TW201946214A - 用於旋轉料架處理腔室的原位晶圓旋轉 - Google Patents

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Abstract

描述用於在旋轉料架處理腔室中處理基板的設備與方法。晶圓台座具有支撐表面，而支撐軸係延伸於晶圓台座下方。輥式小齒輪軸組係位於晶圓支撐件下方並圍繞支撐軸。輥式小齒輪軸組具有與支撐軸接觸的複數個輪輻以及具有圍繞輪軸組的外周邊的間隔開的複數個輥式小齒的輪軸組。亦描述包含晶圓台座的處理腔室以及使用晶圓台座進行原位旋轉的處理方法。

Description

用於旋轉料架處理腔室的原位晶圓旋轉
本揭示一般係關於沉積薄膜的設備及方法。更特定言之，本揭示係關於利用具有旋轉料架晶圓支撐件的處理工具來沉積薄膜的設備及方法。
由於各種因素，主框架處理腔室中的處理均勻性可能較差。在整個處理中旋轉晶圓有助於改善晶圓內部的均勻性。一定量的旋轉與少量及/或幾個旋轉可以改善均勻性。在處理期間旋轉晶圓可能耗時，並且可能使用額外的處理硬體或空間。舉例而言，晶圓可以移動到可以旋轉晶圓的處理工具的專用區域。從產量的角度來看，此舉係為低效率，並且批次處理工具或群集工具使用額外佔地空間。
因此，該領域需要用於在處理期間在主框架處理腔室中旋轉晶圓以增加晶圓內部的均勻性的方法及設備。
本揭示的一或更多個實施例係關於晶圓台座，包含：晶圓支撐件，具有定義晶圓支撐件厚度的支撐表面與底表面；晶圓支撐軸，連接到晶圓支撐件，並從底表面延伸；以及輥式小齒輪軸組，位於晶圓支撐件下方，輥式小齒輪軸組具有與晶圓支撐軸接觸並從晶圓支撐軸延伸到輪軸組的複數個輪輻，輪軸組具有圍繞輪軸組的外周邊的間隔開的複數個輥式小齒。
本揭示的附加實施例係關於處理腔室，包含：腔室主體，具有定義處理容積的頂部、底部、及側壁；基座組件，位於處理容積內，基座組件的頂表面具有複數個凹部，每一凹部具有位於其中的晶圓台座，而使得晶圓台座處於處理位置時，支撐表面係位於基座組件的在頂表面下方的一距離處；以及旋轉銷，位於處理容積內，並經定位以接觸輥式小齒輪軸組上的輥式小齒，以旋轉晶圓支撐台座。
本揭示的進一步實施例係關於處理方法，包含以下步驟：圍繞中心軸線旋轉基座組件上的複數個晶圓；將每一晶圓支撐於晶圓台座上；將輥式小齒輪軸組上的輥式小齒與旋轉銷接觸，以旋轉晶圓支撐台座。
在描述本發明的幾個示例性實施例之前，應理解，本發明並不限於在以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本發明能夠具有其他實施例，並能夠以各種方式實踐或執行。
如本文所使用的「基板」係指稱在製造處理期間在其上執行膜處理的基板上所形成的任何基板或材料表面。舉例而言，取決於應用，可以在其上執行處理的基板表面包括以下材料，例如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體矽（SOI）、摻碳氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石，以及任何其他材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他導電材料。基板包括但不限於半導體晶圓。基板可以暴露於預加工處理，以研磨、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火、及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上的膜處理之外，在本發明中，所揭示的任何膜處理步驟亦可在基板上所形成的底層上執行，如下面更詳細揭示，而術語「基板表面」意欲包括如上下文所指示的此種底層。因此，舉例而言，當膜/層或部分膜/層已沉積至基板表面時，新沉積的膜/層的暴露表面變成基板表面。
根據一或更多個實施例，該方法使用原子層沉積（ALD）處理。在此種實施例中，基板表面依序或基本上依序暴露於前驅物（或活性氣體）。整個說明書所使用的「基本上依序」係指稱前驅物暴露的大部分持續時間係與暴露於共同試劑不重疊，但是可能存在一些重疊。如在此說明書及隨附申請專利範圍中所使用的術語「前驅物」、「反應物」、「活性氣體」、及類似物可互換使用，用以指稱可以與基板表面反應的任何氣體物質。
本揭示的一些實施例提供用於改善處理均勻性的作業中原位晶圓旋轉系統及方法。在一些實施例中，可以在不停止基座的旋轉的情況下，實現離散的晶圓旋轉，並且可能在沉積期間實現。一些實施例有利地提供具有附接到晶圓台座的輥式小齒輪軸組的系統，而在基座旋轉時與致動器銷相互作用。當致動器銷與輥式小齒組合時，晶圓台座係相對於基座旋轉。致動器銷可以藉由小齒移動而停止相對的晶圓旋轉。晶圓旋轉角度係藉由與小齒接合的致動器銷來控制。一些實施例有利地提供實現依序晶圓旋轉的設備及方法。
本揭示的一些實施例係關於使用批次處理腔室（亦稱為空間處理腔室）的膜沉積處理。第1圖圖示處理腔室100的橫截面，處理腔室100具有腔室頂部102、腔室側壁104、及腔室底部106，而一起形成定義處理容積的腔室主體108。
處理腔室100包括氣體分配組件120（亦稱為噴射器或噴射器組件）與基座組件140。氣體分配組件120係為用於處理腔室中的任何類型的氣體遞送裝置。氣體分配組件120包括面向基座組件140的前表面121。前表面121可具有任何數目或種類的開口，以將氣流傳遞向基座組件140。氣體分配組件120亦包括外邊緣124，其在所示實施例中基本上為圓形。
