TWI780119B - 遠程電漿膜沉積中之晶圓級均勻性控制 - Google Patents

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Abstract

一種使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件。該組件包含一台座，其具有自該台座之中心線延伸至一外緣的一台座上表面，該台座上表面具有複數晶圓支座以支撐晶圓。一台座梯部具有自一梯部內直徑往該台座之該外緣延伸的一梯部表面。一聚焦環座落於該梯部表面上且具有自該聚焦環之外直徑延伸至一台面內直徑的一台面。一架部在該台面內直徑處自一台面表面向下一階、並於該台面內直徑與該聚焦環之內直徑之間延伸。該架部係配置以在處理溫度下支撐該晶圓的晶圓下表面之至少一部分。

Description

遠程電漿膜沉積中之晶圓級均勻性控制
本發明係關於半導體基板處理方法及設備工具，具體而言，係關於用以控制沉積之均勻性的台座構造的幾何的設計組合。
在電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)及電漿原子層沉積(ALD)技術中，經改善之薄膜均勻性為重要的。實行PECVD及ALD的腔室系統係與引致不均勻薄膜沉積的硬體特徵相關。例如，硬體特徵可係與腔室之不對稱性及台座之不對稱性相關。並且，許多處理經歷諸多原點的方位角不均勻性。尤其，執行PECVD及ALD的多站模組係以大的、開放的反應器為特徵，該大的、開放的反應器可能引致方位角不均勻性及邊緣落差效應(edge drop effects)。不均勻性亦存在於單站模組，其係肇因於不均勻的實體腔室幾何，包含由組件及元件製造容許度所造成的幾何。當客戶要求將晶粒置於更為接近晶圓邊緣時，方位角不均勻性對總體不均勻性的數值貢獻增加。即使盡最大努力以使損害及/或不均勻之沉積輪廓最小化，習用之PECVD及電漿ALD方法仍需改善。
遠程電漿處理係用以在晶圓上沉積碳化物薄膜(例如，STRIKER(由蘭姆公司所提供的機台)碳化物)。將電漿配置為相對遠離晶圓表面。自由基接著被傳送至腔室並與經散佈之氣體反應以在晶圓上沉積獨特的碳 化物薄膜。現今的技術利用為PECVD應用而設計的標準台座，該PECVD應用係用於遠程電漿處理的電容耦合電漿之噴淋頭。
然而，標準台座構造在遠程電漿處理中靠近晶圓之邊緣處並不提供所期望的流動輪廓及/或材料狀態。現今利用晶圓附近的PECVD硬體之構造的結果造成較低的邊緣沈積輪廓。再者，均勻性隨時間而降低，主要係在對於流動輪廓及局部狀態最為敏感的晶圓邊緣處，其使得隨時維持穩定邊緣狀態之需求產生。特別係，PECVD技術係於理想狀態中所設計的，該等理想狀態包含在噴淋頭在與台座之間的直接式/原位電容耦合電漿處理，其在被應用於遠程電漿處理時引入不均勻性。例如，晶圓環部及台座囊部之設計係基於針對利用噴淋頭與台座之間的直接式/原位電容耦合電漿處理的PECVD產物的理想狀態。所選之特徵及材料反映局部電漿之需求。該等現今之特徵係為控制在晶圓邊緣處之原位電漿的效應之意圖而特別設計，其包括增進沈積、抑制有害排放、以及減少粒子產生。該等顧慮與遠程電漿處理無關(例如，STRIKER碳化物之形成不需要局部電漿之調整)，但受PECVD所迫的幾何及材料對於遠程電漿處理的晶圓性能(例如，均勻性)會有負面影響。簡言之，包含為遠程電漿CVD處理(例如，用以沈積保形的碳化物薄膜)而利用標準PECVD台座構造之基準反應器的該等標準PECVD技術之使用引入介於2.5-10%之範圍內的顯著不均勻性，特別係在晶圓之邊緣附近。
本發明係由此背景中產生。
