TW202108801A - 氣流系統 - Google Patents

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亞歷山大 依倫史汀
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Abstract

本案提供一種氣流系統，包括氣流源、一或多個氣體入口、一或多個氣體出口、氣流區域、低壓區域，其中低壓區域流體地耦接到一或多個氣體出口、高壓區域、和間隙。一或多個氣體入口可流體地耦接到氣流源。氣流區域流體地耦接到一或多個氣體入口和一或多個氣體出口。間隙將氣流區域流體地耦接到高壓區域。靠近靶的高壓區域允許處理氣體與靶交互作用以濺射到下方的基板上。靠近基板的低壓區域防止處理氣體與基板之間的非所欲的化學交互作用。

Description

氣流系統
本發明的實施例涉及一種設備，並且更具體而言涉及一種氣流系統。
積體電路（IC）可能包括多於一百萬個微電子裝置，例如電晶體、電容、和電阻。現代IC是使用諸如濺射沉積之類的多個步驟在處理腔室中製造的。濺射沉積是透過濺射的沉積薄膜的物理氣相沉積（PVD）方法。這涉及將材料從靶噴射到諸如矽晶圓的基板上。從靶射出的濺射原子具有較寬的能量分佈，通常可達數十eV。濺射的離子可以從靶以直線彈道飛出，並有力地撞擊處理腔室內的基板、處理腔室的壁、或處理腔室的其他元件上。
濺射在半導體工業中被廣泛使用，以在IC處理中沉積各種材料的薄膜。用於光學應用的玻璃上的薄抗反射塗層也透過濺射沉積。由於使用了低的基板溫度，濺射是沉積用於薄膜電晶體的接觸金屬的理想方法。濺射的另一個常見應用是在雙片窗戶組件中使用的玻璃上的低輻射塗層。此塗層是含有銀和金屬氧化物如氧化鋅、氧化錫、或二氧化鈦的多層。
然而，儘管高氣壓對於向靶供應處理氣體是必需的，但是為了維持期望的膜化學計量和完整性，必須在基板的表面處維持低壓。先前技術中的現有氣流系統被設計為在靶上提供高氣壓，但沒有被裝備成在基板處也提供低氣壓。反而，本領域中的現有氣流系統也在基板上保持高氣壓，這與來自濺射的期望的膜生長相交界面。此外，許多氣流系統被保持在非常高的壓力下，而沒有簡單的壓力排放方法，而由於高處理氣壓所引起的應力，導致氣流系統的元件受到結構性破壞。
因此，需要能夠在處理腔室的一部分維持高壓並且同時在相同腔室的不同部分維持低壓的氣流系統。
在一個實施例中，提供了一種氣流系統，包括可流體地耦接到氣流源的一或多個氣體入口、一或多個氣體出口、氣流區域、低壓區域、和高壓區域，高壓區域經由第一板和第二板之間的間隙流體耦接到氣流區域。低壓區域流體地耦接到一或多個氣體出口。氣流區域流體地耦接到一或多個氣體入口和一或多個氣體出口。第一板將氣流區域與高壓區域分開。
在另一個實施例中，提供了一種處理系統，包括氣流系統和可移動的基板支撐件。氣流系統包括氣流源、一或多個氣體入口、一或多個氣體出口、氣流區域、低壓區域、和高壓區域。低壓區域流體地耦接到一或多個氣體出口。一或多個氣體入口流體地耦接到氣流源。氣流區域流體地耦接到一或多個氣體入口和一或多個氣體出口。高壓區域經由第一板和第二板之間的間隙流體耦接到氣流區域。第一板將氣流區域與高壓區域分開。可移動的基板支撐件設置在低壓區域中。可移動的基板支撐件經配置以沿移動路徑移動。
在另一實施例中，提供一種處理腔室，包括氣流系統、可移動的基板支撐件、具有穿過其而設置的孔口的頂板、一或多個腔室壁、和腔室底部，其中內部空間至少部分地由頂板、一或多個腔室壁、和腔室底部包圍。氣流系統包括氣流源、一或多個氣體入口、一或多個氣體出口、氣流區域、低壓區域、和高壓區域。低壓區域流體地耦接到一或多個氣體出口。一或多個氣體入口流體地耦接到氣流源。氣流區域流體地耦接到一或多個氣體入口和一或多個氣體出口。間隙將氣流區域流體地耦接到高壓區域。可移動的基板支撐件包括支撐結構、連接到支撐結構的機器臂、和連接到機器臂的機器人致動器。支撐結構包括基板支撐表面、圍繞基板支撐表面的環、和暈環。機器人致動器經配置以沿著移動路徑移動機器臂和支撐結構。頂板將高壓區域與低壓區域分開。在頂板和側板之間形成將氣流區域與高壓區域分開的間隙。孔口將高壓區域流體地耦接至低壓區域。可移動的基板支撐件設置在內部空間中。內部空間包含低壓區域。
靠近靶的高壓區域允許用於處理氣體與靶之間的適當交互作用的所需壓力，使得所需材料被濺射到基板上。靠近基板的低壓區域防止了處理氣體與基板之間的非所欲的交互作用，從而抑制了所需的膜生長。
本文提供的揭示內容的實施例包括一種氣流系統，其在處理腔室的高壓區域中維持高壓，並且在處理腔室的低壓區域中維持低壓。兩個區域都流體耦接到氣流區域。處理腔室元件之間的間隙允許氣體在氣流區域和高壓區域之間流動，同時不允許非所欲的沉積物到達氣流區域。真空泵在基板所處的低壓區域中保持低壓，從而使處理氣體與基板之間的非所欲的化學反應最小化。在高壓區域中的靶處的處理氣體允許處理氣體與靶之間進行所需的交互作用，從而將來自靶的材料濺射到基板表面上。本文提供的揭示內容的實施例對於但不限於濺射處理腔室中的氣流系統特別實用。
