TW201836047A - 用於半導體處理之錐形的晶圓定心及固持裝置 - Google Patents

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Abstract

一種半導體系統，包含一腔室、設置在該腔室中的一基座、及圍繞該基座的一聚焦環。該基座具有用以支撐一基板(例如，晶圓)之中央部分的一中央區域。該聚焦環係建構成圍繞該基座的該中央區域。該聚焦環具有在該聚焦環之內部部分與該聚焦環之外部部分之間延伸的一環狀支撐區域。該環狀支撐區域(其相對於水平線係以一角度而設置)於該基板存在於該基座的該中央區域與該聚焦環的該環狀支撐區域上時對該基板提供一刃緣接觸。在該基板之邊緣與該聚焦環的該環狀支撐區域之間的該刃緣接觸將至基板背面的化學品通路關閉，從而減少了不想要的背面沉積之程度。

Description

用於半導體處理之錐形的晶圓定心及固持裝置
本發明係關於半導體沉積系統。
在原子層沉積(ALD)中，藉由連續的給劑與活化步驟而逐層地沉積膜。ALD係用以於高深寬比結構上產生保形的膜。ALD的缺點之一為難以避免在晶圓背面上的膜沉積(由於膜可透過任何通到晶圓背面的間隙而沉積)。由於若干原因， 背面沉積為不想要的，該等原因其中一者為在晶圓背面上的多餘薄膜容易發生剝落(例如，於晶圓傳遞期間)。 若來自晶圓背面的剝落物與晶圓(同一晶圓或不同的晶圓)相接觸，則晶圓被污染且可能導致缺陷。
在電容耦合電漿腔室中，希望在基座與晶圓之間有小間隙。此間隙在晶圓與基座之間誘發阻抗，該阻抗係足以實質上壓過在微尺度上之基座表面變化所導致的阻抗變化。為了在基座與晶圓之間產生小間隙，使用最小接觸面積(MCA，minimum contact area)特徵來產生水平虛擬偏移平面，其具有確保平坦晶圓平面的支撐件。如上面所述， 基座與晶圓之間的間隙提供了至晶圓背面的通路，從而促成了在晶圓背面上的膜沉積。
習知ALD及電漿增強化學氣相沉積(PECVD)系統中所使用的基座一般包含多個高度可調整的MCA特徵。目前的基座設計指南敘明使用足夠的MCA特徵以確保這些特徵所產生的支撐平面將晶圓固持成與基座平行。實際上，若所使用的MCA特徵之數量容許晶圓偏斜或下垂 ，則設計被認為是不恰當的。因此，在一些基座設計中，使用超過30個MCA特徵來支撐晶圓。
在此背景下本發明產生。
在一範例性實施例中，一半導體系統包含一腔室、設置在該腔室中的一基座、及圍繞該基座的一聚焦環。該基座具有用以支撐一基板(例如，晶圓)之中心區域的一中央區域。該聚焦環係建構成圍繞該基座的該中央區域。該聚焦環具有在該聚焦環之內部部分與該聚焦環之外部部分之間延伸的一環狀支撐區域。該環狀支撐區域(其相對於水平線係以一角度而設置)於該基板存在於該基座的該中央區域與該聚焦環的該環狀支撐區域上時對該基板提供一刃緣接觸。
在一範例中，該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從1度至25度之範圍內的角度設置。在另一範例中，該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從1度至15度之範圍內的角度設置。在再另一範例中，該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。
在一範例中，該環狀支撐區域具有在1-32 Ra之範圍內的表面粗糙度。在另一範例中，該環狀支撐區域具有在2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度。
在一範例中，該聚焦環包含金屬材料、介電質材料、或經塗覆之材料。在一範例中，該聚焦環包含鋁或不銹鋼。在一範例中，該聚焦環包含礬土(Al2 O3 )或釔氧化物(Y2 O3 )。
在另一範例性實施例中，一半導體系統包含一腔室、及設置在該腔室中的一袋式基座。該袋式基座具有一中央區域、一環狀聚焦區域、及一環狀傾斜區域。該袋式基座的該中央區域係用以支撐一基板之中心區域。該環狀聚焦區域環繞該袋式基座的該中央區域。該環狀傾斜區域(其由該中央區域延伸至該環狀聚焦區域)定義一環狀支撐部，該環狀支撐部於該基板存在於該中央區域與該環狀傾斜區域上時對該基板提供一刃緣接觸。
在一範例中，該環狀傾斜區域具有一錐形構造。 在一範例中， 該袋式基座的該環狀傾斜區域係以在從1度至25度之範圍內的角度設置。在另一範例中， 該袋式基座的該環狀傾斜區域係以在從1度至15度之範圍內的角度設置。在再另一範例中，該袋式基座的該環狀傾斜區域係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。
在一範例中，該環狀傾斜區域具有在1-32 Ra之範圍內的表面粗糙度。在另一範例中， 該環狀傾斜區域具有在2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度。
在再另一範例性實施例中，一半導體系統包含一腔室、設置在該腔室中的一基座、及圍繞該基座的一聚焦環。該基座具有用以支撐一基板(例如，晶圓)之中心區域的一中央區域、及圍繞該中央區域的一週邊區域。該週邊區域係從該中央區域往下一階梯。該聚焦環係建構成圍繞該基座的該中央區域。該聚焦環(其係設置在該基座的該週邊區域上)具有在該聚焦環之內部部分與該聚焦環之外部部分之間延伸的一環狀支撐區域。該環狀支撐區域(其相對於水平線係以在從1度至15度之範圍內的一角度設置)具有在從2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度。該環狀支撐部於該基板存在於該基座的該中央區域與該聚焦環的該環狀支撐區域上時對該基板提供一刃緣接觸。
在一範例中，當該基板存在時，在該聚焦環的該環狀支撐區域與該基板之間的該刃緣接觸將至晶圓背面的氣體化學品通路密封到足以減少背面沉積之程度。
在一範例中，該聚焦環的該環狀支撐區域相對於水平線係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。在一範例中，該聚焦環包含選自於由鋁、不銹鋼、礬土(Al2 O3 )、及釔氧化物(Y2 O3 )所組成之群組的一材料。
以例示本揭露內容之原理為目的，從以下配合隨附圖式所做出之詳細描述，將清楚本揭露內容的其他態樣及優點。
為提供對範例性實施例周密的了解，接下來的敘述中將提出許多特定的細節。然而，對於熟悉本技藝者來說是顯而易見的，範例性實施例可被實行而無須其中部分特定細節。在其他情況下，若製程操作及實施細節已經是眾所周知的，則沒有對其進行詳述。