本發明之實施例係關於遠程電漿CVD(RPCVD)之使用以沉積保形的碳化物薄膜(例如，STRIKER碳化物)。揭露晶圓均勻性控制參數，其藉由減少不均勻的薄膜沉積及降低薄膜性能隨時間之劣化(包含均勻性及其他薄膜特 性)而使保形的碳化物薄膜之性能最佳化。該等不均勻性主要由(但不限於)邊緣落差效應(edge drop effects)所造成，其中鄰近幾何、材料、及材料狀態最可能因自由基耗乏、薄膜增長、表面狀態改變、以及靠近晶圓邊緣的流動輪廓而影響薄膜之晶圓上(on-wafer)性能。尤其，在實施例中晶圓級參數(knob)係以相對於晶圓、材料成分、及靠近晶圓的表面狀態而局部調整幾何為特徵。控制該等因素容許有害薄膜成長之消除及維持氣體及自由基的一致流動(例如，特別係在晶圓之邊緣處)以促進晶圓上的薄膜之均勻成長。
在一實施例中，描述一種組件並將其使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中。該組件包含一台座，其具有自該台座之中心線延伸至一外緣的一台座上表面。該台座上表面包含複數晶圓支座，該等晶圓支座係配置以將晶圓支撐於高於該台座上表面的一晶圓支撐水平面處。該組件包含該台座的一台座梯部。該台座梯部係由一梯部內直徑所界定、且包含自該梯部內直徑往該台座之該外緣延伸的一梯部表面。該組件包含配置以座落於該梯部表面上的一聚焦環。該聚焦環包含自該聚焦環之外直徑延伸至一台面內直徑的一台面。該聚焦環包含在該台面內直徑處自一台面表面向下一階的一架部。該架部於該台面內直徑與該聚焦環之內直徑之間延伸、且係配置以在處理溫度下支撐該晶圓的晶圓下表面之至少一部分。
在另一實施例中，揭露另一種組件以使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中。該組件包含一台座，其具有自該台座之中心線延伸至一外緣的一台座上表面。該台座上表面包含複數晶圓支座，該等晶圓支座係配置以將晶圓支撐於高於該台座上表面的一晶圓支撐水平面處。該組件包含該台座的一台座梯部。該台座梯部係由一梯部內直徑所界定、且包含自該梯部內直徑往該台座之該外緣延伸的一梯部表面。該台座梯部係由自該台座上表面向下延伸的一梯部高度所界定。該組件包含配置以座落於該梯部表面上的一聚焦環。該聚 焦環包含自該聚焦環之外直徑延伸至一台面內直徑的一台面。該聚焦環包含在該台面內直徑處自一台面表面向下一階的一架部，其中該架部於該台面內直徑與該聚焦環之內直徑之間延伸。相對於一環部下表面的一架部高度係在介於0.143至0.188英吋之間之範圍。
在又另一實施例中，揭露一種組件以使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中。該組件包含一台座，其具有自該台座之中心線延伸的一台座上表面。該台座上表面包含複數晶圓支座，該等晶圓支座係配置以將晶圓支撐於高於該台座上表面的一晶圓支撐水平面處。該組件包含一凸起環狀緣部，其係配置於該台座上表面之該外緣上、且係配置以阻擋座落於該台座上的該晶圓的橫向移動。該凸起環狀緣部包含隆起高於該台座上表面的一台面表面。該凸起環狀緣部及該台座上表面形成配置以接收該晶圓的一囊部。界定一斜表面於該凸起環狀緣部上，其中該斜表面自該凸起環狀緣部的一內直徑延伸至該台座上表面上的該囊部的一外直徑。尤其，該斜表面相對於該台座上表面呈90度以下之角度，因此在一實施例中該表面可係90度的平面牆、或可係定義為斜面過渡(例如，小於90度)。
本發明之其他實施態樣由隨後之舉例說明本發明原理的實施方式及附圖當可更加明白。
100:電漿產生器系統
100A:電漿產生器系統
100B:電漿產生器系統
104:容器
106:氣流分佈容器
108:線圈
110:能量源
112:噴淋頭
112’:噴淋頭
113:直徑
115:直徑
116:側壁
117:直徑
118:電漿腔室
119:直徑
120:頸部區段
121:直徑
