CN109075008B - 与介电沉积一起使用的非消失的阳极 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施方式一般地涉及用于半导体处理腔室的阳极。更具体而言,本文描述的实施方式涉及处理配件,该处理配件包括屏蔽件,该屏蔽件用作在物理沉积腔室中的阳极。屏蔽件具有圆柱带,该圆柱带具有顶部和底部,该圆柱带尺寸设为围绕设置在靠近该顶部处的溅射靶的溅射表面和设置于底部的基板支撑件,该圆柱带具有内表面。纹理设置于内表面上。纹理具有多个特征结构。阴影区域设置于特征结构中,其中阴影区域对于溅射靶而言是不可见的。小的阳极表面设置在阴影区域中。
Description
本发明的背景
技术领域
本发明的实施方式适用于在利用等离子体增强处理的任何腔室中的介电质膜的沉积。更具体而言,本发明的实施方式涉及适用于在物理沉积腔室维持阳极的处理配件。
背景技术
物理气相沉积或溅射是在制造电子器件中最常用的处理之一。PVD是在真空腔室中执行的等离子体处理,其中负偏压的靶暴露于具有相对较重原子(例如,氩(Ar))的惰性气体或包含此类惰性气体的气体混合物的等离子体,即,带电粒子。额外地,亦可使用与靶材料结合的活性气体,例如氧气、氮气等。通过向气体混合物中提供能量(RF、磁性、电性......),而将等离子体维持在腔室中。经由惰性气体的离子轰击靶导致靶材料的原子的喷出。喷出的原子累积为在基板上的沉积的膜,该基板置于设置于腔室内的基板支撑底座上。
处理配件可作为用于等离子体的带电粒子的阳极。当介电膜沉积在PVD腔室中时,介电层沉积在处理配件和基板上。沉积在处理配件上的介电层负面地影响等离子体的特性,造成相对于未涂覆阳极的工艺漂移。等离子体特性(主要是电压)的漂移,负面地影响基板上的沉积的膜,且因此负面地影响形成在基板上的器件的质量和性能。此外,当等离子体电压充分提高时,等离子体将经由电弧放电,此将产生穿过沉积在处理配件或基板上的介电材料的孔,导致对基板的污染和/或损伤。若等离子体不在腔室的上部发生电弧,则电弧可发生在腔室区域下部中的基板支撑件或支撑底座下方,而使等离子体渗出(bleedingoff)和不稳定,再次地负面地影响沉积的膜的质量。
先前的解决方案需要对负面地影响腔室可用性和处理稳定性的处理配件进行频繁更换,而没有做任何事来消除随着配件被涂覆而由等离子体电压漂移所造成的工艺漂移。
因此,存有改善阳极的性能的需要。
发明内容
本发明的实施方式一般地涉及用于半导体处理腔室的阳极。更具体而言,本文所述的实施方式涉及用于等离子体处理腔室的处理配件,并且其中描述了具有该处理配件的物理气相沉积腔室。在一个实例中,用于等离子体处理腔室的处理配件包括导电主体,当该主体正使用于处理腔室中时,该主体具有一定向,该定向界定主体的顶部和垂直的中心线。该主体具有形成在主体表面中的特征结构的阵列,该特征结构的阵列在被使用于处理腔室中时暴露于等离子体。特征结构具有轮廓和表面中的开口。轮廓具有几何中心线,该几何中心线穿过开口背离主体的顶部而延伸。该几何中心线与主体的垂直中心线形成钝角。
在另一实施方式中,提供了包括导电主体的用于RF物理气相沉积(RFPVD)腔室的处理配件。当处理配件使用于该RFPVD腔室中时,主体具有一定向,该定向界定了该主体的顶部和垂直中心线。主体具有特征结构的阵列,该特征结构的阵列形成在主体的实质垂直的表面中,当处理配件使用于该RFPVD腔室中时,该特征结构的阵列暴露于等离子体。特征结构具有轮廓和表面中的开口。轮廓的较大部分位于假想线的上方,该假想线垂直地穿过该垂直中心线且最靠近主体的顶部的开口的边缘而延伸。
在另一实施方式中,提供物理气相沉积(PVD)腔室。PVD腔室包括界定内部容积的腔室主体、设置于内部容积中的基板支撑件、设置于内部容积中于基板支撑件上方的溅射靶、及设置于内部容积中于基板支撑件与溅射靶之间的处理配件。处理配件包括具有垂直中心线的导电主体。主体具有形成在主体的表面中的特征结构的阵列,该特征结构的阵列在使用于PVD腔室中时暴露于等离子体。特征结构具有轮廓和表面中的开口。轮廓具有几何中心线,该几何中心线穿过开口背离靶而延伸。几何中心线与主体的垂直中心线形成钝角。
附图说明
以上简要概述的本发明的上述详述特征可以被详细理解的方式,以及本发明的更特定描述可以通过参照实施方式来获得,其中一些实施方式描绘在随附图式中。然而,应当注意,随附图式仅绘示本发明的典型实施方式,且因此不应视为对本发明的范围的限制,因为本发明可允许其他等同有效的实施方式。
图1为具有上屏蔽件的半导体处理***的简化截面图。
图2为具有表面纹理的一个实施方式的上屏蔽件的局部截面图。
图3为具有表面纹理的另一实施方式的腔室衬垫的局部截面图。
图4是具有表面纹理的其他实施方式的局部截面图。
为了便于理解,尽可能地已使用相同的附图标号来标示附图中共通的相同元件。考虑到,在一个实施方式中公开的元件在没有特定描述下可以有利地运用于其他实施方式上。