圖1A繪示了基板處理系統100，其係用以處理晶圓101。該系統包含一腔室102，該腔室102具有一上腔室主體102a及一下腔室主體102b。一中央柱119係用以支撐基座140，該基座140在一實施例中為加以供電的電極。基座140係由包含中央柱119及基座主體的基座組件所定義，該基座主體包含一基板支撐表面。基座140經由匹配網路106電連接至電源供應器104。電源供應器係由控制模組110(例如，控制器)加以控制。控制模組110係用以藉由執行由製程輸入及控制108而操作基板處理系統100。製程輸入及控制108可包含處理配方(例如，功率位準、時序參數、處理氣體、晶圓101之機械運動等)，以例如透過ALD方法或PECVD方法於晶圓101上沉積或形成膜。
中央柱亦係顯示為包含了升降銷120，該等升降銷120係由升降銷控制部122控制。升降銷120係用以將晶圓101從基座140升起以容許末端執行器將晶圓拾起，及在末端執行器放置晶圓101之後將其降低。基板處理系統100更包含氣體供應歧管112，其係連接至處理氣體114(例如，來自設施的氣體化學品供應)。根據正在執行的處理，控制模組110透過氣體供應歧管112控制處理氣體114之輸送。所選擇的氣體接著流入噴淋頭150並配送於定義於噴淋頭150、與安置於基座140上的晶圓101之間的空間容積中。
此外，該等氣體可預混合或不預混合。可使用適當的閥及質量流量控制機構，以確保在製程的沉積及電漿處理階段期間輸送正確的氣體。處理氣體經由一出口而離開腔室。一真空泵浦(例如，一或二階段的機械乾式泵浦及/或渦輪分子泵浦)將處理氣體抽出，並藉由閉路控制流量限制裝置(例如，節流閥或鐘擺閥)而維持反應器內的適當低壓。
亦顯示了環繞基座140之外部區域的載送聚焦環200。載送聚焦環200係建構成坐落在一環支撐區域上，該環支撐區域係從在基座140之中央中的晶圓支撐區域往下一階梯。載送聚焦環200包含了其碟狀結構的外邊緣側(例如，外半徑)、及其碟狀結構之晶圓邊緣側(例如，內半徑，其係最接近晶圓101坐落之處)。載送聚焦環200的上表面200a為傾斜的以提供錐形的刃緣，其容許晶圓邊緣接觸並做為晶圓滑動斜坡以1) 容許變溫下的晶圓定心(variable temperature wafer centering)、及2) 將氣體化學品至晶圓背面的通路密封並從而減少晶圓背面沉積。下面參照圖4-10描述與載送聚焦環(或聚焦環、或袋式基座)之上表面的結構與功能有關的附加細節。載體聚焦環200係與晶圓101一起被抬升且可旋轉至另一站(例如，在多站系統中)。如上面所述，在一些實施例中，不透過蜘蛛叉226使用載送聚焦環200抬升晶圓101。在那些實施例中，晶圓101係以末端執行器(未顯示)加以抬升而沒有移動載送聚焦環200。
圖2繪示了多站式處理工具之俯視圖，其中設置四個處理站。此俯視圖係下腔室主體102b的俯視圖(移除了頂部腔室主體102a以便於繪示)，其中四個站係由蜘蛛叉226加以接取。每一蜘蛛叉或叉狀物包含第一及第二臂，該第一及第二臂其中每一者係環繞基座140之各側的一部分而設置。在此視圖中，蜘蛛叉226係以虛線繪製，以傳達它們係在載送聚焦環200的下方。蜘蛛叉226係連接至可旋轉轉軸220，該可旋轉轉軸220係用以從該等站同時升起並抬升載送聚焦環200(換言之，從載送聚焦環200的下表面抬升)，並接著在將該等載送聚焦環200降下至下一位置之前(其中該等載送聚焦環其中至少一者支撐一晶圓101)旋轉至少一或更多站的距離，使得進一步的電漿製程、處理、及/或膜沉積可在各別的晶圓101上發生。
圖3顯示了多站式處理工具300之實施例的示意圖，該多站式處理工具300具有入站裝載鎖定部302、及出站裝載鎖定部304。機械臂306係用以在大氣壓力下將基板從卡匣(透過晶圓傳遞盒(pod)308裝載)經由大氣埠310而移動至入站裝載鎖定部302中。入站裝載鎖定部302係連接至一真空來源(未顯示)，使得當大氣埠310關閉時，入站裝載鎖定部302可加以抽氣。入站裝載鎖定部302亦包含與處理腔室102b介接的腔室傳遞埠316。因此，當腔室傳遞埠316開啟時，另一機械臂可從入站裝載鎖定部302將基板移動至第一處理站的基座140(見圖2)以用於處理。
所描繪的處理腔室102b包含四個處理站，在圖3中顯示之實施例中係編號為1至4。在一些實施例中，處理腔室102b可建構成維持低壓環境，使得吾人可藉由使用載送聚焦環200在處理站之間轉移基板而無需經歷破壞真空及/或空氣曝露。在圖3中所描繪的每一處理站包含一處理站基板固持器(針對站1係顯示於318)、及處理氣體輸送管線入口。
在一些實施例中，亦可使用「無環的」基板轉移。在這樣的實施例中，載送環係保持固定在一站上。藉由以銷將基板抬升離開基座、於晶圓下方插入槳葉(paddle)、並接著將銷上的基板降低以從而確保槳葉對基板的直接接觸，從而移動基板。在此時，藉由使用槳葉將基板分度(index)至另一站。一旦基板位於新的站，則以銷將基板抬升離開槳葉，將該槳葉旋轉或移出，然後該等銷下降以確保基板對基座的直接接觸。現在，可在新的站對經分度的(換言之，經移動的)基板進行基板處理。當系統具有多個站時，該等基板(換言之，位於站中的那些基板)其中每一者可以與無環式基板轉移類似之方式一起轉移(例如，同時轉移)。
圖4為一示意圖，該示意圖繪示了圖1中所示的載體聚焦環200及基座140之放大橫剖面圖。如圖4中所示，載送聚焦環200圍繞著基座140之中央部分中的晶圓支撐區域140a。載送聚焦環200坐落在一環支撐區域140b上，該環支撐區域140b係從晶圓支撐區140a往下一階梯。蜘蛛叉226係設置在載送聚焦環200下方，使得蜘蛛叉可以上述方式抬起和旋轉載送聚焦環。如圖4中所示，蜘蛛叉226係在空間S中位於載送聚焦環200下方，該空間S係藉由從環支撐區域140b往下一階梯而定義。晶圓101係藉由與晶圓背面接觸的最小接觸面積(MCA)支撐件224、及接觸晶圓邊緣的載送聚焦環200之上表面200a而支撐在基座140上。在圖4之範例中可以看到兩個MCA支撐件224；然而，熟習本領域技術者會理解，用以對晶圓101提供支撐的MCA支撐件之數量會依據例如晶圓支尺寸、處理溫度等而變化。舉例而言，MCA支撐件之數量可界於從3至30。MCA支撐件224(一般係由藍寶石製成)以一般在1-10密耳(1密耳= 0.001英寸)之範圍內的一距離將晶圓101支撐在基座140之晶圓支撐區域的表面上方。
基座140及聚焦載送環200可由各種合適的材料製成。舉例而言，基座及聚焦載送環可由金屬(例如，鋁(Al)、不銹鋼等)、介電質(例如，礬土(Al2 O3 )、釔氧化物(Y2 O3 ))等)、或經塗覆之材料(例如塗有釔氧化物或礬土的鋁)所製成。晶圓101係由合適的半導體材料( 例如，矽(Si))所製成。取決於欲沉積在基板(例如，晶圓)上之膜的類型、及用以沉積膜的化學品，半導體沉積處理可在寬廣的溫度範圍內進行。舉例而言，用以沉積氧化物的沉積溫度可低於約100℃，且在一些實施例中低於約50℃。用以沉積氮化物或碳化物的沉積溫度一般低於約400℃，但在一些實施例中，沉積溫度可高於400℃。因此，廣義而言，沉積溫度可在從20℃至700℃之範圍內。在一實施例中，沉積溫度係在從100℃至550℃之範圍內。在另一實施例中，沉積溫度係在從300℃至450℃之範圍內(例如，約400℃)。如本文中在溫度上所使用，術語「約」意指 ±10℃。因此，舉例而言，「約400℃」之溫度指示390℃至410℃之溫度。
