受等离子体加热的窗的多区域冷却的制作方法

本公开内容涉及一种衬底处理系统，特别涉及衬底处理系统中室窗的冷却，且更特别涉及衬底处理系统中用于室窗冷却的空气循环。更具体地，本公开内容涉及用于衬底处理系统中室窗冷却的气室结构及相关装置。

背景技术：

1、这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

2、衬底处理系统可用于进行衬底(如半导体晶片)的蚀刻/或其他处理。衬底可配置于衬底处理系统的处理室中的基座上。例如，在等离子体蚀刻机中进行蚀刻期间，将包含一或更多前体的气体混合物引入处理室中，并使等离子体点燃以蚀刻衬底。

3、随着衬底处理技术的进步且工艺下降至10nm以下，对高密度衬底处理室的需求随之增加。需要更高功率的变压器耦合型等离子体(tcp)。例如，在如三维nand掩模开孔的工艺中，使用高偏置(＞2500瓦特)的变压器耦合等离子体，其具有窄的离子角分布。在其他实施方案中，如室调节或光致抗蚀剂修整，可能需要高压力、高功率(＞3000瓦特)的变压器耦合等离子体，以使足够大的高能离子通量能到达衬底表面并因而减少处理时间。

4、这种高功率高密度工艺的后果是，高能离子通量不仅会轰击衬底，还会轰击变压器耦合等离子体线圈下方的陶瓷/介电窗。轰击会加热窗。根据所使用的工艺，可能会使窗的不同部分在不同时间经历显著加热。空气循环装置协助冷却窗的部分。然而，随着可能使用的工艺的变化，一些窗部分可能接收大量热量，但空气循环装置却未提供足够的冷却。因此，会有窗可能破裂、室受损且昂贵设备停止循环等待维修的极大风险。

5、已试图在整个窗上更广泛地增进空气循环，以促进更均匀的温度(或至少热点更少)，并企图解决会导致所谓中心热(center hot)、中间热(middle hot)或边缘热(edgehot)情况的工艺条件。然而，迄今为止，这些尝试会导致窗区域易受极端温差的影响，而有窗和/或室受损的风险。

6、需要提供一种多区域冷却装置，其在使用衬底处理室时可更妥善地解决介电窗中的热点问题。

技术实现思路

1、在一方面，一种衬底处理系统包括多区域冷却装置，其对衬底处理室中窗的全部或基本上全部提供冷却。在一方面，该装置包括一或更多个气室，以覆盖衬底处理室中窗的全部或基本上全部，包括在衬底处理室中用于变压器耦合等离子体的能量源下方。

2、在一方面，一或更多个空气放大器及随附导管提供空气至一或更多个气室，以提供气流至窗。在一方面，该些导管连接至距离中心不同距离处的气室入口，以引导空气至整个窗，从而解决中心热、中间热及边缘热状况，具体取决于室中所进行的工艺。在一方面，该气室包括中心空气入口，以引导空气朝向窗的中心部分，以解决中心热状况。

3、在一方面，在一或更多个气室覆盖窗的全部或基本上全部的情况下，一些连接至空气放大器的导管可朝外边缘移动，以解决某些类型工艺期间可能发生的所谓的“边缘热”情形。

4、在一方面，可独立控制该一或更多个空气放大器。在一方面，独立控制来自于独立阀，对于每一导管有一或更多个独立阀。可以有低流量阀和高流量阀。在一方面，该独立控制来自于对空气放大器的开/关控制。

5、在一方面，该气室的下侧的配置提供不同流动配置，其单独设置或与气室顶表面上的入口设置结合。

6、根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种衬底处理系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述气室的尺寸设计成覆盖所述窗的所述上表面的全部。

3.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述气室包括多个气室，所述多个气室覆盖所述窗的所述上表面的全部。

4.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述气室具有在所述气室的所述顶表面的所述边缘部分的额外空气入口，所述第一空气放大器以将气流提供至所述第一空气入口和所述额外空气入口二者。

5.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其还包括额外空气放大器，中所述气室具有额外空气入口，所述第一空气放大器以将气流提供至所述第一空气入口和所述额外空气放大器以提供气流至所述额外空气入口。

6.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其还包括耦合至所述第一线圈以及置于在所述气室上的第二线圈。

7.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述气室在所述顶表面具有第一气体出口。

8.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述气室在所述侧壁一者具有第一空气出口。

9.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其还包括空气源、连接至所述空气源的第一阀和第二阀、通过所述第一阀和第二阀连接至所述空气源的所述第一空气放大器、以及以控制所述空气源和所述第一阀和第二阀提供所述气流的控制器、提供不同气流的所述第一阀和第二阀。

10.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其还包括：

11.一种衬底处理系统，其包括：

12.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述气室的尺寸设计成覆盖所述窗的所述上表面的全部。

13.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述气室包括多个气室，所述多个气室覆盖所述窗的所述上表面的全部。

14.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述多个空气放大器在数量上等于所述多个空气入口。

15.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述多个空气放大器少于所述多个空气入口，且其中所述多个空气入口中的二或更多个共享空气放大器。

16.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述气室在所述顶表面具有第一空气出口。

17.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其中所述气室在所述侧壁之一具有第一空气出口。

18.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其还包括空气源以及连接至所述空气源的多个阀对，所述多个空气放大器中的每一者通过所述多个阀对之一连接至所述空气源，以及用于控制所述空气源和所述多个阀对以提供所述气流的控制器。

19.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述多个阀对中的每一个中的第一阀提供相对低的气流，且所述多个阀对中的每一个中的第二阀提供相对高的气流。

20.根据权利要求11所述的衬底处理系统，其还包括：

技术总结
衬底处理系统包括多区域冷却装置，以对衬底处理室中全部或基本上全部的窗提供冷却。在一方面，该装置包括一或更多个气室，以覆盖衬底处理室中全部或实质上全部的窗，其包括在衬底处理室中用于变压器耦合型等离子体的能量源下方。一或更多个空气放大器及随附导管提供空气至一或更多个气室，以提供气流至窗。这些导管连接至距离中心不同距离处的气室入口，以引导气流至整个窗，从而处理取决于室中所进行的工艺的中心热、中间热及边缘热状况。在一方面，该一或更多个气室包括中心空气入口，以引导空气朝向窗的中心部分，以处理中心热状况。

技术研发人员：张依婷,理查德·马什,萨拉瓦纳普里亚·西里拉曼,亚历山大·帕特森
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7