具体实施方式
本发明的实施方式一般地提供用于物理沉积(PVD)腔室的处理配件。在一个实施方式中,处理配件提供阳极,该阳极经构造以实质上避免在使用时沉积的材料的完全涂覆,此举维持了强健的回程路径,有助于更好的处理一致性和重复性以及更长的腔室部件(即,处理配件)使用寿命。
方向性的表面形状或纹理可设置于腔室阳极的内表面上,例如上屏蔽件(uppershield)的内表面上,这样产生阴影区域。阴影区域定义为屏蔽了对于位于阳极垂直上方的靶直线暴露的特征结构的区域。表面形状中的阴影区域实质上被阻挡而免于沉积材料积聚在其中。阴影区域防止沉积的材料绝缘并隔离腔室阳极及中断等离子体的电接地路径。表面形状可被机器加工成如下的部分表面(即阳极):经由机械或化学腐蚀蚀刻、经由激光或电子束表面改性形成、3D打印的、或经由其他合适的技术形成的部分表面。由于在阴影区域中不会发生沉积或沉积是足够薄,所以DC和/或RF回程路径经由许多沉积循环来维持,从而提供处理稳定性和延长腔室部件(例如处理配件)的使用寿命。
在一个实施方式中,方向性表面形状或特征结构可以是表面改性的形式。表面改性具有阴影区域,该阴影区域确保等离子体维持可行的接地回程路径。在足够深的沉积膜阻挡了表面改性的大部分入口时,因为阴影区域维持实质上无沉积膜,接地回程维持可行。可监测处理配件上的膜厚度以避免粒子脱落。因此,表面改性,且特定而言,阴影区域,对介电沉积膜产生更长的配件寿命,同时使得能够增强等离子体的稳定性并减少、或消除介电膜相关的发生电弧的可能性。
图1描绘具有上屏蔽件160的示例性半导体处理腔室100。上屏蔽件160可以是处理配件150的一部分。处理配件150亦可以包括盖环170、隔离环180和/或下屏蔽件137。处理配件150,或是处理配件的一部分,例如上屏蔽件160,可作用为用于在等离子体处理操作期间提供RF回程路径的腔室阳极112。
处理腔室100可以是溅射腔室,亦即物理气相沉积(PVD)腔室,能够将膜沉积在基板105上。举例而言,处理腔室100可将介电材料沉积在基板105上,诸如氧化硅(SiO2)。可预期其他沉积腔室亦经调适以获益于本发明。
处理腔室100包括腔室主体101,腔室主体具有侧壁104、底壁106、及封闭内部容积110的盖组件108。腔室主体101可由不锈钢、铝、或其他合适的材料制成。侧壁104一般包含狭缝阀(未示出),以提供基板105从处理腔室100的进和出。盖组件108与上屏蔽件160协同,将形成于内部容积110中的等离子体111限制至基板105上方的区域。
处理腔室100被控制器190控制,该控制器包括程序代码,该程序代码具有指令组,这些指令组经配置以控制处理腔室100的操作以用于处理基板105。例如,控制器190可包括程序代码,该程序代码包括指令组,该指令组在处理腔室100内运行PVC处理以沉积材料层于基板105上。
基座组件120被设置于处理腔室100的内部容积110中。基座组件120在处理期间支撑沉积环125与基板105。基座组件120可从处理腔室100的底壁106或侧壁104被支撑。在一个实施方式中,基座组件120由升降机构122耦接至处理腔室100的底壁106,该升降机构122经构造以将基座组件120于上部位置和下部位置之间移动。
基座组件120一般包括密封地耦接至平台壳体128的基板支撑件126。平台壳体128可由诸如不锈钢或铝的金属材料制成。冷却板(未示出)可设置在平台壳体128内,以热调节基板支撑件126。基板支撑件126可由铝合金、陶瓷、或其他合适材料组成。基板支撑件126具有基板接收表面127,该基板接收表面在处理期间接收并支撑基板105。基板支撑件126亦具有周围边缘129,该周围边缘在基板105的突出边缘(overhanging edge)之前终止。基板支撑件126可以是静电夹盘、陶瓷体、加热器、或上述的组合。在一个实施方式中,基板支撑件126是静电夹盘,静电夹盘包括介电主体,该介电主体具有嵌入其中的导电层。
盖组件108一般包括盖130、溅射靶132、和磁控管134。盖130由侧壁104支撑。溅射靶132耦接至盖130并暴露于处理腔室100的内部容积110。溅射靶132具有溅射表面133。溅射靶132,且特别是溅射表面133,提供在处理期间沉积在基板105上的材料。隔离环180设置于溅射靶132、盖130、和腔室主体101之间,以将溅射靶132从盖130和腔室主体101电隔离。溅射靶132由电源140相对于耦接至处理腔室100的共接地199、197偏压(biased)。
处理气体从气源142经导管144供应至内部容积110。气源142可包括非反应性(non-reactive)气体,例如氩或氙,非反应性气体能够能量冲击溅射靶132的溅射表面13并从溅射靶132的溅射表面133溅射材料。气源142可另外包括反应性气体,例如氧气、氮气、氢气或其它合适的气体,以用于与从溅射靶132溅射的材料反应。使用过的处理气体和副产物经由排气口146从处理腔室100排出。排气口146流体地(fluidly)连接到排气导管148。排气导管148连接到一或多个排气泵149。排气导管148可具有节流阀,以控制在处理腔室100内的内部容积110的大气压力。
