CN109451743B - 在空间ald处理腔室中用以增加沉积均匀性的装置 - Google Patents

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Abstract

描述了包含具有带多个凹陷的顶表面和底表面的基座的基座组件。加热器位于基座下方以加热基座。屏蔽件位于基座的底表面和加热器之间。屏蔽件增加跨基座的沉积均匀性。

Description

在空间ALD处理腔室中用以增加沉积均匀性的装置
技术领域
本公开总体上涉及用于沉积薄膜的设备。具体而言，本公开涉及在空间原子层沉积批处理腔室中沉积薄膜的设备。
现有技术
晶片温度均匀性在原子层沉积(ALD)工艺中是重要的。空间ALD批处理反应器中的沉积均匀性可能是挑战性的，其中晶片位于移动到红外加热系统上方的基座上。传统上，为了提高温度均匀性，使用多区域加热。然而，用于改善温度均匀性的系统是复杂的，且成本与加热区域的数量成比例。此外，对于具有旋转基座的空间ALD系统而言，在切线方向上实现良好的温度分布是非常困难的，且因此，前边缘和后边缘温度非常难以与晶片表面的其余部分均匀化，导致不均匀沉积。
因此，在本领域中存在有对用于增加批处理腔室中的沉积均匀性的设备和方法的需求。
发明内容
本公开的一个或多个实施例涉及基座组件，包含：具有顶表面和底表面的基座。顶表面中形成有多个凹陷。该凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板。加热器位于基座下方，以加热基座。屏蔽件位于基座的底表面和加热器之间。屏蔽件增加跨基座的沉积均匀性。
本公开的另外的实施例涉及基座组件，包含：具有顶表面和底表面的基座。顶表面中形成有多个凹陷。该凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板。加热器位于基座下方，以加热基座。屏蔽件位于基座的底表面和加热器之间。屏蔽件包括多个屏蔽区段。每个屏蔽区段位于在凹陷之间的区域中并增加跨基座的沉积均匀性，并经轮廓设定为具有与凹陷的形状相似的形状，并且比相邻凹陷的后边缘更多地覆盖凹陷的前边缘。每个屏蔽区段包括穿过其中的多个开口。多个悬挂杆连接基座和屏蔽件。悬挂杆穿过屏蔽区段中的多个开口，以支撑屏蔽区段并维持在屏蔽区段和基座之间的间隙。
本公开的其它实施例涉及基座组件，包含具有顶表面和底表面的基座。顶表面中形成有多个凹陷。该凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板。加热器位于基座下方，以加热基座。屏蔽件位于基座的底表面和加热器之间。屏蔽件增加了跨基座的沉积均匀性。屏蔽件具有带内边缘和外边缘的环形状。内边缘比外边缘更靠近基座的中心。屏蔽件包括从内边缘向内延伸的多个突起，每个突起具有穿过其中的开口。从屏蔽件的内边缘到屏蔽件的外边缘的距离覆盖凹陷的宽度的至少约2/3。多个悬挂杆连接到基座并支撑屏蔽件并维持在屏蔽件和基座之间的间隙。悬挂杆的每一个穿过屏蔽件中的开口。
附图说明
因此，可详细了解本公开的上文中所描绘的特征的方式，可通过参考实施例而获得上文中简要概述的本公开的更特定的描述，其中一些实施例图示在附图中。然而，应当注意附图仅显示了本公开的典型实施例，且因此不应将其视为限制其范围，因为本公开可允许其他等效的实施例。
图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的批处理腔室的横截面图；
图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的批处理腔室的局部透视图；
图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的批处理腔室的示意图；
图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的在批处理腔室中使用的楔形气体分配组件的一部分的示意图；
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的批处理腔室的示意图；并且
图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的基座组件的侧视图；
图7示出了根据本公开的一个或多个实施例的基座组件；
图8示出了根据本公开的一个或多个实施例的基座组件；以及
图9示出了根据本公开的一个或多个实施例的基座组件。
具体实施方式
在描述本公开的若干示例性实施例之前，应当理解本公开不限于下文的实施方式中所提出的构造或处理步骤的细节。本公开能够具有其他实施例并能够以各种方式而被实施或执行。
