TW201737406A - 真空夾盤壓力控制系統 - Google Patents

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Abstract

於此描述之實作相關於用於真空夾具基板支撐的壓力控制。在一個實作中，處理腔室界定處理容積，且真空夾具支撐設置於處理容積內。壓力控制器設置於真空夾具上游的流體流動路徑上，且流動限制器設置於真空夾具下游的流體流動路徑上。壓力控制器及流動限制器之每一者與真空夾具的控制容積流體地溝通。

Description

真空夾盤壓力控制系統
本揭示案的實作一般相關於真空夾具壓力控制系統。更特定地，於此描述之實作相關於基板背側壓力控制，具有放置的壓力控制器以改良控制系統的使用壽命。
半導體處理技術一般利用處理腔室以在基板上形成微電子裝置，例如半導體晶圓，諸如此類。基板典型地置於及固定於設置於腔室內的基板支撐上。基板支撐提供穩定的處理平台，基板可在該處理平台上處理，且基板支撐也可幫助便於基板自腔室預先及事後處理的進出。
在半導體處理工業中具有幾個不同類型的常用基板支撐。一些基板支撐利用重力，同時其他基板支撐主動地固定基板至支撐。主動基板支撐典型地施用靜電或真空夾具，以便固定基板於基板支撐上。例如，真空夾具典型地利用基板背側壓力差異以固定基板至基板支撐。然而，現今用於真空夾具的背側壓力控制方案在壓力控制器設備的有效壽命中遭受不合需要的減低，導因於曝露於來自處理基板的有害除氣材料。
因此，發明所屬領域所需為：用於真空夾具壓力控制的改良系統及設備。
在一個實作中，提供一種基板處理設備。該設備包含：一處理腔室，該處理腔室界定一處理容積，及一真空夾具支撐，該真空夾具支撐可設置於該處理容積內。壓力控制器可與該真空夾具流體地溝通，且該壓力控制器可設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上。流動限制器可與該真空夾具及該壓力控制器流體地溝通，且該流動限制器可設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上。
在另一實作中，提供一種基板處理設備。該設備包含：一真空夾具支撐，該真空夾具支撐界定該真空夾具支撐中的一控制容積，及一壓力控制器，該壓力控制器與該控制容積流體地溝通。該壓力控制器可設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上。流動限制器可與該控制容積及該壓力控制器流體地溝通，且該流動限制器可設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上。
而在另一實作中，提供一種基板處理設備。該設備包含：一處理腔室，該處理腔室界定一處理容積。真空夾具支撐可設置於該處理容積內，且該真空夾具可具有一控制容積，該控制容積與該處理容積分隔。壓力控制器可與該真空夾具的該控制容積流體地溝通，且該壓力控制器可設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上。流動來源可設置於該壓力控制器上游的該流體流動路徑上，且流動限制器可與該真空夾具的該控制容積及該壓力控制器流體地溝通。該流動限制器可設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上，且幫浦可設置於該流動限制器下游的該流體流動路徑上。
於此描述之實作相關於用於真空夾具基板支撐的壓力控制。在一個實作中，處理腔室界定處理容積，且真空夾具支撐設置於處理容積內。壓力控制器設置於真空夾具上游的流體流動路徑上，且流動限制器設置於真空夾具下游的流體流動路徑上。壓力控制器及流動限制器之每一者與真空夾具流體地溝通。放置壓力控制器於相對於真空夾具上游之結果，壓力控制器的有效生命期以及壓力控制器的清理之間的時距可增加。
此外，因為壓力控制器沒有曝露於來自基板的有害除氣材料(在真空夾具上游所導致)，可放置更經濟的流動限制器於真空夾具下游。可在預防性維持期間以更經濟的方式(相較於若壓力控制器被取代時)來檢查、清理、或取代經濟的流動限制器。壓力控制器也可在上游位置實作壓力感應及流動速率感應，可致能改良的夾住回饋而考量基板破損或取出錯置。因此，可自於此描述之實作理解多種優點。
第1圖圖示具有真空夾具112的處理設備100的示意視圖，具有壓力控制設備104。處理設備100包含處理腔室102及壓力控制設備104。一般而言，處理設備100經配置以將基板(例如，半導體基板)熱處理於多種處理操作。在一個實作中，處理設備100可作用以執行浸透退火或烘烤處理。處理設備100也可包含適於清理處理設備100的設備。思量處理設備100可為雙腔室系統，可實作於可由加州Santa Clara的Applied Materials公司取得的PRODUCER® 平台上。然而，思量處理設備100也可優勢地實作於來自其他製造商的合適配置平台上。