磁控管134耦接到处理腔室100的外部上的盖130。磁控管134电耦接到电源140。来自磁控管134的电能激发气体以形成离子并将等离子体111保持在处理腔室100的内部容积110中。等离子体111在基板105和溅射靶132之间形成。气体离子朝向溅射靶132加速并使材料变成从溅射表面133逐出。来自溅射表面133的逐出材料沉积在基板105上。此外,来自溅射表面133的逐出材料可在处理配件150的部分上形成膜,例如,在上屏蔽件160上。
上屏蔽件160,且在一些实施方式中为下屏蔽件137,环绕溅射靶132的溅射表面133和基板支撑件126的周围边缘129。上屏蔽件160和下屏蔽件137覆盖处理腔室100的侧壁104,以减少来自溅射靶132的溅射表面133的溅射沉积物沉积到侧壁104上和上屏蔽件和下屏蔽件160、137后方的表面上。例如,上屏蔽件160,连同下屏蔽件137,可保护基板支撑件126、基板105的突出边缘(overhanging edge)、处理腔室100的侧壁104及底壁106的表面。上屏蔽件160可以是与下屏蔽件137的整体结构(unitary construction)。或者,上屏蔽件160和下屏蔽件137可以分别形成。
上屏蔽件160可包括具有顶部165和底部167的圆柱形外部带168。圆柱形外部带168具有一直径,该直径尺寸设成围绕在顶部165的溅射靶132的溅射表面133和底部167的基板支撑件126。上屏蔽件160可以具有暴露的表面,例如内表面162,暴露的表面面向处理腔室100内的内部容积110。在一个实施方式中,内表面162可以被喷砂以具有例如在约175微英寸至约450微英寸之间的表面粗糙度。表面粗糙度用于提高膜粘着,亦即减少粒子脱落,并防止处理腔室100的内部容积110内的污染。
上屏蔽件160和下屏蔽件137可电连接到处理腔室100,亦即接地199,并形成用于等离子体111的接地回程路径的腔室阳极112,等离子体111在内部容积110中形成。在等离子体操作期间,附着在内表面162上的膜可形成绝缘层。上屏蔽件160可具有形成在其上的表面纹理,以防止膜绝缘腔室阳极112并负面地影响等离子体111,造成工艺漂移和/或发生电弧。
图2是具有表面纹理260的一个实施方式的上屏蔽件160的局部截面图。表面纹理260可与上屏蔽件160的内表面162或处理配件150成一体。可预期表面纹理260可应用至另外的腔室部件,例如下屏蔽件137,以达到RF接地路径的性能的最终结果。然而,为了简单起见,下面的论述将主要参照至上屏蔽件160。表面纹理260可以以任何合适的方式形成在内表面162中或内表面162上。例如,表面纹理260可通过以下方式来形成:压印、机械加工、在其中燃烧、在其上沉积、与之粘附、3D打印或合适的技术。上屏蔽件160具有垂直中心线291。垂直中心线291额外地垂直于靶132的溅射表面133。
表面纹理260可以包括多个特征结构210。表面纹理260的特征结构210可延伸到内表面162中而背离内部容积110。例如,表面纹理260可以包括内表面214。或者,表面纹理260的特征结构210可以从内表面162突出到内部容积110中。在其他实施方式中,特征结构210可既延伸到内表面162并又从该内表面突出,例如图3所示。在一或多个实施方式中,特征结构210可在表面纹理260中具有在每平方厘米30到每平方厘米60之间的密度,例如约每平方厘米42的密度。在此实例中的特征结构210亦可以是对于上屏蔽件160具有特征尺寸的环形(围绕该屏蔽件切割的沟槽),该特征尺寸使得它们具有在每厘米2至每厘米10之间的特征结构的垂直密度。
粒子211从溅射靶132逐出。粒子211具有如箭头所示(标号211)的向下轨迹。颗粒可以在上屏蔽件160的内表面162上形成膜250,即腔室阳极112。膜250可以在表面纹理260的部分上形成。特征结构210的轮廓200可以具有中心线294,如图2所示,该中心线与从上屏蔽件160的垂直中心线291垂直延伸的假想线292成角度293。角度293通常大于0°,例如大于10°,例如在约20°至约70°之间。特征结构210具有阴影区域232,这些阴影区域由屏蔽件160的突出部分(overhanging portion)阻挡粒子211的轨迹230。角度293仍将掩蔽绝大多数沉积物进入特征结构210,而较大的角度293将增加掩蔽的有效性。一般而言,角度293越大或越接近90°,阴影区域232越大。例如,设于特征结构210的内表面214中的阴影区域232(示出的轨迹线230的左侧),对于溅射靶132而言是不可见的,即,没有直线暴露于溅射靶132,且因此对于粒子211亦是不可见。特征结构210的角度293可以保持在与粒子211的轨迹230成90°或接近90°。粒子211可以在内表面214的部分上形成膜。然而,与具有直线暴露于靶132的内表面214的部分相反,粒子211不会明显地累积在阴影区域232上。大的角度293确保特征结构210的大部分由阴影区域232界定,并且因此可利用于在许多沉积循环之后起阳极的作用,如下文所述。