本文所用的“基板”是指在制造工艺期间在其上进行膜处理的任何基板或在基板上所形成的材料表面。例如，可在其上进行处理的基板表面包括诸如硅、氧化硅、应变硅、绝缘体上硅(SOI)、碳掺杂氧化硅、非晶硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石的材料和诸如金属、金属氮化物、金属合金的任何其它材料和其它导电材料，取决于应用。基板包括但不限于半导体晶片。基板可暴露于预处理工艺，以抛光、蚀刻、还原、氧化、羟基化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上进行薄膜处理之外，在本公开中，所公开的膜处理步骤的任一个也可在基板上所形成的底层上进行，如下文更详细地公开的，术语“基板表面”旨在包括上下文所指示的这种底层。因此，例如，当已经将膜/层或部分膜/层沉积在基板表面上时，新沉积的膜/层的暴露表面成为基板表面。
如在本说明书和所随的权利要求中所使用的，术语“前驱物”、“反应物”、“反应性气体”等可互换地使用，以指可与基板表面反应的任何气体物种。
本公开的一些实施例涉及使用批处理腔室(也称为空间处理腔室)沉积间隔件材料的工艺。图1示出包括气体分配组件120(也称为注射器或注射器组件)和基座组件140的处理腔室100的横截面。气体分配组件120是在处理腔室中所使用的任何类型的气体输送装置。气体分配组件120包括面向基座组件140的前表面121。前表面121可具有任何数量或多种开口，以向基座组件140输送气体流。气体分配组件120还包括外边缘124，在所示的实施例中为基本上圆形的。
所使用的气体分配组件120的特定类型可取决于所使用的特定工艺而变化。本公开的实施例可以与任何类型的处理系统一起使用，其中基座和气体分配组件之间的间隙被控制。尽管可采用各种类型的气体分配组件(如，喷头)，但是本公开的实施例对于具有多个基本上平行的气体通道的空间气体分配组件是特别有用的。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“基本上平行”是指气体通道的细长轴线在相同的大致方向上延伸。气体通道的平行度可能存在轻微的不完美。在二元反应中，多个基本上平行的气体通道可包括至少一个第一反应气体A通道、至少一个第二反应气体B通道、至少一个净化气体P通道和/或至少一个真空V通道。从一个或多个第一反应气体A通道、一个或多个第二反应气体B通道和一个或多个净化气体P通道流出的气体被导向晶片的顶表面。一些气流经由一个或多个净化气体P通道而水平地移动穿过晶片的表面并离开处理区域。从气体分配组件的一端移动到另一端的基板将依次地暴露于每一工艺气体，从而在基板表面上形成层。
在一些实施例中，气体分配组件120是由单一注射器单元所制成的刚性固定本体。在一个或多个实施例中，气体分配组件120由多个单独的扇区(如，注射器单元122)所制成，如图2所示。单件本体或多扇区本体可与所描述的本公开的各种实施例一起使用。
基座组件140定位在气体分配组件120下方。基座组件140包括顶表面141和在顶表面141中的至少一个凹陷142。基座组件140也具有底表面143和边缘144。凹陷142可以是任何合适的形状和尺寸，取决于被处理的基板60的形状和尺寸。在图1所示的实施例中，凹陷142具有平坦底部，以支撑晶片的底部；然而，凹陷的底部可变化。在一些实施例中，凹陷具有围绕凹陷的外周边缘的台阶区域，这些台阶区域经尺寸设定为支撑晶片的外周边缘。通过台阶而支撑的晶片的外周边缘的量可取决于例如晶片的厚度和已存在于晶片的背侧上的特征的存在而变化。
在一些实施例中，如图1所示，基座组件140的顶表面141中的凹陷142经尺寸设定成使得支撑在凹陷142中的基板60具有与基座140的顶表面141基本上共面的顶表面61。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“基本上共面”是指晶片的顶表面和基座组件的顶表面在±0.2mm内共面。在一些实施例中，顶表面在0.5mm、±0.4mm、±0.35mm、±0.30mm、±0.25mm、±0.20mm、±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm内共面。
图1的基座组件140包括能够升高、降低和旋转基座组件140的支撑柱160。基座组件可包括在支撑柱160的中心内的加热器、或气体管线、或电气部件。支撑柱160可以是增加或减小在基座组件140和气体分配组件120之间的间隙、将基座组件140移动到适当位置的主要手段。基座组件140也可包括微调致动器162，可对基座组件140进行微调，以在基座组件140和气体分配组件120之间产生预定间隙170。在一些实施例中，加热器不是基座组件的一部分。在一些实施例中，加热器是与基座组件分离的部件。在一些实施例中，加热器与基座组件分离并被配置以与基座组件一起移动，以维持基座组件和加热器之间的固定距离。