處理腔室102包含腔室主體106，界定處理容積108。真空夾具支撐112可設置於處理容積108內且經配置以支撐真空夾具支撐112上的基板114。真空夾具支撐112可包含在真空夾具支撐112中界定的控制容積113，與壓力控制設備104流體地溝通。當沒有基板114出現於真空夾具支撐112上時，或當基板114設置於真空夾具支撐112上但基板114背側沒有經由控制容積113曝露於真空環境時，控制容積113也可與處理容積108流體地溝通。在其他實作中，可存在自處理容積108至控制容積113而未被設置於真空夾具支撐112上的基板114阻斷的流動途徑，使得當基板114設置於支撐112上時，控制容積113可與處理容積108流體地溝通。例如，超出基板114半徑的支撐112表面中的開口可提供如此的流體溝通途徑。
雖然未圖示，真空夾具支撐112可包含加熱設備(例如電阻性加熱器，諸如此類)以便於加熱基板114。在操作中，可加熱基板114至約攝氏700度及約攝氏1200度之間的處理溫度，例如約攝氏850度及約攝氏1100度之間。可施用加熱處理於多種操作，例如摻雜擴散、表面修復、材料移除、諸如此類。
遠端電漿來源110可流體地耦合至處理容積108且可經配置以輸送自由基及/或離子至處理容積108。遠端電漿來源110(可包含複數個遠端電漿來源)可經配置以自處理容積108遠端地產生電漿且輸送電漿產物至處理容積108以便於處理腔室102的清理。合適的先質(可由遠端電漿來源110利用以產生清理電漿)包含：惰性氣體、氧、氮、氦、氨、含氟材料、及含氯材料等等。可單獨或組合利用先質以產生電漿。
在操作中，可藉由處理腔室102熱處理一個或更多個基板。在熱處理基板及自處理容積108移除基板之後，可藉由遠端電漿來源110產生清理電漿，且電漿產物可輸送至處理容積108。電漿產物可作用以在自處理容積108排出之前清理處理腔室102及設置於處理腔室102中的部件。因此，可清理處理容積108，且可恢復額外基板的熱處理。
在基板114的熱處理期間，基板114可固定於真空夾具支撐112上。在一個實作中，基板114可藉由產生及維持處理容積108及控制容積113之間的壓力差異來固定於真空夾具支撐112上。例如，控制容積113的壓力可低於處理容積108的壓力。在一個實作中，控制容積113的壓力可低於處理容積108的壓力約0.5%及約1.5%之間。例如，控制容積113的壓力可為約490 torr及約450 torr之間，例如約470 torr，同時處理容積108的壓力可為約480 torr及約520 torr之間，例如約500 torr。因此，基板114的背側(設置於真空夾具支撐112上的基板表面)可曝露於相對於基板114前側減低的壓力環境。結果，基板114可固定於真空夾具支撐上以防止熱處理期間基板114的移動。
利用以固定基板114至真空夾具支撐112的真空環境可藉由壓力控制設備104來產生及控制。壓力控制設備104包含流體來源116、壓力控制器120、流動限制器122、及幫浦126。壓力控制設備104也包含第一管道128、第二管道130、及第三管道132。在某些實作中，第三管道132可為與控制容積113區隔的管道，或第三管道132可為控制容積113之延伸。無論所需實作，第三管道132與控制容積113及第一及第二管道128、130個別流體地溝通。也可設置一個或更多個閥(例如第一閥118及第二閥124)於管道128、130、132之其中一者或更多者上。
流體來源116(例如，氣體來源)經配置以輸送氣體至控制容積113且最終至幫浦126。流體來源116可以約15 psi及約45 psi之間的壓力(例如，約30 psi)來輸送惰性氣體(例如氮，諸如此類)。在一個實作中，來自流體來源116的氣體可依序經由第一管道128、壓力控制器120、第三管道132、第二管道130、及流動限制器122前進至幫浦126。在另一實作中，來自流體來源116的氣體可依序經由第一管道128、壓力控制器120、第二管道130、及流動限制器122前進至幫浦126。在此實作中，來自流體來源116的氣體不會經由第三管道132前進，然而，控制容積113可保持與流體流動路徑134流體溝通。
一般而言，界定流體流動路徑134為沿著氣體自流體來源116前進至幫浦126的路徑。據此，用語「上游」及「下游」意指設置於流體流動路徑134上的多種設備的相對位置。
在一個實作中，第一管道128可自流體來源116延伸至第三管道132或控制容積113。第二管道130可自第一管道128延伸至幫浦126。第三管道132(或在某些實作中為控制容積113)可設置於流體流動路徑134上第一管道128及第二管道130會合處。
