在不影响C形护罩的机械强度或使用寿命的情况下为等离子体均匀性进行C形护罩修改制造技术

一种用于等离子体处理室的约束环包括上部水平区段、竖直区段和下部水平区段。上部水平区段在约束环的上部内半径和外半径之间延伸，下部水平区段在约束环的下部内半径和外半径之间延伸，并且包括延伸到下部内半径的延伸区段。下部水平区段的顶表面提供向下朝向下部内半径的角度。竖直区段设置在约束环的外半径和内侧半径之间。竖直区段将约束环的上部水平区段连接到下部水平区段。区段连接到下部水平区段。区段连接到下部水平区段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在不影响C形护罩的机械强度或使用寿命的情况下为等离子体均匀性进行C形护罩修改


[0001]本专利技术涉及一种用于半导体工艺模块的约束环。

技术介绍

[0002]在半导体处理中，衬底经历各种操作以形成限定集成电路的特征。例如，对于沉积操作，衬底被接收到处理室中，并且根据要形成的特征的类型，特定类型的反应气体被供应到室，并且射频功率被施加以产生等离子体。衬底被接收在限定在下电极上的衬底支撑件(例如静电卡盘)上。上电极，例如喷头，用于将特定类型的反应气体提供到处理室中。通过相应的匹配网络将射频功率施加到反应气体以产生等离子体，该等离子体用于在衬底的表面上选择性地沉积离子以形成微观特征。反应气体产生副产物，例如微粒和气体等，这些副产物需要迅速从等离子体室中去除，以保持形成在衬底表面上的微观特征的完整性。
[0003]为了将产生的等离子体约束在工艺区域内，成组的约束环被限定为围绕工艺区域。此外，为了提高产量并确保大部分等离子体位于接收到的用于处理的衬底上，围绕等离子体区域的约束环可以被设计成延伸处理区域以便不仅覆盖衬底上方的区域而且还覆盖被设置为围绕在衬底(当其被接收用于处理时)的边缘环以及被设置为与边缘环相邻的外部约束环上方的区域。该组约束环不仅用于将等离子体约束在工艺区域内，而且还用于保护处理室的内部结构，包括保护室壁。
[0004]形成在衬底的表面上的特征的完整性依赖于工艺区域中均匀的等离子体密度。可以通过调整约束环(例如C型护罩)的形状来增加工艺区域的容积，从而调节等离子体均匀性。然而，例如，为了增加约束环中容积的大小而对约束环的形状或设计进行的任何更改可能需要对处理室内使用的硬件进行重大更改，例如处理室隔板、配套硬件等等)。替代地，改变约束环的设计可能会导致机械强度受损，或缩短约束环的使用寿命。
[0005]正是在这种情况下，提出本专利技术的实施方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的各种实施方案限定了在等离子体处理室中使用的用于将等离子体约束在等离子体区域内的约束环的设计。约束环被限定为包括在外半径和上部内半径之间延伸的上部水平区段、在外半径和下部内半径之间延伸的下部水平区段以及限定在外半径处的在上部水平区段的底表面和下部水平区段的顶表面之间延伸的竖直区段。约束环的下部水平区段的顶表面由斜坡限定，该斜坡由沿着顶表面向下朝向下部内半径提供的角度限定。斜坡导致下部水平区段的厚度不同，其中下部水平区段在约束环的内侧半径附近的厚度大于下部水平区段在下部内半径处的厚度。在一些实施方案中，下部水平区段的底表面被限定为是平坦的。替代地，除了在顶表面限定斜坡之外，还沿着下部水平区段的底表面限定第二斜坡。第二斜坡由沿着底表面向下朝向下部内半径提供的第二角度形成。底表面处的第二斜坡可以通过添加用于约束环的附加材料来限定。在一些实施方案中，沿着下部水平区
段的底表面形成第二斜坡导致下部水平区段靠近内侧半径的厚度等于下部水平区段在下部内半径处的厚度。在替代实施方案中，沿着下部水平区段的底表面形成第二斜坡可导致下部水平区段靠近内侧半径的厚度不同于下部水平区段靠近下部内半径的厚度。通过包括下部水平区段的倾斜几何结构来修改约束环的形状有助于调节等离子体区域内的等离子体均匀性，而不需要重新设计等离子体处理室的其他硬件部件。此外，对下部水平区段所做的修改(例如，沿着下部水平区段的顶表面和底表面限定倾斜表面)避免了对可消耗约束环的机械强度或使用寿命的不利影响。