在一些实施例中，间隙170的距离为在约0.1mm至约5.0mm的范围中，或在约0.1mm至约3.0mm的范围中，或在约0.1mm至约2.0mm的范围中，或在约0.2mm至约1.8mm的范围中，或在约0.3mm至约1.7mm的范围中，或在约0.4mm至约1.6mm的范围中，或在约0.5mm至约1.5mm的范围中，或在约0.6mm至约1.4mm的范围中，或在约0.7mm至约1.3mm的范围中，或在约0.8mm至约1.2mm的范围中，或在约0.9mm至约1.1mm的范围中，或约1mm。
在附图中所示的处理腔室100是转盘类型的腔室，其中基座组件140可保持多个基板60。如图2中所示，气体分配组件120可包括多个单独的注射器单元122，当晶片在注射器单元下方移动时，每个注射器单元122能够在晶片上沉积膜。示出两个派形注射器单元122定位在基座组件140的大致相对侧上并且在基座组件140的上方。该数量的注射器单元122仅用于说明性目的而示出。将理解可包括更多或更少的注射器单元122。在一些实施例中，存在有足够数量的派形注射器单元122，以形成符合基座组件140的形状的形状。在一些实施例中，单独的派形注射器单元122的每一个可独立地移动、移除和/或更换，而不影响任何其它的注射器单元122。例如，可升高一个区段以允许机器人进入在基座组件140和气体分配组件120之间的区域，以装载/卸除基板60。
具有多个气体注射器的处理腔室可用以同时地处理多个晶片，使得晶片经历相同的工艺流程。例如，如图3所示，处理腔室100具有四个气体注射器组件和四个基板60。在处理开始时，基板60可定位在注射器组件30之间。将基座组件140旋转(17)45°将导致在气体分配组件120之间的每个基板60移动到用于膜沉积的气体分配组件120，如在气体分配组件120下面的虚线圆圈所示。额外的45°旋转将使基板60移动离开注射器组件30。基板60和气体分配组件120的数量可以是相同的或不同的。在一些实施例中，存在有与气体分配组件相同数量的正被处理的晶片。在一个或多个实施例中，正被处理的晶片的数量是气体分配组件的数量的分数或整数倍。例如，如果存在四个气体分配组件，则存在有正被处理的4x个晶片，其中x是大于或等于1的整数值。在一个示例性实施例中，气体分配组件120包括由气幕分开的八个处理区域，且基座组件140可容纳六个晶片。
图3中所示的处理腔室100仅仅是一种可能的配置的代表，且不应被视为限制本公开的范围。在此，处理腔室100包括多个气体分配组件120。在所示的实施例中，存在有四个气体分配组件(也称为注射器组件30)绕处理腔室100而均匀地间隔开。所示的处理腔室100是八边形的；然而，本领域技术人员将理解这是一种可能的形状，且不应被视为限制本公开的范围。所示的气体分配组件120是梯形的，但是可以是单一圆形部件或由多个派形区段所组成，如图2中所示。
图3中所示的实施例包括负载锁定腔室180，或类似缓冲站的辅助腔室。此腔室180连接到处理腔室100的一侧，以允许例如基板(也称为基板60)从处理腔室100装载/卸除。晶片机器人可位于腔室180中，以将基板移动到基座上。
转盘(如，基座组件140)的旋转可以是连续的或间断的(不连续的)。在连续的处理中，晶片持续旋转，使得它们依次地暴露于每个注射器。在不连续的处理中，晶片可移动到注射器区域并停止，且接着移动到在注射器之间的区域84并停止。例如，转盘可旋转，使得晶片从注射器间的区域移动越过注射器(或停止在注射器附近)，且到达下一个注射器间的区域上，其中转盘可再次暂停。在注射器之间的暂停可为在每一层沉积之间的额外处理步骤(如，暴露于等离子体)提供时间。
图4示出气体分配组件220的扇区或部分，可称为注射器单元122。注射器单元122可单独地使用或与其它注射器单元组合使用。例如，如图5中所示，图4的四个注射器单元122经组合以形成单一气体分配组件220。(为了清楚起见，未图示分离四个注射器单元的线)。尽管图4的注射器单元122除了净化气体端口155和真空端口145之外还具有第一反应气体端口125和第二反应气体端口135两者，注射器单元122不需要所有这些部件。