122:入口端
124:含電漿區段
126:管部區段
128:出口端
136:第一端
137:第二端
138:出口
140:台座
140’:台座
140”:台座
140a:台座之部分
140b:台座之部分
141:第一繞組
142:第二繞組
145:外部區域
145’:外部區域
148:入口
150:杯狀構件
152:RF產生器
154:匹配網路
156:圓柱區段
158:電容器
159:電性接地
160:圓形區段
163:內表面
164:接收模穴
176:電漿區域
182:開口
184:平板
186:通孔
188:側壁
191:噴嘴
200:聚焦環
202:下表面
203:延伸部
204:高度
205:孔洞
206:晶圓支座/MCAs
207:相容間隔件
208:晶圓支撐水平面
210:台面表面
211:台面內直徑
212:台面
213:嚙合位置
220:台座上表面
221:外緣
221’:外緣
222:高度
230:台座梯部
231:升部
232:梯部表面
233:梯部內直徑
239:間隙
240:架部
241:內直徑
242:距離
243:距離
244:間距
245:聚焦環支撐構造
246:升部
246’:升部
246”:升部
247:外直徑
248:架部下表面
270:外部區域
280:台座組件
290:基板/工件/晶圓
291:晶圓下表面
292:晶圓邊緣
300:揚升墊片及台座構造
305:台座及揚升墊片驅動器
306:揚升銷驅動器
307:揚升銷支座
308:揚升銷
310:中心軸
310’:中心軸
311:中心線
318:台座軸
320:凸起環狀緣部
322:台面表面
325:台座上表面
326:斜表面
327:角度
329:接觸點
330:墊片軸
340:凹部
350:囊部
351:高度
352:外直徑
358:內直徑
390:揚升墊片
392:揚升墊片上表面
D1:尺寸
D2:尺寸
D3:尺寸
D4:尺寸
D5:尺寸
D6:尺寸
D6a:尺寸
D6b:尺寸
D6c:尺寸
D7:尺寸
D8:尺寸
D9:尺寸
D10:尺寸
D11:尺寸
D12:尺寸
D13:尺寸
D14:尺寸
D15:尺寸
D16:尺寸
D17:尺寸
藉由參照隨後之說明及隨附之圖式可最適當理解本發明： 依據本發明的示例性實施例，圖1A為電漿產生器系統的簡化橫剖面圖。
依據本發明的一實施例，圖1B為電漿產生器系統的橫剖面圖、且顯示具有配置以將前驅物注入腔室的複數噴嘴的噴淋頭。
依據本發明的一實施例，圖2A為包含台座之台座組件的橫剖面圖，其中台座之邊緣及聚焦環具有促進薄膜沉積均勻性及隨時間推移之性能穩定性改善之幾何。
依據本發明的一實施例，圖2B為圖2A之台座組件之台座及聚焦環之邊緣的放大圖。
依據本發明的一實施例，圖2C為圖2A之台座組件之台座及聚焦環之邊緣的放大圖，其包含配置於聚焦環中的延伸部。
依據本發明的一實施例，圖2D為圖2A之台座組件之台座及聚焦環之邊緣的放大圖，其顯示促進薄膜相依之均勻性及隨時間推移之性能穩定性之改進的幾何的所提尺寸；並顯示聚焦環之架部與台座之上表面的相對位置。
依據本發明的一實施例，圖2D-1顯示在溫度下圖2D中所示的台座的基準尺寸。
依據本發明的一實施例，圖2E為圖2A之台座組件之台座及聚焦環之邊緣的放大圖，其顯示促進薄膜相依之均勻性及隨時間推移之性能穩定性之改進的幾何的所提尺寸，其中聚焦環之架部係大約與台座之上表面同水平面。
依據本發明的一實施例，圖2F為圖2A之台座組件之台座及聚焦環之邊緣的放大圖，其顯示促進薄膜相依之均勻性及隨時間推移之性能穩定性之改進的幾何的所提尺寸，其中聚焦環之架部係高於台座之上表面。
依據本發明的一實施例，圖3A為包含揚升墊片及台座構造的基板處理系統之立體圖，其中揚升墊片係小於晶圓。
