基板清潔腔室與其部件的製作方法

2023-10-17 03:20:39 2

專利名稱：基板清潔腔室與其部件的製作方法
技術領域：
本發明是有關於基板清潔腔室與其部件。
背景技術：
在例如半導體及顯示器的基板處理中，層是形成在該基板上，然後蝕刻以形成特 徵結構(feature)，例如導電內聯機、接觸、通孔、閘極和阻障。例如，電氣內聯機的圖案可通 過在該基板上沉積一含金屬的導體、在該導體上形成一圖案化抗蝕刻材料、蝕刻該導體以 形成該內聯機、除去殘餘的光阻、以及在該蝕刻的特徵結構上沉積介電層來製造。可進一步 蝕刻該介電層以形成接觸孔或通孔，其暴露出下方的含金屬導電材料或其它基板層。導電 材料然後沉積至該等經蝕刻的孔或溝槽內，以電氣接觸該下方的導體。例如，在含銅內聯機 的形成中，可蝕刻該介電層以形成暴露出下方的銅導電材料的接觸孔。可在該暴露出的導 體和接觸孔上沉積一薄的銅晶種層，以促進隨後的銅電鍍工藝，以填充該等接觸孔。
但是，該含金屬導體上的汙染物和不期望存在的表面材料需要該暴露出的導體表 面在執行後續的工藝步驟之前先經清潔。例如，在一中間工藝步驟期間暴露在氧氣物種下 的導體上常會形成原生氧化膜(native oxidefilm)，例如，在一光阻剝除工藝期間，其中使 用一含氧氣體等離子來剝除光阻，或者是在不同腔室間傳送基板時。該等氧化膜增加導體 表面之間的接觸接口處的電阻。該表面材料也可能有來自先前工藝的殘餘工藝沉積物，例 如含碳、含矽、含氟、及含氮工藝殘餘物。這些工藝沉積物可使空孔(void)或其它不規則物 形成在暴露出的及被沉積的材料之間的接口處。 基板清潔腔室，也稱為預清潔腔室，是用來在處理之前以及處理步驟之間從該基 板表面清除氧化膜及其它不期望存在的工藝沉積物。在清潔處理期間，該基板是支撐在該 清潔腔室內，並且一經激發的清潔氣體是經形成在一遠程氣室內並導入該腔室中。該清潔 氣體與該等表面殘餘物反應並將其除去。在某些工藝中，該基板加熱底座包含一加熱組件， 以在清潔期間控制該基板的溫度。 但是，在此種清潔處理中使用經激發的清潔氣體的一個問題在於難以控制該經激 發的的清潔氣體的自由基及離子物種的能量。該清潔氣體和該基板表面之間的較高能量碰 撞可導致對下方基板的損傷。該清潔氣體中較輕的離子，例如H+，在其穿透該基板表面而損 傷下方介電層時也可能是有害的。因此，希望可以控制導入該工藝腔室內的經激發物種的 能量及類型。 另一個問題在於該清潔氣體常蝕除並腐蝕圍繞一氣體激發器內遠程的該激發區 的遠程腔室壁，並且甚至可蝕刻並腐蝕該清潔腔室內部的部件。此種腐蝕損傷這些部件，並 且若該部件是該腔室的一整合部分，則必須關閉該腔室以使該部件可在預定的工藝周期數 量後被翻修或置換，這是不理想的。習知的不鏽鋼壁和襯墊特別容易受到腐蝕，而需要頻繁 的置換或整修。 又另一個問題在該清潔腔室內接觸該基板的基板加熱底座在該基板傳送工藝期 間傳送汙染物和工藝殘餘物及沉積物至該基板背部或甚至刮傷該基板時發生。含有加熱組件的基板加熱底座也可能在該基板表面上提供不均勻的加熱。擁有由升高的凸形物(mesa)
和溝槽組成的基板承接表面的基板加熱底座容許一熱傳氣體在該基板後方流動以改善溫
度均勻性，但仍傳送不期望存在的工藝殘餘物和沉積物數量至該基板。 因此，希望具有一種清潔腔室和氣體激發器，其可選擇性過濾經激發的氣體物種，
例如，以從該清潔氣體濾掉特定離子物種。也希望具有可輕易置換或整修的腔室部件。更
希望具有一種基板加熱底座，其使得傳送該等工藝沉積物至該基板的背部表面所造成基板
的汙染最小化。也希望具有一種容許更均勻的基板加熱的基板加熱底座。

發明內容
本發明提供一種用於連接一遠程腔室的出氣道至一基板清潔腔室的進氣道的消耗性(consumable)陶瓷襯墊。該襯墊包含一入口圓柱，其外徑是按一定尺寸製作以適配至該遠程腔室的出氣道內；一出口圓柱，與該基板清潔腔室的進氣道連接；以及一圓錐形展開部(flare)，是將該入口圓柱連結至該出口圓柱。 該襯墊的該圓錐形展開部可包含一圓錐形表面，其由一垂直軸而傾斜約10度 60度。在一實施例中，該圓錐形展開部的長度和該出口圓柱的長度的比例為約1 : 2至約1 : 8。在一實施例中，該襯墊的該入口圓柱包含一第一直徑，而該襯墊的該出口圓柱包含一第二直徑，其是第二直徑至少是第一直徑的1. 5倍大。在更一實施例中，第一直徑為約1至約4公分，且第二直徑為約2至約8公分。在一實施例中，該襯墊包含一陶瓷材料，該陶瓷材料能夠從在該遠程氣體激發器內產生的激發氣體中清除一離子物種。在一實施例中，該襯墊是由石英、氧化鋁或氮化鋁組成，並且甚至厚度可以為約2毫米至約6毫米。該襯墊可更包含一襯墊鎖定圓柱，該圓柱是按一定尺寸製作以適配至該出口圓柱的外徑周圍。
