基板的压差夹持的装置与方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例大体是关于处理期间保持基板的装置和方法。特别地，本发明的 实施例是针对在大加速力作用下，利用压差使基板保持在基座上的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 在一些化学气相沉积（CVD)与原子层沉积（ALD)处理腔室中，基板（在此亦称作 晶圆）会相对前体注入器和加热器组件移动。若移动造成的加速力比摩擦力大，则晶圆将 会位移，以致发生损坏或相关问题。
[0003] 为防止处理期间转动力移走晶圆，需额外的用以夹紧或夹持使晶圆留在适当位置 的硬件。附加硬件可能昂贵、难以安装、难以使用及/或于使用时损坏晶圆。
[0004] 因此，本领域中仍需能于处理期间将晶圆保持在适当位置，以防偶发损坏晶圆与 硬件的方法和装置。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例是针对包含至少一气体分配组件和基座组件的处理腔室。基座组 件设在至少一气体分配组件下方，且包括顶表面、底表面和位于顶表面的至少一凹部，用以 支撑晶圆边缘。至少一凹部具有至少一通道，通道形成使凹部与底表面间流体连通。
[0006] 在一些实施例中，加热组件设在基座组件下方。在一或更多个实施例中，加热组件 包含数个灯具，用以将辐射能导向基座组件的底表面。
[0007] 在一些实施例中，至少一通道各自倾斜，以防止自加热组件的辐射能直接冲击晶 圆。在一或更多个实施例中，至少一通道各自包含多个支脚，且至少一支脚实质平行晶圆延 伸，以防止自加热组件的辐射能直接冲击晶圆。
[0008] 在一些实施例中，基座组件的顶表面的凹部是按尺寸制作，使凹部支撑的晶圆具 有与基座组件顶表面实质共平面的顶表面。
[0009] 在一或更多个实施例中，气体分配组件包含数个实质平行的气体通道。在一些实 施例中，数个气体通道包含第一反应气体通道、第二反应气体通道和至少一净化气体通道。 在一或更多个实施例中，第一反应气体通道、第二反应气体通道和至少一净化气体通道经 独立控制以提供正压至晶圆的顶表面上，且晶圆置于基座组件的凹部。
[0010] 在一些实施例中，置于基座组件凹部的晶圆顶表面与晶圆底表面间的压差大于约 10托耳。在一些实施例中，当晶圆置于基座组件的凹部时，晶圆顶表面与凹部内压力间的压 差等同足以在约200rpm(每分钟转数）的转速下、在约320毫米（mm)的螺栓中心半径处保 持300mm晶圆的夹持力。
[0011] 在一些实施例中，至少一通道是按尺寸制作，以减少晶圆的背侧与处理腔室的背 景压力间的压降。
[0012] 本发明的附加实施例是针对包含至少一气体分配组件、基座组件和加热组件的处 理腔室。气体分配组件包括数个实质平行的气体通道，用以将气流导向晶圆的顶表面。基 座组件设在至少一气体分配组件下方，且包括面对至少一气体分配组件的顶表面、底表面 和位于顶表面的至少一凹部，用以支撑晶圆边缘。至少一凹部是按尺寸制作，使凹部支撑的 晶圆具有与基座组件顶表面实质共平面的顶表面。至少一凹部具有至少一通道，通道从至 少一凹部的底部延伸到基座组件的底表面。加热组件设在基座组件下方，用以将热导向基 座组件的底表面。基座组件的至少一通道不直接垂直基座组件的顶表面延伸。
[0013] 在一些实施例中，加热组件包含数个灯具，用以将辐射能导向基座组件的底表面。 在一或更多个实施例中，数个气体通道可独立控制，以提供置于基座组件凹部的晶圆顶表 面的压力相对处理腔室的压力间的压差。
[0014] 本发明的进一步实施例是针对在处理腔室中处理晶圆的方法。具有顶表面和底表 面的晶圆放置到基座组件的顶表面的凹部。凹部包括至少一通道，通道延伸穿过基座组件 而至基座组件的底表面。晶圆和基座组件通过气体分配组件下方，气体分配组件包含数个 实质平行的气体通道，以将气流导向基座组件的顶表面。在晶圆的顶表面与底表面间产生 压差，使导向晶圆顶表面的气流所产生的压力比晶圆底表面的压力大。
