专利名称：用于衬底处理室的带状屏蔽的利记博彩app
技术领域：
用于衬底处理室的带状屏蔽技术领域本发明涉及用于衬底处理室的带状屏蔽。
技术背景电子电路和显示器的制造中，在衬底(例如半导体晶片、陶瓷或玻璃 衬底)上形成半导体、电介质和导电体。这些材料通过例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、离子注入、氧化或氮化处理而形成。 此后，对所沉积的衬底材料进行刻蚀以形成特征(例如门电路、过孔、接 触孔和互连线路)。在通常的处理中，衬底置于室中处理区域的支撑上， 并暴露于热量或气体等离子体以在衬底上进行材料的沉积或刻蚀。室具有 封闭的壁，并由泵(例如低真空泵和涡轮分子泵)进行抽气。还可以用图1所示的带状屏蔽20来保护壁不受腐蚀，并由其来承受 室中正在进行的处理造成的处理沉积物。带状屏蔽20通常由陶瓷材料制 成，并形成为与室壁至少部分共形。 一种示例性的现有带状屏蔽20包括 圆筒形侧壁22，圆周形顶部凸缘24从侧壁22的顶端26沿径向向外延 伸，圆周形底部凸缘28从侧壁22的底端30沿径向向外延伸。顶部凸缘 24耦合到衬底处理室中的外部屏蔽(未示出)，底部凸缘28置于壁架 上。带状屏蔽20包括带有切口 34的前侧32和与前侧相对的后侧36。壁 22的顶端26具有环绕壁的前侧32延伸的第一梁38和环绕壁22的后侧36 延伸的第二梁40。带状屏蔽20作为屏蔽来承受处理沉积物，从而使室壁 上形成的处理沉积物的数量减少。但是，在使用时，必须相当频繁地从室中拆下传统屏蔽20并对其进 行清洗或替换。随着屏蔽20的侧壁22和凸缘24、 28上逐渐积累处理沉积 物，在一段时间之后，必须从室中拆下屏蔽20并进行清洗或替换。例 如，在通过CVD沉积铝时，在处理3000到5000个衬底之后，通常就必
须对屏蔽20进行替换或清洗。希望有这样一种屏蔽20，它在必需进行清洗或替换之前可以持续更多数目的处理循环，从而可以减少对室进行操作所需的预防性维护周期的频率。
屏蔽20的另一个问题是限制使用该屏蔽的处理室的泵流效率。室 (未示出)通常具有围设于衬底的泵浦通道或泵浦端口，它们经由节流阀 连接到外部的低真空泵和涡轮分子泵。但是，由于带状屏蔽20位于衬底 与泵浦通道或泵浦端口之间的气流路径中，所以凸缘24、 28经常会对流 出室外和流入泵浦通道的气流造成阻挡或其他形式的阻碍。例如，在使用 屏蔽20时，在进行抽气约10秒之后，室中的压力通常可以达到约5X10—5 Torr。期望有这样的带状屏蔽，它可以允许更有效地抽气，以便在更快的 时间内达到更低的室压力。
因此，期望有这样一种带状屏蔽，它可以对衬底处理室的壁上形成处 理沉积物进行限制。还期望该屏蔽可以不需替换或清洗地使用更多数目的 处理循环。对于该屏蔽，还期望它不会对经过室的泵浦通道的气流造成额 外的阻碍。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于衬底处理室的带状屏蔽，其可以提高抽泣效率。
本实用新型还提供一种用于衬底处理室的带状屏蔽，其可以降低室表 面上的处理处理沉积物，并由此延长清洁循环间的工作寿命。
根据本实用新型的一个方面，提供一种用于衬底处理室的带状屏蔽。 该带状屏蔽具有圆筒形壁，圆筒形壁具有的切口以及顶端和底端。凸缘从圆筒形壁的底端沿径向向外延伸。壳体从圆筒形壁的顶端沿径向向外延伸 并环绕切口连接到凸缘。圆筒形壁、凸缘和壳体的至少部分表面具有小于 约16微英寸的表面粗糙度平均值，从而使这些表面暴露于衬底处理室中 的处理环境时，其上产生的沉积物较少。
