CN113423866A - 用于在原子层沉积(ald)衬底处理室中调整膜性质的基座 - Google Patents

用于在原子层沉积(ald)衬底处理室中调整膜性质的基座 Download PDF

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Abstract

一种用于利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统包含：基座，其被设置于处理室中，以于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上。位于所述基座中的第一环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。所述第一环形凹部具有大于所述衬底的直径的内径。由介电材料所制成的环形环在所述第一环形凹部中环绕所述衬底而设置。在所述基座中的第二环形凹部位于所述环形环的下方。所述第二环形凹部具有高度且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。

Description

用于在原子层沉积(ALD)衬底处理室中调整膜性质的基座
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月8日申请的美国临时申请No.62/802,904的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
本发明整体上涉及衬底处理系统，更具体地，涉及用于原子层沉积(ALD)衬底处理室的基座。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可以用于进行衬底处理，例如在衬底(例如半导体晶片)上沉积或蚀刻膜。衬底处理系统通常包含处理室，其具有设置于其中的衬底支撑件(例如基座、板件等)。衬底在处理期间被设置在衬底支撑件上。可将气体扩散装置(例如喷头)设置于处理室中，以根据需要来输送和分散处理气体和清扫气体。
在某些应用中，利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)以沉积膜。在PEALD期间，进行一或多个循环以在衬底上沉积膜。各个PEALD循环通常包含前体投配、配料清扫、RF等离子体投配、以及RF清扫步骤。在沉积期间，可利用喷头将处理气体输送至处理室。在RF等离子体投配期间，将RF功率供应至喷头，且衬底支撑件是接地的(或者反之亦然)。
发明内容
一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统包含：基座，其被设置于所述处理室中，以在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上。位于所述基座中的第一环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。所述第一环形凹部具有大于所述衬底的直径的内径。由介电材料所制成的环形环在所述第一环形凹部中环绕所述衬底而设置。在所述基座中的第二环形凹部位于所述环形环的下方。所述第二环形凹部具有预定高度且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。
在其他特征中，所述基座由金属制成。所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层；所述层具有中心区域和环形外侧区域。所述中心区域的厚度小于所述环形外侧区域。
在其他特征中，所述基座由金属制成。所述基座的所述顶表面的环形部分涂布有陶瓷层。所述基座的所述顶表面的位于所述环形部分内的中心部分是未经涂布的。
在其他特征中，所述基座由金属制成。所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层，所述层延伸直至所述第一环形凹部的所述内径。所述层包含凹穴，所述凹穴具有小于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
在其他特征中，所述基座由金属制成。所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层，所述层延伸直至所述第一环形凹部的内径。所述层包含凹穴，所述凹穴具有等于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
在其他特征中，喷头被设置于所述处理室中的所述基座的上方。在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收RF功率。所述基座是接地的。
在其他特征中，喷头被设置于所述处理室中的所述基座的上方。在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收RF功率。所述喷头是接地的。
在另外的特征中，一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统包含：基座，其由金属制成且被设置于所述处理室中，以在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上。位于所述基座中的环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。所述环形凹部具有大于所述衬底的直径的内径。由介电材料所制成的环形环在所述环形凹部中环绕所述衬底而设置。陶瓷材料层涂布所述基座的所述顶表面的环形外侧区域。
