專利名稱：Hdp-cvd應(yīng)用的高輪廓最小接觸工藝套組的制作方法
HDP-CVD應(yīng)用的高輪廓最小接觸工藝套組
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的半導(dǎo)體裝置制造中，主要步驟之一為通過氣體的化學(xué)反應(yīng)而在半導(dǎo)體晶 片上形成一薄膜。這一類沉積工藝稱為化學(xué)氣相沉積"CVD"。常用的熱CVD工藝供應(yīng)反應(yīng) 性氣體至一晶片表面，而在該晶片表面發(fā)生熱誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)以制造一所需薄膜。另一方面， 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積("PECVD")技術(shù)通過施加射頻(RF)能量至接近晶片表面的反應(yīng) 區(qū)域，從而產(chǎn)生等離子來促進(jìn)反應(yīng)物氣體的激發(fā)及/或解離。與習(xí)用的熱CVD工藝相比，等 離子中的物種的高反應(yīng)性可降低發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需的能量，并因而降低這類CVD工藝所需 的溫度。進(jìn)一步利用高密度等離子(HDP)CVD技術(shù)來利用這些優(yōu)點(diǎn)，其是在低真空壓力下形 成稠密等離子以使等離子物種更具反應(yīng)性。 在某些CVD應(yīng)用中，是利用如圖2及圖3所示的工藝套組100將一晶片支撐在一 處理室內(nèi)部。在不同的等離子沉積工藝期間，氧化物粉末集結(jié)物150可如圖2及圖3所示 般積聚在工藝套組100上接近晶片120的邊緣處。氧化物粉末集結(jié)物150可能隨著重復(fù)累 積的次數(shù)而增加。增加的氧化物粉末集結(jié)物可導(dǎo)致令人不悅的晶片斜面剝離(wafer bevel peeling)、殘留物累積，以及處理室及緩沖室的污染。 鑒于先前技術(shù)的工藝套組蓋持續(xù)存在上述問題，我們期望一種新穎改良的工藝套 組蓋。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例揭示一種晶片支撐結(jié)構(gòu)。該晶片支撐結(jié)構(gòu)包含一圓環(huán)，該圓 環(huán)實(shí)質(zhì)上界定出一圓形空腔。該圓環(huán)大體上亦與該圓形空腔同中心。圓環(huán)可包含多個(gè)特征 結(jié)構(gòu)。舉例來說，可通過界定出該圓形空腔的一內(nèi)半徑及界定出該環(huán)的一外半徑來定義出 該圓環(huán)。該環(huán)亦可包含頂表面及底表面，頂表面及底表面實(shí)質(zhì)上垂直于該環(huán)的軸。頂表面 及底表面通常平行。不過，頂表面及底表面的某些特征結(jié)構(gòu)可能彼此不平行。頂表面可包 含一面向晶片表面(wafer facing surface)，該面向晶片表面從該環(huán)的內(nèi)半徑繞著該環(huán)而 圓形地延伸至一第二半徑。面向晶片表面設(shè)計(jì)用以在等離子CVD工藝期間支撐一晶片。第 二半徑大于該環(huán)的內(nèi)半徑并且與其同中心，但是小于該外半徑。頂表面包含一接近面向晶 片表面的突出物，其從該環(huán)的頂表面沿著實(shí)質(zhì)平行于該軸的方向延伸圍繞該環(huán)。突出物亦 位于該環(huán)的頂表面上鄰接第二半徑之處。 晶片支撐結(jié)構(gòu)上的突出物可包含一斜面，該斜面位在突出物的頂表面與鄰接該面 向晶片表面的突出物側(cè)邊的相交處上。此外，沿著與該環(huán)的軸平行的一線進(jìn)行測量，該面向 晶片表面從晶片支撐結(jié)構(gòu)的頂表面起算至突出物的頂表面突出約0. 03至0. 1英寸。
圓形晶片可擱放在面向晶片表面上。晶片的半徑可大于該內(nèi)半徑，但小于第二半 徑。沿著與該環(huán)的軸平行的一線來測量從該底表面至該頂表面的晶片支撐結(jié)構(gòu)厚度約O. 1 至.2英寸。晶片支撐結(jié)構(gòu)可由陶瓷制成，例如氧化鋁。 晶片支撐結(jié)構(gòu)可包含一絕熱器(thermal insulator)，其接近該環(huán)的至少一部分 底表面。絕熱器可能包含一惰性氣體。絕熱器亦可為一固態(tài)絕熱器。惰性氣體可能是CVD工藝期間用于腔室內(nèi)的氣體。絕熱器可能包含氮、硼、氬、氖及/或氦。晶片支撐構(gòu)件亦可包含一絕熱器，其接近該環(huán)的至少一部分底表面。絕熱器可在該圓環(huán)及一陶瓷軸環(huán)(ceramiccollar)之間提供熱絕緣作用。 亦根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例揭示一種晶片處理系統(tǒng)。該晶片處理系統(tǒng)可包含一外殼，其定義出一處理室；一高密度等離子產(chǎn)生系統(tǒng)，其可操作地耦合至該處理室；一氣體輸送系統(tǒng)，配置用以將氣體引入該處理室中；一壓力控制系統(tǒng)，用于在該處理室內(nèi)部保持一選定壓力；以及一如上文所述的晶片支撐構(gòu)件。


