CN109385620A - 具有更均匀的边缘净化的基板支撑件 - Google Patents

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CN109385620A CN201811100997.2A CN201811100997A CN109385620A CN 109385620 A CN109385620 A CN 109385620A CN 201811100997 A CN201811100997 A CN 201811100997A CN 109385620 A CN109385620 A CN 109385620A
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松下智治
阿拉维德·米亚尔·卡马斯
袁晓雄
振雄·马修·蔡
曼朱纳塔·科普帕
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Abstract

本文提供基板支撑件的实施方式。在一些实施方式中，基板支撑件包含：第一板，用以支撑基板，第一板的背侧上具有多个净化气体通道；第二板，设置于第一板下方并支撑第一板；及边缘环，环绕第一板并设置于第二板上方，其中多个净化气体通道从第一板的中央部分中的单一入口延伸至第一板的边缘处的多个出口，且其中多个气体净化通道具有实质相等的流导。

Description

具有更均匀的边缘净化的基板支撑件
本申请是申请日为2015年6月5日、申请号为201580035762.8、发明名称为“具有更均匀的边缘净化的基板支撑件”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本公开的实施方式一般涉及半导体处理设备。
背景技术
边缘净化在金属化学气相沉积(metal chemical vapor deposition,MCVD)及金属原子层沉积(metal atomic layer deposition,MALD)腔室中所执行的处理工艺中发挥作用，用以保护加热器的表面边缘并防止基板背侧上的沉积。发明人观察到在注入边缘净化气体时的不均匀度将会导致沉积不均匀。因此，发明人相信目前的MCVD及MALD的基板支撑件就它们的边缘净化不均匀度而言是较不理想的。举例来说，发明人已观察到传统的基板支撑件可具有在约17％范围内的边缘净化不均匀度。
因此，发明人提供了具有更均匀的边缘净化的基板支撑件的实施方式。
发明内容
本文提供基板支撑件的实施方式。在一些实施方式中，基板支撑件包含：第一板，用以支撑基板，在第一板的背侧上具有多个净化气体通道；第二板，设置于第一板的下方并支撑第一板；及边缘环，环绕第一板并设置于第二板的上方，其中多个净化气体通道从第一板的中央部分中的单一入口延伸至第一板的边缘处的多个出口，且其中多个净化气体通道具有实质相等的流导(flow conductance)。
在一些实施方式中，处理腔室包含：腔室主体，界定出内容积；一个或多个气体入口，用以提供处理气体至内容积；及基板支撑件，设置于内容积内，并与一个或多个气体入口相对，基板支撑件包括：第一板，用以支撑基板，第一板的背侧上具有多个净化气体通道；第二板，设置于第一板的下方并支撑第一板；及边缘环，环绕第一板并设置于第二板的上方，其中多个净化气体通道从第一板的中央部分中的单一入口延伸至第一板的边缘处的多个出口，且其中多个净化气体通道具有实质相等的流导。
在一些实施方式中，基板支撑件包含：第一板，用以支撑基板，第一板的背侧上具有多个净化气体通道；第二板，设置于第一板的下方并支撑第一板；及边缘环，环绕第一板并设置于第二板的上方，其中多个净化气体通道从第一板的中央部分中的单一入口延伸至第一板的边缘处的多个出口，其中多个净化气体通道具有实质相等的流导，其中，在中央部分中的多个净化气体通道具有第一横截面积，在边缘处的多个净化气体通道具有第二横截面积，第一横截面积大于第二横截面积，且其中边缘环和第一板的边缘界定出边缘环和第一板的边缘之间的阻流(choked flow)路径。
本公开的其它和进一步的实施方式说明于下。
附图说明
本公开的实施方式(包括前面简单概括的内容和后面将要详细讨论的内容)可参照绘示于所附附图中的本发明的示例性的实施方式而了解。然而，附图所附附图仅绘示本公开的通常实施方式，且因此不被视为对范围的限制，因为本公开可采用其它等效的实施方式。