特征结构210的阴影区域232具有小的阳极表面区域212,该阳极表面区域由于特征结构210的面向下的定向而维持基本上没有膜250。每个特征结构210具有没有膜205的相对应小的阳极表面区域212。在第一实施方式中,每个特征结构210中的小的阳极表面区域212为约0.0005平方厘米。此区域计算代表图3的实施方式。在如图2所示的第二实施方式中,每个特征结构210中的小的阳极表面区域212为约10平方厘米。假设在上屏蔽件160上有约10平方厘米的垂直区域,及遮蔽1mm环的约3mm的特征尺寸,则表面区域212的第二实施方式产生约300平方厘米的阴影表面积。可确定用以提供足够数量的小的阳极表面区域212的表面纹理260中的特征结构210的数量和图案,以维持用于RF回程路径的合适的电路径。例如,配置用于200mm基板的处理腔室100中的等离子体处理性能是通过以下方式增强的:将用于阳极的无膜表面区域(区域212)保持在至少约15平方厘米,例如在约15平方厘米和约70平方厘米之间。(示于图3的实施方式中)在另一实例中,配置用于300mm基板的处理腔室100中的等离子体处理性能是通过以下方式增强的:将用于阳极的无膜表面区域(区域212)在至少约300平方厘米,例如在约300平方厘米和约600平方厘米之间。在一个实施方式中,处理腔室100中的所有特征结构210中的所有小的阳极表面区域212为约32平方厘米。因此,小的阳极表面区域212在膜250累积在阳极112的外部部分上并使阳极112的外部部分绝缘之后长时间为等离子体111提供增强的接地路径,且其有助于维持良好的基板处理的处理稳定性。由小的阳极表面区域212提供的增强的接地防止了电弧,从而防止基板105的污染,以及防止设备损坏。因此,特征结构210的面朝下的定向确保阴影区域232的大部分保持无沉积并且用作为阳极,因而延长了膜涂覆腔室设备的使用寿命。
或者,特征结构210可以是周向沟槽(circumferential grooves)。在取截面时,在周向沟槽中的阴影区域232可以是约1mm宽,例如在图2中所绘示。几十个(dozen)或更多个特征结构210(周向沟槽)可形成于上屏蔽件160中。因此,可增加上屏蔽件160中的小的阳极表面区域212,以产生无介电膜250的约125平方厘米或更大的区域。
图3是具有表面纹理260的另一实施方式的上屏蔽件160的局部截面图。表面纹理260具有形成为延伸到内表面162中的凹口(indentation)320的特征结构210。表面纹理260额外地具有形成为背离内表面162而延伸的突起(protrusion)340的特征结构210。凹口320和突起340可以形成为重复的图案或阵列。凹口320和突起340可以是圆形的、矩形的、或具有任何其他合适的形状。凹口320具有开口395。开口395将凹口320暴露于处理腔室100的内部容积110。额外地,凹口320和突起340可为以使阴影区域232最大化的方式布置的形状的混合。例如,每个凹口320可以具有与其相邻的一个突起340。在一个实施方式中,于每个凹口320上方定位突起340中的一个相应的突起。在另一实施方式中,每个凹口320由突起340界定(bounded),使得没有凹口320邻近于另一凹口320。在这些和其它类似的布置中,突起340可限制溅射靶132的视线,由线330所示进一步远离凹口320的开口395,且从而增加每个凹口320的阴影区域232的尺寸。
如图3所示的凹口320的轮廓200可具有延伸穿过其中的中心线394。中心线394可与从上屏蔽件160的垂直中心线291垂直延伸的假想线392形成角度393。特征结构210具有设置于凹口320中的阴影区域232,在该阴影区域中基本上避免膜250形成。可以通过减少特征结构210经由开口395的暴露,来调整角度393以增加凹口320内的阴影区域232的尺寸。例如,凹口320的中心线394的角度393可做成基本上垂直于粒子211的投影路径,使得角度393可以在约30°至约60°之间,例如45°。在一个实施方式中,每个特征结构210的角度393基本相似。在另一个实施方式中,随着特征结构210和溅射靶132之间的距离增加,每个特征结构210的角度393增加。凹口320中的阴影区域232的直线暴露可进一步受到突起340的限制。膜250由附着于上屏蔽件160上的粒子211形成。