圖1顯示一工藝套組上的氧化物集結(jié)物。
圖2顯示另一工藝套組上的氧化物集結(jié)物。 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的高密度等離子化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)實(shí)施例的簡化圖。 圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有高輪廓突出物及小接觸表面的工藝套組
圭 圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有高輪廓突出物的立體套組蓋的一部分。 圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一工藝套組蓋的部分頂視圖。 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有高輪廓突出物及小接觸表面的另一工藝套組蓋。 圖6顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有多個(gè)最小接觸表面的工藝套組蓋。 圖7顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，在工藝套組蓋及陶瓷軸環(huán)之間具有一固態(tài)絕熱器
的工藝套組蓋。 在附圖中，類似的部件及/或特征結(jié)構(gòu)可使用相同的組件符號。在本說明書中使用組件符號之處，敘述內(nèi)容可參照至任何具有相同組件符號的類似部件。
具體實(shí)施例方式
接下來的敘述僅提供較佳的示范實(shí)施例，而非意欲限制揭示內(nèi)容的范圍、可應(yīng)用性或結(jié)構(gòu)配置。更明確地，接下來關(guān)于較佳示范實(shí)施例的敘述將為熟悉此項(xiàng)技術(shù)者說明如何實(shí)施一示范實(shí)施例。須了解可在不偏離如后附申請專利范圍所提出的精神及范圍的情況下，在功能及組件安排上作出各種變化。 在 一 實(shí)施例中，本發(fā)明揭示內(nèi)容提供具有高輪廓特征結(jié)構(gòu)(highprofilefeature)的CVD工藝套組蓋。該工藝套組蓋通常可為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。該高輪廓特征結(jié)構(gòu)可設(shè)置在該工藝套組蓋上方且接近一面向晶片表面的位置。該面向晶片表面是配置在該工藝套組蓋的內(nèi)部邊緣上方。當(dāng)一晶片放置在該面向晶片表面上時(shí)，該高輪廓特征結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上圍繞著該晶片。在高輪廓特征結(jié)構(gòu)和晶片之間的小間隙可提供適當(dāng)空間以供刀刃移除晶片之用。高輪廓特征結(jié)構(gòu)可減少在CVD或其它沉積工藝期間隨著時(shí)間增長而累積的氧化物量。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，本文內(nèi)容說明一種CVD工藝套組蓋，其與下部支撐物或支撐結(jié)構(gòu)具有小到?jīng)]有的直接熱接觸。陶瓷軸環(huán)(ceramiccollar)或結(jié)構(gòu)可包含陶瓷軸環(huán)或其它用來支撐工藝套組蓋且類似底座的裝置。工藝套組蓋的底表面可包含一絕熱器。當(dāng)組裝工藝套組時(shí)，絕熱器與下部支撐物或結(jié)構(gòu)熱交流并提供絕熱作用。在本發(fā)明一實(shí)施例中，僅工藝套組蓋的絕熱器部分直接接觸該下部支撐物或結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，工藝套組蓋的一部分底表面及一或多個(gè)絕熱器直接接觸該下部支撐物或結(jié)構(gòu)。絕熱器容許工藝套組蓋在清潔工藝期間(例如在運(yùn)用NF3的清潔工藝期間)保持高溫。在工藝套組蓋與下部支撐物或結(jié)構(gòu)之間沒有絕熱器的情況下，熱量可能更輕易地從工藝套組蓋傳遞至下部支撐物或結(jié)構(gòu)。較高的溫度促進(jìn)工藝套組蓋的清潔。 圖3說明一高密度等離子化學(xué)氣相沉積(HDP-CVD)系統(tǒng)10的實(shí)施例，在該系統(tǒng)中可根據(jù)本發(fā)明沉積介電層。系統(tǒng)10包含腔室13、真空系統(tǒng)70、源等離子系統(tǒng)80A、偏壓等離子系統(tǒng)80B、氣體輸送系統(tǒng)33以及遠(yuǎn)程等離子清潔系統(tǒng)50。 腔室13的上部部分包含圓頂14，其是由陶瓷介電材料制成，例如，氧化鋁或氮化鋁。圓頂14定義出等離子處理區(qū)域16的上部邊界。晶片17的上表面以及晶片支撐構(gòu)件18則定義出等離子處理區(qū)域16的底部邊界。 加熱板23及冷卻板24裝置在圓頂14上方且熱耦合至圓頂14。加熱板23及冷卻板24容許將圓頂溫度控制在約10(TC至約20(TC且約士1(TC的范圍之間。此種設(shè)置允許針對不同工藝來最佳化圓頂溫度。舉例來說，對清潔或蝕刻工藝來說，期望使圓頂溫度保持高于沉積工藝的溫度。