所使用的氣體分配組件120的具體類型可以取決於所使用的特定處理而變化。本揭示之實施例可用於控制基座與氣體分配組件之間的間隙的任何類型的處理系統。在二元反應中，複數個氣體通道可包括至少一個第一活性氣體A通道、至少一個第二活性氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道、及/或至少一個真空V通道。將來自第一活性氣體A通道、第二活性氣體B通道、及淨化氣體P通道的氣流引導朝向晶圓的頂表面。氣流中之一些者跨越整個晶圓的表面水平移動，並水平移動出淨化氣體P通道的處理區域。
在一些實施例中，氣體分配組件120係為由單一噴射器單元製成的剛性固定主體。在一或更多個實施例中，如第2圖所示，氣體分配組件120係由複數個獨立扇區（例如，噴射器單元122）製成。單件體或多扇區體皆可用於所描述的本揭示的各種實施例。
基座組件140係定位於處理腔室100的腔室主體108內的氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141以及頂表面141中的至少一個凹部142。基座組件140亦具有底表面143與邊緣144。取決於所處理基板60之形狀及大小，凹部142可以是任何合適的形狀及大小。在第1圖所示的實施例中，凹部142具有平坦底部，以支撐晶圓的底部；然而，凹部的底部可以變化。在一些實施例中，凹部142具有環繞凹部的外周邊緣的階級區域，並調整其大小以用於支撐晶圓的外周邊緣。舉例而言，取決於晶圓之厚度與晶圓背側上呈現的特徵之存在，可變化由階級所支撐的晶圓之外周邊緣的量。
在一些實施例中，如第1圖所示，調整基座組件140的頂表面141中的凹部142之大小，而使得支撐於凹部142中的基板60具有與基座組件140之頂表面141實質上共面的頂表面61。如在此說明書及隨附申請專利範圍中所使用，術語「基本上共面」意指晶圓的頂表面及基座組件的頂表面係在±0.2mm內共面。在一些實施例中，頂表面係在±0.15mm、±0.10mm、或±0.05mm內共面。
第1圖之基座組件140包括能夠圍繞軸線提起、降低、及旋轉基座組件140的支撐柱160。基座組件可包括加熱器、或氣體管線、或在支撐柱160之中心內的電部件。支撐柱160可以是增加或減少在基座組件140與氣體分配組件120間的間隙170之主要構件，以將基座組件140移動至合適的位置。基座組件140亦可包括微調諧致動器162，可對基座組件140微調整，以建立基座組件140與氣體分配組件120之間的預定間隙170。
在一些實施例中，間隙170之距離係在約0.1 mm至約5.0 mm之範圍中、在約0.1 mm至約3.0 mm之範圍中、在約0.1 mm至約2.0 mm之範圍中、或在約0.2 mm至約1.8 mm之範圍中、或在約0.3 mm至約1.7 mm之範圍中、或在約0.4 mm至約1.6 mm之範圍中、或在約0.5 mm至約1.5 mm之範圍中、或在約0.6 mm至約1.4 mm之範圍中、或在約0.7 mm至約1.3 mm之範圍中、或在約0.8 mm至約1.2 mm之範圍中、或在約0.9 mm至約1.1 mm之範圍中、或約1 mm。
圖式所示的處理腔室100係為旋轉料架型腔室，其中基座組件140可托持複數個基板60。如第2圖所示，氣體分配組件120可包括複數個分離的噴射器單元122，每一噴射器單元122能夠在晶圓於噴射器單元下方移動時，在晶圓上沉積膜。二個派形噴射器單元122係圖示為位於基座組件140上方的大約相對側上。噴射器單元122之此數目係僅用於說明目的而顯示。應理解可包括更多或更少噴射器單元122。在一些實施例中，有足夠數目的派形噴射器單元122以形成適合於基座組件140形狀的形狀。在一些實施例中，獨立派形噴射器單元122之每一者可獨立地移動、移除及/或置換而不影響其他噴射器單元122之任一者。舉例而言，可提高一個區段，以允許機器人到達基座組件140與氣體分配組件120之間的區域，以裝載/卸載基板60。
具有多個氣體噴射器之處理腔室可用以同時處理多個晶圓，而使得晶圓經歷相同的處理流程。舉例而言，如第3圖所示，處理腔室100具有四個氣體分配組件120與四個基板60。在處理的開端處，基板60可定位於氣體分配組件120之間。以45°旋轉17基座組件140將導致氣體分配組件120之間的每一基板60移動到用於膜沉積的另一氣體分配組件120，如氣體分配組件120下方的虛線圓形所示。再旋轉45°則將讓基板60從氣體分配組件120移動離開。基板60與氣體分配組件120的數目可以相同或不同。在一些實施例中，正在處理的晶圓與氣體分配組件具有相同數目。在一或更多個實施例中，正在處理的晶圓數目係為氣體分配組件之數目的一小部分或整數倍數。舉例而言，若有四個氣體分配組件，則有4x個正在處理的晶圓，其中x係為大於或等於一的整數值。在示例性實施例中，氣體分配組件120包括藉由氣體簾幕分離的八個處理區域，而基座組件140可容納六個晶圓。
第3圖所示的處理腔室100僅為一個可能配置的代表，且不應視為限制本揭示之範疇。此處，處理腔室100包括複數個氣體分配組件120。在所示實施例中，具有以均勻間隔環繞處理腔室100的四個氣體分配組件120（亦稱為噴射器組件）。所示處理腔室100係為八角形；然而，該領域具有通常知識者將瞭解此係為一個可能形狀，且不應視為限制本揭示之範疇。所示氣體分配組件120係為梯形的，但可以是單一圓形部件或由複數個派形區段組成，如第2圖所示。
第3圖所示的實施例包括裝載閘腔室180，或輔助腔室，如緩衝站。此腔室180連接至處理腔室100的一側，以允許例如讓基板（亦稱為基板60）從腔室100裝載/卸載。晶圓機器人可位於腔室180中，以將基板移動到基座上。
