接着被注入腔室中。电磁能(例如射频)施于注入的气体以激发气体为等离子体状态。等离子体释放轰击基板表面的离子将污染物和/或材料自基板移除。污染物和/或基板材料的原子或分子自基板蚀刻出且大部分从腔室抽出。然而，污染物和/或被蚀刻的材料的部分可能沉积于腔室的表面上。

某些等离子体处理腔室以衬垫设计，这些衬垫具有形成用于穿过腔室的气体的迂曲流动路径的壁。形成这些衬垫的等离子体处理腔室的部件被称为处理配件。衬垫的壁将等离子体困于腔室中，同时提供经置换的污染物和/或基板材料离开的路径。不可避免地，部分经置换的材料沉积于腔室的壁上，尤其是在经置换的材料改变方向的角落位置处。最后，因为经置换的材料的累积，组成处理配件的部件需要被清洗或替换。否则，经置换的材料的累积可能成为会影响芯片(chip)产量的粒子源。

图1可使用处理配件于其中的传统等离子体处理腔室100的一个实施例的截面示意性侧视图。等离子体处理腔室100包括界定容积的腔室壁104与盖件102。盖件包括可以将处理气体(例如氩)引入通过的通口106。壁104包括通口108，污染物和/或自基板126移除的基板材料以及任何离开处理区域132的等离子体可以通过通口108移除。例如，通口108可与泵(例如涡轮泵)连接，泵将这些材料拉出该容积。等离子体处理腔室100包括基座124，基板126可以安装于基座124上以用于处理。基座124与基板126可以与射频源128(例如双频射频源)电连接。射频源128传递通过基座124的电磁能激发处理气体进入在基板126上方的等离子体130。等离子体处理腔室100亦包括界定处理区域132边界的处理配件。处理配件包括上屏蔽件110与下屏蔽件116。

上屏蔽件110包括顶部分115与圆柱衬垫114。下屏蔽件116包括自基座124延伸的水平部分118以及自水平部分118延伸的垂直部分120。一般来说，下屏蔽件116由绝缘材料而与基座124电隔离。上屏蔽件110与下屏蔽件116包括和/或界定孔，这些孔提供自盖件中的通口106至壁104中的通口108的流体流动路径。上屏蔽件110的顶部分115包括绕顶表面115的周边排列的多个孔112，多个孔112允许处理气体进入处理区域132。上屏蔽件110的圆柱衬垫114与下屏蔽件116的垂直部分120界定两者之间的环形孔或孔122，这使自基板126移除的材料能够离开。箭头a-f说明处理气体流入等离子体处理腔室以及污染物和/或基板材料流出等离子体处理腔室100。箭头a说明处理气体进入盖件102中的通口106。处理气体可由供应线、加压筒或连接至通口106的类似物提供。如箭头b所示，在通过通口106进入后，处理气体径向向外朝上屏蔽件110中的孔112移动。处理气体接着穿过箭头c的方向上的孔112以进入处理区域132。在处理腔室中，由来自射频源128的电磁能引燃处理气体而形成等离子体。电磁能亦通常包含在基板126之上的区域中的等离子体130。来自等离子体的离子轰击基板126的表面，导致污染物和/或基板材料自基板126的表面释放。释放的污染物和/或基板材料穿过上屏蔽件110的圆柱衬垫114与下屏蔽件116的垂直部分120之间的环形孔122离开处理区域132，如箭头d所示。释放的污染物和/或基板材料可以接着在箭头e方向上移动通过下屏蔽件以及可以接着通过壁104的通口108离开等离子体处理腔室100，如箭头f所示。如上所述，泵，诸如涡轮泵，可以提供促使污染物和/或基板材料离开等离子体处理腔室100的真空。

技术实现要素：

在各种实例中，用于等离子体处理腔室的处理配件包括上屏蔽件。上屏蔽件包括内圆柱衬垫，该内圆柱衬垫界定圆柱容积，其中该圆柱衬垫的底部界定一平面。上屏蔽件亦包括圆形内部顶表面。圆形内部顶表面的中心包括圆形孔。圆形内部顶表面亦包括自孔径向向外延伸的第一部分，在该第一部分中，随着与该孔的距离增加，从该内部顶表面至该平面的距离亦增加。圆形内部顶表面亦包括自该第一部分径向向外延伸的第二部分，在该第二部分中，该内部顶表面朝向该圆柱衬垫的面向内的表面平滑地(smoothly)弯曲且与该面向内的表面匹配。

