CN115244655A - 站与站之间的背面弯曲补偿沉积的控制 - Google Patents

站与站之间的背面弯曲补偿沉积的控制 Download PDF

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黄彦辉
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Abstract

用于减少弯曲半导体衬底翘曲的方法，其包括：向半导体处理室中的第一站提供第一衬底；向所述半导体处理室中的第二站提供第二衬底；同时在所述第一站的所述第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层和在所述第二站的所述第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层；以及当所述第一衬底在所述第一站，且所述第二衬底在所述第二站时，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层，而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料。

Description

站与站之间的背面弯曲补偿沉积的控制
相关申请
PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
背景技术
半导体制造处理涉及许多沉积及蚀刻操作，其会剧烈地改变晶片弯曲性。例如，在3D-NAND制作(其因较低成本及在诸多应用中具更高可靠性而逐渐取代2D-NAND芯片)中，具有厚、高应力的基于碳的硬掩模的多堆叠膜会造成明显的晶片翘曲，从而导致前侧光刻覆盖不匹配，或甚至晶片弯曲超过静电卡盘的夹持极限。
这里提供的背景技术说明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。
附图说明
图1是显示在根据某些公开的实施方案的方法中执行的操作的处理流程图。
图2描绘了显示在根据某些公开的实施方案的方法中执行的操作的处理流程图。
图3A-3C描绘了根据公开的实施方案的基本操作序列。
图4描绘了在八个衬底上进行背面沉积的实验数据。
图5描绘了用于测量弯曲量并确定该衬底的背面弯曲补偿层沉积时间的示例性技术的流程图。
图6描绘了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理站的实施方案的示意图。
图7描绘了多站处理工具的实施方案。
发明内容
在一实施方案中，可以提供一种方法。该方法可以包括：向半导体处理室中的第一站提供第一衬底；向所述半导体处理室中的第二站提供第二衬底；同时在所述第一站的所述第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层和在所述第二站的所述第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层；以及当所述第一衬底在所述第一站，且所述第二衬底在所述第二站时，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层，而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料。
在一些实施方案中，所述在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层还可以包括：使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，以及在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还可以包括：使所述前体流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面上。
在一些实施方案中，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层可以使所述第一衬底的所述第一弯曲减少第一量，以及在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层可以使所述第二衬底的第二弯曲减少比所述第一量小的第二量。
在一些实施方案中，所述第一衬底当被提供给第一站时会弯曲所述第一弯曲，并且所述第二衬底当被提供到所述第二站时会弯曲比所述第一弯曲小的第二弯曲。
在一些这样的实施方案中，所述第一弯曲可以介于-30μm和+30μm之间，所述第二弯曲可以介于-30μm和+30μm之间，并且小于所述第一弯曲，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层后，所述第一衬底可以具有介于-10μm和+10μm之间的第三弯曲，以及在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层之后，所述第二衬底可以具有介于-10μm和+10μm之间的第四弯曲。
在一些这样的实施方案中，所述第一弯曲可以介于-300μm和+300μm之间，所述第二弯曲可以介于-300μm和+300μm之间，并且小于所述第一弯曲，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层之后，所述第一衬底可以具有介于-200μm和+200μm之间的第三弯曲，以及在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层之后，所述第二衬底可以具有介于-200μm和+200μm之间的第四弯曲。
在一些实施方案中，在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层可以是在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料之前执行的。
在一些这样的实施方案中，所述方法还可以包括：在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层之后，停止在所述第二衬底上沉积所述第一弯曲补偿层。在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，可以使材料在所述第一衬底的所述背面上连续沉积。
在一些这样的实施方案中，所述在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层还可以包括使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还可以包括使所述前体流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，所述停止还可以包括停止让所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，以及在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，可以使所述前体连续流向所述第一衬底的所述背面上。
在一些实施方案中，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料可以是在在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层之前执行的。
在一些这样的实施方案中，所述方法还可以包括：在所述第二衬底上沉积所述第一弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料之后，开始在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层，并且在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，可以使材料在所述第一衬底的所述背面上连续沉积。
在一些这样的实施方案中，所述在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层还可以包括使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还可以包括使所述前体流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，所述开始还可以包括开始让所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，以及在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，可以使所述前体连续流向所述第一衬底的所述背面上。
在一些实施方案中，所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层可以包括氮化硅。
在一些这样的实施方案中，所述第一衬底在被提供到所述第一站时会弯曲第一凹形弯曲，并且所述第二衬底在被提供到所述第二站时会弯曲第二凹形弯曲。
在一些这样的实施方案中，在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层还可以包括使所述衬底的所述背面与氨以及含硅前体接触，并且在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还可以包括使所述衬底的所述背面与氨以及含硅前体接触。
在一些实施方案中，所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层可以包括氧化硅。
在一些这样的实施方案中，所述第一衬底在被提供到所述第一站时会弯曲第一凸形弯曲，并且所述第二衬底在被提供到所述第二站时会弯曲第二凸形弯曲。
在一些这样的实施方案中，在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层还可以包括使所述衬底的所述背面与一氧化二氮以及含硅前体接触，并且在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还可以包括使所述衬底的所述背面与一氧化二氮以及含硅前体接触。
在一些实施方案中，所述第一衬底当被提供到所述第一站时会是弯曲的并且具有沉积在所述第一衬底的正面上的具有内部压缩应力的层，所述第二衬底当被提供到所述第二站时会是弯曲的并且具有沉积在所述第二衬底的正面上的具有内部压缩应力的层，以及沉积在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上的所述第一弯曲补偿材料层可以具有内部拉伸应力。
在一些实施方案中，所述第一衬底当被提供到所述第一站时会是弯曲的并且具有沉积在所述第一衬底的正面上的具有内部拉伸应力的层，所述第二衬底当被提供到所述第二站时会是弯曲的并且具有沉积在所述第二衬底的正面上的具有内部拉伸应力的层，以及沉积在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上的所述第一弯曲补偿材料层可以具有内部压缩应力。
在一些实施方案中，将所述弯曲补偿材料层沉积到所述第一衬底和所述第二衬底上可以是通过等离子体增强化学气相沉积来执行的。
在一些这样的实施方案中，将所述弯曲补偿材料层沉积到所述第一衬底和所述第二衬底上可以包括在所述第一站点燃等离子体，以及在所述第一站处的所述等离子体在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间可以不熄灭。