在傳遞及處理期間，吾人不希望晶圓101移動(例如，在聚焦載送環200上滑動)。考慮到這一點，載送聚焦環200之上表面200a的表面粗糙度應加以選擇，使得上表面所提供的動摩擦實質上抵消向下的重力。此外，上表面200a的粗糙程度不僅應該容許在晶圓101之邊緣所提供的接觸密封有效地限制氣體化學品到達晶圓的背面(為了限制在晶圓背面上的沉積)，而是亦可避免於晶圓接觸時產生微粒。為了獲得前述因子的可行平衡， 載送聚焦環200之上表面200a應為相對平滑的。在一些實施例中，載送聚焦環200之上表面200a具有在1-32 Ra之範圍內的表面粗糙度。在一實施例中，載送聚焦環之上表面具有在2-15 Ra 之範圍內的表面粗糙度(例如，4 Ra)。
根據範例性實施例，圖5為繪示了聚焦環及基座之放大橫剖面圖的示意圖。除了基座140-1並未建構成容納圖4中所示的蜘蛛叉226之外，圖5中所示之配置係與圖4中所示之配置相同。因此，聚焦環200-1並非用以載送晶圓101，而載送聚焦環200(圖4)係用以載送晶圓。基於此理由，將聚焦環200-1稱為「聚焦環」並將載送聚焦環200稱為「載送聚焦環」。如圖5中所示，聚焦環200-1圍繞著基座140-1之中央部分中的晶圓支撐區域140a-1。聚焦環200-1坐落於環狀支撐區域140b-1上，該環狀支撐區域140b-1係從晶圓支撐區域140a-1向往下一階梯。聚焦環200-1之上表面200a-1具有與圖4所示的載送聚焦環200之上表面200a相同的構造。
圖6A、6B、及6C繪示了裝置的其它範例，該等範例中可設置錐形之構造以將晶圓定心並固持。圖6A為包含整合式聚焦環的單體袋式基座之簡化橫剖面。如圖6A中所示，單體袋式基座140-2具有上表面140x-2、環狀表面140y-2、及晶圓支撐表面140z-2。上表面140x-2為圍繞環狀表面140y-2且定義了袋式基座140-2的環狀聚焦區域之邊界的平坦表面。如本文中所述，環狀表面140y-2為傾斜的，以提供用以承接晶圓101的錐形刃緣之形狀因子（form factor）。晶圓支撐表面140z-2設置有用以在晶圓支撐表面上支撐晶圓101的若干MCA支撐件224。如上面所述，MCA支撐件224之數量可介於3至30。
在圖6A中所示之配置下，單體袋式基座140-2係做為聚焦環。在此配置中，環狀傾斜表面140y-2與袋式基座140-2的外部部分係與袋式基座整合成形。或者，可將獨立的聚焦環附接至袋式基座(如以下參照圖6B詳述)。
圖6B為包含了固定式聚焦環的單體袋式基座之簡化橫剖面圖，該固定式聚焦環係與袋式基座一起使用。如圖6B中所示，聚焦環200-2圍繞袋式基座140-3的晶圓支撐區域140a-3。在一範例中，聚焦環200-2可在從晶圓支撐區域140a-3往下一階梯的環支撐區域140b-3附接至袋式基座140-3，從而形成單體結構。如本文中所述，聚焦環200-2的上表面200a-2為傾斜的，以提供用以承接晶圓101的錐形刃緣之形狀因子。適當數量的MCA支撐件224係加以提供，以在晶圓支撐區域140a-3上方支撐晶圓101。
圖6C為包含整合式聚焦環的單體袋式基座之簡化透視圖。圖6C中所示的組件包含了被支撐在中央柱119-1上的單體袋式基座140-2，其具有與圖6A中所示類似的結構。袋式底座140-2 具有上表面140x-2、環狀表面140y-2、及晶圓支撐表面140z-2。上表面140x-2為圍繞環狀表面140y-2且定義了袋式基座140-2的環狀聚焦區域之邊界的平坦表面。如本文中所述，環狀表面140y-2為傾斜的，以提供用以定心及支撐晶圓的錐形刃緣形狀因子。晶圓支撐表面140z-2設置有用以在晶圓支撐表面上支撐晶圓的若干MCA支撐件224(或MCA支撐件可配置於其中的孔)、及升降銷孔250。升降銷孔250一般係以星形圖案加以配置，且容許位於中央柱119-1內的升降銷穿過晶圓支撐表面140z-2並與晶圓之底部表面(背面)相接合以進行傳遞。
圖7-9繪示了關於在晶圓邊緣與聚焦環或袋式基座的上表面之間的刃緣接觸之額外細節。圖7為晶圓邊緣與聚焦環的上表面之間的刃緣接觸的簡化示意圖，其更包含晶圓之放大視圖。如圖7中所示，晶圓101具有非邊緣表面101a、邊緣表面101b、及底部表面101c。非邊緣表面101a為晶圓101的有效頂部表面，且底部表面101c為晶圓的背面。邊緣表面101b係開始於邊緣過渡開始的點(其在圖7中係藉由標注作為指示零度參考點的垂直虛線而指示)。邊緣表面101b之中央點係由標注作為指示90度參考點的水平虛線來指示。此水平90度參考線係實質上平行於基座之晶圓支撐區域的頂部表面(晶圓支撐區域140a係由圖7中的虛線140a指示)。聚焦環200的上表面200a為傾斜的，以容許在晶圓101的邊緣表面101b與聚焦環的上表面之間的刃緣接觸。如圖7中所示，該上表面相對於水平線(例如，圖7中所示的虛線水平90度參考線)係以角度θ1 傾斜。在一些實施例中，角度θ1 係在從1度至25度之範圍內。熟習本領域技術者會理解，聚焦環200之上表面200a的斜率可大於25度；然而，在這樣較傾斜的斜坡上，取決於動摩擦力(其隨著表面粗糙度而改變)與重力的相競爭力量之間的平衡，晶圓可能會在聚焦環的上表面上滑動。晶圓101在聚焦環200的上表面200a上之滑動為不想要的，這是由於其不僅可對晶圓定心造成不利的影響，而且可導致增加的微粒產生。所以，在一實施例中，角度θ1 係在從1度至15度之範圍內。在另一實施例中，角度θ1 係在從5度至10度之範圍內。
熟習本領域技術者將會理解，由於聚焦環的環狀形狀，聚焦環200的傾斜上表面200a具有錐形之構造。如圖7中所示，晶圓101的邊緣表面101b環繞晶圓之週邊而沿著虛線101x與聚焦環200的上表面200a界接。沿著邊緣表面101b與上表面200a之間的界面，至晶圓101之底部表面101c(背面)的氣體化學品通路在任何晶圓的邊緣表面與聚焦環的上表面物理接觸處被封閉。藉由使用這樣的刃緣接觸來關閉至晶圓背面的氣體化學品通路，背面沉積係加以減少。
取決於許多參數(例如，晶圓的尺寸、聚焦環(或袋式基座)的環狀傾斜區域之角度(θ)、晶圓的邊緣表面的曲率等)，晶圓的邊緣表面與聚焦環的上表面之間的刃緣接觸可發生於晶圓101之下邊緣區段400內的不同位置。如圖7中所示，下邊緣區段內的刃緣接觸可發生之區域係由角度ϕ1 所定義，該角度ϕ1 係從虛線402(其係以相對於指示了零度參考點的垂直虛線而言的一微小角度設置)跨越至標注作為指示45度參考點的虛線。虛線402係由在水平90度參考線與垂直零度參考線之交點的第一點、及邊緣表面101b上的第二點所定義，該第二點係對應於該邊緣表面已經歷足夠之遠離水平底部表面101c的彎曲以使邊緣表面與基座200的上表面200a之間得以進行刃緣接觸的點。