本發明提供一種將一陶瓷襯墊置入一上腔室壁以連接一遠程腔室的出氣道至一基板清潔腔室的進氣道的方法，該陶瓷襯墊包含一入口圓柱、一出口圓柱及一圓錐形展開部，其中，入口圓柱是按一定尺寸製作以適配至該遠程腔室的出氣道內，出口圓柱則與該基板清潔腔室的進氣道連接，圓錐形展開部是將該入口圓柱連結至該出口圓柱。該方法的步驟如下(a)將一襯墊鎖定圓柱設置於該陶瓷襯墊的出口圓柱上方；(b)將一襯墊固持工具滑入該陶瓷襯墊的出口圓柱內，且該襯墊固持工具的外徑是按一定尺寸製作以緊夾該出口圓柱的內徑；以及(c)抓住該襯墊固持工具，並將該陶瓷襯墊的入口圓柱置入該遠程腔室的出氣道內。 在一實施例中，該方法更包含(d)轉動該襯墊固持工具以將該鎖定圓柱的環狀凸緣鎖進上腔室壁的匹配環狀唇部內。 本發明提供一種用於一基板清潔腔室的基板加熱底座。該基板加熱底座包含(a)一環狀板，包含一第一盤狀物，具有一基板承接表面，且該基板承接表面具有凹槽的一數組；一第二盤狀物，具有一經成形以容納加熱組件的通道；以及一銅焊連結，是連結該第一和第二盤狀物；(b)數個陶瓷球，每一個皆設置在該基板承接表面上的一凹槽內；以及(C)一加熱組件，嵌設在該環狀板內。 該基板加熱底座的銅焊連結可包含一鋁銅焊化合物。該底座的第一及第二盤狀物可包含鋁。該底座的該等陶瓷球可由氧化鋁、石英、藍寶石、氮化矽、合成剛石、氧化鋯、三氧化二鋁、或其混合物組成。在一實施例中，該底座的陶瓷球的直徑為約1至約3毫米，並且其直徑甚至可大到足以將該基板承接表面維持在比該環狀板的頂表面高約0. 01毫米至約 0. 5毫米。 本發明提供一種用於一基板工藝腔室的配氣板。該配氣板具有第一孔的一第一 環，各個第一孔的直徑為d :第二孔的一第二環，各個第二孔的直徑為2d，且第二環位於第 一環的徑向外側；一第三孔的一第三環，各個第三孔的直徑為3d，且第三環是位於第二環 的徑向外側；以及第四孔的一第四環，各個第四孔的直徑為4d，且第四環是位於第三環的 徑向外側。 在配氣板的一實施例中，直徑d為約1至約5毫米。該配氣板可由陶瓷組成，並且 甚至可包含氧化鋁或氧化矽。 本發明提供一種用於一基板清潔腔室的工藝套組，該基板清潔腔室具有用於支託 一配氣板的腔室蓋，且配氣板是面對一基板加熱底座。該工藝套組具有(a) —頂板，用以 接觸該腔室蓋，該石英頂板具有一用以使工藝氣體通過其間的孔洞，並且具有一外圍邊緣； (b) —頂部襯墊，接觸該石英頂板的外圍邊緣，並且是位於該配氣板上方；(C) 一底部襯墊， 位於該配氣板下方；以及(d) —集中環，擱置在該基板加熱底座的外圍邊緣上。
在該工藝套組的一實施例中，該頂板、頂部襯墊、底部襯墊和集中環皆包含石英。 該工藝套組的頂板可包含一環形盤狀物，其具有一外圍邊緣以及一用以使工藝氣體通過其 間的孔洞。該頂板的厚度為約1毫米至約5毫米。在一實施例中，該工藝套組的配氣板是 由陶瓷組成，並且甚至可包含氧化鋁或氧化矽。該工藝套組的頂部及底部襯墊可包含圓柱。 該工藝套組的集中環可具有一內凸緣，其擱置在該基板加熱底座的外圍邊緣上，該凸緣包 含一傾斜的上表面，且該上表面在基板外圍處與一垂直表面接合。在更一實施例中，該工藝 套組的傾斜上表面包含約85至約100°之間的角度。


可關於上面描述、如下附屬申請專利範圍、以及附圖而對本發明的這些特徵結構、 態樣、及優勢有更佳的了解，其示出本發明的範例。但是，應了解每一個特徵結構均可在本 發明中廣泛使用，而不僅是在特定圖式背景中，並且本發明包含這些特徵結構的任意組合， 其中 第1圖是包含基板清潔腔室的基板工藝設備的一實施例的剖面側視圖； 第2A圖是利用一襯墊鎖定圓柱和襯墊固持工具而適配入該清潔腔室的頂板內的
消耗性陶瓷襯墊的分解透視圖； 第2B圖是適配入該清潔腔室的頂板內的陶瓷襯墊和襯墊鎖定圓柱的簡要側視 圖； 第3A圖是具有嵌設在該基板承接表面內的陶瓷球的基板加熱底座的透視圖；
第3B圖是具有以銅焊連結的第一和第二盤狀物，以及一嵌設的加熱組件的第3A 圖的基板加熱底座的剖面簡要圖； 第4A圖是一工藝套組和配氣板的分解透視圖； 第4B圖是一清潔腔室內的工藝套組、配氣板和基板加熱底座的簡要部分剖面圖； 第4C圖是該配氣板的上視圖；以及 圖5是包含基板清潔腔室的基板工藝設備的簡要圖。
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主要組件符號說明
20基板設備
24清潔腔室
26多腔室設備
32上壁/上腔室壁
36底壁
22基板 28" 30圍壁
34側壁 38處理區
40進氣道/氣體入口 42 (遠程)腔室
44排氣系統 48節流閥 52氣體激發器 56清潔氣源 58流量閥 61內表面 64入口圓柱 68出口圓柱 70上端
72下端/出口端 74表面 76離子過濾器 78、 170控制器 81襯墊固持工具 84、86(基板承接)表面 90球
94 、96盤狀物 100接線(柱) 104銅焊連結 110支杆 114工藝套組 118頂部襯墊 120配氣板 124集中環 128U42外圍邊緣 132上緣 136底表面 140孔 144頂部區 150傾斜上表面 152腳部 156負載鎖定室
