本公开涉及半导体衬底处理方法和设备工具，并且更具体地涉及用于控制沉积的均匀性的基座配置的一组设计几何形状。
背景技术：
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，改进的膜均匀性是重要的。实施PECVD和ALD的室系统与造成不均匀薄膜沉积的硬件特征相关联。例如，硬件特征可能与室不对称和基座不对称相关。此外，许多工艺经历各种源的方位不均匀性。特别是，执行PECVD和ALD的多站模块具有大型开放式反应器，该大型开放式反应器可能会导致方位不均匀性和边缘下降效应。由于不均匀的物理室几何形状，包括由装配和零部件制造公差引起的不均匀的物理室几何形状，因此单站模块中也存在不均匀性。随着客户推动将裸片(die)定位于更接近晶片边缘的位置，这种方位角不均匀性对总体不均匀性的数值贡献增加。尽管尽可能减少了损坏和/或不均匀的沉积分布，但传统的PECVD和等离子体ALD方案仍然需要改进。
远程等离子体工艺用于在晶片上沉积碳化物膜(例如，撞击物碳化物(striker carbide))。等离子体离晶片表面相对较远。然后将自由基传送到室并与一旦分配就在晶片上沉积独特的碳化物膜的气体反应。目前的技术使用为PECVD应用设计的标准基座，用于远程等离子体工艺的密集电容耦合等离子体喷头。
然而，在远程等离子体处理中标准基座配置不提供在晶片的边缘附近的期望的流动分布和/或材料条件。在晶片附近使用PECVD硬件的当前配置的结果导致较低的边缘沉积分布。此外，均匀性会随着时间的推移而降低，主要是在晶片边缘，在晶片边缘对流分布和局部条件最为敏感，因此需要始终保持稳定的边缘条件。具体而言，PECVD技术是在理想的条件下设计的，包括喷头和基座之间的直接/原位电容耦合等离子体处理，其在应用于远程等离子体处理时引入非均匀性。例如，晶片环和基座袋(pedestal pocket)设计基于针对PECVD产品的理想的条件，在喷头和基座之间具有直接/原位电容耦合等离子体处理。选择的特征和材料反映了局部等离子体的要求。这些目前的特征是专门设计的，旨在控制原位等离子体在晶片边缘处的影响，包括增强沉积、抑制有害放电和减少颗粒产生。这些问题与远程等离子体处理无关(例如，撞击物碳化物的形成不需要局部等离子体调节)，但由PECVD驱动的几何形状和材料会对远程等离子体处理的晶片上性能(例如均匀性)产生负面影响。简言之，使用这些标准PECVD技术(包括使用用于远程等离子体CVD工艺(例如用于沉积共形碳化物膜)的标准PECVD基座配置的基线(baseline)反应器)引入2.5-10％范围内的显著不均匀性，特别是在晶片的边缘附近。作为说明，没有撞击物碳化物的形成。
在这种情况下出现了本公开。
技术实现要素：
本公开的实施方式涉及使用远程等离子体CVD(RPCVD)来沉积保形碳化物膜(例如，撞击物碳化物)。公开了一种晶片均匀性控制旋钮(control knob)，其通过减少不均匀的膜沉积并减少随时间的膜性能(包括均匀性和其他膜特性)退化来优化保形碳化物膜的性能。这些不均匀性主要引起但不限于边缘掉落效应，其中附近的几何形状、材料和材料条件最可能影响由于靠近晶片边缘的自由基耗尽、膜生长、表面条件转变和流分布导致的膜的晶片上性能。具体地，在实施方式中，晶片级旋钮的特征在于局部调制晶片附近的相对于晶片的几何形状、材料组成和表面条件。控制这些因素允许消除有害的膜生长并保持气体和自由基的一致流动(例如，特别是在晶片的边缘处)以促进晶片上膜的均匀生长。
在一个实施方式中，描述了一种组件并将其用于在晶片上沉积膜的处理室中。该组件包括基座，该基座具有从基座的中心轴线延伸到外边缘的基座顶部表面。基座顶部表面包括多个晶片支撑件，该多个晶片支撑件被构造成在基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片。该组件包括基座的基座台阶。基座台阶由台阶内径限定并且包括从台阶内径朝向基座的外边缘延伸的台阶表面。该组件包括配置为搁置在台阶表面上的聚焦环。聚焦环包括从聚焦环的外径延伸到台面内径的台面。聚焦环包括在台面内径处从台面表面向下形成台阶的搁架部。搁架部在台面内径与聚焦环的内径之间延伸，并且被构造成在处理温度下支撑晶片的晶片底部表面的至少一部分。
在另一个实施方式中，公开了用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的另一组件。该组件包括基座，该基座具有从基座的中心轴线延伸到外边缘的基座顶部表面。基座顶部表面包括多个晶片支撑件，该多个晶片支撑件被构造成在基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片。该组件包括基座的基座台阶。基座台阶由台阶内径限定，并且包括从台阶内径朝向基座的外边缘延伸的台阶表面。基座台阶由从基座顶部表面向下延伸的台阶高度限定。该组件包括配置为搁置在台阶表面上的聚焦环。聚焦环包括从聚焦环的外径延伸到台面内径的台面。聚焦环包括在台面内径处从台面表面向下形成台阶的的搁架部，其中搁架部在台面内径与聚焦环的内径之间延伸。相对于环底部表面的搁架部高度的范围是在0.143至0.188英寸之间。
在又一个实施方式中，公开了一种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，该基座具有从基座的中心轴线延伸的基座顶部表面。基座顶部表面包括多个晶片支撑件，该多个晶片支撑件被构造成在基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片。该组件包括设置在基座顶部表面的外边缘上的凸起环形轮缘，并且被配置为阻止搁置在基座上的晶片的横向运动。凸起环形轮缘包括在基座顶部表面上方升起的台面表面。凸起环形轮缘和基座顶部表面形成配置为接收晶片的袋。在凸起环形轮缘上限定倾斜表面，其中倾斜表面从凸起环形轮缘的内径延伸并且延伸到基座顶部表面上的袋的外径。特别地，倾斜表面相对于基座顶部表面以90度或更小的角度成角度，使得在一个实施方式中该表面可以是90度的平坦壁，或者被定义为斜面过渡(例如，小于90度)。
结合附图根据以下详细描述，本公开的其他方面将变得显而易见，所述附图通过示例的方式示出了本公开的原理。具体而言，本发明的一些方面可以如下所描述：
1.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，其包括：
基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸到外边缘的基座顶部表面，所述基座顶部表面具有多个晶片支撑件，所述多个晶片支撑件被构造成在所述基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片；
所述基座的基座台阶，所述基座台阶具有台阶内径和从所述台阶内径朝向所述基座的所述外边缘延伸的台阶表面；和
聚焦环，所述聚焦环被配置为搁置在所述台阶表面上，所述聚焦环具有从所述聚焦环的外径延伸到台面内径的台面，所述聚焦环具有从所述台面内径处的台面表面向下形成台阶的搁架部，所述搁架部在所述台面内径与所述聚焦环的内径之间延伸；
其中所述搁架部被配置为在处理期间支撑所述晶片的晶片底部表面的至少一部分。
2.根据条款1所述的组件，其中，距环底部表面的搁架部高度小于所述基座台阶的台阶高度。
3.根据条款1所述的组件，其中，距环底部表面的搁架部高度大致等于所述基座台阶的台阶高度。