在各种实例中，一种用于等离子体处理腔室的处理配件包括气体扩散器，该气体扩散器经构造而被布置在用于等离子体处理腔室的上屏蔽件上的圆形孔内。气体扩散器包括圆柱壳体，该圆柱壳体界定圆柱外表面。圆柱外表面界定一直径，该直径小于该上屏蔽件的该圆形孔的直径，以当气体扩散器布置于圆形孔时形成环形间隙。

气体扩散器亦包括内部圆柱空腔，该内部圆柱空腔在该壳体的一侧中而背向(facingawayfrom)该圆柱容积，其中该内部圆柱空腔经调适用于与处理气体供应流体连接。气体扩散器亦包括多个孔洞，该多个孔洞在该壳体中，该多个孔洞与该内部圆柱空腔和该环形间隙连接。

在各种实例中，一种用于等离子体处理腔室的处理配件包括下屏蔽件。下屏蔽件包括环状环与在该环状环的顶表面中的环状通道。环状环的径向面向外的衬垫与底部衬垫包含圆形弯曲的衬垫部分，该圆形弯曲的衬垫部分在该径向面向外的衬垫与该底部衬垫之间。环状通道亦包括径向向外突出的下切部分。下屏蔽件亦包括第一多个狭槽，第一多个狭槽在下切部分与环状环的顶表面之间，其中第一多个狭槽绕环状环的周边排列。下屏蔽件亦包括第二多个狭槽，第二多个狭槽在下切部分与环状环的底表面之间，其中第二多个狭槽绕环状环的周边排列。

附图说明

以上简要概述的本公开内容的上述详述特征能够被详细理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实施方式获得，实施方式中的一些实施方式绘示于附图中。然而，应当注意，附图仅绘示示例性实施方式，因而不应视为对本发明的范围的限制，因为本发明实施方式可允许其他等同有效的实施方式。

图1是传统等离子体处理腔室的截面方块图；

图2a是根据包括上屏蔽件、扩散器与下屏蔽件的各种情形的处理配件的截面侧视图；

图2b是安装于等离子体处理腔室中的图2a的处理配件的截面图；

图3a是图2a中所示的扩散器的底部透视图；

图3b是图2a的扩散器的截面侧视图；

图4是安装于图2a所示的上屏蔽件中的图2a扩散器的截面侧视图；

图5a是图2a中所示的下屏蔽件的第一部分的底部透视图；

图5b是图2a中所示的下屏蔽件的第一部分的侧视图；

图5c是图2a中所示的下屏蔽件的第一部分的截面侧视图；

图6a是图2a中所示的下屏蔽件的第二部分的顶部透视图；

图6b是图2a中所示的下屏蔽件的第二部分的截面侧视图；及

图7是图2a中所示的下屏蔽件的部分与上屏蔽件的部分的截面侧视图。

为了便于理解，尽可能地使用了相同的附图标号标示附图中共通的相同的元件。考虑到，一个实施方式中的元件和特征在没有特定的描述下可有益地并入其它实施方式中。

具体实施方式

本发明所述的处理配件的情形可以提供更有效率的等离子体处理，同时减少污染物于处理配件的表面上的累积。处理配件的表面上的污染物会变成粒子源，粒子源会污染腔室中的基板并影响芯片的产量。

图2a是根据用于等离子体处理腔室中的各种情形的处理配件200的侧视分解图。图2b表示布置于等离子体处理腔室300中的处理配件200。处理配件200包括扩散器202、上屏蔽件220与下屏蔽件250、270中至少一个或多个。扩散器202处于上屏蔽件220的孔222内，使得处理气体通过扩散器202和上屏蔽件220的中间或上屏蔽件220的中心注入，而不是沿着图1所示的上屏蔽件110的周边注入。上屏蔽件220与下屏蔽件250、270包括圆角，圆角帮助污染物和/或由等离子体移除的基板材料平顺地引导离开处理区域246，以及因此最小化上屏蔽件220与下屏蔽件250、270表面上的这些污染物和/或基板材料的累积。