在一些这样的实施方案中，所述方法还可以包括：在将所述第一衬底提供到所述第一站之前，确定所述第一衬底的测得的第一弯曲，在将所述第二衬底提供到所述第二站之前，确定所述第二衬底的测得的第二弯曲，基于所述测得的第一弯曲确定用于将所述弯曲补偿材料沉积到所述第一衬底上的第一沉积时间，以及基于所述测得的第二弯曲确定用于将所述弯曲补偿材料沉积到所述第二衬底上的第二沉积时间。所述第一沉积时间可以大于所述第二沉积时间，可执行在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层并持续所述第二沉积时间，可执行在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层并持续第三沉积时间，以及所述第一沉积时间可以基本上等于所述第二沉积时间加上所述第三沉积时间。
在一些这样的实施方案中，确定所述测得的第一弯曲和所述测得的第二弯曲可以是使用一个或多个激光器来确定的。
在一些这样的实施方案中，确定所述第一沉积时间还可以包括将所述测得的第一弯曲或从其导出的参数应用于(i)减少衬底上的弯曲所需的背面沉积时间和(ii)表示弯曲减少量的变量之间的关系，并且所述应用返回所述第一沉积时间。
在还有的一些这样的实施方案中，所述关系可以基本上是线性的。
在一些实施方案中，可执行在所述第一衬底的背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和沉积所述第二弯曲补偿材料层并持续范围介于60秒至2000秒之间的时间，以及可执行在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层并持续范围介于60秒至2000秒之间的时间。
在一些实施方案中，在所述第一衬底的背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层会导致在所述第一衬底的背面上的材料的第一总厚度，以及在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层会导致在所述第二衬底的所述背面上的材料的小于所述第一总厚度的第二总厚度。
在一实施方案中，可以提供一种方法。该方法可以包括将第一衬底提供给半导体处理室中的第一站，将第二衬底提供给半导体处理室中的第二站，同时在第一组处理条件下在第一站的第一衬底的背面上沉积具有带第一值的特性的材料的第一弯曲补偿层和在不同于第一组处理条件的第二组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积具有带第二值的特性的材料的第二弯曲补偿层。第一弯曲补偿材料层的第一特性值不同于第二弯曲补偿材料层的第二特性值。
在一些实施方案中，该特性可以是厚度，并且第一值可以大于第二值。
在一些实施方案中，该特性可以是压缩应力。
在一些实施方案中，该特性可以是拉伸应力。
在一些实施方案中，第一组处理条件可以具有第一持续时间并且第二组处理条件可以具有小于第一持续时间的第二持续时间。
在一些实施方案中，第一组处理条件可以具有第一温度并且第二组处理条件可以具有不同于第一温度的第二温度。
在一些实施方案中，第一组处理条件可以具有第一前体流速，并且第二组处理条件可以具有不同于第一前体流速的第二前体流速。
在一些实施方案中，第一组处理条件可以具有第一等离子体功率，并且第二组处理条件可以具有不同于第一等离子体功率的第二等离子体功率。
在一实施方案中，可以提供一种方法。该方法可以包括向半导体处理室中的第一站提供第一衬底，向半导体处理室中的第二站提供第二衬底，同时在第一组处理条件下的第一站的第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿层材料和在第一组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层，将第二站的处理条件调整到与第一组处理条件不同的第二组处理条件，并且同时在第一组处理条件下在第一站的第一衬底的背面沉积第二弯曲补偿材料层，并在第二组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积第三弯曲补偿材料层。第二弯曲补偿材料层不同于第三弯曲补偿材料层。
在一些实施方案中，所述调整还可以包括改变在第二站的等离子体功率。
在一些实施方案中，所述调整还可以包括改变第二站的温度。
在一些实施方案中，所述调整还可以包括改变在第二站的前体流速。
在一实施方案中，可以提供一种用于在衬底上进行背面沉积的系统。该系统可以包括气体输送系统，该气体输送系统包括前体气体源、处理室以及控制器，所述处理室包括至少两个站，并且每个站流体地连接到气体输送系统并且被配置为使前体流到在该站的衬底的背面上，所述控制器用于控制该系统并包括控制逻辑，该控制逻辑用于致使气体输送系统让前体同时流到第一站的第一衬底的背面上和第二站的第二衬底的背面上，从而同时在第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层和在第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层，以及致使气体输送系统让前体流动到第一站的第一衬底的背面上，从而在第一衬底的背面上沉积第二弯曲补偿材料层，同时致使气体输送系统不让前体同时流到第二站的第二衬底的背面上，且不在第二衬底的背面上沉积材料。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对所呈现的实施方案的透彻理解。可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所公开的实施方案。在其他情况下，没有详细描述公知的处理操作，以免不必要地使所公开的实施方案难以理解。尽管将结合具体实施方案来描述所公开的实施方案，但应当理解，其并非意在限制所公开的实施方案。
在本申请中，术语“晶片”和“衬底”可互换使用。本领域普通技术人员将理解，在许多实施方案中，本文所述的方法和装置可以在硅晶片的处理之前或期间在其上制造集成电路的许多阶段中的任何阶段期间使用。半导体设备工业中使用的晶片或衬底通常具有200mm、300mm或450mm的直径。可以从所公开的实施方案中受益的其他类型的反应器包括用于制造诸如印刷电路板、显示器等各种制品的那些。除了半导体晶片之外，本文所述的方法和装置还可以与被配置用于其他类型的衬底(包括玻璃和塑料面板)的沉积室一起使用。因此，在以下描述中使用术语“晶片”的情况下，应当理解该描述也适用于面板或其他衬底。
介绍和背景
半导体制作处理涉及各种结构的形成，其中许多可以是二维的。随着半导体设备尺寸微缩，并且设备缩至更小，整个半导体衬底上的特征的密度增大，从而导致以多种方式(包括三维方式)蚀刻且沉积的材料层。例如，3D-NAND为一项变得越来越受欢迎的技术，其原因在于，相较于其他技术(例如2D-NAND)有较低成本和增加的存储器密度，且在多种应用中有更高的可靠度。在3D-NAND结构的制作期间，晶片弯曲会极大变化。例如，在制作3D-NAND结构时，沉积厚的硬掩模材料以及沿晶片表面蚀刻沟槽会导致晶片弯曲。
由于膜层在制作期间彼此上下堆叠，因而更多应力被引导至半导体晶片上，这会导致弯曲。弯曲可以有各种形状。在凹形晶片(有时称为“微笑晶片”或弯曲形晶片)中，最低点是晶片的中心，而最高点是晶片的边缘。在凸形晶片，有时称为“悲伤晶片”或圆顶形晶片中，最低点是晶片的边缘，而最高点是晶片的中心。这些凹形和凸形晶片可以具有对称的或基本对称的(例如，在对称的±15％内)弯曲。
可使用光学技术来测量弯曲。可通过获得晶片图来测量或评估晶片弯曲。可使用如本文所述的弯曲值或翘曲值(其被测量为半导体晶片的最低点到晶片上最高点之间的竖直距离)来量化弯曲。翘曲值可以是沿着轴，例如竖直z轴。例如，高弯曲可能由厚的高应力碳硬掩模层的沉积引起，并且额外的弯曲可能由沉积该掩模层的后续处理(例如蚀刻和额外的沉积处理)引起。在某些情况下，这种处理可能会导致晶片翘曲的弯曲变化范围在+1000到-1300μm之间，包括-1000μm。
如果衬底翘曲，则弯曲会导致后续处理出现许多问题。例如，在光刻期间，如果衬底翘曲，则蚀刻可能会不均匀。类似地，随后沉积的层可能不均匀的并且可能增加衬底弯曲，这可能导致晶片上的不均匀性和缺陷。这种翘曲会是一项特殊的挑战，尤其是当晶片用于涉及夹持晶片至静电卡盘的后续处理中时，因为许多静电卡盘具有“夹持极限”，其被定义为无法有效夹持晶片之前所容许的最大翘曲。许多静电卡盘具有约±300μm的夹持极限。因此，高度翘曲的半导体衬底可能无法在一些工具中进行处理。在多站半导体处理中，两个或多个晶片在同一处理室的不同站处同时处理，具有弯曲的晶片会导致站与站之间的不均匀性。
因此，希望减少晶片弯曲，这可以通过在晶片的背面沉积一层或多层材料来补偿由对晶片的正面的处理引起的弯曲。这些沉积在晶片的背面的层可以被认为是弯曲补偿层。通常，弯曲补偿层的特性(包括例如，其厚度和组成)会影响可以由该层补偿的弯曲量。例如，在某些情况下，弯曲补偿层变得越厚，可能导致的弯曲补偿越多。在一种情况下，具有4,400埃
Figure BDA0003828051020000101
厚度的弯曲补偿层可以引起约200μm的弯曲补偿，而具有
Figure BDA0003828051020000102
厚度的弯曲补偿层可以引起约150μm的弯曲补偿。弯曲补偿层厚度和弯曲补偿量之间的关系可以认为是单调关系，其中一个变量的值随着另一个变量的值的增加而增加，同样，一个变量的值随着另一个变量的值的减小而减小。
还希望在相同的时间(即同时)减少多个晶片的晶片弯曲。使用如下所述的多站处理装置可以实现各种效率，例如降低的设备成本和操作费用，以及增加的吞吐量。例如，单个真空泵可用于通过抽空所有四个处理站的用过的处理气体等来为所有四个处理站创建单个高真空环境。许多典型的多站处理技术同时在室中的每个晶片上沉积相同厚度的弯曲补偿层，使得每个晶片上的弯曲减少相同或基本相同(例如，在约±5％内)的量。
本发明人发现，一些多站正面衬底处理对同时在同一室中处理的衬底造成不同量的弯曲。例如，许多多站处理技术和装置被设计成在每个站创建相同的处理条件，从而产生相同的处理结果，例如，沉积层具有相同的均匀性和厚度，但在一些站内以及在站与站之间的意外的处理条件变化可能会导致晶片上的材料和特征的不均匀，这进而可能导致衬底具有彼此不同的翘曲量。类似地，同一处理流程中的室与室之间的差异可能会导致意外的不均匀翘曲。例如，一些工具可能遵循特定的操作条件和规格，但是室的校准可能不完全相同，从而导致晶片上的材料和特征不均匀，这可能会导致材料的翘曲量不同。
本发明人还发现，用于沉积背面弯曲补偿层的典型多站处理技术和装置通常不能同时在位于同一室中的不同衬底上沉积具有不同厚度的背面弯曲补偿层。例如，在具有2个站且每个站具有弯曲衬底的典型室中，这些典型技术和装置通常不能在第一站沉积具有第一厚度的弯曲补偿层而在第二站沉积具有不同厚度的弯曲补偿层。这些典型的技术和装置通常受限于同时在同一室中的两个衬底上沉积具有相同厚度的弯曲补偿层。许多典型的技术和装置受到限制，因为它们缺乏对站与站之间的处理条件的控制，例如仅在一个站关闭等离子体，而在另一站同时继续产生等离子体。尽管这些典型的多站处理装置和技术具有一些可调整性，但本发明人发现，对许多处理条件(例如在等离子体产生期间衬底和电极之间的间隙)的调整由于过度改变处理条件并且导致不良的加工条件而对衬底产生不利影响。
然而，本发明人发现，当不同的衬底同时在多站室中时，通过调整一些特定的处理条件，例如控制流向多站室中的每个站的前体流，具有不同厚度和/或不同内应力的弯曲补偿层会沉积在不同的衬底上。本文描述了用于将具有不同厚度和/或不同内应力的弯曲补偿层同时沉积在同一室中的具有不同弯曲量的弯曲晶片的背面上的技术和装置。这些技术和装置使用站与站之间的控制来沉积不同厚度的弯曲补偿层和不同的内应力层，在一些实施方案中包括对站与站之间的前体流的控制以在每个站开始和停止沉积。这些新技术和装置能够补偿和减少同时在同一室中的晶片上由正面处理引起的不同晶片弯曲量。
