[go: up one dir, main page]

TWI640728B - 氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法 - Google Patents

氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI640728B
TWI640728B TW103124627A TW103124627A TWI640728B TW I640728 B TWI640728 B TW I640728B TW 103124627 A TW103124627 A TW 103124627A TW 103124627 A TW103124627 A TW 103124627A TW I640728 B TWI640728 B TW I640728B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
air
faraday screen
duct
hinge portion
fluid
Prior art date
Application number
TW103124627A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201516350A (zh
Inventor
沙拉維納布里恩 斯里拉曼
約翰 朱爾瑞
瓊 麥可卻斯尼
艾立克斯 派特森
Original Assignee
美商蘭姆研究公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商蘭姆研究公司 filed Critical 美商蘭姆研究公司
Publication of TW201516350A publication Critical patent/TW201516350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI640728B publication Critical patent/TWI640728B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32651—Shields, e.g. dark space shields, Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)

Abstract

提供用於電漿處理腔室的處理腔室及法拉第屏系統。一系統包含界定一法拉第屏之盤狀結構以及該盤狀結構具有一處理側及一背側。該盤狀結構延伸在一中心區域與一周圍區域之間，該盤狀結構位於處理空間內部。該系統還包括一具有可通過自一輸入導管所接受之空氣流並自一輸出導管移除該空氣流之一內風管的樞紐部；該樞紐部具有在中心區域耦合該盤狀結構背側的一介面表面。流體輸送控制裝置設有一流速調節器；受調節的空氣可以是被倍增的或壓縮乾燥空氣。

Description

氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法
根據35 U.S.C. 119§(e)，本申請案主張享有2013年7月17日所申請，名稱為“Air Cooled Faraday Shield and Methods for Using the Same”之第61/847,407號美國臨時申請案的優先權，該案在此作為參考文獻而整體引述之。
本發明關於一半導體製作，特別係關於一種含有法拉第屏而用於電漿蝕刻設備中的腔室。
半導體製造中，蝕刻程序普遍而重複地進行著。有兩類型的蝕刻程序為熟悉本技術領域之人員所周知：濕式蝕刻及乾式蝕刻。乾式蝕刻的其中一種類型是使用如變壓器耦合型電漿(transformer coupled plasma, TCP)腔室的感應式耦合電漿蝕刻設備所進行的電漿蝕刻。
電漿包含了各種類型的自由基以及正負離子，各種自由基和正負離子的化學反應係用於蝕刻晶圓的特徵部、表面及材料。在蝕刻程序期間，腔室線圈之作用可比擬為變壓器中的主線圈，而電漿之作用可比擬為變壓器中的副線圈。
蝕刻程序產生的反應產物可能是揮發性或非揮發性的。揮發性的反應產物隨使用後的反應氣體一同通過氣體排出埠摒除。然而非揮發性的反應產物通常殘留在蝕刻腔室中。非揮發性的反應產物可能黏附於腔室壁及介電窗。非揮發性反應產物於介電窗的黏附可能妨害蝕刻程序，過量的沉積物可導致粒子自介電窗片狀剝落到晶圓上而妨害蝕刻程序。在一些實施例中，將法拉第屏使用於腔室內部，如此法拉第屏可阻止沉積物到介電窗上。此例中沉積物於法拉第屏上增長，而這隨著時間也會導致粒子片狀剝落或脫落。若長期對法拉第屏施以過高的溫度，法拉第屏本身的塗料也會剝落。
在TCP腔室中，用以加熱腔室及相關部件的電力主要由位於介電窗上方的TCP線圈傳送。蝕刻程序期間，腔室及其部件經歷多種步驟的循環週期，導致來自製程的溫度經歷類似的循環週期位準，例如由高溫至極高溫或由低溫至高溫或由高溫至低溫等等。當法拉第屏受此沉積作用時，溫度循環本身就可導致沉積材料的片狀剝落或脫落。為應對此問題，目前需要經常清潔腔室，或當存在法拉第屏上的沉積物(例如蝕刻副產物)被測定為可能片狀剝落或脫落並最終會飄降在處理中的晶圓上時，就必須清潔腔室。
本發明之實施例即順應此背景中產生。
電漿處理腔室使用射頻(radio frequency, RF)能量在腔室中產生電漿。RF能量通常經由一介電物質(陶瓷或石英窗)引入，並能夠耦合穿過浸沒於電漿環境中之有塗料(例如電鍍後)的法拉第屏(例如接地的金屬或浮動電位的介電物質)。RF引起的加熱在電漿處理期間增加法拉第屏的溫度，並且能劇烈地提高法拉第屏的溫度超過電鍍塗料或沉積的電漿副產物開始片狀剝落及/或脫落的臨界值，這可能在晶圓上產生粒子或缺陷問題。本文中界定的實施例提供用於為順利操作及將熱循環問題降到最低之控制及/或維持法拉第屏溫度的方法及結構。
一實施例中，將空氣以偏高或預設的速度流動至介面連接於法拉第屏的樞紐部能助於降低在中心區域附近的法拉第屏溫度。這提供控制法拉第屏溫度並降低在操作期間溫度之大幅循環起落的方法及系統。
一實施例中，壓縮乾燥空氣(compressed dry air, CDA)輔以將空氣導進入中央樞紐部之導引空氣路徑的風管提供冷卻法拉第屏的方法，其中該中央樞紐部移除多餘的熱能，使該熱能離開而進入TCP線圈圍繞內。一實施例中，壓縮乾燥空氣以高於或相當於每分鐘10立方呎(cubic feet per minute, CFM)的流速流動，並以範圍在每平方英吋10~20磅(pounds per square inch, PSI)的高進氣壓於狹窄的空氣風管中實現超對流。其他範例參數於下說明。
一示例中，該等風管連接於一中央空氣輸送樞紐，該中央空氣輸送樞紐支援空氣進出口的一或多束空氣流以得到最理想之混合及自法拉第屏內接觸面之熱能移除，並減少該屏的操作溫度以及將熱循環問題降到最低。
另一實施例中，除了壓縮乾燥空氣，使用空氣加上用於增強空氣流之空氣倍增器或基於液體的冷卻是可行的。此外，空氣倍增器也可適用於各種空氣導通風管設計，其中該設計將空氣路徑最佳化、產生均勻溫度分布，並對內部的法拉第屏及/或射頻或電漿腔室中的元件提供廣泛種類的介電窗冷卻選擇。
一實施例中，提供用於電漿處理腔室的法拉第屏系統。該系統包含一界定法拉第屏的盤狀結構，該盤狀結構具有一處理側及一背側，該盤狀結構延伸於中心區域與周圍區域之間，該盤狀結構位在處理空間內部。此系統亦包含一具有用以通過自輸入導管所接受之空氣流以及經由輸出導管移除該空氣流之內風管的樞紐部；該樞紐部具有在中心區域耦合於該盤狀結構背側的介面表面。一流體輸送控制裝置連接於樞紐部的輸入導管，該流體輸送控制裝置配有一流速調節器。受調節的空氣可以是被倍增的或是壓縮乾燥空氣。該系統包含連接於用以自樞紐部風管移除空氣流之輸出導管的一流體移除控制裝置。樞紐部的風管界定一進入及離開樞紐部的迴圈，使得該空氣流與處理空間隔絕。設置一控制器以操控能設定該空氣流速的流速調節器。
另一實施例中揭露一電漿處理設備。該設備包含一法拉第屏以及具有界定在一處理空間內的腔壁及一基板支撐物的一腔室。該法拉第屏具有一處理側及一背側的盤狀外形，其盤狀外形延伸在中心區域與周圍區域之間。該法拉第屏界定在處理空間內部，使得處理側面向該基板支撐物。該設備包含一具有用以通過自輸入導管所接受之空氣流以及經由輸出導管移除該空氣流之內風管的樞紐部；該樞紐部具有在中心區域熱耦合於該法拉第屏背側的一介面表面。一流體輸送控制裝置連接於該樞紐部的輸入導管，並配置有用於設定流經樞紐部風管之空氣流流速的流速調節器。一流體移除控制裝置連接於用於自樞紐部風管移除該空氣流的輸出導管。
