專利名稱：具有流量均衡器與下內(nèi)襯的蝕刻腔室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大致關(guān)于一種具有下流量均衡器(lowered flow equalizer)與 下腔室內(nèi)襯的等離子體處理腔室。
背景技術(shù)：
集成電路已經(jīng)發(fā)展成在單一芯片上包括有數(shù)百萬(wàn)個(gè)部件(例如晶體管、電容器、 電阻器等等)的復(fù)雜器件。芯片設(shè)計(jì)的發(fā)展持續(xù)需要更快速的電路布線和更高的電路密 度。更高電路密度的需求必須使集成電路部件的尺寸縮小。在此技術(shù)領(lǐng)域中，這樣器件的 特征結(jié)構(gòu)的最小尺寸一般稱為臨界尺寸(critical dimension)。臨界尺寸大體上包括諸如 線、柱、開(kāi)口、線之間的空間等等的特征結(jié)構(gòu)的最小寬度。隨著這些臨界尺寸縮小，橫跨襯底的處理均勻性對(duì)于維持高產(chǎn)量變得重要。用來(lái) 制造集成電路的傳統(tǒng)等離子體蝕刻處理所涉及的問(wèn)題是部分因真空泵所造成的橫跨襯底 的蝕刻速率的非均勻性，其中該真空泵將蝕刻氣體朝向排出口抽吸且遠(yuǎn)離襯底。由于較易 于從腔室最靠近排出口的區(qū)域(即襯底周?chē)?抽吸氣體，蝕刻氣體會(huì)被朝向排出口吸引且 遠(yuǎn)離襯底，由此在腔室內(nèi)的襯底上導(dǎo)致非均勻蝕刻。此非均勻性可能顯著地影響效能，并增 加制造集成電路的成本。因此，此技術(shù)領(lǐng)域存在一種設(shè)備的需求，其中該設(shè)備能在制造集成電路的期間均 勻地蝕刻材料層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面大致關(guān)于一種具有下流量均衡器(lowered flow equalizer)與 下腔室內(nèi)襯的等離子體處理腔室。在一個(gè)實(shí)施例中，一種等離子體設(shè)備包含腔室主體；第 一腔室內(nèi)襯，其設(shè)置在該腔室主體中；第二腔室內(nèi)襯，其設(shè)置在該腔室主體中在該第一腔室 內(nèi)襯下方；及流量均衡器，其設(shè)置在該腔室主體中且電氣耦接到該第一腔室內(nèi)襯和該第二 腔室內(nèi)襯兩者。在另一實(shí)施例中，一種蝕刻設(shè)備包含腔室主體；襯底支撐基座，其設(shè)置在該腔室 主體中；氣體引入噴頭，其設(shè)置成與該襯底支撐基座相對(duì)；第一腔室內(nèi)襯，其設(shè)置在該腔室 主體中，以使該襯底支撐基座、該氣體引入噴頭和該第一腔室內(nèi)襯至少部分地包圍處理區(qū) 域。環(huán)狀擋件耦接到該襯底支撐基座，且至少部分地環(huán)繞該襯底支撐基座。第二腔室內(nèi)襯 耦接到該腔室主體，且設(shè)置在該第一腔室內(nèi)襯下方。此外，流量均衡器設(shè)置在該擋件下方， 且電氣耦接到該第一腔室內(nèi)襯和該第二腔室內(nèi)襯兩者。在另一實(shí)施例中，一種蝕刻設(shè)備包含腔室主體；襯底支撐基座，其設(shè)置在該腔室 主體中；氣體引入噴頭，其設(shè)置成與該襯底支撐基座相對(duì)；第一腔室內(nèi)襯，其設(shè)置在該腔室 主體中，以使該襯底支撐基座、該氣體引入噴頭和該第一腔室內(nèi)襯至少部分地包圍處理區(qū) 域。該第一腔室內(nèi)襯具有切入底表面的第一環(huán)狀凹槽，且第一導(dǎo)電環(huán)設(shè)置在該第一環(huán)狀凹 槽內(nèi)。環(huán)狀擋件耦接到該襯底支撐基座，且至少部分地環(huán)繞該襯底支撐基座。第二腔室內(nèi)襯耦接到該腔室主體，且設(shè)置在該第一腔室內(nèi)襯下方，其中該第二腔室內(nèi)襯具有切入底表 面的第二環(huán)狀凹槽，第二導(dǎo)電環(huán)設(shè)置在該第二環(huán)狀凹槽內(nèi)。流量均衡器設(shè)置在該擋件下方 且電氣耦接到該第一腔室內(nèi)襯和該第二腔室內(nèi)襯兩者，其中該流量均衡器耦接到該第一導(dǎo) 電環(huán)和該第二導(dǎo)電環(huán)。該流量均衡器具有穿過(guò)其間的一開(kāi)口，其中該開(kāi)口的中心系偏離該 流量均衡器的中心，以及其中該流量均衡器的寬度系從第一點(diǎn)漸漸減少到第二點(diǎn)，該第二 點(diǎn)系從該第一點(diǎn)徑向設(shè)置180°。