4.根据条款1所述的组件，其中，相对于环底部表面的搁架部高度大于所述基座台阶的台阶高度。
5.根据条款1所述的组件，其中所述聚焦环从所述环底部表面到所述台面表面的高度与相对于所述环底部表面的搁架部高度之间的差等于或低于0.033英寸。
6.根据条款1所述的组件，其中所述聚焦环的内径与所述台阶内径之间的差小于0.078英寸。
7.根据条款1所述的组件，其中所述晶片支撑水平的范围在0.005至0.015英寸之间。
8.根据条款1所述的组件，还包括：
升降销组件，其包括延伸穿过配置在所述基座内的多个基座轴的多个升降销。
9.根据条款1所述的组件，其中从所述台阶内径到所述基座的所述外边缘的所述基座的所述外环和所述聚焦环都包括从基本上由以下组成的组中取得的材料：
氧化钇、AlN、AlOx、AlON、SiC和玻璃。
10.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，包括：
基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸到外边缘的基座顶部表面的基座台阶，所述基座顶部表面具有多个晶片支撑件，所述多个晶片支撑件被构造成在所述基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片；
所述基座的基座台阶，所述基座台阶具有台阶内径和从所述台阶内径朝向所述基座的外边缘延伸的台阶表面，所述基座台阶具有从所述基座顶部表面向下延伸的台阶高度；和
聚焦环，所述聚焦环被配置为搁置在所述台阶表面上，所述聚焦环具有台面，所述台面从所述聚焦环的外径延伸到台面内径，所述聚焦环具有在所述台面内径处从台面表面向下形成台阶的搁架部，所述搁架部在所述台面内径与所述聚焦环的内径之间延伸；
其中相对于环底部表面的搁架部高度在介于0.143至0.188英寸之间的范围内。
11.根据条款10所述的组件，其中所述台阶高度大约为0.155英寸。
12.根据条款10所述的组件，其中所述聚焦环从环底部表面到所述台面表面的高度与相对于所述环底部表面的搁架部高度之间的差等于或小于0.033英寸。
13.根据条款10所述的组件，其中，所述聚焦环的所述内径与所述台阶内径之间的差小于0.078英寸。
14.根据条款10所述的组件，其中所述晶片支撑水平在0.005至0.015英寸的范围内。
15.根据条款10所述的组件，还包括：
升降销组件，其包括延伸穿过配置在所述基座内的多个基座轴的多个升降销。
16.根据条款10所述的组件，其中所述基座的从所述台阶内径到所述基座的所述外边缘的所述外环以及所述聚焦环都包括从基本上由以下组成的组中取得的材料：
氧化钇、AlN、AlOx、AlON、SiC和玻璃。
17.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，包括：
基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸的基座顶部表面，所述基座顶部表面具有多个晶片支撑件，所述多个晶片支撑件被构造成在所述基座顶部表面上方的晶片支撑水平处支撑晶片；
凸起环形轮缘，所述凸起环形轮缘被配置在所述基座顶部表面的外边缘上并且被配置为阻挡停留在所述基座上的所述晶片的横向移动，所述凸起环形轮缘具有在所述基座顶部表面上升起的台面表面，所述凸起环形轮缘和所述基座顶部表面形成被配置成接收所述晶片的袋；和
倾斜表面，所述倾斜表面从所述凸起环形轮缘的内径延伸并延伸到所述基座顶部表面上的所述袋的外径，其中所述倾斜表面相对于所述基座顶部表面以小于90度的角度倾斜。
18.根据条款17所述的组件，其中，所述倾斜表面相对于所述基座顶部表面接近垂直。
19.根据条款17所述的组件，其中所述晶片支撑水平在0.005英寸至0.015英寸之间的范围内。
20.根据条款17所述的组件，其中所述凸起环形轮缘的内径小于11.968英寸。
21.根据条款17所述的组件，还包括：
升降销组件，其包括延伸穿过配置在所述基座内的多个基座轴的多个升降销。
22.根据条款17所述的组件，其中形成所述凸起环形轮缘的所述基座的所述外环包括从基本上由以下组成的组中取得的材料：
氧化钇、AlN、AlOx、AlON、SiC和玻璃。
附图说明
结合附图参考以下的描述可以最好地理解本公开，在附图中：
图1A是根据本公开的一个实施方式的等离子体发生器系统的简化横截面图。
图1B是根据本公开的一个实施方式的等离子体发生器系统的横截面图并且示出了具有配置为用于将前体注入室中的多个喷嘴的喷头。
图2A是根据本公开的一个实施方式的包括基座的基座组件的横截面图，其中基座和聚焦环的边缘具有随时间的推移促进对膜沉积的均匀性和性能稳定性的改进的几何形状。
图2B是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件的基座和聚焦环的边缘的放大图。
图2C是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件的基座和聚焦环的边缘的放大图，其包括配置在聚焦环中的延伸部。
图2D是本公开的一个实施方式的图2A的基座组件的基座和聚焦环的边缘的放大图，示出了用于随时间的推移促进对膜均匀性依赖性和性能稳定性的改进的建议几何尺寸，并且示出了聚焦环的搁架部和基座的顶部表面的相对定位。
图2D-1示出了根据本公开的一个实施方式的图2D中示出的基座的在一定温度下的基线几何尺寸。
图2E是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件的基座和聚焦环的边缘的放大图，示出了用于随时间的推移促进对膜均匀性依赖性和性能稳定性的改进的建议几何尺寸，其中聚焦环的搁架部与基座的顶部表面大致齐平。
图2F是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件的基座和聚焦环的边缘的放大图，示出了用于随时间的推移促进对膜均匀性依赖性和性能稳定性的改进的建议几何尺寸，其中聚焦环的搁架部高于基座的顶部表面的水平面。
图3A是根据本公开的一个实施方式的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统的透视图，其中升降垫比晶片小。
图3B是根据本公开的一个实施方式的图3A的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统的横截面图，其中升降垫比晶片小。
图3C是根据本公开的一个实施方式的在升降垫和基座配置上的MCA的图案的图示。
图4A是根据本公开的一个实施方式的图3A-3B的升降垫和基座配置的基座的外区域的图示，并且包括基座的凸起环形轮缘的倾斜表面。
图4B是根据本公开的一个实施方式的图3A-3B的升降垫和基座配置的基座的边缘的放大图，并且示出了基座的凸起环形轮缘的倾斜表面的角度范围。
图4C-4D是根据本公开的一个实施方式的晶片与基座的凸起环形轮缘的倾斜表面之间的界面的图示。
具体实施方式
尽管以下详细描述为了说明的目的而包含许多具体细节，但本领域的普通技术人员将理解，以下细节的许多变化和替换是在本公开的范围内。因此，下面描述的本公开的各方面在对本说明书后面的权利要求不失去一般性并且对其没有限制的情况下被陈述。