在另一實施例中，揭露了控制設置在電漿處理腔室之處理空間內部的法拉第屏溫度的方法。該方法包含：在法拉第屏的中心區域將一樞紐部熱耦合於該法拉第屏的背側。該樞紐部具有用於接受空氣及移除空氣的風管，使得空氣連通貫穿該風管。本方法包含提供一空氣流進入樞紐部之風管，進出該風管的空氣流保持在處理空間外部。本方法也包含調節進入風管的空氣流速；該調節係用以操控樞紐部在熱耦合於法拉第屏中心區域處的溫度調節；此調節與處理空間中進行的作用步驟有關。一實施例中，空氣流速的增加會降低法拉第屏中心區域的溫度，導致熱傳導朝向該中心區域貫穿該法拉第屏。
本案係揭露在半導體元件製造過程中蝕刻半導體基板及形成於其上之蝕刻層的一設備。該設備由一進行蝕刻作用的腔室所界定，一法拉第屏設置於腔室內部。一樞紐部設置介面連接於該法拉第屏使其接點提供一熱力介面。該樞紐部連接於複數個輸送流體以及自樞紐部移除流體的導管，使得該流體以遞增流速輸送穿過樞紐部。該等導管連接於樞紐部內部的一風管，使流體得以進入樞紐部及離開樞紐部。
一實施例中，該樞紐部為熱耦合及介面連接於該法拉第屏(還可以選擇性地耦合於介電窗)的單獨結構，或者為與該法拉第屏整合的結構。
一實施例中，該流體為空氣。一實施例中，該空氣為壓縮乾燥空氣；相對於腔室操作期間法拉第屏上的遞增溫度，藉由流動空氣進出與法拉第屏熱耦合的樞紐部導致在介面處的法拉第屏溫度下降。一實施例中，該空氣以已預先計算、選擇或校準的指定流速流動穿過該樞紐部之風管，以降低該法拉第屏及/或該介電窗的溫度。
例如在腔室操作期間，一TCP線圈提供能量給腔室以便在腔室內部界定一電漿。該TCP線圈設置在一介電窗上方，而該法拉第屏設置在該介電窗下方並與其鄰接。此配置下，TCP線圈將加熱介電窗及法拉第屏，在處理循環期間，其熱能將高低變動而導致前述的熱能差異。
因此，藉由流動空氣進出(亦即，穿過) 至少與該法拉第屏之一中心區域有熱接觸的樞紐部，導致在鄰近中心區域及圍繞鄰近中心區域的法拉第屏溫度降低。在法拉第屏中心區域及圍繞其中心區域之較低溫度造成沿著法拉第屏的溫度差異，使得熱能沿著法拉第屏(亦即，在法拉第屏的整塊主體中)自高溫處向低溫處(例如，朝向該樞紐部)而傳導。一實施例中，自高溫處向低溫處的傳導代表該法拉第屏遠離中心區域(例如，周圍以及介於法拉第屏中心區域及周圍區域之間)之較高溫表面的溫度會因為熱能導向該法拉第屏較低溫的中心區域而降低。
對於熟悉本技術領域之人員而言，顯然本發明可以不仰賴於這些特定細節而實施；另一方面，廣為習知的程序操作及實施細節將不予詳述，以避免對本發明多餘的混淆。
根據本發明之一實施例，圖1說明用於蝕刻操作的電漿處理系統。本系統包括含有夾具103的腔室102、介電窗104、以及法拉第屏108。夾具103可以是基板存在時用以支撐基板的靜電夾具。亦圖示出圍繞夾具103的邊緣環116，當其處於夾具103旁時具有與晶圓上表面近乎成一平面的上表面。腔室102還包含連接於又稱為尖柱的上內管118的下內管110；上內管118用以支撐法拉第屏108。一實施例中，上內管118接地而提供法拉第屏108接地電位。在法拉第屏108及介電窗104之間設置一空間；多餘的氣體114自腔室的處理空間經排氣盤112移除。
此外還圖示出由單或多個產生器所界定的RF產生器160。若設置多個產生器，可使用不同的頻率達到各種調節特性。偏壓匹配器162連接在無線射頻產生器160及界定出夾具103之組件的傳導盤間。該夾具103亦包含靜電電極以實現該晶圓的夾持或鬆開。一般來說，設置有一過濾器164及一直流夾持電源供應器166。亦可設置用以抬舉晶圓離開夾具103的其他控制系統。儘管未以圖示，幫浦連接於腔室102以實現真空控制以及在操作電漿處理期間之氣體副產物的移除。
該法拉第屏具有可使一噴頭輸送處理氣體進入腔室102之處理空間內的一中心區域。此外，其他探針設備也可設置在設有孔洞的中心區域附近穿過法拉第屏108。設置該探針設備以在操作期間探測與電漿處理系統有關的製程條件。探測程序可包含終點偵測、電漿密度量測、離子密度量測以及其他可度量的探測操作。基於一般晶圓的圓形幾何形狀，法拉第屏108界定為圓形；眾所周知，晶圓通常具有不同的尺寸，例如200 mm、300 mm及450 mm等等。
介電窗104設置在法拉第屏108上方，如上述所指明的，介電窗104可由一石英類型材料所界定，只要禁得起半導體蝕刻腔室條件，其他的介電材料也可以使用。腔室一般操作於範圍介於約50℃至160℃間的偏高溫度，該溫度取決於蝕刻程序操作及特定做法。腔室102亦操作於範圍介於約1mT至100mT間的真空狀況。儘管未以圖示，腔室102設置於無塵室中或製造場所時，通常連接於其他設備。該等設備包括提供處理氣體、真空、溫度控制以及環境粉塵粒子控制的配管系統。
當設置於選定製造場所時，該等設備連接於腔室102。此外，腔室102可連接於使用一般自動化技術實現自動傳送半導體晶圓進出腔室102的一傳送腔室。
繼續參照圖1，顯示TCP線圈包含一內線圈122以及一外線圈120。該TCP線圈配置於法拉第屏108之上的介電窗104上方。一實施例中，設置匹配元件128及RF產生器126，連接於線圈。一實施例中，該腔室將連接於一與腔室102的電力配電盤連接的控制器。電力配電盤可連接於一可操作特定例行處理程序的網路系統，其中該例行處理程序取決於在特定循環中所需的操作程序。該電力配電盤因此能控制在腔室102中進行的蝕刻操作，也能在空氣冷卻法拉第屏108時，控制流體至樞紐部的傳輸及自該樞紐部的移除。
根據本發明之一實施例，圖2A顯示具有用於空氣冷卻法拉第屏108之樞紐部202的系統200示意圖。本例中，樞紐部202為耦合於法拉第屏108並安裝進介電窗104之開口的結構。此設置使樞紐部202得以提供傳遞至法拉第屏108及介電窗104的空氣冷卻。例如，樞紐部202具有設置與法拉第屏108及介電窗104的表面所接觸的外表面。
如圖示，介面204設置在樞紐部及介電窗的介面之間；介面206設置在樞紐部及法拉第屏108之間。一般來說，樞紐部202之表面係設置與法拉第屏108之表面接觸，並可選擇性地亦與介電窗104接觸。在一實施例中，該接觸係熱接觸。例如，若將該等表面設置互相鄰接，較靠近的佈置方式就能提供較佳的熱互連，而且直接的物理接觸將提供較佳的熱互連。一實施例中，該熱互連係設計使得樞紐部202的介面206與法拉第屏108直接物理接觸。
一實施例中，樞紐部202包含分別連接於連接線207及208的複數個輸入導管202a及輸出導管202b。連接線207連接於流體輸送控制裝置210，流體輸送控制裝置210自CDA源212接收流體，或自連接於空氣倍增器214b的空氣供應裝置214a接收流體。一實施例中，控制器可界定流體輸送控制裝置210選擇哪一個輸入源；另一實施例中，使用CDA源212或空氣供應裝置/空氣倍增器214的流體輸送控制裝置210係經由配管系統、設備管線或真空管連接。
一配置方式中，流體輸送控制裝置210係使用一選擇具特定流速的流體流。一實施例中，該樞紐部之該風管界定一進入及離開樞紐部的迴圈，使得該流體流保持在處理空間外部；亦即所有穿過樞紐部的流體不會進入在操作過程中處於受壓狀態並充滿處理氣體的密封處理空間中。此外，該流體流在法拉第屏的中心區域係為一較低的溫度所準備，該中心區域的較低溫度引起一熱導流朝向該中心區域穿過該法拉第屏。
範圍在0.5 CFM至20 CFM之間的流速被認為能有效地冷卻法拉第屏108。儘管高流速已被認為是可行的，在實驗測試中的流速涵蓋了1 CFM、5 CFM及10 CFM。如下所論述，使用流速5CFM及10 CFM時可觀測到足夠的冷卻。若使用CDA源212，CDA的壓縮特性可使流速達到1–10 CFM；若使用空氣供應裝置214a，則需使用空氣倍增器214b以產生0.5 CFM至20 CFM之間的流速。高於20 CFM例如高達60或50 CFM的流速也被認為是有效的。
一實施例中，在樞紐部202輸入口的壓力值視使用於樞紐部202內部的風管設置而變化。實驗測試中使用的樞紐部，在該樞紐部之輸入口測得的壓力值係介於10~25 PSI之間。因為壓力在輸送至樞紐部輸入口前會有一壓力落差，在流體源可以使用高出許多的壓力。在設定1 CFM的實驗測試中，於輸入口測得14.7 PSI的壓力值；在設定5 CFM下，於輸入口測得15.5 PSI的壓力值；當設定為10 CFM時，於輸入口測得17 PSI的壓力值。
進入樞紐部202之風管及離開樞紐部202之風管的空氣流被認定係為了用於自樞紐部202內部減少或移除熱能的空氣循環及/或傳遞所準備。在沒有循環空氣流的情況下，若設置樞紐部202熱接觸於法拉第屏108，其溫度會升高至與法拉第屏108相同或幾乎相同的溫度。然而，因為進出樞紐部風管的空氣流降低了風管內部的溫度，使得在樞紐部及法拉第屏108間之介面區域的熱能被移除。
連接線208與連接於樞紐部202之輸出導管202b的流體移除控制裝置213連接。流體移除控制裝置213能連接於真空裝置216或一被動排氣裝置217。一實施例中，若使用真空裝置216，流體移除控制裝置213可牽引流體通過樞紐部202之風管，這有助於加速由流體輸送控制裝置210所提供的空氣流。在被動排氣裝置217的示例中，流體移除控制裝置213可僅自樞紐部202移除流體(亦即，空氣)，並將其適當地分配在腔室所在的無塵室設備內。