46排氣口
50排氣泵
54(氣體激發)區域 57感應天線 60襯墊 62出氣道 66展開部 69、79唇部 71鎖定圓柱
73壁/凸緣 75榫 77榫部分 80底座 82板 88凹槽 92加熱組件 98通道 102中心 106偵測器 112部件 116頂板 119機器手 122底部襯墊 126盤狀物 130孔洞 134頂表面 139a-d環 140a-d孔 148內凸緣 151垂直表面 154外凸部 158卡匣
7
160側壁 162機器手 164排氣口
具體實施例方式
第1圖標出一基板設備20的一實施例，其包含適於清潔一基板22的清潔腔室24。 如圖所示的該清潔腔室24是適於清潔基板22，例如半導體晶片；但是，該清潔腔室24可經 熟知技藝者調整而適於清潔其它基板22，例如平面顯示器、聚合物面板、或其它電路容納結 構。因此，本發明的範圍不應被限制在此所示的該清潔腔室的例示實施例。 一般來說，該清 潔腔室24包含一或多個圍壁30，其可包含一上壁32、側壁34、以及一底壁36，並且其包圍 一處理區38。從一遠程腔室42提供經激發的清潔氣體至該清潔腔室24的進氣道40。該 清潔氣體與基板22及該腔室24內的其它表面反應。廢氣及副產物透過一排氣系統44而 從該腔室24排出，排氣系統44可包含一排氣口 46，其接收來自該處理區38的氣體，並且 也可包含一節流閥48，以控制該腔室24內的氣體壓力，以及一或多個排氣泵50，例如渦輪 分子排氣泵。該排氣系統44可以是能夠在該腔室24內保持次大氣壓(sub-atmospheric pressure)。 —種適於在遠程激發該清潔氣體的遠程腔室42包含一遠程氣體激發器52，其耦 合能量至一氣體激發區域54。 一清潔氣源56提供一清潔氣體至該氣體激發區域54。可提 供一流量閥58以控制進入該遠程腔室42的清潔氣體的流速。該氣體激發器52耦合能量 至該氣體激發區域54內的清潔氣體，以形成含有離子及自由基物種的經激發的清潔氣體。 該氣體激發器52可耦合，例如，RF或微波能量至該清潔氣體。在一態樣中，該遠程氣體激 發器52包含一感應天線57，其以，例如，約100瓦至約10千瓦的功率層級而感應耦合RF能 量至該氣體激發區域54內的清潔氣體。該氣體激發器52也可以是一超環面氣體激發器， 以耦合能量至該遠程氣體激發區域54內的清潔氣體，如同例如在Smith等人的美國專利第 6， 150， 628號中所描述者，其在此通過引用的方式並且以其整體併入本文中。由該環狀氣體 激發器所施加的適當RF功率層級可以從約1000瓦至約10， 000瓦。也可使用包含一微波 氣體活化器的遠程氣體激發器52，其提供從約300瓦至約5千瓦的微波功率層級。
—消耗性的陶瓷襯墊60連結該遠程氣體激發器52的出氣道62至該腔室24的進 氣道40，如第2A和2B圖所示者。通過以該襯墊60的至少一部分表面覆蓋通道40、62的內 表面而保護該等通道40、62，以使該襯墊60的內表面61暴露在該激發氣體物種下。該襯 墊60包含一入口圓柱64，且入口圓柱64的外徑是按一定尺寸製作以適配至該遠程氣體激 發器的出氣道62內。在一態樣中，該入口圓柱64的長度為L，其足夠長而可從該遠程腔室 42延伸出至少約50毫米的距離。且該長度L是足夠短以在該腔室24的氣體入口 40末端 之前至少約1毫米處終止。在一態樣中，該入口圓柱64的長度L為約100至約110毫米， 以及直徑為約1公分至約4公分之間。 —圓錐形展開部66連結該入口圓柱64至一出口圓柱68。該圓錐形展開部66包 含一管，其直徑是沿著一圓錐形表面越過該展開部66的長度而增加。該圓錐形展開部66 具有一上端70和一下端72。該圓錐形展開部66的上端70的外徑的尺寸是經訂製以對應 於在該圓錐形展開部66和該入口圓柱64之間的接合處的該入口圓柱64的外徑。該圓錐 形展開部66的下端72的外徑的尺寸是經訂製以對應於在該圓錐形展開部66和該出口圓柱68之間的接合處的該出口圓柱68的外徑。該圓錐形展開部66的下端72的直徑是較該 圓錐形展開部66的上端70的直徑大至少1. 5倍。在一態樣中，該入口圓柱64、該圓錐形展 開部66和該出口圓柱68是一體連接。 該圓錐形展開部66是作為逐漸增加該襯墊60在該上端70及下端72之間的內部 空間的直徑，以提供進入該工藝腔室的激發氣體物種更均勻的分配。直徑的驟然改變鹹信 會造成來自該襯墊出口的氣體分配不均勻。該圓錐形展開部66的直徑從該入口圓柱64的 第一直徑朝該出口圓柱68的第二直徑漸成錐狀，以提供沿著該解離的氣體物種的流動路 徑的空間的逐漸增加。在一態樣中，該圓錐形展開部66包含一圓錐形表面，其是相對於通 過該圓錐形展開部的中心線的垂直軸而呈一角度，此角度為約10度至約60度。此外，該圓 錐形展開部66的長度對於該出口圓柱68的長度的比例是約1 : 2至約1 : 8。間隔該圓 錐形展開部66在長度上的空間的增加是提供氣體物種在該圓錐形展開部66的出口端72 處的較佳分配。 