如本文所用，用語「約」是指與標稱值相差+/- 10%。應理解，這種變化可以包括在本文提供的任何值中。
第1A圖根據一個實施例示出了處理平台100的示意性頂視圖。如圖所示，處理平台100包括第一和第二傳送腔室102、104，分別位於第一和第二傳送腔室102、104中的傳送機器人106、108，以及設置在第一和第二傳送腔室102、104上的處理腔室110、112、114、116、118、130。第一和第二傳送腔室102、104是與相鄰處理腔室110、112、114、116、118、130對接的中央真空腔室。第一傳送腔室102和第二傳送腔室104由可以包括冷卻腔室或預熱腔室的通過腔室120隔開。當第一傳送腔室102和第二傳送腔室104在不同壓力下操作時，通過腔室120也可以在基板處理期間被抽空或通風。例如，第一傳送腔室102可在約100 mTorr至約5 Torr之間操作，例如約40 mTorr，且第二傳送腔室104可在約1x10-5 Torr至約1x10-10 Torr之間操作，例如約1x10-7 Torr。
第一傳送腔室102與兩個脫氣腔室124、兩個裝載閘腔室128，化學氣相沉積（CVD）或快速熱處理（RTP）腔室110、118以及通過腔室120耦合。基板（未示出）穿過裝載閘腔室128裝載到處理平台100中。例如，工廠介面模組132（若存在）將從操作員或自動基板處理系統接收一或多個基板，例如，晶圓、晶圓盒、或晶圓的封閉倉。工廠介面模組132可以打開基板的盒或倉（若適用），並將基板移入和移出裝載閘腔室128。處理腔室110、112、114、116、118、130從傳送腔室102、104接收基板，處理基板，並允許將基板傳送回到傳送腔室102、104中。
每個處理腔室110、112、114、116、118、130透過隔離閥與傳送腔室102、104隔離，隔離閥允許處理腔室在與傳送腔室102、104不同的真空程度下操作，並防止在處理腔室中使用的任何氣體引入到傳送腔室102、104中。裝載閘腔室128也以隔離閥與第一傳送腔室102隔開。每個裝載閘腔室128具有向外部環境開啟的門，例如向工廠介面模組132開啟的門。在正常操作中，裝載有基板的盒從工廠介面模組132穿過門而被放置到裝載閘腔室128中，並且門關閉。接著將裝載閘腔室128抽空至與第一傳送腔室102相同的壓力，並且打開裝載閘腔室128與第一傳送腔室102之間的隔離閥。將第一傳送腔室102中的傳送機器人106移動到位，並且從裝載閘腔室128中移出一個基板。裝載閘腔室128較佳地配備有升降機構，以便從盒中取出一個基板，升降機移動盒中的基板堆疊以將另一基板定位在傳送平面中，使得可以透過傳送機器人106對其進行定位。
接著第一傳送腔室102中的傳送機器人106與基板一起旋轉，使得基板與處理腔室位置對準。處理腔室110或118被任何有毒氣體沖洗，並被帶到與第一傳送腔室102相同的壓力等級，並且隔離閥被打開。接著傳送機器人106將基板移動到處理腔室110或118中，在處理腔室110或118中將基板從傳送機器人106中移出。接著傳送機器人106從處理腔室110或118縮回，並且隔離閥關閉。接著處理腔室110或118經歷一系列操作以在基板上執行指定的處理。完成後，將處理腔室110或118帶回到與第一傳送腔室102相同的環境，並打開隔離閥。傳送機器人106從處理腔室110或118中移出基板，並接著將其移動到另一個處理腔室110或118中以進行其他操作，或者將其替換到裝載閘腔室128中，以便在整個基板的盒都已被處理時從處理平台100中移出。
傳送機器人106、108分別包括機械臂107、109，它們在不同的處理腔室之間支撐和移動基板。傳送機器人106使基板在脫氣腔室124與處理腔室110、118之間移動，以在其上沉積材料。
第二傳送腔室104耦接到處理腔室112、114、116和130的群集。根據一個實施例，處理腔室112、114、116和130是用於沉積材料的物理氣相沉積（PVD）腔室。將經過CVD處理的基板從第一傳送腔室102經由通道腔室120移到第二傳送腔室104中。之後，傳送機器人108在處理腔室112、114、116、130中的一或多個之間移動基板，以進行處理所需的材料沉積和退火。
儘管未示出，但複數個真空泵設置成與每個傳送腔室和每個處理腔室流體連通，以獨立地調節各個腔室中的壓力。泵可以建立一個在設備上從裝載閘腔室到處理腔室增加壓力的真空梯度。