一般而言，本公开的各种实施方式描述了用于远程等离子体处理中的基座组件，其实现了新的晶片均匀性控制旋钮，该控制旋钮包括晶片边缘附近的微妙设计的一组几何形状、表面条件和材料组成以进一步控制均匀性以改进，在1％以下，以及提供随时间推移的稳定沉积图案。实施建议的设计(以包括使用几何形状、气流和温度来控制基座的晶片边缘附近的表面)的关键优点将包括显著提高新膜的性能并且提高用于远程等离子体膜沉积的性能稳定性。这些改进提供了在进行定期维护之前更长时间使用基座组件。此外，这些改进无需在定期维护的每个周期进行完整的基座组件更换。
通过对各种实施方式的上述总体理解，现在将参照各个附图来描述实施方式的示例细节。
图1A是根据本发明的示例性实施方式的等离子体发生器系统100的简化横截面图。应该理解的是，尽管图1A示出了包括某些部件的等离子体发生器系统100的一个实施方式，但是可以替代地使用附加的部件或与图1A中所示的那些部件不同形状的部件。
等离子体发生器系统100构造成产生等离子体，等离子体可用于在衬底290(也总称为“晶片”)沉积材料或从衬底290去除材料。例如，等离子体发生器系统100可以与用于各种等离子体处理技术的系统或部件结合使用，所述各种等离子体处理技术例如远程等离子体处理、等离子体增强化学气相沉积、等离子体蚀刻、等离子体剥离或灰化、溅射、等离子体喷涂等等。因此，衬底290可以是可以经历一个或多个前述工艺的衬底。例如，在一个实施方式中，衬底290可以由相对纯的硅、锗、砷化镓或通常在半导体工业中使用的其他半导体材料制成，或由与一种或多种附加元素如锗，碳等混合的硅制成。在另一个实施方式中，衬底290可以是在常规半导体制造工艺期间具有沉积在其上的层的半导体衬底。在又一个实施方式中，衬底290可以是可以经受等离子体处理的部件，诸如玻璃片、陶瓷片或金属片。
等离子体发生器系统100可以是并入处理系统中的远程的、独立的装置或原位模块。图1A所示的等离子体发生器系统100是远程装置的一个例子。根据本发明的示例性实施方式，等离子体发生器系统100包括容器104、线圈108、能量源110、气流分配容器106和喷头112。虽然原位模块可能没有配置成与图1A所示的实施方式相同，但它可以包括类似的部件。
容器104被配置为接收可被电场离子化并转化成等离子体的处理气体，该等离子体包括用于将材料沉积到衬底290上或从衬底290去除材料的诸如电子、离子和反应自由基之类的物质。在示例性实施方式中，容器104由能够增强电场的材料制成。例如，容器104可以由电介质材料制成，电介质材料包括但不限于石英、铝/蓝宝石和陶瓷。为了在其中容纳等离子体，容器104具有限定等离子体室118的侧壁116。侧壁116具有适于将等离子体容纳在容器104内并且不干扰由线圈108产生的电场的任何厚度。
侧壁116以及因此等离子体室118被成形为使等离子体能够被朝向衬底290引导。在一个示例性实施方式中，侧壁116具有沿其轴向长度变化的形状，如在图1A所描绘的。例如，侧壁116可以包括从含等离子体部分124的入口端122延伸的颈部部分120和从含等离子体部分124的出口端128延伸的管部分126。
在任何情况下，含等离子体部分124包括到等离子体室118的入口148。根据优选实施方式，含等离子体部分124可以是锥形的并且可以具有大于入口端直径(如虚线117所示)的出口端直径(如虚线115所示)。在一个示例性实施方式中，出口端直径115也大于颈部部分120的直径113。
根据本发明的另一示例性实施方式，管部分126具有与含等离子体部分124的出口端直径115基本相等(例如，±0.5mm)的基本均匀的直径(如虚线119所示)。在另一个示例性实施方式中，管部分126的直径119大于含等离子体部分124的出口端直径115。管部分126包括等离子体室118的具有直径(描绘作为虚线121)的出口138，该直径可以至少与衬底290的直径一样大。
根据本发明的示例性实施方式，颈部部分120、含等离子体部分124和管部分126具有基本上彼此不相等的轴向长度。在一个示例性实施方式中，颈部部分120具有足以稳定容器106中的气流分配容器104但不会长到阻止气体流入等离子体室118的轴向长度，如下面进一步讨论的那样。在这种情况下，颈部部分120的轴向长度小于含等离子体部分124的轴向长度并小于管部分126的轴向长度。
为了提供穿过等离子体室118的电场，线圈108围绕容器104的至少一部分。在一个示例性实施方式中，线圈108是由诸如铜之类的导电材料制成的单个构件。根据另一个示例性实施方式，线圈108具有第一端136和第二端137，在该第一端和第二端之间围绕容器104形成至少两个绕组141,142。第一端136电耦合到能量源110。第一绕组141从第一端136延伸并围绕容器104完成一个完整的环绕。第二绕组142与第一绕组141一体并环绕容器104一次，终止于第二端137，该第二端137电耦合到电容器158和电接地159。
第一绕组141相对于第二绕组142的特定定位可取决于容器104中的螺旋管形区域或“等离子体区域”176的期望位置，在该区域处存在最大等离子体密度。具体而言，等离子体区域176通常形成在等离子体室118的最靠近第一绕组141的一部分中，因为第一绕组141比线圈108的任何其他部分从能量源110散发更多能量到处理气体中。结果，由第一绕组141接收的电流产生比线圈108部分的任何其他部分接收的电流产生的电压更高的电压。因此，如果等离子体区域176的期望位置将位于距衬底290特定轴向距离处，则第一绕组141相应地设置在沿着容器104的轴向长度的位置处。根据一个示例性实施方式，包括至少两个绕组141,142。特别地，第一绕组141确保形成至少一个闭环，从而在等离子体室118中产生更稳定的等离子体，并且包含第二绕组142增强了等离子体室118中的等离子体的均匀性。尽管更多的绕组可以被包括在其他实施方式中，但是它们不是必须的，因为包括附加绕组不会不利地影响也不会实质上改善等离子体区域176中的等离子体的产生或质量。
为了形成等离子体区域176，能量源110直接电耦合到线圈108的第一端136以形成电路。能量源110可以是能够激励线圈108以形成电场的射频(RF)电压源或其他能量源。在一个示例性实施方式中，能量源110包括RF发生器152，该发生器152被选择用于能够以期望频率操作并向线圈108提供信号。例如，RF发生器152可被选择为在约0.2MHz至约20.0MHz的频率范围内操作。在一个示例性实施方式中，RF发生器152可以以13.56MHz操作。在一个示例性实施方式中，能量源110可以包括设置在RF发生器152和线圈108之间的匹配网络154。匹配网络154可以是配置为将RF发生器152的阻抗匹配到线圈108的阻抗的阻抗匹配网络。就此而言，匹配网络154可以由诸如相角检测器和控制马达之类的部件的组合构成；然而，在其他实施方式中，应理解，也可以包括其他部件。
在电路200的另一个示例性实施方式中，包括电容器158以限制流过线圈108的电压。就此而言，电容器158被选择为具有限制流过线圈108的峰至峰电压达到阈值电压的电容值。根据本发明的一个示例性实施方式，阈值电压可以取决于线圈108和RF发生器152的阻抗值。根据本发明的另一个示例性实施方式，电容器158也被选择用于能够增强匹配网络154的阻抗匹配能力以使RF发生器152的阻抗与线圈108的阻抗相匹配。在任何情况下，电容器158都电耦合到线圈108的在线圈108和电接地159之间的第二端137。