一實施例中，流體輸送控制裝置210包含一流速調節器以選擇性地包含一壓力調節器。在另一實施例中，流速調節器及/或壓力調節器係分離於流體輸送控制裝置210的元件。一實施例中，控制器240能控制一或多閥門，或傳遞控制資料至流體輸送控制裝置以設定或調節供予樞紐部202的流速。
儘管隨樞紐部202一起使用的流體係以空氣說明，其他的流體也可以使用。例如，也可使用液體導通穿過樞紐部202；又一實施例中，該流體可以是如氮氣、氦氣等的氣體。
其他實施例中，該液體或該空氣可以事先冷卻，使得流體輸送控制裝置210提供以一較低溫的流體。
一實施例中，係設置一用於電漿處理腔室的系統。該系統包含界定法拉第屏的一盤狀結構，該盤狀結構具有一處理側及一背側。該盤狀結構延伸在中心區域和周圍區域(例如：靠近或位於法拉第屏邊緣的區域)之間，該盤狀結構位於處理空間內部。該系統亦包含一具有用以通過自輸入導管接受的空氣流以及經由輸出導管移除該空氣流之內風管的樞紐部202；該樞紐部具有在中心區域耦合於盤狀結構(例如：具有一盤狀外形)背側的一介面表面。
流體輸送控制裝置210連接於樞紐部202的輸入導管，流體輸送控制裝置210設有一流速調節器。受調節的空氣可以是倍增的空氣214或CDA 212。該系統包含連接於輸出導管的流體移除控制裝置213以自樞紐部202之風管移除空氣流。該樞紐部之風管界定一進入及離開樞紐部的迴路，使得該空氣流與該處理空間隔絕。該迴路可以是單純的輸入及輸出，或者以非線性路徑在樞紐部內部或在法拉第屏內形成的風管(如圖3B下方所示)中行進。控制器240準備用於操控設定空氣流速的流速調節器。
根據本發明之一實施例，圖2B說明樞紐部202耦合於法拉第屏108及介電窗104的實施例。本例中，其耦合為熱耦合，熱耦合意指樞紐部202之表面與法拉第屏108及/或介電窗104之表面為物理接觸。例如，該樞紐部可以在介面表面204及介面表面206分別與介電窗104及法拉第屏108物理接觸。熱耦合即意指樞紐部之表面或空氣流係直接物理接觸於法拉第屏或介電窗，或該樞紐部係極其靠近(例如，無物理接觸或極微接觸)以致其溫度可以影響其鄰近結構的溫度。
一實施例中，樞紐部202由溫度傳導材料所界定，溫度傳導材料可以是金屬，例如能傳導熱的鋁、不銹鋼、銅或金屬聯合體及合金等。一實施例中，樞紐部202的介面表面係設置或製造為提供一平坦表面接觸於法拉第屏108及介電窗104的熱力傳導表面；該等表面的製造可包含：拋光該等表面使其互相物理接觸時可配對並提供熱耦合。另一實施例中，可導熱的膠水或黏著劑設置在樞紐部與法拉第屏108的表面及/或介電窗104之間。
在圖2B的說明中，樞紐部202包含在樞紐部內部的一風管，使得流體可流動進入樞紐部及離開樞紐部。如上所述，流體輸送控制裝置210能夠輸送流體至樞紐部202，而流體移除控制裝置213能夠自樞紐部202移除流體。流體輸送控制裝置210連接於供應裝置，例如可提供為該設置或程序所選定之適當流體的設備供應裝置。圖示一控制器240與流體輸送控制裝置210及流體移除控制裝置213有信號交流；控制器240與一系統電力裝置有信號交流，其中該系統電力裝置包括在腔室102中處理晶圓時所使用的控制及設定的介面。
如上所述，腔室102用於使用電漿處理蝕刻操作，這可蝕刻置於支撐夾具103上之晶圓的特徵物、表面或材料。RF供應裝置與支撐夾具103連接並有信號交流，且RF TCP線圈120/122設置在介電窗104上方以在操作期間提供能量給腔室102的電漿。圖中亦顯示氣體注射器230及光學探測針232；一實施例中，氣體注射器230及光學探測針232設置在樞紐部202的中心區域內。氣體注射器230係為在操作期間進入腔室的氣體注射所準備，而光學探測針232係設置以測量及提供發生於電漿處理期間、在腔室內部的程序終點偵測。
一實施例中，氣體注射器界定在該樞紐部的中心凹部內，該氣體注射器界定為提供處理氣體進入處理空間。一實施例中，光學探測針界定在樞紐部的一中心凹部內，該光學探測針界定為在使用期間監測處理空間內的製程條件。該中心凹部可以是管狀、方形或其他形狀，該中心凹部延伸穿過法拉第屏108及介電窗。在氣體注射器與樞紐部之間設置一密封墊，使得處理空間對於腔室外部條件而言為密閉。樞紐部及其空氣供應裝置在腔室外部，使樞紐部與處理空間隔絕。
圖2C說明樞紐部202分離於法拉第屏108的示例。一實施例中，樞紐部202設為與法拉第屏108物理接觸，該物理接觸使得樞紐部202之底部介面表面250與法拉第屏108之介面表面262接觸；在其他實施例中，如圖2B所示，樞紐部202之側邊介面表面252可置於鄰接其他表面(例如介電窗104)。如此樞紐部202可以使用如螺釘、夾鉗、表面凹痕、卡扣、膠水、黏著劑或其組合的任何連接方式組裝並連接於法拉第屏108。
根據本發明之另一實施例，圖2D說明另一可選之樞紐部202’的示例。在本實施例中，樞紐部202’與法拉第屏108整合，該整合結構考慮到樞紐部至少部分設置在法拉第屏108之表面或主體內部；亦即，樞紐部的一部分得以與法拉第屏的一部分成為一體，使得風管得以將用於冷卻法拉第屏108的空氣傳遞進入法拉第屏108之主體。圖2C之側邊介面表面252也可作用有如圖2D中樞紐部部分的側面。
根據本發明之一實施例，圖2E說明一樞紐部202’’示例。在本例中，樞紐部202”包含整合及延伸於法拉第屏108主體內的一風管。因為法拉第屏具有複數個鰭片，可允許某幾個鰭片包含一或更多可界定一內風管或通道的凹部，該內風管或通道使空氣流得以冷卻法拉第屏108的內表面。在此實施方案中，介電窗104若置於法拉第屏108之上方或鄰近處，也可受惠於冷卻的法拉第屏108。因此，能覺察到只要可提供一空氣流至樞紐部且該空氣流用於自與法拉第屏108物理接觸或整合的樞紐部移除熱能，樞紐部202可呈現任何數目的設置。
根據本發明之一實施例，圖2F說明法拉第屏108受到藉由空氣流進入及離開樞紐部202之冷卻作用的示例。如圖示，法拉第屏108呈現隨多種因素改變的溫度梯度；該等因素包含位於法拉第屏上方之線圈擺放方式，以及在電漿處理期間腔室內所產生的熱能。在本例中，說明了法拉第屏108的中心區域具有約攝氏110度的較低溫狀態，而周圍邊緣也具有約攝氏110度的較低溫狀態。在被約攝氏120度所圍繞的法拉第屏108周圍區域及中心區域之間，所偵測到的溫度約為攝氏130度。
藉由實施空氣流至樞紐部202，產生自高溫處到低溫處穿過法拉第屏的熱傳導270。繪製橫過法拉第屏108的箭號代表熱傳導或穿過法拉第屏108之熱傳導流的方向。該熱傳導流自較高溫區流向較低溫區，或者如示例中說明的由法拉第屏108的周圍流向中心區域。在未設置冷卻用空氣流到與法拉第屏108在中心區域接觸的樞紐部202情況下，實驗測得在中心區域的溫度約為攝氏140度；然而，藉由以穿過樞紐部202空氣流所提供的冷卻，觀察並量測到如圖2F所示的最終溫度分布。下方的圖5B-2說明，在無冷卻作用或具有穿過樞紐部202之不同流速的冷卻作用下，觀察及量測到的法拉第屏108溫度範圍。
圖3A說明法拉第屏108面向介電窗104之結構的示例。圖3B說明法拉第屏108之中心區域的變化形式。當圖3C與圖3D所示的樞紐部202連接於法拉第屏108時，法拉第屏108中心區域的變化形式可包含用以界定部分已存在之風管的凹陷部。因此，圖3C與圖3D所示的樞紐部202具有一開放底部，與形成在法拉第屏108中心區域的空氣流風管302配對。
法拉第屏108因此具有與樞紐部202之介面表面250配對及連接的介面表面262；該配對及連接作用如同法拉第屏108及樞紐部202之間的物理接觸，使得熱能在中心區域於樞紐部202及法拉第屏108間傳導。一實施例中，法拉第屏108由一金屬材料所界定，該材料使熱能穿過及沿著法拉第屏108傳導並與樞紐部202的金屬材料介面連接。如圖2C所示，樞紐部202與法拉第屏108的中心區域配對，使得介面表面250與介面表面262連接。
圖3D說明進入樞紐部202之輸入口係如通道般橫切並沿著樞紐部202之側壁通往樞紐部202之基部的示例，其中該基部係介面連接於法拉第屏108之所在。空氣將在法拉第屏108的空氣風管302之溝槽內流動，然後自其中樞紐部202內部的其中一通道離開。因此，為了輸送流體，一或多個輸入導管202a可連接於樞紐部202，而為了流體之移除，一或多個輸出導管202b可連接於樞紐部202。
圖3C及3D所示之樞紐部202結構僅作為本質上的示例，只要是為了從法拉第屏108中心區域移除熱能，空氣可流動進入樞紐部202並自樞紐部202移除，以一流速提供連續空氣流之其他結構都可以使用。
根據本發明之一實施例，圖4A說明另一具有單輸入空氣導管之樞紐部202-A的示例。本實施例中，空氣流動進入在樞紐部202-A結構的風管內環形分布空氣的輸入空氣導管導管，導致空氣流動進出樞紐部202-A，使得與介電窗之介面連接204’及與法拉第屏之介面連接206’的溫度下降。一實施例中，樞紐部202-A以傳導材料製成，以在樞紐部202-A及介電窗104和法拉第屏108之間提供熱傳導。在本範例結構中，樞紐部202-A具有一弧形梯使其在與法拉第屏108及與介電窗104兩者之間均有接點。
