用于半导体处理的晶片定位基座的制作方法

所提供的实施方案涉及半导体衬底处理方法和设备工具，更具体地，涉及用于在不同晶片到基座方位处理晶片的晶片定位基座。

背景技术：

改进的膜均匀性在等离子体增强化学气相沉积(pecvd)和等离子体原子层沉积(ald)技术中是重要的。实现pecvd和ald的室系统与导致不均匀膜沉积的硬件特征相关联。例如，硬件特征会与室不对称性和基座不对称性相关联。此外，许多工艺经历各种起源的方位角不均匀性。随着客户越来越倾向于将管芯定位成更靠近晶片边缘，这种方位角不均匀性对整体不均匀性的数值贡献增加。尽管尽最大努力使损伤和/或不均匀的沉积分布最小化，但传统的pecvd和等离子体ald方案仍然需要改进。

特别地，执行pecvd和ald的多站模块的特征在于大的开放式反应器，其会有助于方位角不均匀性(例如，θ方向上的nu)。例如，一些不均匀性可能导致特征膜厚度朝向反应器中心的主轴转移机构倾斜。由于不均匀的物理室几何形状(包括由组装和部件制造公差引起的那些)，单工作站模块中也存在不均匀性。

传统上，通过物理地倾斜喷头来补偿沉积不均匀性，使得喷头有意地定向成不平行于基座。虽然不是优异的解决方案，但它在历史上是有效的。然而，该方案的有效性正在变得越来越有限，特别是当管芯尺寸减小并且晶片的边缘越来越多地用于管芯时。

在不旋转硬件特征的情况下在多个方位处理晶片已被证明在滤除方位角非均匀性方面是有效的。现有技术中最基本的当前方法包括部分处理晶片，从处理室移除晶片，在单独的晶片处理器中旋转晶片，然后重新插入晶片以在新的方位进一步处理。这种方法的主要优点是室内没有硬件旋转。然而，该现有技术解决方案具有吞吐量、污染和显著的额外硬件方面的缺点。

现有技术中的另一种解决方案在处理期间旋转整个基座。然而，该解决方案具有将与基座相关的不均匀性与晶片一起旋转的不利特性。在这种情况下，基座可以具有不均匀的特征，该不均匀的特征不会被取消并且会在处理期间出现在晶片上。此外，晶片在袋中的边缘效应是另一类非均匀性，该非均匀性在处理期间当整个基座旋转时，与晶片直接一起旋转。也就是说，基座旋转(例如，在ald氧化物沉积中)不会明显改善不均匀性。此外，除了有限的性能之外，旋转整个基座还需要以将rf功率传递通过旋转基座为代价。这需要昂贵的电路来通过滑环进行阻抗匹配，以将足够的rf功率传递给等离子体。旋转整个基座也使输送流体和气体(例如用于冷却)复杂化。另外，存在于基座中的加热系统也需要旋转，这增加了成本和复杂性。

在此背景下，出现了本公开内容。

技术实现要素：

本实施方案涉及在单站和多站系统中的pecvd和ald工艺期间提供改进的膜均匀性。本公开的实施方案提供了在不旋转基座的情况下旋转晶片，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

本公开的实施方案包括一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件。该组件包括基座，其具有从基座的中心轴线延伸到基座直径的基座顶表面。该组件包括致动器，其被配置用于控制所述基座的运动。该组件包括中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，其中所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座。该组件包括升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面和被配置成搁置在所述基座顶表面上的垫底表面。所述垫顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片。该组件包括在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，其中所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动。所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，并且其中所述垫轴定位在所述中心轴内。所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移。所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。

本公开的其他实施方案包括一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件。该组件包括基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸至基座直径的基座顶表面，其中所述基座顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片。该组件包括凹部，其居中于所述基座顶表面，其中所述凹部从所述中心轴线延伸至凹部直径，所述凹部具有凹部高度，并且所述凹部具有凹部底表面。该组件包括致动器，其被配置用于控制所述基座的运动。该组件包括中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，其中所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座。该组件包括升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面，其中所述升降垫被配置成当位于凹部内时，搁置在所述凹部底表面上。该组件包括在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，其中所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动。所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，其中所述垫轴定位在所述中心轴内。所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移。所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。

在另一实施方案中，公开了一种用于操作用于在晶片上沉积膜的处理室的方法。该方法包括将所述晶片放置在组件上，所述组件包括基座和升降垫。所述基座包括从中心轴线延伸到基座直径的基座顶表面，其中所述升降垫被配置为搁置在所述基座上。该方法包括控制所述基座沿所述中心轴线向上和向下移动。该方法包括将所述基座移动到处理位置。该方法包括执行第一数量的处理循环，其中所述升降垫相对于所述基座顶表面处于第一角度方位。该方法包括将所述基座移动到向上位置。该方法包括当所述基座处于所述向上位置时，所述升降垫相对于所述基座顶表面沿所述中心轴线向上升高，使得所述升降垫与基座顶表面分离处理旋转位移，并且使得设置在所述升降垫上的所述晶片与所述基座分离。该方法包括使所述升降垫在与所述基座顶表面分离时相对于所述基座顶表面旋转至相对于所述基座顶表面的第二角度方位。该方法包括降低所述升降垫以搁置在所述基座上。该方法包括将所述基座移动到所述处理位置。该方法包括执行第二数量的处理循环，其中所述升降垫处于所述第二角度方位。

在阅读整个说明书和权利要求书后，本领域技术人员将理解这些和其他优点。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施方案。

图1示出了衬底处理系统，其用于处理晶片，例如，以在其上形成膜。

图2示出了根据一实施方案的多站处理工具的俯视图，其中提供了四个处理站。

图3示出了根据一实施方案的具有入站加载锁和出站加载锁的多站处理工具的实施方案的示意图。

图4示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配。

图5a是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图。

图5b是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图，其示出了升降垫和基座配置，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配，并且其中基座和升降垫处于使得升降销延伸部能用于晶片输送的水平。

图5c是根据本公开的一实施方案的升降垫和基座之间的界面的图，其包括设定最小接触区域(mca)的垫间隙。

图6示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统，其中升降垫小于晶片。

图7a是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统的透视图，其中升降垫小于晶片。

图7b是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统的横截面图，其中升降垫小于晶片。

图7c是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统的横截面图，其中升降垫小于晶片。

图7d是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统中的升降垫到基座界面的横截面图，其中升降垫小于晶片。

图7e是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统中的升降垫的顶表面的透视图。

图7f是根据本公开的一实施方案的图6的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统中的升降垫的底表面的透视图。

图8是示出根据本公开的一实施方案的用于操作被配置用于在晶片上沉积膜的处理室的方法的流程图，其中该方法使得能在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

图9a和9b是示出根据本公开的一实施方案的升降垫和基座配置的运动顺序的图，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

图9c是示出根据本公开的一实施方案，在第一处理序列、旋转序列和第二处理序列期间在升降垫和基座配置中的升降垫相对于基座的方位的图，其中，升降垫的尺寸设定为大致为晶片的尺寸。

图10a和10b是示出根据本公开的一实施方案的升降垫和基座配置的运动顺序的图，其中升降垫小于晶片，其中升降垫被配置为允许(例如，经由末端执行器臂)输送晶片，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

图10c是示出根据本公开的一实施方案的升降垫和基座配置的运动顺序并且包括升降销组件的图，其中升降垫小于晶片，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

图10d是示出根据本公开的一实施方案，在第一处理序列、旋转序列和第二处理序列期间在升降垫和基座配置中的升降垫相对于基座的方位的图，其中升降垫小于晶片。

图11示出了用于控制上述系统的控制模块。

具体实施方式

尽管为了说明的目的，以下详细描述包含许多具体细节，但是本领域普通技术人员应理解，对以下细节的许多变化和改变都在本公开的范围内。因此，阐述了下面描述的本公开的各方面，而不失本说明书后面的权利要求的一般性，并且不对本说明书后面的权利要求施加限制。

一般而言，本公开的各种实施方案描述了在单站和多站系统中的晶片处理(例如，pecvd和ald处理)期间提供改善的膜均匀性的系统和方法。特别地，本公开的实施方案提供了在不旋转基座的情况下旋转晶片以便滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。以这种方式，由于室的不对称性和基座的不对称性引起的方位角不均匀性被最小化，以在处理(例如，pecvd、ald等)期间实现整个晶片上的膜均匀性。