該襯墊60也具有一出口圓柱68，其與該基板清潔腔室24的進氣道40連結。在一 態樣中，該出口圓柱68的外徑是按一定尺寸製作以適配至該基板清潔腔室24的進氣道40 內。該出口圓柱68的長度為L，其是足夠短以在該清潔腔室24的處理區之前終止，以避免 在該腔室環境中腐蝕。當該入口圓柱64具有一第一直徑時，該出口圓柱68包含至少較該 第一直徑大1. 5倍的第二直徑。在一態樣中，該出口圓柱68的直徑為約2公分至約8公分 或更典型地約4公分。該出口圓柱68保護該腔室的氣體入口 40的內表面不受該激發氣體 物種腐蝕，同時也增加該襯墊的直徑，以減少形成在該遠程區域54內的激發氣體物種之間 的碰撞。 該消耗性的襯墊60包含一陶瓷材料，其能夠從在該遠程氣體激發器內產生的激 發氣體中清除離子物種。例如，該襯墊60可包含石英、氧化鋁或氮化鋁。在一態樣中，該襯 墊60包含石英，並且能夠通過吸附某些氫離子至其內表面74上而從該激發氣體清除氫離 子。鹹信該石英內表面74是作為一離子過濾器76，以通過提供含氫物種可吸附的表面來減 少該等自由基的再結合。也相信衝擊該石英表面74的含氫物種將所吸附的含氫自由基釋 放進入該激發氣體中，從而再生自由的氫自由基。但是，氫離子不會由石英表面74再生，因 此，衝擊該石英表面的氫離子會再結合而形成電中性的非離子物種。因此，讓該活化或激發 的清潔氣體通過該石英表面74上方會致使離子物種從該激發清潔氣體濾出，同時保存氫 自由基。 該消耗性襯墊60的厚度是根據置換之前該襯墊必須承受的工藝周期數量來選 擇。該激發氣體能夠蝕刻並腐蝕該襯墊60，因此，該襯墊60必須在預定的工藝周期數量後 置換。此外，該襯墊60的吸附性質隨著越來越多的離子吸附至該陶瓷襯墊表面上而衰減。 該襯墊60可承受的周期數量與該襯墊60的厚度有關。在一態樣中，該襯墊60是足夠厚以 清除至少約30， 000個工藝周期的離子物種，並且擁有約2毫米至約6毫米的厚度。
可通過將陶瓷粉末鑄成預期形狀來製造該襯墊60，例如，通過冷均壓成型法(cold isostatic pressing)。例如，使陶瓷粉末與例如有機結合劑聚乙烯醇的液態結合劑結合。 將該混合物置於一冷均壓成型設備的橡膠袋中並均勻施加壓力在該袋壁上，以緊壓該混合 物而形成擁有期望管狀的陶瓷結構。可通過將該撓性容器浸泡在水中或通過其它加壓方法 來施加壓力。可使用中空的管模將鑄造的陶瓷預形(preform)製成圓柱或環狀，並且可通
9過機械加工而進一步形塑所形成的鑄成的陶瓷預形。然後燒結經過形塑的陶瓷預形以形成 一經燒結的陶瓷。例如，可以約130(TC至約1800。C的溫度燒結氧化鋁約48至約96小時， 通常在約latm的壓力下。可進一步形塑該燒結的陶瓷材料，例如，通過機械加工、研磨、激 鑽孔、或使用其它方法，以提供預期陶瓷結構。 該襯墊60是利用一襯墊鎖定圓柱71而保持在該腔室內的適當位置上。該襯墊鎖 定圓柱71的尺寸是經訂製以滑過該襯墊60的出口圓柱68的外徑上方，並且其是靠著該出 口圓柱68的一環狀唇部69擱置，如第2A和2B圖所示。該襯墊鎖定圓柱71是適配至該襯 墊60的出口圓柱68和該孔洞壁73之間，以形成一氣密密封件，如第1圖所示，並且可由金 屬或陶瓷材料製成。 有利地，該襯墊鎖定圓柱71輔助該襯墊60置放進入該上腔室壁32，並且也輔助 該襯墊60於暴露在等離子下一預定數量的工藝周期後的移除以利整修或置換。該襯墊鎖 定圓柱71包含一環狀凸緣73，其從該鎖定圓柱71的一端延伸出。該環狀凸緣73擁有一 平坦的榫75，其是嵌入從該上腔室壁32延伸出的環狀唇部79上的匹配的平坦榫部分77， 如第2B圖所示。轉動該襯墊鎖定圓柱71以旋轉該環狀凸緣73，因此其滑至該上腔室壁32 的環狀唇部79後方，而在其後方鎖定該環狀凸緣。例如鎖定梢的鎖定阻件(blocker)(未 示出)可嵌入該旋轉式環狀凸緣73的通道內，以阻擋並停止該凸緣進一步旋轉。
第2B圖也示出一種將該襯墊60嵌入一腔室蓋內以連結一遠程腔室42的出氣道 62至一清潔腔室24的進氣道40的方法。在此方法中，首先將該襯墊鎖定圓柱71置於該陶 瓷襯墊60的出口圓柱68上方。然後，將一襯墊固持工具81通入該陶瓷襯墊60的出口圓 柱68內，因此該襯墊固持工具81的外徑緊夾該出口圓柱68的內徑。 一使用者抓住該襯墊 固持工具81，然後將該陶瓷襯墊60的入口圓柱64嵌入該遠程腔室42的出氣道62內。接 著轉動該襯墊固持工具81以如所述般將該襯墊鎖定圓柱71的環狀凸緣73鎖入該上腔室 壁32的匹配的環狀唇部79內。 該腔室24也可選擇性地包含一腔室氣體激發器(未示出)，其耦合能量至該腔室 24的處理區38內的氣體。例如，該腔室氣體激發器可包含一或多個電極和一感應天線，以 耦合RF能量。 提供一基板加熱底座80以支託該基板清潔腔室24的處理區38內的基板22，如第 1、3A、3B和4B圖所示。