壓力控制器120可設置於流體來源116及控制容積113之間的第一管道128上。第一閥118可設置於流體來源116及壓力控制器120之間的第一管道128上。壓力控制器120可包含壓力偵測設備136及流動偵測設備138。因此，壓力控制器120可藉由偵測經過壓力控制器120的氣體之流動速率來控制控制容積113的壓力。壓力控制器120所偵測的流動速率可受以下其中一者或更多者影響：流體來源116所提供的氣體壓力、設置於真空夾具支撐112上的基板114的出現及/或位置、流動限制器122、及幫浦126。據此，壓力控制器120可偵測來自一個或複數個輸入的流動速率回饋且根據地調整流動速率以維持或產生控制容積113中所需壓力。
壓力控制器120可包含流動控制設備(例如閥，諸如此類)以控制氣體自流體來源116至控制容積113的流動。在一個實作中，壓力控制器120可內部地包含閥以可變方式控制氣體流動。在另一實作中，壓力控制器120可控制第一閥118以影響來自流體來源116的氣體流動。一般而言，流動限制器122為固定流動設備，提供對來自控制容積113的氣體流動實質恆常的阻抗。當基板114去夾或在真空夾具支撐112上沒對齊時，藉由偵測來自控制容積113的氣體之流動速率中的改變，壓力控制器的流動偵測設備138也可能夠偵測。因此，壓力控制器120提供關於流動速率的優勢回饋以致能更有效的基板114夾住及去夾。
壓力控制器120也設置於可進入控制容積113/第三管道132的任何處理容積溢流的上游，而消除壓力控制器120的曝露於有害除氣產物。思量當在真空夾具支撐112上基板114沒出現或沒對齊且幫浦126主動地影響沿著流體流動路徑134自處理容積108至幫浦的流動時，處理容積溢流可進入控制容積113/第三管道132。在另一實作中，單向閥140(例如檢查閥，諸如此類)可設置於壓力控制器120及控制容積113之間的第一管道128上。更特定地，單向閥140可設置於壓力控制器120及第三管道132之間的第一管道128上。防止第一管道128中的流體往上游流動的單向閥140位置可作用以進一步防止處理容積溢流到達壓力控制器120。在某些實作中，單向閥140可為可選的。
流動限制器122可設置於控制容積113及幫浦126之間的第二管道130，同時幫浦126設置於流動限制器122及控制容積113下游的第二管道130上。第二閥124可設置於沿著流動限制器122及幫浦126之間的流體流動路徑134的第二管道130上。第二閥124可與流動限制器122組合操作以提供沿著流體流動路徑134的背部壓力(可由壓力控制器120偵測)。回應於壓力控制器120所偵測的流動中的改變，壓力控制器可藉由增加或減少沿著流體流動路徑134的氣體流動來改變控制容積113的壓力。
幫浦126(可為真空幫浦)與控制容積113流體地溝通。此外，流體來源116、壓力控制器120、及流動限制器122之每一者與控制容積113及幫浦126流體地溝通。幫浦126也可流體地耦合至處理容積108。可利用幫浦126以產生處理容積108及控制容積113中的真空。然而，在基板114的真空夾住期間，壓力控制器120可對維持於控制容積中的壓力施加更大的影響。
壓力控制器120相對於控制容積113的位置藉由經由流動速率感應致能控制容積113內及沿著流體流動路徑134的壓力改變之偵測，來致能改良的基板夾住效能。壓力控制器120也為自處理容積108除氣的上游，因而減低或消除了曝露壓力至有害溢流且延長了壓力控制器120的有效壽命。流動限制器122可曝露於有害除氣，因為位於流體流動路徑134上控制容積113的下游，然而，一般更容易地及經濟地取代流動限制器122。此外，藉由利用幫浦126以產生處理容積108及控制容積113兩者中的真空，消除了針對用於真空夾住的額外幫浦之需求，而減低了處理設備100的成本。
前述係本揭示案的實作，可修改本揭示案其他及進一步的實作而不遠離其基本範圍，且該範圍由隨後的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧處理設備
102‧‧‧處理腔室
104‧‧‧壓力控制設備
106‧‧‧腔室主體
108‧‧‧處理容積
110‧‧‧遠端電漿來源
112‧‧‧真空夾具支撐
113‧‧‧控制容積
114‧‧‧基板
116‧‧‧流體來源
118‧‧‧第一閥
120‧‧‧壓力控制器
122‧‧‧流動限制器
124‧‧‧第二閥
126‧‧‧幫浦
128‧‧‧第一管道
130‧‧‧第二管道
132‧‧‧第三管道
134‧‧‧流體流動路徑
136‧‧‧壓力偵測設備
138‧‧‧流動偵測設備
140‧‧‧單向閥
於是可以詳細理解本揭示案上述特徵中的方式，可藉由參考實作而具有本揭示案的更特定描述(簡短總結如上)，其中一些圖示於所附圖式中。然而，注意所附圖式僅圖示示範的實作，因此不考慮限制其範圍，可允許其他等效實作。