在圖7所示之範例中，邊緣表面101b、與聚焦環200的上表面200a在虛線404與邊緣表面相交的點(如在二維圖中所示)處於刃緣接觸。吾人應理解，在邊緣表面101b與上表面200a之間的此刃緣接觸係環繞晶圓101之週邊而延伸(如虛線101x所指示)。在圖7中，刃緣接觸係以角度ϕ2 於下邊緣區段400中發生，該角度ϕ2 係由虛線402與404所定義。
圖8為晶圓邊緣與袋式基座的環狀傾斜區域的上表面之間的刃緣接觸的簡化示意圖，其更包含晶圓之放大視圖。如圖8中所示，在虛線406與邊緣表面相交處的點(如二維圖中所示)，晶圓101的邊緣表面101b係與袋式基座140-2的環狀傾斜區域(參見例如圖4中的環狀表面140y-2)處於刃緣接觸。吾人應理解，邊緣表面101b與環狀傾斜區域的表面之間的此刃緣接觸係環繞晶圓101之週邊而延伸(如虛線101x所指示)。袋式基座140-2的環狀傾斜區域相對於水平線(例如，水平90度參考線)係以角度θ2 設置。在圖8中，刃緣接觸係以角度ϕ3 在下邊緣區段400中發生，該角度ϕ3 係由虛線402和406所定義。角度ϕ3係較圖7中所示的角度ϕ2更大。這意味著圖8中所示之刃緣接觸係於較圖7中所示之刃緣接觸更靠近邊緣表面101b之中央點處發生。
圖9為晶圓邊緣與基座的環狀傾斜區域的上表面之間的刃緣接觸之簡化示意圖，其更包含晶圓之放大視圖。如圖9中所示，聚焦環200-1圍繞基座140-1之中央部分中的晶圓支撐區域140a-1。聚焦環200-1係坐落於從晶圓支撐區域140a-1往下一階梯的環支撐區域140b-1上。在虛線408與邊緣表面相交的點(如在二維圖中所示)，晶圓101的邊緣表面101b係與基座140-1的環狀傾斜區域(參見例如圖5中之上表面200a-1)處於刃緣接觸。吾人應理解，在邊緣表面101b與環狀傾斜區域的上表面之間的此刃緣接觸係環繞晶圓101之週邊而延伸(如虛線101x所指示)。聚焦環200-1的環狀傾斜區域相對於水平線(例如，水平90度參考線)係以角度θ3 設置。在圖9中，刃緣接觸係以角度ϕ4 發生，該角度ϕ4 係由虛線402與408所定義。熟習本領域技術者會理解，指示刃緣接觸於何處發生的角度(例如角度ϕ4 )係與環狀傾斜區域的角度(例如角度θ3 )有關。舉例而言，假設所有相關參數除了角度之外皆為相同的，若角度θ2 (參見圖8)係大於角度θ3 (參見圖9)，則角度ϕ3 (參見圖8)會較角度ϕ4 (參照圖9)更大。
現在參照圖7，聚焦環200的傾斜上表面200a使得晶圓相對於基座能夠以不同的高度進行安置，並同時保持晶圓的邊緣與聚焦環的上表面之間的刃緣接觸。因此，針對給定的晶圓尺寸(例如，200 mm、300 mm、及450 mm)，聚焦環200可容許在晶圓直徑上的變化，並同時仍然減少背面沉積。此外，聚焦環200的傾斜上表面200a能夠容許變溫處理以應對晶圓之變化的翹曲。具體而言，關於晶圓翹曲，無論晶圓的翹曲為凹的或凸的，晶圓的邊緣皆會與聚焦環的上表面保持刃緣接觸。如熟習本領域技術者會理解，在升高的處理溫度(例如約400℃)下，由於晶圓和聚焦環係由不同的材料(具有不同的熱膨脹係數)所製成，因此這些元件會以不同的速率膨脹。一般而言，相關參數(例如，材料選擇、斜率、表面粗糙度等)係加以選擇，以確保晶圓於處理期間係處於平面狀態(平坦的)或以中央較高之狀態(其中邊緣的晶圓係低於晶圓的中央)翹曲。熟習本領域技術者會理解，前述原則亦適用於例如圖8及9中所繪示之配置。
取決於聚焦環的導電性，聚焦環的錐形上表面亦可幫助離子聚焦。舉例而言，由於在錐形聚焦環與晶圓之間沒有間隙，因此由介電質材料或導電材料製造錐形聚焦環相對於習知(非錐形)聚焦環會對離子聚焦的方向有較大的影響。此外，在介電質錐形聚焦環的情況下，可將離子引導遠離晶圓。在高導電性聚焦環的情況下，可將離子導向晶圓。另外，若使用像鈦摻雜陶瓷這樣可對導電性進行精確地控制(例如，藉由改變鈦摻雜)的材料，則亦可對離子聚焦進行控制。
根據範例性實施例，圖10為聚焦環之簡化橫剖面圖，該聚焦環包含一垂直延伸部分。如圖10中所示，晶圓101係位於聚焦環200-3的傾斜上表面200a-3上。垂直延伸部分200b-3相對於傾斜上表面200a-3的外週邊Z而垂直延伸。因此，垂直延伸部分200b-3包含了定義於圖10中所示之虛線上方的環狀區域。垂直延伸部分200b-3可做為流體擋板結構以控制處理區域內的處理氣體流動向量以促進晶圓之穩定。在庫侖力或來自氣流的不對稱拖曳力導致晶圓滑動之情況下，垂直延伸部分200b-3亦係做為屏障。熟習本領域技術者會理解，亦可將垂直延伸部分納入本文中所述用以提供錐形刃緣形狀因子的其他結構(例如，袋式基座(參見例如圖6A和6C))中。
圖11顯示用以控制上述系統的控制模組800。在一實施例中，圖1中之控制模組110可包含該等範例性元件其中一些者。舉例而言，控制模組800可包含處理器、記憶體、及一或更多介面。部分基於感測值，控制模組800可用以控制系統中的裝置。僅以舉例而言，基於感測值及其他控制參數，控制模組800可控制閥802、過濾器加熱器804、泵浦806、及其他裝置808其中一或更多者。僅以舉例而言，控制模組800接收來自壓力計810、流量計812、溫度感測器814、及/或其他感測器816的感測值。控制模組800亦可用以控制前驅物輸送及膜沉積期間的製程條件。控制模組800一般會包含一或更多記憶體元件及一或更多處理器。
控制模組800可控制前驅物傳送系統及沉積設備的活動。控制模組800執行包含指令組之電腦程式，該等指令組係用以控制：製程時序、輸送系統溫度、跨越過濾器之壓差、閥位置、氣體之混合、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、RF功率位準、晶圓卡盤或基座位置、及特定製程的其他參數。控制模組800亦可監控壓差，並且自動地將汽相前驅物的傳送從一或更多路徑切換至一或更多其他路徑。在一些實施例中，可使用儲存於與控制模組800相關聯之記憶體元件上的其他電腦程式。
一般而言，會有與控制模組800相關聯的使用者介面。使用者介面可包含顯示器818(例如，顯示螢幕、及/或設備及/或製程條件的圖形軟體顯示器)、及使用者輸入裝置820(例如，指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等)。
用以對製程序列中之前驅物的輸送、沉積、及其他製程進行控制的電腦程式可以任何習知的電腦可讀程式語言撰寫，例如：組合語言、C、C++、Pascal、Fortran、或其他語言。已編成的目的碼或腳本係由處理器加以執行，從而執行程式中所識別的任務。