上屏蔽件220包括顶部232与圆柱衬垫230。顶部232的内表面234与236以及圆柱衬垫230的内表面240界定处理区域246的边界。圆柱衬垫230的底部242界定平面244(由虚线所指示)。顶部232包括位于顶部232的中心处的孔222。顶部232的内表面234的向内部分自孔222径向远离延伸并在距离平面244更大的径向距离处分散(diverge)。换而言之，在距离孔222更大的径向距离处，自平面244至内表面234的向内部分的距离(箭头d所指)更大。在各种实例中，内表面234的向内部分可包括圆锥剖面，其中自平面244至内表面234的向内部分的距离相对于距离孔222的径向距离线性增加。在其他各种实例中，内表面234的向内部分可包括弯曲剖面，其中自平面244至内表面234的向内部分的距离相对于距离孔222的径向距离非线性增加。例如，如图2所示，内表面234的向内部分可具有圆形剖面。例如，在各种情形中，上屏蔽件220的圆柱衬垫230具有近似16英寸的直径且内表面234的圆形弯曲的向内部分具有近似35英寸的曲率半径r2。另一个实施例中，圆形弯曲内表面234的曲率半径r2可为30英寸与40英寸之间。顶部232的内表面236的向外部分自内表面234径向远离延伸并向内弯曲以与圆柱衬垫230的内表面240相接。在某些实例中，内表面236的向外部分可以界定1.1英寸的曲率半径r1。在其他各种实例中，内表面236的向外部分可以界定例如0.9英寸与2英寸之间的曲率半径r1。

现在参照图3a与3b，扩散器202可被构造成装配于上屏蔽件220的孔222内。扩散器202包括主体204与气体注入壳体212。主体204可以包括螺纹孔洞210，螺纹孔洞210可以对齐上屏蔽件220的孔洞228。螺丝帽或其他紧固件可以通过螺纹孔洞210并进入上屏蔽件中的孔洞228而放置以将扩散器202紧固至上屏蔽件220。气体注入壳体212可以包括第一外圆柱壁215与第二外圆柱壁214。第二外圆柱壁214可以更靠近上屏蔽件220的内表面234而布置。第一外圆柱壁215可以界定大于第二外圆柱壁214的直径d1的直径。例如，在各种实例中，第一外圆柱壁215界定1.060英寸的直径而第二外圆柱壁214界定1.030英寸的直径d1。扩散器202与气体注入壳体212界定内部圆柱空腔206，内部圆柱空腔206可以与用于等离子体处理腔室的处理气体供应连接。气体注入孔208的阵列可以排列于从内部圆柱空腔206至第二外圆柱壁214的气体注入壳体212中。如图3a与3b所示，气体注入孔208可以绕内部圆柱空腔206的周边排列和/或沿着内部圆柱空腔206的不同纵向位置处排列。在图3a与3b所示的示例性扩散器202中，有纵向四行的气体注入孔208，且气体注入孔208的各行包括绕内部圆柱空腔206的周边排列的十二个气体注入孔208。在各种实例中，气体注入孔208中的各个具有0.030英寸的直径。在各种其他实例中，气体注入孔208中的各个包括0.020英寸与0.040英寸之间的直径。在各种其他实例中，气体注入孔208中的各个可具有0.010英寸至0.050英寸之间的直径。

图4描绘安装于上屏蔽件220中的扩散器202。再参见图2，上屏蔽件220包括孔222，孔222包括界定第一直径的第一部分224与界定第二直径d2的第二部分226。当扩散器202安装于上屏蔽件220中时，扩散器202的主体204处于孔222的第一部分224内且气体注入壳体212处于孔222第二部分226内。孔222的第二部分226的直径d2等于或大于扩散器202的第一外圆柱壁215的直径。例如，如上所述，在某些实例中，扩散器202的第一外圆柱壁215的直径可为1.060英寸。例如，孔222的第二部分226的直径d2可为介于1.060英寸与1.065英寸之间。因此，在某些实例中，扩散器202可以紧密装配于上屏蔽件220的孔222中。