該底座80包含一環狀板82，板82具有一基板承接表面84，而基板 承接表面84具有一凹槽88數組以及嵌入在該環狀板82內的加熱組件92。該加熱組件92 是由一控制器78控制。該控制器78能夠相應於以下條件的一而供應可變功率層級給該加 熱組件92 :來自一或多個監控該清潔腔室24或該遠程腔室42內的情況的偵測器106的輸 入，或來自該設備20的使用者的輸入。該底座80可選擇性地包含一電極(未示出)，其可 經偏壓以將該基板22支託在該底座80上或影響該工藝的性質，例如該基板22的離子轟擊 的程度。施加至該電極的偏壓也由該控制器78控制。 數個陶瓷球90的每一個皆設置在該基板承接表面84上的一凹槽88內，如第3A 圖所示。該等陶瓷球90是嵌入在該底座80的表面84內，而使每一個球90的一部分表面 位在該底座表面84的平面上方。如此，該等球90的頂部區144構成一升高的由N個不連 續區所組成的基板承接表面86，其中N是嵌入在該底座80的表面84內的球90的數量。該 升高的基板承接表面86與該底座表面84垂直分離。也就是說，該升高的基板承接表面86
10比該環狀板82表面高約0. 01毫米至約0. 5毫米。利用一是列的不連續點，並且在距離該加熱底座80的環狀板82的表面一垂直距離處支撐該基板22，藉以容許該腔室24內的氣體在加熱期間在該基板22和該環狀板82表面之間傳熱。與讓該基板22與該環狀板82的表面接觸相比的下，使該基板22懸置在該環狀板82表面上方是允許該基板22更均勻加熱，此乃因為熱接觸不會受到該板82的熱傳導性及表面接觸性質的局部變異的直接影響。
在一態樣中，該等陶瓷球90是球狀，並且該等球90的直徑足夠大而可將該基板承接表面保持得比該環狀板的頂表面高約0. 01毫米至約0. 5毫米。通常，該等球90的直徑為約1毫米和約3毫米之間。在一態樣中，該等球體的直徑為約2毫米，並且從該環狀板82的上表面突出約0. 04毫米。該等陶瓷球90包含氮化矽、氧化鋯、藍寶石、合成剛石、以及氧化鋁的至少一種，並且在一態樣中包含氧化鋁。 該環狀板82是由兩個盤狀物94、96構成，其是利用銅焊連結而彼此結合在一起。在一態樣中，如第3A和3B圖所示，該環狀板82包含一第一盤狀物94，其具有升高的基板承接表面86。該第一盤狀物94厚度為約10毫米至約30毫米，且直徑為約10公分至約70公分。該盤狀物94的直徑是取決於待處理的基板的尺寸。該盤狀物94的承接表面包含數個凹槽88，每一個凹槽88皆擁有足以容納一陶瓷球90的直徑及深度。該凹槽88可利用機械加工形成，並且較佳地包含往內傾斜約2和約20度之間的側邊，而使該凹槽88的直徑在該第一盤狀物的表面處稍微小於該陶瓷球90的直徑。以此方式加工的凹槽88能夠在嵌入陶瓷球90之後而將陶瓷球90限制在該環狀板82的表面。 所提供的第二盤狀物96的直徑是與該第一盤狀物94的直徑匹配，且厚度為約6毫米和約15毫米之間。該第二盤狀物96包含經形塑以容納該加熱組件92的通道98，並且由鋁、銅、鈦、鉬或不鏽鋼、或其組合物的至少一種組成。在一態樣中，該第二盤狀物包含鋁，並且該銅焊連結材料包含一種鋁銅焊材料。該加熱組件92包含一電阻組件，而該電阻組件具有足夠的電阻以將該環狀板82的表面84維持在約室溫至約40(TC的溫度。該加熱組件92是經由接線柱100供電，而接線柱100沿著該盤狀物的中心102而延伸通過該第二盤狀物96。 具有嵌設的加熱組件92的環狀板82可通過從厚度約5毫米的鋁片以機械加工一第一盤狀物94來形成。擁有距離該第一盤狀物94的表面84約2毫米的深度的凹槽88是在對應於該等鑽孔裝埋的陶瓷球90的預期位置上鑽入該盤狀物94的表面84。從厚度約11. 5毫米至約12. 5毫米的鋁片以機械加工一第二盤狀物96，而使得第二盤狀物96的直徑與該第一盤狀物94的直徑相同。在該盤狀物96內機械加工一彎曲的通道98，該通道98擁有對應於該加熱組件92的尺寸的寬度及深度。在該第二盤狀物96的中心102周圍鑽設至少一對孔(未示出)。該等鑽孔的直徑比該加熱組件92的接線100的直徑大至少10%。該加熱組件92是通過將其壓入該通道98內並將該等接線100穿過該等鑽孔來施加至該第二盤狀物96的溝槽側。將一銅焊箔或銅焊化合物置於該第二盤狀物96的溝槽表面上，以使其覆蓋該第二盤狀物96的表面。將該第一盤狀物94的無孔側保持在該銅焊表面上，並使該組件對齊，則該第一和第二盤狀物94、96的周圍會彼此重疊。該組件是通過將該組件置於爐管中、加熱該組件至高於該銅焊材料的熔點並施加壓力，如在熱壓法(hot press)中，來連結在一起。然後冷卻該組件以形成一銅焊連結104。 該環狀板82的背部表面是安裝在用來支撐該環狀板82的支杆110上。該支杆110包含一桿，且杆具有適於承接該環狀板82的背部表面的承接表面。該杆可包含金屬，例如不鏽鋼或鋁，並且可以是實心或空心結構。在一態樣中，該支杆110也包含一波紋管以及一舉升機構(未示出)，而該舉升機構是適於將該底座80升高及降低以用於承接一基板22、處理該基板22和從該腔室24中移出該基板22的位置。將該環狀板82固定在該支杆110上的方法可包含將該支杆110焊接在該環狀板82的底表面上；將一具有螺紋的接合器焊接在該環狀板82的底表面上然後將該環狀板82螺鎖在該支杆110上；或者通過將一中空管子焊接在該環狀板82的底表面上然後將該中空管子鉗置在該支杆110上。