通过以上对各种实施方案的一般理解，现在将参考多种附图描述实施方案的示例细节。一个或多个附图中的类似编号的元件和/或部件旨在通常具有相同的配置和/或功能。此外，附图可能未按比例绘制，而是旨在说明和强调新颖的构思。显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践本发明的实施方案。在其他情况下，没有详细描述公知的处理操作，以免不必要地使本发明的实施方案难以理解。

图1示出了反应器系统100，其可用于在衬底上沉积膜，例如在原子层沉积(ald)工艺中形成的那些膜。这些反应器可以使用两个或更多个加热器，并且在该示例性反应器中可以使用公共端子配置来控制温度以实现均匀性或定制设置。更具体地，图1示出了衬底处理系统100，其用于处理晶片101。该系统包括室102，室102具有下室部分102b和上室部分102a。中心柱被配置为支撑基座140，基座140在一实施方案中是被供电的电极。基座140经由匹配网络106电耦合到电源104。电源由控制模块110(例如，控制器)控制。控制模块110被配置为通过执行工艺输入和控制装置108来操作衬底处理系统100。工艺输入和控制装置108可以包括工艺配方，例如功率等级、定时参数、处理气体、晶片101的机械运动等等，以在晶片101上沉积或形成膜。

中心柱还包括升降销(未示出)，每个升降销由相应的升降销致动环120致动，升降销致动环120由升降销控制装置122控制。升降销用于从基座140提升晶片101，以使得末端执行器能拾取晶片并在由末端执行器放置晶片101之后降低晶片101。衬底处理系统100还包括气体供应歧管112，其连接到处理气体114，例如来自设施的气体化学物质源。根据正在执行的处理，控制模块110经由气体供应歧管112控制处理气体114的输送。然后，使所选择的气体流入喷头150并分布在面向晶片101的喷头150面和搁置在基座140上的晶片101之间限定的空间体积中。在ald工艺中，气体可以是选择用于吸收或与所吸收的反应物反应的反应物。

此外，可以将气体预混合或不预混合。可以采用适当的阀门和质量流量控制机制来确保在该工艺的沉积和等离子体处理阶段期间输送正确的气体。处理气体通过出口排出室。真空泵(例如，一级或两级机械干式泵和/或涡轮分子泵)将处理气体抽出并通过闭环控制的流量限制装置(例如节流阀或摆阀)在反应器内保持适当的低压。

还示出了围绕基座140的外部区域的承载环200。承载环200被配置为位于承载环支撑区域上方，该承载环支撑区域是从基座中心的晶片支撑区域向下的台阶。承载环包括其盘结构的外边缘侧，例如外半径，以及其盘结构的晶片边缘侧，例如内半径，其最接近晶片101所在的位置。承载环的晶片边缘侧包括多个接触支撑结构，其被配置成在承载环200被支撑叉180提升时提升晶片101。因此，承载环200与晶片101一起被提升并且可以被旋转到另一个站，例如，在多站系统中被旋转到另一个站。在其他实施方案中，室是单站室。

图2示出了多站处理工具的顶视图，其中提供了四个处理站。该顶视图是下室部分102b(例如，顶部室部分102a被移除以用于说明)，其中四个站由蜘蛛叉226进入。每个蜘蛛叉或叉包括第一和第二臂，每个臂围绕基座140的每一侧的一部分定位。在该视图中，蜘蛛叉226以虚线画出，以表示它们位于承载环200下方。使用啮合和旋转机构的蜘蛛叉226被配置为同时从站(即，从承载环200的下表面)升高和提升承载环200，然后在降低承载环200(其中承载环中的至少一个支撑晶片101)之前旋转至少一个或多个站到下一个位置，使得可以在相应的晶片101上进行进一步的等离子体加工、处理和/或膜沉积。

图3示出了具有入站装载锁302和出站装载锁304的多站式处理工具300的实施方式的示意图。机械手306被配置为在大气压力下将衬底从通过晶舟308装载的盒经由大气端口310移动到入站装载锁302中。入站装载锁302耦合到真空源(未示出)，使得当大气端口310关闭时，入站装载锁302可以被抽空。入站装载锁302还包括与处理室102b接口的室传送端口316。因此，当室传送端口316打开时，另一个机械手(未示出)可将衬底从入站装载锁302移动到第一处理站的基座140以进行处理。

所描绘的处理室102b包括四个处理站，在图3所示的实施方式中编号为1至4。在一些实施方式中，处理室102b可以被配置为保持低压环境，使得可以使用承载环200在处理站之间传送衬底而不经历真空破坏和/或空气暴露。图3中描绘的每个处理站包括处理站衬底支架(在站1以318示出)和处理气体输送管线入口。

图3还描绘了用于在处理室102b内传送衬底的蜘蛛式叉226。蜘蛛式叉226旋转并且能够将晶片从一个站传送到另一个站。该传送通过以下方式发生：使蜘蛛式叉226能够从外部下表面提升承载环200，从而提升晶片，并且将晶片和承载环一起旋转到下一个站。在一种配置中，蜘蛛式叉226由陶瓷材料制成，以在处理期间承受高水平的热量。

图4示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置400的衬底处理系统，其中升降垫430的尺寸设定成大致与设置在其上的晶片(未示出)匹配。在一些实施方案中，升降垫430的尺寸大致设定成使得能与承载环组件集成。升降垫和基座配置400可以在图1-3的系统内实现，包括在多站和单站处理工具内实现。

升降垫和基座配置400包括由升降垫控制装置455控制的升降垫430以及由基座控制装置450控制的基座140'。中心轴510'耦合到基座140'上，并且垫轴560耦合到升降垫430上。基座控制装置450控制中心轴510'的运动，以便引起基座140'中的运动。例如，基座控制装置450在预处理、处理和后处理序列期间控制基座140'的移动(例如，沿中心轴线上下移动)。升降垫控制装置455控制升降垫轴560的运动，以便引起升降垫430中的运动。例如，升降垫控制装置455在预处理、处理和后处理序列期间控制升降垫430的运动(例如，沿着中心轴线471上下移动，并且围绕中心轴线471旋转)。特别地，与旋转整个基座140'相比，升降垫和基座配置400提供了具有大大减小的硬件旋转特征的晶片旋转。也就是说，因为当晶片旋转时，基座140'和/或室(未示出)相对于升降垫430保持固定，所以基于基座和室的不对称性被滤除，从而在处理过程中显著减少展示在晶片上的硬件基座和室特征。也就是说，由基座特征引入的非均匀性可以在晶片处理期间通过使用升降垫进行晶片旋转并且不旋转基座而在整个晶片上对称分布。

升降垫和基座配置400包括多个加热元件470，其用于(例如，通过传导)直接加热基座140'，并且当升降垫430设置在基座140'上时间接加热升降垫430。此外，在一些处理模块中，升降垫和基座配置400可选地包括多个冷却元件480，以用于冷却基座140'。

升降垫和基座配置400包括中心柱，其被示出为包括具有多个升降销的同轴升降销组件415，升降销由升降销控制装置122控制，如前所述。例如，升降销用于将晶片从升降垫430和基座140'升起以使得末端执行器能拾取晶片并在晶片传送序列期间由末端执行器放置晶片之后降低晶片。

升降垫和基座配置400包括波纹管420。波纹管420单独地耦合到升降销组件415、基座或升降垫，并且被配置成用于升降销、基座或升降垫的移动。另外，升降垫和基座配置400包括带-滑轮装置427中的旋转马达。此外，铁密封件425有助于升降垫430在真空环境中的旋转。

在一实施方案中，晶片大小的升降垫430是静电卡盘(esc)兼容的。esc570被配置为包括偏置到高电压的电极，以便在esc570有效时引起静电保持力以将晶片保持在适当位置。此外，在一实施方案中，升降垫和基座配置400包括柔性轴部分435，其促进升降垫430和基座140'之间的均匀间隙，尤其是当升降垫430移动以搁置在基座140'上时。

如图4所示，在一实施方案中，滚珠丝杆437(例如，左手侧)被配置成在处理的一个序列期间逆着基座140'驱动升降销。例如，滚珠丝杆437可以在晶片输送序列期间接合，以便在基座140'移动到靠近最底部位置或在最底部位置移动时延伸升降销以用于晶片输送。滚珠丝杆443(例如，右手侧)用于在z方向上沿中心轴线移动基座。例如，滚珠丝杆443被配置成使用z马达445沿着中心轴线在z轴方向上驱动基座140'。另外，示出了短行程耦合机构440。