如上所述，扩散器202的第二外圆柱壁214的直径d1小于第一外圆柱壁215的直径。因此，第二外圆柱壁214的直径d1亦小于孔222的第二部分226的直径d2。相对于孔222的第二部分226的直径d2较小的第二外圆柱壁214的直径d1产生上屏蔽件220与扩散器202之间的环形间隙232。例如，如上所述，第二外圆柱壁214的直径d1可1.030英寸。如果上屏蔽件220中的孔222的第二部分226的直径d2为1.060英寸，那么产生的环形间隙232可具有0.015英寸的宽度。环形间隙232与由上屏蔽件220所界定的处理区域246连通。在各种实例中，第二外圆柱壁214的长度大约0.60英寸。因此，环形间隙232的深宽比(被定义为环形间隙232的长度除以环形间隙232的宽度)可为0.60英寸除以0.015英寸，或30比1。在各种实例中，环形间隙232的深宽比可以介于20比1与40比1之间。环形间隙232亦经由气体注入孔208与扩散器202中的内部圆柱空腔206连通。在各种实例中，气体注入孔208可以布置于内部圆柱空腔206中，使得气体注入孔208在通过最靠近第一外圆柱壁215的第二外圆柱壁214的第一个三分之一长度处的第二外圆柱壁214离开。在此布置中，处理气体以箭头g的方向流入扩散器202的内圆柱空腔206中。处理气体接着流动通过气体注入孔208(如箭头h所指示)而进入环形间隙232(如箭头i所示)。处理气体接着沿环形间隙232移动而进入上屏蔽件220界定的处理区域246(如箭头j所示)。处理气体进入以环状环为形状的处理区域246。在各种实例中，处理气体可以以层流排列的方式进入处理区域246。在以上所述的示例性实例中，其中有各具有0.030英寸直径的48个气体注入孔208，气体注入孔208的总面积可0.017in.²。此外，对于具有1.030英寸的内直径d1与0.015英寸间隙的环形间隙232，环形间隙232的总面积可大约为0.10英寸。因此，环形间隙232总面积对气体注入孔208总面积的比近似6比1。在各种实例中，环形间隙232总面积对气体注入孔208总面积的比可以介于4比1至15比1之间。大深宽比例(例如30比1)与总面积比例(例如6比1)的结合可能导致处理气体从内部圆柱空腔206流至处理区域246时处理气体的巨大压降(pressuredrop)。此大压降可以确保处理气体以层流的方式进入处理区域246。

再度参见图1与2，当处理气体以箭头j方向进入处理区域246时，电磁能引燃处理气体(例如氩)而成为等离子体(例如等离子体130)。等离子体可以接着以箭头l方向在处理区域246中径向向外散布。上屏蔽件220的发散内表面234可以促进等离子体的径向向外移动。大部分等离子体将由电磁能限制于基板(如图1中的基板126)之上的区域。基板上的污染物和/或由离子自等离子体移除的基板材料进一步在箭头l方向上径向向外移动且接着在向下方向(如箭头m所示)由内表面236的向下部分的向内弯曲表面与上屏蔽件220的圆柱衬垫230偏转。将污染物和/或基板材料导向下屏蔽件250、270。相较于锐利的角或小的曲率半径而言，内表面236的向下部分的相对大曲率半径可以促进污染物和/或基板材料移动。换而言之，锐利的角或具有更小曲率半径的角可使得污染物和/或基板材料在箭头m方向上流动而瞬间在角落处停滞。此停滞(stagnation)可以允许污染物和/或基板材料在上屏蔽件的内表面234、236与240上累积。