参照图4和图5两者，根据一个或多个实施例的气体分配组件220可包含多个扇区(或注射器单元122)，其中每个扇区是相同的或不同的。气体分配组件220定位在处理腔室内且包含在气体分配组件220的前表面121中的多个细长气体端口125、135、145。多个细长气体端口125、135、145、155从邻近内周边缘123的区域朝向与气体分配组件220的外周边缘124相邻的区域延伸。所示的多个气体端口包括第一反应气体端口125、第二反应气体端口135、真空端口145及净化气体端口155，真空端口145围绕第一反应气体端口和第二反应气体端口的每一个。
参考图4或图5中所示的实施例，然而，当描述端口从至少约内周区域延伸到至少约外周区域时，端口可从内区域不仅仅径向地延伸到外部区域。当真空端口145围绕反应气体端口125和反应气体端口135时，端口可切向地延伸。在图4和图5中所示的实施例中，楔形反应气体端口125、135在所有边缘(包括内周边区域和外周边区域附近)上被真空端口145包围。
参考图4，当基板沿着路径127移动时，基板表面的每个部分暴露于各种反应气体。跟随着路径127，基板将暴露于或“看到”净化气体端口155、真空端口145、第一反应气体端口125、真空端口145、净化气体端口155、真空端口145、第二反应气体端口135和真空端口145。因此，在图4中所示的路径127的端部处，基板已暴露于第一反应气体端口125和第二反应气体端口135，以形成层。所示的注射器单元122形成四分之一圆，但可更大或更小。图5中所示的气体分配组件220可被认为是图4的四个注射器单元122以串联连接的组合。
图4的注射器单元122示出分离反应气体的气幕150。术语“气幕”用来描述将反应气体从混合分开的气流或真空的任何组合。图4中所示的气幕150包含紧邻第一反应气体端口125的真空端口145的部分、在中间的净化气体端口155和紧邻第二反应气体端口135的真空端口145的部分。气流和真空的组合可用以防止或最小化第一反应气体和第二反应气体的气相反应。
参考图5，来自气体分配组件220的气流和真空的组合形成分离为多个处理区域250。处理区域大致被限定为围绕单独的反应气体端口125、135，其中气幕150在250之间。在图5中所示的实施例构成八个单独的处理区域250，具有八个单独的气幕150在其间。处理腔室可具有至少两个处理区域。在一些实施例中，存在有至少三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、10个、11个或12个处理区域。
在处理期间，基板可在任何给定的时间暴露于超过一个处理区域250。然而，暴露于不同处理区域的部分将具有将两者分开的气幕。例如，如果基板的前边缘进入包括第二反应气体端口135的处理区域，则基板的中间部分将在气幕150下方，且基板的后边缘将在包括第一反应气体端口125的处理区域中。
可以是例如负载锁定腔室的工厂接口280示出为连接到处理腔室100。基板60示出为叠加在气体分配组件220上方以提供参考框架。基板60可经常位于基座组件上，以被保持在气体分配板120的前表面121附近。基板60经由工厂接口280而装载到处理腔室100中，装载到基板支撑件或基座组件上(见图3)。基板60可示出为定位于处理区域内，因为基板位于第一反应气体端口125附近和两个气幕150a、150b之间。沿着路径127旋转基板60将使基板绕处理腔室100逆时针地移动。因此，基板60将经由第八处理区域250h(包括其间的所有处理区域)而暴露于第一处理区域250a。
本公开的实施例涉及包含具有多个处理区域250a-250h的处理腔室100的处理方法，其中每个处理区域由气幕150与相邻区域分离。例如，图5中所示的处理腔室。处理腔室内的气幕和处理区域的数量可以是任何合适的数量，取决于气流的布置。图5中所示的实施例具有八个气幕150和八个处理区域250a-250h。
多个基板60定位在基板支撑件上，例如图1和图2所示的基座组件140。多个基板60绕处理区域而旋转以进行处理。通常，气幕150在整个处理中是接合(气体流动且真空开启)的，包括当没有反应气体流入腔室中时的时期。
因此，本公开的一个或多个实施例涉及利用如图5所示的批处理腔室的处理方法。基板60放置到处理腔室中，处理腔室具有多个部分250，每一部分由气幕150与相邻部分分开。
本公开的一些实施例结合附接到基座的底表面的动态IR屏蔽件，且与基座一起旋转，以在感兴趣的区域中的晶片下产生永久覆盖。改变屏蔽件的形状可用以调节面向喷头的晶片表面上的局部温度。在一些实施例中，屏蔽件经由具有定位特征的螺纹紧固件而从基座的底部悬挂。在屏蔽件和基座之间的间距可变化，以进一步影响温度分布。屏蔽件材料也可以影响晶片温度分布的方式来选择。