图5a是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图。特别地，图5a示出了升降垫和基座配置400，其中升降垫430的尺寸设定成大致与晶片(未示出)匹配。

仅出于说明的目的，基座140'形成为三个区段以在制造期间容纳多个加热元件470和多个冷却元件480。应理解，基座140'被认为是一个元件，并且可以使用任何合适的制造工艺形成。

如图5a所示，基座140'和升降垫430处于使得升降销557能延伸以用于晶片输送的水平。每个升降销557耦合到相应的升降销支撑件555以实现运动，其中升降销支撑件555的运动由升降销控制装置122控制。在一实施方案中，基座140'沿其z方向处于最低部位置以沿中心轴471行进。

如前所述，基座控制装置450控制中心轴线510'的运动。因为基座140'耦合到中心轴510'，所以中心轴510'中的运动被转移到基座140'。另外，如前所述，升降垫控制装置455控制垫轴560的运动。因为升降垫430耦合到垫轴560，所以垫轴560中的运动被转移到升降垫430。

图5b是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图，其示出了包括先前在图4和5a-5b中示出的升降垫和基座配置400的组件500b。升降垫430的尺寸设定成大致与晶片(未示出)匹配。在又一实施方案中，升降垫430的直径的尺寸设定成适合承载环(未示出)。升降垫和基座配置500a在单站和多站系统中的沉积过程(例如，pecvd、ald等)期间，通过使用升降垫旋转晶片而不旋转基座以便滤除掉由于室的不对称性和基座的不对称性导致的方位角不均匀性，提供改善的膜均匀性。特别地，旋转的升降垫430比整个基座140'薄得多，因此升降垫430的旋转特征远小于基座140'的旋转特征(对非均匀性的不对称硬件贡献)，基座140'包括加热器元件470和冷却元件480。也就是说，由基座特征引入的不均匀性可以在晶片处理期间通过使用升降垫旋转晶片并且不旋转基座对称地分布在整个晶片上。

在组件500b中，基座140'包括基座顶表面533，基座顶表面533从基座140'的中心轴线471延伸。顶表面533可包括一个或多个凹部，以在基座140'和升降垫430之间提供界面，所述凹部例如被配置成便于垫轴510'和升降垫430之间的耦合的围绕轴471的中心凹部和形成外边沿509的凹部。虽然基座140'可以被描述为当从上方观察时通常具有圆形形状并且延伸到基座直径，但基座140'的占用面积可以从真正的圆形变化以适应不同的特征，例如适应承载环支撑和末端执行器进入等。

如图所示，基座140'连接到致动器515上，致动器515被配置用于控制基座140'的运动。特别地，基座控制装置450耦合到致动器515上，以便控制基座140'的移动。也就是说，中心轴510'耦合到致动器515和基座140'，使得中心轴510'在致动器515和基座140'之间延伸。中心轴510'被配置成沿着中心轴线471移动基座140'。这样，致动器515的运动转变成中心轴510'的运动，中心轴510'的运动又转变成基座140'的运动。

另外，基座140'被示出为具有三个区段140a'、140b'和140c'，其仅用于说明的目的。例如，基座140'可以形成为三个区段，以适应在制造期间形成多个加热元件470和/或多个冷却元件480。如前所述，应理解，基座140'被认为是一个元件，并且可以使用任何合适的制造工艺形成。

在组件500b中，升降垫430包括从中心轴线471延伸的垫顶表面575。在一实施方案中，垫顶表面575延伸到垫直径577。升降垫430包括被配置成搁置在基座顶表面533上的垫底表面543。另外，垫顶表面575被配置为当在其上放置晶片时支撑晶片。

另外，如前所述，升降垫430是静电卡盘(esc)兼容的。例如，esc组件570设置在垫顶表面575下方。静电卡盘组件570防止晶片由于室流动扰动而移动，并使晶片与卡盘(即，升降垫顶表面575)的接触最大化。大致晶片大小的升降垫430与全晶片esc组合的益处导致最小的晶片背面沉积。此外，全晶片esc不需要为了扭转和/或旋转而松脱(declamping)。

如图所示，升降垫430连接到致动器515上，致动器515被配置用于控制升降垫430的运动。升降垫控制装置455耦合到致动器515上，以便控制升降垫430的运动。也就是说，垫轴560耦合到致动器515和基座140'上，使得垫轴560在致动器515和基座140'之间延伸。垫轴560配置在中心轴510'内，中心轴510'连接到基座140'上。特别地，垫轴560被配置成沿着中心轴线471移动基座140'。这样，致动器515的运动转变成垫轴560的运动，垫轴560的运动又转变成升降垫430的运动。在一实施方案中，致动器515控制升降垫430和基座140'的运动。

具体地，垫轴560被配置成将升降垫430与基座140'分开，如下面将结合图9a-9c更全面地描述的。例如，升降垫430被配置成当基座140'处于向上位置时沿着中心轴线471相对于基座顶表面533向上移动，使得升降垫430与基座顶表面533分离处理旋转位移，以使升降垫430旋转。在一实施方案中，当基座140'到达最顶部向上位置时，升降垫430相对于基座顶表面533向上移动。此外，当升降垫430与基座顶表面533分离时，升降垫430被配置成在至少第一角度方位和第二角度方位之间(例如，在0度和180度之间)相对于基座140'的基座顶表面533旋转。垫轴560还被配置成降低升降垫430以搁置在基座140'上。特别地，柔性耦合器435(图5c中所示)定位在垫轴560内，并且被配置成将升降垫430匀称地定位在基座140'上方。

在一实施方案中，为了准备升降垫430旋转，升降垫430相对于基座140'向上移动。也就是说，升降垫430被配置为在晶片处理期间当基座140'处于向上位置(例如，最顶部向上位置)时沿着中心轴线471相对于基座顶表面533向上移动，使得升降垫430(参见图9b)与基座顶表面533分离处理旋转位移940，并且使得设置在升降垫430上的晶片也与基座140'分离。特别地，当升降垫430与基座140'分离时，升降垫430被配置成相对于基座顶表面533在相对于基座顶表面533的至少第一角度方位和第二角度方位之间旋转。该旋转减少了处理期间基座的硬件特征的影响，并且还减少了处理期间室硬件特征的影响。另外，聚焦环(未示出)不随晶片旋转，从而在处理期间减少在晶片上的其硬件特征。

组件500包括升降销组件，该升降销组件包括多个升降销557。出于说明的目的，根据本公开的一实施方案，基座140'和升降垫430处于允许升降销557延伸以用于晶片输送的水平。特别地，升降销557从升降垫430延伸穿过设置在基座140'中的多个基座轴518并穿过升降垫430中的多个升降垫轴519，使得承载晶片(使用或不使用承载环)的末端执行器臂(未示出)能够操纵进入用于将晶片输送到升降销557或用于从升降销557接收晶片的位置。相应的基座轴518和垫轴519对齐并构造成接收相应的升降销557。如图所示，一个或多个升降销轴和相应的升降销可以配置在升降销组件内以在晶片输送期间提升和放置或移除晶片。如图所示，每个升降销557耦合到相应的升降销支撑件555上以实现移动。升降销支撑件555耦合到升降销致动器550上。此外，升降销控制装置122控制升降销致动器550的运动以实现升降销557中的运动。

升降销支撑件555可以是任何形状(例如，环形垫圈，从环形底座延伸的臂等)。特别地，在升降销组件的操作期间，升降销557附接到升降销支撑件555上，并且定位成在升降销轴内移动以在晶片输送和处理期间将晶片升高到升降垫顶表面575上方和/或降低晶片至搁置在垫盘顶表面575上。

图5c是根据本公开的一实施方案的升降垫140和基座430之间的界面的图，其包括垫间隙设定的最小接触区域(mca)以控制和/或机械地设定间隙，尤其是在处理序列期间。这导致对垫的均匀温度和阻抗控制。图5c中所示的界面是图5a和5b中所示的升降垫和基座之间的界面的示例。

对于沉积处理而言，有利的是，升降垫430和基座140'之间的间隙是均匀的和小的。例如，pecvd和ald处理可能由于温度和等离子体阻抗而表现出非均匀性特征。这两个因素都对晶片和基座之间的间隙灵敏。最小化间隙的大小并且控制跨越升降垫和基座配置的间隙的均匀性，减少了由温度和等离子体阻抗引起的特征。