根据本实用新型的另一方面，提供一种衬底处理室，其包括上述带状屏蔽，其特征在于，所述室还包括外侧壁，所述外侧壁具有沿径向向内
延伸的壁架，使得所述带状屏蔽在置于所述壁架上时基本覆盖所述外侧 壁，以减少在所述室中进行的处理期间所述外侧壁上的沉积；用于接收由 处理气体处理的衬底的衬底支撑；用于引入所述处理气体的气体分配器；用于激发所述处理气体的气体激发器；以及用于排出所述处理气体的泵浦 通道。提供一种用于衬底处理室的带状屏蔽，带状屏蔽由氧化铝制成，其特 征在于包括圆筒形壁，所述圆筒形壁具有穿过其的切口，所述圆筒形壁 具有顶端和底端，所述顶端的至少50%周边是基本上垂直终止的；从所述 圆筒形壁的所述底端沿径向向外延伸的凸缘；从所述圆筒形壁的所述顶端 沿径向向外延伸的壳体，所述壳体基本上只环绕所述切口并连接到所述凸 缘，并且其中，所述圆筒形壁、所述凸缘以及所述壳体的表面至少部分地 具有小于约16微英寸的表面粗糙度平均值，从而所述这些表面暴露于所 述衬底处理室中的处理环境时，其上产生的沉积物较少。根据上述方案，增大了室的泵浦传导性，从而提高了抽气性能。另 外，可以减少屏蔽表面的处理沉积物，由此延长清洁循环间的工作寿命。
根据下面的说明、权利要求以及图示了本发明示例的附图，可以对本 发明的这些特征、方面和优点有更好的理解。但是，应当明白，这些特征 中每个都可以一般地用于本发明中，而不仅仅以具体附图中的形式，本发 明包括这些特征的任意组合。其中图l (现有技术)是用于衬底处理室的现有带状屏蔽的立体图； 图2A是根据本发明的带状屏蔽示例性实施例的立体图； 图2B是图2A的带状屏蔽的俯视图； 图2C是图2A的带状屏蔽的侧面视图； 图2D是图2A的带状屏蔽的正视图；图3是包括具有带状屏蔽的室的处理装置的一种示例性实施例的示意 性剖视图；以及图4是含有带状屏蔽的CVD等离子处理室的示例性实施例的示意性
部分剖视图。
具体实施方式
图2A到图2D中图示了适用于衬底处理室的带状屏蔽50的示例性实 施例。带状屏蔽50包括圆筒性壁52，其形状和大小可以包围保持在室中 的衬底。圆筒形壁52通常是与室中处理的衬底平面基本垂直或正交的正 圆柱形，并具有中心对称轴53。但是，圆筒形壁52也可以具有矩形或正 方形截面来包围衬底(例如显示器面板)。尽管图示了带状屏蔽50的一 种示例情况，但是本领域普通技术人员易于想到的其他形式也在本发明的 范围之内；因此，本发明不应限制在此处所述的示例性实施例中。圆筒形壁52具有中部，中部具有切口54，切口54通常是纵长形的椭 圆孔，其直径的大小使衬底(例如圆形半导体晶片)可以经切口 54通 过。在使用时，切口 54邻近于室的外侧壁中的晶片装载切口 54处，使得 可以从传送室经过切口 54传送晶片并将其置于室中的衬底支撑上。对于 直径300mm的晶片，切口 54的宽度尺寸大约要大25%，例如从约 360mm到约390mm。切口的高度通常从约30mm到约40mm。凸缘56从圆筒形壁52的底端58沿径向向外延伸。凸缘56设置为将 带状屏蔽50支撑在处理室中。通常，凸缘56沿径向向外、并基本上垂直 于圆筒形壁52延伸。凸缘56还可以具有凹口 57，用于对准、紧固，或者 作为室中的穿通孔。通常，凸缘56基本上环绕圆筒形壁52的整个圆周延 伸。壳体60从圆筒形壁52的顶端62沿径向向外延伸。壳体60环绕圆筒 形壁52中部的切口 54，并连接到凸缘56的至少一部分处。