準(zhǔn)確地控制圓頂溫度亦減少腔室中的碎片或粒子數(shù)，并且改善沉積層與晶片之間的附著力。 腔室13的下部部分包含主體構(gòu)件22，其將該腔室連結(jié)至真空系統(tǒng)。晶片支撐構(gòu)件18的基底部分21裝配在主體構(gòu)件22上，而與主體構(gòu)件22形成連續(xù)的內(nèi)部表面。利用一機(jī)械手刀刃(未顯示)通過腔室13側(cè)邊中的一插入/移除開口 (未顯示)來傳遞晶片進(jìn)出腔室13。在馬達(dá)(未顯示)的控制下使舉升銷(未顯示)舉起且隨后降下，以將晶片從位于上部裝載位置57的機(jī)械手刀刃移動至下部處理位置56，在下部處理位置56中，晶片放置在晶片支撐構(gòu)件18的晶片接收部分19上。晶片接收部分19包含靜電夾盤20，用以在晶片處理期間將晶片固定于晶片支撐構(gòu)件18。在一較佳實(shí)施例中，晶片支撐構(gòu)件18是由氧化鋁或鋁陶瓷材料制成。 真空系統(tǒng)70包含節(jié)流閥主體25，其容納三葉式節(jié)流閥26且連接至閘閥27及渦輪分子泵28。在某些實(shí)施例中，可使用雙葉或其它多葉式的節(jié)流閥26。須注意到，節(jié)流閥主體25提供給氣流最小阻礙且允許對稱的抽吸。閘閥27可將泵28與節(jié)流閥主體25隔離開來，且亦可在節(jié)流閥26完全打開時(shí)，通過限制排氣流量來控制腔室壓力。節(jié)流閥、閘閥及渦輪分子泵的配置，容許準(zhǔn)確及穩(wěn)定地將腔室壓力控制在約1毫托(millitorr)至約2托(torr)之間。 源等離子系統(tǒng)80A包含安裝在圓頂14上的頂部線圈29及側(cè)線圈30。 一對稱的接地屏蔽件(未顯示)降低線圈之間的電耦合。由頂部源射頻(SRF)產(chǎn)生器31A提供動力給頂部線圈29，并且由側(cè)SRF產(chǎn)生器31B提供動力給側(cè)線圈30，以容許為各線圈提供獨(dú)立的功率大小及操作頻率。此雙線圈系統(tǒng)容許控制腔室13中的徑向離子密度，從而改善等離子的均勻性。側(cè)線圈30及頂部線圈29典型為電感驅(qū)動，其不需要互補(bǔ)電極。在一具體實(shí)施例中，頂部源射頻產(chǎn)生器31A在2MHz的額定頻率下提供高達(dá)2， 500瓦(Watts)的射頻功率，且側(cè)源射頻產(chǎn)生器31B在2MHz的額定頻率下提供高達(dá)5， 000瓦的射頻功率。頂部射頻產(chǎn)生器及側(cè)射頻產(chǎn)生器的操作頻率可偏離額定操作頻率(例如，分別為1. 7至1. 9MHz以及
71. 9至2. 1MHz)，以改善等離子產(chǎn)生效率。 偏壓等離子系統(tǒng)80B包含一偏壓射頻(BRF)產(chǎn)生器31C及一偏壓匹配網(wǎng)絡(luò)32C。偏壓等離子系統(tǒng)80B將晶片部分17電容耦合至一充當(dāng)互補(bǔ)電極(complimentary electrode)的主體構(gòu)件22。偏壓等離子系統(tǒng)80B用于幫助該源等離子系統(tǒng)80A所產(chǎn)生的等離子物種(例如，離子)輸送至晶片表面。在一具體實(shí)施例中，偏壓射頻產(chǎn)生器提供頻率為13. 56MHz且高達(dá)5， 000瓦的射頻功率。 射頻產(chǎn)生器31A及31B包含多個(gè)數(shù)字控制的合成器(synthesizer)并且在介于約1. 8至約2. 1MHz的頻率范圍之間操作。如此技術(shù)中具有通常知識者所了解般，每個(gè)產(chǎn)生器包含一射頻控制電路(未顯示)，其測量從腔室及線圈回到產(chǎn)生器的反射功率，并且調(diào)整操作頻率以獲得最低的反射功率。射頻產(chǎn)生器典型設(shè)計(jì)成作用于具有50歐姆(ohms)的特性阻抗的負(fù)載中。射頻功率可能會從具有與產(chǎn)生器不同的特性阻抗的負(fù)載中反射回來。這可能減少轉(zhuǎn)移到負(fù)載中的功率。此外，從負(fù)載反射回到產(chǎn)生器的功率可能使產(chǎn)生器超載及損壞。由于，依等離子離子密度或其它因素，等離子的阻抗范圍可從小于5歐姆至超過900歐姆，且因?yàn)榉瓷涔β士赡苁穷l率的函數(shù)，因此根據(jù)反射功率來調(diào)整產(chǎn)生器的頻率，可增加從射頻產(chǎn)生器轉(zhuǎn)移至等離子的功率并且保護(hù)產(chǎn)生器。另一種減少反射功率并改善效率的方法是使用一匹配網(wǎng)絡(luò)。 匹配網(wǎng)絡(luò)(Matching networks) 32A及32B使產(chǎn)生器31A及31B的輸出阻抗能匹配其個(gè)別的線圈29及30。射頻控制電路可通過改變匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的電容值來調(diào)整兩個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)，以在負(fù)載改變時(shí)使產(chǎn)生器能配合該負(fù)載。當(dāng)從該負(fù)載反射回到產(chǎn)生器的功率超過某一限值時(shí)，射頻控制電路可調(diào)整一匹配網(wǎng)絡(luò)。提供一固定匹配并且有效使射頻控制電路調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)不作用的其中一種方法是將反射功率限值設(shè)定成超過任何的反射功率預(yù)期值。此可借著使匹配網(wǎng)絡(luò)在其最新狀態(tài)條件下保持固定，而在某些狀態(tài)下幫助穩(wěn)定等離子。