参考图6，本公开的一个或多个实施例涉及基座组件600。基座组件600包含具有顶表面612和底表面614的基座610。多个凹陷642形成在基座的顶表面612中。凹陷642经尺寸设定为在处理期间支撑基板(或晶片)。图6所示的凹陷642包括外周凸缘644，以支撑晶片的外边缘。然而，本领域技术人员将理解凹陷642可具有如图1所示的平坦底部。外周凸缘644仅仅是凹陷642的一种可能的配置。
加热器620位于基座610的下方，以加热基座610。加热器620可以是任何合适类型的加热器，包括但不限于发射红外线(IR)辐射以加热基座610的底表面614的辐射加热器。在一些实施例中，加热器620不是基座组件600的一部分并与基座610分离。在一些实施例中，加热器是从基座组件分离的部件。在一些实施例中，加热器620是红外线加热器。在一些实施例中，加热器620不是感应加热器。
屏蔽件630位于基座610的底表面614和加热器620之间。屏蔽件630具有面向基座的底表面614的顶表面632和面向加热器620的底表面634。屏蔽件630增加跨基座610的凹陷642的沉积均匀性。在一些实施例中，屏蔽件630增加沉积均匀性并降低跨凹陷642以及跨基板的温度均匀性。
图7至图9示出了基座组件600的实施例。这些实施例的每一个被图示为观察基座610的底表面614。凹陷642和凸缘644被绘制为虚线，以图示凹陷在基座610的不可见侧上的位置。以这种方式图示凹陷642，以说明凹陷和屏蔽件的相对位置。
在图7的实施例中，屏蔽件630包含多个屏蔽区段631。每个区段631被定位在基座610的顶表面中的凹陷642之间的区域中。在图7中的屏蔽区段631的每一个是从基座610的中心161朝向基座610的外周边缘144径向延伸的楔形的。所示的屏蔽区段631不与凹陷642重叠，但是本领域技术人员将理解可能会有一些重叠。在一些实施例中，屏蔽件630不具有阻挡在加热器620和基座的底表面614之间的直接视线的连续屏蔽件表面。在一些实施例中，屏蔽区段经定位以降低基座的局部温度，以改善温度均匀性。
图8图示了本公开的另一实施例，其中存在有不同类型的屏蔽区段631。第一区段661经轮廓设定为具有与凹陷642的形状相似的形状。所示的经轮廓设定的区域662是圆形的，以模仿邻近该经轮廓设定的区域662的凹陷642的形状。
在一些实施例中，屏蔽区段661经形状设定为相较于邻近凹陷642的后边缘548，更多地覆盖凹陷642的前边缘647。不受任何特定操作理论的约束，据信基座610的旋转拖动在区域之间的工艺气体，且前边缘647暴露于更高浓度的工艺气体。据信屏蔽可降低前边缘附近的相对温度，使得沉积与基板的中心和后边缘保持一致，基板的中心和后边缘维持在更高的温度但具有较低的局部反应气体浓度。
图8所示的第二类型的屏蔽区段671与凹陷642对准以重叠。如在此方面所使用的，术语“重叠”是指凹陷和屏蔽区段的垂直定位是对准的。本领域技术人员将理解屏蔽区段物理上不位于凹陷之上。屏蔽区段671从凹陷642的内边缘649内侧的区域朝凹陷642的中心651延伸。屏蔽区段671可延伸不超过凹陷642的中心651，延伸到凹陷642的中心651，或延伸超过凹陷642的中心651。
在一些实施例中，存在屏蔽区段661而没有屏蔽区段671。在一些实施例中，存在屏蔽区段671而没有屏蔽区段661。在一些实施例中，存在屏蔽区段661和屏蔽区段671两者。
图9示出了基座组件600的另一实施例，其中屏蔽件630是环形的。环具有内边缘681和外边缘682。内边缘681比外边缘682更靠近基座610的中心161。
在一些实施例中，屏蔽件630的内边缘681定位在凹陷642的宽度的第一个四分之一内。如在此方面所使用的，凹陷642的宽度被限定为从最靠近基座的中心161的凹陷的点到距基座的中心161最远的凹陷的点的距离。凹陷642的中心处于凹陷的宽度的50％。在一些实施例中，屏蔽件630的内边缘681位于凹陷宽度的内部40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或5％之内。在一些实施例中，内边缘681位于较靠近基座的中心的凹陷的边界外侧。
在一些实施例中，屏蔽件630的外边缘682定位在凹陷642的宽度的第二个二分之一内。在一些实施例中，屏蔽件630的外边缘682定位在凹陷的宽度的外部40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或5％之内。换言之，在一些实施例中，屏蔽件630的外边缘682定位在大于或等于凹陷的宽度的约60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的点处。在一些实施例中，屏蔽件630的外边缘682位于凹陷的外边缘外侧。