特别地，小间隙使得射频(rf)能量在升降垫430和基座140'之间能低阻抗耦合。另外，小间隙提供较低的热阻，从而允许加热和/或冷却容易地从基座140'传导到升降垫430。此外，升降垫430和基座140'之间的均匀间隙确保均匀传热和均匀的射频耦合。

如图所示，基座顶表面533包括限定在其上的多个垫支撑件595(例如，垫间隙设定的mca)，其中垫支撑件被配置为将升降垫430支撑在基座顶表面533上方的垫支撑水平处。基座140'的区段140a'和140b'在图5c中示出。如前所述，垫支撑件595在升降垫430和基座140'之间提供均匀且小的间隙，从而确保升降垫430和基座140'之间的均匀热传递和均匀的rf耦合。更具体地，升降垫430的底表面543被配置为搁置在基座430的多个垫支撑件595上。例如，基座140'和升降垫430可被配置在处理位置(例如，当执行等离子体加工、处理和/或膜沉积时)，或者在预涂覆位置，使得升降垫430搁置在多个垫支撑件595上。此外，升降垫430配置成当搁置在垫支撑件595上时与基座140'一起移动。垫支撑件可以是导电的，以用于dc、低频和射频传输。

图6示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置600的衬底处理系统，其中升降垫630小于晶片(未示出)。升降垫和基座配置600可以在图1-3的包括多站和单站处理工具的系统内实现。

升降垫和基座配置600包括由升降垫控制装置455控制的升降垫630，以及由基座控制装置450控制的基座140”。如前所述，基座控制装置450控制基座140”沿着中心轴线471'的移动，而升降垫控制装置455控制升降垫630绕中心轴线471'的运动(例如，向上、向下和旋转)。升降垫和基座配置600通过升降垫630提供晶片(未示出)的旋转，其中当与具有基座旋转或没有基座旋转的处理工具相比时，硬件旋转特征大大减少。

升降垫和基座配置600包括比晶片覆盖区域小的小升降垫630。当未选择esc时，升降垫和基座配置600可适用于一些沉积处理。在这种情况下，小升降垫630是优选的，因为它使得在处理期间支撑晶片的基座最小接触区域(mca)能不与晶片一起旋转。在这种情况下，晶片的间隙名义上不随晶片旋转，这减少了对硬件不对称的暴露。另外，较小的升降垫630还提供了进一步的益处，即需要旋转的质量减小，从而对系统提供较小的机械应力。

升降垫和基座配置600包括多个加热元件470'和热电偶607，热电偶607包括在升降垫630的垫轴560'中，以使升降垫630的表面处的温度匹配基座140”的表面。基座140”中的冷却元件可以包括在一些处理模块中。

在一实施方案中，尽管未示出，但升降垫和基座配置600可选地包括具有多个升降销的升降销组件，所述升降销由升降销控制装置122控制以进行晶片输送，如前所述。凸缘605包括在同轴升降销组件(未示出)中。在另一实施方案中，小升降垫630可用于提供升降销功能，从而消除了对升降销组件的需要，因此提供了成本和包装优点。

升降垫和基座配置630包括波纹管420'，每个波纹管420'单独地耦合到可选的升降销组件、基座140”或升降垫630并且被配置用于其移动。另外，升降垫和基座配置600还包括带轮装置(未示出)中的旋转马达，其类似于图4中所示的带轮装置。铁密封件425'便于升降垫630在真空环境中旋转。

另外，z马达445'被配置为沿着中心轴471'在z方向上驱动基座630。另外，耦合机构驱动滑动件603附接到基座和中心轴510”上，并且附接到与z马达445'附接的滚珠丝杆上，所有这些都用于促进基座140”沿着中心轴线471'的移动。

图7a是根据本公开的一实施方案的图6的衬底处理系统的透视图。特别地，图7a包括升降垫和基座配置600，其中升降垫630小于晶片(未示出)。如图7a中所示，基座140”和升降垫630显示在能进行晶片处理的位置和/或水平。

如前所述，基座控制装置450控制中心轴510”的运动。因为基座140”耦合到中心轴510”上，所以中心轴510”的运动被转移到基座140”。另外，如前所述，升降垫控制装置455控制垫轴560'的运动。因为升降垫630联接到垫轴560'，垫轴560'中的运动被转移到升降垫630。

升降垫和基座配置600的基座140”包括从基座140”的中心轴线471”延伸的基座顶表面720。多个晶片支撑件760设置在顶表面720上。此外，凸起边沿710设置在基座顶表面720的外边缘上，其中凸起边沿710被配置用于阻挡放在基座140”上的晶片的横向移动。

图7b是根据本公开的一实施方案的图6的衬底处理系统的横截面图，其示出了包括先前在图6和7a中介绍的升降垫和基座配置600的组件700b。根据本公开的一实施方案，升降垫630的尺寸小于晶片。仅出于说明的目的，基座140”和升降垫630显示在能进行晶片处理的位置和/或水平。在单站和多站系统中，在沉积处理(例如，pecvd，ald等)期间，升降垫和基座配置组件700b通过使用升降垫旋转晶片而不旋转基座以便滤除由于室的不对称性和基座的不对称性引起的方位角不均匀性来提供改善的膜均匀性。特别地，旋转的升降垫630比整个基座140”小得多且薄得多，因此升降垫630的旋转特征远小于包含加热器元件480'的基座620的旋转特征(对非均匀性的不对称硬件影响因素)。也就是说，基座特征引入的非均匀性可以在晶片处理期间通过使用升降垫旋转晶片并且不旋转基座而在整个晶片上对称分布。

在组件700b中，基座140”包括从基座140”的中心轴线471'延伸的基座顶表面720。基座顶表面720被配置为当晶片放置在其上时支撑晶片。顶表面720可包括一个或多个凹部，以在基座140”和升降垫630之间提供界面，例如被配置成便于垫轴510'和升降垫430之间的耦合的凹部705，以及形成外边沿710的凹部。虽然基座140”可以被描述为当从上方观察时通常具有圆形形状并且延伸到基座直径，但基座140”的占用区域可以从圆形变化以适应不同的特征，例如承载环支撑和末端执行器访问等。

如图所示，基座140”连接到致动器515'，致动器515'被配置用于控制基座140”的运动。特别地，基座控制装置450耦合到致动器515'以控制基座140”的运动。特别地，中心轴510”耦合到致动器515'和基座140”，使得中心轴510”在致动器515'和基座140”之间延伸。中心轴510”被配置为沿着中心轴线471'移动基座140”。这样，致动器515'的运动转变成中心轴510”的运动，中心轴510”的运动又转变成基座140”的运动。

在一实施方案中，基座顶表面720包括限定在其上的多个晶片支撑件(未示出)，其中晶片支撑件被配置为将晶片590支撑在基座顶表面720上方的晶片支撑水平处。晶片支撑件在基座140”与设置在其上的任何晶片590之间提供均匀且小的间隙。

基座140”包括居中于基座顶表面720并从中心轴线471'延伸的凹部705，凹部705具有凹部高度，并且凹部705具有凹部底表面706。也就是说，凹部705位于基座顶表面720的中心部分上方。在一实施方案中，凹部底部凹部表面706包括限定在其上的多个垫支撑件，其中垫支撑件(例如，mca)被配置成将升降垫630支撑在底部凹部表面706上方的衬垫支撑水平处。在另一实施方案中，mca设置在升降垫630的底表面上，如参考图7f所进一步描述的。

另外，基座140”示出为具有两个区段140a”和140b”，其仅用于说明的目的。例如，基座140”可以形成为两个区段，以适应在制造期间多个加热元件471'和/或多个冷却元件(未示出)的形成。如先前所公开的，应理解，基座140”被认为是一个元件，并且可以使用任何合适的制造工艺形成。

在组件700b中，升降垫630包括垫顶表面775，垫表面775从中心轴线471'延伸到垫直径777。升降垫630配置成当升降垫630位于凹部705内时，搁置在凹部底表面706上，其中凹部705被配置成接纳升降垫630。具体地，当晶片590位于基座140”的晶片支撑件上时，例如在处理位置中(例如，当进行等离子体处理、加工和/或膜沉积时)，升降垫顶表面775在晶片590下方。也就是说，当升降垫630的垫底表面632搁置在多个垫支撑件(例如，mca745)上时，升降垫顶表面775位于晶片支撑水平下方。此外，升降垫630被配置成在搁置在垫支撑件上时与基座620一起移动。

