基板的压差夹持的装置与方法_2

文档序号:9400895阅读:来源:国知局
应气体B通道、至 少一净化气体P通道及/或至少一真空V通道。流自一或更多个第一反应气体A通道、一 或更多个第二反应气体B通道和一或更多个净化气体P通道的气体将被导向晶圆120的顶 表面121。此流动情形如箭头112所示。如箭头113所示,一些气流水平移动越过晶圆120 的表面121,及经由一或更多个净化气体P通道往上流出处理区。从左边移到右边的基板将 依次暴露于各处理气体,进而于基板表面形成层。所示基板可在单一晶圆处理系统中,其中 基板在气体分配组件下方依往复运动线性移动,或者基板可在转盘式系统中,其中一或更 多个基板绕着中心轴旋转通过气体通道下方。
[0030] 基座组件130设在气体分配组件110下方。基座组件130包括顶表面131、底表 面132和位于顶表面131的至少一凹部133。凹部133可视待处理晶圆120的形状和尺寸 而具有任何适合形状和尺寸。在所示实施例中,凹部133具有两个阶梯区域134于凹部133 的外缘周围。该等阶梯134可按尺寸制作,以支撑晶圆120的外缘122。阶梯134支撑晶圆 120的外缘122的量可因如晶圆厚度和已存在晶圆背侧上的特征结构而异。
[0031] 在一些实施例中,如图所示,位于基座组件130的顶表面131的凹部133可按尺 寸制作,使凹部133支撑的晶圆120具有顶表面121,且顶表面121与基座组件130的顶表 面131实质共平面。本说明书和后附权利要求书所用"实质共平面" 一词意指晶圆的顶表 面和基座组件的顶表面是在±0. 2mm内共平面。在一些实施例中,顶表面是在±0. 15mm、 ±0.1 Omm或±0. 05mm内共平面。
[0032] 凹部底部135具有至少一通道140,通道140从凹部底部135延伸穿过基座组件 130而至基座组件130的底表面132。一或更多个通道140可具任何适合形状和尺寸,并且 流体连通凹部133与基座组件130的底表面132,使凹部133内的压力和基座组件130下方 腔室101中的压力实质相等。此外,晶圆120上方反应区域102的压力大于凹部133内的 压力。此压差提供足够的力来防止晶圆120于处理时移动。在一或更多个实施例中,至少 一通道140可按尺寸制作,以减少晶圆120的背侧123与处理腔室101的背景压力间的压 降。
[0033] 在一些实施例中,如图1所示,处理腔室100包括加热组件150。加热组件可设在 处理腔室内的任何适当位置,包括基座组件130下方及/或基座组件130与气体分配组件 110的对侧,但不以此为限。加热组件150提供足够的热给处理腔室,使晶圆120的温度升 高达工艺进行温度。适合的加热组件包括电阻加热器和辐射加热器(例如数个灯具),用以 将辐射能导向基座组件130的底表面,但不以此为限。
[0034] 为避免直接加热晶圆,特别是采用辐射加热器时,一或更多个通道140不会在晶 圆120的背侧123与加热组件150间提供直接视线。在图1所示实施例中,通道140包含 多个支脚141、142、143。支脚142之一实质平行晶圆120延伸,以防止自加热组件150的辐 射能直接冲击晶圆120的背侧123。本领域技术人员将理解,所示一或更多个通道140的形 状仅为举例说明一可行形状,其他形状当落在本发明范围内。例如,如图2所示,至少一通 道140包含单一支脚,该支脚经倾斜,以防止自加热组件的辐射能直接冲击晶圆120。当设 置一个以上的通道时,各通道可有大致相同的形状或具不同形状(例如,某一通道的形状 类似图1,另一通道的形状类似图2)。
[0035] 气体分配组件110射出的气流施加至晶圆120的顶表面121的压力有助于使晶圆 保持在适当位置。此尤其适用于转盘式处理腔室,其中晶圆偏离中心轴且绕着中心轴旋转。 与基座组件转动相关的离心力会造成晶圆滑离中心轴。出自气体分配组件的气压对腔室压 力将引起晶圆上侧对晶圆下侧的压差,因而有助于防止晶圆移动。气体分配组件的气体通 道可同时(例如一起控制所有的输出通道-反应气体与净化通道)、分组(例如一起控制所 有的第一反应气体通道)或独立(例如分别控制最左边的通道和相邻通道等)控制。本说 明书与后附权利要求书所用"输出通道"、"气体通道"、"气体注入器"等用语可互换表示狭 槽、通道或喷嘴型开口,气体由此注入处理腔室。在一些实施例中,独立控制第一反应气体 通道、第二反应气体通道和至少一净化气体通道。独立控制有益于提供正压至置于基座组 件凹部的晶圆的顶表面。在一些实施例中,可个别及独立控制各个第一反应气体注入器、第 二反应气体注入器、净化气体注入器和栗抽通道。