其它測量亦可幫助穩(wěn)定等離子。舉例來說，射頻控制電路可用于決定輸送至負(fù)載(等離子)的功率，并可增加或減少產(chǎn)生器的輸出功率，以在一膜層的沉積期間使輸送功率保持實(shí)質(zhì)固定。 氣體輸送系統(tǒng)33經(jīng)由氣體輸送管線38 (僅顯示部分管線)將來自數(shù)個(gè)氣體源34A至34E的氣體供應(yīng)至處理晶片的腔室。如同熟悉此技術(shù)者所了解般，可用于氣體源34A至34E的實(shí)際來源，以及輸送管線38至腔室13的實(shí)際連接方式是依照腔室13內(nèi)所執(zhí)行的沉積和清潔工藝而變化。氣體經(jīng)由氣環(huán)37及/或頂部噴嘴45引入腔室13中。
在一實(shí)施例中，第一和第二氣體源34A與34B及第一和第二氣體流量控制器35A'與35B'透過氣體輸送管線38(僅顯示某些管線)提供氣體給氣環(huán)37中的氣環(huán)氣室。氣環(huán)37具有數(shù)個(gè)源氣體噴嘴39 (僅顯示其中一個(gè)噴嘴作為示范說明)，該些源氣體噴嘴39在晶片上方提供均勻的氣流。噴嘴長度、孔口及噴嘴角度可改變，以容許針對個(gè)別腔室中的特定工藝調(diào)整均勻一致的輪廓及氣體使用效率。在一較佳實(shí)施例中，氣環(huán)37具有12個(gè)源氣體噴嘴，其是由氧化鋁陶瓷制成。 氣環(huán)37亦具有數(shù)個(gè)氧化劑氣體噴嘴40 (僅顯示其中一個(gè)噴嘴)，在一較佳實(shí)施例中，該些氧化劑氣體噴嘴40與源氣體噴嘴39共平面，并且比源氣體噴嘴39要短，且在一實(shí)施例中，接收來自主體氣室的氣體。在某些實(shí)施例中，希望在將氣體注入腔室13之前，不要混合該些源氣體及氧化劑氣體。在其它實(shí)施例中，可通過在主體氣室及氣環(huán)氣室36之間設(shè)
8置多個(gè)孔(未顯示)而在氣體注入腔室13之前，先混合氧化劑氣體及源氣體。在一實(shí)施例中，第三和第四氣體源34C與34D及第三和第四氣體流量控制器35C與35D'經(jīng)由氣體輸送管線38提供氣體給主體氣室。額外的閥，例如閥43B(其它閥未顯示)，可關(guān)掉從流量控制器流至腔室的氣體。 在使用可燃、毒性或腐蝕氣體的實(shí)施例中，希望可在沉積后，清除余留在氣體輸送管線中的氣體。舉例來說，其可使用三通閥(例如閥43B)將腔室13與輸送管線隔離開來，并且將輸送管線排氣至真空管線(vacuumforeline)44來達(dá)成。如圖3所示，其它類似的閥，例如，閥43A及43C，可設(shè)置在其它的氣體輸送管線上。這類三通閥在可行的情況下盡可能地設(shè)置在靠近腔室13之處，以使不能排氣的氣體輸送管線(介于三通閥及腔室之間)的體積減至最小。此外，二通閥(開-關(guān)閥，未顯示)可設(shè)置在一流量控制器(MFC)及腔室之間，或設(shè)置在一氣體源及一流量控制器之間。 腔室13亦可具有一頂部噴嘴45及頂部排氣孔46。頂部噴嘴45及頂部排氣孔46可容許獨(dú)立控制氣體的頂部及側(cè)向流量，以改善薄膜均勻性并容許微調(diào)薄膜的沉積及摻雜參數(shù)。頂部排氣孔46是一圍繞著頂部噴嘴45的環(huán)狀開口。在一實(shí)施例中，第一氣體源34A供應(yīng)氣體給源氣體噴嘴39及頂部噴嘴45。源噴嘴MFC 35A'控制輸送至源氣體噴嘴39的氣體量，而頂部噴嘴MFC 35A控制輸送至頂部氣體噴嘴45的氣體量。同樣地，兩個(gè)MFC 35B及35B'可用于控制從單一氧氣源(例如，源34B)輸送至頂部排氣孔46及氧化劑氣體噴嘴40兩者的氧氣流量。供應(yīng)至頂部噴嘴45及頂部排氣孔46的氣體可在氣體流入腔室13之前保持分開，或氣體可在流入腔室13之前于頂部氣室48中混合。相同氣體可使用不同來源以供應(yīng)至腔室的不同部分。 設(shè)置一遠(yuǎn)程微波產(chǎn)生等離子清潔系統(tǒng)50，用以周期性地清除腔室部件上的沉積殘留物。該清潔系統(tǒng)包含一遠(yuǎn)程微波產(chǎn)生器51 ，其在反應(yīng)器空腔53中利用清潔氣體源34E (例如分子氟、三氟化氮、其它氟碳化合物或均等物)來形成等離子。此等離子產(chǎn)生的反應(yīng)性物種經(jīng)由施用管55且通過清潔氣體饋送端口 54而運(yùn)送至腔室13。用于容納清潔等離子的材料(例如，空腔53及施用管55)必須能抵抗等離子侵蝕。由于所需的等離子物種濃度會從反應(yīng)器空腔53開始隨著距離而遞減，因此反應(yīng)器空腔53與饋送端口 54之間的距離必須保持在可行的情況下盡可能地短。在一遠(yuǎn)程空腔中產(chǎn)生清潔等離子的方式，容許使用一有效的微波產(chǎn)生器，并且腔室部件不會遭受溫度、輻射的影響或輝光放電轟擊，而這些情況卻會在原位形成等離子中發(fā)生。因此，不須要如同原位等離子清潔工藝般使用一測試晶片(dummywafer)來覆蓋或以其它方式保護(hù)該些相對較敏感的部件，例如靜電夾盤20。