TWI833954B - 用於改善處理腔室中的流動控制的設備 - Google Patents
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Abstract
說明用於具有狹縫開口的處理腔室的幫浦襯墊。幫浦襯墊具有環形主體，環形主體具有內部及外部壁。環狀上部通道形成於外部壁的上部部分中。上部通道具有一高度的複數個開口，各個開口具有獨立寬度。下部通道形成於外部壁的下部部分中，且藉由隔間與上部通道分開。下部通道透過隔間中的至少一個通路與上部通道流體連通。狹縫閥開口在主體的下部部分中，從而在外部壁及內部壁中形成開口。
Description
本揭露案的實施例關於電子裝置製造的領域。更具體而言，本揭露案的實施例涉及改善處理腔室中的流動控制的設備。
例如原子層沉積（ALD）及化學氣相沉積（CVD）腔室的各種處理腔室使用幫浦襯墊以將反應氣體限制於鄰接基板表面的反應空間。幫浦襯墊幫助將氣體包含在反應空間之中，且允許從反應空間迅速抽出氣體。幫浦襯墊包括複數個開口，以允許反應氣體流動通過襯墊至排氣裝置。幫浦通口比其他者更靠近一些開口。舉例而言，當幫浦通口在環形襯墊的一側上時，在緊緊鄰接幫浦通口的襯墊中的開口比在襯墊的相對側上的開口更靠近。為了補償不同的距離，目前的處理腔室襯墊具有變化尺寸的開口，以扼制氣體流動朝向幫浦通口。最靠近幫浦通口的開口比更遠離幫浦通口的開口更小。
目前具有變化孔尺寸的幫浦襯墊已用以扼制氣體朝向具有較小孔的幫浦通口的流動，且透過較大孔允許更多流動朝向襯墊的側，以優化處理空間內的流動壓力分佈。因為孔為圓形的，增加孔的面積造成孔的高度及寬度兩者的增加。在一部分的孔被遮蓋的情況下，例如孔的底半部被遮蓋，則孔的面積關係以非線性方式改變。此舉歸因於不同處理的不同處理空間，而可負面影響流動特徵的可擴展性及一致性。
因此，本領域中需要在處理空間中用於提供氣體均勻流動的設備及方法。
本揭露案的一或更多實施例涉及用於處理腔室的幫浦襯墊。幫浦襯墊包含環形主體，環形主體具有內部周圍壁、外部周圍壁、上部部分及下部部分。環狀上部通道形成於外部周圍壁的上部部分中，且具有複數個間隔圍繞的開口，提供環狀上部通道及內部周圍壁的上部部分之間的流體連通。複數個開口具有高度，且開口之各者具有獨立寬度。下部通道在外部周圍壁的下部部分中，藉由隔間與環狀上部通道分開。下部通道透過在隔間中的至少一個通路與上部通道流體連通。狹縫閥開口在主體的下部部分中，從內部周圍壁延伸至外部周圍壁。
本揭露案的額外實施例涉及用於處理腔室的幫浦襯墊。幫浦襯墊包含環形主體，環形主體具有內部周圍壁、外部周圍壁、上部部分及下部部分。環狀上部通道形成於外部周圍壁的上部部分中，且具有複數個間隔圍繞的矩形開口，提供環狀上部通道及內部周圍壁的上部部分之間的流體連通。複數個開口之各者具有在0.2英吋至0.6英吋的範圍中的相同高度，及在最大寬度及最小寬度之間變化的獨立寬度。下部通道在外部周圍壁的下部部分中，藉由隔間與環狀上部通道分開。下部通道透過在隔間中的至少一個通路與上部通道流體連通。狹縫閥開口在主體的下部部分中，從內部周圍壁延伸至外部周圍壁。在外部周圍壁處的狹縫閥開口以100度至140度的範圍從第一側延伸至第二側。存在4至12種範圍的不同尺寸的開口，最小寬度鄰接隔間中的通路。
本揭露案的進一步實施例涉及從處理腔室移除氣體之方法。施加降低的壓力至幫浦襯墊的下部部分，幫浦襯墊包含環形主體，環形主體具有內部周圍壁、外部周圍壁、上部部分及下部部分，以從內部周圍壁之中吸引氣體通過間隔圍繞的開口至形成於主體的外部周圍壁的上部部分中的環狀上部通道中，以流動通過在隔間中使上部部分與下部部分分開的通路，以流至外部周圍壁的下部部分中的下部通道中。複數個間隔圍繞的開口具有相等高度及從最窄寬度至最寬寬度之範圍的獨立寬度，最窄寬度鄰接隔間中的通路。