本發(fā)明的實(shí)施例的前述特征、詳細(xì)說(shuō)明可以通過(guò)參照實(shí)施例而更加了解，其中一 些實(shí)施例圖示在附圖中。然而，應(yīng)了解，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，因而不會(huì)限制本 發(fā)明范圍，本發(fā)明允許其它等效的實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蝕刻設(shè)備的示意截面圖。圖2為上內(nèi)襯、下內(nèi)襯與流量均衡器間的耦接結(jié)構(gòu)的示意截面圖。圖3A為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的流量均衡器的示意俯視圖。圖3B為圖3A的流量均衡器的示意截面圖。圖4A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的下內(nèi)襯的示意立體圖。圖4B為圖4A的下內(nèi)襯的示意仰視圖。圖4C為圖4A的下內(nèi)襯的耦接位置的示意截面圖。為了促進(jìn)了解，圖式中盡可能使用相同的參考符號(hào)來(lái)表示相同的元件。應(yīng)了解，一 個(gè)實(shí)施例中揭示的元件可以有利地用在其它實(shí)施例中而不需贅述。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例大致上包含一種等離子體處理腔室，其具有下流量均衡器 (lowered flow equalizer)與下腔室內(nèi)襯。本發(fā)明的各種實(shí)施例將在下文就蝕刻腔室進(jìn)行 敘述。但是，許多等離子體沉積與蝕刻腔室可以受益自本文揭示的教示，尤其是可為半導(dǎo)體 晶圓處理系統(tǒng)(例如CENTURA 系統(tǒng))的一部分的介電質(zhì)蝕刻腔室(例如ENABLER 蝕刻腔室)、PR0DUCER 蝕刻腔室、eMax 蝕刻腔室等等，其均可從美國(guó)加州圣克拉拉 市(Santa Clara)的應(yīng)用材料公司(Applied Materials, Inc.)獲得?？闪私獾氖牵渌?離子體反應(yīng)器(包括來(lái)自其它制造商的等離子體反應(yīng)器)可適于受益自本發(fā)明。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的蝕刻設(shè)備100的示意截面圖。設(shè)備100包含腔室 主體102，襯底104于該腔室主體102內(nèi)放置在基座106上而面對(duì)氣體引入噴頭108。可以 從氣體源110經(jīng)由噴頭108來(lái)供應(yīng)處理氣體到腔室102。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用來(lái)自電源 130的電流對(duì)基座106施加偏壓。在另一實(shí)施例中，可以用來(lái)自電源112的電流對(duì)噴頭108 施加偏壓。在處理期間，處理氣體經(jīng)由噴頭108供應(yīng)到處理區(qū)域128，等離子體形式的處理氣 體在處理區(qū)域128中從襯底104蝕刻材料。等離子體不僅可以延伸到襯底104，并且可以延 伸到腔室壁。為了保護(hù)腔室壁免于等離子體，可以設(shè)置上內(nèi)襯126。上內(nèi)襯126可以保護(hù) 腔室壁免于暴露到等離子體。此外，在處理停止期間，可以移除上內(nèi)襯126以將其清潔或更 換。
4和基座106。下?lián)跫?16可以延伸靠近上內(nèi)襯126 且具有穿過(guò)其間的復(fù)數(shù)個(gè)狹孔。擋件116中的該狹孔允許欲被抽吸穿過(guò)其間的處理氣體能 被排出處理腔室主體102?？梢栽O(shè)計(jì)該狹孔的尺寸，以去除或減少穿過(guò)擋件116的等離子體的量。也可以在擋件116周?chē)趽跫?16與上內(nèi)襯126之間的區(qū)域中抽吸處理氣體。通 常，大部分的等離子體將被限制在處理區(qū)域128中，但一些等離子體可以延伸超過(guò)擋件116 的外圍且因而被抽吸到擋件116下方。因此，可以設(shè)置下腔室內(nèi)襯120，以保護(hù)下腔室壁免 于等離子體。在處理停止期間，可以移除下內(nèi)襯120以將其清潔或更換。下內(nèi)襯120可以 通過(guò)埋頭固定機(jī)構(gòu)124耦接到腔室主體102的底部。在一個(gè)實(shí)施例中，固定機(jī)構(gòu)124可以 包含螺釘。