替代地或附加地，電漿蝕刻腔室，諸如由加州聖克拉拉的應用材料公司製造的解耦電漿源腔室 (Decoupled Plasma Source chamber, DPSTM chamber)，可以被耦接到處理平台100或在單獨的處理平台中，以供在PVD金屬沉積和/或沉積的金屬退火之後蝕刻基板表面以去除未反應的金屬。例如，在透過退火處理由鈷和矽材料形成矽化鈷時，蝕刻腔室可用於從基板表面去除未反應的鈷材料。
其他蝕刻處理和設備，例如濕式蝕刻腔室，可以與本文所述的處理和設備結合使用。
諸如可程式電腦的控制器190連接至處理平台100，以控制機器人106、108的運動以及各種處理腔室110、112、114、116、118、130和兩個傳送腔室102、104之間的基板的運動。控制器190可包括中央處理單元（CPU）192，記憶體194和支持電路196，例如輸入/輸出電路系統，電源，時鐘電路，快取等。記憶體194連接到CPU 192。記憶體194是非暫態電腦可讀取媒體，並且可以是容易取得的記憶體中的一或多個，例如隨機存取記憶體（RAM）、唯獨記憶體（ROM）、軟碟、硬碟、或其他形式的數位儲存。另外，儘管被示為單個電腦，但是控制器190可以是分散式系統，例如，包括多個獨立操作的處理器和記憶體。基於控制器190的程式化，架構可適用於處理平台100的各種實施例，以控制基板往返於腔室的移動的順序和時間。另外，控制器190亦控制每個處理腔室110、112、114、116、118、130和傳送腔室102、104中的各種處理變數，例如溫度、壓力等。
第1B圖根據一個實施例示出了處理腔室112的等軸頂側視圖。如圖所示，處理腔室112包括源組件150和腔室主體134。源組件150可與腔室主體134分離。可以將源組件150從腔室主體134移除，以便存取孔口148（第1C圖）。源組件150在處理腔室112的操作期間被固定到腔室主體134。
第1C圖根據一個實施例示出了腔室主體134的等軸頂側視圖。如圖所示，腔室主體134包括頂腔室表面138、頂板142、可移動基板支撐件200（第1D圖）、狹槽136、傾斜部分144、和孔口148。腔室主體134包含內部空間145（第1D圖），內部空間145至少部分地由腔室主體134上方的頂腔室表面138、腔室壁135、和腔室底部137包圍。內部空間145可包括低壓區域324，如在下文第3A圖中所述。狹槽136設置在腔室主體134的側面中，這允許基板運動進出腔室主體。
頂腔室表面138可包括頂板142。根據一個實施例，頂板142可與頂腔室表面138分離。可分離的頂板142允許更容易地清潔移除的頂板，而不需要在仍然安裝在腔室主體134中時清洗頂板。頂腔室表面138包括孔口148。頂腔室表面138包括傾斜部分144，其中此傾斜部分至少部分地圍繞孔口148。頂腔室表面138、頂板142和傾斜部分144可以整個是一個整體部件，或者頂腔室表面138、頂板142、和傾斜部分144可以都是單獨的部件。
第1D圖根據一個實施例示出了第1B圖的處理腔室112的示意性側視圖。如圖所示，源組件150包括複數個滑輪護罩152、複數個滑輪191、複數個帶193、包圍複數個陰極組件312的源154、和複數個靶電源195。複數個陰極組件312各自包括靶188和磁體197。靶188的材料包括金屬或半導體。根據一個實施例，靶188的材料包括鈦（Ti）。根據一個實施例，靶188的材料包括矽（Si）。靶188可包括金屬，例如銅、鋁、鉭、鈷或它們的任何合金。靶188可包括介電材料。靶188包括複數個靶磁體197。複數個靶磁體197可以是固定的磁場強度，且每個磁體197可以是不同的磁場強度。根據一個實施例，靶磁體197是電磁體，並且可以由靶電源195供電。根據一個實施例，靶磁體197是永磁體。靶電源195可位於源組件150中或源組件外部。通電的靶磁體197透過電磁交互作用引起靶188的濺射，這穿過下方的孔口148將材料從靶沉積到基板上。
根據一些實施例，靶188是圓柱形的。根據一個實施例，靶188可以透過帶193連接到滑輪191，並且靶188可以在濺射期間透過滑輪旋轉。靶188的旋轉導致材料從靶188更均勻地侵蝕到位於下方的基板上。滑輪護罩152保護滑輪191免受外界環境的影響。滑輪護罩152保護滑輪191免於在處理腔室112的組裝、拆卸、或運作期間的損傷。
在一些實施例中，在濺射處理期間由氣流源351提供處理氣體，並且至少一些處理氣體與濺射的材料反應。在一個實施例中，處理氣體包括氮氣（N2 ），靶188的材料包括Ti，並且沉積在基板上的材料包括氮化鈦（TiN）。在一個實施例中，處理氣體包括氧氣（O2 ），靶188的材料包括Ti，並且沉積在基板上的材料包括氧化鈦（TiOx ）。在一個實施例中，處理氣體包括氮氣（N2 ），靶188的材料包括Si，並且沉積在基板上的材料包括氮化矽（SiN）。在一個實施例中，處理氣體包括氧氣（O2 ），靶188的材料包括Si，並且沉積在基板上的材料包括氧化矽（SiO2 ）。處理氣體可包括中性氣體，例如氦氣（He）或氬氣（Ar）。中性氣體維持處理氣體的所需壓力。若使用中性氣體，則中性氣體可透過與靶的材料的彈道交互作用而從靶188濺射材料。