在一實(shí)施例中，此清潔系統(tǒng)用來在遠(yuǎn)程處解離蝕刻劑氣體的原子，隨后將解離的蝕刻劑氣體供應(yīng)至處理室13。在另一實(shí)施例中，蝕刻劑氣體直接提供至處理室13。在又一實(shí)施例中，使用多個(gè)處理室，并且在不同腔室中執(zhí)行沉積及蝕刻步驟。 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可設(shè)置一遠(yuǎn)程等離子系統(tǒng)(RPS)，而不是遠(yuǎn)程微波產(chǎn)生等離子清潔系統(tǒng)，以周期性地清除掉腔室部件上的沉積殘留物。RPS可安裝在圓頂14的頂部上。RPS可通過一與晶片底座中心同軸的圓錐形頂部檔板將離子化的清潔氣體引入腔室中。 一流體通道可穿過文件板中心以供應(yīng)一前體或載氣，其與流下檔板的外部引導(dǎo)表面的前體具有不同的成分。舉例來說，文件板中心處的通道可運(yùn)送處理氣體，而外部通道可運(yùn)送清潔氣體，例如N^。
—導(dǎo)管可圍繞著該檔板的外表面，該導(dǎo)管引導(dǎo)來自設(shè)置于沉積室上方的反應(yīng)物種 產(chǎn)生系統(tǒng)的反應(yīng)前體。導(dǎo)管可為直的圓形管，且該導(dǎo)管的其中一端在檔板的外表面上開口 ， 而其相反端則耦合至該反應(yīng)物種產(chǎn)生系統(tǒng)。 RPS可通過使更穩(wěn)定的起始材料暴露至等離子中來產(chǎn)生反應(yīng)性物種。舉例來說，起 始材料可能是一混合物，其包含分子氧(或臭氧)。此起始材料暴露至來自RPS的等離子 中導(dǎo)致一部分的分子氧解離成為原子氧，原子氧為高反應(yīng)性物種，且在明顯較低的溫度下 (例如，小于100°C )，原子氧將與一有機(jī)硅前體(例如，0MCTS)起化學(xué)反應(yīng)，以在晶片表面 上形成一可流動的介電質(zhì)。由于在反應(yīng)性物種產(chǎn)生系統(tǒng)中所產(chǎn)生的反應(yīng)性物種甚至在室溫 下對于其它沉積前體經(jīng)常具有高反應(yīng)性，因此在與其它沉積前體混合之前，于一隔離的氣 體混合物下游導(dǎo)管(isolated gas mixture down conduit)中輸送該些反應(yīng)性物種，并利 用一檔板(baffle)分散至反應(yīng)室中。 系統(tǒng)控制器60控制系統(tǒng)10的操作。在一較佳實(shí)施例中，控制器60包含耦合至處 理器61的內(nèi)存62，例如硬盤、軟盤(未顯示)及一插卡架(未顯示)。插卡架可包含單板 計(jì)算機(jī)(SBC)(未顯示)、模擬及數(shù)字輸入/輸出板(未顯示)、接口板(未顯示)及步進(jìn)馬 達(dá)控制器板(未顯示)。系統(tǒng)控制器符合Versa模塊歐洲(VME)標(biāo)準(zhǔn)，其定義板、卡籠及連 接器的尺寸及類型。VME標(biāo)準(zhǔn)亦定義總線結(jié)構(gòu)為具有16位數(shù)據(jù)總線及24位地址總線。在 儲存于硬盤上的計(jì)算機(jī)程序或其它計(jì)算機(jī)程序(例如儲存在可移除式磁盤上的程序)的控 制下來操作系統(tǒng)控制器60。計(jì)算機(jī)程序指定，例如一特定工藝的時(shí)序、氣體混合物、射頻功 率大小及其它參數(shù)。利用一監(jiān)視器，例如陰極射線管(CRT)及光筆作為使用者及系統(tǒng)控制 器之間的接口。 圖1為氣相沉積工藝套組的部分剖面圖，其顯示氧化物集結(jié)物150。工藝套組100 包含一工藝套組蓋140，工藝套組蓋140包含一面向晶片表面105。晶片120擱放在底座 (或靜電夾盤)108上。晶片120的外邊緣延伸在工藝套組蓋140的面向晶片表面105上 方。晶片120未與面向晶片表面105接觸。工藝套組蓋擱放在陶瓷軸環(huán)110上方，且托架 130圍繞著陶瓷軸環(huán)110。氧化物集結(jié)150發(fā)生在重復(fù)的CVD工藝期間。圖l顯示另一具 有氧化物集結(jié)物150的工藝套組100。在兩個(gè)范例中，氧化物粉末集結(jié)發(fā)生在鄰接晶片120 處，且在某些實(shí)例中，發(fā)生在該面向晶片表面105上的晶片120下方。 圖4A顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的工藝套組100的剖面圖，工藝套組IOO包含一高 輪廓特征結(jié)構(gòu)170(或突出物)，其從根據(jù)本發(fā)明的工藝套組蓋的頂表面突出。高輪廓特征 結(jié)構(gòu)170可在該頂表面及最接近面向晶片表面105的側(cè)表面的相交處具有一斜面180。該 斜面可容許一刀刃提取晶片120。高輪廓特征結(jié)構(gòu)170可減少在鄰接晶片120處以及在面 向晶片表面105上的氧化物集結(jié)。 舉例來說，對內(nèi)直徑介于ll英寸至13英寸之間的工藝套組來說，高輪廓特征結(jié)構(gòu) 170的高度可介于0. 02英寸至0. 12英寸，不過，高輪廓特征結(jié)構(gòu)170的高度可為任何高度。 在另一實(shí)施例中，厚度-直徑的比例介于約0. 1至1之間。晶片120與高輪廓特征結(jié)構(gòu)170 之間的間隙，例如可介于0. 01至0. 05英寸之間。從晶片120頂部至斜面180底部的高輪 廓特征結(jié)構(gòu)170的高度可例如是晶片120厚度的0至5倍。在一實(shí)施例中，從晶片120頂 部至斜面180底部的高輪廓特征結(jié)構(gòu)170高度可能是晶片120厚度的一倍至兩倍。高輪廓 特征結(jié)構(gòu)170的寬度可能受到欲使總工藝套組蓋的材料體積保持最小的設(shè)計(jì)所限制。