在图示所示的示范下屏蔽件250、270中，下屏蔽件包括第二部分270中的第一部分250。图5a与5b图示下屏蔽件的第一部分250而图6a与6b图示下屏蔽件的第二部分270。第一部分250包括环形体252，环形体252包括绕周边排列的多个紧固件孔洞254。环形体252的径向面向内的一侧包括布置于紧固件孔洞254之间的多个面向外的下切部260。多个面向上的狭槽262可以自各个面向外的下切部260延伸至环形体252的顶表面261。多个面向下的狭槽258可以自各个面向外的下切部260朝向环形体252的底表面259延伸。例如，面向上的狭槽262可以包括三个狭槽262a、262b与262c以及面向下的狭槽258可以包括三个狭槽258a、258b与258c。一组三个狭槽262a、262b与262c可以排列于环形体252上的相同圆周位置处，但在不同径向位置。在图5a-5c所示的示例性环形体252中，狭槽262a为最径向靠外的狭槽，狭槽262b为中间的狭槽，而狭槽262c为最径向靠内的狭槽。同样地，一组三个狭槽258a、258b与258c可以布置于环形体252上的相同圆周位置处，但在不同径向位置。在图5a-5c所示的示例性环形体252中，狭槽258a为最径向靠外的狭槽，狭槽258b为中间的狭槽，而狭槽258c为最径向靠内的狭槽。在特定实例中，狭槽258、262可以界定4.5比1的深宽比(被定义为自面向外的下切部260至环形体252外表面的狭槽长度除以径向方向上的狭槽宽度)。例如，各狭槽的长度可为0.45英寸并且各狭槽的宽度可为0.10英寸，以产生有4.5比1的深宽比。在各种其他实例中，例如，对于狭槽深宽比可以介于3比1与6比1之间。在各种实例中，环形体252的底表面259可以相对于水平底表面264的角度α处布置，使得底表面259的高度在较大径向距离处增加。此角度α可以为自下屏蔽件的第二部分270及自其他结构(如图2b所示的托架312)的狭槽258提供间隙(clearance)。面向外的下切部260可以包括成相同角度的表面，使得维持狭槽258的深宽比。

图6a与6b图示下屏蔽件的第二部分270。第二部分270包括垂直衬垫部分274与水平衬垫部分280，在垂直衬垫部分274与水平衬垫部分280之间具有弯曲衬垫部分276。弯曲衬垫部分276界定曲率半径r3。在特定实例中，曲率半径r3可为0.40英寸。在其他各种实例中，曲率半径r3可介于0.2英寸与0.6英寸之间。第二部分270亦包括紧固件凸缘272，紧固件凸缘272包括绕紧固件凸缘排列的多个螺纹孔洞278。水平衬垫部分280至紧固件凸缘272的过渡部分包括垂直唇部282。紧固件，诸如螺丝帽，可以穿过第一部分250的环形体252中的紧固件孔洞254并啮合紧固件凸缘272中的螺纹孔洞278以将第一部分250与第二部分270紧固在一起。

图7图示下屏蔽件的第一部分250与第二部分270组合在一起。图7亦图示下屏蔽件220的圆柱衬垫230的底部分啮合下屏蔽件的第一部分250(例如啮合于图2b所示的等离子体处理腔室300中)。如图7所示，下屏蔽件220的圆柱衬垫230可以与下屏蔽件的第一部分250分离，使得环形间隙271形成于圆柱衬垫230的面向外的表面238与第一部分250的面向内的上表面268之间。环形间隙271可以具有与狭槽262相同的深宽比。此环形间隙可作为除了下屏蔽件250、270的第一部分250中的狭槽262之外的狭槽起作用。或者，圆柱衬垫230的面向外的表面238轻触下屏蔽件的第一部分250的面向内的上表面268或与下屏蔽件的第一部分250的面向内的上表面268接近地相分隔。当下屏蔽件的第一部分250与第二部分270组合时，第一部分250的底表面264静置于紧固件凸缘272上。同样地，第一部分250的下部面向内的表面266邻近于第二部分270的垂直唇部282。在各种实例中，面向内的表面266接触垂直唇部282。在各种其他实例中，面向内的表面266可由环形间隙与垂直唇部282分隔。第一部分250与第二部分270产生用于让污染物和/或基板材料自处理区域246离开的流动路径。图7图示来自处理区域246的污染物和/或基板材料流动的箭头m，在此之前材料由内表面236的向外部分及上屏蔽件220的圆柱衬垫230向下重新导向，污染物与(或)基板材料自处理区域246的流动之箭头m。如箭头n所示，材料由下屏蔽件的第二部分270的垂直衬垫部分274、弯曲衬垫部分276与水平衬垫部分280而转至径向向外。材料进入下屏蔽件的第一部分250中的面向外的下切部260。材料接着在箭头o方向流动通过面向上的狭槽262且以箭头p方向流至面向下的狭槽258。