如图所示，升降垫630连接到致动器515'上，致动器515'被配置用于控制升降垫630的运动。例如，升降垫控制装置455耦合到致动器515'上以控制升降垫630的运动。特别地，垫轴560'耦合到致动器515'和基座140”上，使得垫轴560'在致动器515'和基座140”之间延伸。垫轴560'配置在连接到基座140”的中心轴510”内。特别地，垫轴560'被配置成使升降垫630沿中心轴线471'移动。这样，致动器515'的运动转变成垫轴560”的运动，垫轴560”的运动又转变成升降垫630的运动。在一实施方案中，致动器515'控制升降垫630和基座140”两者的运动。

具体地，垫轴560'被配置成将升降垫630与基座140”分离以便升降垫旋转，如下面将相关于图10a-10d更全面地描述的。例如，升降垫630被配置为当基座140”处于向上位置时沿着中心轴线471'相对于基座顶表面720向上移动，使得升降垫630与基座顶表面720分离处理旋转位移，以便旋转升降垫630。垫轴560'还配置成降低升降垫430以搁置在基座140'上。在一实施方案中，为了准备升降垫旋转，升降垫630相对于基座140”向上移动。也就是说，升降垫630被配置为当基座140”处于向上位置时沿着中心轴线471”相对于基座顶表面720向上移动，使得升降垫630与基座顶表面720(参见图10b和10c)分离处理旋转位移1040，并且使得设置在升降垫630上的晶片与基座140”分离。在一实施方案中，基座140”在升降垫630旋转期间处于最顶部向上位置。特别地，当升降垫630与基座140”分离时，升降垫630被配置为相对于基座顶表面720在至少第一角度方位和第二角度方位之间(例如，0度和180度之间)旋转。该旋转减少了处理期间基座的硬件特征的影响，并且还减少了处理期间室硬件特征的影响。

在其他实施方案中，升降垫630提供升降销功能，以在晶片输送和处理期间升高和降低晶片。具体地，升降垫630被配置成当基座处于最底部向下位置时相对于中心基座顶表面720向上移动，使得升降垫630与中央基座顶表面621分开足够大的位移，以便末端执行器臂进入。

如图7b所示，升降垫和基座配置600的基座140”包括设置在基座顶表面720的外边缘上的凸起边沿710，其中凸起边沿710被配置用于阻挡放置在基座140”上的晶片的横向移动。也就是说，边沿710是在基座顶表面720上方的台阶，其高度足以阻挡晶片的移动。例如，当晶片搁置在基座顶表面720上时，凸起边沿710形成阻挡晶片横向移动的凹槽。

图7c是根据本公开的一实施方案的图6的衬底处理系统的横截面图，其示出了包括基于先前在图6、7a和7b中介绍的配置的升降垫和基座配置600'的组件700c，其中，升降垫630小于晶片。升降垫和基座配置600'包括基座140”'和升降垫630。更具体地，图7c的升降垫和基座配置600'类似于图7b的升降垫和基座配置600，并且提供了相同的如前文相对于图7b所述的益处和优点(例如，在沉积过程中改善的膜均匀性)。也就是说，由基座特征引入的非均匀性可以在晶片处理期间通过使用升降垫旋转晶片并且不旋转基座而在整个晶片上对称分布。然而，升降垫和基座配置600'还包括升降销组件，该升降销组件被配置成用于输送相应的晶片(例如，晶片590)。

组件700c的升降销组件包括多个升降销557'。出于说明的目的，根据本公开的一实施方案，基座140”'和升降垫630处于允许升降销557'延伸以用于晶片输送的水平。特别地，升降销557'从多个基座轴518'延伸，所述基座轴518'从中心轴线471'移位并且设置在基座140”中，使得承载晶片(使用或不使用承载环)的末端执行器臂(未示出)能够操纵进入用于将晶片输送到升降销557'或用于从升降销557'接收晶片的位置。相应的基座轴518'被配置成接收相应的升降销557'。如图所示，一个或多个基座轴518'和相应的升降销557'可以配置在升降销组件内以在晶片输送期间提升和放置或移除晶片。如图所示，每个升降销557'耦合到相应的升降销支撑件555'上并且定位成在基座轴518'内移动以在晶片输送和处理期间将晶片升高到基座顶表面720上方和/或将晶片降低到基座顶表面720上。升降销支撑件555'被配置成相对于基座顶表面720平行于中心轴线471'移动。此外，升降销支撑件555'耦合到升降销致动器550'上。另外，先前介绍的升降销控制装置122控制升降销致动器550'的运动以实现升降销557'中的运动。升降销支撑件555'可以是任何形状(例如，环形垫圈、从环形底座延伸的臂等)。

图7d是根据本公开的一实施方案的图6的衬底处理系统中的升降垫到基座界面的横截面图，其包括图7a-7c的升降垫和基座配置600或600'，其中，升降垫小于晶片。

高温轴承755定位在垫轴560'内并且被配置成将升降垫630均匀地定位在基座140'或140”的凹部705内。为了处理高温，磨损表面优选地由硬的、化学相容的材料制成，例如由蓝宝石制成。轴承居中对轴承部件、轴和基座材料的相对热膨胀不灵敏。在一实施方案中，蓝宝石轴承环的锥形夹持表面可以使用负载分配垫圈、弹簧垫圈和适于高温和腐蚀操作的材料保持环的组件进行弹簧加载。轴承在其中心位置以最小能量夹紧并且随温度变化保持居中。蓝宝石接触环防止较软的基座材料的压痕。

特别地，升降垫630和基座140”/140”'之间的界面被示出，并且包括垫间隙设定的mca以控制和/或机械地设定间隙，尤其是在处理顺序期间。例如，图7d示出了铆接到升降垫630中的蓝宝石球740和745(例如，mca)。具体地，球740和745在处理温度下在订购操作系统上的相应表面上略微突出几毫米。蓝宝石球用于以最小接触面积接触基座140”/140”'，以最小化通过与不良导热材料接触进行的热传导。此外，蓝宝石接触环防止了较软的基座材料的压痕。

例如，图7e是根据本公开的一实施方案的包括mca740的图7d中所示的升降垫630的顶表面631的透视图。在一实施方案中，晶片参考mca740位于顶表面631上方0.002英寸处，使得当升降垫630搁置在凹部底表面706上时，垫顶表面631位于晶片支撑水平之下。在一实施方案中，当升降垫630搁置在基座140”/140”'上时，晶片参考mca740不接触晶片590，因为位于基座720的顶表面上的分开的基座晶片支撑件(例如，mca)高出约0.002英寸或更多。设置在基座140”/140”'的基座顶表面720上的晶片支撑件被配置为当晶片590放置在其上时将晶片590支撑在顶表面720上方的晶片支撑水平处。

此外，图7f是根据本公开的一实施方案的包括mca745的图7中所示的升降垫630的底表面632的透视图。在一实施方案中，晶片参考mca745在底表面632上方0.004英寸处。这确保了在升降垫630和基座140”/140”'之间的均匀的、可重复的间隙，以向基座140”/140”'提供均匀的、可重复的热阻。在一实施方案中，mca745与设置在凹部底表面706上的多个垫支撑件(未示出)一起工作，所述多个垫支撑件被配置成将升降垫630支撑在凹部底表面706上方的垫支撑水平处。

图8是根据本公开的一实施方案示出用于操作被配置用于在晶片上沉积膜的处理室的方法的流程图800，其中该方法提供在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室不对称性和基座不对称性两者。流程图800在本公开的实施方案中在图1-7中的系统和升降垫和基座配置内实现。流程图800中的操作适用于晶片大小的升降垫和基座配置，如在实施方案中的图4和5a5c所示的，并且能适用于包括尺寸小于晶片的升降垫的升降垫和基座配置，例如在其他实施方案中的图6和7a-7f所示的那些。

在操作805，该方法包括将升降垫和基座配置移动到底部位置以接收晶片。在一实施方案中，基座处于其最底部向下位置。在包括升降销组件的升降垫和基座配置中，升降销可以延伸用于晶片输送。在不包括升降销组件的升降垫和基座配置中，升降垫(例如，小于晶片)可以与基座顶表面分开足够大的位移，以便末端执行器臂进入以用于晶片输送的目的。在操作810，将晶片放置在包括升降垫和基座配置的组件上，其中升降垫配置成搁置在基座上。例如，这可能涉及将晶片放置在延伸的升降销上，或将晶片放置在延伸的升降垫上。降低升降销或升降垫，使得晶片搁置在基座顶表面、升降垫顶表面或esc卡盘表面的晶片支撑件上。