10
此外，工藝套組蓋可能相當(dāng)薄，舉例來說，小于O. 25英寸(inches)。工藝套組蓋 140的薄度能使工藝套組蓋140在清潔期間加熱，從而增加清潔效力。工藝套組蓋140及 高輪廓特征結(jié)構(gòu)170兩者可接由陶瓷材料構(gòu)成。高輪廓特征結(jié)構(gòu)170可與工藝套組蓋140 整合在一起，使得兩者成為一連續(xù)件的一部分。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，高輪廓特征結(jié)構(gòu) 170可為一附加的特征結(jié)構(gòu)，其是使用與工藝套組蓋140相同或相異的材料制成。此外，高 輪廓特征結(jié)構(gòu)170可獨(dú)立建構(gòu)，并且附加至工藝套組蓋140。 工藝套組亦可包含一絕緣間隙190。絕緣間隙190限制了工藝套組蓋140與陶瓷 軸環(huán)110(例如，陶瓷軸環(huán)或底座或其它物體)接觸的表面面積。在此實(shí)施例中，工藝套組 蓋140在界面160處與陶瓷軸環(huán)110部分接觸。使界面160的大小最小化，以使從工藝套 組蓋140至陶瓷軸環(huán)110的熱傳導(dǎo)減至最小。在本發(fā)明一實(shí)施例中，界面160約為工藝套 組蓋140底表面的表面面積的0%至30%。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，界面160約為工藝 套組蓋140底表面的表面面積的5%至25%。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，界面160約為工 藝套組蓋140底表面的表面面積的10%至20%。 圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有高輪廓特征結(jié)構(gòu)170的立體工藝套組蓋 140。此立體圖亦顯示工藝套組蓋140的圓形形狀。還顯示出圓形工藝套組蓋140的面向 晶片表面105。 圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的工藝套組蓋140的部分頂視圖。此圖并未按比 例繪制。該圖顯示一部分用來組成工藝套組蓋140的圓環(huán)。該圓環(huán)具有內(nèi)半徑410及外半 徑420。內(nèi)半徑410定義出該環(huán)的內(nèi)表面(interior)，而外半徑420定義出該環(huán)的外表面 (exterior)。面向晶片表面105從內(nèi)半徑410延伸至第二半徑430。高輪廓特征結(jié)構(gòu)170 從第二半徑430延伸至第三半徑440。 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有高輪廓特征結(jié)構(gòu)151的工藝套組100多個(gè) 部分的另一剖面圖。在此實(shí)施例中，高輪廓特征結(jié)構(gòu)151從工藝套組蓋140突出，因而較高。 因此，高輪廓特征結(jié)構(gòu)151的幅員(dimensionality)僅受工藝套組蓋140上方的垂直間隙 以及是否容許使用刀刃存取晶片120以從面向晶片表面105上舉起晶片120所限制。在此 實(shí)施例中，絕熱器為CVD內(nèi)的氣體，例如反應(yīng)性NF3。 圖6顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的工藝套組100多個(gè)部分的另一剖面圖。在此實(shí) 施例中，工藝套組蓋140與陶瓷軸環(huán)110具有多個(gè)界面161。多個(gè)絕熱器191放置在該些界 面161之間。該些絕熱器可為CVD室內(nèi)的氣體，或是固態(tài)絕熱器。該些界面可大于或小于 圖中所示者。 圖7顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的工藝套組100多個(gè)部分的另一剖面圖。根據(jù)此 實(shí)施例，工藝套組蓋140與位在絕熱器195內(nèi)的陶瓷軸環(huán)110完全絕熱。在此實(shí)施例中，絕 熱器195可為固態(tài)絕熱器。任何具有較低導(dǎo)熱性的材料，例如玻璃纖維、塑料、聚合物，可作 為絕熱器195。
權(quán)利要求