膜250在直接暴露于来自溅射靶132的粒子211的区域中可具有更厚的区域358。膜250可额外地具有较小厚度区域352的区域,该区域仍可提供用于将等离子体111接地的导电路径。膜250可有其它区域,这些区域在较小厚度区域352和较厚区域358之间的某处具有厚度区域356,该区域提供减少的接地回程路径导电性。无膜阳极区域314存在于阴影区域232中。凹口320和突起340的布置和尺寸可配置成使阳极区域314的表面积最大化。配置用于200mm基板的处理腔室100中的表面纹理260的每个特征结构210中的阳极区域314和最小厚度区域352的总面积可以至少为约15平方厘米,例如在约15平方厘米和约70平方厘米之间。或者,在配置用于300mm基板的处理腔室100中,表面纹理260的每个特征结构210中的阳极区域314和最小厚度区域352的总面积至少为约30平方厘米,例如在约30平方厘米和约210平方厘米之间。因此,凹口320和突起340两者以一角度的布置,例如角度393,可提供用于控制等离子体111的更好的接地。
图4是具有特征结构210的表面纹理260的其他实施方式的局部截面图。特征结构210具有形状420,该形状可配置为使阴影区域232最大化。形状420被示为矩形,但可以是任何形状。例如,特征结构210的形状420可以是圆形、六边形、长方(椭圆)形(oblong)、不规则或任何合适的形式。可以选择特征结构210的形状420以增加或减少阴影区域232中的小的阳极表面区域212。中心线494可与从上屏蔽件160的垂直中心线291垂直延伸的假想线492形成角度493。特征结构210的中心线494可配置成与粒子211成角度495,使得进入特征结构中的粒子211最少。角度495可以是大于零度,例如大于10度,例如在20度和70度之间。特征结构210(即,中心线494)与假想线492在约20度和约70度之间的旋转,可导致特征结构210的中心线494与溅射靶132(由颗粒211所示)的视线之间的角度495为30°或大于30°,例如90°。类似于图3中的突起340的突出部分(overhang)可从形状420的上部部分424向下延伸,以增加非直线暴露于溅射靶132的区域。突出部分越大,阴影区域232越大,因此,增加了小的阳极表面区域212。小的阳极表面区域212的总量可因此被选择以用于电路的预定接地路径。应理解,膜250的区域孔洞有助于提供控制等离子体特性和整体基板质量的接地。
具有纹理260形成于其上且于上文描述的处理配件150的部件,单独地且组合地工作以显著地减少粒子产生和杂散(stray)等离子体。促成RF谐波于处理腔体外引起杂散等离子体的RF回程路径,即接地路径,经由阳极上的表面纹理而改善。因此,当介电膜沉积在PVD腔室中时,介电层在处理配件上的积聚不会影响阳极。表面纹理避免相对于未涂覆的配件的工艺漂移。此外,表面纹理防止经由电弧的电压放电,该电压放电将经由在处理配件或晶片上的某处的沉积造成孔,导致粒子和/或晶片的损坏。
尽管前述内容涉及本发明的实施方式,但在不脱离本发明的基本范围的情况下可设计本发明的其他的和进一步的实施方式,且本发明的范围由随附的权利要求书来确定。
Claims (14)
1.一种用于等离子体处理腔室的处理配件,包括:
导电圆柱主体,所述导电圆柱主体具有内表面和外表面,当所述导电圆柱主体于所述等离子体处理腔室中使用时所述导电圆柱主体具有一定向,所述定向界定所述导电圆柱主体的顶部和垂直中心线,所述导电圆柱主体的所述顶部经构造以由所述等离子体处理腔室支撑并从所述垂直中心线径向延伸,所述导电圆柱主体具有特征结构的阵列,所述特征结构的阵列形成于所述导电圆柱主体的所述内表面中,当所述特征结构的阵列正使用于所述等离子体处理腔室中时,所述特征结构的阵列暴露于等离子体,所述特征结构的阵列内的各特征结构由以下界定:
超出所述内表面延伸的突起,
形成于所述圆柱主体的所述内表面中的开口,和
背离所述开口朝所述外表面延伸到所述导电圆柱主体中的凹口,所述凹口暴露所述导电圆柱主体的所述内表面,所述凹口具有与所述内表面等距而穿过所述开口延伸的几何中心线,所述几何中心线朝所述垂直中心线穿过所述开口背离所述导电圆柱主体的所述顶部而延伸,并且所述几何中心线与所述导电圆柱主体的所述垂直中心线形成钝角,其中各特征结构具有所述几何中心线的定向并且朝所述导电圆柱主体的底部而定向以产生阴影区域,使得在使用时所述阴影区域的大部分保持无沉积而使得维持用于所述等离子体的接地回程路径。
2.如权利要求1所述的处理配件,其中各特征结构进一步包括:
突出部分,所述突出部分界定于最靠近所述导电圆柱主体的所述顶部的所述开口的一侧,其中所述开口的较大部分位于假想线上方,所述假想线垂直地穿过所述垂直中心线而延伸并与所述突出部分的尖端相交。
3.如权利要求1所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体配置为圆柱屏蔽件。
4.如权利要求1所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体的所述内表面具有纹理。