傾斜部分144的頂部表面144S與X方向和Y方向成角度θ，其中X方向和Y方向基本平行於頂腔室表面138。根據一個實施例，角度θ在大約大於0°到大約小於90°的範圍內，例如大約15°到大約35°。來自靶188的沉積噴灑僅以大於角度θ的角度沉積在基板上。傾斜部分144的不同部分可以具有不同的角度，例如θ1 和θ2 ，如第1D圖所示。
若存在頂板142，則可以將孔口148和傾斜部分144設置在頂板142中。孔口148可以是任何所需的形狀。根據一個實施例，孔口148是矩形的。根據另一實施例，孔口148是沙漏形的。頂板142可以換成不同的沉積方法，其中孔口148的形狀、孔口148的尺寸、以及傾斜部分144的角度θ、θ1 、θ2 隨所需的沉積處理而變化。冷卻泵140經由供應管道131將水或另一種流體供應至腔室112，並且經由回流管道139自腔室112供應水或另一種流體。冷卻泵140將水或另一種流體供應到頂板142，向頂板142提供冷卻並且將頂板142保持在所需的溫度。頂板142的溫度可以控制在大約-20℃至大約100℃之間。在一個實施例中，頂板142包括鋁（Al），並且流體冷卻防止頂板142過熱，並最小化沉積材料的剝離和剝落。真空泵141連接到腔室112，並且真空泵141從處理腔室112去除非所欲的副產物和廢氣。
如圖所示，可移動的基板支撐件200包括支撐致動器220、安裝凸緣221、支撐軸204、機器人致動器222、機器臂206、軸208、機器腕210、和支撐結構250。可移動的基板支撐件200設置在內部空間145中。支撐致動器220透過安裝凸緣221安裝到腔室底部137。支撐致動器220連接到支撐軸204。支撐致動器220經配置以垂直地移動支撐軸204，這使可移動的基板支撐件200的其餘部分垂直地移動。機器人致動器222附接到支撐軸204。機械臂206連接到機器人致動器222。機器人致動器222經配置以水平地移動機器臂206。軸208連接到機器臂206。軸208支撐機器腕210。機器腕210支撐支撐結構250。來自支撐致動器220的垂直運動和機器人致動器222的水平運動的結合允許在三維空間中移動支撐結構250。
可以將基板放置在支撐結構250上。傳送機器人106、108經配置以將基板從腔室112外部穿過狹槽136移動到腔室112中。可移動的基板支撐件200經配置以將基板從狹槽136移動到靠近孔口148，以將材料濺射到基板上。在一些實施例中，狹槽136不在用於濺射到基板上的理想垂直位置處，並且可移動的基板支撐件200將基板移動到高於或低於狹槽136以開始沉積。透過在沉積處理期間水平和/或垂直移動支撐結構250，可以到達目前未被孔口148暴露的基板的不同區域。
如圖所示，支撐結構250包括基板支撐表面212、環214、和暈環（halo）216。基板支撐表面212由機器腕210支撐。基板支撐表面212可以包括在靜電夾盤中使用的任何材料。根據一個實施例，基板支撐表面212包括陶瓷材料，例如氧化鋁或氮化硼。基板支撐表面212可以包括金屬，例如不銹鋼。基板支撐表面212將基板固定至支撐結構250。環214圍繞基板支撐表面212，並且環連接到機器腕210。環214可包括金屬，例如，不銹鋼、鈦、低熱膨脹係數（CTE）合金、或鋁鈹合金。暈環216至少部分地圍繞環214，並且暈環連接到環214。暈環216包括金屬，例如，不銹鋼、鈦、低CTE合金、或鋁鈹合金。暈環216包括減低暈環中的應變的圖案或加強元件。圖案或加強元件可以是暈環216中的凹痕（indentation），例如X或十字形。暈環216的尺寸使得孔口148被支撐結構250完全阻擋。暈環216防止材料在下方的可移動的基板支撐件200的其他元件上的非所欲的沉積。孔口148和暈環216的結合防止沉積到腔室112中，同時仍允許沉積到基板上。
支撐結構250可以包括加熱器（未示出）、冷卻設備（未示出）例如水冷系統、或兩者。根據一個實施例，加熱器和/或冷卻設備將支撐結構250和設置在支撐結構250上的基板的溫度控制在約-20℃至約400℃之間的溫度。根據一個實施例，支撐結構250包括靜電夾盤（ESC）（未示出），並且基板被夾持到ESC。根據一個實施例，ESC將施加的電壓提供給設置在支撐結構250上的基板。根據一個實施例，支撐結構250包括經配置以提供背側氣體的埠（未示出），並且背側氣體被提供給基板。根據一個實施例，背側氣體可包括中性氣體，例如氬氣（Ar）或氦氣（He）。