如圖4B所示，該弧形梯結構亦考慮了在介電窗104中心區域內的安全設置，並提供與法拉第屏108之接點。同樣地，本樞紐部202-A的示範結構僅用以說明一樞紐部可呈現的靈活性與多種設置方式，只要可以在樞紐部的某些表面與法拉第屏108之間，或在樞紐部的某些表面與法拉第屏108及介電窗104兩者之間建立接觸點即可。另一實施例中，樞紐部可僅接觸介電窗104而不接觸法拉第屏108，或僅接觸法拉第屏108而不接觸介電窗104。
根據本發明之一實施例，圖5A-1說明在數種冷卻情況或無冷卻情況下，靠近介電窗104所觀測的溫度梯度示例；圖5A-1中的介電窗104僅為說明用途而表示該介電窗之半剖面。每一介電窗104之左側大約是位在法拉第屏上方之介電窗104的中心區域；介電窗104切面之最右部分視為介電窗104之外周圍區域。
圖5A-2係為比較之目的而顯示代表穿過樞紐部202之空氣流的若干種流速設定；例如，圖示代表無空氣流穿過樞紐部202的無冷卻情況；圖示代表流速1 CFM的範例，最初影響介電窗最靠近中心區域之溫度，隨著中心區域藉由行進穿過樞紐部202之空氣的方式而冷卻，熱能自介電窗104的周圍區域向中心區域的方向導離，因而降低介電窗104的溫度。圖示一代表流速5 CFM的範例，亦在起初影響介電窗最靠近中心的區域，並藉由貫穿樞紐部202之空氣流的方式隨中心區域冷卻。亦圖示了於實驗中對介電窗104之熱傳導產生較大的作用的流速10 CFM的範例。
儘管熱能的降低最初發生在介電窗的中心區域附近(此係鄰近於可與介電窗104接觸或僅與法拉第屏108接觸的樞紐部202)，在處理過程中最終會產生一穩態。該穩態將會是連續空氣流設定於所選擇的CFM位準並且處理程序持續進行一段時間的時候。在持續一段時間後的處理程序期間，介電窗能夠保持在穩態，例如當特定CFM位準被連續實施穿過樞紐部202時所顯示的溫度分布。
其他實施例中，在需要空氣流穿過樞紐部202時可以設定一控制器。例如，在處理程序停止或進行的循環時刻期間，不選擇任何空氣流，而在特定程序條件期間，空氣流可以重新開始或以不同速度增加而維持於一特殊設定。此方式可使介電窗避免重複循環於固定的溫度變化/差別，例如由極高溫至低溫，或由低溫至極高溫的轉變。在其他示例中，本系統可以控制溫度差異不超過5度的溫差、不超過10度的溫差、不超過15度的溫差、不超過20度的溫差或任何其他設定。換句話說，根據在整個腔室中所執行的特定做法，藉由控制空氣流提供至樞紐部202的時間而減少在操作程序期間的溫度變化是可能的。
減少溫度變化的幅度可確保或減低面向晶圓的法拉第屏108內側生成聚合物之風險，避免薄片剝落的聚合物飄降到處理中的晶圓表面上。此外，在法拉第屏上所具有的偏高溫度會損害法拉第屏的塗料(例如電鍍膜)。如果法拉第屏長時間在例如超過135℃的偏高溫度下，這些塗料可能在此偏高溫度下片狀剝落或脫落，或者，若使用此偏高溫度，法拉第屏的壽命會縮短。將法拉第屏108保持在一固定溫度，或在不超過某預設溫差的受控制溫度變化內，則認為來自聚合物副產物而黏附在法拉第屏108上的材料會保持黏附直到進行下一次的清洗操作。
圖5B-1說明與樞紐部202有熱接觸之法拉第屏108在其中心區域附近處的溫度效應示例。此圖顯示法拉第屏108的半剖面，其中最左部分係最靠近中心區域的部分，而最右部分則係靠近法拉第屏108周圍區域的部分。如圖示，最上方的法拉第屏未提供冷卻；未冷卻表示樞紐部202並未連接或介面連接於法拉第屏108或並未提供樞紐部202空氣流。如示例，未冷卻的法拉第屏中心區域可達到近140℃的溫度。當約10 CFM的空氣流實施於樞紐部202時，顯示法拉第屏的中心區域達到約110℃之較低溫度；在同樣的10 CFM，顯示中心區域會達到約130℃的溫度。
圖5B-2的圖表說明如10 CFM、5 CFM、1 CFM及無冷卻作用之不同流速的各種影響。如上所論述，認為經由將樞紐部設置與法拉第屏108物理接觸，或設置可在其內部具有風管的一樞紐部以在中心區域附近流通一流體/空氣至法拉第屏108，法拉第屏的中心區域溫度會降低。法拉第屏中心區域附近的溫度下降將引起熱能自法拉第屏108上溫度高於樞紐部有提供空氣流之中心區域的附近區域而傳導。如實驗所證明，儘管圖5B-1顯示溫度仍會隨橫越法拉第屏的切面長度有所變化，仍有可能推估不同空氣流速下橫越法拉第屏表面之溫度。
儘管如此，實驗數據證實，增加流速有助於降低法拉第屏中心區域附近的溫度，因而也有助於使介於中心區域及周圍區域的溫度下降。例如圖5B-2的圖表所示，當約10 CFM流速供給至與法拉第屏108接觸或熱接觸的樞紐部202時，在中心區域及周圍區域之間的區域，可以自超過135℃的溫度降至約130℃。
根據本發明之一實施例，圖6A說明可用於電漿腔室的操作方式流程，其中該電漿腔室使用提供空氣流以冷卻法拉第屏的一樞紐部。操作302中，設置一具有法拉第屏之腔室，該腔室用於處理半導體晶圓，特別是用於蝕刻操作。該法拉第屏在腔室內部設置為面向處理中的晶圓。操作304中，在腔室中產生一電漿，該電漿利用為了製造過程中蝕刻半導體晶圓之特定表面所設置並挑選的氣體而產生；之後該等氣體以RF能量傳輸系統的能量激發；其後該等氣體在壓力下利用該能量轉變為電漿，例如由TCP線圈提供的RF能量，及/或提供至操作過程中晶圓座落或設置所在之夾具的能量。
操作306中，樞紐部設置有一流動風管，並且與法拉第屏的中心區域介面連接。與法拉第屏的介面連接係使熱傳導可發生在樞紐部的風管及與樞紐部或通道所接觸的法拉第屏表面之間，該等通道係使空氣流或流體流得以穿過該樞紐部以便與法拉第屏有熱傳導。藉由容許熱能自法拉第屏周圍區域傳遞及傳導至法拉第屏最靠近設置有空氣流之樞紐部的中心區域，操作308之提供至樞紐部及樞紐部風管的空氣流使熱能得以自法拉第屏的中心區域傳導離開。
操作310中，維持空氣流至樞紐部，使得熱能自法拉第屏的周圍區域朝向中心區域傳導穿過法拉第屏。空氣流的維持可以由可控制實施空氣流時機的腔室裝置控制器所控制，而該空氣流的位準可以根據做法而設定。該做法可與用於蝕刻晶圓的處理做法有關，該處理做法能夠確認設置空氣流的時機、設置穿過該樞紐部以便在中心區域維持在希望的溫度的空氣流速，以及最終橫跨法拉第屏的溫度梯度。
圖6B說明使用樞紐部以空氣冷卻法拉第屏的另一實施例。操作320中，一法拉第屏裝配有延伸至周圍的中心區域；該法拉第屏界定在腔室中使用，使得法拉第屏暴露於在電漿蝕刻腔室中所產生的電漿下。操作322中，設置具有流通風管的一樞紐部，並設置該樞紐部經由一介面表面與法拉第屏的中心區域介面連接。操作324中，樞紐部之一介面表面也可界定為接觸於可位於法拉第屏上方的一介電窗。樞紐部與介電窗的接觸是選擇性的。
操作326中，選定進入樞紐部的空氣流速。該流速可以是根據一做法而選擇用於一段時間，或在操作期間由使用者所控制，或隨時間調節。較高的流速被認為可以在中心區域附近增加對法拉第屏的降溫能力，而且能夠在對法拉第屏的周圍產生一較低溫度的影響。
操作328，將空氣流動進入樞紐部的流通風管，使空氣得以提供熱傳導接觸於法拉第屏的中心區域，及選擇性地接觸於介電窗的中心區域。同樣地，空氣流可根據一預設做法而操控及設定；該預設的做法能夠隨使用於一或多晶圓的電漿蝕刻做法而調整或與之相關聯。操作330中，維持空氣流速而降低法拉第屏中心區域的溫度；這可使熱能自法拉第屏周圍區域朝向法拉第屏中心區域穿過法拉第屏而傳導。
如上所述，一實施例係使用壓縮乾燥空氣以冷卻一內部的法拉第屏。然而，使用較高空氣流(不一定要是壓縮乾燥空氣)被認為有助於降低經由一樞紐部或結構所設置的較高氣流所在之法拉第屏溫度。與內部法拉第屏中心部分配對的「中央空氣輸送樞紐部」因而可實現能降低法拉第屏溫度之較高氣流的輸送。經由此樞紐部，空氣接觸到法拉第屏並使該屏得以冷卻；應當注意該空氣流實際上並未進入腔室而僅在樞紐部四處流通，或經由樞紐部而設置在法拉第屏的的鄰近區域。
該樞紐部及其風管位於腔室的外部，沒有空氣流被設置進入腔室中以輔助冷卻；而且，離開法拉第屏的熱傳遞經由傳導發生；亦即，該空氣流冷卻該屏的中心使得熱能自該屏的邊緣/中部區域穿過該屏本身而傳導。該氣流並非經由傳導自該屏的邊緣/中心區域直接移除熱能。因此，藉由穿過該法拉第屏朝向較低溫並設置有空氣流之中心區域的傳導作用，較高氣流有助於提供較高的熱能傳遞速率。
一些實施例中，設置一冷卻機在供應該流體至樞紐部202之前先行冷卻該流體。此方法中，連接於冷卻機之流體的溫度在被該流體輸送控制裝置輸送以前降低。冷卻機可包括冷卻供應管線或使流體或氣體流動傳遞低溫至管線或供應裝置的一冷媒系統。該冷卻機可以是圍繞進入或離開流體輸送控制裝置210之供應管線的機套。該冷卻機可將空氣冷卻至-50℃或更低。在其他實施例中，該冷卻機可將該空氣/流體冷卻至剛好在冰點之上。