控制基座运动，使得基座沿着基座的中心轴线上下移动。在一实施方案中，耦合机构将基座的运动转移到升降垫和基座配置中的升降垫。例如，在操作820处，在输送晶片之后，将升降垫和基座配置移动到处理位置。在处理位置，升降垫搁置在基座上，如前所述的。此外，升降垫相对于基座和/或室处于第一方位。第一方位可以是任意的。例如，升降垫和基座都可以在室内以0度角方位定位。

在操作825，该方法包括在第一方位处理晶片达第一数量的处理循环。例如，一个或多个膜的沉积可以实现原子层沉积(ald)工艺，其也称为原子层化学气相沉积(alcvd)。ald生产非常薄的高度保形的光滑的并具有优异的物理性能的膜。ald使用在加热的衬底上顺序引入(或脉冲化)的挥发性气体、固体或蒸气。在一ald循环中，执行四个操作并且可以将其定义为a-p-b-p序列。在步骤a中，引入第一前体作为气体，将其吸收(或吸附)到衬底中。在步骤a之后的步骤p中，清除反应室中的气态前体。在步骤b中，引入第二前体作为气体，其与被吸收的前体反应以形成所需材料的单层。在步骤b之后的步骤p中，再次清除反应室中的第二气态前体。通过调节该a-p-b-p序列，通过在衬底上反复切换两种或更多种反应气体的顺序流动，由ald产生的膜一次沉积为单层。以这种方式，可以根据a-p-b-p序列的所进行的循环次数来调节膜的厚度。第一数量的循环可被定义为值x。为了说明本发明的公开了能够在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座的该升降垫和基座配置的实施方案(其有利地滤除室不对称性和基座不对称性两者)，x个循环次数可以是50个循环。

在操作830，该方法包括将基座升高到向上位置。在一实施方案中，基座升高到其最顶部向上位置。通过将基座移动到向上位置，升降垫也相对于基座(例如，基座的顶表面)向上升高，使得设置在升降垫上的晶片与基座820分离。在一实施方案中，当基座接近其行程顶部时，耦合机构将升降垫升高。也就是说，升降垫830与基座820的表面接触被破坏，这允许升降垫自由旋转。特别地，升降垫与基座分离处理旋转位移(例如，大约1mm)。以这种方式，由升降垫支撑或设置在升降垫上的晶片也与基座分离。

在操作840，该方法包括当升降垫830与基座820分离时使升降垫830相对于基座820(例如，基座的顶表面)旋转。具体地，升降垫830相对于基座820从第一方位旋转至第二方位。例如，第二方位与第一方位可以相隔180度(例如，第一方位在0度处)。

在操作845，该方法包括降低升降垫以搁置在基座上。而且，在操作850，该方法包括将基座和相应的升降垫移回到处理位置。在一实施方案中，在845和850执行的操作通过耦合机构的动作同时发生，使得通过将基座降回到处理位置，升降垫也降低，直到升降垫搁置在基座上。

在操作855，该方法包括处理晶片达第二数量的处理循环(例如，每个循环包括a-p-b-p序列)，其中升降垫相对于基座处于第二方位。第二数量的循环可以定义为值y。为了说明本发明的公开了能够在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座的该升降垫和基座配置的实施方案(其有利地滤除室不对称性和基座不对称性两者)，y个循环次数可以是50个循环。

以这种方式，膜的厚度也可以根据执行的a-p-b-p序列的循环数(例如，x+y)调整。因为晶片也相对于基座旋转达第二循环次数，所以室的不对称性和基座的不对称性两者都被滤除，这在晶片处理期间提供了改善的膜均匀性。

在上面提供的示例中，第一循环数是x，第二循环数是y，其中对于执行a-p-b-p序列的总共100个循环，x和y都包括50个循环。也就是说，第一处理循环数(x)可以是在第一方位上执行的循环总数的一半，并且第二处理循环数(y)也可以是在第二方位上执行的循环总数的一半。这样，在第一角度方位(例如，0度)执行50个循环，并且在第二角度方位(例如，180度)执行另外50个循环。

虽然参考第一方位和第二方位描述了本公开的实施方案，但是其他实施方案非常适合于使用一个或多个方位(例如，1个、2个、3个等)执行晶片处理。在一实施方案中，方位可以以相等的角度分开，或者在另一实施方案中，方位可以由不相等的角度分开。此外，在每个方位处，执行一个或多个晶片处理(例如，ald、pecvd等)循环。在一实施方案中，在每个方位上执行的循环次数可以相等地分配，或者在另一实施方案中可以不相等地分配。也就是说，其他实施方案非常适合于在两个或更多个相对角度方位上(例如，在升降垫和基座之间)的两组或更多组循环，其中每组可包括相等数量的处理循环(例如，每个循环包括a-p-b-p序列)，或不同数量的处理循环。

在860处，该方法包括将升降垫和基座配置移动到底部位置，以从包括升降垫和基座配置的组件移除晶片。在一实施方案中，基座处于其最底部向下位置。如前所述，在包括升降销组件的升降垫和基座配置中，升降销可以延伸用于晶片输送。在不包括升降销组件的升降垫和基座配置中，升降垫(例如，小于晶片)可以与基座顶表面分开足够大的位移，以便末端执行器臂进入进行晶片输送。这样，可以使用末端执行器臂从延伸的升降销或延伸的升降垫移除晶片。

图9a和9b是示出根据本公开的一实施方案的升降垫和基座配置的运动顺序的图，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性。

特别地，图9a示出了首先在图4和5a-5b中介绍的晶片大小的升降垫和基座配置400。升降垫和基座配置400包括基座140'、升降垫430和包括升降销557的升降销组件。在输送位置，升降垫和基座配置400被配置成使得基座140'位于底部位置，其中升降垫搁置在基座上。如标记为“a”的虚线圆圈所示，升降销557从升降垫430的顶表面延伸，以用于晶片输送。图9a还示出了处于预涂覆位置的升降垫和基座配置400，其中在处理晶片之前，在处理室中沉积膜的预涂覆层和底涂层。如标记为“b”的虚线圆圈所示，升降垫430搁置在基座140'上。另外，当预涂覆沉积发生并且没有晶片在升降垫和基座配置400上时，升降销557定位成使得升降销557的顶部恰好填充与在室预涂覆期间处于适当位置的升降垫430中的垫轴对应的孔。图9a还示出了处理位置中的升降垫和基座配置400，其中在单站和多站系统中的晶片处理(例如，pecvd和ald处理)期间可以沉积一个或多个膜。例如，晶片处理可以实现原子层沉积(ald)工艺，其也称为原子层化学气相沉积(alcvd)。ald生产非常薄的、高度保形的、光滑的并具有优异的物理性能的膜。如前所述，在一个ald循环中执行四个操作(例如，a-p-b-p序列)。如标记为“c”的虚线圆圈所示，升降垫430搁置在基座140'上，并且升降销557'已退回到基座140'的主体内的位置。图9a还示出了处于旋转位置的升降垫和基座配置400，其中基座处于向上位置(例如，最顶部向上位置)。如标记为“d”的虚线圆圈所示，升降垫430与基座140'分离处理旋转位移，使得升降垫可相对于基座140'旋转到第二角度方位。

图9b根据本公开的一实施方案提供了图9a的更多细节，并且示出了首先在图4和5a-5b介绍的升降垫和基座配置400的运动顺序，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

在输送位置，升降垫和基座配置400被配置成使得基座140'处于底部位置，其中升降垫430搁置在基座140'上。特别地，升降垫和基座配置400处于准备接收和/或移除晶片的输送位置，使得基座140'的底部处于由线901指示的在相应室内的水平。特别地，在一实施方案中，基座140'处于其最底部的水平，并且低于其中基座140'的底部处于由线902指示的水平的预涂覆位置，以及低于由线903指示的与处理位置相关联的水平，以及低于由线904指示的与旋转位置相关联的水平。如图所示，升降垫430搁置在基座140'上，如前所述。另外，升降销557延伸超出升降垫430的顶表面，处于接收由例如末端执行器的臂输送的晶片的位置。