图1描绘依据本公开的一些实施方式的适合与基板支撑件一起使用的处理腔室的概要图。
图2描绘依据本公开的一些实施方式的基板支撑件的一部分的后视图。
图3描绘依据本公开的一些实施方式的基板支撑件的等距横截面图。
图4描绘依据本公开的一些实施方式的基板支撑件的横截面侧视图。
为帮助理解，已尽可能使用相同的元件符号以指定共用于附图中的相同元件。附图并未依据尺寸绘示，且可能为使其清晰而进行简化。一个实施方式的元件和特征可被有利地并入其它实施方式中而无须赘述。
具体实施方式
本文提供基板支撑件，基板支撑件提供改良的净化气体流。发明的基板的实施方式对围绕着待处理的基板的净化气体流的均匀度进行改良，从而改善沉积均匀度。然而不意欲为本公开的范围的限制，本文揭露的发明的基板支撑件可特别有利于被构造用于化学气相沉积(CVD)、选择性地具有射频(RF)能力的处理腔室中，例如，诸如适合处理200、300或450mm直径的基板的CVD处理腔室，或类似的处理腔室。
图1描绘依据本公开的一些实施方式的适合与具有加热器的基板支撑件一起使用的处理腔室100。处理腔室100可为任何适合用以执行一个或多个基板处理工艺(举例来说，诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)或类似的沉积处理工艺)的处理腔室。在一些实施方式中，处理腔室为CVD处理腔室。处理腔室可为独立的处理腔室或丛集工具的一部分，诸如可从加州圣克拉拉市的应用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara,California)获得的或的其中之一。
在一些实施方式中，处理腔室100大致包含腔室主体102、用以支撑基板108的基板支撑件103及一个或多个气体入口(如，喷淋头101)，所述一个或多个气体入口用以提供一个或多个处理气体至腔室主体102的内容积119。
在一些实施方式中，腔室主体102可包括一个或多个开口(图中显示有一个开口109)以允许基板108被提供至处理腔室100或从处理腔室100移除。开口109可通过狭缝阀110或其它机构而被选择性地密封，以选择性地提供经由开口109对腔室主体102的内容积119的存取。在一些实施方式中，基板支撑件103可被耦接至升降机构117，升降机构117可在较低位置(如图所示)和可选择的较高位置之间控制基板支撑件103的位置，较低位置适合用于经由开口109传送基板进出腔室，可选择较高位置适合用于执行处理工艺。处理位置可经选择以最大化用于特定处理工艺的处理均匀度。当位于至少一处升高的处理位置时，基板支撑件103可被设置于开口109的上方，以提供对称的处理区域。
一个或多个气体入口(例如喷淋头101)可被耦接至用以提供一个或多个处理气体的第一气体源128，处理气体用于在处理腔室100中执行的处理工艺。虽然图中显示为喷淋头101，额外的或替代的气体入口可被提供，诸如设置在处理腔室100的顶壁(ceiling)中或侧壁上，或其它适合根据需要用以向处理腔室100提供气体的位置(诸如腔室主体102的底部、基板支撑件103的边缘，或类似的位置)的喷嘴或入口。
在一些实施方式中，处理腔室100进一步包含耦接至泵126的排气装置130，用以从处理腔室100(例如经由与腔室主体102的内容积119流体耦合的排气装置130的一个或多个开口138)移除处理气体、净化气体、处理次产物及类似物质。在一些实施方式中，排气装置130可设置在腔室主体102的壁周围，且可进一步划分为上排气装置132及下排气装置134，并具有设置在上排气装置132和下排气装置134之间的一个或多个开口136，以控制经过排气装置130和泵126的处理气体等的流动(如，根据不对称的泵结构从而提供从基板上方的处理腔室的处理区域至排气装置130的更全方位的均匀流动)。
基板支撑件103大致包括第一板105及第二板(加热板)106，第一板105用以在其上支撑基板108，第二板106被构造以支撑第一板105。基板支撑轴107支撑第二板106。在一些实施方式中，一个或多个加热元件118可被镶嵌于或凹设于第二板106内，从而允许第二板106作为加热器运作。功率源111可经由设置在基板支撑轴107内的导管113而为加热元件118提供功率。在一些实施方式中，加热元件118可被镶嵌于或凹设于第二板106内，且可被构造，使得多个加热区域遍布在第二板106上。
