用于在电容耦接等离子体源下方对工件进行均匀照射的孔图案的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体涉及一种用于处理基板的设备。更具体地，本发明的实施 方式涉及供处理腔室（如，分批处理器）使用的模块化电容耦接等离子体源。
【背景技术】
[0002] 半导体器件形成通常是在包含多个腔室的基板处理平台中进行的。在一些情况 下，多腔室处理平台或者群集工具的目的是在受控环境中在基板上顺序地执行两种或更多 种处理。然而在其他情况中，多腔室处理平台仅可在基板上执行单一处理步骤；另外的腔室 旨在最大化用平台处理基板的速率。在后一种情况中，在基板上执行的处理通常是分批处 理，其中在给定的腔室中同时处理相对大量的基板，例如25个或者50个。分批处理尤其有 利于以经济可行的方式在个别基板上执行过于耗时的工艺，诸如原子层沉积（ALD)处理和 化学气相沉积（CVD)工艺。
[0003] -些ALD系统，尤其是具有旋转的基板平台的空间ALD系统，受益于模块化等离子 体源，即可轻易插入所述系统中的等离子体源。等离子体源由在其中产生等离子体的体积， 以及使工件暴露至带电粒子流和活性化学自由基的方式构成。
[0004] 在这些应用中一般使用电容耦接等离子体（CCP)源，因为使用CCP易于在ALD应 用中常用的压力范围（1-50托）下产生等离子体。往往使用孔阵列来使晶片暴露至等离子 体中的活性物质。然而，已经发现在整个孔阵列各处的活性物质相对密度是不均匀的。
[0005] 因此，在本领域中存在对提供增大的活性物质密度均匀性的模块化电容耦接等离 子体源的需求。
【发明内容】
[0006] 本公开案的一或多个实施方式涉及包括外壳、区隔板和射频热电极的等离子体源 组件。所述区隔板与所述外壳电气通信。所述区隔板具有限定一范围的外周缘，以及在所 述范围内并且延伸穿过所述区隔板的多个孔。所述多个孔包括具有第一直径的第一组孔， 和具有不同于所述第一直径的第二直径的第二组孔。所述射频热电极在所述外壳内，并且 具有正面和背面。射频热电极的正面与区隔板间隔开，以便限定间隙。第一组孔位于所述 范围的内部部分，而第二组孔在第一组孔和区隔板的外周缘之间。
[0007] 本发明的另外实施方式涉及用于等离子体源组件的区隔板。所述区隔板包括外周 缘、电气中心，具有第一直径并且安置在所述电气中心附近的至少一个第一孔。多个第三孔 位于所述外周缘附近，并且在所述外周缘中限定范围。所述多个第三孔具有不同于所述第 一直径的第三直径。多个第二孔在所述多个第三孔和所述至少一个第一孔之间的范围中。 所述多个第二孔中的每一者分别具有第二直径，所述第二直径在所述第三直径和所述第一 直径的范围内。任意第二孔的第二直径约小于或约等于邻近于所述第二孔并且靠近所述至 少一个第一孔的孔的直径，并且约大于或约等于邻近于所述第二孔并且靠近所述第三孔的 孔的直径。
[0008] 本公开案的其他实施方式涉及包括以下步骤的方法：将基板在处理腔室中定位成 邻近等离子体源组件的区隔板，以及在所述等离子体源组件内产生等离子体以便等离子体 朝向所述基板流动穿过所述区隔板。所述区隔板具有限定一范围的外周缘，以及在所述范 围内并且延伸穿过所述区隔板的多个孔。所述多个孔包括具有第一直径的第一组孔，和具 有不同于所述第一直径的第二直径的第二组孔。第一组孔位于所述范围的内部部分，而第 二组孔在第一组孔和区隔板的外周缘之间。
【附图说明】
[0009] 因此，可详细地理解本发明的实施方式的上述特征的方式，即上文简要概述的本 发明的实施方式的更具体描述可参照实施方式进行，一些实施方式图示在附图中。然而，应 注意，附图仅图示本发明的典型实施方式，且因此不应被视为本发明范围的限制，因为本发 明可允许其他等效的实施方式。
[0010] 图1示出根据本发明的一或多个实施方式的基板处理系统的示意性平面图，所述 基板处理系统配置有四个气体注射器组件和四个带有装载站的电容耦接的楔形等离子体 源；
[0011] 图2示出根据本发明的一或多个实施方式的平台的示意图，所述平台使晶片穿过 饼状等离子体区域旋转；
[0012] 图3图示根据本发明的一或多个实施方式的等离子体源组件的示意图；
[0013] 图4示出图3的等离子体源组件的展开图。
[0014] 图5示出根据本发明的一或多个实施方式的等离子体源组件的一部分的示意图；
[0015] 图6示出图3的等离子体源组件的一部分的展开图；
[0016] 图7示出根据本发明的一或多个实施方式的区隔板的前视图；
[0017] 图8示出图7的区隔板的一部分的展开图；
[0018] 图9示出根据本发明的一或多个实施方式的楔形区隔板的局部视图；
[0019] 图10示出图9的区隔板的一部分的放大图；以及
[0020] 图11示出根据本发明的一或多个实施方式的等离子体源组件。
【具体实施方式】
[0021] 本发明的实施方式提供一种用于连续基板沉积以最大化处理能力并且改善处理 效率的基板处理系统。所述基板处理系统还可用于沉积前和沉积后的等离子体处理。
[0022] 如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，术语"基板"和"晶片"可互换使用， 都是指在其上实行工艺的表面，或者表面的部分。本领域的技术人员还将了解的是，提及基 板也可以是指所述基板的仅一部分，除非上下文中以另外方式清楚地指明。另外，提及在基 板上沉积可意谓裸基板和已具有一或多层膜或者特征结构沉积或者形成在其上的基板。