壳体60被设 置来围住切口54，围绕切口 54将其与周边的室壁分开。壳体60形成为围 绕切口 54延伸的椭圆框架。壳体60包括顶部梁62和曲面形侧壁64，它 们连接到前框架66并封闭切口 54。图1所示现有技术的带状屏蔽20包括环绕在圆筒形壁22的后侧36延 伸的第二梁40，后侧36与带有切口 34的前侧32相对。第二梁40被确定 为是对排气端口和抽气系统造成阻碍、导致室抽气时间加长的原因。有利 地，如图2A所示的带状屏蔽50中，没有环绕排气端口第二梁40，相反， 在带状屏蔽50中，圆筒形壁52结束于垂直壁68。这样提供了显著提高的 抽气效率，因为屏蔽50没有了第二梁40的阻碍。具有传统屏蔽20的室 需要60秒钟抽气到5 X 10—5 Torr，而包括这里所述形式的带状屏蔽50的室 达到相同压力所需的抽气时间约为10秒钟。这是出人意料的结果，抽气 效率令人惊讶地提高到了 6倍。带状屏蔽50的至少部分表面(例如圆筒形壁52、凸缘56或壳体 60)暴露于室100内的环境中。暴露于处理环境可以包括暴露于室100中 形成的高能气体(例如等离子体)。可以对暴露表面进行处理以降低其表 面活性，并从而减少这些表面上的处理沉积物。这样的表面处理可以包括 抛光、喷沙处理、喷丸处理等。在一种情况中，对带状屏蔽50的暴露表 面进行处理使之具有预定的表面特性，所述特性包括较低的表面粗糙度平 均值。表面粗糙度平均值是沿暴露表面的粗糙特征中峰和谷离平均线的位 移绝对值的平均值。粗糙度平均值可以通过轮廓测定仪、扫描电子显微镜 或其他表面测量方法来确定，其中轮廓测定仪使针尖在表面上通过以产生 表面上凹凸形状的高度波动轨迹，扫描电子显微镜用由表面反射的电子束 来产生表面的图像。例如，可以将带状屏蔽50切成试样块，并对每个试 样块进行测量以确定其表面特性。然后对这些测量结果取平均以确定表面 粗糙度平均值。为了对表面的特性(例如粗糙度平均值、斜度或其他特 性)进行测量，可以使用国际标准ANSI/ASME B.46.1 - 1995，该标准规 定了适当的截取长度和评价长度。在一种情况中，对表面进行处理使之具 有小于约50微英寸(~1.3微米)、甚至小于约20微英寸( 0.5微米)、 或者甚至小于约16微英寸(-0.4微米)的表面粗糙度平均值。已发现这 样的表面粗糙度平均值限制可以使暴露于衬底处理室中的处理环境中时， 屏蔽表面上的处理沉积物显著减少。带状屏蔽50由电介质材料制成期望的形状，然后经过表面处理以达 到期望的表面粗糙度平均值水平。在一种实施例中，电介质由可透过RF 能量的材料(例如对来自等离子发生器的RF能量基本透明的材料)制 成。例如，电介质可以是陶瓷材料，例如石英或氧化铝。屏蔽50可以通 过将陶瓷粉末模制成期望形状来制造，例如通过冷等静压冲压来制造。在 冷等静压冲压处理中，将陶瓷粉末与液体粘合剂(例如有机粘合剂聚乙烯醇)混合。将混合物置于等静压冲压设备的橡胶袋中，并在袋壁上均匀地 施加压力将混合物压实以形成具有期望形状的陶瓷结构。例如，可以通过 将柔性容器浸在水中，也可以通过其他提供压力的方法来施加压力。模制 的陶瓷预制件可以用中空管制成圆筒形或环形。还可以通过对预制件进行 机加工来对模制的陶瓷预制件进一步成形以提供期望的尺寸。然后对成形 的陶瓷预制件进行烧结以形成烧结陶瓷。例如，对氧化铝进行烧结可以在约130(TC到约180(TC的温度、约48到约96小时的时间段、通常约latm 的压力下进行。可以通过例如机加工、抛光、激光钻孔中的至少一种以及 其他方法来对烧结陶瓷材料进一步成形，以提供期望的陶瓷结构。