图9b示出了处于预涂覆水平的升降垫和基座配置400，其中基座140'的底部处于由线902指示的在相应室内的水平。重要的是要注意预涂覆位置可以被限定在室内的任何位置处，并且不限于由线902指示的水平。例如，预涂覆位置可以与处理位置相同，其中升降垫和基座配置被定位用于晶片处理(例如，pecvd、ald等)。如图所示，升降垫430搁置在基座140'上，如前所述。另外，当预涂覆沉积发生并且没有晶片在升降垫和基座配置上时，升降销557定位成使得升降销的顶部恰好填充与在室预涂覆期间处于适当位置的升降垫430中的孔。

特别地，在处理晶片之前，在处理室中沉积膜的预涂覆层和底涂层。当与晶片接触的承载环包括在升降垫和基座配置中时，该预涂覆和/或底涂层膜也可以涂覆承载环。相信将预涂覆施加到室以及升降垫和基座配置(例如，接触支撑结构，例如mca)和可选的承载环上(其中预涂覆层膜类似于将在处理期间在晶片形成的膜)改善了晶片上的膜形成。这样，在将晶片引入在升降垫和基座配置上之前形成预涂覆膜。此外，晶片处理环境的预涂覆层以及任何其他底涂层组合起来用于改善晶片膜的均匀性。例如，典型的底涂层厚度可为约3微米，并且预涂覆厚度为约0.5微米。

图9b还示出了处理位置中的升降垫和基座配置400，其中可以在单站和多站系统中的晶片处理(例如，pecvd和ald处理)期间沉积一个或多个膜。特别地，基座140'处于由线903指示的在相应室内的水平。如图所示，基座140'接近其在室中的最顶部位置或水平。重要的是要注意，处理位置可以定义在室内的任何位置和/或水平处，具体取决于所实施的室和/或处理，并且不限于由线903指示的水平。如图所示，升降垫430搁置在基座140'上，如前所述。另外，升降销557定位成使得升降销的顶部在基座140'的主体内，使得顶部也可定位在基座140'或升降垫430内的任何位置。此外，升降垫430相对于基座140'处于第一角度方位。

图9b还示出了处于旋转位置的升降垫和基座配置400，其中基座处于向上位置。在一实施方案中，基座140'的底部位于由线904指示的在相应室内的最顶部的水平。升降垫430与基座140'分离处理旋转位移940(例如，约1mm)。在一实施方案中，当基座140'接近其行程的顶部时，耦合机构升高升降垫430，使得升降垫通过旋转位移940与基座顶表面分离。具体地，当基座140'移动一段距离“d”到达其行程的顶部时，升降垫430移动更大的距离，该距离可以是“d”的倍数。例如，当基座140'到达其行程的顶部时，升降垫430通过等于距离“d”的两倍的旋转位移940与基座140'分离。此后，升降垫430可以相对于例如基座140'从第一角度方位旋转到第二角度方位。此后，升降垫和基座配置400可以返回到处理位置以进行额外的处理循环，或者返回到用于晶片输送的输送位置。

图9c是根据本公开的一实施方案示出在升降垫和基座配置400中的升降垫430在第一处理序列、旋转序列和第二处理序列期间相对于基座140'的方位的图，其中，升降垫的尺寸设定成近似于晶片。特别地，图9c示出了当升降垫和基座配置400处于处理位置进行第一数量的处理循环时，当配置400处于旋转位置时，以及当配置400处于处理位置进行第二数量的处理循环时，升降垫430和基座140'的相对方位(例如，相对于彼此和/或相对于室内的坐标系950)。

如图所示，在第一数量的处理循环期间，升降垫和基座配置400处于处理位置。特别地，升降垫430和基座140'都相对于室中的坐标系950具有0度的角度方位。而且，升降垫430相对于基座140'具有0度的第一角度方位(即，基座140'提供坐标系)。

另外，图9c示出了当升降垫和基座配置400处于旋转位置时升降垫430相对于基座140'的旋转。特别地，基座140'保持静止，角度方位为0度(例如，参考坐标系950)，而升降垫430从0度的角度方位旋转到180度。也就是说，基座140'不旋转。如图所示，升降垫430中途通过其处于71度的角度方位的方位。

此外，在第二数量的处理循环期间，升降垫和基座配置400再次处于处理位置。然而，由于升降垫的旋转，基座140'仍然相对于室中的坐标系950具有0度的角度方位，并且升降垫具有180度的角度方位。换句话说，当处理第一数量的循环时，升降垫430相对于基座140'具有0度的角度方位，并且当处理第二数量的循环时，升降垫430在旋转之后，例如，相对于基座140'具有180度的角度方位。

图10a-10c是根据本公开的一实施方案示出升降垫和基座配置的运动顺序的图，其中升降垫小于晶片，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。更具体地，图10b示出了首先在图6和7a-7b中介绍的升降垫和基座配置600。图10c示出了首先在图7c中介绍的升降垫和基座配置600'，并且还包括升降销组件。

特别地，图10a示出了升降垫和基座配置600，其包括基座140”和升降垫630。升降垫和基座配置600被配置成使得升降垫630提供提升动作，并且消除了对升降销组件的需要。具体地，在输送位置，升降垫和基座配置600被配置成使得基座140”处于向下位置，其中升降垫630与基座140”分开足够大的位移以便末端执行器臂进入。图10a还示出了在处理位置中的升降垫和基座配置600，其中在单站和多站系统中在晶片处理期间可以沉积(例如，pecvd和ald处理)一个或多个膜。图10a还示出了处于旋转位置的升降垫和基座配置600，其中基座140”处于向上位置(例如，最顶部向上位置)，并且升降垫630与基座140”分离处理旋转位移(例如，1mm)。

图10b根据本公开的一实施方案提供了图10a的更多细节，并且示出了升降垫和基座配置600的运动顺序，其中升降垫小于晶片，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。

在升降垫和基座配置的输送位置中，基座140”的底部处于由线901指示的在相应室内的水平。特别地，在一实施方案，基座140”处于其最底部的水平。在一实施方案中，输送位置低于由线902指示的预涂覆位置，以及低于由线903指示的处理位置，且低于由线904指示的旋转位置。如图所示，升降垫630以足以使得末端执行器的臂进行输送(放置晶片到升降垫630上，或从升降垫630移除晶片)的位移969与升降垫140”分开，如图10b所示。在一实施方案中，当基座140”接近其行程的底部时，耦合机构升高升降垫630，使得升降垫630以位移969与基座顶表面分开。

图10b还示出了处于预涂覆位置的升降垫和基座配置600，其中在处理晶片之前，膜的预涂覆层和底涂覆层沉积在处理室中。在预涂覆位置，基座140”的底部处于例如由线902指示的在相应室内的水平。预涂覆位置可以限定在室内的任何位置，并且不受限于由线902指示的水平。如图所示，升降垫630搁置在基座140”上，如前所述。

在升降垫和基座配置600的处理位置中，基座140”的底部处于由线903指示的在相应室内的水平。在一实施方案中，基座140”接近其在室内的最顶部位置或水平，但是处理位置可以在室内的任何水平，具体取决于所实现的室和/或工艺，如前所述。如图所示，升降垫630搁置在基座140”上。另外，升降垫630相对于基座140”处于第一角度方位。

在一实施方案中，在升降垫和基座配置600的旋转位置中，基座140的底部位于由线904指示的在相应室内的最顶部水平。升降垫630与基座140”分离处理旋转位移1040(例如，约1mm)。在一实施方案中，当基座140”接近其行程的顶部时，耦合机构经由垫轴560升高升降垫630，使得升降垫630通过旋转位移1040与基座顶表面分离。在一实施方案中，当基座1140”接近其行程的顶部时，耦合机构将升降垫630升高，使得升降垫630通过旋转位移1040与基座顶表面分离。例如，当基座140”通过基座140”行进经过特定距离“f”到达其行程的顶部时，升降垫630移动更大的距离，该距离可以是“f”的倍数(例如，“f”的两倍)。此后，升降垫630可以(例如，相对于基座140”)从第一角度方位旋转到第二角度方位，然后返回到处理位置以进行另外的处理循环，或者返回到输送位置以进行晶片输送。

图10c根据本公开的一实施方案提供了图10a的更多细节，并且示出了包括升降销组件的升降垫和基座配置600'的运动顺序，其中升降垫630小于晶片，并且包括在处理期间在处理室内旋转晶片而不旋转基座140”，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。如前所述，升降垫和基座配置600'包括升降垫630、基座140”和升降销组件。