5.如权利要求1所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体的所述内表面具有喷砂纹理。
6.如权利要求5所述的处理配件,其中所述喷砂纹理具有在175微英寸至450微英寸之间的表面粗糙度。
7.一种用于RF物理气相沉积腔室的处理配件,包括:
导电圆柱主体,所述导电圆柱主体具有内表面和外表面,当所述处理配件正被使用于所述RF物理气相沉积腔室中时,所述导电圆柱主体具有一定向,所述定向界定所述导电圆柱主体的顶部和垂直中心线,所述导电圆柱主体的所述顶部经构造以由所述RF物理气相沉积腔室支撑并从所述垂直中心线径向延伸,所述导电圆柱主体具有特征结构的阵列,所述特征结构的阵列形成于所述导电圆柱主体的实质垂直的表面中,当所述处理配件正使用于所述RF物理气相沉积腔室中时,所述特征结构的阵列暴露于等离子体,所述特征结构的阵列内的各特征结构由以下界定:
超出所述内表面延伸的突起,
形成于所述圆柱主体的所述内表面中的开口,和
背离所述开口朝所述外表面延伸到所述导电圆柱主体中的凹口,所述凹口暴露所述导电圆柱主体的所述内表面,所述凹口具有与所述内表面等距而穿过所述开口延伸的几何中心线,所述几何中心线朝所述垂直中心线穿过所述开口背离所述导电圆柱主体的所述顶部而延伸,并且所述几何中心线与所述导电圆柱主体的所述垂直中心线形成钝角,其中各特征结构具有所述几何中心线的定向并且朝所述导电圆柱主体的底部而定向以产生阴影区域,使得在使用时所述阴影区域的大部分保持无沉积而使得维持用于所述等离子体的RF接地回程路径。
8.如权利要求7所述的处理配件,其中当所述处理配件使用于所述RF物理气相沉积腔室中时所述阴影区域避免直线暴露于溅射靶。
9.如权利要求7所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体配置为圆柱屏蔽件,且垂直表面界定所述导电圆柱主体的内圆柱侧壁。
10.如权利要求7所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体的所述内表面具有纹理。
11.如权利要求7所述的处理配件,其中所述导电圆柱主体的所述内表面具有喷砂纹理。
12.如权利要求11所述的处理配件,其中所述喷砂纹理具有在175微英寸至450微英寸之间的表面粗糙度。
13.一种物理气相沉积腔室,包括:
腔室主体,界定内部容积;
基板支撑件,设置于所述内部容积中;
溅射靶,设置于所述内部容积中于所述基板支撑件上方;及
处理配件,所述处理配件设置于所述内部容积中于所述基板支撑件与所述溅射靶之间,所述处理配件包括:
导电圆柱主体,所述导电圆柱主体具有内表面和外表面,所述导电圆柱主体具有垂直中心线,所述导电圆柱主体具有特征结构的阵列,所述特征结构的阵列形成于所述导电圆柱主体的所述内表面中,当所述特征结构的阵列正使用于所述物理气相沉积腔室中时所述特征结构的阵列暴露于等离子体,所述特征结构的阵列内的各特征结构由以下界定:
超出所述内表面延伸的突起,
形成于所述圆柱主体的所述内表面中的开口,和
背离所述开口朝所述外表面延伸到所述导电圆柱主体中的凹口,所述凹口暴露所述导电圆柱主体的所述内表面,所述凹口具有与所述内表面等距而穿过所述开口延伸的几何中心线,所述几何中心线朝所述垂直中心线穿过所述开口背离所述导电圆柱主体的顶部而延伸,并且所述几何中心线与所述导电圆柱主体的所述垂直中心线形成钝角,其中各特征结构具有所述几何中心线的定向并且朝所述导电圆柱主体的底部而定向以产生阴影区域,使得在使用时所述阴影区域的大部分保持无沉积而使得维持用于所述等离子体的接地回程路径。
14.如权利要求13所述的物理气相沉积腔室,其中所述开口具有较大部分,所述较大部分位于假想线的上方,所述假想线垂直地穿过所述垂直中心线和最靠近所述导电圆柱主体的所述顶部的所述开口的边缘而延伸。
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---|---|---|---|---|
US11685990B2 (en) * | 2017-12-08 | 2023-06-27 | Applied Materials, Inc. | Textured processing chamber components and methods of manufacturing same |
KR20200105955A (ko) * | 2018-01-29 | 2020-09-09 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Pvd 프로세스들에서의 입자 감소를 위한 프로세스 키트 기하형상 |