示例性处理技术
本文描述了用于同时在同一多站室中的晶片的背面上沉积具有不同厚度和/或不同内应力的材料的弯曲补偿层的技术和装置。该沉积可以使用例如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来执行。这些技术和装置将具有不同弯曲的两个或多个衬底加载到多站室中并且调整背面沉积条件以便在一个衬底的背面沉积具有一种厚度的一个弯曲补偿层和在另一个衬底的背面上沉积具有不同厚度的另一个弯曲补偿层。这些技术还可以附加地或替代地调整背面沉积条件，以便在一个衬底的背面上沉积具有内应力的一个弯曲补偿层和在另一个衬底的背面上沉积具有不同内应力的另一个弯曲补偿层。弯曲补偿层的厚度可以(在站与站之间)通过各种技术(包括沉积处理的局部持续时间和局部反应条件(例如在各个站的温度、流速、等离子体功率等等))中的任何一种或多种来控制。弯曲补偿层的内应力可以(在站与站之间)通过控制局部条件类似地调整。除非本文另有说明，否则术语“沉积”涉及材料在衬底的背面而不是正面上的沉积。
例如，可以将具有+50μm的弯曲的第一衬底提供给多站处理室的第一站，并且可以将具有+20μm的弯曲的第二衬底提供给同一室中的第二站。后续处理可能要求这两个衬底的弯曲在±10μm以内。因此，第一衬底需要比第二衬底更多的弯曲补偿，因而需要更厚的弯曲补偿层，以便处于所需的±10μm的处理弯曲范围内。在本文所述的一些实施方案中，虽然两个衬底同时在同一室中，但具有第一厚度的弯曲补偿层可以沉积到第一衬底的背面以将其弯曲从+50μm减小到±10μm以内，并且具有小于第一厚度的第二厚度的弯曲补偿层可以沉积在第二衬底的背面上，以将其弯曲从+20μm减小到±10μm以内。在一些实施方案中，这可以通过在用于PECVD的等离子体生成期间使前体流到第一衬底的背面上比流到第二衬底的背面上持续更长的时间来实现，以便在第一衬底上沉积比在第二衬底上更厚的弯曲补偿层。
背面沉积可以通过将半导体晶片插入具有顶部喷头和底部喷头的处理室(其底部喷头可称为基座的喷头，或“已铺装(shoped)”)来执行，其中晶片保持器将晶片保持在两个喷头之间。可以通过将晶片靠近顶部喷头定位并通过底部喷头将处理气体输送到晶片的背面来执行处理。在一些实施方案中，晶片可以倒置放置以使用顶部喷头以将气体输送到晶片的背面，但是在许多实施方案中，晶片以图案化区域朝上被竖直放置并且处理气体被从底部喷头输送到晶片的背面。在各种实施方案中，晶片的背面是平坦的并且没有图案化。
在多种实施方案中，喷头包括多个孔或喷嘴，以使处理气体流到半导体晶片的背面。在一些实施方案中，喷头包括用于使处理气体流动的数千个小孔。孔可具有约0.5mm至约1mm之间的直径。处理气体均匀地流向所有孔，使得流向喷头以输送至衬底的所有气体通过喷头中的每个孔输送。在一些实施方案中，喷头中的孔都同时输送相同的气体。
图1是显示了在根据某些公开的实施方案的方法中执行的操作的过程流程图。在操作102中，将第一半导体衬底提供给多站处理室中的第一站，并且在操作104中，将第二半导体衬底提供给多站处理室中的第二站。第一和第二衬底可以各自是硅晶片，例如200-mm晶片、300-mm晶片或450-mm晶片，包括具有一层或多层材料的晶片，所述材料例如沉积在其上的电介质、导电或半导体材料。一个或多个层中的一些可以被图案化。层的非限制性示例包括介电层和导电层，例如氧化硅、氮化硅、碳化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属层。在多种实施方案中，衬底被图案化。
在一些实施方案中，当被提供到处理室中时，第一衬底弯曲第一弯曲并且第二衬底弯曲第二弯曲，该第二弯曲不同于并且小于第一弯曲。这些弯曲量虽然彼此不同，但可能在±1000μm、±500μm、±300μm、±100μm、±50μm和±30μm之内。为了补偿和减少同时处于同一室中的第一衬底和第二衬底上的不同弯曲量，在每个衬底的背面沉积不同厚度的弯曲补偿层。因为第一衬底的第一弯曲大于第二衬底的第二弯曲，所以更多的弯曲补偿材料沉积到第一衬底的背面。
在操作106中，第一弯曲补偿层同时沉积到第一衬底和第二衬底的背面上，使得该材料层同时沉积在每个衬底上。这种同时沉积可以包括同时使包括一种或多种前体的各种处理气体流到第一和第二衬底的背面上，并且在一些实施方案中，还同时在第一和第二站产生等离子体。气体输送系统用于使处理气体流向每个站，该系统可以包括前体气体源、载气源、让气体流过的流体管道、控制气体流量的阀和诸如使气体移动的质量流量控制器(MFC)之类的气体推进特征。
如上所述，弯曲补偿层的厚度可以(在站与站之间)通过各种技术(包括沉积处理的局部持续时间和局部反应条件(例如，温度，流速、等离子功率等))中的任何一种或多种来控制。在一些实施方案中，为了在第一衬底上沉积比在第二衬底的背面上厚的弯曲补偿层，在第一衬底的背面上执行更多的弯曲补偿材料的沉积，例如第一衬底上的背面沉积的持续时间比第二衬底上的沉积时间长。在操作108中，当第一衬底和第二衬底都在室中的它们各自的站处时，在第一衬底的背面进行弯曲补偿材料的沉积，同时在第二衬底的背面不进行沉积。因此，在此操作108期间，仅在第一衬底的背面进行沉积；当第二衬底留在第二站时，不对第二衬底的背面进行沉积。在操作106和108之后，通过将这种额外的弯曲补偿材料沉积到第一衬底而不是第二衬底上，第一衬底的背面具有比第二衬底整体较厚的弯曲补偿层。例如，第一弯曲补偿层可以具有第一厚度T1，而第二弯曲补偿层可以具有第二厚度T2。在操作106之后，第一衬底和第二衬底都具有厚度为T1的弯曲补偿材料层，并且在操作106和108之后，第一衬底具有厚度为T1+T2的总的整体弯曲补偿材料层，而第二衬底是厚度为比T1+T2小的T1的材料的总的整体弯曲补偿层。通过在第一衬底的背面沉积更多的弯曲补偿材料，其弯曲比第二衬底的弯曲减少或补偿更多。
如上所述，对于生产具有不同厚度的弯曲补偿层的附加或替代，在一些实施方案中，本文描述的技术可以使用对各种处理条件的站与站之间的控制来生产具有彼此不同的内应力的弯曲补偿层。这种站与站之间的控制可以包括在每个站控制每个站的局部处理条件，例如温度、流速、等离子体功率等，以产生具有彼此不同的内应力的弯曲补偿层。例如，在第一衬底上沉积第一和第二弯曲补偿层可导致第一衬底上的总弯曲补偿层具有内应力，例如，比沉积在第二衬底上的第一补偿层更大或更小的拉伸应力或压缩应力。
可以以各种顺序和方式执行操作106和108。在一些实施方案中，如图1所示，可以在108之前执行操作106，使得在仅将第二材料层沉积到第一衬底上之前，将第一弯曲补偿材料层同时沉积到第一衬底和第二衬底上。操作106可以以各种方式结束。在一些实施方案中，可以停止在第二站处第二衬底的背面上的沉积，这可以因此结束操作106。在一些这样的实施方案中，在第一站处的沉积可以是连续的，使得第一弯曲补偿层和第二弯曲补偿层在一个连续的沉积处理中被沉积到第一衬底的背面，并且一旦第一弯曲补偿层已经沉积在第一衬底和第二衬底上，就可以停止在第二衬底上的沉积，同时继续在第一站的沉积，从而结束操作106，同时开始操作108。在一些情况下，当第一和第二弯曲补偿层的沉积在第一衬底的背面上是连续的时，这些层可能不是物理分离的层，而是一个连续材料层的第一和第二部分。
在一些其他实施方案中，在第一衬底和第二衬底的背面上的沉积可以停止，因此结束操作106，然后，仅会开始在第一站的沉积，因此开始操作108。在一些这样的情况下，第一和第二弯曲补偿层可以是单独沉积的材料层，其中第二弯曲补偿层沉积在第一弯曲补偿层的顶部。
本文描述的技术使用站与站之间的控制来沉积不同厚度的弯曲补偿层，包括前体流的站与站之间的控制以开始和停止每个站的沉积。例如，在一些实施方案中，对流向每个站和在每个站的前体的控制可以控制在该站的沉积的开始和停止。在第一站和第二站处的弯曲补偿层的沉积可以通过使前体流到每个站开始，使得前体流到并接触在第一站的第一衬底的背面以及在第二站的第二衬底的背面。因此，在第一站和第二站的第一弯曲补偿层的沉积可以通过开始前体向每个站的流动启动，使得前体流动到并且接触在第一站的第一衬底的背面以及在第二站的第二衬底的背面。
在一些实施方案中，当前体与衬底接触时，可以考虑这种沉积的“开始”，即使在该“开始”之前，前体向站的流动可能已经在气体输送系统内开始也如此。在一些其他实施方案中，当气体输送系统使前体开始流向站时，可以考虑这种沉积的“开始”。一般而言，气体输送系统通过打开阀以引导气体通过适当的流体导管而到达站并且使诸如MFC之类的流动控制元件移动气体来使气体流向站。这通常会导致从气体被移动时到其到达室和站时的时间延迟。
在第一站的第二弯曲补偿层的沉积也可以通过将前体在每个站流动到第一站开始，使得前体流动到并接触在第一站的第一衬底的背面和在第二站的第二衬底的背面。在第一衬底上的沉积是连续的实施方案中，操作108的“开始”可以是前体流到第一衬底的背面上的继续。
类似地，弯曲补偿层的沉积可以通过停止前体流到衬底背面上来停止。在一些实施方案中，当前体不再接触衬底时，可以认为沉积“停止”，即使在该“停止”之前在气体输送系统内前体向站的流动可能已经停止也如此。在一些其他实施方案中，当气体输送系统使气体停止流向站时，可以认为这种沉积“停止”。从气体输送可能停止流向工作站的时间(例如，通过关闭阀或停止MFC的气体流动)到气体不再接触衬底的时间可能存在延迟，因为流体阀、MFC或其他流量控制元件与站之间的流体导管中有残留气体。因此，在一些实施方案中，操作106可以在气体输送系统停止前体向第二站的流动时结束，或在前体不再接触第二衬底的背面时结束。
在一些实施方案中，操作108可以在操作106之前执行，使得在第一和第二衬底的背面上同时沉积之前，仅在第一衬底的背面上进行沉积，而在第二衬底的背面上没有发生沉积。该序列在图2中示出，该图描绘了显示在根据某些公开的实施方案的方法中执行的操作的处理流程图。在该图中，操作202、204、206和208与图1的操作102、104、106和108相同，不同的是操作108(现在是208)在操作106(现在是206)之前执行。在一些实施方案中，操作208可以通过使前体仅流动到第一站并流到第一衬底的背面，而同时前体不流动到第二站或第二衬底的背面来执行。这可以首先将第二弯曲补偿层沉积到第一衬底的背面上，同时不将材料沉积到第二衬底的背面上。
与上面的类似，在一些实施方案中，在操作208和随后的操作206中沉积到第一衬底的背面可以是连续的沉积处理，使得到第一衬底的背面上的沉积直到操作208并且然后操作206已经被执行之后才停止。在这些实施方案中，在第二衬底的背面上的沉积开始，而在第一衬底的背面上的沉积继续。操作206的同时沉积可以通过继续使前体流到第一衬底上并且通过开始使前体流到第一衬底的背面来开始。同样，当使前体流到第二站时或当前体开始接触第二衬底的背面时，可以认为操作206已经开始。
虽然图1和2的技术使用两个站和两个衬底，但是所呈现的技术适用于具有多于两个站(例如三个、四个或六个站)的多站室。在这些多站室中，这些站处的至少两个衬底上的背面弯曲补偿层可能不同。例如，在每个站具有一个衬底的四站室中，可以在所有四个衬底上同时进行背面弯曲补偿层沉积并持续一段时间，并且在剩余的处理时间中，可以比其他衬底在更短或更长的持续时间内执行背面弯曲补偿层沉积。在一些实施方案中，三个衬底可以接受相同的背面弯曲补偿层沉积，而第四衬底接受额外的背面弯曲补偿层沉积，而其他三个衬底上不发生沉积。在一些实施方案中，第一衬底和衬底可以接受相同的背面弯曲补偿层沉积，第三衬底可以接受比第一和第二衬底更多但少于第四衬底的弯曲补偿层沉积，并且第四衬底可以接受比第一、第二和第三衬底更多的弯曲补偿层沉积。这里，在一段时间内，所有四个衬底上可能同时发生弯曲补偿层沉积，第三和第四衬底上可能同时发生弯曲补偿层沉积，而第一和第二衬底上不发生沉积，并且可以仅在第四衬底上发生弯曲补偿层沉积，而在其他三个衬底上不发生沉积。