在一些实施例中，屏蔽件的内边缘定位在凹陷宽度的第一个四分之一(＜25％)内，且屏蔽件的外边缘定位在凹陷的宽度的第四个四分之一(＞75％)内。在一些实施例中，从屏蔽件的内边缘到屏蔽件的外边缘的距离覆盖凹陷的宽度至少约1/3、1/2或2/3。在一些实施例中，从屏蔽件的内边缘到屏蔽件的外边缘的距离覆盖凹陷的宽度的70％的至少约25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％。
屏蔽件630可由任何合适的材料所制成。在一些实施例中，屏蔽件由不锈钢、氧化铝或氮化铝的一种或多种所制成。在一些实施例中，屏蔽件包含介电材料。在一些实施例中，屏蔽件包含陶瓷材料。
再次参考图6，屏蔽件630定位为距基座610的底表面614一定距离，以形成间隙G。在一些实施例中，间隙G在约0.25mm至约6mm的范围中。在一些实施例中，间隙G大于或等于约0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm、1.5mm、2mm或2.5mm。在一些实施例中，间隙G小于或等于约6mm、5.5mm、5mm、4.5mm、4mm或3.5mm。在一些实施例中，间隙G在约1mm至约5mm的范围中，或在约2mm至约4mm的范围中，或在约2.5mm至约3.5mm的范围中，或约3mm。
加热器620与屏蔽件630间隔开距离D。在一些实施例中，加热器620与屏蔽件630隔开在约30mm至约80mm范围中的距离，或者在约4mm至约70mm的范围中的距离。在一些实施例中，加热器620和屏蔽件630的间隔距离大于或等于约30mm、40mm或50mm。在一些实施例中，加热器620距屏蔽件630约60mm。在一些实施例中，加热器620是与基座610或屏蔽件630分离的部件。
如图6所示，在一些实施例中，基座组件600包括连接到基座610的多个悬挂杆695。悬挂杆695可支撑屏蔽件630并维持在屏蔽件630和基座610之间的间隙G。悬挂杆695可穿过屏蔽件630中的开口690。在一些实施例中，悬挂杆695的每一个包含将屏蔽件630连接到悬挂杆695的肩部螺钉696。
控制器680包括中央处理单元(CPU)682、存储器684和支持电路686。中央处理单元682可以是任何形式的计算器处理器之一，其可用于在工业设置中使用以控制各种腔室和子处理器。存储器684耦接到CPU 682，且可以是容易获得的存储器的一个或多个，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、光盘、软盘、硬盘或任何其他形式的本地或远程的数字存储器。支持电路686耦接到CPU 682，以传统方式支持CPU682。这些电路可包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路，子系统等。
在一些实施例中，控制器包括含有计算机代码的非瞬时计算机可读介质，当由一个或多个计算机处理器的操作而执行计算机代码时执行用于控制腔室中的沉积工艺的操作。计算机代码可包括用于处理器的指令集，以使得处理器能够特别地控制加热器(功率、温度、位置)、热屏蔽件、基座组件旋转和提升和/或包括气体流的气体分配组件。
一些实施例的计算机程序代码包括为多个气体类型的每一个限定腔室内的可接受水平的数据模型。计算机程序代码可包括用以针对温度控制确定加热器功率设定的模型或查找表。在一些实施例中，计算机程序代码包括基于温度反馈电路来确定一个或多个热屏蔽件的位置的模型。
在一些实施例中，每个屏蔽区段631、661、671由至少三个悬挂杆695所支撑。在一些实施例中，每个屏蔽区段631、661、671包含至少三个开口690，以允许悬架杆穿过其中。如可从图7和图8看出，屏蔽区段的一些实施例具有三个开口690。
如图9所示，屏蔽件630的一些实施例包括从内边缘681向内延伸的多个突起685。突起685可包括允许悬架杆穿过其中的开口690。在一些实施例中，屏蔽件630由穿过屏蔽件630中的六个开口690的六个悬架杆所支撑。
根据一个或多个实施例，在形成层之前和/或之后，使基板经受处理。此种处理可在相同的腔室中或在一个或多个单独的处理腔室中进行。在一些实施例中，基板从第一腔室移动到单独的第二腔室，用于进一步处理。基板可从第一腔室直接移动到单独的处理腔室，或其可从第一腔室移动到一个或多个传送腔室，并接着移动到单独的处理腔室。因此，处理设备可包含与传送站连通的多个腔室。这种设备可被称为“群集工具”或“群集系统”等。