依據本發明的一實施例，圖3B為包含揚升墊片及台座構造之圖3A的基板處理系統的橫剖面圖，其中揚升墊片係小於晶圓。
依據本發明的一實施例，圖3C為揚升墊片及台座構造上的MCAs之圖案的圖示。
依據本發明的一實施例，圖4A為圖3A-3B之揚升墊片及台座構造的台座的外部區域的圖示，並包含台座的凸起環狀緣部的斜表面。
依據本發明的一實施例，圖4B為圖3A-3B之揚升墊片及台座構造的台座的邊緣的放大圖，並顯示台座的凸起環狀緣部的斜表面之角度範圍。
依據本發明的一實施例，圖4C-D為在晶圓與台座的凸起環狀緣部的斜表面之間的介面的圖示。
雖然以下實施方式為了說明之目的而包含許多特定細節，然而本技藝之一般技術者可了解，對於以下細節的許多變化及修改係在本發明之範圍內。因此，在不失一般性、且不強加限制於此實施方式之後的申請專利範圍之情況下，敘述以下所描述的本發明之實施態樣。
一般而言，本揭露內容的許多實施例描述使用於遠程電漿處理中的台座組件，該遠程電漿處理實行新的晶圓均勻性之控制參數(包含靠近晶圓邊緣的幾何、表面狀態、及材料成分之經精密設計的組合)，俾進一步控制均勻性以改善至1%以下、並隨時間推移而提供穩定沉積圖案。實行所提出之設計(包含利用幾何、氣體流動、及溫度以控制靠近晶圓邊緣的台座之表面)的關鍵優點包括針對遠程電漿膜沉積的新型薄膜之顯著性能改善及提升之性能穩定性。這些改善在執行週期性保養之前提供了台座組件的較長時間使用。並且，這些改善消除了在每回週期性保養時的整體台座組件更換之需求。
在對於各種實施例的一般理解下，現將參照各種圖式而描述實施例的範例細節。
依據本發明的示例性實施例，圖1A為電漿產生器系統100的簡化橫剖面圖。應理解，雖然圖1A顯示包含某些元件的電漿產生器系統100之實施例，但額外的元件或與圖1A所示者具有不同外形的元件亦可被採用。
電漿產生器系統100係配置以產生電漿，其可用以自基板290(亦稱為「晶圓」)沉積或移除材料。例如，電漿產生器系統100可與用於各種電漿處理技術的系統或元件一同使用，該等電漿處理技術如遠程電漿處理、電漿增強化學氣相沉積、電漿蝕刻、電漿剝離或灰化、濺鍍、電漿噴塗等。因此，基板290可為接受一或更多前述處理的基板。例如，在一實施例中，基板290可由通常用於半導體產業的相對純之矽、鍺、砷化鎵、或其他半導體材料所構成、或由與一或更多額外的元素(例如鍺、碳等)混合之矽所構成。在另一實施例中，基板290可為半導體基板，其具有在習知半導體製造程序期間所沉積於其上的膜層。在又另一實施例中，基板290可為例如可接受電漿處理的一片玻璃、陶瓷、或金屬之元件。
電漿產生器系統100可為遠程的、獨立的設備或併入處理系統的原位(in-situ)模組。圖1A中所示的電漿產生器系統100為遠程設備之範例。依據本發明的示例性實施例，電漿產生器系統100包含容器104、線圈108、能量源110、氣流分佈容器106、及噴淋頭112。雖然原位模組可能非配置為相同於圖1A中所示之實施例，但其可包含相似之元件。
容器104係配置以接收處理氣體，該處理氣體係藉由電場以電離並轉換為電漿，其包含例如用以沉積材料於基板290上或自基板290移除材料的電子、離子、及反應性自由基之物種。在一示例性實施例中，容器104係由可使電場增強的材料所構成。例如，容器104可由包含(但不限於)石英、鋁/藍寶石、及陶瓷之介電材料所構成。為了容納電漿於其中，容器104具有界定電漿腔室118 的側壁116。該側壁116具有適於在容器104內容納電漿且不干擾由線圈108所產生的電場之厚度。
側壁116(因而，電漿腔室118)係成形為容許電漿被指向基板290。在一示例性實施例中，側壁116具有沿著其軸向長度而變化的外形，如圖1A所描繪。例如，側壁116可包含從含電漿區段124之入口端122延伸的頸部區段120、及從含電漿區段124之出口端128延伸的管部區段126。