在另一特征中，所述层的所述环形外侧区域延伸直至所述环形凹部的内径。
在其他特征中，所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域。所述中心区域的厚度小于所述环形外侧区域。
在其他特征中，所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域。所述中心区域未涂布有所述陶瓷材料。
在其他特征中，所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域。所述中心区域包含凹穴，所述凹穴具有小于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
在其他特征中，所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域。所述中心区域包含凹穴，所述凹穴具有等于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
在其他特征中，所述基座中的第二环形凹部位于所述环形环的下方。所述第二环形凹部具有预定高度且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。
在其他特征中，喷头被设置于所述处理室中的所述基座的上方。在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收RF功率。所述基座是接地的。
在其他特征中，喷头被设置于所述处理室中的所述基座的上方。在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收RF功率。所述喷头是接地的。
在另外的特征中，一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统包含被设置于所述处理室中的喷头。所述喷头包含内部充气部和气体通孔，经由所述气体通孔而将处理气体导入和分配于所述处理室中。由金属制成的基座设置于所述处理室中的所述喷头的正下方，以在利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上。所述基座小于所述喷头的包含所述气体通孔的区域。陶瓷材料层涂布所述基座的所述顶表面。所述层包含环形外侧区域以及邻接所述环形外侧区域的中心区域。凹穴被设置于所述层的所述中心区域中。所述凹穴具有小于或等于所述层的所述环形外侧区域的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
在其他特征中，在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收RF功率。所述基座是接地的。
在其他特征中，在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收RF功率。所述喷头是接地的。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1显示了包含原子层沉积(ALD)处理室的衬底处理系统的示例的功能框图；
图2A和2B显示具有凹陷(切口)顶部的基座，其用于改善ALD处理室中所处理的衬底的膜特性；
图3A-3C显示了具有涂布于基座顶表面上的陶瓷涂层的基座，其用于改善ALD处理室中所处理的衬底的膜特性；
图4A-4D显示了包含图2A-3C所示的凹陷与涂布特征的组合的各种基座设计，其用于进一步改善ALD处理室中所处理的衬底的膜特性；以及
图5显示了基座尺寸小于喷头的有效区域的基座设计；
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
本公开内容涉及用于调整膜蚀刻性能(包括干式蚀刻率、下游湿式蚀刻率、膜密度、以及折射率)的系统和方法。这些系统和方法涉及修改基座边缘处的基座形状因素及几何特征。具体而言，减少基座的边缘区域可提高等离子体在衬底上的聚焦程度，并且改善沉积于衬底上的膜的特性。此外，在基座(位于衬底正下方)的顶表面上涂布陶瓷涂层可有效地调整衬底性能。
此外，等离子体接地可紧邻于衬底，以最大程度地实现包括蚀刻率、密度、以及折射率的膜性质。具体而言，对于被供电的喷头/接地的基座的配置而言，接地可在衬底的正下方，而对于接地的喷头/被供电的基座的配置而言，接地可在衬底的正上方。
可通过设计具有以下特征的基座而实现这些系统和方法：在衬底正下方的基座部分具有衬底尺寸的接触区域、且在衬底尺寸的接触区域之外的基座部分具有大型凹穴(切口)。切口使得衬底平面外部的阻抗增加。替代地或附加地，可通过设计具有以下特征的基座而实现这些系统及方法：具有衬底尺寸的基座或与喷头相比而较小的基座。根据本发明的基座设计的这些以及其他特征在下文中详细说明。
将本公开内容整理如下。参照图1显示和说明了原子层沉积(ALD)处理室的示例。参照图2A和2B显示和说明了基座设计，其中与衬底相邻的基座顶部自基座边缘径向往内凹进。参照图3A-3C显示和说明了基座设计，其具有涂布于基座顶表面上的陶瓷涂层。参照图4A-4D显示和说明了包含凹陷与涂布特征的组合的各种其他基座设计。图5中显示另一基座设计，其中基座小于喷头的有效区域(即，包含气体通孔的区域)，其为替代图2A和2B所示的凹陷特征的方案。