然后用喷丸对陶瓷元件的表面进行喷丸处理，所述喷丸包括氧化铝砂 砾，该砂砾的粒度选择为适于对元件表面进行喷砂，例如粒度为36的氧 化铝颗粒的颗粒。喷砂用来使表面粗糙化。此后，用金刚石垫对表面进行 抛光，使之具有小于约6微英寸的粗糙度平均值。这比现有技术的屏蔽 小得多，后者通常粗糙化至约150微英寸( 3微米)到约450微英寸 ( 18微米)的平均表面粗糙度值。已发现将表面粗糙度降低到原来的1/4 以下使带状屏蔽的寿命显著地、出人意料地提高了。通过用清洁的干空气 或氮气吹过表面，对所得的陶瓷结构进行清洁以除去杂质和疏松的微粒， 然后将元件浸在HN03和/或HC1的溶液中，然后在蒸馏水中通过超声清洗 进行进一步清洁。然后在炉中对元件进行加热，在至少约IO(TC的温度下 通过烘烤除去清洁处理造成的任何残留物。根据本发明的带状屏蔽50可以用在具有室110的处理装置100中，室 110限定了能够包围衬底114的处理区域112，图3中示出了处理装置100 的示例性实施例。装置IOO可以是例如来自Santa Clara， Calif.的Applied Materials, Inc.的CVD室。装置100可以是独立的室，也可以安装在平台上 作为包括多个室的较大处理系统的一部分，所述平台例如同样来自 Applied Materials的ENDURA或CENTURA平台。装置IOO可以适用于通 过热处理或等离子增强CVD处理来沉积金属和/或金属氮化物层，包括
铝、钴、铜、钼、铌、钛、钽、钨以及它们的某些氮化物或其他化合物。室110的处理区域112中的衬底支撑120支撑衬底114以便处理，衬 底114是由机械手118经过切口 116插入室中的。气体分配器126向装置 100提供前驱气体，气体在室110中激发以在衬底114上沉积层。环绕衬 底的环形泵浦通道128通往排气端口 130，排气端口 130与外部排气泵 132相连以从室IIO排出气体。沿着导管136并位于端口 130与泵132之 间的节流阀134用于对室IIO中的气压进行控制。设置气体激发器140来 对室110中提供的处理气体进行激发。控制器150用于控制室元件(例如 支撑120、气体分配器126、排气泵132和气体激发器140)的工作。控制 器150包括通用计算机，该计算机具有CPU (例如Intel Corporation, Santa Clara， California的Pentium 处理器)并具有用计算机可读语言 (例如Pascal)写成并正确编译的适用程序代码。图4提供了室110的示例性实施例的更详细视图。在室110的上端位 置，室110包括盖子组件160，盖子组件160具有径向对称轴164。尽管 所示的盖子组件160基本上是盘状，但是本发明不限于特定的形状，也想 到了平行四边形以及其他的形状。盖子组件160包括若千个彼此堆叠的元 件，这些元件包括盖子边缘162、隔离环170、下部板174和上部板180。 上部板180与下部板174—起限定了通道182，在流体(例如去离子水) 流经通道182时，通道182使得可以对盖子组件160进行加热或冷却。上 部板180 (也称为温度控制板、气体馈送盖板、背板或水箱)优选为由铝 或铝合金制造，支撑于隔离环170上并用来支撑盖子组件160。板180还 包括位于中心、适于将处理气体发送到喷头182的处理气体入口 184。尽 管未示出，但是处理气体入口 184耦合到一个或多个上游气源和/或其他的 气体传递元件(例如气体混合器)以形成气体分配器126。挡板190优选 为由铝合金制造，并包括通道194将从气体入口 184流来的气体分布到喷 头196上方的腔193，它从腔193经过喷头196中形成的多个孔199通到 处理区域112。气体激发器140包括耦合到盖子组件160的电源198，电 源198在衬底处理过程中为盖子组件提供电能以激发处理气体。带状屏蔽50包围衬底114并位于室中，使其凸缘56在室110的垂直