在任何情況下，含電漿區段124包含連接至電漿腔室118的一入口148。依據一較佳實施例，含電漿區段124可為圓錐形且可具有大於入口端直徑(顯示為虛線117)的出口端直徑(顯示為虛線115)。在一示例性實施例中，出口端直徑115亦係大於頸部區段120的直徑113。
依據本發明的另一示例性實施例，管部區段126具有實質上均一的直徑(顯示為虛線119)，該直徑實質上等於(例如，.+-.0.5mm)含電漿區段124之出口端直徑115。在另一示例性實施例中，管部區段126的直徑119係大於含電漿區段124之出口端直徑115。管部區段126包含一出口138，該出口138具有可為至少與基板290的直徑一般大的來自電漿腔室118之直徑(描繪為虛線121)。
依據本發明的一示例性實施例，頸部區段120、含電漿區段124、及管部區段126具有實質上與彼此不相等的軸向長度。在一示例性實施例中，頸部區段120具有足以穩定容器104中的氣流分佈容器106之軸向長度，但該軸向長度不過長至妨礙氣體流入電漿腔室118，如以下進一步討論。在如此之情況下，頸部區段120之軸向長度小於含電漿區段124之軸向長度、且小於管部區段126之軸向長度。
為了在整個電漿腔室118提供電場，線圈108環繞容器104的至少一部分。在一示例性實施例中，線圈108為由導電材料(例如銅)構成之單一構件。依據另一示例性實施例，線圈108具有第一端136及第二端137，在該兩端之間於 容器104周圍形成至少兩繞組141及142。第一端136係電性連接至能量源110。第一繞組141自第一端136延伸並在容器104周圍作完整的迴繞。第二繞組142係整合於第一繞組141、且環繞容器104一圈，並終止於第二端137，該第二端13係電性連接至電容器158及電性接地159。
第一繞組141相對於第二繞組142的特定位置係取決於容器104中的環面形區域或「電漿區域」176之期望位置，其中最大電漿密度會存在於該電漿區域176處。特別係，由於第一繞組141比線圈108的任何其他部分從能量源110耗散更多能量進入處理氣體，故電漿區域176通常形成於最接近第一繞組141的電漿腔室118之一部分。結果，由第一繞組141接收的電流產生比線圈108區段之任何其他部分更高的電壓。因此，若欲將電漿區域176的期望位置配置於離基板290一特定軸向距離，則第一繞組141依此配置於沿著容器104之軸向長度的一位置。依據一示例性實施例，包含至少兩繞組141及142。尤其，第一繞組141確保形成至少一封閉迴路以從而在電漿腔室118中產生較穩定之電漿，且包含第二繞組142使得電漿腔室118中的電漿之均勻性提升。雖然在其他實施例中可包含更多繞組，但由於包含額外的繞組並不會負面地影響或實質上改善電漿區域176中之電漿的產生或特性，故其並非必要的。
為了形成電漿區域176，能量源110係直接電性連接至線圈108的第一端136以形成電路。能量源110可為射頻(RF)電壓源或可供給線圈108能量以形成電場的其他能量來源。在一例示性實施例中，能量源110包含RF產生器152，該RF產生器152係為了操作於期望頻率並供應信號至線圈108之能力而選擇。例如，可選擇RF產生器152以操作於約0.2MHz至約20.0MHz之頻率範圍內。在一例示性實施例中，能量源110可包含配置於RF產生器152與線圈108之間的匹配網路154。匹配網路154可為阻抗匹配網路，其係配置以將RF產生器152之阻抗與線 圈108之阻抗作匹配。在此方面，匹配網路154可由元件之組合所組成，例如相位角偵測器及控制電動機；然而，在其他實施例中，應理解亦可包含其他元件。