提供包含數個部件112的工藝套組114以容納提供進入清潔腔室24的激發氣體，並且在該基板表面上分配該氣體，如第4A和4B圖所示。該工藝套組114的部件112可包含，例如，頂板116、頂部襯墊118、配氣板120、底部襯墊122、以及集中環124。該工藝套組114的該等部件112可輕易地從該腔室24移出，例如，以置換或修復被腐蝕的部件，或是調整該清潔腔室24以適應處理不同尺寸的基板22。該工藝套組114的部件可由石英製成，因為石英能夠有效降低工藝氣體自由基的再結合速率，例如氫自由基。 該頂板116包含一環狀盤狀物126，該盤狀物126具有一外圍邊緣128和一孔洞130，而孔洞130是使工藝氣體通過其間，如第4A圖所示。該頂板116是按一定尺寸製作以適配至該基板清潔腔室24內，而該孔洞130的直徑為約40毫米和約45毫米之間，並且位於該頂板116的中心周圍，而使該孔洞130實質上與該上腔室壁32的進氣道40重疊。該頂板116接觸該腔室24的上壁32。該頂板116接觸頂部襯墊118並且由該頂部襯墊118支撐的。該頂板116的厚度為約1毫米至約10毫米。 該頂部襯墊118接觸該頂板116的外圍邊緣128。該頂部襯墊118包含一圓柱，其作用為限制該激發工藝氣體，並且保護該清潔腔室24的圍壁30不受該激發工藝氣體損傷。該襯墊118的厚度為約0.60公分至約0.70公分。在一態樣中，該頂板116的外圍邊緣128擱置在該頂部襯墊118的上緣132上。 —配氣板120具有接觸該頂部襯墊118的頂表面134、底表面136、以及數個穿過其間的孔140，而孔140是用以將工藝氣體分配在該腔室24內。該等孔140是經形塑、訂製尺寸、並且在該配氣板120表面上以互相間隔開的方式分配設置，以促進該工藝氣體均勻輸送至該基板22表面。在一態樣中，該等孔140包含孔140a-d的四環139a-d，該等孔140a-d的每一個皆擁有不同的直徑，如第4C圖所示。在一態樣中，最內側為具有直徑d的第一孔140a的第一環139a。每一個皆擁有一直徑2d的第二孔140b的第二環139b是位於該第一環139a的徑向外側。每一個皆擁有一直徑3d的第三孔140c的第三環139c是位於該第二環139b的徑向外側。每一個皆擁有一直徑4d的第四孔140d的第四環139d是位於該第三環139c的徑向外側。孔140a-d的此種分布提供工藝氣體至該基板22表面的更均勻輸送。在一態樣中，該等第一孔140a的直徑d為約1至約5毫米，而其它孔140b-d是據此尺寸而製作。舉例來說，第一環的每一個孔140a的直徑為約1至約5毫米；第二環的每一個孔140b的直徑為約2至約10毫米；第三環的每一個孔140c的直徑為約3至約15毫米；以及第四環的每一個孔140d的直徑為約4至約20毫米。在一態樣中，直徑不同的孔140a-d亦間隔設置而使該第四環139d含有較大量的孔，並讓該第三環139c、第二環139b、和第一環139a的孔的數量逐漸變少。該配氣板120可由陶瓷構成，例如，氧化鋁或氧化矽，並且氧化矽可以是石英。
—底部襯墊122接觸該配氣板120的底表面136，如第4A和4B圖所示。該底部襯墊122也包含一圓柱，其擁有從該圓柱往外延伸的環狀外圍邊緣142。該外圍邊緣142接觸該配氣板120的底表面136和該清潔腔室24的側壁34。 提供一集中環124以將該激發工藝氣體集中至該基板22上。該集中環124包含一內凸緣148，其擱置在該支撐底座80的外圍邊緣上，並擁有傾斜上表面150，該傾斜上表面150是與在該基板外圍處的一垂直表面151接合，如第3B和4B圖所示。該傾斜上表面150包含約85至約100°之間的角度，例如約95。。該集中環124也具有一腳部152，其在該基板加熱底座80的外凸部154周圍提高。 上述的工藝套組114部件可包含一過濾材料，例如石英，以吸附來自該激發氣體的離子物種，以從該激發氣體濾出離子物種。在一態樣中，該頂板116、頂部襯墊118、配氣板120、底部襯墊122和集中環124的至少一部分表面包含石英，例如一石英塗層。可利用物理氣相沉積法或利用熱水沉積法(hydrothermal d印osition)將石英沉積至這些工藝套組114部件的表面上。這些表面上的石英層的適當厚度是約0.01毫米至約4毫米。在一態樣中，該工藝套組114部件112是由石英組成。 該等石英表面74可經配置以提供對於來自該激發清潔氣體的氫離子物種的最佳過濾。在一態樣中，該等石英表面74包含該陶瓷襯墊60的一部分的內部表面，其連結該氣體激發區域54和該清潔腔室24。