为了使系统可操作性最大化，线圈108被设置在容器104周围的最佳位置处，该最佳位置使得等离子体区域176所占据的在等离子体室118内的体积最小化并且使等离子体区域176中的等离子体密度最大化。另外，每个绕组141,142设置成与容器104的表面有适当的基本均匀的距离，使得等离子体区域176形成在等离子体室118内与容器104的内表面163相邻处。以这种方式，容器内表面163可在处理期间将反应自由基导向室出口138。例如，在一个示例性实施方式中，线圈108可以在距离容器介于10mm和30mm之间的范围内。
处理气体可以在注入等离子体室118之前被扩散以基本均匀地将气体分配到等离子体区域176。在这方面，在一个示例性实施方式中，气流分配容器106设置在等离子体室入口并且具有多种形状中的任何一种，具体取决于容器104中的等离子体区域176的位置。根据一个示例性实施方式，气流分配容器106包括杯状构件150并且由非导电性的且当暴露于处理气体时能够耐受腐蚀的材料制成。合适的材料包括例如电介质材料，例如石英。
杯形构件150可以包括圆筒形部分156和圆形部分160。圆筒形部分156可以限定具有开口端161的接收腔164的一部分。气体注入开口182包括在圆形部分160内并且适于在接收腔164和等离子体室118之间提供流动连通。为了控制处理气体被注入等离子体室118的方式，气体注入开口182可以形成和定位成使得处理气体沿着预定的气体注入路径流动。气体注入路径通常使气体能够从接收腔164中的第一位置通过开口182轴向地流动到与等离子体区域176基本上(例如，±0.5mm)相邻或在其上方的第二位置。
可以进一步选择开口182的数量、开口182的尺寸以及开口182相对于容器106的外表面169的形成方向，以控制注入气体的方式。例如，为了将处理气体基本均匀地分布在等离子体室118内，可以包括三十至四十个开口182。在一个特定示例中，可以包括二十四个开口182。在其他实施方式中，可以包括更多或更少的开口182。在一个示例性实施方式中，开口182围绕纵向轴线171对称地设置并围绕圆形部分160的圆周基本均匀地间隔开以形成环。在另一个示例性实施方式中，开口182围绕圆形部分160的圆周不均匀地间隔开。例如，两个或更多个开口的组可以形成为靠近在一起，并且每个组可以与纵向轴线171等距间隔开。在任何情况下，开口182被隔开，使得处理气体可以基本均匀地注入到等离子体室118中。
当能量源110激励线圈108时，在等离子体室118的选定部分中形成电场，从而电离可能流过其中的处理气体以形成电离气体。如本文所使用的，术语“电离气体”可以包括但不限于离子、电子、中性物质、激发物质、反应自由基、离解的自由基以及在处理气体流过电场时可能产生的任何其它物质。为了控制电离气体在工件290上的分散，喷头112可以定位在等离子体室出口138处。在一个示例性实施方式中，喷头112包括板184。板184可以由对于等离子体是相对惰性的任何合适的材料(如铝或陶瓷)制成。通常，板184的尺寸被设定为使气体能够分散在整个衬底290上并且因此具有对应的适合的直径。
为了允许气体从中通过，板184是相对多孔的。特别地，板184包括通孔186，通孔186形成为适当尺寸和间隔来以基本均匀的方式将电离气体分散在工件290上。另外，在一个示例性实施方式中，通孔186以基本上均匀的图案布置在喷头112上，但是在另一个示例性实施方式中，通孔186以不均匀的图案布置。
在本发明的一个示例性实施方式中，喷头112直接联接到容器104，如图1A所示。例如，喷头112可以包括从板184轴向延伸并且经由螺栓、夹具、粘合剂或其他紧固机构联接到容器104的侧壁188。在另一个实施方式中，喷头112可以与容器104成一体。侧壁188可以用于提供等离子体区域176和衬底290之间的附加距离，并且因此可以相应地配置。
图1B是根据本公开的一个实施方式的被配置成用于远程等离子体沉积工艺的等离子体发生器系统100B的简化横截面图。等离子体发生器系统100B在结构上类似于图1A的等离子体发生器系统100，其中类似的部件由类似的附图标记表示。例如，等离子体发生器系统100B包括容器104、线圈108、能量源110、气流分配容器106和喷头112'。等离子体发生器系统100B示出了喷头112'的特写视图。特别地，等离子体发生器系统100B的喷头112'可以配置在等离子体室118内，使得当基座140移动到等离子体室118内的位置时，可以在室内进行远程等离子体沉积。等离子体发生器系统100A和100B都可以用于PECVD、ALD或远程ALD工艺。
例如，等离子体发生器系统100B可以实施ALD工艺沉积一个或多个膜，其也被称为原子层化学气相沉积(ALCVD)。ALD生产高度保形、光滑且具有优异物理性能的非常薄的膜。ALD使用挥发性气体、固体或蒸气，这些气体、固体或蒸气被顺序地(或脉冲式地)引入在加热的衬底上。在一个ALD循环中，通过导致共形的膜形成的交替的自限性化学表面反应形成膜，其中执行四个操作并且可以定义为A-P-B-P序列。在步骤A中，第一前体作为气体被引入，其被吸收(或吸附)到衬底中。在紧接着步骤A之后的步骤P中，从反应室清除气态前体。在步骤B中，将第二前体作为气体引入，其与所吸收的前体反应以形成期望材料的单层。在紧接着步骤B之后的步骤P中，再次从反应室清除气态的第二前体。通过调节该A-P-B-P序列，通过反复切换两种或更多种反应性气体在衬底上的顺序流动，每一次通过ALD产生的膜被沉积为单层。以此方式，膜的厚度可以根据A-P-B-P序列执行的循环次数来调节。
此外，等离子体发生器系统100B可以实施远程等离子体增强ALD沉积工艺，其中在上述A-P-B-P序列中，第二前体包括经由等离子体产生形成的自由基。特别地，等离子体不与衬底290直接接触。即，衬底290远离等离子体源(例如，在绕组141-142附近的含等离子体部分124)放置。流入室118的等离子体产生作为第二非金属前体的自由基和高能离子。由于自由基与前体反应非常迅速，因此等离子体增强或辅助ALD允许在低得多的温度下沉积，并且通常具有更好的膜特性。另外，因为等离子体远离衬底290，所以衬底290的高能离子和电子轰击被最小化或去除，由此通过(例如通过前体分解形成的)副产物或被吸附的前体解离而防止衬底表面损伤和污染。
喷头112'包括多个喷嘴191，喷嘴191配置成用于将第一前体注入室118。第一前体层吸附到搁置在放置在室118的边界内的基座140上的晶片290上。在从室118清除第一前体之后，由等离子体形成的自由基经由通孔195向下转移至晶片290。
图2A是根据本公开的一个实施方式的包括基座140的基座组件280的横截面图，其中基座和聚焦环200的边缘具有几何形状，这促进在多个工艺循环中对膜沉积均匀性和沉积性能稳定性的改进，特别是当执行远程等离子体处理时。特别地，基座组件280被示出为具有精心设计的一组几何形状以促进在晶片290上的均匀膜沉积，包括在晶片边缘处的均匀膜沉积。本发明的实施方式在处理期间用特定几何形状控制基座组件280的靠近晶片边缘的表面状态，以便最小化流/材料在该受影响区域中形成污染物。例如，通过限制聚焦环200附近的边缘处的流/材料的移动，基座组件280的新颖配置使得最小化流/材料与晶片底部相互作用。以此方式，基座组件280的在晶片290的边缘附近的表面条件针对流/材料相互作用进行了优化，并且该优化在多个沉积工艺循环期间促进了基座组件280表面条件的稳定。这样，等离子体室上的所需维护之间的时间段可以随着等离子体室的性能特征由于降低的沉积降级而保持更长时间段而延长。