在一些实施方案中，所有四个衬底可以接收不同量的背面弯曲补偿层沉积。例如，在一些实施方案中，在所有四个衬底上存在一些同时的背面弯曲补偿层沉积，但是第二衬底接收比第一衬底多但比第二、第三和第四衬底少的背面弯曲补偿层沉积。第三衬底接收比第一衬底和第二衬底多但比第四衬底少的背面弯曲补偿层沉积，并且第四衬底接收比第一、第二和第三衬底多的背面弯曲补偿层沉积。在一些这样的实施方案中，可以在所有四个衬底上同时进行背面弯曲补偿层沉积并持续一段时间，同时在第二、第三和第四衬底上进行背面弯曲补偿层沉积，而在第一衬底上不发生背面沉积，可以在第三和第四衬底上同时进行背面弯曲补偿层沉积，而在第一和第二衬底上不进行背面沉积，以及可以仅在第四衬底上进行背面弯曲补偿层沉积，而在其他三个衬底上不进行背面沉积。
这些沉积的顺序可能与上面的类似。例如，可以首先同时进行所有四个衬底的背面弯曲补偿层沉积，然后仅在第二、第三和第四衬底上同时进行背面弯曲补偿层沉积，然后仅在第三和第四衬底上同时进行背面弯曲补偿层沉积，然后仅在第四衬底上沉积背面弯曲补偿层。在一些其他情况下，可以颠倒顺序，使得首先进行仅在第四衬底上的背面弯曲补偿层沉积，然后是第三和第四衬底的同时背面弯曲补偿层沉积，然后是第二、第三和第四衬底的同时背面弯曲补偿层沉积，然后是所有四个衬底的同时背面弯曲补偿层沉积。
例如，在一些实施方案中，图1的技术可以具有第三站并且可以包括附加操作，例如将第三衬底提供到室中的第三站，使前体同时流到第一站的第一衬底的背面上，流到第二站的第二衬底的背面上，以及流到第三站的第三衬底的背面上，从而在第一衬底的背面上沉积第三弯曲补偿材料层，在第二衬底的背面上沉积第三弯曲材料补偿层，以及在第三衬底的背面上沉积第三弯曲补偿材料层。在操作106的使前体同时流到第一站的第一衬底的背面上和第二站的第二衬底的背面上可以进一步包括不使前体同时流到第三衬底的背面上并且不沉积材料在第三衬底的背面上。操作108的使前体流到在第一站的第一衬底的背面而不使前体同时流到第二站的第二衬底的背面上并且不在第二衬底的背面上沉积材料可以进一步包括：不使前体同时流到第三站的第三衬底的背面并且不在第三衬底的背面上沉积材料。
如本文所述，弯曲补偿层的厚度可以(在站与站之间)通过各种技术(包括沉积处理的局部持续时间和局部反应条件(例如，在各个站的温度、流量、等离子功率等))中的任何一种或多种来控制。因此，在一些实施方案中，一种技术可以包括同时在第一组沉积条件下将第一弯曲补偿层沉积到第一衬底的背面上，以及在第二组沉积条件下将第二弯曲补偿层沉积到第二衬底的背面上，其中这些不同的沉积条件导致第一和第二弯曲补偿层具有不同的特性，例如彼此不同的厚度或不同的内应力(例如，更大或更小的拉伸或压缩应力)。
在一些实施方案中，另一种技术可以包括在相同的处理条件下将第一弯曲补偿层同时沉积到第一和第二衬底的背面上，以在第一和第二衬底的背面上产生相同或几乎相同的第一弯曲补偿层，然后调整第一和/或第二站中的处理条件，以在第一和第二衬底上沉积具有不同性质的背面弯曲补偿层，或停止在第二衬底的背面上的沉积。如上所述，这可以包括通过停止前体向第二衬底的流动以及在第二站停止等离子体同时将等离子体保持在第一站来停止第二站的背面沉积。这还可以包括调整第二站处的等离子体功率以减慢背面沉积或导致在第二衬底上沉积更薄的弯曲补偿材料层，调整在第一站的温度以增大沉积的弯曲补偿层的厚度，并调整在第二站的温度以减小沉积的弯曲补偿材料层的厚度。
弯曲补偿层的组成取决于沉积层的晶片。例如，在一些实施方案中，弯曲补偿层当沉积在具有压缩弯曲的晶片上时会是压缩膜，或者当沉积在具有拉伸弯曲的晶片上时会是拉伸膜。用于沉积在晶片的背面的压缩膜的示例性材料包括氧化硅、氮化硅、硅和碳。硅烷可用于将非晶硅沉积为压缩或拉伸膜。乙炔、甲烷、乙烯和其他含碳沉积前体(例如碳氢化合物)可用于沉积压缩碳材料，或在一些实施方案中，沉积中性应力材料。沉积前体和处理条件的选择可用于调整弯曲补偿层的应力。
在一些实施方案中，弯曲补偿层当沉积在凸形衬底(即，最低点是晶片的边缘而最高点是晶片的中心)的背面时可以包括氧化硅，因为在一些实施方案中，氧化硅层具有使凸形晶片变平的特性。在其他实施方案中，弯曲补偿层当沉积在凹形衬底的背面(即，最低点是晶片的中心而最高点是晶片的边缘)上时可以包括氮化硅，因为氮化硅层在某些情况下具有使凹形晶片变平的特性。
“氧化硅”在本文中被称为包括包含硅和氧原子的化合物，包括SixOy的任何和所有化学计量可能性，包括x和y的整数值以及x和y的非整数值。例如，“氧化硅”包括具有式SiOn的化合物，其中1<n<2，其中n可以是整数或非整数值。“氧化硅”可以包括亚化学计量的化合物，例如SiO1.8。“氧化硅”还包括二氧化硅(SiO2)和一氧化硅(SiO)。“氧化硅”还包括天然和合成变体，并且还包括任何和所有晶体和分子结构，其包括围绕中心硅原子的氧原子的四面体配位。“氧化硅”还包括无定形氧化硅和硅酸盐。氧化硅还可以包括痕量或间隙量的氢(SiOH)。氧化硅还可以包括痕量的氮，特别是如果使用氮气作为载气的话(SiON)。
“氮化硅”在本文中被称为包括SixNy的任何和所有化学计量可能性，包括x和y的整数值以及x和y的非整数值；例如，X:Y的比率可以是3:4。例如，“氮化硅”包括具有式SiNn的化合物，其中1<n<2，其中n可以是整数或非整数值。“氮化硅”可以包括亚化学计量的化合物，例如SiN1.8。“氮化硅”还包括Si3N4和具有痕量和/或间隙氢的氮化硅(SiNH)和具有痕量或间隙氧(SiON)的氮化硅或两者的氮化硅(SiONH)。“氮化硅”还包括天然和合成变体，并且还包括任何和所有晶格、晶体和分子结构，其包括三角α-氮化硅、六方β-氮化硅和立方γ-氮化硅。“氮化硅”还包括非晶氮化硅并且可以包括具有痕量杂质的氮化硅。
因此，返回参考图1，第一和第二衬底可以具有不同的弯曲形状，并且第一和第二弯曲补偿层可以具有不同的组成。在一些实施方案中，第一弯曲补偿材料层和第二弯曲补偿材料层包括氮化硅，并且在一些这样的情况下，第一和第二衬底都可以具有凹形但尺寸不同的弯曲。如本文所提供的，一些实施方案可以通过使衬底的背面与氨和含硅前体接触来沉积具有氮化硅的弯曲补偿层。在一些实施方案中，第一弯曲补偿材料层和第二弯曲补偿材料层包括氧化硅，并且在一些这样的情况下，第一和第二衬底都可以具有凸形但尺寸不同的弯曲。如本文所提供的，一些实施方案可以通过使衬底的背面与一氧化二氮和含硅前体接触来沉积具有氧化硅的弯曲补偿层。
类似地，在一些实施方案中，第一弯曲补偿材料层和第二弯曲补偿材料层具有内部压缩应力，而在一些其他实施方案中，第一弯曲补偿材料层和第二弯曲补偿材料层有内部拉伸应力。
在一个示例中，氨和硅烷可以流入处理站，同时点燃单频等离子体以实现氮化硅膜。在另一个示例中，可以使硅烷和一氧化二氮流到处理站以获得氧化硅膜。
注意，虽然本文将硅烷描述为示例处理气体，但其他含硅气体也可用于沉积含硅膜，例如原硅酸四乙酯(TEOS)。选择使用的含硅前体和反应物以及等离子体类型(双频或单频)和处理条件可能会影响被沉积的膜的应力。例如，使用单频射频等离子体(例如高频等离子体)点燃的硅烷和氨的混合物可以形成拉伸氮化硅膜，而使用双频射频等离子体源点燃的硅烷和氨的混合物可能导致压缩氮化硅膜。此外，使用单频等离子体点燃的硅烷和一氧化二氮的混合物可能会产生压缩的氧化硅膜。在一些实施方案中，例如通过使用TEOS和氧气也可以形成拉伸氧化硅。
适合根据某些公开的实施方案使用的含硅前体包括聚硅烷(H3Si-(SiH2)n-SiH3)，其中n>0。硅烷的示例是硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、和有机硅烷，例如甲基硅烷、乙基硅烷、异丙基硅烷、叔丁基硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、二叔丁基硅烷、烯丙基硅烷、仲丁基硅烷、叔己基硅烷、异戊基硅烷、叔丁基二硅烷、二叔丁基二硅烷等。
卤代硅烷包括至少一个卤素基团，并且可以包括或不包括氢和/或碳基团。卤代硅烷的示例是碘代硅烷、溴代硅烷、氯代硅烷和氟代硅烷。具体的氯硅烷是四氯硅烷、三氯硅烷、二氯硅烷、一氯硅烷、氯烯丙基硅烷、氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷、氯二甲基硅烷、氯乙基硅烷、叔丁基氯硅烷、二叔丁基氯硅烷、氯异丙基硅烷、氯仲丁基硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、叔己基二甲基氯硅烷等。
氨基硅烷包括至少一个与硅原子键合的氮原子，但也可以含有氢、氧、卤素和碳。氨基硅烷的示例是单、二、三和四氨基硅烷(分别为H3Si(NH2)、H2Si(NH2)2、HSi(NH2)3和Si(NH2)4)，以及经取代的单、二、三和四氨基硅烷，例如叔丁基氨基硅烷、甲基氨基硅烷、叔丁基硅烷胺、二(叔丁基氨基)硅烷(SiH2(NHC(CH3)3)2(BTBAS)、甲硅烷基氨基甲酸叔丁酯、SiH(CH3)-(N(CH3)2)2、SiHCl-(N(CH3)2)2、(Si(CH3)2NH)3等。氨基硅烷的另一个示例是三甲硅烷基胺(N(SiH3))。
在一些实施方案中，在第一衬底的背面沉积第一弯曲补偿材料层和第二弯曲补偿材料层将第一衬底的弯曲减少第一量，并且在第二衬底的背面沉积第一弯曲补偿层衬底将第二衬底的弯曲减少第二量，该第二量小于第一量。在一些情况下，在这些背面沉积之后，第一和第二衬底可以具有相同或基本相同(例如，彼此相差在±10％内)的弯曲量。例如，当第一和第二衬底被提供到室中并且在进行任何背面沉积之前，第一衬底的第一弯曲可以介于-30μm和+30μm之间，第二衬底的第二弯曲也可以介于-30μm和+30μm之间，但小于第一弯曲形。在第一衬底的背面上沉积第一和第二弯曲补偿层之后，第一衬底的弯曲可以减小到介于-10μm和+10μm之间的弯曲，并且在将第一弯曲补偿层沉积到第二衬底的背面之后，第二衬底的弯曲也可以减小到介于-10μm和+10μm之间。在一些这样的实施方案中，如上所述，在背面沉积之后，第一衬底弯曲和第二衬底弯曲彼此相差可以在±10％、±5％或±1％内。
在一些其他实施方案中，当提供到室中时，第一衬底的第一弯曲可以介于-300μm和+300μm之间，第二衬底的第二弯曲可以介于-300μm和+300μm之间并且小于第一弯曲。在第一衬底的背面上沉积第一和第二弯曲补偿层之后，第一衬底的弯曲可以减小到介于-200μm和+200μm之间的弯曲，并且在将第一弯曲补偿层沉积到第二衬底的背面之后，第二衬底的弯曲也可以减小到介于-200μm和+200μm之间。在一些这样的实施方案中，如上所述，在背面沉积之后，第一衬底弯曲和第二衬底弯曲彼此相差可以在±10％、±5％或±1％内。
在一些实施方案中，将具有不同厚度的弯曲补偿层同时沉积到同一室中的不同衬底上可以认为通过与相对于另一衬底相比在每个衬底的背面上沉积弯曲补偿层并持续不同的时间而发生。例如，一个弯曲补偿层可以在第一时间沉积在一个衬底的背面上，并且另一个弯曲补偿层可以在不同于第一时间的第二时间沉积在另一个衬底的背面上，并且使得在第一和第二衬底上的沉积重叠一段时间。图3A-3C描绘了根据公开的实施方案的基本操作序列。在一些实施方案中，如图3A所描绘的，在两个衬底上的背面沉积可以同时开始，使得在两个衬底上存在同时进行和重叠的背面沉积；第二衬底上的背面沉积可以在第一衬底上的背面沉积之前停止，使得在一段时间内，在第一衬底上的背面沉积发生，而第二衬底上的背面沉积没有同时发生。这在第一衬底上沉积了较厚的弯曲补偿材料层。在图3A中，在站1的第一衬底和站2的第二衬底上的背面沉积在同一时间t1开始，而背面沉积在时间t2停止，使得在第一和第二衬底上的同时背面沉积发生并持续从t1到t2的时间段。从时间t2到时间t3，仅在站1的第一衬底上发生背面沉积；在此期间，第二衬底上没有发生背面沉积。