[0007]下部水平区段包括沿下部水平区段的长度限定的多个槽。每个槽被限定为沿着下部水平区段从内径径向延伸到外径并且垂直地在下部水平区段的顶表面和底表面之间延伸。多个槽用于去除等离子体区域内产生的副产物和中性气体物质，同时确保将等离子体最佳约束在等离子体区域中。在一些实施方案中，每个槽可被限定为包括平行槽几何形状，因为在内径处限定的内槽半径等于在外径处限定的外槽半径。在替代实施方案中，除了包括用于下部水平区段的倾斜几何形状之外，多个狭槽使用锥形槽几何形状来限定。锥形槽的几何形状是有益的，因为槽由于持续暴露于等离子体而沿槽的长度经历不同的磨损。锥形槽几何形状有助于优化管理槽之间的有限空间，同时提高约束环的使用寿命。
[0008]例如，槽的磨损在内径处比在外径处大。这种不均匀磨损可归因于与外径相反的槽内径附近的等离子体容积的变化。当磨损达到临界尺寸时，需要更换约束环以确保不会发生等离子体未约束。槽的锥形几何形状有助于解决不均匀磨损，同时延长约束环的使用寿命。锥形槽几何形状通过在内径处限定窄端和外径处限定较宽端来有效利用槽周围的区域。锥形几何形状允许槽的窄端与槽的宽端大致同时接近临界尺寸，从而导致整个槽长度在使用寿命结束时达到临界约束尺寸。锥形槽几何形状可有效利用槽周围的区域——尤其是外径处，从而延长约束环的使用寿命，同时在等离子体区域内保持最佳等离子体约束。因此，随着约束环可用于等离子体处理室中的工艺循环次数的增加，与消耗性约束环相关的成本降低。因此，通过对约束环结构(即，包括锥形槽轮廓和倾斜的下部水平区段)的修改，保持了约束环的原始预期寿命(即，约束环的寿命没有受到损害)，而不需要重新设计等离子体处理室其他硬件部件。
[0009]在一个实施方案中，公开了一种用于等离子体处理室的约束环。约束环包括上部水平区段、下部水平区段和竖直区段。上部水平区段在约束环的上部内半径和外半径之间延伸。下部水平区段在约束环的下部内半径和外半径之间延伸。下部水平区段的顶表面提供向下朝向下部内半径的角度，其中该角度限定沿顶表面的斜坡。下部水平区段包括沿下部内半径向下延伸的延伸区段。竖直区段设置在约束环的外半径和内侧半径之间。竖直区段连接约束环的上部水平区段和下部水平区段。
[0010]在一个实施方案中，下部水平区段的底表面是平坦的，使得下部水平区段靠近内半径的第一厚度大于下部水平区段在下部内半径处的第二厚度。
[0011]在一个实施方案中，第一厚度比第二厚度大约10％至约40％。
[0012]在一种实施方案中，该角度限定了沿着下部水平区段的顶面的斜率。斜率被限定为在从水平x
‑
轴测量的约0.20
°
和约1
°
之间。
[0013]在一种实施方案中，下部水平区段的底表面向下朝向下部内半径提供第二角度。第二角度限定第二斜坡。限定在底表面上的第二斜坡的第二角度等于限定在下部水平区段
的顶表面上的斜坡的角度，使得下部水平区段靠近内侧半径的第一厚度等于下部水平区段在下部内半径处限定的第二厚度。
[0014]在一个实施方案中，在上部水平区段的底表面和下部水平区段的顶表面之间靠近内侧半径限定的第一高度小于在上部水平区段的底表面和下部水平区段的顶表面之间在约束环的下部内半径处限定的第二高度。
[0015]在一种实施方案中，下部水平区段、上部水平区段和竖直区段一体地连接以限定C形结构，该C形结构被配置为约束在等离子体处理室中产生的等离子体。
[0016]在一种实施方案中，下部水平区段包括多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于等离子体处理室的约束环，其包括：上部水平区段，其在所述约束环的上部内半径和外半径之间延伸；下部水平区段，其在所述约束环的下部内半径和所述外半径之间延伸，所述下部水平区段的顶表面提供向下朝向所述下部内半径的角度，所述下部水平区段具有延伸到所述下部内半径的延伸区段；以及竖直区段，其设置在所述约束环的所述外半径和内侧半径之间，所述竖直区段连接所述约束环的所述上部水平区段和所述下部水平区段。2.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述下部水平区段的底表面是平的，使得所述下部水平区段在所述内侧半径附近的第一厚度大于所述下部水平区段在所述下部内半径处的第二厚度。3.根据权利要求2所述的约束环，其中，所述第一厚度比所述第二厚度大约10％至约40％。4.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述角度限定沿着所述下部水平区段的顶表面的斜坡，相对于水平x