具体地，图2A示出了具有基座组件280的外区域270的放大细节的基座140的横截面图。如图所示，在图2B中，晶片290搁置在基座140上并且延伸靠近基座140的外边缘280。聚焦环200位于外区域270中，并且更具体地位于基座台阶部230上的靠近基座140的外边缘145设置。在聚焦环200内的延伸部203防止聚焦环200在处理期间移动，如将进一步关于图2C所描述的。
图2B示出了根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件280的基座140'和聚焦环200的外区域270的更多细节。特别地，图2B示出了基座140'和聚焦环200的在执行远程等离子体处理时促进均匀膜沉积的几何形状，其中基座140'被配置为在执行远程等离子体处理时与聚焦环200协作地配合。另外，当执行远程等离子体处理时，优化的几何形状提供了在多个工艺循环期间的沉积性能稳定性。
基座组件280包括具有基座顶部表面220的基座140'。如图所示，基座顶部表面220和基座140'从基座140'的中心轴线311延伸到基座的外边缘221。尽管在图2A-2F中未示出，但升降销组件可以被配置在基座组件280内，使得升降销可以突出穿过基座140'(例如，当基座140'相对于固定升降销升起时)以用于当晶片被引入等离子体室118中和从等离子体室118移除时支撑晶片。具体地说，升降销组件包括延伸穿过配置在基座140'内的多个基座轴的多个升降销。
另外，基座顶部表面220包括多个晶片支撑件206，晶片支撑件206被构造成将晶片290支撑在基座顶部表面上方的晶片支撑水平208处。晶片支撑件206中的每一个位于顶部表面220处开口的孔205内。每个晶片支撑件206可进一步搁置在位于孔205底部的柔性间隔件207上。柔性间隔件207配置成防止支撑件206(例如由蓝宝石形成)在晶片290放置在其上时和/或用于高度调节时破裂。在一个实施方式中，基座140'内的晶片支撑件206的配置对于优化基座组件280当被实施用于远程等离子体处理时的性能(例如改进的膜沉积均匀性和改进的沉积性能稳定性)而言是重要的。在一个实施方式中，晶片支撑件206在孔205内的定位被配置为最小化晶片支撑件水平208的距离(尺寸“D1”的范围大约在5和15mil之间)。
基座140'包括由台阶上升部231和台阶表面232限定的基座台阶部230。台阶上升部231位于基座140'的台阶内径233处，其中台阶上升部231从台阶表面232在台阶内径233处上升。另外，台阶表面232从台阶内径233朝向基座的外边缘221延伸。在图2B所示的基座140'的横截面中，接合位置213被配置在外边缘221处，使得台阶表面232在接合位置213处停止。在基座140'的其他横截面中，台阶表面232可以一直延伸到基座140'的外边缘221，例如在图2A所示的基座组件280的右侧上。
基座组件280包括被配置为搁置在台阶表面232上的聚焦环200。如图所示，聚焦环200的底部表面202搁置在台阶表面232上。具体地，聚焦环200包括内径241和外径247，使得聚焦环200可以形成具有在内径241和外径247之间的厚度的环形圈。另外，聚焦环200包括台面212，台面212从外径247延伸到台面内径211。台面212包括台面表面210。
聚焦环200包括搁架部240，搁架部240构造成在台面内径211处从台面表面210向下形成台阶。在台面内径211和聚焦环241的内径之间延伸。如将在下面更全面地描述的，搁架部240构造成在处理温度下支撑晶片290的晶片底部表面291的至少一部分。也就是说，搁架部240构造成在处理期间支撑晶片290的晶片底部表面291的至少一部分。晶片290可以形成其中晶片的外边缘具有波浪形状的形状，使得晶片290呈现轻微的薯片形状。如此，边缘292的一个或多个接触点和/或区域接触搁架部240。
因为晶片290的边缘292与晶片290的底部表面291之间的间隔减小，所以防止流/材料(例如，前体和/或自由基)形成和/或占据在其中晶片290、环形搁架部240和基座台阶230交会的接合部附近的区域。也就是说，聚焦环在处理期间基本上接触晶片290的底部表面291。以这种方式，因为间距减小，导致前体和/或自由基污染物的沉积受限，由于在所述间隔中存在的残留的前体和/或自由基被阻止沉积在靠近搁架部240的聚焦环200上和/或在台阶230附近的基座140'上。因此，导致晶片边缘292附近的晶片沉积不均匀性的晶片顶部表面291的污染也降低。在传统的基座组件中，聚焦环200在处理期间不接触晶片290，并且因此前体和自由基沉积发生在聚焦环200和基座的靠近在其中晶片290、环形搁架部240和基座台阶230交会的接合部附近的外区域145上，这导致聚焦环200和基座140'的污染，该污染导致多个沉积循环中的性能稳定性差以及膜沉积中的不均匀性。
图2C是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件280的基座140'的外区域270的放大图，包括配置成在处理期间防止聚焦环200的移动的一个或多个延伸部203。具体地说，聚焦环200包括多个构造成将聚焦环200固定到基座140的延伸部203。延伸部203构造成防止聚焦环200在处理期间移位。如图2B所示，延伸部203构造成位于接合位置213中。
另外，还示出了聚焦环支撑结构245。也就是说，基座140'包括适当分布以将聚焦环均匀地支撑在基座140'的台阶230上方的一个或多个聚焦环支撑结构245。例如，可以调整聚焦环支撑结构245以在基座顶部表面220上方实现台面表面210的期望高度204。而且，聚焦环支撑结构245可以被调节以实现聚焦环200的底部表面202与基座140'的台阶表面232之间的期望间隔。
图2D是根据本公开的一个实施方式的图2A的基座组件280的外区域270的放大图，并且示出了随时间的推移促进对膜依赖性均匀性和性能稳定性的改进的几何形状的基线尺寸。另外，图2D示出了聚焦环200的搁架部240和基座140'的顶部表面220的相对定位。
在一个实施方式中，铝或陶瓷(氧化铝)的标准基座主体材料的几何特征被设计成限定并控制相对于晶片边缘292的流分布和累积区域(例如，靠近基座组件280的外区域270)。具体而言，选择几何形状以补偿和最小化不能消除但固有地影响自由基消耗的附近材料(例如，前体，自由基，污染物等)的影响。几何变化包括调节晶片在袋内的高度、台面高度、壁角度、到晶片边缘的壁距以及台面(内部和外部)直径。另外，在另一实施方式中，与侧面和/或背面气体清除相结合产生晶片边缘(例如，与基座140'或聚焦环200的)密封和接触的几何形状被实施以进一步有助于维持稳定的流分布、耗尽和累积、和/或在晶片边缘292处的表面条件。例如，在实施方式中，所示出的每个尺寸被建议为小于所示尺寸。
具体而言，图2D示出了基座140'的基线尺寸。例如，基座140'的外边缘221被示出为具有大约13.81英寸的直径，该直径大于晶片290的直径。另外，被配置为支撑聚焦环200的基座搁架部230被限定为具有内径233(约为11.375英寸的尺寸“D3”)。搁架部230从内径233延伸到边缘221。同样，示出了基座140'的台阶230的高度222(大约0.155英寸的尺寸“D10”)。