在說明本揭露案的數個示例性實施例之前，應理解本揭露案並非限於在以下說明中闡述的構造的細節或處理步驟。本揭露案能具有其他實施例，且可以各種方式實踐或執行。
如此處所使用的「基板」指代任何基板或在基板上形成的材料表面，於製作處理期間在其上實行膜處理。舉例而言，在其上可實行處理的基板表面包括例如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、非晶矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料，及任何其他材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬合金，及取決於應用的其他導電材料。基板包括但非限於半導體晶圓。基板可暴露至預處置處理，以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥化、退火及/或烘烤基板表面。除了在基板本身的表面上直接膜處理之外，在本揭露案中，如以下更詳細揭露，所揭露的任何膜處理步驟亦可在形成於基板上的下層上實行，且術語「基板表面」意圖包括如上下文指出的此種下層。因此，舉例而言，當已沉積膜/層或部分的膜/層至基板表面上時，新沉積的膜/層的暴露的表面變成基板表面。
如此說明書及隨附申請專利範圍中所使用，術語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」及類似者可互換使用以指代可與基板表面反應的任何氣體物種。
本揭露案的一或更多實施例涉及具有可變化狹縫開口的幫浦襯墊。一些實施例有利地對噴淋頭及晶圓之間的各種處理間隔提供較佳前驅物流動分佈。一些實施例有利地提供狹縫類型的開口，而僅沿著寬度變化，且具有固定的高度。一些實施例有利地提供幫浦襯墊，而不會在各種反應空間尺寸處具有流動扼制效應。
目前具有圓形開口的幫浦襯墊無法藉由改變開口的水平或垂直尺寸任一者而控制。本揭露案的一些實施例有利地提供幫浦襯墊，而因為在幫浦襯墊中的狹縫的高度不論幫浦通口位置而為相同的，所以可藉由僅變化孔的寬度而調節流動分佈。
在狹縫類型的幫浦襯墊中，開口基於流動壓力分佈的偏度而僅沿著寬度變化。所有狹縫開口的高度將維持相同的。在各種處理間隔（介於晶圓及噴淋頭之間的距離）處，襯墊開口沿著垂直方向對所有的開口將為相同的，而不像圓形孔。狹縫類型的襯墊開口在各種處理間隔處不具有流動扼制效應。各種實施例的幫浦襯墊可與許多類型的處理腔室一起使用，其中使用較小的處理間隔。
第1圖及第2圖根據本揭露案的一或更多實施例，顯示用於處理腔室之幫浦襯墊100的平行投影圖。幫浦襯墊100包括環形主體102，環繞內部部分101。環形主體102具有頂部104、底部106、內部周圍壁108及外部周圍壁110。主體具有藉由隔間116分開的上部部分112及下部部分114。
環狀上部通道120形成於外部周圍壁110的上部部分112中。一些實施例的環狀上部通道120以360度延伸在主體102四周。在圖式中顯示的環狀上部通道藉由主體102的頂部104的底部面103及隔間116的頂部面117限定。上部通道120的外部周圍面（外部壁121）從外部周圍壁110凹陷一距離，界定上部通道120的深度。
上部通道120具有複數個間隔圍繞的開口130，提供環狀上部通道120及內部周圍壁108的上部部分112之間的流體連通。在一些實施例中，複數個開口130之各者具有相同的高度H（見第3圖及第4圖）。在一些實施例中，開口130之各者具有獨立寬度W（亦圖示於第3圖及第4圖中）。
參照回第1圖及第2圖，幫浦襯墊100在外部周圍壁110的下部部分114中包括下部通道140。下部通道140藉由隔間116與環狀上部通道120分開。下部通道140的高度藉由介於隔間116的下部面118及主體的底部106的上部面107之間的距離來界定。下部通道140的外部周圍面（外部壁141）從外部周圍壁110凹陷一距離，界定下部通道140的深度。