旋轉料架（例如，基座組件140）的旋轉可以連續或間歇（不連續）。在連續處理中，晶圓持續旋轉，而使得晶圓輪流暴露至噴射器之每一者。在非連續處理中，可將晶圓移動至噴射器區域並停止，而接著到噴射器之間的區域84並停止。舉例而言，旋轉料架可旋轉而使得晶圓從噴射器間區域移動而橫跨噴射器（或相鄰於噴射器而停止），且接著繼續到旋轉料架可再次暫停的下一個噴射器間區域。噴射器之間的暫停可提供在每一層沉積之間的額外處理（例如，對電漿之暴露）的時間。
第4圖圖示氣體分配組件之扇區或部分，其可稱為噴射器單元122。噴射器單元122可獨立使用或與其他噴射器單元組合使用。舉例而言，如第5圖所示，第4圖的四個噴射器單元122經組合以形成單一氣體分配組件220。（為了清楚而未顯示分離四個噴射器單元的接線。） 儘管第4圖的噴射器單元122除了淨化氣體埠155與真空埠145之外亦具有第一活性氣體埠125與第二氣體埠135二者，然而噴射器單元122不需要所有該等部件。
參照第4圖與第5圖二者，根據一或更多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個扇區（或噴射器單元122），且每一扇區係為相同或不同。氣體分配組件220係位於處理腔室內，且在氣體分配組件220之前表面121中包含複數個細長氣體埠125、135、155與細長真空埠145。複數個細長氣體埠125、135、155與細長真空埠145從相鄰於內周邊緣123之區域延伸朝向相鄰於氣體分配組件220之外周邊緣124之區域。所示複數個氣體埠包括第一活性氣體埠125、第二氣體埠135、真空埠145、及淨化氣體埠155，該真空埠145環繞第一活性氣體埠與第二活性氣體埠之每一者。
參照第4圖或第5圖所示之實施例，當埠從至少大約內周區域延伸到至少大約外周區域時，然而，埠之延伸可較僅在徑向上從內至外區域更多。埠可在切線上延伸，如真空埠145環繞活性氣體埠125與活性氣體埠135。在第4圖與第5圖所示之實施例中，楔形活性氣體埠125、135在所有邊緣上由真空埠145環繞，包括與內周邊緣與外周邊緣相鄰處。
參照第4圖，隨著基板沿著路徑127移動，基板之每一部分係暴露於各種活性氣體。沿著路徑127，基板暴露至（或「看到」）淨化氣體埠155、真空埠145、第一活性氣體埠125、真空埠145、淨化氣體埠155、真空埠145、第二氣體埠135、及真空埠145。因此，在第4圖所示之路徑127之端點處，基板已暴露至第一氣體埠125與第二氣體埠135以形成一層。所示噴射器單元122形成四分之一圓，但可更大或更小。第5圖所示的氣體分配組件220可視為串聯連接的第4圖的四個噴射器單元122之組合。
第4圖的噴射器單元122圖示分離活性氣體的氣體簾幕150。術語「氣體簾幕」係用於描述任何分離活性氣體以免混合的氣流或真空的組合。第4圖所示之氣體簾幕150包含第一活性氣體埠125旁邊的真空埠145之一部分、在中間的淨化氣體埠155、及第二氣體埠135旁邊的真空埠145之一部分。氣流及真空的此組合可用以防止或最小化第一活性氣體與第二活性氣體之氣相反應。
參照第5圖，來自氣體分配組件220之氣流及真空的組合形成對複數個處理區域250的分離。處理區域大致定義為環繞獨立氣體埠125、135，且在250之間具有氣體簾幕150。第5圖所示的實施例構成之間具有八個分離的氣體簾幕150的八個分離的處理區域250。處理腔室可具有至少二個處理區域。在一些實施例中，至少具有三、四、五、六、七、八、九、十、十一、或十二個處理區域。
在處理期間，基板可在任何給定時間暴露至一個以上的處理區域250。然而，暴露至不同處理區域的部分將具有分離二者的氣體簾幕。舉例而言，若基板之領先邊緣進入包括第二氣體埠135的處理區域，則基板之中間部分將在氣體簾幕150下方，而基板之落後邊緣將在包括第一活性氣體埠125的處理區域中。
工廠介面280（舉例而言，可為裝載閘腔室）係圖示為連接至處理腔室100。基板60係圖示為疊加於氣體分配組件220之上，以提供參考框架。基板60通常可坐落於基座組件上，而托持在氣體分配組件120的前表面121附近。基板60係經由工廠介面280裝載進入處理腔室100至基板支撐件或基座組件上（見第3圖）。基板60可圖示為位於處理區域內，因為基板係定位為與第一活性氣體埠125相鄰，且在二個氣體簾幕150a、150b之間。沿著路徑127旋轉基板60將使基板以逆時針方向環繞處理腔室100。因此，基板60將暴露至第一處理區域250a到第八處理區域250h，並包括之間的所有處理區域。
本揭示之實施例係關於包含處理腔室100的處理方法，處理腔室100具有複數個處理區域250a-250h，其中每一處理區域係藉由氣體簾幕150與相鄰區域分離。舉例而言，第5圖所圖示的處理腔室。取決於氣流的佈置，處理腔室中的氣體簾幕與處理區域的數目可以是任何適當的數目。第5圖所示的實施例具有八個氣體簾幕150與八個處理區域250a-250h。氣體簾幕的數目通常等於或大於處理區域的數目。在一些實施例中，處理區域的數量大於氣體簾幕的數量，並組合並未被氣體簾幕分離的處理區域中所存在的一或更多種氣體。
複數個基板60係位於基板支撐件上，例如，第1圖與第2圖所示之基座組件140。環繞處理區域旋轉複數個基板60，以用於處理。通常，在整個處理中密合（氣流與真空）氣體簾幕150，包括沒有活性氣體流入腔室期間。
將第一活性氣體A流入一或更多個處理區域250，而將惰性氣體流入沒有第一活性氣體A流入的任何處理區域250。舉例而言，若第一活性氣體流入處理區域250b到處理區域250h，則惰性氣體將流入處理區域250a。惰性氣體可以流經第一活性氣體埠125或第二氣體埠135。