WO2020023174A1 (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | Applied Materials, Inc. | Pre-conditioned chamber components |
CN111041434B (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-19 | 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 | 用于沉积绝缘膜的物理气相沉积设备 |
CN112555112B (zh) * | 2020-11-06 | 2022-06-14 | 兰州空间技术物理研究所 | 基于3d增材制造的离子推力器内表面纹理化异形结构阳极 |
US11508563B1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-11-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for processing a substrate using improved shield configurations |
US20230187250A1 (en) * | 2021-12-14 | 2023-06-15 | Applied Materials, Inc. | Wafer to baseplate arc prevention using textured dielectric |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5837057A (en) * | 1992-12-21 | 1998-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Film forming apparatus with particle prevention plate |
CN1713334A (zh) * | 2004-06-15 | 2005-12-28 | 国际商业机器公司 | 离子束***以及在该***中减少衬底的外来物质污染的方法 |
CN1849409A (zh) * | 2003-09-11 | 2006-10-18 | 霍尼韦尔国际公司 | 对沉积工艺部件进行处理以形成颗粒捕集器的方法和在其上具有颗粒捕集器的沉积工艺部件 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3514391A (en) * | 1967-05-05 | 1970-05-26 | Nat Res Corp | Sputtering apparatus with finned anode |
JP2671835B2 (ja) * | 1994-10-20 | 1997-11-05 | 日本電気株式会社 | スパッタ装置とその装置を用いた半導体装置の製造方法 |
WO1998031845A1 (en) * | 1997-01-16 | 1998-07-23 | Bottomfield, Layne, F. | Vapor deposition components and corresponding methods |
US6132566A (en) | 1998-07-30 | 2000-10-17 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for sputtering ionized material in a plasma |
US6592728B1 (en) * | 1998-08-04 | 2003-07-15 | Veeco-Cvc, Inc. | Dual collimated deposition apparatus and method of use |
US20040206804A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-10-21 | Jaeyeon Kim | Traps for particle entrapment in deposition chambers |
US20060105182A1 (en) | 2004-11-16 | 2006-05-18 | Applied Materials, Inc. | Erosion resistant textured chamber surface |
CN1806316A (zh) | 2003-06-11 | 2006-07-19 | 霍尼韦尔国际公司 | 沉积室中用于捕集粒子的阱 |