在一些其他实施方案中，如图3B所示，在第一衬底上的背面沉积可以在第二衬底上的背面沉积开始之前开始，使得在一段时间内，在第一衬底上的背面沉积发生而在第二衬底上的同时背面沉积没有发生。在该沉积已经发生该一段时间之后，在第二衬底上的背面沉积开始，同时在第一衬底上的背面沉积继续，使得第一和第二衬底上的同时背面沉积发生并持续第二时间段。在一些实施方案中，在该第二时间段结束时，在第一和第二衬底上的沉积可以同时停止。该序列在第一衬底上沉积较厚的弯曲补偿材料层。在图3B中，该过程从时间t1到时间t2开始，其中仅在站1的第一衬底上进行背面沉积；在此期间，第二衬底上没有发生背面沉积。在从t1到t2的时间段之后，在时间t2，在站2的第二衬底上的背面沉积开始，而在站1的背面沉积继续。在站1和站2的这种同时沉积从时间t2持续到时间t3，在时间t3两个背面沉积都停止。
在一些实施方案中，如图3C所描绘的，第一衬底上的背面沉积可以在第二衬底上的背面沉积之前开始并在其之后结束。这里，在一段时间内，第一衬底上的背面沉积首先发生，而第二衬底上的背面沉积没有同时发生，之后第二衬底上的背面沉积开始，使得在第二时间段内同时发生背面沉积。在该同时沉积时间之后，第二衬底上的背面沉积停止，而第一衬底上的背面沉积继续。该序列也在第一衬底上沉积较厚的弯曲补偿材料层。在图3C中，该过程从时间t1到时间t2开始，其中仅在站1的第一衬底上进行背面沉积；在此期间，第二衬底上没有发生背面沉积。在从t1到t2的时间段之后，在时间t2，在站2的第二衬底上的背面沉积开始，而在站1的背面沉积继续。在站1和站2的这种同时沉积从时间t2持续到时间t3，在时间t3，在站2的第二衬底上的背面沉积停止，但在站1的第一衬底上的背面沉积继续。从时间t3到时间t4，仅发生在站1的第一衬底上的背面沉积，而在第二衬底上的背面沉积没有发生。
在一些实施方案中，可以执行将第一弯曲补偿层同时沉积到第一和第二衬底上并持续介于60秒和2,000秒之间的时间范围。可以执行在第一衬底的背面上沉积第二弯曲补偿层并持续介于60秒和2,000秒之间的时间范围。
在某些公开的实施方案中，背面弯曲补偿层的沉积是在大于300℃、或介于约300℃和约550℃之间、或约300℃的衬底温度下进行的。在一些实施方案中可以使用更高的温度来实现更高的应力，或者可以使用更高的温度来增加所沉积的膜的稳定性。在一些实施方案中，喷头温度设定为大于300℃，或介于约300℃和约550℃之间，或约330℃的温度。
如上所述，在弯曲补偿层中沉积的膜的层数和/或厚度也会影响膜的晶片弯曲。例如，为了实现介于约-200μm和约-300μm之间的弯曲变化(例如将晶片的翘曲从+1000μm改变到+800μm(变化-200μm))，可以将膜沉积到厚度介于
Figure BDA0003828051020000231
和
Figure BDA0003828051020000232
之间，以实现所需的弯曲变化。同样，为了实现约+200μm和约+300μm之间的弯曲变化(例如将晶片的翘曲从-400μm改变至-200μm(变化-200μm))，可以将膜沉积到厚度介于
Figure BDA0003828051020000233
和约
Figure BDA0003828051020000234
之间，以实现所需的弯曲变化。
在一些实施方案中，技术可以包括测量衬底的弯曲形并且基于该测量，确定将该衬底的测得弯曲减小特定量或低于特定阈值所需的沉积时间量。例如，在将衬底装载到室之前或之后以及在执行任何背面沉积之前，衬底的弯曲度可以测量为-30μm，并且基于该测量值，可以确定例如沉积将-30μm弯曲减少到所需的±10μm范围内的背面弯曲补偿层所需的时间。然后可以执行该背面沉积并持续该确定的时间。衬底弯曲的测量可以通过光学技术执行，该技术可以使用光学传感器(例如相机或激光)来确定弯曲量。例如，可以通过激光测量晶片的形貌，即弯曲，以获得晶片在晶片上多个点的Z高度。这种测量可能相对较快，例如每个晶片少于5秒，在某些情况下，这可能不会对吞吐量产生不利影响。
该确定可以基于沉积时间和由该时间补偿的弯曲量之间的实验或计算关系。实验关系可以基于先前处理的晶片的数据，并且在实验沉积和通常用于在衬底上沉积背面弯曲补偿层的那些之间的沉积参数是一致的，不同的是实验沉积被执行并持续不同的时间。
在实验性背面沉积期间收集的数据可能包括各种参数，例如在衬底上沉积的背面弯曲补偿层的厚度、由弯曲补偿层引起的弯曲量以及产生该背面弯曲补偿层的沉积时间。如上所述，弯曲的量可以相对于弯曲补偿层厚度和沉积时间基本上线性变化，使得执行沉积的时间越长，弯曲补偿层变得越厚并且该层引起且因此可以补偿的弯曲越多。在每次沉积之后，测量弯曲的量并且已知用于生产该弯曲的沉积时间，从而将弯曲补偿量与相应的沉积时间相关联。
沉积时间和弯曲补偿量之间的关系可以基于数据来表征，例如通过绘制背面弯曲补偿层沉积时间与弯曲补偿的关系，如图4所示。图4中的数据可以被认为是实验性的在八个衬底上进行背面沉积的数据。四个衬底具有对背面弯曲补偿层沉积时间的单独站控制，而其他四个具有相同的、恒定的背面弯曲补偿层沉积时间。对于单个站控制，在站1的一衬底接受300秒的背面弯曲补偿层沉积(阴影圆圈)，在站2的第二衬底接受250秒的背面弯曲补偿层沉积(阴影矩形)，在站3的第三衬底接受200秒的背面弯曲补偿层沉积(阴影三角形)，并且在站4的第四衬底接受150秒的背面弯曲补偿层沉积(阴影菱形)。可以看出，最长的背面弯曲补偿层沉积(300秒)导致最大的弯曲量和弯曲补偿量，约195μm，以及最大的层厚度，约
Figure BDA0003828051020000241
而最短的背面弯曲补偿层沉积(150秒)导致最小的弯曲量，约155μm，因此最小的弯曲补偿量以及最小的厚度，约
Figure BDA0003828051020000242
因此，该数据显示了沉积时间、弯曲量和补偿以及背面弯曲补偿层厚度之间的单调关系。相比之下，接受相同的250秒背面弯曲补偿层沉积的四个衬底导致基本相同的弯曲补偿厚度量，如其线性轮廓所见。还如图4所示，不同的弯曲补偿层沉积时间有利地控制了晶片上不同的弯曲补偿量，同时保持了应力和反射指数(RI)的正面膜特性。
测得的弯曲量的数据(如图4中的数据)可用于开发背面沉积时间与所得弯曲补偿量之间的关系。例如，建模可用于量化测得的弯曲量和沉积时间之间的关系。例如，可以将多项式拟合或回归应用于测得的弯曲量和沉积时间数据，以便确定在处理衬底的过程中弯曲量相对于沉积的变化。在一些实施方案中，如在图4中，自变量可以是沉积时间并且因变量可以是测得的弯曲量。多项式拟合可以是一次多项式，即线性方程，也可以是二次或三次多项式，例如，y＝x3*β3+x2*β2+x*β1+β0，其中x为沉积时间，y为测得的弯曲量。对该数据应用拟合或回归可以返回拟合常数的值，例如此处示例性方程的β3、β2、β1和β0。
一旦获得了弯曲量(即由沉积的背面弯曲补偿层引起的弯曲量)与沉积时间之间的关系，就可以获得针对其他衬底的测得的弯曲的特定沉积时间。通过知道衬底上测得的弯曲量，实验弯曲量和沉积时间之间的关系可用于确定减少测得的弯曲量所需的沉积时间。
图5描绘了用于测量弯曲量并确定该衬底的背面弯曲补偿层沉积时间的示例性技术的流程图。在操作502中，测量在第一衬底上的第一弯曲量，并且在操作504中，基于所测得的第一弯曲量确定背面弯曲补偿层的第一沉积时间，该背面弯曲补偿层可以将所测得的第一弯曲量减少至低于第一阈值。类似地，操作506测量第二衬底上的第二弯曲量，并且在操作508中，基于所测得的第二弯曲量确定背面弯曲补偿层的第二沉积时间，该背面弯曲补偿层可以将所测得的第二弯曲量减少至低于第一阈值。在一些实施方案中，所测得的第一弯曲量大于所测得的第二弯曲量。在操作510和512中，将衬底提供给如上所述的各个站。
在操作504和508的确定中，一旦确定了已知的测得弯曲量，该值就可应用于(i)将测得的弯曲减少特定量(包括减少至低于阈值)所需的沉积时间量和(ii)表示要减少的弯曲量的变量之间的关系。这些值可以在批次处理之前确定，例如通过计算和/或在实验/校准批次中确定。应用已知弯曲量或从其导出的参数的关系可以是多项式关系，包括一次多项式，例如如上所述导出的多项式拟合。给定测得的弯曲量，该关系返回确定的沉积时间。
在操作514和516中，背面弯曲补偿层在第一和第二衬底上沉积不同的确定时间，使得第一衬底接收比第二衬底更长的背面沉积。因为第二衬底的背面沉积时间短于第一衬底的背面沉积时间，所以两个衬底上的同时沉积仅执行并持续第二沉积时间，如操作514中提供的。第一衬底的背面沉积执行并持续附加时间，该附加时间是第一和第二沉积时间之间的差。例如，如果第一沉积时间是300秒，第二沉积时间是250秒，则操作514的同时沉积可以执行250秒，并且操作516的仅在第一衬底上的背面沉积可以执行50秒，从而导致第一衬底接受总共300秒(250秒加50秒)的总第一沉积时间并且第二衬底仅接受250秒的第二沉积时间。
在一些实施方案中，可以在实验或校准组中执行晶片的弯曲测量，这些测量在后续处理中用于选择具有相似弯曲的用于弯曲补偿沉积的晶片。例如，可以在弯曲补偿沉积之前或上游处理多个晶片，并且可以测量这多个晶片中的所有晶片以确定它们在该处理之后的弯曲。然后可以确定哪些晶片具有彼此相似的弯曲，例如确定一个晶片与所有其他晶片相差是否在特定阈值内。基于这些确定，可以将具有彼此相似的或彼此相差在阈值内的弯曲的晶片分组在一起，以在多站室中同时进行弯曲补偿沉积处理。例如，多个晶片可以具有10个晶片，这些晶片经历正面处理并且在本文所述的背面弯曲补偿沉积之前都被测量以确定它们的弯曲。在该测量之后，确定每个晶片上的弯曲与多个晶片中的其他晶片的相似程度，以便将晶片与具有最相似弯曲的其他晶片分组在一起。然后，这些分组的晶片可以在同一室中同时接受同时背面弯曲补偿沉积。例如，对于四站多站背面沉积室，晶片1、5、8和10可以具有彼此最接近的弯曲且因此可以分组在一起并且同时在同一室中接收背面弯曲补偿沉积。这可以进一步增加吞吐量。
这里描述的技术和装置提供了许多好处。通过能够在同一室中同时处理具有不同弯曲量的晶片，而不是单独处理这些衬底，从而提高吞吐量。晶片还接受适量的背面弯曲补偿材料，以便随后处理晶片。
装置
所公开的实施方案可以在任何合适的装置或工具中执行。装置或工具可包括一或更多个处理站。以下描述是可用于一些实施方案中的示例性处理站和工具。
图6描绘了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理站600的实施方案的示意图，该处理站600具有能够维持低压环境并在衬底上执行弯曲补偿层的背面沉积的处理室主体602。多个PECVD处理站600可以包括在共同的低压处理工具环境中。例如，图7描绘了多站处理工具700的实施方案，该工具700能够同时在同一室中的多个衬底上执行弯曲补偿层的背面沉积。在一些实施方案中，PECVD处理站600的一或更多个硬件参数(包括以下详细讨论的那些)可由一或更多个计算机控制器650以程序化方式进行调整。
PECVD处理站600与气体输送系统601a流体连通，以将处理气体输送至分布喷头606。反应物输送系统601a包括混合容器604，其用于混合和/或调整处理气体，以输送至喷头606。处理气体(例如用于在衬底上沉积弯曲补偿层的那些)可使用反应物输送系统601a经由喷头606输送至处理室主体602。在一些实施方案中，反应性物质可使用反应物输送系统601a来输送。一或更多个混合容器入口阀620可控制处理气体引入混合容器604。这些阀可根据在多种操作期间是否打开气体来控制。如上所述，阀620可用于控制包括前体在内的气体向装置中的每个站(包括工具700的室(camber)中的每个站)的流动。例如，当阀620A关闭时，前体不会流到处理站，并且当阀620A打开时，可以允许前体流到处理站。此外，可以是质量流量控制器的流量控制元件621可以使处理气体流向处理站。