真空泵114可以將處理腔室主體102排空，并且因此吸引處理氣體穿過(guò)擋件116 且穿過(guò)擋件116和上內(nèi)襯126之間的區(qū)域?？梢栽谙聝?nèi)襯120與腔室主體102的一側(cè)和腔 室主體102的底部之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)氣室122。該一個(gè)或多個(gè)氣室122用以擴(kuò)增該真空 抽吸。該一個(gè)或多個(gè)氣室122可以沿著僅一部分的下內(nèi)襯120來(lái)設(shè)置。因此，最大的真空 抽吸將位于最靠近氣室122的區(qū)域中，其最靠近真空泵114而相對(duì)于最遠(yuǎn)離氣室122和真 空泵114的區(qū)域?？梢栽O(shè)置流量均衡器118以將來(lái)自處理區(qū)域128的真空抽吸予以均勻化。流量均 衡器118可以耦接在上內(nèi)襯126與下內(nèi)襯120之間，并且在一部分的擋件116下方延伸。流 量均衡器118可以具有穿過(guò)其間的開(kāi)口，以讓流量均衡器118置于基座106周?chē)?。擋?16 的寬度大于流量均衡器118的開(kāi)口的直徑。流量均衡器118在擋件116下方延伸。流量均 衡器118在最靠近氣室122的位置處在擋件116下方延伸較大的距離。流量均衡器118在 擋件116下方延伸的距離沿著基座106周?chē)?80°半徑漸漸減少。通過(guò)漸漸減少流量均衡器118在擋件116下方延伸的距離，自處理區(qū)域128的真 空抽吸可以沿著襯底104整個(gè)周?chē)菍?shí)質(zhì)均勻的。流量均衡器118在最靠近真空泵114與 該一個(gè)或多個(gè)氣室122的位置處在擋件116下方延伸最大，在此處來(lái)自真空泵114的吸引 是最大的。同樣地，流量均衡器118在最遠(yuǎn)離真空泵114與該一個(gè)或多個(gè)氣室122的位置處 在擋件116下方延伸最小，在此處來(lái)自真空泵114的吸引是最小的。通過(guò)漸漸減少流量均 衡器118在擋件116下方延伸的距離，自處理區(qū)域128的真空抽吸可以是實(shí)質(zhì)均勻的。自 處理區(qū)域128的均勻真空抽吸可有助于均勻的襯底104蝕刻。圖2為上內(nèi)襯204、下內(nèi)襯206與流量均衡器202之間的耦接結(jié)構(gòu)200的示意截面 圖。流量均衡器202耦接在上內(nèi)襯204與下內(nèi)襯206之間。上內(nèi)襯204在其中具有環(huán)形凹 槽210。可以在凹槽210內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電材料208，以確保上內(nèi)襯204與流量均衡器202之間的 良好電氣接觸。同樣地，下內(nèi)襯206可以在其中具有環(huán)形凹槽212。可以在凹槽212內(nèi)設(shè)置 導(dǎo)電材料208，以確保下內(nèi)襯206與流量均衡器202之間的良好電氣接觸。在一個(gè)實(shí)施例 中，導(dǎo)電材料208可以包含銅。在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電材料208可以包含鎳。由于流量均衡器202電氣耦接到上內(nèi)襯204與下內(nèi)襯206，流量均衡器202以內(nèi) 襯204、206來(lái)接地。因此，當(dāng)存在RF等離子體時(shí)，尋求返回路徑到接地的RF電流可以沿著 流量均衡器202行進(jìn)，并且上達(dá)上內(nèi)襯204 (如箭頭“A”所示)或下達(dá)下內(nèi)襯206 (如箭頭 “B”所示)。腔室中的RF電流將沿最容易的路徑行進(jìn)到接地。通過(guò)將流量均衡器202電氣
5于與內(nèi)襯204、206相同的電位，并提供相同的到 接地的路徑。流量均衡器202(其電氣耦接到內(nèi)襯204、206)增加了通過(guò)內(nèi)襯204、206到接 地的路徑的表面積，并且因此可以使等離子體于腔室中在襯底上方更均勻地延伸。若流量 均衡器202電氣漂浮或接地到基座，流量均衡器可能實(shí)際上吸引等離子體且產(chǎn)生邊緣高蝕 刻等離子體或中心高蝕刻等離子體(取決于其耦接到何處)，并且造成不均勻的蝕刻。圖3A為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的流量均衡器300的示意俯視圖。圖3B為圖3A 的流量均衡器300的示意截面圖。