在圖示的實施例中，上部通道120的外部壁121具有從環形主體的中心105的徑向距離DU
，而小於下部通道140的外部壁141的徑向距離DL
。換句話說，在一些實施例中，上部通道120的深度大於下部通道140的深度。技藝人士將認知在圖式上標記的中心105並非實際實體點，但為環形主體102的徑向中心。
在一些實施例中，上部通道120的外部壁121具有從環形主體102的中心105的徑向距離DU
，而等於或大於下部通道140的外部壁141的徑向距離DL
。換句話說，在一些實施例中，上部通道120的深度等於或小於下部通道140的深度。
下部通道140透過在隔間116中的至少一個通路150與上部通道120流體連通。通路150可為任何適合的形狀及尺寸，以允許氣體通過通路150足夠的導通。在一些實施例中，在隔間116中的通路150為弧形片段151，具有面向外部周圍壁110的凹的表面152。
開口130允許幫浦襯墊100的內部部分101之中的氣體經過至上部通道120中。開口130的尺寸可變化，以改變在各種角度位置處通過開口130的氣體的導通。舉例而言，鄰接通路150的開口130可小於進一步遠離通路150的開口。
一些實施例的開口130為矩形的形狀。如此方式使用，術語「矩形」意味著四邊形，具有兩組平行的側邊，使得各組平行的側邊垂直於另一組平行的側邊。根據一或更多實施例的矩形形狀具有圓角或具有90度的交叉角度的角，或85-95度、或87-93度、或88-92度、或89-91度。
參照第3圖及第4圖，根據一些實施例，開口130的寬度W在最大寬度WL
及最小寬度WS
之間變化。在一些實施例中，最小寬度WS
鄰接隔間116中的通路150。開口130的高度H實質上為相同的，意味著任何開口130的高度在開口130的平均高度的5%、2%、1%或0.5%之中。在一些實施例中，開口130的高度H在0.1英吋至0.8英吋的範圍中，或在0.2英吋至0.6英吋的範圍中，或在0.25英吋至0.55英吋的範圍中。
開口130的數量可變化以允許控制氣體導通。在一些實施例中，存在4至256個範圍的開口，或36至144個範圍的開口。在一些實施例中，存在大於或等於4、8、16、24、30、36、48、60、72、84、90、120、150或180個開口。
一些實施例的開口130以不同尺寸的群組佈置。舉例而言，鄰接通路150的開口的群組可具有相同的最小寬度WS
，且從通路置中90度的開口的群組可具有相同的最大寬度WL
。在一些實施例中，存在2至24種範圍的不同尺寸的開口，或3至18種範圍的開口，或4至12種範圍的開口，或6至10種範圍的開口。
參照回第1圖及第2圖，一些實施例的幫浦襯墊100包括在主體102的下部部分114中的狹縫閥開口170。狹縫閥開口170延伸通過主體102，從內部周圍壁108至外部周圍壁110。狹縫閥開口170具有底部面171、側邊172及頂部面173。側邊172亦稱為第一側及第二側。
在一些實施例中，狹縫閥開口170具有足夠的寬度以准許半導體晶圓傳送通過。舉例而言，若處理的半導體晶圓具有300 mm的直徑，則狹縫閥開口170的寬度在最靠近的點之間為至少300 mm。在一些實施例中，狹縫閥開口170具有足夠的高度以允許支撐半導體晶圓的機械手臂端效器傳送通過。
在一些實施例中，在外部周圍壁110中的狹縫閥開口170以環狀主體102的80度至180度的範圍延伸，或以90度至160度的範圍延伸，或以100度至140度的範圍延伸。在一些實施例中，下部通道140在外部周圍壁110四周以150度至250度的範圍延伸，或以200度至225度的範圍延伸。