控制模組參數係關於製程條件，舉例而言，例如過濾器壓差、製程氣體成分及流率、溫度、壓力、如RF功率位準及低頻RF頻率的電漿條件、冷卻氣體壓力、及腔室壁溫度。
系統軟體可以許多不同的方式而加以設計或配置。舉例而言，可撰寫各種腔室元件子程序或控制物件，以控制對實行發明性沉積製程而言有必要之腔室元件的操作。針對此目的之程式或程式區段之範例包含基板定位碼、製程氣體控制碼、壓力控制碼、及加熱器控制碼、及電漿控制碼。
基板定位程式可包含用以控制腔室元件的程式碼，該等腔室元件係用以將基板裝載至基座或卡盤上、及用以控制基板與腔室之其他部件(例如，氣體入口、及/或靶材)之間的間隔。製程氣體控制程式可包含用以控制氣體成分及流率的編碼，該編碼係可選地用以在沉積之前使氣體流至腔室中以穩定腔室內的壓力。過濾器監控程式包含對所量測之差壓與預定值進行比較的編碼，及/或用於切換路徑的編碼。壓力控制程式可包含藉由調節例如腔室之排氣系統中的節流閥而控制腔室內壓力的編碼。加熱器控制程式可包含用以控制至加熱單元之電流的編碼，該加熱單元係用於對前驅物傳送系統中的元件、基板、及/或系統的其他部分進行加熱。或者，加熱器控制程式可控制熱傳遞氣體(例如，氦)至基板卡盤的傳送。
可在沉積期間監控之感測器的範例包含但不限於質量流量控制模組、壓力感測器(例如，壓力計810)、位於輸送系統中的熱偶、基座或卡盤(例如，溫度感測器814)。適當程式化的反饋及控制演算法可與來自該等感測器的數據一起用來維持期望的處理條件。前述內容描述了在單一或多腔室半導體處理工具中的本發明實施例之實行。
因此，該等範例性實施例之揭露內容係意欲說明（而非限制）本揭露內容之範圍，而本揭露內容之範圍係提出於以下申請專利範圍及其均等物中。儘管本揭露內容之範例性實施例已針對清楚理解之目的而作詳細地描述，但將顯而易見的是，在所以下申請專利範圍之範疇中，可實行某些變更及修改。舉例而言，在配合底座一起使用或結合至袋式底座中之外，提供刃緣接觸的聚焦環亦可與真空卡盤一同使用。在以下申請專利範圍中，元件及/或步驟並非意指任何特定的操作順序，除非在申請專利範圍中明確地聲明或為本揭露內容所內含。
100‧‧‧基板處理系統
101‧‧‧晶圓
101a‧‧‧非邊緣表面
101b‧‧‧邊緣表面
101c‧‧‧底部表面
101x‧‧‧虛線
102‧‧‧腔室
102a‧‧‧上腔室主體
102b‧‧‧下腔室主體
104‧‧‧電源供應器
106‧‧‧匹配網路
108‧‧‧製程輸入及控制
110‧‧‧控制模組
112‧‧‧氣體供應歧管
114‧‧‧處理氣體
119‧‧‧中央柱
119-1‧‧‧中央柱
120‧‧‧升降銷
122‧‧‧升降銷控制部
140‧‧‧基座
140-1‧‧‧基座
140-2‧‧‧基座
140-3‧‧‧基座
140d‧‧‧虛線
140a‧‧‧晶圓支撐區域
140a-1‧‧‧晶圓支撐區域
140a-3‧‧‧晶圓支撐區域
140b‧‧‧環支撐區域
140b-1‧‧‧環支撐區域
140b-3‧‧‧環支撐區域
140x-2‧‧‧上表面
140y-2‧‧‧環狀表面
140z-2‧‧‧晶圓支撐區域
150‧‧‧噴淋頭
200‧‧‧載送聚焦環
200-1‧‧‧聚焦環
200-2‧‧‧聚焦環
200-3‧‧‧聚焦環
200a‧‧‧上表面
200a-2‧‧‧上表面
200a-1‧‧‧上表面
200a-3‧‧‧上表面
200b-3‧‧‧垂直延伸部分
220‧‧‧可旋轉轉軸
224‧‧‧MCA支撐件
226‧‧‧蜘蛛叉
250‧‧‧升降銷孔
300‧‧‧多站式處理工具
302‧‧‧入站裝載鎖定部
304‧‧‧出站裝載鎖定部
306‧‧‧機械臂
308‧‧‧晶圓傳遞盒
310‧‧‧大氣埠
316‧‧‧腔室傳遞埠
400‧‧‧下邊緣區段
402‧‧‧虛線
404‧‧‧虛線
406‧‧‧虛線
408‧‧‧虛線
θ1~θ2‧‧‧角度
ϕ1~ ϕ4‧‧‧角度
S‧‧‧空間
Z‧‧‧外週邊
800‧‧‧控制模組
802‧‧‧閥
804‧‧‧過濾器加熱器
806‧‧‧泵浦
808‧‧‧其他裝置
810‧‧‧壓力計
812‧‧‧流量計
814‧‧‧溫度感測器
816‧‧‧其他感測器
818‧‧‧顯示器
820‧‧‧使用者輸入裝置
根據一範例性實施例，圖1為顯示了基板處理系統之示意圖，該基板處理系統係用以處理晶圓。
圖2繪示了多站處理工具之俯視圖，其中四個處理站係加以設置。
圖3顯示了多站式處理工具的實施例之示意圖，該多站式處理工具具有入站裝載鎖定部、及出站裝載鎖定部。
根據一範例性實施例，圖4為繪示了圖1中所示之載送聚焦環及基座的放大橫剖面圖之示意圖。
根據一範例性實施例，圖5為繪示了聚焦環及基座的放大橫剖面圖之示意圖
根據一範例性實施例，圖6A為包含整合式聚焦環的單體袋式基座之簡化橫剖面圖。
根據一範例性實施例，圖6B為具有設置在其上之固定式聚焦環的袋式基座之簡化橫剖面圖。
根據一範例性實施例，圖6C為包含整合式聚焦環的單體袋式基座之簡化透視圖。
根據一範例性實施例，圖7為在晶圓邊緣與聚焦環的上表面之間的刃緣接觸之簡化示意圖。
根據一範例性實施例，圖8為在晶圓邊緣與袋式基座的環狀傾斜區域的上表面之間的刃緣接觸之簡化示意圖
根據一範例性實施例，圖9為在晶圓邊緣與基座的環狀傾斜區域的上表面之間的刃緣接觸之簡化示意圖。
根據一範例性實施例，圖10為包含垂直延伸部分的聚焦環之簡化橫剖面圖。
根據一範例性實施例，圖11顯示了用以控制處理系統的控制模組。

Claims (20)

  1. 一種半導體系統，包含： 一腔室； 一基座，設置在該腔室中，該基座具有用以支撐一基板之中心區域的一中央區域；及 一聚焦環，建構成圍繞該基座的該中央區域，該聚焦環具有在該聚焦環之內部部分與該聚焦環之外部部分之間延伸的一環狀支撐區域，該環狀支撐區域相對於水平線係以一角度而設置，且當該基板存在於該中央區域與該環狀支撐區域上時，該環狀支撐區域對該基板提供一刃緣接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從1度至25度之範圍內的角度設置。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從1度至15度之範圍內的角度設置。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環的該環狀支撐區域係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。
  5. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該環狀支撐區域具有在1-32 Ra之範圍內的表面粗糙度。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該環狀支撐區域具有在2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環包含金屬材料、介電質材料、或經塗覆之材料。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環包含鋁或不銹鋼。