流量均衡器300具有懸部302，其放置在下腔室內(nèi)襯上， 并且其在蝕刻腔室中是流量均衡器300對(duì)下內(nèi)襯和上內(nèi)襯的電氣耦接點(diǎn)。流量均衡器300 具有穿過(guò)其間的孔308，孔308的中心線312偏離流量均衡器300的中心線310 —距離(如 箭頭“G”所示)。在一個(gè)實(shí)施例中，此偏離可以在約0.75至約1.25英寸之間。在另一實(shí)施 例中，此偏離可以在約0. 90至約1. 10英寸之間。該偏心孔308允許流量均衡器300的凸 部304沿著180°半徑漸漸減少寬度。凸部304設(shè)置在懸部302下方的位置處，從而使凸部 304于蝕刻腔室中位于擋件下方。圖4A為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的下內(nèi)襯400的示意立體圖。下內(nèi)襯400包含內(nèi) 壁402，內(nèi)壁402從底壁406向上延伸。內(nèi)壁402保護(hù)基座下方的區(qū)域免于任何等離子體暴 露。外壁404保護(hù)上內(nèi)襯下方的腔室壁免于等離子體暴露。在外壁404與底壁406內(nèi)，可 以切穿其間形成一個(gè)或多個(gè)氣體通道408。在一個(gè)實(shí)施例中，該氣體通道408可以沿著外壁 404與底壁406交錯(cuò)。在另一實(shí)施例中，該氣體通道可以實(shí)質(zhì)相同的，并且橫跨外壁404與 底壁406配置。外壁404中的氣體通道408可以在外壁404周?chē)由靸H相應(yīng)于腔室中氣室的部 分。若氣室在整個(gè)下內(nèi)襯400周?chē)由?，則該氣體通道408可在整個(gè)外壁404周?chē)由?。?一個(gè)實(shí)施例中，該氣體通道408可以存在于外壁404上小于約50%的面積。同樣地，在底壁 406中的該氣體通道可以在底壁406周?chē)由靸H相應(yīng)于腔室中氣室的部分。若氣室在整個(gè) 底部周?chē)由?，則該氣體通道408可以沿著整個(gè)底壁406存在。盡管腔室中大部分等離子體(即約99% )可以包含在擋件上方，一些等離子體被 吸引到基座、擋件和流量均衡器下方是可能的。為了降低等離子體被吸引到氣室、真空線路 或真空泵內(nèi)的可能性，可以設(shè)計(jì)氣體通道408的尺寸從而得以避免等離子體通過(guò)其間。圖4B為圖4A的下內(nèi)襯400的示意仰視圖。如圖4B所示，底壁406中的該氣體通 道408可以延伸僅一部分的內(nèi)襯400周?chē)?。在一個(gè)實(shí)施例中，該氣體通道408可以存在小 于底壁406的約25%。底壁406的底表面410可以具有導(dǎo)電材料412設(shè)置其中，以將下內(nèi) 襯400電氣耦接到接地。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材料412包含鎳。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電材 料412可以在下內(nèi)襯400的底表面410周?chē)鷱较蜓由旒s270°。圖4C為圖4A的下內(nèi)襯400的耦接位置的示意截面圖。此耦接可以包含埋頭固定 位置414。通過(guò)利用直通道對(duì)面的埋頭固定位置414，下內(nèi)襯400可以穩(wěn)固地固定到腔室主 體，以將因膨脹和收縮或腔室震動(dòng)所造成的下內(nèi)襯400的任何移動(dòng)保持到最小。通過(guò)將流量均衡器接地到下腔室內(nèi)襯和上腔室內(nèi)襯，流量均衡器可以提供經(jīng)由該 內(nèi)襯到接地的路徑，因此使腔室的處理區(qū)域內(nèi)的等離子體分布予以均勻化。通過(guò)將等離子 體分布予以均勻化，可以增加蝕刻均勻性。雖然前述說(shuō)明指向本發(fā)明的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的基本范圍下可以設(shè)計(jì)出本
6發(fā)明的其它與進(jìn)一步實(shí)施例，并且本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求來(lái)決定。
權(quán)利要求