图2D还示出了定位在基座140'内的示例性MCA206。在一个实施方式中，该位置以及在基座140'中图案化的一个或多个MCA206被设计为引起晶片290的弯曲，使得晶片边缘292相对于晶片290的中心向下弯曲，特别是在处理期间。晶片290的中心可以大致位于中心轴线311处。弯曲也可能在室温下发生。例如，晶片290可呈现略微的圆顶形状，其中晶片的中心高于晶片边缘292的至少一部分。MCA 206的定位可更靠近晶片的中心以引起弯曲。在相反的布置中，MCA可以适当地设定尺寸以要求晶片边缘与聚焦环的台阶之间的接触高于MCA的顶部平面，从而形成碗状。
另外，示出了聚焦环200的基线尺寸。例如，聚焦环200具有内径241(约为11.53英寸的尺寸“D4”)和外径247(约为13.91英寸的尺寸“D2”)。聚焦环200具有台面212，台面212由台面内径211(大约为11.87英寸的尺寸“D3”)限定。搁架部240被限定在聚焦环200内在台面212的内径211与聚焦环200的内径241(大约为11.53英寸的尺寸“D4”)之间。
在一个实施方式中，调整聚焦环200的搁架部240和基座140'的顶部表面220的相对定位以促进晶片边缘292的密封，例如促进与基座140'和/或聚焦环200的接触。例如，搁架部底部248距环底部表面202的距离被调节，使得搁架部底部可以定位在基座140'的顶部表面220的下方、顶部表面220的同一水平或顶部表面220的上方。例如，示出了搁架部240的底部表面248距离聚焦环200的底部表面202的距离242(大约为0.143到0.188英寸范围的尺寸“D5”)。在另一个实施方式中，可以调节上升部246的高度以实现相同的效果。如图2D所示，距离242小于基座台阶230的上升部231的高度，使得搁架部底部248位于基座140'的顶部表面220下方。例如，示出了上升部246的高度(大于0.033英寸的尺寸“D6”)，或者换句话说，聚焦环200的高度204(从环底部表面202到台面表面210)与从环底部表面202到搁架部底部248的距离之间的差。当底部表面248位于顶部表面220下方时，搁架部240的调节反映在搁架部底部表面248与基座140'的顶部表面220之间的距离243(范围在0与0.012英寸之间的尺寸“D7”)。
在一个实施方式中，图2D-1示出了在温度(例如，400摄氏度)下的图2D中所示的基座140'的基线尺寸。例如，示出了基座140'的外边缘221直径(大约13.873英寸的尺寸“D8”)，并且其具有大于晶片290的直径的直径。另外，构造成支撑聚焦环200的基座搁架部230被定义为具有内径233(约为11.427英寸的尺寸“D9”)。搁架部230从内径233延伸到边缘221。而且，示出了基座140'的台阶230的高度222(约为0.156英寸的尺寸“D10”)。示出了其他尺寸(例如，大约13.91英寸的“D2”、大约大于0.033英寸的“D6a”、大约0.012英寸的“D7”、大约0.156英寸的“D10”、大约0.062英寸的“D12”、大约11.89英寸的“D3”、大约11.55英寸的“D4”)。
在其他实施方式中，搁架部240的底部表面248可以定位在基座140'的顶部表面220处或上方。例如，图2E示出了图2A所示的基座组件280的外区域270，其中上升部246'的高度(大约0.033英寸的尺寸“D6b”)被限定成使得底部表面248与基座140'的顶部表面220大致齐平。也就是说，距离242近似等于基座台阶230的上升部231的高度。此外，图2F示出了图2A所示的基座组件280的外区域270，其中上升部246”的高度(大约在0.0至0.033英寸之间范围的尺寸“D6c”)被限定成使得底部表面248被定位成高于基座140'的顶部表面220。也就是说，距离242大于基座台阶230的上升部231的高度。
示出了台面表面210与基座140'的顶部表面220之间的分离部244(大约0.033英寸的尺寸“D11”)。在实施方式中，聚焦环200的高度204降低(例如，小于D11)以促进晶片边缘292的密封，例如促进与基座140'和/或聚焦环200的接触。
在一个实施方式中，调节聚焦环200与基座上升部231之间的间隙239以促进晶片边缘292的密封，例如促进与基座140'和/或聚焦环200的接触。具体地，间隙239(大约0.078英寸的尺寸“D12”)定义为聚焦环200的内径241与基座台阶230的内径233之间的距离。
在另一实施方式中，调节台面内径211以促进晶片边缘292的密封，例如促进与基座140'和/或聚焦环200的接触。如图所示，内径211(大约11.87英寸的尺寸“D3”)被示出，但其可以被制造得更小以在处理期间减小上升部246和晶片290的边缘292之间的间隙。
在又一个实施方式中，基座组件280的外区域270中的基座140'和/或聚焦环200的部件被处理成促进晶片边缘292的密封，诸如促进与基座140'和/或聚焦环200的接触。该处理促进跨越多个沉积循环的稳定的流分布和表面条件，同时还减少晶片边缘292附近的耗尽和累积。在一个实施方式中，在该外区域270中执行O3钝化。在其他实施方式中，ALD涂层被层叠在该外区域270中。例如，涂层包括氧化钇、ALN、AlOx、ALON、SiC和玻璃。
在又一个实施方式中，基座140'的区域145包括替代材料。例如，区域145可以包括包括氧化钇、ALN、AlOx、ALON、SiC和玻璃的材料。区域145可以形成具有优化的几何形状和替代材料(氧化钇，AlN，AlOx，ALON，SiC，玻璃)的基座环，该替代材料不太有利于自由基重组和膜的生长，这被推测为随着时间推移导致均匀性恶化。从理论上讲，随着晶片上的沉积的发生，邻近区域观察到类似的膜成长。与被移除的晶片不同，在其他表面(例如，外区域270中的基座140'和聚焦环200)上的膜然后在空闲期间暴露于清洁工艺和其他气体。这些替代材料通过调节或影响膜生长的速率、变化和与自由基复合的速率来降低复合效应和膜生长。
在又一个实施方式中，聚焦环200可以包括可消耗材料(例如，石英、铝)。聚焦环200可以在定期的维护周期中被替换，以便减轻晶片边缘附近的局部膜生长。聚焦环200的可替换材料允许通过在PM循环引入新材料来解耦膜沉积的影响和趋势与清洁处理步骤的效果。另外，该解耦通过具有更接近晶片290(例如石英)或基座140'(铝)的成分和温度的材料的聚焦环200来实现。
图3A是根据本公开的一个实施方式的被配置为执行远程等离子体处理的衬底处理系统的升降垫和基座构造300的透视图，其中升降垫390比设置在其上的晶片290小。铝或陶瓷(氧化铝)的标准基座主体材料的几何特征被设计成限定和控制相对于晶片边缘292(例如，在基座140”的环形轮缘320附近)的流分布和累积区域。具体而言，选择几何形状以补偿和最小化不能消除但固有地影响自由基消耗的附近材料(例如，前体、自由基、污染物等)的影响。几何形状变化包括调节晶片在袋的高度、环形轮缘320的台面高度、壁角度、到晶片边缘的壁距离以及台面(内部和外部)直径。另外，在另一个实施方式中，产生与侧面和/或背面气体吹扫相结合的晶片边缘(例如，与基座140”)密封和接触的几何形状被实施以进一步有助于维持在晶片边缘292处的稳定的流分布、耗尽和累积、和/或表面条件。
基座和升降垫致动器305控制中心轴310'的运动。由于基座140”联接到中心轴310'，所以在中心轴310'上的移动被传送到基座140”。另外，基座和升降垫致动器305控制垫轴330的运动。因为升降垫390联接到垫轴330，所以垫轴330中的运动传送到升降垫390。