图1显示了包含衬底支撑件(例如基座)104的衬底处理系统100的示例。衬底支撑件104被设置于处理室108内。在处理期间，衬底112被设置于衬底支撑件104上。在某些示例中，衬底支撑件104可配置为与衬底112的接触最小化。例如，仅衬底112的外缘可接触衬底支撑件104的上表面；衬底112可设置于最小接触面积(MCA)特征上；等等。虽然仅示例性地显示和描述了衬底支撑件104的配置方式，但本公开的教导可应用于具有不同配置的许多其他衬底支撑件。
气体输送系统120包含气体源122-1、122-2、...、以及122-N(统称为气体源122)，其连接至阀124-1、124-2、…、以及124-N(统称为阀124)及质量流量控制器126-1、126-2、…、及126-N(统称为MFC 126)。MFC 126控制由气体源122流至歧管128的气体流动，在歧管128处气体进行混合。歧管128的输出被供应至喷头140。喷头140包含内部充气部以及气体通孔。喷头140经由气体通孔将处理气体导入和分配于处理室108中。
RF产生系统130产生并输出RF电压至喷头140或衬底支撑件104(另一者为DC接地、AC接地、或浮动的)。仅举例而言，RF产生系统130可包含RF电压产生器132，其产生由匹配网络134馈送至喷头140或衬底支撑件104的RF电压。等离子体在处理气体和RF功率被供应至喷头140时产生。
在一些示例中，在每个ALD循环期间，于配料清扫以及RF清扫步骤中，惰性气体(例如氩(Ar)或分子氮(N2))可用作流经喷头140的主要清扫气体。此外，在所有ALD步骤中，作为辅助清扫，分子氧(O2)或分子氮(N2)可连续流过喷头140的背侧，以避免在远程区域处(如喷头140的背侧、以及处理室108的壁部与顶板)产生任何非所期望的沉积。
在一些示例中，衬底支撑件104可包含冷却剂通道160。冷却流体从流体储存装置168和泵170供应至冷却剂通道160。在一些示例中，衬底支撑件104可包含排放式密封带(VSB)基座。在一些示例中，衬底支撑件104可包含多个区(未图示)。可以通过使用选择性地设置于各个区域中的独立受控的加热器164来控制衬底支撑件104的温度。当使用时，加热器164可包含电阻加热器或薄膜加热器。阀178和泵180可用于将反应物从处理室108中排空、和/或控制处理室108内的压力。
控制器182控制处理气体的流动、监测处理参数(如温度、压力、功率等)、激励和熄灭等离子体、移除反应物等。控制器182控制来自气体输送系统120的气体输送，以在处理期间每隔固定时间间隔供应处理气体和/或清扫气体。控制器182利用阀178和泵180来控制处理室108中的压力和/或反应物的排空。控制器182基于来自衬底支撑件104中的传感器(未图示)和/或测量冷却剂温度的传感器(未图示)的温度反馈来控制衬底支撑件104和衬底112的温度。
通过以如下各种方式修改基座设计，可显著地改善膜特性(特别是蚀刻率)。具体而言，下述基座设计中的修改(单独地和组合地)改善等离子体在衬底上的聚焦，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
图2A显示了包含基座202和聚焦环204的基座设计200。基座202由金属(例如铝)制成。聚焦环204由介电材料所制成。基座202可包含以上图1的描述中提及的任何基座。在一些示例中，基座202及下述的其他基座可包含多个水平堆叠的金属(例如铝)构件。这些构件可具有不同的形状，且可被钎焊在一起以形成基座。图2A-5中仅显示各个基座的顶部的一部分，以强调各种基座设计的细节。顶部具有平坦的上表面，衬底208在处理期间被设置于该上表面上。
基座202包含围绕基座202的径向外缘的环形凹部206。环形凹部206的内径大于衬底208的直径。聚焦环204被设置于环形凹部206上。聚焦环204也是环形的且具有高度(或厚度)d1，其大于环形凹部206的高度d2。聚焦环204的顶表面被设置于与衬底208的顶表面平行的平面中，其中衬底208被设置于基座202的非凹陷部分上。聚焦环204的顶表面可高于或低于衬底208的顶表面。
聚焦环204改变衬底208的边缘附近的电离速率及电子密度。聚焦环204使得该区域中不希望有的等离子体不连续性减少。聚焦环204物理上限制衬底208在基座202上的移动。聚焦环204使得当使用某些气体物质时可能在衬底208的边缘处出现的等离子体团减少。聚焦环204在衬底208的外径处的接近性可使衬底208的边缘附近的电子密度和电离速率减小。
图2B显示了基座设计250，其中基座202的紧邻聚焦环204正下方的部分径向地往内凹陷。例如，可以从基座202将材料(例如，金属如铝)移除而形成基座202-1。基座202-1界定聚焦环204的紧邻正下方的凹部252。凹部252的高度h大于聚焦环204和环形凹部206的高度。
在一些实施方案中，凹部252可径向往内延伸至介于沿聚焦环204的外径(或基座202的外缘)的第一垂直轴252-1与沿环形凹部206的第二垂直轴252-2之间的任一点。第一与第二垂直轴252-1、252-2垂直于坐落或位于基座202-1的非凹陷顶部上的衬底208所在的平面。
在一些实现方案中，凹部252可进一步朝向衬底208下方的基座202-1的中心延伸。由于聚焦环204是由此处未图示的其他结构所支撑，因此凹部252的范围可广泛地变化。另外，如参考图5所显示和描述的，替代创造凹部252，可完全去除凹部252并且替代地使用尺寸小于喷头的基座。