處理區域內的惰性氣流可以恆定或變化。在一些實施例中，活性氣體與惰性氣體共流。惰性氣體將作為載體與稀釋劑。由於相對於載體氣體，活性氣體的量較小，共流可藉由減少相鄰區域之間的壓力差而讓處理區域之間的氣體壓力更容易均衡。
因此，本揭示的一或更多個實施例係關於利用如第5圖所示的批次處理腔室的處理方法。將基板60放置於具有複數個區段250的處理腔室中，每一區段係藉由氣體簾幕150與相鄰區段分離。基板表面的至少一部分係暴露於處理腔室的第一區段250a中的第一處理條件。
基板表面通過氣體簾幕150橫向移動至處理腔室的第二段250b。基板表面在第二區段250b中暴露於第二處理條件。
基板表面通過氣體簾幕150橫向移動至處理腔室的第三區段250c。基板表面可以在第三區段250c中暴露於第三處理條件。在一些實施例中，第三區段250c包含與第一區段250a或第二區段250b中之一或更多者相同的處理條件。
基板表面通過氣體簾幕150橫向移動至處理腔室的第四區段250d。基板表面可以在第四區段250d中暴露於第四處理條件。在一些實施例中，第四區段250d包含與第一區段250a、第二區段250b、第三區段250c中之一或更多者相同的處理條件。
第五區段250e、第六區段250f、第七區段250g、及/或第八區段250h中之每一者可以獨立具有第一至第四處理條件中之一或更多者，或者可以具有不同的處理條件。在一些實施例中，第一、第三、第五、及第七區段具有相同的處理條件，而第二、第四、第六、及第八區段具有相同的處理條件，而使得圍繞處理腔室進行一個循環的晶圓將暴露在第一處理條件與第二處理條件的四次重複暴露下。舉例而言，晶圓可能分別遭遇在第一處理條件及第二處理條件下的A處理及B處理的四次重複暴露，以進行四次AB重複。
在一些實施例中，第一及第五區段具有第一處理條件，第二及第六區段具有第二處理條件，第三及第七區段具有第三處理條件，第四及第八區段具有第四處理條件。圍繞此配置的處理腔室進行完整循環的晶圓將具有四個連續處理條件的兩次重複暴露。舉例而言，晶圓可能分別遭遇在第一處理條件、第二處理條件、第三處理條件、及第四處理條件下的A處理、B處理、C處理、及D處理的兩次重複暴露，以進行兩次ABCD重複。
在一些實施例中，處理區域中之至少一者係為產生電漿的電漿處理區域，而處理區域中之至少一者係為不產生電漿的非電漿處理區域。電漿處理區域可以是直接電漿處理區域（其中基座組件或基板作為電極）或遠端電漿處理區域（其中在沒有基座組件或基板作為電極的情況下產生電漿）。該領域具有通常知識者將理解，直接或遠端電漿處理區域將具有連接到RF熱電極的合適的功率源。功率源向RF熱電極提供預定頻率的功率。經供電的電極將電漿源內的氣體離子化以形成電漿。
本揭示的一些實施例係關於處理方法，包含以下步驟：在沒有電漿的第一處理區域與具有電漿的第二處理區域之間移動基板。第一處理區域亦指稱為非電漿處理區域。第二處理區域亦指稱為電漿處理區域。基板具有崩潰電壓。該領域具有通常知識者將理解，基板係指稱基板或基板上所形成的裝置（例如，電晶體）的任一部分。
一些實施例的基板大於處理區域，而使得在任何給定時間並非所有基板都能夠裝配在處理區域內。在基板在電漿處理區域與非電漿處理區域之間移動期間，部分基板暴露於電漿，而部分基板並未暴露於電漿。此種不均勻的電漿暴露導致基板上的電荷累積或電壓（電位）差異。
在一些實施例中，圍繞基座組件的中心軸線的基板的旋轉是充足的，而使得基板上的任何給定點在特定處理區域（例如，第二處理區域或電漿處理區域）內持續約100毫秒到約500毫秒的範圍的時間。在一些實施例中，旋轉速度是充足的，而使得基板上的任何給定點暴露於特定處理區域持續約150毫秒至約300毫秒的範圍或約200毫秒的時間。
如第6圖至第8圖所示，一或更多個實施例係關於具有複數個晶圓台座502的基座組件500。晶圓台座502具有晶圓支撐件504，晶圓支撐件504具有定義晶圓支撐件厚度510的支撐表面506與底表面508。在一或更多個實施例中，晶圓支撐件厚度510係在約1mm至約15mm的範圍內。複數個晶圓台座502係安置於基座組件500的凹穴526中。在一或更多個實施例中，當晶圓台座502處於處理位置時，支撐表面504係位於基座組件500的頂表面下方的一距離處，而使得支撐表面504上的晶圓（未圖示）係與基座組件500的支撐表面504基本上共面。本文所使用術語「基本上共面」意指晶圓的頂表面及基座組件500的支撐表面504係在±0.2mm內共面。在一些實施例中，晶圓的頂表面及支撐表面504係在±0.15mm、±0.10mm、或±0.05mm內共面。
參照第7圖及第8圖，晶圓支撐軸512係連接到晶圓支撐件504，並從底表面508延伸。輥式小齒輪軸組514係位於晶圓支撐件504下方，並與晶圓支撐軸512接觸。一些實施例的輥式小齒輪軸組514係為具有平坦或彎曲的上表面及/或下表面的環形或螺旋形部件。在實施例中，如圖式所示，係為具有平坦上表面及下表面的環形部件，亦可以指稱為平坦圓盤。
輥式小齒輪軸組514具有複數個輥式小齒518，輥式小齒518係相對於晶圓支撐件504的支撐軸512或旋轉軸線503在不同的角度位置處圍繞輥式小齒輪軸組514而間隔開。輥式小齒518可以利用任何合適的距離或角度圍繞輥式小齒輪軸組514而間隔開。在一些實施例中，輥式小齒518係在角度位置處圍繞輥式小齒輪軸組514而間隔開，角度位置係利用在約5°至約90°的範圍內，或者在約10°至約75°的範圍內，或者在約15°至約60°的範圍內，或者在約20°至約45°的範圍內，或者在約22.5°至約30°的範圍內的角度分開。輥式小齒518可以圍繞外輪軸組522而間隔開。在一些實施例中，輥式小齒518係圍繞輥式小齒輪軸組514而均勻間隔開。在其他實施例中，輥式小齒518係圍繞輥式小齒輪軸組514而不規則間隔開。在一或更多個實施例中，存在約6個至約36個輥式小齒518，或約8個至約24個輥式小齒518，或約10個至約20個輥式小齒518，或約12個至約18個輥式小齒518。