升降垫和基座构造300的基座140”包括从基座140”的中心轴线311延伸的基座顶部表面325。多个晶片支撑件206(例如，MCA)设置在顶部表面325上。例如，图3C是在一个实施方式中在基座140”上的MCA206的图案的图示。另外，凸起轮缘320设置在基座顶部表面325的外区域上，其中凸起轮缘320被配置成用于阻止放置在基座140”上的晶片290的横向移动。
图3B是根据本公开的一个实施方式的图3A的升降垫和基座构造300的横截面图，其中升降垫390比布置在其上的晶片390小。仅出于说明的目的，基座140”和升降垫630被示出为位于允许晶片处理的位置和/或水平。
基座140”包括从基座140”的中心轴线311延伸的基座顶部表面325。基座顶部表面325被构造成当晶片放置在其上时支撑晶片。顶部表面325可以包括一个或多个凹部以提供基座140”和升降垫390之间的界面，诸如构造为便于垫轴330和升降垫390之间的连接的凹部340。例如，基座140”包括凹部340，凹部340位于基座顶部表面325的中心并从中心轴线311延伸至凹部直径391。也就是说，凹部340位于基座顶部表面325的中心部分之上。另外，顶部表面325可以形成由凸起环形轮缘320限定的袋350。虽然当从上方观察时基座140”可以被描述为大体上具有圆形形状，但是基座140”的印迹可以从圆变化以适应用于不同的特征，如载体环支撑件、聚焦环和末端执行器访问等。
如图所示，基座140”连接到致动器305，致动器305构造成用于控制基座140”的移动。特别地，中心轴310'联接到致动器305和基座140”，使得中心轴310'在致动器305和基座140”之间延伸。中心轴310'被配置成沿着中心轴线311移动基座140”。这样，致动器305的移动转换为中心轴310'的移动，中心轴310'的移动继而转换为基座140”的移动。
在一个实施方式中，基座顶部表面325包括限定在其上的多个晶片支撑件206(例如，图3A中所示)，其中晶片支撑件206被配置为将晶片支撑在基座顶部表面325上方的晶片支撑水平处。晶片支撑件提供了在基座140”和设置在其上的任何晶片290之间的均匀且小的间隙。
另外，仅为了说明的目的，示出了基座140”具有两个节段140a和140b。例如，基座140”可以被形成为两段，以适应在制造期间多个加热和/或冷却元件359的形成。如前所述，可以理解，基座140”被认为是一个元件。
在升降垫和基座构造300中，升降垫390包括从中心轴线470'延伸至垫直径的垫顶部表面392。升降垫390配置在凹部340内，其中凹部340构造成接收升降垫390。具体地，当晶片290位于基座140”的晶片支撑件206上时(例如，在执行等离子体加工、处理和/或膜沉积时)，升降垫顶部表面392位于晶片290下方。此外，升降垫390被构造成与基座140”一起移动。
如图所示，升降垫390连接到致动器305'，该致动器305'构造成用于控制升降垫390的移动。特别地，垫轴330联接到致动器305和基座140”，使得垫轴330在致动器305与基座140”之间延伸。垫轴330配置在连接到基座140”的中心轴310'内。具体地，垫轴330被配置成沿着中心轴线311移动升降垫390。因此，致动器305的移动转换成垫轴330的移动，其进而转换为升降垫390的移动。在一个实施例中，致动器305控制升降垫390和基座140”的运动。
具体地，例如，在处理期间，垫轴330被构造成将升降垫390与用于升降垫旋转的基座140”分开。也就是说，升降垫390被配置为当基座140”时沿着中心轴线311相对于基座顶部表面325向上移动，使得通过用于旋转升降垫390目的的处理旋转位移来使升降垫390与基座顶部表面325分离。因此，设置在升降垫390上的晶片290也与基座140”分离。垫轴330还构造成降低升降垫390以搁置在基座140”上。
特别地，当升降垫390与基座140”分离时，升降垫390被构造成相对于基座顶部表面325在至少第一角取向和第二角取向(例如，在0度和180度之间)之间旋转，或者可以在处理期间连续旋转。此旋转可减少处理期间硬件外征对基座的影响，并且还减少处理期间室硬件外征的影响。
在其他实施方式中，升降垫390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。具体而言，升降垫390构造成当基座处于最底部向下位置时相对于中央基座顶部表面325向上移动，使得通过足够大以用于末端执行器臂进入的位移来使升降垫390与基座顶部表面325分离。
如图3B所示，升降垫和基座构造300的基座140”包括设置在基座顶部表面720的外区域(例如，在基座140”的外边缘221'附近)的凸起轮缘320，其中凸起轮缘320被配置成用于阻挡放置在基座140”上的晶片290的横向运动。也就是说，轮缘320是在足以阻挡晶片的移动的高度处在基座顶部表面325上方的台阶。
升降垫和基座构造300包括升降销组件，该升降销组件包括一个或多个升降销308。为了说明的目的，根据本公开的一个实施方式，基座140”和升降垫390被示出为位于允许升降销308延伸用于晶片输送目的的水平处。特别地，以使得携带晶片290(带或不带载体环)的末端执行器臂(未示出)能够操纵到用于将晶片递送到升降销308或用于从升降销308接收晶片的位置的这样的方式，使升降销308相对于升降垫390延伸穿过设置在基座140”中的对应的基座轴318。当基座140”相对于升降销308移动时，对应的基座轴318被对准并且被配置为接收对应的升降销308。可以理解的是，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，以在晶片输送期间升降并放置或移除晶片290。如所示，每个升降销308联接到相应的升降销支撑件307以实现移动。升降销支撑件307联接到升降销致动器306。升降销支撑件307可以具有任何形状(例如，环形垫圈、从环形基部延伸的臂等)。特别地，在升降销组件的操作期间，升降销308连接到升降销支撑件307并且被定位成在升降销轴内相对于基座140”移动以在晶片输送和处理期间将晶片290升高到基座顶部表面325之上和/或降低晶片290以搁置在基座顶部表面325上。
图4A-4D示出了根据本公开的一个实施方式的图3A-3B的升降垫和基座构造300的基座140”的外区域145'，并且包括基座140”的凸起环形轮缘320的倾斜表面326。如图所示，升降垫和基座构造300包括具有从基座140”的中心轴线311延伸的基座顶部表面325的基座140”。如所示，图4A示出了凸起环形轮缘320相对于设置在基座140”的顶部表面325上的晶片的相对位置，其提供对晶片290的移动的限制并随时间的推移促进膜依赖性均匀性和性能稳定性的改进。
在一个实施方式中，铝或陶瓷(氧化铝)的标准基座主体材料的几何特征被设计成当晶片设置在基座140”上时限定和控制相对于晶片边缘292的流分布和累积区域。具体而言，选择几何形状以补偿和最小化不能消除但固有地影响自由基消耗的附近材料(例如，前体、自由基、污染物等)的影响。几何变化包括调节将晶片在袋内的高度D16、袋高351、壁角度327、到晶片边缘326的壁距离以及袋的直径(内径D15和外径221)。另外，在另一个实施方式中，实施用于产生与侧面和/或背面气体吹扫相结合的晶片边缘(例如，与基座140”)密封和接触的几何形状以进一步有助于维持在晶片边缘292处稳定的流分布、耗尽和累积、和/或表面条件。