基座202-1的区域254(在该处材料从基座202-1移除)提供比基座202-1的部分256(在该处材料(金属)未从基座202-1移除)更大的电阻抗。因此，凹部252使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，凹部252改善了等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。可基于待在衬底208上执行的处理以及包括喷头设计等在内的因素而选择第一与第二垂直轴252-1、252-2(或从第二垂直轴252-2进一步径向往内)之间的凹部252的高度h与范围。
图3A-3C显示了其他基座设计，其中诸如陶瓷材料之类的介电材料的涂层或层被设置于基座的顶表面上(即，基座的顶部金属表面上)。图3A显示了图2A中所示的基座设计200的一部分，以强调基座202涂布有介电涂层的部分。图3B显示了具有介电涂层的第一基座设计300。图3C显示了具有介电涂层的第二基座设计350。
图3B显示了第一基座设计300，其中介电涂层302被直接涂布于基座202的顶表面310上。衬底208直接坐落于介电涂层302上。换言之，介电涂层302与基座202的顶表面310没有任何中介材料层，且衬底208与介电涂层302之间没有任何中介材料层。对于图3B-5中所示的所有基座设计而言都是如此。
介电涂层302从基座202的顶表面310的中心径向延伸至环形凹部206。介电涂层302的厚度t1小于衬底208的厚度t2。一般而言，介电涂层302的厚度t1可以小于或等于约一英寸的百分之一。例如，介电涂层302的厚度t1约为一英寸的千分之四至千分之八。
在介电涂层302的靠近基座202的顶表面310的中心的部分中，形成具有直径D以及深度d的圆形凹穴312。凹穴312的深度d小于介电涂层302的厚度t1。凹穴312的直径D小于衬底208的直径。圆形凹穴312表示环形沟槽或环形凹部，且也可称为圆形沟槽312或圆形凹部312。
介电涂层302以及凹穴312使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，介电涂层302以及凹穴312改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。可基于待在衬底208上执行的处理以及包括喷头设计等在内的因素而选择凹穴312的直径和深度。
图3C显示了第二基座设计350，其中圆形凹穴312-1向下延伸通过介电涂层302直至基座202的顶表面310。换言之，虽然凹穴312-1的直径小于衬底208的直径(与凹穴312相似)，但凹穴312-1的深度d等于介电涂层302的厚度t1(与凹穴312不同)。
因此，在基座202的俯视图中，在没有衬底208的情况下，基座202的顶表面310是可见的。再次说明，圆形凹穴312-1表示环形沟槽或环形凹部，且亦可称为圆形沟槽312-1或圆形凹部312-1。介电涂层302以及凹穴312-1使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，介电涂层302以及凹穴312-1改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
换言之，陶瓷层可被描述为具有环形外部以及与环形外部邻接的中心部分。如图3B中所示，中心区域具有比环形外部的厚度更小的厚度。替代地，如图3C中所示，中心区域完全没有涂层。
图4A-4D显示了其他基座设计，其结合图2A-2B所示的基座设计与图3B-3C所示的基座设计。具体而言，图4A以及4B显示了与图3B及3C所示的介电涂层及凹穴相结合的图2A所示的基座设计200。图4C以及4D显示与图3B以及3C所示的介电涂层以及凹穴相结合的图2B所示的基座设计250。图4A-4D中所示的组合设计进一步改善膜特性。仅显示了基座设计的部分以说明经结合的特征。
图4A显示了一基座设计400，其包含图2A中所示的基座202、聚焦环204、以及环形凹部206。此外，基座202包含图3B中所示的介电涂层302以及凹穴312。基座202不包含图2B中所示的凹部252。介电涂层302以及凹穴312使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，介电涂层302以及凹穴312改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
图4B显示了一基座设计410，其包含图2A中所示的基座202、聚焦环204、以及环形凹部206。此外，基座202包含图3C中所示的介电涂层302以及凹穴312-1。基座202不包含图2B中所示的凹部252。介电涂层302以及凹穴312-1使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，介电涂层302以及凹穴312-1改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
图4C显示了一基座设计420，其包含图2B中所示的基座202-1、聚焦环204、环形凹部206、以及凹部252。此外，基座202-1包含图3B中所示的介电涂层302以及凹穴312。凹部252、介电涂层302、以及凹穴312使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，凹部252、介电涂层302、以及凹穴312改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