然而，應了解到單純的空氣流並在室溫20℃ (亦即，未經冷卻)下增加空氣流速可作用引發或啟動熱能的傳導而離開使用樞紐部的法拉第屏。
儘管本發明已根據數個實施例說明，熟悉本領域之技術人員在閱讀前述說明書及研讀圖式後將了解各種替換、擴增、置換及其均等者；因此本發明包含所有替換、擴增、置換以及其均等者係意指落入本發明之精神與範疇。
102‧‧‧腔室
103‧‧‧夾具
104‧‧‧介電窗
108‧‧‧法拉第屏
110‧‧‧下內管
112‧‧‧排氣盤
114‧‧‧多餘的氣體
116‧‧‧邊緣環
118‧‧‧上內管
120‧‧‧外線圈
122‧‧‧內線圈
126‧‧‧無線射頻產生器
128‧‧‧匹配元件
160‧‧‧射頻產生器
162‧‧‧偏壓匹配器
164‧‧‧過濾器
166‧‧‧直流夾持電源供應器
200‧‧‧系統圖
202‧‧‧樞紐部
202’‧‧‧樞紐部
202a‧‧‧輸入導管
202b‧‧‧輸出導管
204‧‧‧介面表面
204’‧‧‧與介電窗之介面表面
206‧‧‧介面表面
206’‧‧‧法拉第屏介面表面
207‧‧‧連接線
208‧‧‧連接線
210‧‧‧流體輸送控制裝置
212‧‧‧壓縮乾燥空氣源
213‧‧‧流體移除控制裝置
214a‧‧‧空氣供應裝置
214b‧‧‧空氣倍增器
216‧‧‧真空裝置
217‧‧‧被動排氣裝置
230‧‧‧氣體注射器
232‧‧‧光學探測針
240‧‧‧控制器
250‧‧‧底部介面表面
252‧‧‧側邊介面表面
262‧‧‧介面表面
270‧‧‧導熱現象
302‧‧‧空氣流風管
本發明及其進一步之優點，可參照以下說明合併所附圖式而予以充分理解。
根據本發明之一實施例，圖1說明用於蝕刻操作的電漿處理系統。
根據本發明之一實施例，圖2A說明用於電漿處理之腔室的一部分，具有介面耦合於用以自處理空間外部將熱能導離該法拉第屏之樞紐部的法拉第屏。
根據本發明之一實施例，圖2B說明具有樞紐部之腔室的另一簡化示例以及用於接觸法拉第屏並選擇性地接觸介電窗之該樞紐部介面表面。
根據本發明之一實施例，圖2C~2E說明樞紐部及/或樞紐部與法拉第屏之示範可選介面或結構。
根據本發明之一實施例，圖2F說明熱傳導朝向該法拉第屏的中心區域而貫穿法拉第屏之主體的圖示。
根據本發明之一實施例，圖3A~3D說明其他針對法拉第屏中心區域的其他可選的樞紐部結構、介面、風管及變化形式。
根據本發明之一實施例，圖4A~B說明另一可選的樞紐部結構，以及除了樞紐部與法拉第屏的介面之外的樞紐部與介電窗之介面表面。
根據本發明之一實施例，圖5A-1及圖5A-2說明介電窗之溫度變化 (當與該樞紐部接觸或置於該樞紐部附近時)以及該溫度基於空氣流速改變之相關變化的範例。
根據本發明之一實施例，圖5B-1及圖5B-2說明法拉第屏之溫度變化以及該溫度基於空氣流速改變之相關變化的範例。
根據本發明之一實施例，圖6A及圖6B說明具樞紐部的法拉第屏操作範例，其中該樞紐部係用於該法拉第屏中心區域之空氣冷卻而導致熱傳導自處理空間外部離開該法拉第屏。

Claims (28)

  1. 一種電漿處理設備，包含：一腔室，具有界定在一處理空間中的腔壁及一基板支撐物；一法拉第屏，具有盤狀外形，該盤狀外形有一處理側及一背側，該盤狀外形延伸於一中心區域與一周圍區域之間，該法拉第屏界定在該處理空間內部，使該處理側面向該基板支撐物；一樞紐部，具有一內風管，用以通過自該樞紐部之一輸入導管所接受的流體流，並自一輸出導管移除該流體流，該樞紐部具有一介面表面，在中心區域與該法拉第屏之該背側熱耦合；一流體輸送控制裝置，連接於該樞紐部之該輸入導管，該流體輸送控制裝置設有一流速調節器，用以設定該流體流經過該樞紐部之該風管的流速；以及，一流體移除控制裝置，連接於該輸出導管，以自該樞紐部之該風管移除該流體流，其中在該法拉第屏背側的中心區域包含一風管，該風管與該樞紐部之該風管配對，使得該樞紐部之該介面表面圍繞該法拉第屏之該風管，其中，與該法拉第屏背側之熱耦合點界定在該介面表面以及經由穿過該樞紐部的流體流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包含一介電窗，設置在該法拉第屏上方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電漿處理設備，還包含變壓器耦合型電漿線圈(transformer coupled plasma coils,TCP coils)，設置在該介電窗上方。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，其中該樞紐部之該風管界定一進入及離開該樞紐部的迴路，使該流體流保持在該處理空間的外部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，其中該流體流在該法拉第屏之中心區域預先準備一較低的溫度，在中心區域的較低溫度引發一熱導流朝向該中心區域穿過該法拉第屏。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電漿處理設備，其中該樞紐部之該風管界定一進入及離開該樞紐部的迴路，使該流體流保持在該處理空間的外部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，其中該樞紐部之該風管以及該法拉第屏之該風管界定一進入及離開該樞紐部的迴路，並且該流體流保持在該處理空間外部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包含一氣體注射器，界定在該樞紐部之一中心凹部內，該氣體注射器係界定為用以提供處理氣體進入該處理空間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包含一光學探測針，界定在該樞紐部之一中心凹部內，該光學探測針界定為用以監控使用中的該處理空間內的製程條件。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，其中該流體輸送控制裝置輸送之流體選自：空氣、氣體、液體或其混合。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，其中該流體連接於一冷卻機，用以在該流體輸送控制裝置輸送該流體之前，降低該流體的溫度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包括一壓縮乾燥空氣源，連接於該流體輸送控制裝置。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包括一空氣供應裝置及一空氣倍增器，連接於該流體輸送控制裝置。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的電漿處理設備，還包括一控制器，用以操控該流體輸送控制裝置的該流速調節器。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的電漿處理設備，其中該控制器與該流體輸送控制裝置的流速相關聯，以進行由該電漿處理設備執行的操作。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的電漿處理設備，其中該控制器增加流速以加快該法拉第屏之該中心區域的溫度下降，或降低流速以減緩該法拉第屏之該中心區域的溫度下降，其中該溫度的下降會增加在該法拉第屏內部並朝向該中心區域方向的熱導流。
  17. 一種用於電漿處理腔室的法拉第屏系統，包含：一界定法拉第屏的盤狀結構，該盤狀結構具有一處理側及一背側，該盤狀結構延伸於一中心區域與一周圍區域之間，該盤狀結構位在該電漿處理腔室的處理空間內部，使得該處理側面向該處理空間內部的一基板支撐物；一樞紐部，具有一內風管，用以通過自該樞紐部的一輸入導管接受的空氣流，並自一輸出導管移除該空氣流，該樞紐部具有一介面表面，在中心區域與該盤狀結構之該背側熱耦合；一流體輸送控制裝置，連接於該樞紐部之該輸入導管，該流體輸送控制裝置設有一流速調節器，用以設定該空氣流穿過該樞紐部之該風管的流速；以及，一流體移除控制裝置，連接於該輸出導管，以自該樞紐部之該風管移除該空氣流，其中該樞紐部之該風管界定一進入及離開該樞紐部的迴路，使得該空氣流與該處理空間隔絕；以及，一控制器，用以操控該流速調節器，設定該空氣流的流速，其中該風管之該迴路，係部分由該樞紐部之該風管界定，部分由在中心區域的該盤狀結構之一風管所界定。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的法拉第屏系統，還包含一壓縮乾燥空氣源，連接於該流體輸送控制裝置。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的法拉第屏系統，還包含一空氣供應裝置以及一空氣倍增器，連接於該流體輸送控制裝置。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的法拉第屏系統，還包含一冷卻機，用以在流體輸送控制裝置輸送該空氣之前，調節該空氣的溫度。