在濺射期間，可移動的基板支撐件200沿著移動路徑202移動基板。移動路徑202可以是平穩的運動而沒有暫停，或者移動路徑可包括路徑的其中支撐結構250是靜止的部分。根據一個實施例，移動路徑202是如第1D圖所示的線性移動。根據一些實施例，移動路徑202可以是一個方向、來回方向、或包含多個行程。根據一個實施例，移動路徑202是繞孔口148的環形旋轉。移動路徑202使得基板支撐表面212在移動路徑的至少一部分是在孔口148下方。移動路徑202使得基板支撐表面212在移動路徑的至少一部分是不在孔口148下方，並且暈環216的至少一部分在移動路徑的至少一部分是在孔口下方。
第2A圖根據一個實施例示出了材料在半導體特徵251中的沉積。濺射源252透過孔口148向半導體特徵251濺射材料噴灑254。在第2A圖的圖示中，半導體特徵251位於源252的右側，並且沉積256R僅在半導體特徵的右側上生長，因為半導體特徵的左側被頂板142覆蓋。濺射源252可以是如上所述的靶188。
第2B圖根據一個實施例示出了材料在半導體特徵251中的沉積。濺射源252透過孔口148向半導體特徵251濺射材料噴灑254。在第2B圖的圖示中，半導體特徵251位於源252的左側，並且沉積256L僅在半導體特徵的左側上生長，因為半導體特徵的左側被頂板142覆蓋。在這兩者情況下，很少或沒有材料沉積在半導體特徵251的底部上。濺射源252可以是如上所述的靶188。
第3A圖根據一個實施例示出了安裝在頂板142上的源154內的屏蔽套件302的局部截面圖。如圖所示，屏蔽套件302包括頂板402和複數個安裝板410。處理系統340包括氣流系統350和可移動的基板支撐件200（第1D圖）。頂板402位於複數個陰極開口311的相鄰的一對之間的源154的頂面304下方。在頂板402上，真空密封件412在屏蔽套件302的頂板402和源154的頂面304之間密封。
源組件150的複數個滑輪191和滑輪護罩152（第1D圖所示）被固定在複數個安裝板410上。複數個陰極組件312安裝在屏蔽套件302的內部空間314內。源154的複數個陰極開口311被以安裝板密封件702在安裝板410下方真空密封。在側板406的頂端704和底端706處形成彎曲路徑710。
如圖所示，氣流系統350包括氣流源351、一或多個氣體入口320、一或多個氣體出口322、氣流區域323、低壓區域324、高壓區域325、間隙716、和真空泵141。一或多個氣體入口320、一或多個氣體出口322、和間隙716是系統的各個區域之間的流動部分。一或多個氣體入口320可流體地耦接到氣流源351。根據一個實施例，一或多個氣體入口320流體耦接至氣流源351。氣流區域323流體地耦接至一或多個氣體入口320和一或多個氣體出口322。根據一個實施例，氣流區域323形成在源154和側板406之間。高壓區域325透過第一板和第二板之間的間隙716流體地耦接到氣流區域323。第一板是例如側板406，而第二板是例如頂板142。
高壓區域保持在約1 Torr至約10 Torr的壓力。根據一個實施例，壓力計149（第1D圖）流體地耦接到流體管147，流體管被流體地耦接到肘彎路徑146，並且肘彎路徑被流體地耦接到高壓區域315。壓力計149監控高壓區域325的壓力，並允許對氣流系統350的回饋控制。若來自靶188的濺射的材料進入肘彎路徑146，則材料彈起幾次並在肘彎路徑的壁上形成再沉積物，並且再沉積物不會沉積在壓力計149上，其妨礙壓力計的功能。根據一個實施例，側板406將氣流區域323與高壓區域325分隔開，並且在側板406的底端706與頂板142的頂表面142S之間形成間隙716。低壓區域324透過一或多個氣體出口322流體耦接到氣流區域323。低壓區域324保持在盡可能低的壓力，例如約1×10-4 Torr至約1×10-10 Torr。
屏蔽套件302包括經配置和組裝以提供彎曲路徑708、710、712的特定部件。據信，當來自靶188的材料彈起兩次時，材料的可忽略的量殘留而穿過彎曲路徑708、710、712。彎曲路徑708、710、712提供了用於處理氣體流動的路徑，而同時至少部分地防止了濺射材料穿過彎曲路徑的移動。彎曲路徑708、710、和712分別防止材料從靶188經由頂端704和安裝板410之間的間隙714、底端706和頂板142之間的間隙716、及頂板402和安裝板410之間的間隙718而在源154的內表面上沉積。例如，來自靶188的材料可以在彎曲路徑712處彈跳，並進一步可以在安裝板密封件702的尖端720處彈跳。據信，當來自靶188的材料彈起兩次時，材料的可忽略的量殘留而穿過間隙718。因此，利用彎曲路徑708、710和712，保護了源154的內表面免受來自靶188的材料沉積於其上。