图4D显示了一基座设计430，其包含图2B中所示的基座202-1、聚焦环204、环形凹部206、以及凹部252。此外，基座202-1包含图3C中所示的介电涂层302以及凹穴312-1。凹部252、介电涂层302、以及凹穴312-1使得沉积于衬底208上的膜的特性改变。具体而言，凹部252、介电涂层302、以及凹穴312-1改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
在某些实现方案中，相对于在基座中提供凹部252的方式，取而代之，可使用尺寸小于喷头的有效区域的基座，其使得不需要在基座中创造凹部252。这示意性地显示于图5中。喷头140的有效区域为内部区域A，气体通孔位于该内部区域A之内。在尺寸上相对于喷头140的有效区域A而较小的基座202-2改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
此外，虽然未图示，但可在基座202-2上提供介电涂层302以及凹穴312/312-1，如图3B以及3C所示。较小尺寸的基座202-2与基座202-2上的介电涂层302以及凹穴312/312-1的结合改善等离子体在衬底208上的聚焦状况，其进而改善膜特性(例如蚀刻率)。
在上述的基座设计中，可在紧邻衬底的区域中提供接地，以最大程度地实现所期望的膜性质以及蚀刻率。例如，当对喷头供电且使基座接地时，经由紧邻地位于衬底的正下方的一或更多电接点而在基座中提供接地。基座中的接地触点的数量可有所变化。当对基座供电且使喷头接地时，经由紧邻地位于衬底正上方的一或更多电触点而在喷头中提供接地。喷头中的接地触点的数量可有所变化。
以上参照图2A-5所描述的基座设计之任一者都可以用于图1所示之处理室108中。该等基座设计增加等离子体在衬底上的聚焦作用，并显著地改善膜特性和降低膜蚀刻率。
应注意，上面坐落有衬底的陶瓷涂层302与通常用于在许多基座中支撑衬底的陶瓷板有极大的不同、且因此是不可比较的。例如，在许多基座中，陶瓷板被设置于金属底板上，其中该陶瓷板以及该金属底板形成基座。陶瓷涂层302与典型陶瓷板之间存在明显的结构与功能差异。
具体而言，陶瓷涂层302的厚度仅为约一英寸的千分之四至千分之八，而陶瓷板的厚度为数毫米。另外，陶瓷板利用黏合材料层与金属底板黏合，而陶瓷涂层302并未与金属黏合；而是，将陶瓷涂层302喷涂于金属的顶表面上。
更重要的是，典型的陶瓷板包含许多组件，而陶瓷涂层302不包含任何组件。例如，在一些设计中，典型陶瓷板包含一或更多加热器以加热衬底。相比之下，陶瓷涂层302不包含任何加热器。在某些设计中，典型的陶瓷板包含夹持电极以及去夹持电极。相比之下，陶瓷涂层302不包含任何电极。另外，DC及RF偏压可被供应至典型陶瓷板中的组件，但偏压不被供应至陶瓷涂层302。因此，陶瓷涂层302与许多基座中所使用的陶瓷板有极大的不同、且因此是不可比较的。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。
根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、RF产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。
程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。
在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。
因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (23)

1.一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统，所述系统包含：
基座，其被设置于所述处理室中，以在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上；
位于所述基座中的第一环形凹部，所述第一环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸，其中所述第一环形凹部具有大于所述衬底的直径的内径；
环形环，其由介电材料所制成，并且在所述第一环形凹部中环绕所述衬底而设置；以及
第二环形凹部，其位于所述基座中，所述第二环形凹部位于所述环形环的下方，其中所述第二环形凹部具有一定高度且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述基座由金属制成。
3.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层；所述层具有中心区域和环形外侧区域；并且
所述中心区域的厚度小于所述环形外侧区域。
4.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述基座的所述顶表面的环形部分涂布有陶瓷层；并且
所述基座的所述顶表面的位于所述环形部分内的中心部分是未经涂布的。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层，所述层延伸直至所述第一环形凹部的所述内径；并且
所述层包含凹穴，所述凹穴具有小于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
6.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述基座的所述顶表面涂布有陶瓷材料层，所述层延伸直至所述第一环形凹部的内径；并且
所述层包含凹穴，所述凹穴具有等于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