一種內(nèi)襯，包含內(nèi)襯主體，具有內(nèi)壁，其延伸到第一高度；外壁，其延伸到不同于所述第一高度的第二高度；以及底壁，其耦接在所述內(nèi)壁與所述外壁之間，其中，所述底壁與所述外壁各具有穿過(guò)其間的復(fù)數(shù)個(gè)氣體通道，其中，所述外壁的至少兩個(gè)氣體通道具有不同尺寸，并且其中，所述底壁的至少兩個(gè)氣體通道具有不同尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯，其中，所述外壁的至少兩個(gè)氣體通道具有實(shí)質(zhì)相同的 寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)襯，其中，所述底壁的至少兩個(gè)氣體通道具有實(shí)質(zhì)相同的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)襯，其中，所述外壁的至少兩個(gè)氣體通道具有不同的長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)襯，其中，所述底壁的至少兩個(gè)氣體通道具有不同的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯，其中，所述底壁的至少兩個(gè)氣體通道具有實(shí)質(zhì)相同的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯，其中，所述底壁的至少兩個(gè)氣體通道具有不同的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯，其中，所述內(nèi)壁不具有穿過(guò)其間設(shè)置的氣體通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯，其中，所述外壁為實(shí)質(zhì)環(huán)狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)襯，其中，所述內(nèi)壁為實(shí)質(zhì)環(huán)狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)襯，其中，所述氣體通道占所述外壁的面積小于約50%。
12.一種流量均衡器，包含 懸部；以及凸部，其耦接到所述懸部且從所述懸部徑向向內(nèi)延伸，所述凸部具有穿過(guò)其間的偏心 開(kāi)口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流量均衡器，其中，所述開(kāi)口在約0.75英寸至約1. 25英寸 之間偏心。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的流量均衡器，其中，所述開(kāi)口在約0.90英寸至約1.10英寸 之間偏心。
15.一種蝕刻設(shè)備，包含腔室主體；襯底支撐基座，其設(shè)置在所述腔室主體中；氣體引入噴頭，其設(shè)置在所述腔室主體中與所述襯底支撐基座相對(duì)； 第一腔室內(nèi)襯，其設(shè)置在所述腔室主體中，以使所述襯底支撐基座、所述氣體弓I入噴頭 和所述第一腔室內(nèi)襯至少部分地包圍處理區(qū)域；環(huán)狀擋件，其耦接到所述襯底支撐基座且至少部分地環(huán)繞所述襯底支撐基座； 第二腔室內(nèi)襯，其耦接到所述腔室主體且設(shè)置在所述第一腔室內(nèi)襯下方；以及 流量均衡器，其設(shè)置在所述擋件下方且耦接到所述第一腔室內(nèi)襯和所述第二腔室內(nèi)襯 兩者。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種具有下流量均衡器(lowered flow equalizer)與下腔室內(nèi)襯的等離子體處理腔室。在蝕刻處理中，可能從處理腔室不均勻地抽吸處理氣體，這將導(dǎo)致不均勻的襯底蝕刻。通過(guò)將從腔室排出的處理氣體的流量均等化，可以達(dá)成更均勻的蝕刻。通過(guò)將流量均衡器電氣耦接到腔室內(nèi)襯，來(lái)自流量均衡器的RF返回路徑可以沿著腔室內(nèi)襯行進(jìn)，因此減少了處理期間被抽吸到襯底下方的等離子體的量。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK101926232SQ200980103385
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者勞建邦, 卡洛·貝拉, 詹姆斯·D·卡達(dá)希, 邁克爾·C·庫(kù)特內(nèi), 馬修·L·米勒 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司