在電路的另一例示性實施例中，包含電容器158以限制流過線圈108之電壓。在此方面，選擇電容器158以具有將流過線圈108之峰間電壓(peak-to-peak voltage)限制至一臨限電壓的電容。依據本發明的一示例性實施例，臨限電壓可取決於線圈108及RF產生器152的阻抗值。依據本發明的另一示例性實施例，亦可為了提升匹配網路154的阻抗匹配性能之能力而選擇電容器158，以將RF產生器152之阻抗與線圈108之阻抗作匹配。在任何情況下，電容器158係在線圈108及電性接地159之間電性連接至線圈108的第二端137。
為了使系統的可操作性最大化，線圈108係配置於容器104周圍的最佳位置，該最佳位置使電漿腔室118內由電漿區域176所佔據的體積最小化、並使電漿區域176中之電漿的密度最大化。此外，配置各繞組141及142為與容器104之表面相隔適當的、實質上均一的距離，因此電漿區域176形成於電漿腔室118內接近容器104的內表面163處。以此方式，容器之內表面163可在處理期間導引反應性自由基至腔室出口138。例如，在一例示性實施例中，線圈108可與容器相隔於10mm至30mm之範圍內。
可在將處理氣體注入電漿腔室118之前將其擴散，以實質上將氣體均勻地散佈至電漿區域176。在此方面，在一例示性實施例中，氣流分佈容器106係配置於電漿腔室入口中且具有多種外形之任一種，其取決於容器104中的電漿區域176之位置。依據一示例性實施例，氣流分佈容器106包含杯狀構件150、並由非導電性且在暴露於處理氣體時可耐受侵蝕的材料所構成。例如，適合之材料包含介電材料(如石英)。
杯狀構件150可包含圓柱區段156及圓形區段160。圓柱區段156可界定具有開口端的接收模穴164之一部分。氣體注射開口182係包含於圓形區段 160內且用以提供接收模穴164與電漿腔室118之間的流動連通。為了控制將處理氣體注入電漿腔室118之方法，可形成及配置氣體注射開口182以使處理氣體沿著預先決定的氣體注射路徑流動。氣體注射路徑通常容許氣體自接收模穴164中的第一位置軸向流動通過開口182至第二位置，該第二位置實質上(例如，.+-.0.5mm)接近於電漿區域176或在電漿區域176上方。
可進一步選擇開口182之數目、開口182之尺寸、開口182相對於氣流分佈容器106之外表面而形成之方向以控制氣體被注射的方式。例如，為了在電漿腔室118內實質上均勻地分佈處理氣體，可包含三十至四十個開口182。在一特定實施例中，可包含二十四個開口182。在其他實施例中，可包含較多或較少的開口182。在一例示性實施例中，開口182係對稱於縱軸而配置且在圓形區段160的圓周周圍實質上均勻間隔以形成一個環。在另一例示性實施例中，開口182並非在圓形區段160的圓周周圍均勻地間隔。例如，可緊靠形成兩個以上的開口之組，且可自縱軸平均地將各組相間隔。在任何情況下，間隔開口182以使處理氣體可實質上均勻地被注入電漿腔室118。
當能量源110為線圈108供給能量時，於電漿腔室118的所選部分中形成電場，以因而電離從中流過的處理氣體而形成經電離之氣體。如本文所使用，用語「經電離之氣體」可包含(但不限於)離子、電子、中性物種、經激發之物種、反應性自由基、經解離之自由基、以及當處理氣體流經電場時可產生的任何其他物種。為了控制經電離之氣體在整個工件290的散佈，可將噴淋頭112配置於電漿腔室出口138處。在一例示性實施例中，噴淋頭112包含平板184。該平板184可由相對於電漿較為惰性的任何合適材料製成，例如鋁或陶瓷。一般而言，為平板184選擇尺寸以容許氣體散佈於基板290之整體上方，並因此具有相應合適之直徑。
為了容許氣體從中通過，平板184係相對多孔的。尤其，平板184包含適當地定尺寸及留間隔的通孔186俾以實質上均勻的方式將經電離之氣體散佈工件290之上。此外，在一例示性實施例中，以實質上均勻圖案將通孔186配置在噴淋頭112上，但在另一例示性實施例中，將通孔186配置於非均勻圖案中。