[0023] 如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，术语"反应性气体"、"前体"、"反应 物"等等可互换地使用以代表包含可与基板表面反应的物质的气体。例如，第一"反应性气 体"可以轻易地吸附到基板表面上并且可用于与第二反应性气体发生进一步化学反应。
[0024] 如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，术语"降低的压力"意谓小于约100 托或者小于约75托，或者小于约50托，或者小于约25托的压力。例如，限定为在约1托至 约25托的范围中的"中等压力"是降低的压力。
[0025] 旋转平台腔室被考虑用于多种应用。在这种腔室中，一或多个晶片位于旋转保持 件（"平台"）上。当所述平台旋转时，晶片在各个处理区域之间移动。例如，在ALD中，处 理区域将使晶片暴露至前体和反应物。此外，等离子体暴露可为必需的，以便恰当地处理膜 或表面从而实现增强的膜生长，或者以便获得预定的膜性质。本发明的一些实施方式当使 用旋转平台ALD腔室时，提供用于ALD膜的均匀沉积和后处理（例如，致密化）。
[0026] 旋转平台ALD腔室可通过以下方式沉积膜：传统的时域工艺，其中将整个晶片暴 露于第一气体，净化，以及随后暴露于第二气体；或者空间ALD，其中将晶片部分暴露于第 一气体并且部分暴露于第二气体，以及使所述晶片穿过这些气流运动以便沉积所述层。
[0027] 本发明的实施方式可与线性处理系统或者旋转处理系统一起使用。在线性处理系 统中，等离子体离开所述外壳的区域的宽度在正面的整个长度的各处是实质上相同的。在 旋转处理系统中，所述外壳可一般为"饼状的"或"楔形的"。在楔形区段中，等离子体离开 外壳的区域的宽度变化以符合饼状。如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，术语"饼 状的"和"楔形的"可互换地使用以描述大体上为圆扇形的主体。例如，楔形区段可以是圆 形或碟形结构的一部分。所述饼状区段的内缘可汇聚于一点，或者可以被截断成平坦的边 缘或者带倒角的。所述基板的路径可以垂直于气体端口。在一些实施方式中，所述气体注射 器组件中的每一者包括多个伸长的气体端口，所述气体端口在大体上垂直于基板来回移动 的路径的方向中延伸。如在本说明书和随附权利要求书中所使用的，术语"大体上垂直"意 指基板运动的大方向是沿着大致垂直于所述气体端口的轴线（例如，与所述轴线呈约45° 至90° )的平面。对于楔形气体端口，所述气体端口的轴线可被视为由所述端口的宽度的 中点沿着所述端口的长度延伸而限定的线条。
[0028] 具有多个气体注射器的处理腔室可用于同时处理多个晶片，以便所述晶片经历相 同的工艺流程。例如，如图1所示，所述处理腔室10具有四个气体注射器组件30和四个晶 片60组件。在处理开始时，可以将晶片60定位在所述气体注射器组件30之间。将转盘 的基座66旋转45°将导致各个晶片60移动至气体注射器组件30而用于膜沉积。额外的 45°旋转将使晶片60移动离开所述气体注射器组件30。这是在图1中所示出的位置。使 用空间ALD注射器，在晶片相对于注射器组件运动期间将膜沉积在所述晶片上。在一些实 施方式中，旋转基座66,以便晶片60不会在所述气体注射器组件30下方停止。晶片60和 气体注射器组件30的数量可以是相同或不同的。在一些实施方式中，存在的正被处理晶片 的数量与存在的气体注射器组件的数量相同。在一或多个实施方式中，正被处理晶片的数 量是气体注射器组件的数量的整数倍。例如，如果存在四个气体注射器组件，那么存在4x 个正被处理的晶片，其中X是大于或等于一的整数值。
[0029] 在图1中示出的处理腔室10仅表示一种可能的构造，并且不应视为限制本发明的 范围。在此，所述处理腔室10包括多个气体注射器组件30。在所示出的实施方式中，存在 绕处理腔室10均匀间隔的四个气体注射器组件30。示出的所述处理腔室10是八边形的， 然而本领域的技术人员将了解这是一种可能的形状并且不应视为限制本发明的范围。示出 的所述气体注射器组件30是楔形的，但是本领域的技术人员将了解所述气体注射器组件 可以是矩形的或者具有其他形状。等离子体源的一种选项是电容耦接等离子体。电容耦接 等离子体是经由至电极的射频电势产生的。
[0030] 所述处理腔室10包括基板支撑装置，示出为圆形基座66或者基座组件或平台。所 述基板支撑装置，或者基座66能够使多个晶片60在各个气体注射器组件30下方移动。装 载锁（load lock) 82可连接到处理腔室10的侧面，以便允许将晶片60装载至所述处理腔 室10或者从所述处理腔室10卸载晶片60。
[0031] 在一些实施方式中，所述处理腔室10包括多个气幕40,气幕40定位在所述气体 注射器组件30 (也称为气体分配板或者气体分配组件）和等离子体源80之间。各个气幕 形成阻挡层，以防止或者最小化处理气体到所述处理腔室的其他区域的扩散。例如，气幕可 以防止或者最小化来自气体注射器组件30的反应性气体的扩散从所述气体分配组件区域 迀移到所述等离子体源80区域，反之亦然。所述气幕可包括气流和/或真空流的任何合适 的组合