通常，群集工具是模块化系统，包含执行各种功能(包括基板中心找寻和定向、退火、退火、沉积和/或蚀刻)的多个腔室。根据一个或多个实施例，群集工具包括至少第一腔室和中央传送腔室。中央传送腔室可容纳能够在处理腔室和负载锁定腔室之间穿梭基板的机器人。传送腔室通常维持在真空状态，并提供用于将基板从一个腔室穿梭到另一个腔室和/或位于群集工具的前端处的负载锁定腔室的中间站。可适用于本公开的两种众所周知的群集工具是可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司获得的
Figure BDA0001933898990000141
和
Figure BDA0001933898990000142
然而，可改变腔室的精确布置和组合用于执行如本文所述的工艺的特定步骤。可使用的其它处理腔室包括但不限于循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、化学清洁、热处理(诸如RTP)、等离子体氮化、退火、定向、羟基化及其他基板处理。通过在群集工具上的腔室中进行处理，可在沉积后续膜之前避免大气杂质对基板的表面污染，而无需氧化。
根据一个或多个实施例，基板连续地处于真空或“负载锁定”条件下，且当从一个腔室移动到下一个腔室时不暴露于环境空气。传送腔室因此处于真空下且在真空压力下“抽真空”。惰性气体可存在于处理腔室或传送腔室中。在一些实施例中，使用惰性气体作为净化气体，以移除一些或全部反应物。根据一个或多个实施例，在沉积腔室的出口处注入净化气体，以防止反应物从沉积腔室移动到传送腔室和/或额外的处理腔室。因此，惰性气体流在腔室的出口处形成帘幕。
基板可在单个基板沉积腔室中进行处理，其中单个基板在另一基板被处理之前被装载、处理和卸除。基板也可以类似于传送系统的连续方式进行处理，其中多个基板分别装载到腔室的第一部分中、移动穿过腔室并从腔室的第二部分卸除。腔室和相关联的输送系统的形状可形成平直路径或曲线路径。另外，处理腔室可以是转盘，其中多个基板绕中心轴线移动并暴露于整个转盘路径中的沉积、蚀刻、退火、清洁等工艺。
在处理期间，基板可被加热或冷却。这种加热或冷却可通过任何合适的手段而完成，包括但不限于改变基板支撑件的温度和将加热或冷却的气体流到基板表面。在一些实施例中，基板支撑件包括加热器/冷却器，加热器/冷却器可被控制以传导的方式改变基板温度。在一个或多个实施例中，所采用的气体(无论是反应气体或惰性气体)被加热或冷却，以局部地改变基板温度。在一些实施例中，加热器/冷却器定位为在腔室内邻近基板表面，以对流的方式改变基板温度。
在处理期间，基板也可以是静止的或旋转的。旋转基板可连续地旋转或以不连续的步骤而旋转。例如，基板可在整个工艺中旋转，或基板可在暴露于不同的反应或净化气体之间少量地旋转。在处理期间(连续地或分步骤地)旋转基板可通过最小化例如气流几何形状的局部变化的影响而帮助产生更均匀的沉积或蚀刻。
在原子层沉积类型的腔室中，基板可在空间上或时间上分离的工艺中暴露于第一和第二前驱物。时间ALD是传统的工艺，其中第一个前驱物流到腔室中，以与表面反应。在流动第二前驱物之前，将第一个前驱物从腔室中净化。在空间ALD中，第一和第二前驱物都同时流到腔室，但在空间上分离，使得在流动之间存在防止前驱物混合的区域。在空间ALD中，基板相对于气体分布板而移动，或反之亦然。
在实施例中，当方法的一或多个部分发生在一个腔室中时，该工艺可以是空间ALD工艺。尽管以上所述的一种或多种化学物质可能不兼容(即，导致除了在基板表面上产生反应和/或沉积在腔室上之外的反应)，空间分离确保了各反应物在气相中不互相暴露。例如，时间ALD涉及净化沉积腔室。然而，在实施中有时不可能在流入额外的反应物之前将多余的反应物从腔室中净化出来。因此，腔室内的任何残留反应物都可能发生反应。通过空间分离，不需要清除多余的反应物，且限制了交叉污染。此外，可能使用大量的时间来净化腔室，并因此可通过消除净化步骤而增加生产量。
整个本说明书中对“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”的提及意味着结合实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中的各个地方中的诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或”在实施例中”的用语的出现不一定代表本公开的相同实施例。此外，特定的特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
尽管已经参考特定实施例而描述了本文的公开内容，但是应当理解这些实施例仅仅是本公开的原理和应用的说明。对于本领域技术人员显而易见的是，可对本公开的方法和设备进行各种修改和变化而不背离本公开的精神和范围。因此，本公开意欲包括在所附权利要求及其等效物的范围内的修改和变化。