例如，該陶瓷襯墊60可包含一石英管。在另一態樣中，該石英表面74包含一或多個氣體分配器的表面，例如該配氣板120的上表面。該等石英表面也可包含一設置在該遠程區域和該基板之間的線格(wire grid)，例如在該處理區上方，以進一步過濾該活化的清潔氣體。 在設備20的清潔腔室24內執行的清潔工藝中，該基板22的溫度是經設定以提供減少沉積物中的氧化物的最佳條件，並且甚至可經設定以加速該等含氫自由基和該等沉積物之間的化學反應。例如，該基板22的溫度可維持在約0至約50(TC，例如約15(TC至約45(TC，並且甚至是約25t:至約35(TC，例如約15(TC至約350°C。在一態樣中，在該清潔工藝期間施加至該基板22的偏壓功率層級可以如預期般的低，因為高的偏壓功率層級可增加激發清潔氣體內的離子對於該基板22的轟擊。適當的偏壓功率層級可以是低於約100瓦，例如，約0至約10瓦，並且甚至是約1至約10瓦，並且實質上甚至可以是零。在另一態樣中，可施加較高的偏壓功率層級以增加清潔速率，例如大於100瓦的偏壓功率層級，並且甚至是約100瓦至約200瓦。 更發現到該基板22的清潔可通過執行熱處理或退火步驟以從該基板22上除去沉積物來改善。在該熱處理步驟中，將該基板22加熱至高到足以從該基板22氣化材料的溫度。也可在該熱處理步驟期間提供還原氣體流，以抑制氧化物在該基板22上形成。適合的還原氣體可包含一含氫氣體，例如氫氣。該熱處理步驟可在無實質激發該還原氣體的情況下執行，例如並未實質耦合RF或微波能量至該還原氣體，藉以在該激發氫自由基清潔步驟之前提供相對溫和的基板22的初始清潔。 在適當的清潔工藝的一態樣中，包含約50至約100sccm的氫氣(例如300sccm的氫氣)以及約0至約10sccm的水(例如3sccm的水)的清潔氣體是通過施加約300瓦至約3000瓦(例如1050瓦)的功率層級而在該遠程氣體激發器52的腔室42中活化。該遠程腔室42的壓力是維持在低於約10託耳(Torr)，例如約1託耳。施加約0至約100瓦的
13偏壓功率層級(例如50瓦)以偏壓該基板22，並且該基板22的溫度是維持在約150至約
45(TC，例如250°C。該清潔工藝是實質上除去該等沉積物以提供一清潔的表面。在完成該清潔工藝後，將該腔室24內的壓力降至低於約IO毫託耳的壓力，以排空
用過的清潔氣體和清潔副產物並減少該多腔室設備26被該清潔腔室24汙染的可能性。該
基板22然後可透過擁有移送機器手(transferrobot) 119的基板移送室並在真空下移送至
一沉積腔室28b以在剛清潔過的含金屬導體表面上沉積一第二含金屬導體21，例如銅、鋁、
鉭、鴇、氮化鉭及氮化鴇的至少一者。 適於處理基板22的多腔室設備20包含一或多個工藝腔室28a-d，其可包含該清潔 腔室24，如圖5所示。該等腔室是安裝在一平臺上，而平臺提供電氣、配管、及其它支撐功 能。該平臺通常支撐一負載鎖定室156，以容納待處理的基板22的基板卡匣158，以及一基 板移送室154，該基板移送室154含有一機器手162以將基板22從該基板卡匣158移送至 不同的腔室28a-d以進行處理並在處理後將其送回。該等不同的腔室28a-d可包含，例如， 清潔腔室24、以在晶片上沉積材料的沉積腔室28b、選擇性地， 一熱處理腔室28c，以及其它 處理腔室。例如，在一態樣中，該等腔室的一包含該清潔腔室24，以除去形成在該基板22上 的含金屬導體上的沉積物。在該清潔工藝結束後，可利用該機器手162將該基板22移送至 一沉積腔室28d，以在該清潔的基板22上沉積例如含金屬導體的材料。該基板22也可由 該機器手162移送至能夠在於該第一腔室28b內沉積的第一材料上方沉積其它材料(例如 另一種含金屬導體)的第二沉積腔室28c。該等腔室28a-d是經內連接以在該基板移送室 154的側壁160內形成連續的真空環境，以提供可繼續進行而不被中斷的工藝，並減少基板 22的汙染。該移送室154包含擁有一排氣口 164的側壁160，以排出氣體並維持低壓環境， 例如低於約10毫託耳的壓力，以減少該等腔室的汙染。 該多腔室設備20可利用一控制器170透過一硬體接口來操作。該控制器170包 含一計算機(未示出)，其擁有與內存和周邊計算機組件連接的中央處理單元。較佳地，該 內存可包含可移除式儲存媒體(例如CD或軟盤)、非移除式儲存媒體(例如硬碟)，以及隨 機存取內存。該控制器170可進一步包含數個適配卡，包含，例如，模擬及數字輸入及輸出 板、接口板、以及馬達控制板。在一態樣中，該控制器170包含一計算機可讀程序，該程序可 儲存在該內存中，例如在非移除式儲存媒體或在移除式儲存媒體中。該計算機可讀程序通 常包含工藝控制軟體、工藝監控軟體、安全系統軟體、以及其它控制軟體，該工藝控制軟體 含有程序代碼以操作該等腔室28a-d及其部件、該移送室154和機器手162，工藝監控軟體 是用以監控在該等腔室內執行的工藝。該計算機可讀程序可以任何習知計算機可讀程序化 語言撰寫。 雖然已示出並描述本發明的例示實施例，熟知技藝者可設計出合併本發明並且也 落在本發明範圍內的其它實施例。例如，該腔室24可包含除了具體描述者的外的部件，如 對於熟知技藝者而言為顯而易見般。此外，下方、上方、底部、頂部、上、下、第一及第二等詞 及其它相對或位置用詞是關於圖式內的例示實施例示出，並且是可互換的。因此，附屬的權 利要求不應受限於較佳態樣的描述、材料、或在此描述以示出本發明的空間設置。