  21. 如申請專利範圍第17項所述的法拉第屏系統，其中該樞紐部之該介面表面界定該風管之該迴路。
  22. 一種控制方法，用於控制設置在一電漿處理腔室的一處理空間內部的法拉第屏的溫度，該控制方法包含：在該法拉第屏的一中心區域，熱耦合一樞紐部的一介面表面於該法拉第屏的一背側，該樞紐部具有一風管，用以接受空氣以及移除空氣，使得空氣連通穿過該風管，其中在該法拉第屏背側的中心區域包含一風管，該風管與該樞紐部之該風管配對，使得該樞紐部之該介面表面圍繞該法拉第屏之該風管；供應一空氣流進入該樞紐部之風管，保持進入及離開該風管的該空氣流在處理空間之外部，其中與該法拉第屏背側之熱耦合點界定在該介面表面以及經由穿過該樞紐部的該空氣流；以及，調節進入該風管之空氣流速，該調節係作用以操控樞紐部在對於該法拉第屏之中心區域的熱耦合點之溫度調節，該調節與該處理空間中進行的處理步驟相關聯；其中，增加該空氣流速可降低該法拉第屏中心區域的溫度，導致熱傳導朝向該中心區域方向穿過該法拉第屏。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中，當持續該空氣流之流速時，該熱傳導自該法拉第屏移除熱能。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中該流速在處理步驟之間降低，而在處理步驟過程中增加。
  25. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中該熱耦合包含機械式連接該樞紐部之一介面表面於該法拉第屏之一介面表面。
  26. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中該空氣流係接受自一壓縮乾燥空氣源。
  27. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中空氣流之倍增可界定為流速之調節。
  28. 如申請專利範圍第22項所述的控制方法，其中，在供應空氣至該樞紐部之該風管前，該空氣流被冷卻。
TW103124627A 2013-07-17 2014-07-17 氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法 TWI640728B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361847407P 2013-07-17 2013-07-17
US61/847,407 2013-07-17
US13/974,324 US9885493B2 (en) 2013-07-17 2013-08-23 Air cooled faraday shield and methods for using the same
US13/974,324 2013-08-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201516350A TW201516350A (zh) 2015-05-01
TWI640728B true TWI640728B (zh) 2018-11-11

Family

ID=52342614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103124627A TWI640728B (zh) 2013-07-17 2014-07-17 氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法

Country Status (4)

Country Link
US (3) US9885493B2 (zh)
KR (1) KR102306397B1 (zh)
SG (1) SG10201404158RA (zh)
TW (1) TWI640728B (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10249475B2 (en) 2014-04-01 2019-04-02 Applied Materials, Inc. Cooling mechanism utlized in a plasma reactor with enhanced temperature regulation
CN108024436A (zh) * 2016-11-01 2018-05-11 中微半导体设备(上海)有限公司 一种等离子体处理装置
WO2018152142A1 (en) * 2017-02-20 2018-08-23 Mattson Technology, Inc. Temperature control using temperature control element coupled to faraday shield
US10410836B2 (en) * 2017-02-22 2019-09-10 Lam Research Corporation Systems and methods for tuning to reduce reflected power in multiple states
US11670490B2 (en) * 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
US11521828B2 (en) 2017-10-09 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source
US11538666B2 (en) * 2017-11-15 2022-12-27 Lam Research Corporation Multi-zone cooling of plasma heated window
KR102273084B1 (ko) * 2018-06-29 2021-07-06 주식회사 엘지화학 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법
CN110660707B (zh) * 2018-06-29 2022-06-14 台湾积体电路制造股份有限公司 电浆产生系统及温度调节方法
US12261018B2 (en) * 2020-01-31 2025-03-25 Lam Research Corporation Plenum assemblies for cooling transformer coupled plasma windows
KR102540773B1 (ko) * 2021-01-19 2023-06-12 피에스케이 주식회사 패러데이 실드 및 기판 처리 장치
KR20230142334A (ko) * 2021-02-10 2023-10-11 램 리써치 코포레이션 Tcp 윈도우들을 위한 하이브리드 액체/공기 냉각 시스템
US12494347B2 (en) * 2021-06-21 2025-12-09 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus
TWI825711B (zh) * 2021-06-25 2023-12-11 美商得昇科技股份有限公司 電漿處理設備
WO2025101320A1 (en) * 2023-11-08 2025-05-15 Lam Research Corporation Composite window with liquid cooling for inductively coupled plasma processing system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW339497B (en) * 1995-05-19 1998-09-01 Hitachi Ltd Method of processing plasma and processor of plasma
US6245202B1 (en) * 1996-04-12 2001-06-12 Hitachi, Ltd. Plasma treatment device
US6326597B1 (en) * 1999-04-15 2001-12-04 Applied Materials, Inc. Temperature control system for process chamber