參照第5圖，本揭露案的一或更多實施例涉及處理腔室200，包含如此處所述的幫浦襯墊100。處理腔室200包括氣體分配組件220及基板支撐件210，基板支撐件210具有面向氣體分配組件的支撐表面，以在處理期間支撐基板230。幫浦襯墊100在氣體分配組件220及基板支撐件210四周及/或之間。
本揭露案的一或更多實施例涉及從處理腔室移除氣體之方法。如第1圖至第4圖中圖示，施加降低的壓力至幫浦襯墊100的下部部分。可使用對技藝人士為已知的任何適合的技術或設備施加降低的壓力，包括但非限於真空幫浦。降低的壓力從內部周圍壁之中吸引氣體通過環狀上部通道中間隔環繞的開口至環狀上部通道，通過隔間中的至少一個通路至襯墊的下部部分中的下部通道。
在以上說明中，已參考特定示例性實施例說明本揭露案的實施例。顯而易見地，可進行各種修改而不會悖離以下申請專利範圍中闡述的本揭露案的實施例的較寬廣精神及範疇。因此，說明書及圖式應視為圖示之意義而非限制之意義。
100:幫浦襯墊
101:內部部分
102:環形主體
103:底部面
104:頂部
105:中心
106:底部
107:上部面
108:內部周圍壁
110:外部周圍壁
112:上部部分
114:下部部分
116:隔間
117:頂部面
118:下部面
120:上部通道
121:外部壁
130:開口
140:下部通道
141:外部壁
150:通路
151:弧形片段
152:凹的表面
170:狹縫閥開口
171:底部面
172:側邊
173:頂部面
200:處理腔室
210:基板支撐件
220:氣體分配組件
230:基板
為了能夠詳細理解本揭露案以上所載的特徵所用方式，本揭露案的以上簡要概述的更具體說明可藉由參考實施例而獲得，一些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應注意隨附圖式僅圖示本揭露案的通常實施例，且因此不應考量為其範疇之限制，因為本揭露案認可其他均等效果的實施例。此處所述的實施例藉由範例之方式圖示，且並非限制於隨附圖式的圖中，其中類似的元件符號代表類似的元件。
第1圖根據本揭露案的一或更多實施例，圖示幫浦襯墊的等距視圖；
第2圖圖示以不同角度檢視第1圖的幫浦襯墊；
第3圖為來自第1圖的區域III的放大視圖；
第4圖為來自第2圖的區域IV的放大視圖；及
第5圖根據本揭露案的一或更多實施例，為併入幫浦襯墊的處理腔室的概要視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:幫浦襯墊
101:內部部分
102:環形主體
103:底部面
104:頂部
105:中心
106:底部
107:上部面
108:內部周圍壁
110:外部周圍壁
112:上部部分
114:下部部分
116:隔間
117:頂部面
118:下部面
120:上部通道
121:外部壁
130:開口
140:下部通道
141:外部壁
150:通路
151:弧形片段
152:凹的表面
170:狹縫閥開口
171:底部面
172:側邊
173:頂部面
Claims (19)
- 一種用於一處理腔室之幫浦襯墊，該幫浦襯墊包含：一環形主體，具有一內部周圍壁、一外部周圍壁、一上部部分及一下部部分；一環狀上部通道，形成於該外部周圍壁的該上部部分中，且具有複數個間隔圍繞的開口，提供該環狀上部通道及該內部周圍壁的該上部部分之間的流體連通，該複數個開口具有一高度，且該等開口之各者具有一獨立寬度；一下部通道，在該外部周圍壁的該下部部分中，藉由一隔間與該環狀上部通道分開，該下部通道透過在該隔間中的至少一個通路與該上部通道流體連通；及一狹縫閥開口，在該主體的該下部部分中，從該內部周圍壁延伸至該外部周圍壁，其中該等開口之該寬度在一最大寬度及一最小寬度之間變化，該最小寬度鄰接該隔間中的該通路。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中該等開口的該高度在0.1英吋至0.8英吋的該範圍中。