第1圖根據於此描述的實作圖示具有真空夾具的處理設備的示意視圖，具有壓力控制設備。
為了便於理解，儘可能使用相同元件符號，以標示圖式中常見的相同元件。思量一個實作中的元件及特徵可有利地併入於其他實作中，而無須進一步敘述。
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100‧‧‧處理設備
102‧‧‧處理腔室
104‧‧‧壓力控制設備
106‧‧‧腔室主體
108‧‧‧處理容積
110‧‧‧遠端電漿來源
112‧‧‧真空夾具支撐
113‧‧‧控制容積
114‧‧‧基板
116‧‧‧流體來源
118‧‧‧第一閥
120‧‧‧壓力控制器
122‧‧‧流動限制器
124‧‧‧第二閥
126‧‧‧幫浦
128‧‧‧第一管道
130‧‧‧第二管道
132‧‧‧第三管道
134‧‧‧流體流動路徑
136‧‧‧壓力偵測設備
138‧‧‧流動偵測設備
140‧‧‧單向閥

Claims (20)

  1. 一種基板處理設備，包括： 一處理腔室，該處理腔室界定一處理容積；一真空夾具支撐，該真空夾具支撐設置於該處理容積內；一壓力控制器，該壓力控制器與該真空夾具流體地溝通，其中該壓力控制器設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上；及一流動限制器，該流動限制器與該真空夾具及該壓力控制器流體地溝通，其中該流動限制器設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上。
  2. 如請求項1所述之設備，進一步包括： 一真空幫浦，該真空幫浦與該流動限制器流體地溝通。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該真空幫浦設置於該流動限制器下游的該流體流動路徑上。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該真空夾具包括一控制容積，該控制容積與該處理容積分隔。
  5. 如請求項4所述之設備，其中該控制容積與該壓力控制器流體地溝通。
  6. 如請求項4所述之設備，其中該控制容積與該流動限制器流體地溝通。
  7. 如請求項1所述之設備，其中該壓力控制器為一可變流動設備。
  8. 如請求項7所述之設備，其中該壓力控制器具有壓力偵測設備。
  9. 如請求項7所述之設備，其中該壓力控制器具有流動速率偵測設備。
  10. 如請求項1所述之設備，其中該流動限制器為一固定流動設備。
  11. 一種基板處理設備，包括： 一真空夾具支撐，該真空夾具支撐界定該真空夾具支撐中的一控制容積；一壓力控制器，該壓力控制器與該控制容積流體地溝通，其中該壓力控制器設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上；及一流動限制器，該流動限制器與該控制容積及該壓力控制器流體地溝通，其中該流動限制器設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該壓力控制器為一可變流動設備。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該壓力控制器具有壓力偵測設備。
  14. 如請求項12所述之設備，其中該壓力控制器具有流動速率偵測設備。
  15. 如請求項11所述之設備，其中該流動限制器為一固定流動設備。
  16. 一種基板處理設備，包括： 一處理腔室，該處理腔室界定一處理容積；一真空夾具支撐，該真空夾具支撐設置於該處理容積內，該真空夾具具有一控制容積，該控制容積與該處理容積分隔；一壓力控制器，該壓力控制器與該真空夾具的該控制容積流體地溝通，其中該壓力控制器設置於該真空夾具上游的一流體流動路徑上；一流動來源，該流動來源設置於該壓力控制器上游的該流體流動路徑上；一流動限制器，該流動限制器與該真空夾具的該控制容積及該壓力控制器流體地溝通，其中該流動限制器設置於該真空夾具下游的該流體流動路徑上；及一幫浦，該幫浦設置於該流動限制器下游的該流體流動路徑上。
  17. 如請求項16所述之設備，其中該流體來源為一氣體流體來源。
  18. 如請求項16所述之設備，其中該流體來源與該幫浦經由該壓力控制器、該真空夾具的該控制容積、及該流動限制器流體地溝通。
  19. 如請求項16所述之設備，其中該壓力控制器具有壓力偵測設備。
  20. 如請求項16所述之設備，其中該壓力控制器具有流動速率偵測設備。
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