根據一個實施例，頂板142將高壓區域325與低壓區域324分開，並且可移動的基板支撐件200設置在低壓區域324中。根據一個實施例，一或多個氣體入口320和一或多個氣體出口322設置在頂板142中。根據一個實施例，真空泵141流體地耦接到低壓區域324，並且真空泵經配置和操作以在低壓區域中維持低壓。根據一個實施例，來自氣流源351的氣流率和真空泵141的操作在高壓區域325和低壓區域324之間維持壓力梯度（在第3A圖中由P表示，其中箭頭從最高壓力的區域指向最低壓力）。內部空間314和高壓區域325的電導的改變由於可移動的基板支撐件200跨過孔口148的移動而發生，從而導致可移動的基板支撐件200阻擋孔口148的一部分。這些電導的改變透過真空泵141和氣流源351的操作來管理。氣流區域323、高壓區域325、和低壓區域324中的壓力由處理氣體的流率和電導控制。處理氣體的電導由將區域彼此分隔開的每個流動區段的橫截面積來控制。例如，高壓區域325和氣流區域323中的壓力由間隙716的橫截面積控制，此橫截面積控制其中容納的處理氣體的電導。
為了防止氣流區域323中的壓力過高而使得圍繞氣流區域的元件開始承受由高壓引起的應力的損傷，一或多個氣體出口322允許處理氣體流入低壓區域324，釋放氣流區域中的壓力。穿過一或多個氣體出口322的處理氣體的流量是由氣體出口的橫截面積控制。氣體出口322的尺寸設計成使得處理氣體的流率為約5 sccm至約50 sccm。若氣體出口322的尺寸錯誤，則氣體流率太低（小於約5 sccm），以致於不能由自動流率控制閥或大量流率控制器（mass flow controller，MFC）（未示出）輕易地控制。以此方式排出的任何過量氣體都可以由真空泵141泵出，從而在低壓區域324中保持低壓。根據一個實施例，低壓區域324和高壓區域325透過孔口148流體地耦接。根據一個實施例，在可移動的基板支撐件200的運作和運動期間，可移動的基板支撐件的一部分沒有沿著移動路徑202的任何部分覆蓋氣體入口320中的至少一個或氣體出口322中的至少一個。根據一個實施例，在可移動的基板支撐件200的運作和運動期間，可移動的基板支撐件的一部分沒有沿著移動路徑202的任何部分覆蓋任何氣體入口320或任何氣體出口322。一或多個氣體入口320和一或多個氣體出口322可位於源154的拐角處並設置在頂板142中。
針對包括真空泵141的實施例，在第3A圖中示出了穿過氣流系統350的處理氣體的流動。處理氣體從氣流源351穿過一或多個氣體入口320流入氣流區域323（由箭頭330所示的流動）。一些處理氣體（箭頭331所示的流動）穿過間隙716流入高壓區域325。然而，一些處理氣體（由箭頭332所示的流動）穿過一或多個氣體出口322流入低壓區域324。處理氣體的流動（由箭頭332所示）可以歸因於氣流區域323的排氣，防止了氣流區域的高壓的非所欲的累積。處理氣體的流動（由箭頭332所示）也可以歸因於進入低壓區域324的處理的隨機熱波動，或者歸因於氣流區域323和低壓區域之間的壓力差異。在任何情況下，真空泵141都將處理氣體泵入，造成流（由箭頭334所示）入真空泵，從低壓區域324去除處理氣體，並在低壓區域中保持所需的低壓。
第3B圖了根據一個實施例示出在側板406的底端706與頂板142的頂表面142S之間的間隙716中形成的彎曲路徑710的放大圖。彎曲路徑710是在側板406的底端706與頂板142的頂表面142S之間形成的通道。如圖所示，通道不包括任何特徵，但可設想到，通道可以包括將濺射的材料重新沉積到其上或內部的附加特徵，而不是使濺射的材料穿過整個彎曲路徑710。特徵可包括設置在頂板和側板406中的縫隙、傾斜部分、通道、隧道等。
彎曲路徑710防止材料從靶188經由間隙716沉積到源154的內表面上。例如，來自靶188的濺射材料（由280所示的路徑）可以在彎曲路徑710處彈跳並形成再沉積281。據信，當來自靶188的材料彈起兩次時，材料的可忽略的量殘留而穿過間隙716。因此，彎曲路徑710保護源154的內表面免於來自靶188的材料沉積在其上。然而，至少間隙716允許處理氣體從氣流區域流向高壓區域325，同時阻止來自靶188的非所欲的沉積。
高壓區域325中的處理氣體允許靶188的運作，並因此允許穿過孔口148在基板上的適當沉積。例如，若處理氣體包括Ar，則靶188的彈道交互作用允許靶188濺射到基板上。若處理氣體包括N2 或O2 ，處理氣體與靶188之間的化學交互作用則有助於將化學反應的材料濺射到基板上。
如上所述，氣流系統350包括透過一或多個氣體出口322流體耦接到氣流區域323的低壓區域324，和透過間隙716流體耦接到氣流區域的高壓區域325。氣流源351將期望的壓力下的處理氣體提供給氣流區域323，並且在氣流區域和氣流系統350的其餘部分之間的流體耦合維持高壓區域325中的高壓和低壓區域324中的低壓。
靠近靶188的高壓區域325允許用於處理氣體與靶188之間的適當交互作用的所需壓力，使得所需材料被濺射到基板上。靠近基板的低壓區域324防止了處理氣體與基板之間的非所欲的交互作用，此交互作用抑制了所需的膜生長。一或多個氣體出口322為氣流區域323提供釋放閥，解決氣流區域中的壓力（若壓力太高），這防止了因壓力引起的應力與損壞對圍繞氣流區域的元件造成的損傷。高壓區域325由於在高壓區域的大空間中處理氣體的大電導，而沿氣流系統350更均勻地分配處理氣體。