參照第7圖，在一些實施例中，晶圓台座502具有延伸通過晶圓支撐件厚度510的複數個開口524。在一或更多個實施例中，複數個開口524中之至少一些者係為徑向對準的狹槽。在實施例中，徑向對準的狹槽係在不同的角度位置處均勻間隔開。
第8圖圖示基座組件500沿著第7圖的線段8-8'截取的局部橫截面圖。所示的橫截面係為基座組件500從外周邊端部到支撐柱160的一半。晶圓台座502係安置於基座組件500中的凹穴或凹部內，其中支撐軸512延伸通過凹穴的基座底部中的開口（未標號）。輥式小齒輪軸組514係位於基座組件500的主體下方。
參照第9圖，圖示根據一或更多個實施例的輥式小齒輪軸組514的底視圖。輥式小齒輪軸組514係圖示為具有外輪軸組522的輪輻輪軸組，其中複數個輪輻520從晶圓支撐軸512延伸到外輪軸組522。可以存在任何合適數量的輪輻520以將晶圓支撐軸512連接到外輪軸組522，包括但不限於一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個、或更多個輪輻520。輪輻520可以藉由該領域具有通常知識者已知的任何合適的連接件連接到晶圓支撐軸512（包括但不限於焊接連接與摩擦適配連接）。所示實施例係展示輪輻520與晶圓支撐軸512直接接觸。在一些實施例中，輪輻520將外輪軸組522連接到與晶圓支撐軸512接觸的內輪軸組（未圖示）。
參照第10圖及第11圖，在一或更多個實施例中，可以在不停止基座組件500的旋轉的情況下，實現離散的晶圓旋轉，並且可能在沉積期間實現。一些實施例有利地提供具有附接到晶圓台座502的輥式小齒輪軸組514的系統，而在基座旋轉時與致動器銷702相互作用。當致動器銷702與輥式小齒518組合時，晶圓台座502係相對於基座500旋轉。致動器銷702可以藉由移除與輥式小齒518的接觸而停止相對的晶圓旋轉。晶圓旋轉角度係藉由與輥式小齒518接合的致動器銷702來控制。在一或更多個實施例中，將旋轉銷702從非接觸位置移動（第11圖）到接觸（第10圖）位置之步驟包含以下步驟：接合馬達，以讓致動器軸704圍繞旋轉軸線706旋轉，以移動連接到致動器軸704的旋轉銷702，而使得旋轉銷702圍繞旋轉軸線706旋進。
參照第12A圖至第12F圖，描述基座組件500與晶圓台座的移動。在第12A圖中，基座組件500係處於初始位置，並且逆時針旋轉。若晶圓係位於基座組件500中的固定位置內，則在旋轉之後/旋轉期間的晶圓的定向將如第12B圖所示。若使用本揭示的晶圓台座502，則晶圓可以在基座組件的凹穴內順時針旋轉，而如第12C圖所示。此舉圖示根據本揭示的一或更多個實施例的基座組件與晶圓台座502的移動。第12C圖所示的實施例係圖示所有晶圓A至F係旋轉了相同的量。然而，在一些實施例中，在任何給定時間處僅旋轉一個、兩個、三個、四個、或五個晶圓。在一些實施例中，在任何給定時間處旋轉少於一半的晶圓。在一或更多個實施例中，一次旋轉一個晶圓台座。舉例而言，若單一致動器銷702係位於處理腔室中，則致動器銷702一次只能接觸單一晶圓台座。
第12D圖至第12F圖圖示由於與致動器銷702的相互作用而導致的輥式小齒輪軸組514的移動。晶圓支撐件504將與輥式小齒輪軸組514一起旋轉，但為了清楚起見並未圖示。在第12D圖中，致動器銷702係與輥式小齒518中之一者接觸。出於描述之目的，將與致動器銷702接觸的輥式小齒518以暗色表示。第12E圖及第12F圖所示的相同銷係在不同角度位置處與致動器銷702接觸。虛線表示移動期間的輥式小齒輪軸組514的定向。第12E圖圖示當與致動器銷702接觸的輥式小齒518係處於旋轉的中點時，輥式小齒輪軸組514的定向。第12F圖圖示在致動器銷702將與輥式小齒518脫離，並且停止輥式小齒輪軸組514的旋轉不久之前，輥式小齒輪軸組514的定向。
參照第13圖，在一或更多個實施例中，晶圓旋轉致動器700包括具有致動器臂708與致動器銷702的細長致動器軸704，致動器銷702環繞旋轉軸線706旋進，以接合一或更多個輥式小齒518。晶圓旋轉致動器700經配置以讓旋轉致動器銷702在接觸位置與非接觸位置之間移動。在實施例中，晶圓旋轉致動器702具有馬達710以及具有旋轉軸線706的致動器軸704，旋轉銷702在偏離旋轉軸線706的一位置中連接到軸件704，而使得軸件704沿著旋轉軸線706的旋轉造成旋轉銷702在接觸位置與非接觸位置之間圍繞旋轉軸線706旋進。
在一或更多個實施例中，晶圓旋轉致動器700可以包括橫向馬達710，以讓軸件704沿著旋轉軸線706移動。舉例而言，橫向馬達710可以造成軸件704退回，並進一步延伸出橫向馬達710的殼體中的開口，而使得旋轉銷702沿著旋轉軸線706移近及遠離橫向馬達710。該領域具有通常知識者將至少藉由第12D圖至第12F圖理解，改變旋轉銷702與橫向馬達710的距離可以改變旋轉銷702接觸輥式小齒輪軸組518的時間量，並改變輥式小齒輪軸組的旋轉程度。
在一或更多個實施例中，旋轉銷702經定位以讓晶圓台座502沿著與基座組件500的旋轉相反的方向旋轉。