- 如請求項2所述之幫浦襯墊，其中該等開口的該高度在0.2英吋至0.6英吋的該範圍中。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中該上部通道的該外部壁從該環形主體的一中心具有一徑向距離，該徑向距離小於該下部通道的該外部壁的一徑向距離。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中該狹縫閥開口具有足以准許一半導體晶圓傳送通過的一寬度。
- 如請求項5所述之幫浦襯墊，其中該狹縫閥開口具有足以允許支撐一半導體晶圓的一機械手臂端效器傳送通過的一高度。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中在該外部周圍壁中的該狹縫閥開口以該環形主體的100度至140度的該範圍延伸。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中該下部通道在該外部周圍壁四周以150度至250度的該範圍延伸。
- 如請求項8所述之幫浦襯墊，其中該下部通道在該外部周圍壁四周以200度至225度的該範圍延伸。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中該等開口為矩形的形狀。
- 如請求項10所述之幫浦襯墊，其中存在4至256個的該範圍的開口。
- 如請求項11所述之幫浦襯墊，其中存在36至144個的該範圍的開口。
- 如請求項11所述之幫浦襯墊，其中存在2至24種該範圍的不同尺寸的開口。
- 如請求項13所述之幫浦襯墊，其中存在4至12種該範圍的不同尺寸的開口。
- 如請求項1所述之幫浦襯墊，其中在該隔間中的該通路為一弧形片段，具有面向該外部周圍壁的一凹的表面。
- 一種處理腔室，包含：一氣體分配組件；一基板支撐件，具有面向該氣體分配組件的一支撐表面；及如請求項1所述之幫浦襯墊。
- 一種用於一處理腔室之幫浦襯墊，該幫浦襯墊包含：一環形主體，具有一內部周圍壁、一外部周圍壁、一上部部分及一下部部分；一環狀上部通道，形成於該外部周圍壁的該上部部分中，且具有複數個間隔圍繞的矩形開口，提供該環狀上部通道及該內部周圍壁的該上部部分之間的流體連通，該複數個開口之各者具有在0.2英吋至0.6英吋的該範圍中的該相同高度，及在一最大寬度及一最小寬度之間變化的獨立寬度；一下部通道，在該外部周圍壁的該下部部分中，藉由一隔間與該環狀上部通道分開，該下部通道透過在該隔間中的至少一個通路與該上部通道流體連通；及一狹縫閥開口，在該主體的該下部部分中，從該內部周圍壁延伸至該外部周圍壁，在該外部周圍壁處的該狹縫閥開口以100度至140度的該範圍從一第一側延伸 至一第二側，其中存在4至12種該範圍的不同尺寸的開口，該最小寬度鄰接該隔間中的該通路。
- 一種處理腔室，包含：一氣體分配組件；一基板支撐件，具有面向該氣體分配組件的一支撐表面；及如請求項17所述之幫浦襯墊。
- 一種從一處理腔室移除氣體之方法，該方法包含以下步驟：施加降低的壓力至一幫浦襯墊的一下部部分，該幫浦襯墊包含一環形主體，該環形主體具有一內部周圍壁、一外部周圍壁、一上部部分及一下部部分，以從該內部周圍壁之中吸引氣體通過間隔圍繞的開口至形成於該主體的該外部周圍壁的該上部部分中的一環狀上部通道中，以流動通過在一隔間中使該上部部分與該下部部分分開的一通路，以流至該外部周圍壁的該下部部分中的一下部通道中，其中該複數個間隔圍繞的開口具有相等高度及從一最窄寬度至一最寬寬度之範圍的獨立寬度，該最窄寬度鄰接該隔間中的該通路。
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