净化气体(如惰性气体，诸如氩)从第二气体源114经由导管116被提供至基板108的背侧122。在一些实施方式中，导管116设置于侧壁中或基板支撑轴107的中央开口内。一个或多个导管(说明于下)被提供以在邻近基板108的边缘处传送净化气体。
图2描绘依据本公开的一些实施方式的第一板105的背侧。在一些实施方式中，相较于传统的基板支撑件而言，第一板105可有利地提供离开第一板105的边缘的净化气体的更均匀的分布。如图2所示，多个净化气体通道204A、204B可从第一板105的中央部分中的单一入口203扩散至第一板105的边缘处的多个出口205。在一些实施方式中，净化气体通道204A、204B可经由多个通路而递归地扩散(spread recursively)至多个出口205。
在一些实施方式中，多个净化气体通道可具有实质相等的流导。如本文所使用的用词，用词“实质等效”或“实质相等”意指在彼此的约10％内。如上所界定的用词“实质等效”或“实质相等”可被用以描述本公开的其它属性，诸如导管(或通道)长度、流动长度、横截面积、泵率或类似属性。
在一些实施方式中，多个净化气体通道可具有实质相等的流动长度。在一些实施方式中，多个净化气体通道沿着净化气体通道而可具有沿着等效位置实质相等的横截面积(如，横截面积可沿着每一通路的长度而变化，但多个净化气体通道中的每个通道将以实质等效的方式变化)。在一些实施方式中，多个净化气体通道可围绕第一板105对称地配置。在一些实施方式中，多个净化气体通道204A中每个通道的第一横截面积大于多个净化气体通道204B中每个通道的第二横截面积。由于邻近第一板105的边缘的横截面积的减少，产生了阻流状态。因此，净化气体以实质等效的流量离开所有的出口205。
举例来说，在一些实施方式中，单一入口203被提供在邻近于顶板的中央，以与基板支撑轴107中的导管116对齐。多个净化气体通道从单一入口203沿着与顶板(和大致的基板支撑件)具有共同中心的半径的弧线交替地径向向外延伸。每次净化气体通道向向外延伸，净化气体通道在弧线的中央相交，直到最后径向向外延伸的通道离开第一板105。
举例来说，在一些实施方式中，单一径向向外延伸的净化气体通道被提供成与第一弧形净化气体通道的中央相交。第一弧形净化气体通道可具有约180度的弧长。第一弧形净化气体通道的两端与一对径向向外延伸净化气体通道的各端相交，接着，这对径向向外延伸净化气体通道的末端分别与一对第二弧形净化气体通道相交。这对第二弧形净化气体通道中的每个可具有约90度的弧长。这对第二弧形净化气体通道中的每个的末端与四个径向向外延伸净化气体通道的各端相交，接着，这四个径向向外延伸净化气体通道的末端分别与四个第三弧形净化气体通道相交。这四个第三弧形净化气体通道中的每个可具有约45度的弧长。这四个第三弧形净化气体通道中的每个的末端与八个径向向外延伸净化气体通道的各端相交，接着，这八个径向向外延伸净化气体通道的末端分别与八个第四弧形净化气体通道相交。这八个第四弧形净化气体通道的每一者可具有约22.5度的弧长。这八个第四弧形净化气体通道中的每个的末端与十六个径向向外延伸净化气体通道的各端相交，接着，这十六个径向向外延伸净化气体通道的末端分别与第一板105的外侧边缘相交，以形成出口205。
如图2所示，真空沟槽202也被加工在第一板105中。开口201延伸穿过第一板105，以将真空沟槽202与在第一板105的顶部上的多个通道(图3中的306)流体地耦合。真空夹持供应器(未图示)连通真空沟槽202，以在基板108放置于第一板105的顶部上时夹持基板108。第一板105也可包含多个升降销孔206以允许升降销(未图示)通过升降销孔，并将基板108升离第一板105或将基板108降下至第一板105上。在一些实施方式中，如图2所示，所有的真空沟槽202被设置于多个净化气体通道204A、204B的第一弧形净化气体通道的径向内侧，有利地简化各个通道的加工和配置，并便于多个净化气体通道204A、204B的对称配置，由此提供了更均匀的净化气体流。
图3描绘依据本公开的一些实施方式的基板支撑件103的横截面等距视图。如在图3中所见，导管302在其一端耦接真空夹持供应器303，并且其相对的另一端在真空沟槽202内开放。真空沟槽202经由开口201连通在第一板105顶部上的多个通道306，以夹持放置在第一板105上的基板108。在一些实施方式中，第一板105可包含多个接触垫304(如蓝宝石球)，以在基板108放置于第一板105上时防止粒子生成在基板108的背侧上。