一種晶片支撐結(jié)構(gòu)，其包含圓環(huán)，其實(shí)質(zhì)界定出圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環(huán)包含內(nèi)半徑，其直接界定該圓形空腔；外半徑，其界定該環(huán)；底表面，具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直的多個(gè)部分；及頂表面，具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直且與該底表面實(shí)質(zhì)平行的多個(gè)部分，并且該頂表面配置在該底表面對面，其中該頂表面包含面向晶片表面，其從該環(huán)的該內(nèi)半徑繞著該環(huán)而圓形地延伸至第二半徑，且垂直于該環(huán)的軸，其中該第二半徑大于該環(huán)的該內(nèi)半徑并與其同中心，且該第二半徑小于該外半徑；及突出物，其從該頂表面延伸而出且圍繞該環(huán)，并以實(shí)質(zhì)平行于該環(huán)的軸的方向突出，且鄰接該第二半徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該突出物包含 突出物頂表面，其實(shí)質(zhì)平行于該環(huán)的該頂表面；內(nèi)部垂直表面，其垂直于且鄰接該突出物頂表面，并且接近該環(huán)的該第二半徑；及 斜面，位于該垂直表面及該突出物頂表面的相交處。
3. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中沿著與該環(huán)的軸平行的線來測量該突出 物，該突出物從該晶片支撐結(jié)構(gòu)的頂表面起算至該突出物的頂表面是突出約O. 03至0. l英 寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，更包含圓形晶片擱放在該面向晶片表面上，其 中該晶片的半徑大于該環(huán)的該內(nèi)半徑并且小于該環(huán)的該第二半徑。
5. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中沿著與該環(huán)的軸平行的線來測量從該晶片 支撐結(jié)構(gòu)的該底表面到該晶片支撐結(jié)構(gòu)頂表面的晶片支撐結(jié)構(gòu)厚度為約0. 1至0. 2英寸。
6. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該晶片支撐結(jié)構(gòu)包含陶瓷。
7. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該晶片支撐結(jié)構(gòu)包含氧化鋁。
8. 如權(quán)利要求1所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，更包含絕熱器，其接近該環(huán)的該底表面的至少 一部分。
9. 如權(quán)利要求8所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該絕熱器為惰性氣體。
10. 如權(quán)利要求8所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該絕熱器是選自于由氮、硼、氬、氖及氦所 組成的群組中。
11. 如權(quán)利要求8所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該突出物沿著該環(huán)的頂表面從該第二半 徑延伸至第三半徑，其中該第三半徑大于該環(huán)的該第二半徑并且與其同中心，以及該第三 半徑小于該外半徑。
12. —種晶片支撐結(jié)構(gòu)，其包含圓環(huán)，其實(shí)質(zhì)界定出圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環(huán)包含內(nèi)半徑，直接界定該圓形空腔；外半徑，其定界該環(huán)；底表面，其具有與該環(huán)的軸呈實(shí)質(zhì)垂直的多個(gè)部分； 絕熱器，其接近該環(huán)的底表面的至少一部分；及頂表面，其具有與該環(huán)的軸呈實(shí)質(zhì)垂直且與該底表面呈實(shí)質(zhì)平行的多個(gè)部分，并且相 對于該底表面而設(shè)置，其中該頂表面包含一面向晶片表面，該面向晶片表面從該環(huán)的該內(nèi) 半徑繞著該環(huán)而圓形地延伸至第二半徑，并且垂直于該環(huán)的軸，其中該第二半徑大于該環(huán) 的該內(nèi)半徑且與其同中心，以及該第二半徑小于該外半徑。
13. 如權(quán)利要求12所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，更包含數(shù)個(gè)絕熱器，其接近該環(huán)的該底表面 的至少一部分。
14. 如權(quán)利要求12所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該頂表面包含一突出物，該突出物從該 頂表面突出且圍繞著該環(huán)而延伸，并且實(shí)質(zhì)上平行于該環(huán)的軸，以及鄰接該第二半徑。
15. 如權(quán)利要求12所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該絕熱器為惰性氣體。
16. 如權(quán)利要求12所述的晶片支撐結(jié)構(gòu)，其中該絕熱器是選自于由氮、硼、氬、氖及氦 所構(gòu)成的群組中。