‑
轴测量，所述斜坡介于约0.20
°
和约1
°
之间。5.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述下部水平区段的底表面向下朝向所述下部内半径提供第二角度，所述第二角度沿着所述下部水平区段的所述底表面限定第二斜坡，所述第二斜坡沿着所述底表面的所述第二角度等于所述斜坡沿着所述下部水平区段的所述顶表面的所述角度，以及其中，在靠近所述内侧半径处限定的所述下部水平区段的第一厚度等于在所述下部内半径处限定的所述下部水平区段的第二厚度。6.根据权利要求1所述的约束环，其中，在所述上部水平区段的底表面与所述下部水平区段的所述顶表面之间靠近所述内侧半径处限定的第一高度小于在所述上部水平区段的所述底表面和所述约束环的所述下部内半径处的所述下部水平区段的所述顶表面之间的第二高度。7.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述下部水平区段、所述竖直区段和所述上部水平区段连成一体以限定C形结构。8.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述下部水平区段还包括多个槽，其中每个槽沿所述下部水平区段从内径径向延伸至外径，每个槽在所述内径处的内槽半径等于每个槽在所述外径处的外槽半径。9.根据权利要求8所述的约束环，其中，所述槽的所述内径大于由所述下部内半径限定的所述约束环的内环直径，而所述槽的外径小于由所述外半径限定的所述约束环的外环直径。10.根据权利要求1所述的约束环，所述下部水平区段还包括多个槽，其中每个槽沿所述下部水平区段从内径径向延伸至外径，每个槽在所述内径处的内槽半径小于每个槽在所述外径处的外槽半径。11.根据权利要求10所述的约束环，其中每个槽的所述内槽半径和所述外槽半径的差异限定了槽锥度，每个槽从所述外径到所述内径逐渐变细，其中所述内槽半径和影响所述槽锥度的所述外槽半径限定为所述槽的所述对应内径和所述外径处的磨损率的倒数，以及其中所述内槽半径比所述外槽半径的比率介于约1:1.1和1:1.5之间。
12.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述上部内半径大于所述下部内半径。13.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述延伸区段在所述下部内半径处竖直向下延伸。14.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述延伸区段包括倾斜的顶部区段和竖直的底部区段，所述倾斜的顶部区段在所述下部水平区段的所述下部内半径处的所述顶表面上限定的向下倾斜点处向下提供第三角度，以及所述竖直底部区段被限定为从所述倾斜的顶部区段的底部向下延伸。15.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述上部水平区段的顶表面包括多个孔，所述多个孔中的每个孔被配置为接收限定在所述上电极的底表面上的紧固装置的一部分以用于将所述约束环耦合到所述等离子体处理室的所述上电极。16.根据权利要求1所述的约束环，其中，所述下部水平区段的所述延伸区段被配置为搁置在限定在所述等离子体处理室的下电极的顶表面上的射频垫圈上。17.一种用于等离子体处理室中的约束环，其包括，上部水平区段，其在所述约束环的上部内半径和外半...

【专利技术属性】
技术研发人员：普拉蒂克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：