Claims (19)

1.一种基座组件，包含：
基座，具有顶表面和底表面，所述顶表面具有多个凹陷形成于所述顶表面中，所述凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板；
加热器，位于所述基座下方，以加热所述基座；以及
屏蔽件，位于所述基座的所述底表面和所述加热器之间，所述屏蔽件增加跨所述基座的沉积均匀性，
其中所述屏蔽件包含多个屏蔽区段，每个区段定位在所述凹陷之间的区域中。
2.如权利要求1所述的基座组件，其中所述屏蔽区段的每一个是从所述基座的中心径向延伸的楔形形状。
3.如权利要求1所述的基座组件，其中所述屏蔽区段的每一个经轮廓设定为具有与所述凹陷的形状相似的形状。
4.如权利要求3所述的基座组件，其中所述屏蔽区段比相邻凹陷的后边缘更多地覆盖凹陷的前边缘。
5.如权利要求1所述的基座组件，其中所述屏蔽区段的每一个与凹陷对准，并从凹陷的内边缘内侧的区域朝所述凹陷的中心延伸。
6.一种基座组件，包含：
基座，具有顶表面和底表面，所述顶表面具有多个凹陷形成于所述顶表面中，所述凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板；
加热器，位于所述基座下方，以加热所述基座；以及
屏蔽件，位于所述基座的所述底表面和所述加热器之间，所述屏蔽件增加跨所述基座的沉积均匀性，
其中所述屏蔽件是环形的且具有内边缘和外边缘，所述内边缘比所述外边缘更靠近所述基座的中心。
7.如权利要求6所述的基座组件，其中所述屏蔽件包含从所述内边缘向内延伸的多个突起。
8.如权利要求7所述的基座组件，其中所述多个突起中的至少一些包含允许悬架杆穿过的开口。
9.如权利要求6所述的基座组件，其中所述屏蔽件的所述内边缘定位在所述凹陷的宽度的第一个四分之一内。
10.如权利要求6所述的基座组件，其中所述屏蔽件的所述外边缘定位在所述凹陷的宽度的第二个二分之一内。
11.如权利要求6所述的基座组件，其中所述屏蔽件的所述内边缘定位在所述凹陷的宽度的第一个四分之一内，且所述屏蔽件的所述外边缘定位在所述凹陷的所述宽度的第四个四分之一内。
12.如权利要求6所述的基座组件，其中从所述屏蔽件的所述内边缘到所述屏蔽件的所述外边缘的距离覆盖所述凹陷的宽度的至少2/3。
13.如权利要求1所述的基座组件，其中所述屏蔽件由不锈钢、氧化铝或氮化铝中的一种或多种所制成。
14.如权利要求1所述的基座组件，其中所述屏蔽件定位成距所述基座的所述底表面一距离，以形成在0.25mm至6mm的范围中的间隙。
15.如权利要求14所述的基座组件，其中所述加热器与所述屏蔽件间隔开在30mm至80mm的范围中。
16.如权利要求1所述的基座组件，进一步包含连接到所述基座的多个悬挂杆，所述悬挂杆支撑所述屏蔽件并维持在所述屏蔽件和所述基座之间的间隙。
17.如权利要求16所述的基座组件，其中所述悬挂杆的每一个包含用以将所述屏蔽件连接到所述悬挂杆的肩部螺钉。
18.一种基座组件，包含：
基座，具有顶表面和底表面，所述顶表面具有多个凹陷形成在所述顶表面中，所述凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板；
加热器，位于所述基座下方，以加热所述基座；
屏蔽件，位于所述基座的所述底表面和所述加热器之间，所述屏蔽件包含多个屏蔽区段，每个屏蔽区段定位在所述凹陷之间的区域中并增加跨所述基座的沉积均匀性，每个屏蔽区段经轮廓设定为具有与所述凹陷的形状相似的形状，并比相邻凹陷的后边缘更多地覆盖凹陷的前边缘，每个屏蔽区段包括穿过其中的多个开口；以及
多个悬挂杆，连接到所述基座，并穿过所述屏蔽区段中的所述多个开口，以支撑所述屏蔽区段并维持在所述屏蔽区段和所述基座之间的间隙。
19.一种基座组件，包含：
基座，具有顶表面和底表面，所述顶表面具有多个凹陷形成在所述顶表面中，所述凹陷经尺寸设定为在处理期间支撑基板；
加热器，位于所述基座下方，以加热所述基座；以及
屏蔽件，位于所述基座的所述底表面和所述加热器之间，所述屏蔽件增加跨所述基座的沉积均匀性，所述屏蔽件具有带内边缘和外边缘的环形，所述内边缘比所述外边缘更靠近所述基座的中心，所述屏蔽件包括从所述内边缘向内延伸的多个突起，每个突起具有穿过其中的开口，从所述屏蔽件的所述内边缘到所述屏蔽件的所述外边缘的距离覆盖所述凹陷的宽度的至少2/3；以及
多个悬挂杆，连接到所述基座，所述悬挂杆支撑所述屏蔽件并维持在所述屏蔽件和所述基座之间的间隙，所述悬挂杆的每一个穿过所述屏蔽件中的开口。
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