注意，在一些实施方案中，可不使用液体反应物。然而，在一些实施方案中，可使用液体反应物以形成本文所述的拉伸或压缩膜。举例而言，图6的实施方案包含汽化点603，用于汽化将供应至混合容器604的液体反应物。在一些实施方案中，汽化点603可以是加热的蒸发器。从这样的蒸发器产生的饱和的反应物蒸气会在下游输送管道凝结。不相容气体暴露至凝结的反应物会产生小颗粒。这些小颗粒可能阻塞管道、阻碍阀操作、污染衬底等。处理这些问题的一些方法涉及在汽化反应物之前或之后清扫和/或排空输送管道以去除残留反应物。然而，清扫输送管道会增加处理站循环时间、降低处理站吞吐量。因此，在一些实施方案中，汽化点603下游的输送管道可以被热追踪。在一些示例中，混合容器604也可以被热追踪。在一个非限制性示例中，汽化点603下游的管道在混合容器604处具有从约100℃延伸至约150℃的增大的温度分布。
在一些实施方案中，液体前体或者液体反应物(例如含硅前体)可以在液体喷射器处汽化。例如，液体喷射器可以将液体反应物的脉冲喷射到混合容器上游的载气流中。在一个实施方案中，液体喷射器可以通过将液体从较高压闪变到较低压来汽化反应物。在另一个示例中，液体喷射器可以将液体雾化为接下来在加热的输送管中汽化的分散的微滴。较小的液滴比较大的液滴可以较快汽化，从而减小了在液体注入和完成汽化之间的延迟。较快的汽化可以减小汽化点603下游的管道长度。在一个方案中，液体喷射器可以直接装载到混合容器604。在另一个方案中，液体喷射器可以直接安装到喷头606上。
在一些实施方案中，可以在汽化点603上游设置液体流控制器(LFC)来控制用于汽化并输送至处理站600的液体的质量流量。例如，LFC可以包含位于LFC下游的热质量流量计(MFM)。然后可以响应于由与MFM电通信的比例积分微分(PID)控制器提供的反馈控制信号，来调整LFC的柱塞阀。然而，其可以采取一秒或一秒以上来使用反馈控制以稳定液体流。这可以延长使液体反应物流动的时间。因此，在一些实施方案中，LFC可以在反馈控制模式和直接控制模式之间动态切换。在一些实施方案中，这可以通过禁用LFC的感测管道和PID控制器来进行。
喷头606向衬底612分布气体。例如，喷头606可在多种操作中将用于沉积弯曲补偿层的处理气体分布至衬底612的背面，例如含硅气体和/或含氧或含氮气体。在图6所示的实施方案中，衬底612位于喷头606下方，并显示为留置于基座608上。基座608可以包括通过边缘保持晶片的晶片保持件以及用于将气体输送至晶片背面的底部喷头(未示出)。喷头606可具有任何合适的形状，且可具有用于将处理气体分布至衬底612的任何适当数量和布置的端口。
在另一情况中，调整基座608高度可允许在所公开的处理期间改变等离子体密度，从而改变晶片与底部喷头之间的等离子体密度。例如，等离子体可在处理气体流至室主体602时被激励。在该处理结束时，可在另一衬底转移阶段期间降低基座608，以允许衬底612从基座608上移除。
在一些实施方案中，喷头606及基座608与射频(RF)功率供应源614和匹配网络616电气连通以对等离子体供电。在一些实施方案中，等离子体能量可通过控制处理站压力、气体浓度及气体分压或气体流速、RF源功率及RF源频率中的一或更多者来控制。例如，RF功率源614和匹配网络616可以在任何合适的功率下进行操作，以形成具有所期望的自由基物质的组成的等离子体。同样，RF功率源614可提供任何合适频率的RF功率。在一些实施方案中，RF功率源614可以被配置为控制彼此独立的高频RF功率源和低频RF功率源。示例性的低频RF频率可以包含，但不限于，介于0kHz和500kHz之间的频率。示例性的高频RF频率可以包含，但不限于，介于1.8MHz和2.45GHz之间的频率，或大于约13.56MHz、或大于27MHz、或大于40MHz、或大于60MHz的频率。应当理解，任何合适的参数可被离散地或连续地调整，以对用于沉积弯曲补偿层的反应提供等离子体能量。
在一些实施方案中，等离子体可由一个或多个等离子体监控器原位监控。在一种情形中，等离子体功率可通过一个或多个电压、电流传感器(例如，VI探针)进行监控。在另一种情况下，等离子体密度和/或处理气体的浓度可以由一个或多个光发射光谱传感器(OES)来测量。在一些实施方案中，一个或多个等离子体参数可基于来自这样的原位等离子体监控器的测量结果通过编程方式进行调整。例如，OES传感器可用于反馈回路中以提供对等离子体功率的编程式控制。应理解的是，在一些实施方案中，可使用其它监控器来监控等离子体和其它处理特性。这样的监控器可包含，但不限于，红外(IR)监控器、声学监控器、以及压力传感器。
在一些实施方案中，可以经由输入/输出控制(IOC)测序指令来提供用于控制器650的指令。在一个示例中，用于设置处理阶段的条件的指令可被包含在处理配方的相应的配方阶段中。在某些情况下，处理配方阶段可按顺序排列，使得用于处理阶段的所有指令与该处理阶段同时进行。在一些实施方案中，用于设定一个或多个反应器参数的指令可以被包含在配方阶段中。例如，第一配方阶段可包括用于设定一或更多种气体(例如，含硅气体及含氮气体)的流速的指令以及用于第一配方阶段的时间延迟指令。第二后续配方阶段可包括用于设定清扫气体的流速的指令以及用于第二配方阶段的时间延迟指令。替代地，第三配方阶段可包括用于设定一或更多种气体(例如，含硅气体及含氧气体)的流速的指令以及用于第三配方阶段的时间延迟指令。应理解，这些配方阶段可在本公开的范围内以任何合适的方式进一步细分和/或重复。控制器650也可包括以下关于图7中的控制器750所述的任何特征。
在一些实施方案中，基座608可通过加热器610进行温度控制。加热器610可用于将衬底退火。例如，在一些实施方案中，在退火期间，加热器610可设定成至少约450℃的温度。此外，在一些实施方案中，对处理站600的压力控制可通过蝶阀618来提供。如图6的实施方案中所示，蝶阀618对下游真空泵(未示出)所提供的真空进行节流。然而，在一些实施方案中，处理站600的压力控制也可通过改变引入处理站600的一或更多种气体的流速来调整。
如上所述，一个或多个处理站可以包括在多站处理工具中，以便在工具的多站室中的每个站将弯曲补偿层背面沉积到衬底上。图7示出了具有入站装载锁702和出站装载锁704的多站处理工具700的实施方案的示意图，其中一者或两者可以包括远程等离子体源。处于大气压下的机械手706被配置成将晶片通过晶舟(pod)708装载的盒通过大气端口(未示出)移动至入站装载锁702。晶片或衬底通过机械手706被放置在入站装载锁702中的基座712上，大气端口被关闭，接着装载锁被抽空。在入站装载锁702包括远程等离子体源的情况下，晶片可以在引入处理室中的一者(例如处理室714a)之前暴露于装载锁中的远程等离子体处理。此外，晶片也可在入站装载锁702中被加热，例如以去除水分及吸附的气体。接着，打开通往处理室714a的室转移端口716，且另一机械手726将晶片放入反应器中处理室714a的第一站(标记1)的基座718上(示于反应器中)以进行处理。尽管描绘于图7中的实施方案包括装载锁，但应理解，在一些实施方案中，可使晶片直接进入处理站。
所描绘的处理室中的每一个(例如处理室714a)包括四个处理站。每个站都有被加热的基座和气体管线入口。应当理解，在一些实施方案中，每个处理站可以具有不同或多个目的。例如，处理站可用于沉积背面弯曲补偿层，在一些实施方案中所述背面弯曲补偿层可包括通过PECVD的拉伸或压缩材料。虽然所描绘的处理室714a包括四个站，但应理解，根据某些公开的实施方案的处理室可具有任何合适数量的站。例如，在一些实施方案中，处理室可具有五个或更多站，而在其他实施方案中，处理室可具有三个或更少站。此外，虽然所描绘的处理工具700具有三个处理室714a、714b和714c，但是应当理解，根据某些公开的实施方案的处理工具可以具有任何合适数量的处理室。
图7，类似于图6，工具700包括气体输送系统，该气体输送系统被构造成将气体输送到工具中的每个站。为简单起见，气体输送系统701a被描绘为包含前体源和通向室714a中的四个站的流体连接件，即流体导管。这里，工具700能够对流向站714a中的每个处理室的气体流施加单独的站与站之间的控制，以便单独控制每个站处的沉积。一个或多个阀可以控制流向每个站的气体流量。如图所示，阀720A控制前体向站1的流动，阀720B控制前体向站2的流动，阀720C控制前体向站3的流动，并且阀720D控制前体向站4的流动。这些阀中的每一个打开，前体被允许流向其各自的站，相反，当每个阀关闭时，前体不允许流向各自的站。因此，气体输送系统701a可以控制流向每个站的前体的流动，使得背面沉积可以在室714a中的每个站进行不同的时间量。
在一些实施方案中，气体输送系统可以以其他方式施加站与站之间的流量控制。例如，这可能包括每个站的单独MFC和每个站的可调整孔，以使流向每个站的气体流能受到控制。这种控制包括开始和停止流向每个单独站的气体流，以及控制流向每个站点的流率。在一些这样的实施方案中，每个站可以包括其自己的导致气体流向该单个站的相应MFC，并且所描述的技术可以通过致使MFC让气体流向或不流向每个站来开始和停止前体向每个站的流动。例如，该装置可以包括流体连接第一站并被配置为使气体流向第一站的第一MFC和流体连接第二站并被配置为使气体流向第二站的第二MFC，并且图1的操作106可以通过致使第一和第二MFC同时使气体流向第一和第二站来开始。操作106可以通过致使第二MFC让流向第二站的气体流停止，同时致使第一MFC让流动气体继续流向第一站而结束，从而同时开始操作108；在操作108期间，第二MFC或另一个其他MFC不导致气体流向第二站。操作108可以通过使第一MFC停止流向第一站的流动气体而结束。
图7绘出了用于在处理室714a内传输晶片的晶片搬运系统790的一个实施方案。在一些实施方案中，晶片搬运系统790可以在各种处理站之间和/或处理站与装载锁之间传输晶片。应该理解的是，可以采用任何适当的晶片搬运系统。非限制性示例包含晶片转盘和搬运晶片的机械手。图7还绘出了用来控制处理工具700的处理条件和硬件状态的系统控制器750的一个实施方案。系统控制器750可以包含一个或多个存储器设备756、一个或多个海量存储设备754和一个或多个处理器752。处理器752可以包含CPU或者计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进马达控制器板等。
在一些实施方案中，系统控制器750控制处理工具700的所有活动。系统控制器750执行存储在海量存储设备754、载入存储器设备756、并由处理器752执行的系统控制软件758。替代地，控制逻辑可以在控制器750中硬编码。特定应用集成电路、可编程逻辑设备(例如，现场可编程栅极阵列、或者FPGA)等可以用于这些目的。在下面的讨论中，无论使用“软件”还是“代码”，都可以使用功能上相当的硬编码的逻辑来取代。系统控制软件758可以包括指令，所述指令用于控制晶片进出处理室的传送、在处理室内旋转晶片、将晶片与处理室中的喷头对准、晶片进出处理室的传送、气体离开喷头特定区域的时序、气体混合物、流出喷头特定区域的气体量、室和/或站压力、流出喷头的特定区域的背面气体流的压力、室和/或反应器温度、晶片温度、偏置功率、目标功率电平、RF功率电平和类型(例如单频或双频或高频或低频)、基座、卡盘和/或基座位置、以及由处理工具700进行的特定处理的其它参数的指令。系统控制软件758可以以任何适当的方式配置。例如，各种处理工具组件子程序或者控制对象可以写入以控制用于进行各种处理工具处理的处理工具组件的操作。系统控制软件758可以以任何适当的计算机可读编程语言来编码。
在一些实施方案中，系统控制软件758可以包含用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)测序指令。在一些实施方案中可以采用与系统控制器750关联的、存储在海量存储设备754和/或存储器设备756的其它计算机软件和/或程序。用于该目的的程序或者程序段的示例包含衬底定位程序、处理气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序、静电卡盘功率控制程序以及等离子体控制程序。