儘管前文是針對本發明的實施，但可在不脫離本發明的基本範疇的情況下設計本發明的其他和進一步的實施，並且其中之範疇由隨附申請專利範圍來界定。
100:處理平台 102:傳送腔室 104:傳送腔室 106:傳送機器人 107:機械臂 108:傳送機器人 109:機械臂 110:處理腔室 112:處理腔室 114:處理腔室 116:處理腔室 118:處理腔室 120:通過腔室 124:脫氣腔室 128:裝載閘腔室 130:處理腔室 131:供應管道 132:工廠介面模組 134:腔室主體 135:腔室壁 136:狹槽 137:腔室底部 138:頂腔室表面 139:回流管道 140:冷卻泵 141:真空泵 142:頂板 142S:頂表面 144:傾斜部分 144S:頂部表面 145:內部空間 146:肘彎路徑 147:流體管 148:孔口 149:壓力計 150:源組件 152:滑輪護罩 154:源 188:靶 190:控制器 191:滑輪 192:中央處理單元 193:帶 194:記憶體 195:靶電源 196:支持電路 197:磁體 200:可移動基板支撐件 202:移動路徑 204:支撐軸 206:機器臂 208:軸 210:機器腕 212:基板支撐表面 214:環 216:暈環 220:支撐致動器 221:安裝凸緣 222:機器人致動器 250:支撐結構 251:半導體特徵 252:濺射源 254:材料噴灑 256L:沉積 256R:沉積 281:再沉積 302:屏蔽套件 304:頂面 311:陰極開口 312:陰極組件 314:內部空間 315:高壓區域 320:氣體入口 322:氣體出口 323:氣流區域 324:低壓區域 325:高壓區域 330:箭頭 331:箭頭 332:箭頭 334:箭頭 340:處理系統 350:氣流系統 351:氣流源 402:頂板 406:側板 410:安裝板 412:真空密封件 702:安裝板密封件 704:頂端 706:底端 708:彎曲路徑 710:彎曲路徑 712:彎曲路徑 714:間隙 716:間隙 718:間隙 720:尖端
為了可以詳細了解本揭示內容的上述特徵的方法，實施例的更具體的描述，簡要概述於上，可參照實施例，其中一些實施例描繪在隨附圖式中。然而，應當注意，隨附圖式僅示出本揭示內容的典型實施例，且因此不應將其視為限制其範圍，因為本揭示內容可承認其他等效的實施例。
第1A圖根據一個實施例示出了處理平台的示意性頂視圖。
第1B圖根據一個實施例示出了處理腔室的等軸頂側視圖。
第1C圖根據一個實施例示出了腔室主體的等軸頂側視圖。
第1D圖根據一個實施例示出了第1B圖的處理腔室的示意性側視圖。
第2A-2B圖根據一個實施例示出了材料在半導體特徵中的沉積。
第3A圖根據一個實施例示出了安裝在源內的屏蔽套件的局部截面圖。
第3B圖根據一個實施例示出了在側板的底端與頂板的頂表面之間的間隙中形成的彎曲路徑的放大圖。
為了便於理解，在可能的情況下，已使用相同的元件符號來表示圖中共同的相同元件。可以設想的是，一個實施例的元件和特徵可以有益地併入其他實施例中而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
135:腔室壁
141:真空泵
142:頂板
142S:頂表面
144:傾斜部分
144S:頂部表面
145:內部空間
148:孔口
150:源組件
154:源
188:靶
200:基板支撐件
202:移動路徑
212:基板支撐表面
214:環
216:暈環
302:屏蔽套件
304:頂面
311:開口
312:陰極組件
314:內部空間
320:氣體入口
322:氣體出口
323:氣流區域
324:低壓區域
325:高壓區域
330:箭頭
331:箭頭
332:箭頭
334:箭頭
340:處理系統
350:氣流系統
351:氣流源
402:頂板
406:側板
410:安裝板
412:真空密封件
702:安裝板密封件
704:頂端
706:底端
708:彎曲路徑
710:彎曲路徑
712:彎曲路徑
714:間隙
716:間隙
718:間隙

Claims (20)

  1. 一種氣流系統，包括： 一或多個氣體入口，可流體地耦接到一氣流源； 一或多個氣體出口； 一氣流區域，其中該氣流區域流體地耦接到該一或多個氣體入口和該一或多個氣體出口； 一低壓區域，其中該低壓區域流體地耦接到該一或多個氣體出口；以及 一高壓區域，經由一第一板和一第二板之間的一間隙流體耦接到該氣流區域，其中該第一板將該氣流區域與該高壓區域分開。