第14圖圖示根據本揭示的一或更多個實施例的晶圓台座502的橫截面。在晶圓支撐件的主體中可以看到真空孔洞730。真空孔洞730可以連接到晶圓台座502的頂表面中的徑向凹槽524。（徑向凹槽524亦可以在第7圖中看到）。真空孔洞730可以連接到真空源，或者可以通向處理腔室的內部。在所示實施例中，真空孔洞730透過通道600連接到徑向凹槽524，並與徑向凹槽524流體連通。真空孔洞730亦透過通道735連接到支撐柱160中的真空充氣部740，並與支撐柱160中的真空充氣部740流體連通。
本揭示的一或更多個實施例係關於一種處理方法，包含以下步驟：將基座組件圍繞中心軸線旋轉，其中複數個晶圓位於基座組件上，至少一個晶圓係支撐於晶圓台座上，晶圓台座係定位於基座組件的凹部內；以及將晶圓台座的輥式小齒輪軸組上的輥式小齒與旋轉銷接觸，以旋轉凹部內的晶圓支撐件。
在實施例中，處理方法進一步包含以下步驟：將旋轉銷從非接觸位置移動到接觸位置。
本揭示的進一步實施例係關於一種處理套件，包含：根據一或更多個實施例的晶圓台座；以及晶圓旋轉致動器，具有可移動旋轉銷。處理套件可以重新適配到現有的基座組件上，或者可以是包括如第6圖所示的基座組件500的新組件。
如第1圖所示，可以提供控制器195，並耦接到處理腔室100的各種部件，以控制其操作。控制器195可以是控制整個處理腔室100的單一控制器，或者是控制處理腔室100的單獨部分的多個控制器。在一些實施例中，控制器195包括中央處理單元（CPU）196、支援電路197、記憶體198、及輸入/輸出（I/O）199。控制器195可以直接控制處理腔室100，或者經由與特定處理腔室及/或支援系統部件相關聯的電腦（或控制器）來控制處理腔室100。控制器195可以是任何形式的通用電腦處理器中之一者，可以在工業設定中用於控制各種腔室及子處理器。記憶體198包括暫態記憶體（例如，隨機存取記憶體（RAM））及/或非暫態記憶體（例如，儲存器、唯讀記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、光儲存媒體（例如，光碟或數位視訊光碟）、快閃驅動器、或任何其他形式的本地端或遠端的數位儲存器）中之一或更多者。支援電路197係耦接至CPU 196，以藉由習知方式支援處理器。此等電路包括快取記憶體、功率供應器、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統、及類似者。一或更多個處理可以作為軟體例式而儲存在記憶體198中，軟體例式可以利用本文所述的方式執行或調用，以控制處理腔室100或單獨處理腔室的操作。軟體例式亦可以藉由第二CPU（未圖示）儲存及/或執行，第二處理器係位於由CPU 196控制的硬體的遠端。輸入/輸出199可以包括鍵盤、電腦滑鼠、顯示器、及/或印表機。
在一些實施例中，控制器係耦接到基座組件及氣體分配組件。控制器具有一或更多個配置，以控制各種功能及處理。在一些實施例中，該等配置係選自用於讓基座組件環繞中心軸線旋轉的第一配置、用於提供氣流進入非電漿處理區域的第二配置、用於提供氣流進入電漿處理區域的第三配置、用於向電漿處理區域提供功率以點燃電漿的第四配置、及/或用於將功率以脈衝方式傳送到電漿處理區域以產生電漿處理區域的接通時間及關閉時間的第五配置。
本文描述的方法可以藉由包括指令的非暫態電腦可讀取儲存媒體來執行，該等指令在藉由處理系統的處理單元執行時，造成處理系統執行所揭示的方法。在一些實施例中，非暫態電腦可讀取儲存媒體包括指令，該等指令在藉由處理系統的處理單元（例如，控制器）執行時，造成處理系統執行以下操作中的一或更多個操作：藉由將致動器銷與輥式小齒輪軸組上的輥式小齒對準來旋轉晶圓台座上的基板；圍繞旋轉軸線旋轉致動器銷，以將致動器銷移動到致動器銷接觸或不接觸輥式小齒輪軸組上的輥式小齒的位置；或者沿著旋轉軸線移動致動器銷，以將致動器銷移動到改變致動器銷在晶圓旋轉期間接觸輥式小齒的時間量的位置。
根據一或更多個實施例，基板在形成層之前及/或之後經受處理。此處理可在相同腔室中執行，或在一或更多個分離的處理腔室中執行。在一些實施例中，將基板從第一腔室移動至分離的第二腔室，以用於進一步處理。基板可從第一腔室直接移動至分離的處理腔室，或者可從第一腔室移動至一或更多個轉移腔室，而接著移動到分離的處理腔室。因此，處理設備可包含與轉移站連通的多個腔室。此種類的設備可指稱為「群集工具」或「群集系統」及類似者。
一般而言，群集工具係為模組化系統，該模組化系統包含執行多種功能的多個腔室，該等功能包括基板之中心找尋及定向、除氣、退火、沉積及/或蝕刻。根據一或更多個實施例，群集工具至少包括第一腔室與中央轉移腔室。中央轉移腔室可容納機器人，該機器人可在處理腔室及裝載閘腔室之間梭運基板。轉移腔室通常維持在真空條件下，並提供中繼階段，該中繼階段用於從一個腔室梭運基板至位於群集工具之前端的另一腔室及/或裝載閘腔室。可調配用於本發明的二個已知群集工具係為Centura®及Endura®，二者均可得自Applied Materials, Inc., of Santa Clara, Calif。然而，腔室之確切組合及配置可經修改以用於執行如本文中所描述之處理的特定步驟。其他可使用的處理腔室包括但不限於循環層沉積（CLD）、原子層沉積（ALD）、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、蝕刻、預清洗、化學清洗、熱加工（如RTP）、電漿氮化、除氣、定向、羥基化反應、及其他基板處理。藉由在群集工具上實現在腔室中的處理，可在沉積後續膜之前，在無氧化下防止大氣雜質對基板的表面污染。
根據一或更多個實施例，基板係連續地在真空下或「裝載閘」條件下，且在從一個腔室移動到下一腔室時不暴露至周圍空氣。因此，轉移腔室係在真空下，且在真空壓力下為「泵降」。惰性氣體可存在於處理腔室或轉移腔室中。在一些實施例中，惰性氣體係作為淨化氣體，以移除一些或全部的反應物。根據一或更多個實施例，將淨化氣體噴射於沉積腔室之出口處，用以避免反應物從沉積腔室移動至轉移腔室及/或額外的處理腔室。因此，惰性氣體之流動在腔室的出口處形成簾幕。