基座140”包括构造在外边缘221'上的凸起环形轮缘320，其中环形轮缘320形成由袋外径352(大约11.968英寸的尺寸“D15”)和基座140”的顶部表面325限定的袋350。袋350构造成接收晶片290，并具有高度351(大约0.35英寸的尺寸“D13”)。凸起环形轮缘320被构造成阻止搁置在基座140”上的晶片290的横向运动。另外，环形轮缘320包括在基座顶部表面325上方升起的台面表面322。在一个实施方式中，调整高度351以促进晶片边缘292密封到基座140”。例如，高度351可以降低，使得晶片290的水平大致等于台面表面322的水平。
环形轮缘320包括倾斜表面326，其中角度被优化以促进产生晶片边缘(例如，与基座140”)密封和接触。具体而言，图4B示出了图4A的升降垫和基座构造300的基座140”的外区域145'，更具体地说，图4A示出倾斜表面326，其大致位于袋350的外径352处。倾斜表面326相对于基座140”的顶部表面325倾斜，如角度327所示(范围在0到90度之间的尺寸D14)。
如图4C所示，环形轮缘320的倾斜表面326从凸起环形轮缘320的内径358延伸并延伸到基座顶部表面325上的袋350的外径352，其中倾斜表面相对于基座顶部表面325成角度327(约为90度或更小角度的尺寸“D14”)。示出了外径352(约为11.968英寸的尺寸“D15”)。在一个实施方式中，外径352在一个实施方式中在室温下可具有大约11.841英寸的最小尺寸D15。在实施方式中，外径352的尺寸被调节以促进晶片边缘292的密封。也就是说，外径352被调节以使倾斜表面326更靠近晶片290的边缘292以促进在处理期间晶片边缘292到基座140”的密封。此外，内径358可同样被调节(低于大约11.968英寸的尺寸“D17”)。以此方式，在晶片边缘292附近减少了不能消除的附近材料(例如前体，自由基，污染物等)的影响。
还示出，示例性MCA 206被定位在基座140”内。也就是说，基座顶部表面325包括一个或多个晶片支撑件206，晶片支撑件206被构造成在顶部表面325上方的晶片支撑水平处支撑晶片290。每个晶片支撑件206位于在顶部表面220处开口的孔205内。每个晶片支撑件206可以进一步搁置在位于孔205底部的柔性间隔件207上。柔性间隔件207被配置为当晶片290放置在其上时防止(例如，由蓝宝石形成的)晶片支撑件206断裂。在一个实施方式中，晶片支撑件206在孔205内的定位被配置为最小化晶片支撑件水平的距离208(大约在5和15mil之间范围的尺寸“D16”)。此外，位置和在基座140”中图案化的一个或多个MCA 206被设计成引起晶片290的弯曲，使得晶片边缘292相对于晶片290的中心向下弯曲，特别是在处理期间，如先前描述的。MCA 206的定位可能更靠近晶片的中心以引起弯曲。
更具体地说，图4C-D是根据本公开的实施方式的晶片290与凸起环形轮缘320的倾斜表面296之间的界面的图示。如图4C所示，晶片290的边缘292具有弯曲的形状。例如，该形状可以是弧形，或近似半圆形。在处理期间，边缘292的至少一部分在接触点329处接触倾斜表面326，以便促进晶片290与基座140”的边缘密封。在传统配置中，在边缘292和基座140”之间没有实现接触。如图4C所示，倾斜表面成约60度的角度，并且因此，边缘292的下部接触倾斜表面326。应当理解，随着倾斜表面326的角度327更大，接触点329可以接触边缘292的其他部分，例如形成边缘292的半圆的中心附近。例如，如图4D所示，倾斜表面296相对于基座顶部表面325接近垂直，使得袋350的外径352近似等于凸起环形轮缘320的内径326。
在又一个实施方式中，基座140”的外区域145'被处理以在多个沉积循环中促进稳定的流分布和表面条件，同时还减少晶片边缘292附近的耗尽和累积。在一个实施方式中，在外区域145'上执行O3钝化。在其他实施方式中，ALD涂层在该外区域145'中叠层。例如，涂层包括氧化钇、ALN、AlOx、ALON、SiC和玻璃。
在又一个实施方式中，区域145'可形成具有优化几何形状和替代材料(氧化钇、AlN、AlOx、ALON、SiC、玻璃)的基座环，其不太有利于自由基复合和膜的生长，这被推测为随着时间推移导致均匀性恶化。从理论上讲，随着晶片上的沉积的发生，邻近区域观察到类似的膜生长。与移除的晶片不同，(例如在外区域145'中的基座140”的)其他表面上的膜随后在空闲期间暴露于清洁工艺和其他气体。这些替代材料通过调节或影响膜生长的速率、变化和与自由基重新结合的速率来降低复合效应和膜生长。
尽管已经提供了用于远程等离子体处理中的基座组件的特定实施方式，该基座组件实现了新的晶片均匀性控制旋钮，该旋钮包括晶片边缘附近的精巧设计的一组几何形状、表面条件和材料组成以进一步控制均匀性以及提供随时间推移的稳定沉积图案，这些仅通过示例而非限制性地描述。阅读了本公开的本领域技术人员将认识到落入本公开的精神和范围内的附加实施方式。
应该理解的是，可以使用本文公开的各种特征将本文定义的各种实施方式组合或组装成特定的实现方案。因此，提供的示例仅仅是一些可能的示例，而不限制于可能通过组合各种元素来定义更多的实现方案的各种实现方案。在一些示例中，一些实现方案可以包括更少的元素，而不背离所公开或等同的实现方案的精神。
本公开的实施方式可以用包括手持设备、微处理器系统、基于微处理器或可编程消费电子产品、小型计算机、大型计算机等各种计算机系统配置来实践。本公开的实施方式还可以在分布式计算环境中实施，其中任务由通过基于有线或无线网络链接的远程处理设备执行。
考虑到上述实施方式，应该理解的是，本公开的实施方式可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。本文描述的构成本公开的实施方式的一部分的任何操作是有用的机器操作。本发明的实施方式还涉及用于执行这些操作的设备或装置。该装置可以根据所需目的而特别构造，或者该装置可以是通用计算机，其被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或配置。特别地，各种通用机器可以与根据这里的教导编写的计算机程序一起使用，或者可以更方便地构造更专用的装置来执行所需的操作。
本公开还可以体现为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储设备，其随后可以由计算机系统读取。计算机可读介质的例子包括硬盘驱动器、网络附加存储(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带以及其他光学和非光学数据存储设备。计算机可读介质可以包括分布在网络耦合的计算机系统上的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。
虽然方法操作是以特定顺序描述的，但应该理解，其他内务操作可以在操作之间执行，或者可以调整操作使得它们在稍微不同的时间发生，或者可以分布在系统中，这允许以与处理相关联的各种间隔发生处理操作，只要以期望的方式执行叠加操作的处理即可。
尽管为了清楚理解的目的已经详细描述了前述公开内容，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，本公开的实施方式应被认为是说明性的而非限制性的，并且本公开的实施方式不限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同方案内进行修改。