  9. 如申請專利範圍第1項之半導體系統，其中該聚焦環包含礬土(Al2 O3 )或釔氧化物(Y2 O3 )。
  10. 一種半導體系統，包含： 一腔室；及 一袋式基座，設置在該腔室中，該袋式基座具有用以支撐一基板之中心區域的一中央區域、環繞該中央區域的一環狀聚焦區域、及從該中央區域延伸至該環狀聚焦區域的一環狀傾斜區域，該環狀傾斜區域定義一環狀支撐部，該環狀支撐部於該基板存在於該中央區域與該環狀傾斜區域上時對該基板提供一刃緣接觸。
  11. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該環狀傾斜區域具有一錐形構造。
  12. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該袋式基座的該環狀傾斜區域相對於水平線係以在從1度至25度之範圍內的角度設置。
  13. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該袋式基座的該環狀傾斜區域相對於水平線係以在從1度至15度之範圍內的角度設置。
  14. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該袋式基座的該環狀傾斜區域相對於水平線係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。
  15. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該環狀傾斜區域具有在1-32 Ra之範圍內的表面粗糙度。
  16. 如申請專利範圍第10項之半導體系統，其中該環狀傾斜區域具有在2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度。
  17. 一種半導體系統，包含： 一腔室； 一基座，設置在該腔室中，該基座具有用以支撐一基板之中心區域的一中央區域、及圍繞該中央區域的一週邊區域，該週邊區域係從該中央區域往下一階梯；及 一聚焦環，建構成圍繞該基座的該中央區域，該聚焦環係設置在該基座的該週邊區域上且具有在該聚焦環之內部部分與該聚焦環之外部部分之間延伸的一環狀支撐區域，該環狀支撐區域相對於水平線係以在從1度至15度之範圍內的一角度設置，該環狀支撐區域具有在從2-15 Ra之範圍內的表面粗糙度，且該環狀支撐部於該基板存在於該中央區域與該環狀支撐區域上時對該基板提供一刃緣接觸。
  18. 如申請專利範圍第17項之半導體系統，其中當該基板存在時，在該聚焦環的該環狀支撐區域與該基板之間的該刃緣接觸將至基板背面的氣體化學品通路密封到足以減少背面沉積之程度。
  19. 如申請專利範圍第17項之半導體系統，其中該聚焦環的該環狀支撐區域相對於水平線係以在從5度至10度之範圍內的角度設置。
  20. 如申請專利範圍第17項之半導體系統，其中該聚焦環包含選自於由鋁、不銹鋼、礬土(Al2 O3 )、及釔氧化物(Y2 O3 )所組成之群組的一材料 。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI734286B (zh) * 2018-12-07 2021-07-21 日商紐富來科技股份有限公司 成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10655224B2 (en) * 2016-12-20 2020-05-19 Lam Research Corporation Conical wafer centering and holding device for semiconductor processing
US10950483B2 (en) * 2017-11-28 2021-03-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for fixed focus ring processing
KR20190092154A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 삼성전자주식회사 반도체 설비의 실링 장치 및 기류 산포 제어 장치
KR102546322B1 (ko) * 2018-10-19 2023-06-21 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
CN111354657B (zh) * 2018-12-24 2023-09-26 拓荆科技股份有限公司 半导体多站处理腔体
JP7493516B2 (ja) 2019-01-15 2024-05-31 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 基板処理チャンバ用ペデスタル
US20220162749A1 (en) * 2019-02-08 2022-05-26 Lam Research Corporation Pedestals for modulating film properties in atomic layer deposition (ald) substrate processing chambers
JP7345289B2 (ja) * 2019-06-18 2023-09-15 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理システム及び基板搬送方法
CN112708871A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 联芯集成电路制造(厦门)有限公司 使用于沉积室的载环
US20210320027A1 (en) * 2020-04-09 2021-10-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for substrate support temperature control
US11972935B2 (en) * 2021-08-27 2024-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Methods for processing a semiconductor substrate