7.根据权利要求1所述的系统，其还包含：
喷头，其被设置于所述处理室中的所述基座的上方；
其中在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收射频功率；并且
其中所述基座是接地的。
8.根据权利要求1所述的系统，其还包含：
喷头，其被设置于所述处理室中的所述基座的上方；
其中在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收射频功率；并且
其中所述喷头是接地的。
9.一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统，所述系统包含：
基座，其由金属或陶瓷所制成且被设置于所述处理室中，以在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上；
位于所述基座中的环形凹部，所述环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸，其中所述环形凹部具有大于所述衬底的直径的内径；
环形环，其由介电材料所制成，并且在所述环形凹部中环绕所述衬底而设置；以及
陶瓷材料层，其涂布所述基座的所述顶表面的环形外侧区域。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述层的所述环形外侧区域延伸直至所述环形凹部的内径。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域，且其中所述中心区域的厚度小于所述环形外侧区域。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域，且其中所述中心区域未涂布有所述陶瓷材料。
13.根据权利要求9所述的系统，其中：
所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域；并且
所述中心区域包含凹穴，所述凹穴具有小于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
14.根据权利要求9所述的系统，其中：
所述层还包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域；并且
所述中心区域包含凹穴，所述凹穴具有等于所述层的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
15.根据权利要求9所述的系统，其还包含位于所述基座中的第二环形凹部，所述第二环形凹部位于所述环形环的下方，其中所述第二环形凹部具有一定高度且从所述基座的外缘朝向所述衬底的外缘而径向往内延伸。
16.根据权利要求9所述的系统，其还包含：
喷头，其被设置于所述处理室中的所述基座的上方；
其中在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收射频功率；并且
其中所述基座是接地的。
17.根据权利要求9所述的系统，其还包含：
喷头，其被设置于所述处理室中的所述基座的上方；
其中在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收射频功率；并且
其中所述喷头是接地的。
18.一种用于在处理室中利用原子层沉积于衬底上沉积膜的系统，所述系统包含：
喷头，其被设置于所述处理室中，所述喷头包含内部充气部和气体通孔，经由所述气体通孔而将处理气体导入和分配于所述处理室中；
基座，其由金属制成且设置于所述处理室中的所述喷头的正下方，以在利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时将所述衬底支撑于所述基座的顶表面上，其中所述基座小于所述喷头的包含所述气体通孔的区域；
陶瓷材料层，其涂布所述基座的所述顶表面，其中所述层包含环形外侧区域以及邻接所述环形外侧区域的中心区域；以及
凹穴，其被设置于所述层的所述中心区域中，其中所述凹穴具有小于或等于所述层的所述环形外侧区域的厚度的深度，且具有小于所述衬底的半径的半径。
19.根据权利要求18所述的系统，其中：
在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述喷头接收射频功率：并且
所述基座是接地的。
20.根据权利要求18所述的系统，其中：
在所述处理室中利用原子层沉积于所述衬底上沉积所述膜时，所述基座接收射频功率；并且
所述喷头是接地的。
21.一种基座，其用于将半导体衬底支撑于所述基座的顶表面上，所述基座包含：
位于所述基座中的环形凹部，所述环形凹部从所述基座的所述顶表面往下延伸且从所述基座的外缘朝向所述半导体衬底的外缘而径向往内延伸，其中所述环形凹部具有大于所述半导体衬底的直径的内径；
环形环，其由介电材料所制成，且在所述环形凹部中环绕所述半导体衬底设置；以及
陶瓷材料层，其被设置于所述基座的所述顶表面的环形外侧区域上，且包含与所述环形外侧区域邻接的中心区域，其中所述中心区域未涂布有所述陶瓷材料。
22.根据权利要求21所述的基座，其中所述层的所述环形外侧区域延伸直至所述环形凹部的内径。
23.根据权利要求21所述的基座，其还包含位于所述基座中的第二环形凹部，所述第二环形凹部位于所述环形环的下方，其中所述第二环形凹部具有一定高度且从所述基座的外缘朝向所述半导体衬底的外缘而径向往内延伸。
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