图2b图示布置于等离子体处理腔室300中的处理配件200以及通过等离子体处理腔室300的处理气体的流动。等离子体处理腔室300包括盖件302与腔室壁304。处理配件200的扩散器202安装于上屏蔽件220中且附接于上屏蔽件220。下屏蔽件250、270由托架312安装于基座310。基座310可以上下移动(在箭头z的方向上)。可将基座310向下移动(离开上屏蔽件220)以定位支撑于基座310上的基板于上屏蔽件220下方，用以使基板能自基座310被自动地传送。可将基座310向上移动(朝向上屏蔽件220)以将上屏蔽件220的圆柱壁230与下屏蔽件的第一部分250(如上参见图7所述)接合，以及因此形成处理区域246。

边缘环314可以环绕且部分静置于基座的顶表面上。边缘环314可以确保处理区域246中的等离子体横跨整个基板延伸。扩散器202、上屏蔽件220与下屏蔽件250、270接地基座310和射频源。边缘环314可由石英或其他电绝缘材料制成。在各种情形中，将下屏蔽件250、270附接于基座的托架312亦可由电绝缘材料制成，如塑料材料。在各种其他情形中，托架312可以由金属制成且绝缘材料可以布置于托架312与基座312之间。多个接地环318可以附接于等离子体处理腔室300中的托架316。例如，再参见图5a，接地环318可以沿圆周分隔开，使得各接地环318对齐下屏蔽件的第一部分250中的紧固件孔洞254中的一个。当基座310向上屏蔽件220提升时，接地环318接触下屏蔽件250、270的第一部分250的顶表面261，从而将下屏蔽件250、270电耦接至等离子体处理腔室300的接地上屏蔽件220与盖件302。接地环318一般为环箍形且在箭头z方向上为可弹性变形的。因此，接地环318可以在基座310与下屏蔽件250、270相对于上屏蔽件220定位的范围内维持与下屏蔽件的第一部分250中的紧固件接触。

图2b图示处理气体(例如氩)流入等离子体处理腔室300，通过处理区域246，并离开等离子体处理腔室300。处理气体通过盖件302中的通口308进入等离子体处理腔室300(如箭头g所示)。通口308与扩散器202连通，使得处理气体通过上屏蔽件220的中心的扩散器202而进入处理区域246(如箭头j所示)。在处理区域246中，处理气体由电磁能引燃而成为等离子体。等离子体蚀刻污染物和/或来自基座310上的基板的基板材料。蚀刻的污染物和/或基板材料(以及可能从电磁场离开的任何等离子体)在箭头l方向上径向向外流动。蚀刻的材料接着被上屏蔽件220向下偏转而在箭头m方向朝向下屏蔽件250、270。下屏蔽件270的第二部分将以箭头n方向引导蚀刻的材料径向向外。蚀刻的材料接着分别在箭头o与p方向通过下屏蔽件250、270的第一部分250中的狭槽262与258。蚀刻的材料接着可以在箭头q方向通过通口306而离开等离子体处理腔室300。

使用图2a所示的处理配件200测试等离子体处理腔室证实了等离子体处理效率的改善。例如，使用如同图2a所示的处理配件200的处理配件的等离子体处理腔室显示出了针对给定的操作压力(例如0.007torr)，处理气体的流量与所移除的污染物和/或基板材料有近似四倍的增加。另外，上屏蔽件220上的弯曲表面236与下屏蔽件250、270上的弯曲表面276显示出在上屏蔽件220与下屏蔽件250、270上的污染物和/或基板材料的累积有显著地减少，这应该会导致处理配件200所需的维护步骤更少。