權利要求
一種用於連接遠程腔室的出氣道至基板清潔腔室的進氣道的消耗性(consumable)陶瓷襯墊，該陶瓷襯墊包含(a)入口圓柱，其外徑是按一定尺寸製作以適配至該遠程腔室的該出氣道內；(b)出口圓柱，與該基板清潔腔室的該進氣道連接；以及(c)圓錐形展開部(flare)，將該入口圓柱連結至該出口圓柱。
2. 如權利要求1所述的襯墊，其中該圓錐形展開部的長度和該出口圓柱的長度的比例 為約1 : 2至約1 : 8。
3. 如權利要求1所述的襯墊，包含一陶瓷材料，該陶瓷材料能夠從在該遠程氣體激發 器中產生的激發氣體清除離子物種。
4. 一種將陶瓷襯墊置入上腔室壁中以將遠程腔室的出氣道連接至基板清潔腔室的進 氣道的方法，該陶瓷襯墊包含入口圓柱、出口圓柱及圓錐形展開部，該入口圓柱是按一定尺 寸製作以適配至該遠程腔室的該出氣道內，該出口圓柱與該基板清潔腔室的該進氣道連 接，該圓錐形展開部是將該入口圓柱連結至該出口圓柱，該方法包含(a) 將襯墊鎖定圓柱設置於該陶瓷襯墊的該出口圓柱上方；(b) 將襯墊固持工具滑入該陶瓷襯墊的該出口圓柱內，該襯墊固持工具的外徑是按一 定尺寸製作以緊夾該出口圓柱的內徑；以及(c) 抓住該襯墊固持工具並且將該陶瓷襯墊的該入口圓柱置入該遠程腔室的該出氣道內。
5. 如權利要求4所述的方法，更包含(d) 轉動該襯墊固持工具以將該襯墊鎖定圓柱的環狀凸緣鎖至該上腔室壁的匹配環狀 唇部內。
6. —種用於基板清潔腔室的基板加熱底座，該基板加熱底座包含(a) 環狀板，包含第一盤狀物、第二盤狀物及銅焊連結，該第一盤狀物具有基板承接表 面，且該基板承接表面具有數個凹槽的數組，該第二盤狀物具有經成形以容納加熱組件的 通道，該銅焊連結是連結該第一盤狀物和該第二盤狀物；(b) 數個陶瓷球，各個該些陶瓷球是設置在該基板承接表面上的凹槽內；以及(c) 加熱組件，嵌設在該環狀板內。
7. 如權利要求6所述的底座，其中該些陶瓷球是由氧化鋁、石英、藍寶石、氮化矽、合成 剛石、氧化鋯、三氧化二鋁(A1203)、或其混合物所組成。
8. 如權利要求6所述的底座，其中該些陶瓷球的直徑為約1至約3毫米。
9. 如權利要求8所述的底座，其中該些陶瓷球的直徑是大到足以將該基板承接表面維 持在比該環狀板的一頂表面高約0. 01毫米至約0. 5毫米。
10. —種用於一基板工藝腔室的配氣板，該配氣板包含(a) 第一孔的第一環，各個該些第一孔的直徑為d :(b) 第二孔的第二環，各個該些第二孔的直徑為2d，且該第二環是位在該第一環的徑 向外側；(c) 第三孔的第三環，各個該些第三孔的直徑為3d，且該第三環是位在該第二環的徑 向外側；以及(d) 第四孔的第四環，各個該些第四孔的直徑為4d，且該第四環是位在該第三環的徑向外側。
11. 如權利要求10所述的配氣板，其中直徑d為約1至約5毫米。
12. 如權利要求10所述的配氣板，其是由陶瓷組成。
13. —種用於基板清潔腔室的工藝套組(process kit)，該基板清潔腔室具有用於支託 配氣板的腔室蓋，且該配氣板是面對基板加熱底座，該工藝套組包含(a) 頂板，用以接觸該腔室蓋，且石英制的該頂板具有用以使工藝氣體通過其間的孔 洞，並且亦具有外圍邊緣；(b) 頂部襯墊，接觸石英制的該頂板的該外圍邊緣，並且位於該配氣板上方；(c) 底部襯墊，位於該配氣板下方；以及(d) 集中環，擱置在該基板加熱底座的外圍邊緣上。
14. 如權利要求13所述的工藝套組，其中該頂板、該頂部襯墊、該底部襯墊和該集中環 皆包含石英。
15. 如權利要求13所述的工藝套組，其中該集中環包含內凸緣，該內凸緣是擱置在該 基板加熱底座的該外圍邊緣上，該內凸緣包含傾斜的上表面，且該傾斜的上表面在基板外 圍處與垂直表面接合。
全文摘要
一種基板清潔腔室包含多種部件，例如，一消耗性陶瓷襯墊、基板加熱底座、以及工藝套組。該消耗性陶瓷襯墊是經提供以連接一遠程氣體激發器的出氣道至一基板清潔腔室的進氣道。該基板加熱底座包含一環狀板，該環狀板具有一基板承接表面，且該基板承接表面具有設置在一凹槽數組內的數個陶瓷球。一工藝套組包含一頂板、頂部襯墊、配氣板、底部襯墊、集中環。
文檔編號C23C14/02GK101730921SQ200880017948
公開日2010年6月9日 申請日期2008年5月27日 優先權日2007年5月30日
發明者M·瑞克, W·W·王 申請人:應用材料股份有限公司