  2. 如請求項1所述之氣流系統，其中該間隙在該第一板的一底端與該第二板的一頂表面之間形成，並且其中該第二板將該高壓區域與該低壓區域分開。
  3. 如請求項1所述之氣流系統，進一步包括： 該氣流源，經由該一或多個氣體入口流體地耦接到該氣流區域；以及 一真空泵，流體地耦接到該低壓區域，該真空泵經配置以在該低壓區域中保持低壓。
  4. 如請求項3所述之氣流系統，其中來自該氣流源的氣流率和該真空泵的操作經控制以維持該高壓區域和該低壓區域之間的一壓力梯度。
  5. 如請求項3所述之氣流系統，其中由該氣流源供應的一處理氣體包括氬氣（Ar）。
  6. 如請求項3所述之氣流系統，其中由該氣流源供應的一處理氣體包括氮氣（N2 ）或氧氣（O2 ）。
  7. 如請求項1所述之氣流系統，其中一孔口設置在該第二板中，其中該第二板是將該高壓區域與該低壓區域分隔開的一頂板，並且其中該孔口流體地耦接該低壓區域和該高壓區域。
  8. 一種處理系統，包括： 一氣流系統，包括： 一氣流源； 一或多個氣體入口，其中該一或多個氣體入口流體地耦接到該氣流源； 一或多個氣體出口； 一氣流區域，其中該氣流區域流體地耦接到該一或多個氣體入口和該一或多個氣體出口； 一低壓區域，其中該低壓區域流體地耦接到該一或多個氣體出口；以及 一高壓區域，經由一第一板和一第二板之間的一間隙流體耦接到該氣流區域，其中該第一板將該氣流區域與該高壓區域分開；以及 一可移動的基板支撐件，設置在該低壓區域中，其中該可移動的基板支撐件經配置以沿一移動路徑移動。
  9. 如請求項8所述之處理系統，其中該氣流系統進一步包括一真空泵，該真空泵流體地耦接到該低壓區域，該真空泵經配置以在該低壓區域中保持低壓。
  10. 如請求項9所述之處理系統，其中來自該氣流源的氣流率和該真空泵的操作經控制以維持該高壓區域和該低壓區域之間的一壓力梯度。
  11. 如請求項8所述之處理系統，其中該可移動的基板支撐件包括： 一支撐結構，包括： 一基板支撐表面； 一環，該基板支撐表面被該環包圍；以及 一暈環； 一機器臂，該機器臂連接到該支撐結構；以及 一機器人致動器，連接至該機器臂，其中該機器人致動器經配置以沿著該移動路徑移動該機器臂和該基板支撐表面。
  12. 如請求項8所述之處理系統，其中該間隙在該第一板的一底端與該第二板的一頂表面之間形成，並且其中該第二板將該高壓區域與該低壓區域分開。
  13. 如請求項8所述之處理系統，其中該可移動的基板支撐件的一部分沒有沿著該移動路徑的任何部分覆蓋該等氣體入口中的至少一個或該等氣體出口中的至少一個。
  14. 一種處理腔室，包括： 一氣流系統，包括： 一氣流源； 一或多個氣體入口，其中該一或多個氣體入口流體地耦接到該氣流源； 一或多個氣體出口； 一氣流區域，其中該氣流區域流體地耦接到該一或多個氣體入口和該一或多個氣體出口； 一低壓區域，其中該低壓區域流體地耦接到該一或多個氣體出口；以及 一高壓區域，經由一間隙流體地耦接到該氣流區域； 一可移動的基板支撐件，包括： 一支撐結構，包括： 一基板支撐表面； 一環，該基板支撐表面被該環包圍；以及 一暈環； 一機器臂，該機器臂連接到該支撐結構；以及 一機器人致動器，連接至該機器臂，其中該機器人致動器經配置以沿著一移動路徑移動該機器臂和該基板支撐表面； 一頂板，具有穿過其而設置的一孔口，該頂板將該高壓區域與該低壓區域分開，該孔口將該高壓區域流體地耦接至該低壓區域，並且在該頂板和一側板之間形成將該氣流區域與該高壓區域分開的一間隙； 一或多個腔室壁；以及 一腔室底部，其中一內部空間至少部分地由該頂板、一或多個腔室壁、和該腔室底部包圍，該可移動的基板支撐件設置在該內部空間內，並且其中該內部空間包含該低壓區域。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，其中該間隙形成在該側板的一底端與該頂板的一頂表面之間。
  16. 如請求項14所述之處理腔室，其中該氣流系統進一步包括一真空泵，該真空泵流體地耦接到該低壓區域，該真空泵經配置以在該低壓區域中保持低壓。
  17. 如請求項16所述之處理腔室，其中來自該氣流源的氣流率和該真空泵的操作經控制以維持該高壓區域和該低壓區域之間的一壓力梯度。
  18. 如請求項14所述之處理腔室，其中該可移動的基板支撐件的一部分沒有沿著該移動路徑的任何部分覆蓋該等氣體入口中的至少一個或該等氣體出口中的至少一個。
  19. 如請求項14所述之處理腔室，其中該移動路徑是大致直線。
  20. 如請求項14所述之處理腔室，進一步包括： 一肘彎路徑，流體地耦接到該高壓區域； 一流體管，流體地耦接到該肘彎路徑；以及 一壓力計，流體地耦接到該流體管，該壓力計經配置以量測該高壓區域中的壓力。
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