CN114351120A (zh) * 2021-12-27 2022-04-15 拓荆科技股份有限公司 晶圆支撑装置及沉积薄膜厚度控制的方法

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766824A (en) * 1993-07-16 1998-06-16 Semiconductor Systems, Inc. Method and apparatus for curing photoresist
US5645646A (en) * 1994-02-25 1997-07-08 Applied Materials, Inc. Susceptor for deposition apparatus
US6395363B1 (en) * 1996-11-05 2002-05-28 Applied Materials, Inc. Sloped substrate support
US6026589A (en) * 1998-02-02 2000-02-22 Silicon Valley Group, Thermal Systems Llc Wafer carrier and semiconductor apparatus for processing a semiconductor substrate
US6146504A (en) * 1998-05-21 2000-11-14 Applied Materials, Inc. Substrate support and lift apparatus and method
JP4592916B2 (ja) * 2000-04-25 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置
JP2002134484A (ja) 2000-10-19 2002-05-10 Asm Japan Kk 半導体基板保持装置
JP4433614B2 (ja) * 2001-01-17 2010-03-17 ソニー株式会社 エッチング装置
JP4676074B2 (ja) * 2001-02-15 2011-04-27 東京エレクトロン株式会社 フォーカスリング及びプラズマ処理装置
JP4216055B2 (ja) * 2002-11-28 2009-01-28 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
TW200416801A (en) * 2003-01-07 2004-09-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and focus ring
US7658816B2 (en) * 2003-09-05 2010-02-09 Tokyo Electron Limited Focus ring and plasma processing apparatus
JP4798693B2 (ja) * 2004-06-07 2011-10-19 コバレントマテリアル株式会社 プラズマ処理装置用イットリアセラミックス部品及びその製造方法
US8038837B2 (en) * 2005-09-02 2011-10-18 Tokyo Electron Limited Ring-shaped component for use in a plasma processing, plasma processing apparatus and outer ring-shaped member
US7988814B2 (en) * 2006-03-17 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
US8226769B2 (en) * 2006-04-27 2012-07-24 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrostatic chuck having dual temperature zones
JP5317424B2 (ja) * 2007-03-28 2013-10-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US7942969B2 (en) * 2007-05-30 2011-05-17 Applied Materials, Inc. Substrate cleaning chamber and components
US20080314319A1 (en) 2007-06-19 2008-12-25 Memc Electronic Materials, Inc. Susceptor for improving throughput and reducing wafer damage
JP2010016183A (ja) 2008-07-03 2010-01-21 Sumco Corp 気相成長装置、エピタキシャルウェーハの製造方法
US8314371B2 (en) * 2008-11-06 2012-11-20 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing chamber with micro-positioning system
JP2010278166A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理用円環状部品、及びプラズマ処理装置
US8409995B2 (en) * 2009-08-07 2013-04-02 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus, positioning method and focus ring installation method
WO2011065965A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Lam Research Corporation An electrostatic chuck with an angled sidewall
DE202010015933U1 (de) * 2009-12-01 2011-03-31 Lam Research Corp.(N.D.Ges.D.Staates Delaware), Fremont Eine Randringanordnung für Plasmaätzkammern
JP2011151263A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Tokyo Electron Ltd エッチング方法、エッチング装置及びリング部材