图4描绘第一板105和第二板106的边缘的侧视横截面图。在一些实施方式中，基板支撑件103可包含边缘环402，边缘环402设置于第二板106上方并围绕第一板105。边缘环402与第一板105分隔，以允许净化气体流出出口205，以如图4中箭头所示在第一板105和边缘环402之间流动。在一些实施方式中，第一板105的边缘经调整形状以对应边缘环402的内侧部分，并沿着第二板106的顶表面以界定第一板105的边缘和边缘环402之间的环形通道。环形通道流体地耦合至由第一板105的边缘和边缘环402的内侧部分之间界定的间隙，边缘环402延伸至第一板105的上表面并且当边缘环402安装于处理腔室中时，间隙在处理腔室的内容积中(如，图1所示的处理腔室100的内容积119)开放。在一些实施方式中，边缘环402和第一板105的边缘在间隙内至少界定出阻流路径。因此，可实现围绕基板108的净化气体的更均匀流动。
因此，本文提供了可提供更均匀净化气体均匀度的基板支撑件的实施方式。发明的基板支撑件可改善围绕待处理基板的净化气体流的均匀度，从而改善沉积均匀度。
虽然上述内容是关于本公开的实施方式，本公开的其它和进一步的实施方式可在不背离本公开的基本保护范围的情况下被设计。

Claims (14)

1.一种基板支撑件，包括：
第一板，用以支撑基板，所述第一板的背侧上具有多个净化气体通道；
第二板，设置于所述第一板下方并支撑所述第一板；及
边缘环，环绕所述第一板并设置于所述第二板的上方，其中所述多个净化气体通道从所述第一板的中央部分中的单一入口延伸至所述第一板的边缘处的多个出口，
其中所述多个净化气体通道具有实质相等的流导；并且
其中所述多个净化气体通道的每一个在所述单一入口和所述多个出口之间分支出来多次。
2.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述多个净化气体通道在所述中央部分中具有第一横截面积，并在所述边缘处具有第二横截面积。
3.如权利要求2所述的基板支撑件，其中所述第二横截面积小于所述第一横截面积，以在所述边缘处产生阻流状态。
4.如权利要求1所述的基板支撑件，其中所述边缘环与所述第一板相隔，以在所述边缘环和所述第一板之间产生流动路径。
5.如权利要求4所述的基板支撑件，其中所述第一板的所述边缘的形状被调整，以对应所述边缘环的内侧部分。
6.如权利要求5所述的基板支撑件，其中所述边缘环和所述第一板的所述边缘界定所述边缘环和所述第一板的所述边缘之间的阻流路径。
7.如权利要求1至5任意一项所述的基板支撑件，其中所述第二板包含镶嵌于所述第二板中的多个加热元件，以提供多个加热区域。
8.如权利要求1至5任一项所述的基板支撑件，其中所述多个净化气体通道递归地扩散至所述多个出口。
9.如权利要求1至5任一项所述的基板支撑件，其中所述第一板进一步包括：
一个或多个真空沟槽，设置于所述第一板的背侧上；
多个通道，形成于所述第一板的顶部；及
一个或多个开口，设置为穿过所述第一板，以将所述一个或多个真空沟槽流体地耦合至所述多个通道。
10.一种处理腔室，包括：
腔室主体，界定出内容积；
一个或多个气体入口，用以提供处理气体至所述内容积；及
基板支撑件，设置于所述内容积内，并与所述一个或多个气体入口相对，所述基板支撑件包括：
第一板，用以支撑基板，所述第一板具有多个净化气体通道，所述多个净化气体通道设置在所述第一板的背侧上；
第二板，设置于所述第一板下方并支撑所述第一板；及
边缘环，环绕所述第一板并设置于所述第二板的上方，其中所述多个净化气体通道从所述第一板的中央部分中的单一入口延伸至所述第一板的边缘处的多个出口，其中所述多个净化气体通道具有实质相等的流导；并且其中所述多个净化气体通道的每一个在所述单一入口和所述多个出口之间分支出来多次。
11.如权利要求10所述的处理腔室，其中所述多个净化气体通道在所述中央部分中具有第一横截面积，并在所述边缘处具有第二横截面积，并且其中所述第二横截面积小于所述第一横截面积，以在所述边缘处产生阻流状态。
12.如权利要求10所述的处理腔室，其中所述边缘环与所述第一板相隔，以在所述边缘环和所述第一板之间产生流动路径。
13.如权利要求12所述的处理腔室，其中所述第一板的所述边缘的形状被调整，以对应所述边缘环的内侧部分。
14.如权利要求13所述的处理腔室，中所述边缘环和所述第一板的所述边缘界定所述边缘环和所述第一板的所述边缘之间的阻流路径。
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