[0015] 在一些实施例中，至少一通道设置流体连通处理腔室，使晶圆底表面的压力和处 理腔室内的压力实质相同。
[0016] 在一或更多个实施例中，晶圆的顶表面与基座组件的顶表面实质共平面。
[0017] -些实施例进一步包含利用加热组件来加热基座组件，加热组件包含设在基座组 件底下的数个加热灯具。在一或更多个实施例中，基座组件的至少一通道经倾斜，使出自数 个加热灯具的辐射能无法直接冲击晶圆的底表面。
【附图说明】
[0018] 为让本发明的上述概要特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，部分实施例乃 图示在附图。然应注意所附图式仅说明本发明典型实施例，故不宜视为限定本发明范围，因 为本发明可接纳其他等效实施例。
[0019] 图1图示根据本发明一或更多个实施例，处理腔室的局部截面图；及
[0020] 图2图示根据本发明一或更多个实施例，基座组件的局部截面图。
[0021] 为助于了解，尽可能以相同的元件符号代表各图中共同的相似元件。应理解某一 实施例所述的元件和特征结构当可有益地并入其他实施例，在此不另外详述。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的实施例是针对从独特的前体注入器设计发展产生压差的装置和方法，且 压差量级足以在高转速下使基板保持在适当位置。本说明书和后附权利要求书所用"晶 圆"、"基板"等用语可互换使用。在一些实施例中，晶圆是刚性不连续基板。
[0023] 在一些空间ALD腔室中，沉积用前体是注入到紧邻晶圆表面附近。为发展预定的 气体动力学，可在比周围腔室高的压力下，独立控制注入器通道。通过在基座背侧设置孔 洞，可使压力近似腔室压力，从而在晶圆各处形成压差。此将产生适于抵抗相对较大加速力 的正压力量来保持晶圆。
[0024] 本发明的实施例是针对在大加速力作用下，利用压差使基板（晶圆）保持在基座 上。大加速力是由高转速所引起，在转盘式处理腔室中，为得较多晶圆产量，施以较大批量 和处理速度或较快往复移动都可能历经高转速。
[0025] 在一些空间ALD腔室中，如图所示，为达前体分离的目的，前体注入器组件可间隙 控制离晶圆表面Imm内。此可相对周围腔室产生特意正压条件至晶圆工作面上。可相对 腔室环境独立正压控制注入器通道，以产生供ALD循环处理的优先反应条件。在标准工艺 条件下，注入器压力为约30托耳，腔室则维持在约18托耳。采用300_晶圆时，摩擦力为 0. 2,此将产生约14g的力。此等同足够大以在约200rpm的转速下、在约320mm的螺栓中心 半径处保持300mm晶圆的夹持力。
[0026] 由于转盘腔室设计是让晶圆绕着中心轴旋转，且多个注入器组件大于在上面构成 连续阵列的基板，故一些转盘式空间ALD腔室可善用此固有属性。当晶圆转移通过注入器 以进行沉积时，从晶圆的观点来看，压差仍相对不变。
[0027] 在一些实施例中，晶圆置于注入器组件下方基座的浅袋部。基座提供热传、改善气 体动力学和基板运载工具。通过在晶圆背侧增设基座的小孔，可产生压差。孔洞可按尺寸 制作成足够大以减少压降，使晶圆背侧接近背景腔室压力。一些实施例的空洞亦可倾斜，以 阻挡出自热源的入射辐射在基座下方的光学路径。
[0028] 图1图示根据本发明一或更多个实施例的局部处理腔室100。处理腔室100包括 至少一气体分配组件110,用以分配反应气体至腔室中。图1所示实施例具有单一气体分配 组件110,但本领域技术人员将明白，气体分配组件可为任何适合数量。可有多个组件，且各 组件间可存有间隔或几乎无间隔。例如，在一些实施例中，多个气体分配组件110设置彼此 相邻，如此晶圆120将有效看到一致的重复气流。
[0029] 尽管可采用各种类型的气体分配组件110 (例如喷淋头），但图1所示实施例包括 数个实质平行的气体通道111。本说明书和后附权利要求书所用"实质平行"一词意指气体 通道111的长轴朝大致相同的方向延伸。气体通道111的平行度可有些许不完美。数个实 质平行的气体通道111可包括至少一第一反应气体A通道、至少一第二反