可在單一基板沉積腔室中處理基板，其中在處理另一基板之前裝載、處理、及卸載單一基板。亦可利用類似於輸送系統的連續方式處理基板，其中將多個基板獨立裝載至腔室的第一部分，移動通過腔室，並且從腔室的第二部分卸載。腔室與相關聯的輸送器系統的形狀可以形成直線路徑或彎曲路徑。此外，處理腔室可以是旋轉料架，其中多個基板環繞中心軸線移動，並暴露於整個旋轉料架路徑的沉積、蝕刻、退火、清洗等的處理。
在處理期間，基板可經加熱或冷卻。此類加熱或冷卻可藉由任何合適的手段達成，包括但不限於改變基板支撐的溫度、及將經加熱或經冷卻的氣體流至基板表面。在一些實施例中，基板支撐包括加熱器/冷卻器，該加熱器/冷卻器可經控制用以利用傳導方式改變基板溫度。在一或更多個實施例中，所採用氣體（活性氣體或惰性氣體）經加熱或冷卻以局部改變基板溫度。在一些實施例中，加熱器/冷卻器係位於鄰近於基板表面的腔室內，以利用傳導方式改變基板溫度。
基板在處理期間亦可靜止或旋轉。旋轉的基板可以連續地或以離散步進方式（環繞基板軸線）旋轉。舉例而言，基板可在整個處理過程中旋轉，或基板可在對不同活性或淨化氣體之暴露之間小量旋轉。在處理期間旋轉基板（連續或步進式)可以有助於藉由使例如氣流幾何形狀的局部可變性的效應最小化，而產生更均勻的沉積或蝕刻。
參照整個本說明書的「一個實施例」、「某些實施例」、「一或更多個實施例」、或「實施例」意指結合實施例描述的特定特徵、結構、材料、或特性係包括在本揭示的至少一個實施例中。因此，整個本說明書的各處中出現的如「在一或更多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」、或「在實施例中」的短語不一定指稱本揭示的相同實施例。此外，在一或更多個實施例中，特定特徵、結構、材料、或特性可以利用任何合適的方式組合。
儘管已參照特定實施例而描述本揭示，但應理解，該等實施例僅為本揭示之原理與應用的說明。而該領域具有通常知識者將理解，在不悖離本揭示的精神與範圍的情況下，可以對本揭示的方法與設備進行各種修改及變化。因此，本揭示意欲包括在隨附專利請求範圍及其等同物的範圍內的修改及變化。
17‧‧‧旋轉
30‧‧‧噴射器組件
60‧‧‧基板
61‧‧‧頂表面
84‧‧‧區域
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧腔室頂部
104‧‧‧腔室側壁
106‧‧‧腔室底部
108‧‧‧腔室主體
120‧‧‧氣體分配組件
121‧‧‧前表面
122‧‧‧噴射器單元
123‧‧‧內周邊緣
124‧‧‧外周邊緣
125‧‧‧第一活性氣體埠
127‧‧‧路徑
135‧‧‧第二活性氣體埠
140‧‧‧基座組件
141‧‧‧頂表面
142‧‧‧凹槽
143‧‧‧底表面
144‧‧‧邊緣
145‧‧‧真空埠
150‧‧‧氣體簾幕
155‧‧‧淨化氣體埠
160‧‧‧支撐柱
162‧‧‧微調諧致動器
170‧‧‧間隙
180‧‧‧裝載閘腔室
195‧‧‧控制器
196‧‧‧中央處理單元（CPU）
197‧‧‧支援電路
198‧‧‧記憶體
199‧‧‧輸入/輸出（I/O）
250‧‧‧處理區域
250a‧‧‧處理區域
250b‧‧‧處理區域
250c‧‧‧處理區域
250d‧‧‧處理區域
250e‧‧‧處理區域
250f‧‧‧處理區域
250g‧‧‧處理區域
250h‧‧‧處理區域
280‧‧‧工廠介面
500‧‧‧基座組件
502‧‧‧晶圓台座
503‧‧‧旋轉軸線
504‧‧‧晶圓支撐件
506‧‧‧支撐表面
508‧‧‧底表面
510‧‧‧晶圓支撐件厚度
512‧‧‧支撐軸
514‧‧‧輥式小齒輪軸組
518‧‧‧輥式小齒
520‧‧‧輪輻
522‧‧‧外輪軸組
524‧‧‧徑向凹槽
526‧‧‧凹穴
700‧‧‧晶圓旋轉致動器
702‧‧‧致動器銷
704‧‧‧細長致動器軸
706‧‧‧旋轉軸線
708‧‧‧致動器臂
710‧‧‧馬達
為使本揭示的上述特徵可詳細地被理解，本揭示（簡短概要如上）的更特定描述可參照實施例而得，該等實施例之一些係繪示於隨附圖式中。然而，應注意隨附圖式僅圖示本揭示之典型實施例，而非視為限定本揭示的保護範疇，本揭示可接納其他等效實施例。
第1圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的批次處理腔室的橫截面圖；
第2圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的批次處理腔室的局部透視圖；
第3圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的批次處理腔室的示意圖；
第4圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的用於批次處理腔室中的楔形氣體分配組件的一部分的示意圖；以及
第5圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的批次處理腔室的示意圖；
第6圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的基座組件之局部透視圖；
第7圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的晶圓台座的局部透視圖；