17. —種晶片支撐結(jié)構(gòu)，其包含圓環(huán)，其實(shí)質(zhì)界定圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中心，其中該圓環(huán)包含內(nèi)半徑，其直接界定該圓形空腔；外半徑，其界定該環(huán)；底表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直的多個(gè)部分； 絕熱器，其接近該環(huán)的該底表的至少一部分面；及頂表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直且與該底表面實(shí)質(zhì)平行的多個(gè)部分，并且相對于 該底表面而設(shè)置，其中該頂表面包含面向晶片表面，其從該環(huán)的該內(nèi)半徑繞著該環(huán)而圓形地延伸至第二半徑，并且垂直于 該環(huán)的軸，其中該第二半徑大于該環(huán)的該內(nèi)半徑且與其同中心，以及該第二半徑小于該外 半徑；及突出物，其從該頂表面延伸圍繞該環(huán)，并且在與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)平行的方向上突出，且鄰 接該第二半徑。
18. —種晶片處理系統(tǒng)，其包含 外殼，其定義出處理室；高密度等離子產(chǎn)生系統(tǒng)，其可操作地耦合至該處理室； 氣體輸送系統(tǒng)，配置用以將氣體引入該處理室中； 壓力控制系統(tǒng)，用于使該處理室內(nèi)保持選定壓力；及晶片支撐構(gòu)件，其包含圓環(huán)，該圓環(huán)實(shí)質(zhì)上界定圓形空腔，且大體上與該圓形空腔同中 心，其中該圓環(huán)包含內(nèi)半徑，其直接界定該圓形空腔； 外半徑，其界定該環(huán)；底表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直的多個(gè)部分；及頂表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直且與該底表面實(shí)質(zhì)平行的多個(gè)部分，并且相對于 該底表面而設(shè)置，其中該頂表面包含面向晶片表面，其從該環(huán)的該內(nèi)半徑繞著該環(huán)而圓形地延伸至第二半徑，并且垂直于 該環(huán)的軸，其中該第二半徑大于該環(huán)的該內(nèi)半徑且與其同中心，以及該第二半徑小于該外 半徑；及突出物，其從該頂表面延伸圍繞該環(huán)，并且在與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)平行的方向上突出，且鄰 接該第二半徑。
19. 一種晶片處理系統(tǒng)，其包含 外殼，其定義處理室；高密度等離子產(chǎn)生系統(tǒng)，其可操作地耦合至該處理室； 氣體輸送系統(tǒng)，配置用以將氣體引入該處理室中； 壓力控制系統(tǒng)，用于使該處理室內(nèi)保持選定壓力；及晶片支撐構(gòu)件，其包含圓環(huán)，該圓環(huán)實(shí)質(zhì)上界定圓形空腔且大體上與該圓形空腔同中 心，其中該圓環(huán)包含內(nèi)半徑，其直接界定該圓形空腔； 外半徑，其界定該環(huán)；底表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直的多個(gè)部分； 絕熱器，接近該環(huán)的該底表面的至少一部分；及頂表面，其具有與該環(huán)的軸實(shí)質(zhì)垂直且與該底表面實(shí)質(zhì)平行的多個(gè)部分，并且相對于 該底表面而設(shè)置，其中該頂表面包含面向晶片表面，該面向晶片表面從該環(huán)的該內(nèi)半徑繞 著該環(huán)而圓形地延伸至第二半徑，并且垂直于該環(huán)的軸，其中該第二半徑大于該環(huán)的該內(nèi) 半徑且與其同中心，以及該第二半徑小于該外半徑。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，揭示一種用于化學(xué)氣相沉積工藝的工藝套組蓋。工藝套組蓋可包含從工藝套組蓋的頂表面突出的一突出物。該突出物鄰接一面向晶片表面。在重復(fù)的沉積工藝期間，該突出物減少氧化物在工藝套組蓋及面向晶片表面上累積增長。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，工藝套組蓋亦可能與一下部支撐結(jié)構(gòu)(例如，一陶瓷軸環(huán)或底座)在界面處有最小熱接觸。可通過將一絕熱器放置在工藝套組蓋及下部支撐結(jié)構(gòu)之間或在工藝套組蓋及下部支撐結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生一間隙或多個(gè)間隙來達(dá)成最小熱接觸。周圍氣體可在單個(gè)或多個(gè)間隙內(nèi)提供絕熱作用。
文檔編號B05B13/00GK101765464SQ200880100491
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者穆罕姆德·拉希德 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司