衬底定位程序可以包含用于处理工具组件的程序代码，该处理工具组件用于将衬底装载到基座718，并且控制衬底和处理工具700的其它部分之间的间隔。处理气体控制程序可以包含用于控制气体组成(例如，本文所述的诸如调整处理气体、沉积气体、氦气或用于背面流动的其他气体、载气等)和流率的代码和任选地用于使气体在沉积之前流到一个或多个处理站中以稳定在处理站中的压强的代码。压强控制程序可以包含用于通过调整例如在处理站的排放系统中的节流阀、流入处理站内的气流、在调整操作期间引入晶片背面的气体的压力等等来控制处理站内的压强的代码。
加热器控制程序可包含用于控制流向用于加热衬底以进行本文所述的退火操作的加热单元的电流的代码。替代地，加热器控制程序可控制传热气体(如氦气)朝向衬底的传送。等离子体控制程序可包含用于根据本文的实施方案设置施加到一个或多个处理站内的处理电极的RF功率电平的代码。压强控制程序可以包含用于根据本文的实施方案保持反应室内的压强的代码。
在一些实施方案中，可以存在与系统控制器750相关联的用户界面。用户界面可以包含显示屏、装置和/或处理条件的图形软件显示器、以及诸如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等用户输入设备。
在一些实施方案中，由系统控制器750调整的参数会涉及处理条件。非限制性实例包含处理气体组成和流率、温度、压强、等离子体条件(例如，RF偏置功率电平)等。这些参数可以以配方的形式提供给用户，配方可以利用所述用户界面输入。
用于监控处理的信号可以由系统控制器750的模拟和/或数字输入连接件从各种处理工具传感器提供。用于控制处理的信号可以通过处理工具700的模拟和数字输出连接件输出。可被监控的处理工具传感器的非限制性实例包含质量流量控制器、压力传感器(例如压力计)、热电偶等等。经适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用，以保持处理条件。
系统控制器750可以提供用于进行上述沉积处理的程序指令。所述程序指令可以控制多种处理参数，如DC功率电平、RF偏置功率电平、压强、温度等。所述指令可以控制这些参数以根据本发明所描述的多种实施方案操作膜的原位沉积。
系统控制器750将通常包含一个或多个存储器设备和被配置成进行指令的一个或多个处理器以使该装置将进行根据所公开的实施方案所述的方法。包含用于控制根据所公开的实施方案的处理操作的指令的机器可读的介质可以耦合到系统控制器750。
在一些实现方案中，系统控制器750是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这种系统可以包含半导体处理设备，该半导体处理设备包含一个或多个处理工具、一个或多个处理室、用于处理的一个或多个平台和/或具体的处理组件(晶片基座、气流系统等)。这些系统可以与用于控制它们在处理半导体晶片或衬底之前、期间和之后的操作的电子器件一体化。电子器件可以称为“控制器”，该控制器可以控制一个或多个系统的各种元件或子部件。根据处理要求和/或系统的类型，系统控制器750可以被编程以控制本文公开的任何处理，包含控制处理气体和/或抑制剂气体的输送、温度设置(例如，加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、射频(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、位置及操作设置、晶片转移进出工具和其它转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载室。
广义而言，系统控制器750可以定义为接收指令、发布指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等等的具有各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件。集成电路可以包含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进行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置的形式(或程序文件)传送到系统控制器750的指令，该设置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进行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的用于在制备晶片的一个或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯期间完成一个或多个处理步骤的配方(recipe)的一部分。
在一些实现方案中，系统控制器750可以是与系统集成、耦合或者说是通过网络连接系统、或它们的组合的计算机的一部分或者与该计算机耦合。例如，系统控制器750可以在“云端”或者是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，从而可以允许远程访问晶片处理。计算机可以启用对系统的远程访问以监控制造操作的当前进程、检查过去的制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，以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)可以通过网络给系统提供处理配方，网络可以包含本地网络或互联网。远程计算机可以包含允许输入或编程参数和/或设置的用户界面，该参数和/或设置然后被从远程计算机传送到系统。在一些示例中，系统控制器750接收数据形式的指令，该指令指明在一个或多个操作期间将要进行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以针对将要进行的处理类型以及工具类型，系统控制器750被配置成连接或控制该工具类型。因此，如上所述，系统控制器750可以例如通过包含一个或多个分立的控制器而为分布式，这些分立的控制器通过网络连接在一起并且朝着共同的目标(例如，本文所述的处理和控制)工作。用于这些目的的分布式控制器的一个示例可以是与结合以控制室内处理的一个或多个远程集成电路(例如，在平台水平或作为远程计算机的一部分)通信的室上的一个或多个集成电路。
示例性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、CVD或PECVD室或模块、ALD或PEALD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，系统控制器750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。
控制器750还包括适当的控制逻辑或非暂时性机器可读指令，其用于执行本文描述的任何技术。这包括用于使衬底装载到室的每个站、致使气体输送系统同时使前体在第一站流动到第一基底的背面和在第二站流动到第二衬底的背面的指令，以及从而同时在第一衬底的背面沉积第一弯曲补偿材料层和在第二衬底的背面沉积第一弯曲补偿材料层，并且致使气体输送系统让前体流到在第一站的第一衬底的背面，从而在第一衬底的背面上沉积第二弯曲补偿材料层，同时致使气体输送系统在第二站不同时让前体流到第二衬底的背面并且不在第二衬底的背面上沉积材料。
本公开还包括附加的和/或替代的实现方案。实现方案1：一种方法包括：将第一衬底提供给半导体处理室中的第一站，将第二衬底提供给半导体处理室中的第二站，同时在第一组处理条件下在第一站的第一衬底的背面上沉积具有带第一值的特性的材料的第一弯曲补偿层和在不同于第一组处理条件的第二组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积具有带第二值的特性的材料的第二弯曲补偿层，其中第一弯曲补偿材料层的第一特性值不同于第二弯曲补偿材料层的第二特性值。
实现方案2：根据实现方案1所述的方法，其中，该特性是厚度，并且第一值大于第二值。
实现方案3：根据实现方案1所述的方法，其中，该特性是压缩应力。
实现方案4：根据实现方案1所述的方法，其中，该特性是拉伸应力。
实现方案5：根据实现方案1所述的方法，其中，第一组处理条件具有第一持续时间并且第二组处理条件具有小于第一持续时间的第二持续时间。
实现方案6：根据实现方案1所述的方法，其中，第一组处理条件具有第一温度并且第二组处理条件具有不同于第一温度的第二温度。
实现方案7：根据实现方案1所述的方法，其中，第一组处理条件具有第一前体流速，并且第二组处理条件具有不同于第一前体流速的第二前体流速。
实现方案8：根据实现方案1所述的方法，其中，第一组处理条件具有第一等离子体功率，并且第二组处理条件具有不同于第一等离子体功率的第二等离子体功率。
实现方案9：一种方法包括：向半导体处理室中的第一站提供第一衬底，向半导体处理室中的第二站提供第二衬底，同时在第一组处理条件下的第一站的第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿层材料和在第一组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层，将第二站的处理条件调整到与第一组处理条件不同的第二组处理条件，并且同时在第一组处理条件下在第一站的第一衬底的背面沉积第二弯曲补偿材料层，并在第二组处理条件下在第二站的第二衬底的背面上沉积第三弯曲补偿材料层，其中第二弯曲补偿材料层不同于第三弯曲补偿材料层。
实现方案10：根据实现方案9所述的方法，其中，所述调整还包括改变在第二站的等离子体功率。
实现方案11：根据实现方案9所述的方法，其中，所述调整还包括改变第二站的温度。
实现方案12：根据实现方案1所述的方法，其中，所述调整还包括改变在第二站的前体流速。
实现方案13：一种用于在衬底上进行背面沉积的系统，该系统包括：气体输送系统，该气体输送系统包括前体气体源、处理室以及控制器，所述处理室包括至少两个站，其中每个站流体地连接到气体输送系统并且被配置为使前体流到在该站的衬底的背面上，所述控制器用于控制该系统并包括控制逻辑，该控制逻辑用于致使气体输送系统让前体同时流到第一站的第一衬底的背面上和第二站的第二衬底的背面上，从而同时在第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层和在第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层，以及致使气体输送系统让前体流动到第一站的第一衬底的背面上，从而在第一衬底的背面上沉积第二弯曲补偿材料层，同时致使气体输送系统不让前体同时流到第二站的第二衬底的背面上，且不在第二衬底的背面上沉积材料。
结论
虽然上述实施方案已经为了清楚理解的目的在一些细节方面进行了描述，但显而易见的是，某些变化和修改方案可在所附权利要求的范围内实施。应当注意的是，具有实施本发明的实施方案的过程、系统和装置的许多替代方式。因此，本发明的实施方案应被视为是说明性的而不是限制性的，并且所述实施方案并不限于本文所给出的细节。

Claims (28)

1.一种方法，其包括：
向半导体处理室中的第一站提供第一衬底；
向所述半导体处理室中的第二站提供第二衬底；
同时在所述第一站的所述第一衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层和在所述第二站的所述第二衬底的背面上沉积第一弯曲补偿材料层；以及
当所述第一衬底在所述第一站，且所述第二衬底在所述第二站时，在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层，而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述同时在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层还包括：使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，以及