US20070056688A1 (en) * | 2003-09-11 | 2007-03-15 | Jaeyeon Kim | Methods of treating deposition process components to form particle traps, and deposition process components having particle traps thereon |
JP4617164B2 (ja) | 2005-01-19 | 2011-01-19 | 株式会社アルバック | 成膜装置 |
US7762114B2 (en) * | 2005-09-09 | 2010-07-27 | Applied Materials, Inc. | Flow-formed chamber component having a textured surface |
US7981262B2 (en) | 2007-01-29 | 2011-07-19 | Applied Materials, Inc. | Process kit for substrate processing chamber |
JP5424744B2 (ja) * | 2009-07-01 | 2014-02-26 | 株式会社フェローテック | 分割環状リブ型プラズマ処理装置 |
WO2011019566A2 (en) | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Applied Materials, Inc. | Process kit for rf physical vapor deposition |
US9437397B2 (en) | 2013-06-27 | 2016-09-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Textured silicon liners in substrate processing systems |
US9101954B2 (en) | 2013-09-17 | 2015-08-11 | Applied Materials, Inc. | Geometries and patterns for surface texturing to increase deposition retention |
US9803274B2 (en) | 2013-11-14 | 2017-10-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Process kit of physical vapor deposition chamber and fabricating method thereof |
US20150357151A1 (en) | 2014-06-10 | 2015-12-10 | Axcelis Technologies, Inc. | Ion implantation source with textured interior surfaces |
KR20160030812A (ko) | 2014-09-11 | 2016-03-21 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 처리 장치 |
-
2017
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- 2017-04-11 TW TW106111974A patent/TWI758284B/zh active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5837057A (en) * | 1992-12-21 | 1998-11-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Film forming apparatus with particle prevention plate |
CN1849409A (zh) * | 2003-09-11 | 2006-10-18 | 霍尼韦尔国际公司 | 对沉积工艺部件进行处理以形成颗粒捕集器的方法和在其上具有颗粒捕集器的沉积工艺部件 |
CN1713334A (zh) * | 2004-06-15 | 2005-12-28 | 国际商业机器公司 | 离子束***以及在该***中减少衬底的外来物质污染的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11114289B2 (en) | 2021-09-07 |
EP3449496A4 (en) | 2020-01-01 |
US20170316924A1 (en) | 2017-11-02 |
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