在升降垫和基座配置600'的输送位置中，基座140”'的底部处于由线901指示的在相应室内的水平。特别地，在一实施方案中，基座140”'位于其最底部的水平。在一实施方案中，输送位置低于由线902指示的预涂覆位置，以及低于由线903指示的处理位置，且低于由线904指示的旋转位置。如图所示，升降垫630搁置在基座140”'上，如前所述。此外，升降销557'延伸超过基座140”'和升降垫630的顶表面，处于接收由末端执行器的臂输送的晶片的位置，或者处于例如由末端执行器移除晶片的位置。

图10c还示出了处于预涂覆位置的升降垫和基座配置600'，其中在处理晶片之前，在处理室中沉积膜的预涂覆层和底涂覆层。在预涂覆位置，基座140”'的底部处于例如由线902指示的在相应室内的水平。预涂覆位置可以限定在室内的任何位置，并且不受限于由线902指示的水平。如图所示，升降垫630搁置在基座140”'上，如前所述。另外，当预涂覆沉积发生并且没有晶片在升降垫和基座配置上时，升降销857定位成使得升降销的顶部恰好填充在室预涂覆期间处于适当位置的升降垫830中的孔。

在升降垫和基座配置600'的处理位置中，基座140”'的底部处于由线903指示的在相应室内的水平。如图所示，基座140”'靠近其在室中的最顶部位置或水平，但处理位置可以处于室内的任何水平，但是如前所述。如图所示，升降垫630搁置在基座140”'上，如前所述。另外，升降销557'定位成使得升降销的顶部位于基座140”'内，但是顶部也可定位在基座140”'内的任何位置。

在一实施方案中，在升降垫和基座配置600'的旋转位置中，基座140”'的底部位于由线904指示的在相应室内的最顶部水平。升降垫630与基座140”'分离处理旋转位移1040(例如，大约1mm)。在一实施方案中，当基座140”'接近其行程的顶部时，耦合机构经由垫轴560'升高升降垫630，使得升降垫630以旋转位移1040与基座顶表面分离。在一实施方案中，当基座140”'接近其行程的顶部时，耦合机构将升降垫630升高，使得升降垫630以旋转位移1040与基座顶表面分离。例如，当基座140”'在通过基座140”'移动经过一定距离“f”到达其行程的顶部时，升降垫630移动更大的距离，该距离可以是“f”的倍数(例如，“f”的两倍)。此后，升降垫630可以(例如，相对于基座140”')从第一角度方位旋转到第二角度方位，然后返回到处理位置以进行另外的处理循环，或者返回到输送位置以进行晶片输送。

图10d是根据本公开的一实施方案示出在第一处理序列，旋转序列和第二处理序列期间，在升降垫和基座配置600中升降垫630相对于基座140”的方位，或升降垫和基座配置600'中相对于基座140”'的方位的图，其中，升降垫630小于晶片。特别地，图10d示出了当升降垫和基座配置600/600'处于进行第一数量的处理循环的处理位置，处于旋转位置，或处于进行第二数量的处理循环的处理位置时，升降垫630和基座140”/基座140”的相对方位(例如，相对于彼此和/或相对于室内的坐标系1050)。

如图所示，在第一数量的处理循环期间，升降垫和基座配置600/600'处于处理位置。特别地，升降垫630和基座140”/140”'相对于室中的坐标系1050都具有0度的角度方位。而且，升降垫630相对于基座140”/140”'具有0度的第一角度方位(即，基座140”/140”'提供坐标系)。

另外，图10d示出了当升降垫和基座配置600/600'处于旋转位置时，升降垫630相对于基座140”/140”'的旋转。特别地，基座140”/140”'保持静止，角度方位为0度(例如，参考坐标系1050)，而升降垫630从0度的角度方位旋转到180度。也就是说，基座140”和140”'不旋转。如图所示，升降垫630中途通过其处于71度的角度方位的方位。

此外，在第二数量的处理循环期间，升降垫和基座配置600/600'再次处于处理位置。然而，由于升降垫的旋转，基座140”/140”'仍然在室内相对于坐标系1050具有0度的角度方位，并且升降垫具有180度的角度方位。换句话说，当处理第一数量的循环时，升降垫630相对于基座140”/140”'具有0度的角度方位，并且当处理第二数量的循环时，升降垫630旋转后例如相对于基座140”/140”'具有180度的角度方位。

图11示出了用于控制上述系统的控制模块1100。在一实施方案中，图1的控制模块110可以包括控制模块1100的示例性部件中的一些。例如，控制模块1100可以包括处理器、存储器以及一个或多个接口。控制模块1100可以用于部分地基于感测值来控制系统中的装置。仅作为示例，控制模块1100可以基于感测值和其他控制参数来控制阀1102、过滤器加热器1104、泵1106、和其他装置1108中的一个或多个。控制模块1100例如仅从压力计1110、流量计1112、温度传感器1114和/或其他传感器1116接收感测值。控制模块1100还可以用于控制在前体输送和膜沉积期间的工艺条件。控制模块1100通常将包括一个或多个存储器设备以及一个或多个处理器。

控制模块1100可以控制前体输送系统和沉积设备的活动。控制模块1100执行计算机程序，所述计算机程序包括用于控制处理时间、输送系统温度、以及过滤器上的压差、阀位置、气体混合物、室压力、室温度、衬底温度、rf功率电平、衬底卡盘或基座位置以及特定工艺的其他参数的指令集。控制模块1100还可以监测压差并自动地将蒸汽前体输送从一个或多个路径切换到一个或多个其他路径。在一些实施方式中可以采用存储在与控制模块1100相关联的存储器装置上的其他计算机程序。

通常会存在与控制模块1100相关联的用户界面。用户界面可以包括显示器1118(例如设备和/或工艺条件的显示屏和/或图形软件显示器)以及用户输入设备1120(如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等)。

可以用任何常规的计算机可读编程语言(例如，汇编语言、c、c++、pascal、fortran或其它)来编写用于控制处理序列中的前体输送、沉积和其他处理的计算机程序。编译对象代码或脚本由处理器执行以执行程序中标识的任务。

控制模块参数涉及工艺条件，例如过滤器压差、工艺气体成分和流速、温度、压力、诸如rf功率电平和低频rf频率之类的等离子体条件、冷却气体压力、和室壁温度。

系统软件可以以许多不同的方式来设计或配置。例如，可以写入各种室部件子程序或控制对象以控制执行本发明的沉积工艺所必需的室部件的操作。用于此目的的程序或程序段的示例包括衬底定位代码、工艺气体控制代码、压力控制代码、加热器控制代码和等离子体控制代码。

衬底定位程序可以包括用于控制室部件的程序代码，所述室部件用于将衬底装载到基座或卡盘上并且控制衬底与室的其他部分(例如气体入口和/或目标)之间的间隔。工艺气体控制程序可以包括用于控制气体组成和流速并且可选地用于在沉积之前使气体流入室以便稳定室中的压力的代码。过滤器监测程序包括将测量的差分与预定值进行比较的代码和/或用于切换路径的代码。压力控制程序可以包括用于通过调节例如室的排气系统中的节气门来控制室中的压力的代码。加热器控制程序可以包括用于控制到用于加热前体输送系统中的部件的加热单元、到衬底和/或系统的其他部分的电流的代码。替代地，加热器控制程序可以控制诸如氦之类的传热气体向衬底卡盘的输送。

可以在沉积过程中监测的传感器的示例包括但不限于：质量流量控制模块，诸如压力计1110之类的压力传感器，温度或热传感器以及位于输送系统、基座或卡盘中的热电偶(例如温度传感器1114/220)。经适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用以保持期望的工艺条件。以上描述了本公开的实施方式在单室或多室半导体处理工具中的实现。

在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(衬底基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(rf)产生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、衬底转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的加载锁。

概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体衬底或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。

在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对衬底处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。

远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。

示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。

如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

为了说明和描述的目的已经提供了对实施方式的前述描述。这并不是穷尽性的，也不是限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的并且可以在选定实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。同样的情况在很多方面也可能有所不同。这些变化不被认为是背离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。

尽管为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了前述实施方式，但显而易见的是，在所附权利要求的范围内可以实施某些改变和修改。因此，本实施方式被认为是说明性的而不是限制性的，并且这些实施方式不限于这里给出的细节，而是可以在其范围和权利要求的等同方案内被修改。