第8圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的基座組件的橫截面圖；
第9圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的輥式小齒輪軸組的分解上視圖；
第10圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的與致動器銷接合的晶圓台座的橫截面圖；
第11圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的與致動器銷接合的晶圓台座的橫截面圖；
第12A圖至第12C圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的基座組件的示例性旋轉的頂視圖；
第12D圖至第12F圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的輥式小齒輪軸組與致動器銷的相互作用的視圖；
第13圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的致動器的頂視圖；以及
第14圖圖示根據本揭示之一或更多個實施例的晶圓台座的橫截面圖。
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無
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無

Claims (20)

  1. 一種晶圓台座，包含： 一晶圓支撐件，具有定義一晶圓支撐厚度的一支撐表面與一底表面； 一晶圓支撐軸，連接到該晶圓支撐件，並從該底表面延伸；以及 一輥式小齒輪軸組，位於該晶圓支撐件下方，並與該晶圓支撐軸接觸，該輥式小齒輪軸組具有在不同的角度位置處圍繞該輥式小齒輪軸組的間隔開的複數個輥式小齒。
  2. 如請求項1所述之晶圓台座，其中該輥式小齒輪軸組包含複數個輪輻，該等複數個輪輻從該晶圓支撐軸延伸到一外輪軸組，且該等輥式小齒係圍繞該外輪軸組而間隔開。
  3. 如請求項1所述之晶圓台座，其中存在約6個至約36個輥式小齒。
  4. 如請求項1所述之晶圓台座，其中該等輥式小齒係圍繞該輥式小齒輪軸組而均勻間隔開。
  5. 如請求項1所述之晶圓台座，進一步包含複數個開口，該等複數個開口延伸通過該晶圓支撐件厚度。
  6. 如請求項5所述之晶圓台座，其中該等複數個開口中之至少一些者係為徑向對準的狹槽。
  7. 如請求項6所述之晶圓台座，其中徑向對準的該等狹槽係在不同的角度位置處均勻間隔開。
  8. 如請求項1所述之晶圓台座，其中該晶圓支撐件厚度係在約1mm至約15mm的範圍內。
  9. 一種處理腔室，包含： 一腔室主體，具有定義一處理容積的一頂部、一底部、及一側壁； 一基座組件，位於該腔室主體內，該基座組件具有一頂表面，該頂表面具有至少一個凹部，該至少一個凹部具有通過該基座組件延伸到該底表面的一孔洞，且如請求項1所述之至少一個晶圓台座係定位於至少一個凹部中，而使得該晶圓支撐軸通過該凹部中的該孔洞而延伸於該基座組件的該底表面下方，該基座組件經配置以圍繞一中心軸線旋轉；以及 一旋轉銷，位於該腔室主體內，並經定位以接觸該晶圓台座的該輥式小齒輪軸組上的一輥式小齒，以圍繞一晶圓台座軸線旋轉該凹部內的該晶圓台座。
  10. 如請求項9所述之處理腔室，進一步包含一晶圓旋轉致動器，經配置以在一接觸位置與一非接觸位置之間移動該旋轉銷。
  11. 如請求項10所述之處理腔室，其中該晶圓旋轉致動器具有一馬達以及具有一旋轉軸線的軸件，該旋轉銷在偏離該旋轉軸線的一位置中連接到該軸件，而使得該軸件沿著該旋轉軸線的旋轉造成該旋轉銷在一接觸位置與一非接觸位置之間圍繞該旋轉軸線旋進。
  12. 如請求項11所述之處理腔室，其中該晶圓旋轉致動器進一步包含一橫向馬達，以沿著該旋轉軸線移動該軸件。
  13. 如請求項9所述之處理腔室，其中當該晶圓台座處於一處理位置時，該支撐表面係位於該基座組件的該頂表面下方的一距離處，而使得該支撐表面上的一晶圓係與該基座組件的該頂表面基本上共面。
  14. 如請求項9所述之處理腔室，其中該旋轉銷經定位以讓該晶圓台座沿著與該基座組件的旋轉相反的一方向旋轉。
  15. 如請求項9所述之處理腔室，其中該晶圓支撐件包含在不同角度位置處的均勻間隔開的複數個徑向對準的狹槽。
  16. 如請求項15所述之處理腔室，其中該基座組件包含該至少一個凹部中的一圓形凹槽，該圓形凹槽係與一真空源或一惰性氣體源中之一或更多者流體連通。
  17. 一種處理方法，包含以下步驟： 將一基座組件圍繞一中心軸線旋轉，其中複數個晶圓位於該基座組件上，至少一個晶圓係支撐於如請求項1至8中之任一者所述的晶圓台座上，如請求項1至8中之任一者所述的晶圓台座係定位於該基座組件的一凹部內；以及 將該晶圓台座的該輥式小齒輪軸組上的一輥式小齒與一旋轉銷接觸，以旋轉該凹部內的該晶圓支撐件。
  18. 如請求項17所述之處理方法，進一步包含以下步驟：將該旋轉銷從一非接觸位置移動到一接觸位置。
  19. 如請求項18所述之處理方法，其中將該旋轉銷從該非接觸位置移動到該接觸位置之步驟包含以下步驟：接合一馬達，以讓一致動器軸圍繞一旋轉軸線旋轉，以移動連接到該致動器軸的一旋轉銷，而使得該旋轉銷圍繞該旋轉軸線旋進。
  20. 一種處理套件，包含： 如請求項1所述之一晶圓台座；以及 一晶圓旋轉致動器，具有一可移動旋轉銷。
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