US6390019B1 (en) * 1998-06-11 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Chamber having improved process monitoring window
US20030062840A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Tokyo Electron Limited Branching RF antennas and plasma processing apparatus
TWI302075B (zh) * 2003-01-31 2008-10-11 Hitachi High Tech Corp
US20100101728A1 (en) * 2007-03-29 2010-04-29 Tokyo Electron Limited Plasma process apparatus

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60169139A (ja) 1984-02-13 1985-09-02 Canon Inc 気相法装置
US4918031A (en) 1988-12-28 1990-04-17 American Telephone And Telegraph Company,At&T Bell Laboratories Processes depending on plasma generation using a helical resonator
US5433812A (en) 1993-01-19 1995-07-18 International Business Machines Corporation Apparatus for enhanced inductive coupling to plasmas with reduced sputter contamination
TW293983B (zh) 1993-12-17 1996-12-21 Tokyo Electron Co Ltd
US5540800A (en) 1994-06-23 1996-07-30 Applied Materials, Inc. Inductively coupled high density plasma reactor for plasma assisted materials processing
US5685942A (en) * 1994-12-05 1997-11-11 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
TW327236B (en) 1996-03-12 1998-02-21 Varian Associates Inductively coupled plasma reactor with faraday-sputter shield
US5669975A (en) 1996-03-27 1997-09-23 Sony Corporation Plasma producing method and apparatus including an inductively-coupled plasma source
US6280563B1 (en) 1997-12-31 2001-08-28 Lam Research Corporation Plasma device including a powered non-magnetic metal member between a plasma AC excitation source and the plasma
US6034345A (en) 1998-01-28 2000-03-07 Hot Tech Inc. Apparatus for repairing high temperature process vessels
DE59908941D1 (de) 1998-05-28 2004-04-29 Siemens Ag Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
US6523493B1 (en) 2000-08-01 2003-02-25 Tokyo Electron Limited Ring-shaped high-density plasma source and method
US6474258B2 (en) 1999-03-26 2002-11-05 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for improving plasma distribution and performance in an inductively coupled plasma
US6447637B1 (en) * 1999-07-12 2002-09-10 Applied Materials Inc. Process chamber having a voltage distribution electrode
JP3709552B2 (ja) 1999-09-03 2005-10-26 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US6447636B1 (en) 2000-02-16 2002-09-10 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with dynamic RF inductive and capacitive coupling control
US6367412B1 (en) 2000-02-17 2002-04-09 Applied Materials, Inc. Porous ceramic liner for a plasma source
US6422173B1 (en) 2000-06-30 2002-07-23 Lam Research Corporation Apparatus and methods for actively controlling RF peak-to-peak voltage in an inductively coupled plasma etching system
US6531030B1 (en) 2000-03-31 2003-03-11 Lam Research Corp. Inductively coupled plasma etching apparatus
US20040194890A1 (en) 2001-09-28 2004-10-07 Tokyo Electron Limited Hybrid plasma processing apparatus
US6555745B1 (en) 2001-10-19 2003-04-29 Medtronic, Inc. Electrical interconnect between an articulating display and a PC based planar board
US6666982B2 (en) 2001-10-22 2003-12-23 Tokyo Electron Limited Protection of dielectric window in inductively coupled plasma generation
AU2003259241A1 (en) 2002-07-31 2004-02-16 Lam Research Corporation Method for adjusting voltage on a powered faraday shield
US7223321B1 (en) 2002-08-30 2007-05-29 Lam Research Corporation Faraday shield disposed within an inductively coupled plasma etching apparatus
TWI238680B (en) * 2002-09-30 2005-08-21 Tokyo Electron Ltd Plasma processing system and method
US20040163595A1 (en) 2003-02-26 2004-08-26 Manabu Edamura Plasma processing apparatus
US7426900B2 (en) 2003-11-19 2008-09-23 Tokyo Electron Limited Integrated electrostatic inductive coupling for plasma processing