[0036] 可改变如来自气体分配组件的气体的压力、出自气体分配组件的气体的流率和气 体分配组件与晶圆或基座表面间的距离,以调整晶圆顶表面与晶圆底表面间的压差。本说 明书与后附权利要求书所用"压差"是晶圆上面压力对晶圆底下压力的测量。晶圆上面压 力是施加至晶圆表面的压力或处理腔室100的反应区域102的压力。晶圆底下压力是凹部 内的压力、晶圆底表面的压力或基座组件130下方腔室101中的压力。若通道足使凹部133 与基座下方区域102间的压力相等,则这些测量将相同。压差量级会直接影响夹持晶圆的 程度。在一些实施例中,晶圆120的顶表面121与晶圆120的底表面123间的压差大于约 15托耳或大于约10托耳或大于约5托耳。在一或更多个实施例中,晶圆120的顶表面121 与凹部133内的压力间的压差等同足够大以在约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。
[0037] 可调整气体分配组件110与晶圆120的顶表面121间的距离,该距离会影响压差 和出自气体分配组件的气流效率。若距离太大,则气流在遇到晶圆表面前就会往外扩散,以 致压差变小,原子层沉积反应效率变差。若距离太小,则气流无法流过表面而至气体分配组 件的真空端口,导致大的压差。在一些实施例中,晶圆表面与气体分配组件间的间隙是在约 0. 5mm至约2mm的范围内或在约0? 7mm至约I. 5mm的范围内或在约0? 9mm至约I. Imm的范 围内或约为I. 〇mm。
[0038] 本发明的一些实施例是针对处理晶圆的方法。晶圆置于基座组件顶表面的凹部。 凹部中的一或更多个通道流体连通基座下方的处理腔室部分,使得凹部内的压力与基座下 方的区域大致相同。晶圆和基座通过气体分配组件下方。出自气体分配组件的气体流向晶 圆的顶表面,以在晶圆的顶表面与底表面间产生压差。基座移动或转动时,此压差足以使晶 圆保持在适当位置。
[0039] 配合本发明实施例使用的基板可为任何适合基板。在详细实施例中,基板是刚性、 不连续且通常为平面基板。本说明书与后附权利要求书以"不连续" 一词描述基板时是指 基板具有固定尺寸。特定的基板实施例是半导体晶圆,例如直径为200mm或300mm的硅晶 圆。
[0040] 本说明书与后附权利要求书所用"反应气体"、"反应前体"、"第一前体"、"第二前 体"等用语是指能与基板表面或基板表面上的层反应的气体和气态物种。
[0041] 在一些实施例中,可在等离子体加强原子层沉积(PEALD)工艺期间,形成一或更 多个层。在一些工艺中,等离子体提供足够的能量,以促进物种变成激态,在激态使表面反 应变得有利又可行。可以连续或脉冲方式将等离子体引入工艺。在一些实施例中,使用前 体(或反应气体)的顺序脉冲和等离子体来处理层。在一些实施例中,可于本地(即处理 区域内)或远端(即处理区域外)离子化试剂。在一些实施例中,可在沉积腔室上游进行 远端离子化,使离子或其他高能或发光物种不直接接触沉积膜。在一些PEALD工艺中,等离 子体是在处理腔室外产生,例如利用远端等离子体产生器系统。可利用任何适合的等离子 体产生工艺或本领域技术人员所知技术来产生等离子体。例如,可以微波(Mff)频率产生器 或射频(RF)产生器中的一个或多个来产生等离子体。可依据所用特定反应物种,调整等离 子体频率。适合频率包括2兆赫(MHz)、13. 56MHz、40MHz、60MHz和100MHz,但不以此为限。 虽然本文所述沉积工艺期间会使用等离子体,但应注意也可不需要等离子体。事实上,其他 实施例是关于
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