内壁200上。带状屏蔽50的切口 54可密封，并制成允许机械手托板(未 示出)将衬底传送进出装置IOO的尺寸。带状屏蔽50与衬底支撑120分开 一段距离。环形泵浦通道128具有大体上由带状屏蔽50、衬垫202、 204以及隔 离环170限定的边，并具有隔离环170与带状屏蔽50之间形成的气门孔径 208。隔离环170包括由陶瓷制成的单块环状结构。衬垫202位于泵浦通 道128面对盖子边缘162的一侧并与其形状相符。在对衬底U4进行处理 期间，衬垫202和204都保持在浮动电位。衬垫202、 204优选为由金属 (例如铝)制造，并经过喷丸处理以增大对其上形成的任何处理沉积物的 附着力，以使沉积材料的剥落减小，否则这种剥落可能造成室110的污 染。根据情况，也可以将带状屏蔽50和衬垫202、 204组装并调整大小， 使之成为处理套件。带状屏蔽50是直径为dl的环形，并绕支撑120的中 心布置。衬垫202也是沿支撑120的中心线轴向延伸的带状形式的环形， 并具有大于dl的直径d2。衬垫204也是环形，并围绕衬底114周围形成 环状。在使用时，使支撑120运动到较低的接收位置，使其上带有衬底114 的机械手118经过室壁中的外部切口 116，并经过带状屏蔽56中的环形切 口 54到达支撑120正上方的位置。然后衬底由支撑120的尖端210保持， 机械手118退出装置100。然后由气体分配器126向盖子组件160供给处 理气体，气体进入处理气体入口 184，经过挡板190中的通道194，再经 过喷头196中形成的多个孔199分配到室中，气体在喷头196处被传递到 处理区域112。在传递到处理区域112时，气体与衬底114接触，其中衬底114被维 持在与处理气体的分解温度相应的温度，例如约IO(TC到约450°C，或者 约250。C到约450。C之间。衬底114由带有加热器(例如支撑120中的电 阻加热元件)的支撑120加热。将处理气体引入室110中并通常维持在约 100 mTorr到约20 Torr的压力下。由此通过CVD处理在衬底114上共形 地沉积金属和/或金属氮化物的层。分解处理是一种热处理，通常不依赖于 前驱气体的等离子体激发；但是在沉积处理期间或者在沉积之后，也可以 通过向RF源130施加功率以便由处理气体形成等离子体，从而形成等离子体以除去杂质。然后在真空泵255提供的负压影响下，使未反应的气体 和气体副产品从装置100排出。因此，气体经过气门孔径208越过屏蔽50 的顶壁68流入泵浦通道128。具有根据本发明的表面光洁度和形状的带状屏蔽50与传统的带状屏 蔽20相比，提供了显著的优点。例如，带状屏蔽50减少了前驱气体在屏 蔽表面上的沉积并使溅射到屏蔽表面上的材料汽化。因此，带状屏蔽50 与传统屏蔽20相比，在清洁周期之间可以有更长的工作时间。由于带状 屏蔽50在其表面上积累的沉积物少得多，所以延长了带状屏蔽50的寿 命，并因此不必像传统屏蔽20那样被频繁地拆下或清洁。此外，这种带 状屏蔽50所具有的垂直壁68没有象现有屏蔽20那样从壁延伸的梁，提供 了比现有屏蔽20明显改善的抽气时间。这是因为除去了由现有设计的梁 造成的阻碍，增大了室的泵浦传导性，从而提高了抽气性能。尽管已经参考某些优选形式对本发明进行了相当详细的说明，但是本 领域普通技术人员应当可以想到许多其他形式。例如，本领域普通技术人 员应当可以想到屏蔽50的其他形式和结构。另外，屏蔽50可以用于其他 类型的室中，例如PVD、离子注入、RTD或其他室。因此，权利要求的 精神和范围不应限于对此处所含优选形式的说明。