US7771562B2 (en) 2003-11-19 2010-08-10 Tokyo Electron Limited Etch system with integrated inductive coupling
US7273533B2 (en) 2003-11-19 2007-09-25 Tokyo Electron Limited Plasma processing system with locally-efficient inductive plasma coupling
US7179663B2 (en) 2004-04-16 2007-02-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CDA controller and method for stabilizing dome temperature
US7959984B2 (en) 2004-12-22 2011-06-14 Lam Research Corporation Methods and arrangement for the reduction of byproduct deposition in a plasma processing system
US7235492B2 (en) 2005-01-31 2007-06-26 Applied Materials, Inc. Low temperature etchant for treatment of silicon-containing surfaces
US7906032B2 (en) 2006-03-31 2011-03-15 Tokyo Electron Limited Method for conditioning a process chamber
US7829469B2 (en) 2006-12-11 2010-11-09 Tokyo Electron Limited Method and system for uniformity control in ballistic electron beam enhanced plasma processing system
JP2010176078A (ja) 2009-02-02 2010-08-12 Stanley Electric Co Ltd Ｌｃｄモジュールのｌｅｄバックライト構造
JP5136574B2 (ja) 2009-05-01 2013-02-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN101777391A (zh) 2009-12-31 2010-07-14 中国科学院等离子体物理研究所 一种法拉第屏蔽氦冷却管结构
US20110204023A1 (en) 2010-02-22 2011-08-25 No-Hyun Huh Multi inductively coupled plasma reactor and method thereof
JP5656458B2 (ja) 2010-06-02 2015-01-21 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
US9490106B2 (en) 2011-04-28 2016-11-08 Lam Research Corporation Internal Faraday shield having distributed chevron patterns and correlated positioning relative to external inner and outer TCP coil
CN202616187U (zh) 2012-05-15 2012-12-19 中微半导体设备(上海)有限公司 一种具有降温功能的法拉第屏蔽装置及等离子体处理设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW339497B (en) * 1995-05-19 1998-09-01 Hitachi Ltd Method of processing plasma and processor of plasma
US6245202B1 (en) * 1996-04-12 2001-06-12 Hitachi, Ltd. Plasma treatment device
US6390019B1 (en) * 1998-06-11 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Chamber having improved process monitoring window
US6326597B1 (en) * 1999-04-15 2001-12-04 Applied Materials, Inc. Temperature control system for process chamber
US20030062840A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Tokyo Electron Limited Branching RF antennas and plasma processing apparatus
TWI302075B (zh) * 2003-01-31 2008-10-11 Hitachi High Tech Corp
US20100101728A1 (en) * 2007-03-29 2010-04-29 Tokyo Electron Limited Plasma process apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20180156489A1 (en) 2018-06-07
US9885493B2 (en) 2018-02-06
US20150020969A1 (en) 2015-01-22
TW201516350A (zh) 2015-05-01
SG10201404158RA (en) 2015-02-27
US11692732B2 (en) 2023-07-04
US10690374B2 (en) 2020-06-23
US20200318852A1 (en) 2020-10-08
KR20150009941A (ko) 2015-01-27
KR102306397B1 (ko) 2021-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI640728B (zh) 氣冷式法拉第屏及用以使用該法拉第屏之方法
TWI523973B (zh) 應用於高溫操作之溫度控制噴灑頭
TWI720793B (zh) 具有減少的背側電漿點火的噴淋頭
JP6812224B2 (ja) 基板処理装置及び載置台
TWI719117B (zh) 基板處理裝置
US9207689B2 (en) Substrate temperature control method and plasma processing apparatus
CN101842877A (zh) 使用气体压强控制液体冷却剂和元件本体间的热传导的热控制板
TW201327668A (zh) 電漿蝕刻方法及電漿蝕刻裝置
JPH01251735A (ja) 静電チャック装置
WO2013012025A1 (ja) 載置台温度制御装置及び基板処理装置
KR101744847B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
KR101039085B1 (ko) 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법
CN104078301A (zh) 具有加热器和空气放大器的射频室中的温度控制
KR20130044170A (ko) 텍스쳐된 내플라즈마 코팅을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버의 컴포넌트
JP7270494B2 (ja) 温度調整装置
US11670513B2 (en) Apparatus and systems for substrate processing for lowering contact resistance
CN104302084B (zh) 空气冷却的法拉第屏蔽罩和使用该屏蔽罩的方法
JP2009283700A (ja) プラズマ処理装置
JP2013016534A (ja) プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
TWI842709B (zh) 用於降低接觸電阻的基板處理的方法、裝置、及系統