KR101141577B1 (ko) * 2010-07-07 2012-06-08 (주)세미머티리얼즈 태양전지의 플라즈마 텍스처링 장치 및 방법
US9478428B2 (en) * 2010-10-05 2016-10-25 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for shielding a plasma etcher electrode
US20130025538A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for deposition processes
JP5834632B2 (ja) * 2011-08-30 2015-12-24 株式会社Sumco サセプタ、該サセプタを用いた気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
JP5860668B2 (ja) * 2011-10-28 2016-02-16 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法
WO2013103594A1 (en) * 2012-01-06 2013-07-11 Novellus Systems, Inc. Adaptive heat transfer methods and systems for uniform heat transfer
JP2015109249A (ja) * 2013-10-22 2015-06-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2015115421A (ja) * 2013-12-10 2015-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びフォーカスリング
JP6231370B2 (ja) * 2013-12-16 2017-11-15 東京エレクトロン株式会社 消耗量測定装置、温度測定装置、消耗量測定方法、温度測定方法及び基板処理システム
CN106415779B (zh) * 2013-12-17 2020-01-21 东京毅力科创株式会社 用于控制等离子体密度的系统和方法
US10283344B2 (en) * 2014-07-11 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Supercritical carbon dioxide process for low-k thin films
US10269614B2 (en) * 2014-11-12 2019-04-23 Applied Materials, Inc. Susceptor design to reduce edge thermal peak
KR102654680B1 (ko) * 2015-01-09 2024-04-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 이송 메커니즘들
US10041868B2 (en) * 2015-01-28 2018-08-07 Lam Research Corporation Estimation of lifetime remaining for a consumable-part in a semiconductor manufacturing chamber
US20160289827A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Lam Research Corporation Plasma processing systems and structures having sloped confinement rings
KR20160137746A (ko) * 2015-05-20 2016-12-01 삼성전자주식회사 기판 제조 장치, 및 그의 탄소 보호막 코팅 방법
KR102382823B1 (ko) * 2015-09-04 2022-04-06 삼성전자주식회사 에어 홀을 갖는 링 부재 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
US9870917B2 (en) * 2015-12-17 2018-01-16 Lam Research Corporation Variable temperature hardware and methods for reduction of wafer backside deposition
KR102411077B1 (ko) * 2016-06-07 2022-06-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 웨이퍼 균일성을 위한 윤곽 포켓 및 하이브리드 서셉터
US10655224B2 (en) * 2016-12-20 2020-05-19 Lam Research Corporation Conical wafer centering and holding device for semiconductor processing
WO2018183245A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 Mattson Technology, Inc. Material deposition prevention on a workpiece in a process chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI734286B (zh) * 2018-12-07 2021-07-21 日商紐富來科技股份有限公司 成膜方法、成膜裝置、基座單元及用於基座單元的墊片組
CN113169051A (zh) * 2018-12-07 2021-07-23 纽富来科技股份有限公司 成膜方法、成膜装置、基座单元以及基座单元所使用的间隔件组

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US10655224B2 (en) 2020-05-19
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KR102514879B1 (ko) 2023-03-27
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