权利要求1.一种用于衬底处理室的带状屏蔽，其特征在于，所述带状屏蔽包括a)具有切口、顶端和底端的圆筒形壁；b)从所述圆筒形壁的所述底端沿径向向外延伸的凸缘；c)从所述圆筒形壁的所述顶端沿径向向外延伸的壳体，所述壳体环绕所述切口并连接到所述凸缘，并且其中，所述圆筒形壁、所述凸缘以及所述壳体的表面至少部分地具有小于约16微英寸的表面粗糙度平均值，从而这些表面暴露于所述衬底处理室中的处理环境时，其上产生的沉积物较少。
2. 根据权利要求1所述的带状屏蔽，其特征在于，所述壳体基本上只 围绕所述切口延伸。
3. 根据权利要求1所述的带状屏蔽，其特征在于，所述圆筒形壁顶端 的至少50%周边是基本上垂直终止的。
4. 根据权利要求1所述的带状屏蔽，其特征在于，绕所述壳体的所述 圆筒形壁的所述顶端没有径向延伸的凸缘。
5. 根据权利要求1所述的带状屏蔽，其特征在于，所述带状屏蔽由电 介质材料制成。
6. 根据权利要求5所述的带状屏蔽，其特征在于，所述电介质材料包 括氧化铝。
7. —种衬底处理室，包括根据权利要求1所述的带状屏蔽，其特征在 于，所述室还包括a) 外侧壁，所述外侧壁具有沿径向向内延伸的壁架，使得所述带状屏 蔽在置于所述壁架上时基本覆盖所述外侧壁，以减少在所述室中进行的处 理期间所述外侧壁上的沉积；b) 用于接收由处理气体处理的衬底的衬底支撑；c) 用于引入所述处理气体的气体分配器；d) 用于激发所述处理气体的气体激发器；以及 e)用于排出所述处理气体的泵浦通道。
8. —种用于衬底处理室的带状屏蔽，所述带状屏蔽由氧化铝制成，其 特征在于包括a) 圆筒形壁，所述圆筒形壁具有穿过其的切口，所述圆筒形壁具有顶 端和底端，所述顶端的至少50。％周边是基本上垂直终止的；b) 从所述圆筒形壁的所述底端沿径向向外延伸的凸缘；C)从所述圆筒形壁的所述顶端沿径向向外延伸的壳体，所述壳体基本 上只环绕所述切口并连接到所述凸缘，并且其中，所述圆筒形壁、所述凸缘以及所述壳体的表面至少部分地具有 小于约16微英寸的表面粗糙度平均值，从而所述这些表面暴露于所述衬 底处理室中的处理环境时，其上产生的沉积物较少。
9. 根据权利要求8所述的带状屏蔽，其特征在于，绕所述壳体的所述圆筒形壁的所述顶端没有径向延伸的凸缘。
专利摘要本实用新型公开了一种用于衬底处理室的带状屏蔽，它具有圆筒形壁，圆筒形壁具有穿过其的切口。凸缘从圆筒形壁的底端沿径向向外延伸。壳体从圆筒形壁的顶端沿径向向外延伸并环绕切口连接到凸缘。圆筒形壁、凸缘和壳体，它们的至少部分表面具有小于约16微英寸的表面粗糙度平均值，从而使这些表面暴露于衬底处理室中的处理环境时，其上产生的沉积物较少。屏蔽的垂直壁在排气端口附近没有任何梁或其他突出物，从而提高了排气导通性。
文档编号H01L21/285GK201025611SQ20062014886
公开日2008年2月20日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月19日
发明者史蒂夫·乔, 李威帝 申请人:应用材料公司