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还包括：使所述前体流到在所述第一站的所述第一衬底的所述背面，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层使所述第一衬底的所述第一弯曲减少第一量，以及
在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层使所述第二衬底的第二弯曲减少比所述第一量小的第二量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一衬底当被提供给第一站时弯曲所述第一弯曲，并且
所述第二衬底当被提供到所述第二站时弯曲比所述第一弯曲小的第二弯曲。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述第一弯曲介于-30μm和+30μm之间，
所述第二弯曲介于-30μm和+30μm之间，并且小于所述第一弯曲，
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层后，所述第一衬底具有介于-10μm和+10μm之间的第三弯曲，以及
在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层之后，所述第二衬底具有介于-10μm和+10μm之间的第四弯曲。
6.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述第一弯曲介于-300μm和+300μm之间，
所述第二弯曲介于-300μm和+300μm之间，并且小于所述第一弯曲，
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层之后，所述第一衬底具有介于-200μm和+200μm之间的第三弯曲，以及
在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层之后，所述第二衬底具有介于-200μm和+200μm之间的第四弯曲。
7.根据权利要求1所述的方法，其中同时在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿层是在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料之前执行的。
8.根据权利要求7所述的方法，其还包括：
在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层之后，停止在所述第二衬底上沉积所述第一弯曲补偿层，其中：
在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，使材料在所述第一衬底的所述背面上连续沉积。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
所述在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层还包括：使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还包括：使所述前体流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，
所述停止还包括停止让所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，以及
在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，使所述前体连续流到所述第一衬底的所述背面上。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料是在同时在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿层之前执行的。
11.根据权利要求10所述的方法，其还包括：
在所述第二衬底上沉积所述第一弯曲补偿层而不同时在所述第二衬底的所述背面上沉积材料之后，开始所述在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿层，其中：
在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，使材料在所述第一衬底的所述背面上连续沉积。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述在所述第一衬底的所述背面上和在所述第二衬底的背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层还包括：使前体同时流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上和所述第二站的所述第二衬底的所述背面上，
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还包括：使所述前体流到所述第一站的所述第一衬底的所述背面上，而不同时使所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，
所述开始还包括开始让所述前体流到所述第二衬底的所述背面上，以及
在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间，使所述前体连续流到所述第一衬底的所述背面上。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层包括氮化硅。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
所述第一衬底在被提供到所述第一站时弯曲第一凹形弯曲，并且
所述第二衬底在被提供到所述第二站时弯曲第二凹形弯曲。
15.根据权利要求13所述的方法，其中：
在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层还包括：使所述衬底的所述背面与氨以及含硅前体接触，并且
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还包括：使所述衬底的所述背面与氨以及含硅前体接触。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层包括氧化硅。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
所述第一衬底在被提供到所述第一站时弯曲第一凸形弯曲，并且
所述第二衬底在被提供到所述第二站时弯曲第二凸形弯曲。
18.根据权利要求16所述的方法，其中：
在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层还包括：使所述衬底的所述背面与一氧化二氮以及含硅前体接触，并且
在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层还包括：使所述衬底的所述背面与一氧化二氮以及含硅前体接触。
19.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一衬底当被提供到所述第一站时是弯曲的并且具有沉积在所述第一衬底的正面上的具有内部压缩应力的层，
所述第二衬底当被提供到所述第二站时是弯曲的并且具有沉积在所述第二衬底的正面上的具有内部压缩应力的层，以及
沉积在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上的所述第一弯曲补偿材料层具有内部拉伸应力。
20.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第一衬底当被提供到所述第一站时是弯曲的并且具有沉积在所述第一衬底的正面上的具有内部拉伸应力的层，
所述第二衬底当被提供到所述第二站时是弯曲的并且具有沉积在所述第二衬底的正面上的具有内部拉伸应力的层，以及
沉积在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上的所述第一弯曲补偿材料层具有内部压缩应力。
21.根据权利要求1所述的方法，其中将所述弯曲补偿材料层沉积到所述第一衬底和所述第二衬底上是通过等离子体增强化学气相沉积来执行的。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
将所述弯曲补偿材料层沉积到所述第一衬底和所述第二衬底上包括在所述第一站点燃等离子体，以及
在所述第一站处的所述等离子体在所述同时沉积和在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二材料层期间和之间没有熄灭。
23.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
在将所述第一衬底提供到所述第一站之前，确定所述第一衬底的测得的第一弯曲，
在将所述第二衬底提供到所述第二站之前，确定所述第二衬底的测得的第二弯曲，
基于所述测得的第一弯曲确定用于将所述弯曲补偿材料沉积到所述第一衬底上的第一沉积时间，
基于所述测得的第二弯曲确定用于将所述弯曲补偿材料沉积到所述第二衬底上的第二沉积时间，其中：
所述第一沉积时间大于所述第二沉积时间，
执行在所述第一衬底的所述背面上和所述第二衬底的所述背面上同时沉积所述第一弯曲补偿材料层并持续所述第二沉积时间，
执行在所述第一衬底的所述背面上沉积所述第二弯曲补偿材料层并持续第三沉积时间，以及
所述第一沉积时间基本上等于所述第二沉积时间加上所述第三沉积时间。
24.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述测得的第一弯曲和所述测得的第二弯曲是使用一个或多个激光器来确定的。
25.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述第一沉积时间还包括将所述测得的第一弯曲或从其导出的参数应用于(i)减少衬底上的弯曲所需的背面沉积时间和(ii)表示弯曲减少量的变量之间的关系，其中所述应用返回所述第一沉积时间。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述关系基本上是线性的。
27.根据权利要求1所述的方法，其中：
执行在所述第一衬底的背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和沉积所述第二弯曲补偿材料层并持续范围介于60秒至2000秒之间的时间，以及
执行在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层并持续范围介于60秒至2000秒之间的时间。
28.根据权利要求1所述的方法，其中：
在所述第一衬底的背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层和所述第二弯曲补偿材料层导致在所述第一衬底的背面上的材料的第一总厚度，以及
在所述第二衬底的所述背面上沉积所述第一弯曲补偿材料层导致在所述第二衬底的所述背面上的材料的小于所述第一总厚度的第二总厚度。
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