在本發明的一例示性實施例中，噴淋頭112係直接連接至容器104，如圖1A所示。例如，噴淋頭112可包含側壁188，該側壁188自平板184軸向延伸並經由螺栓、夾鉗、黏接劑或其他緊固機構而連接至容器104。在另一實施例中，噴淋頭112可與容器104整合在一起。側壁188可用以提供介於電漿區域176與基板290之間的額外距離，因而可依此而配置。
依據本發明的一實施例，圖1B係為遠程電漿沉積處理而配置的電漿產生器系統100B的簡化橫剖面圖。電漿產生器系統100B在構造上係相似於圖1A的電漿產生器系統，其中相似之元件係以相似之參考符號表示。例如，電漿產生器系統100B包含容器104、線圈108、能量源110、氣流分佈容器106、及噴淋頭112’。尤其，可將電漿產生器系統100B的噴淋頭112’配置於電漿腔室118內，以使當台座140被移動至電漿腔室118內之位置時，可在腔室內執行遠程電漿沉積。電漿產生器系統100A及100B兩者皆可用於PECVD、ALD、或遠程ALD處理。
例如，電漿產生器系統100B可藉由實行ALD處理以沉積的一或更多薄膜，其亦稱為原子層化學氣相沉積(ALCVD)。ALD產生相當薄的薄膜，該等薄膜為高度保形的、平滑的、且具有優異的物理性質。ALD使用相繼地導入(或脈衝)於經加熱之基板上的揮發性氣體、固體或蒸氣。在一ALD循環中，薄膜係經由致使保形之薄膜生成的交替之自限性化學表面反應而形成，其中執行四操作且可定義為A-P-B-P序列。在步驟A中，第一前驅物以氣體形態被導入，其被吸收(或吸附)進入基板。在緊接於步驟A之後的步驟P中，清除反應器腔室中的 氣態前驅物。在步驟B中，第二前驅物以氣體形態被導入，其與經吸收之前驅物反應以形成單層的期望材料。在緊接於步驟B之後的步驟P中，再次清除反應器腔室中的氣態第二前驅物。藉著調整此A-P-B-P序列，經由在基板上重複切換二或更多反應性氣體的次序流動以使由ALD所產生的薄膜每次沉積單層。在該方法中，可依據A-P-B-P序列所執行的循環數而調整薄膜的厚度。
並且，電漿產生器系統100B可執行遠程電漿增強ALD沉積處理，其中在上述的A-P-B-P序列中，第二前驅物包含經由電漿產生而形成的自由基。尤其，電漿並不與基板290直接接觸。亦即，將基板290配置為遠離電漿源(例如，靠近繞組141-142的含電漿區段124)。流入腔室118的電漿產生自由基及含能離子，其作為第二、非金屬前驅物。由於自由基與前驅物極其快速地反應，電漿增強或輔助ALD容許在低許多的溫度下沉積，且通常具有較佳之薄膜特性。此外，由於電漿係遠離基板290，使得基板290的含能離子及電子轟擊最小化或被去除，從而避免透過副產物或經吸附之前驅物的解離(例如，透過前驅物之分解而形成)之基板表面損害及汙染。
噴淋頭112’包含配置以將第一前驅物注入腔室118的複數噴嘴191。第一前驅物之一膜層吸附於座落在台座140上的晶圓290之上，該台座140係配置於腔室118的邊界內。在將第一前驅物自腔室118清除之後，由電漿形成的自由基經由通孔195而向下移動至晶圓290。
依據本發明的一實施例，圖2A為包含台座140之台座組件280的橫剖面圖，其中台座之邊緣及聚焦環200所具有的幾何，在多個處理循環期間，特別係在執行遠程電漿處理時，可促進薄膜沉積均勻性及沉積性能穩定性之改善。尤其，顯示台座組件280為具有一組精密設計之幾何以促進在晶圓290上(包含在晶圓邊緣處)的均勻薄膜沉積。為了在受影響區域中減少流動/材料形成汙染物，本發明之實施例在處理期間以特定幾何控制靠近晶圓之邊緣的台座組件280 的表面狀態。例如，台座組件280之新穎構造藉由限制在靠近聚焦環200之邊緣處的流動/材料移動而減少流動/材料與晶圓底部交互作用。在該方法中，針對流動/材料之交互作用而使靠近晶圓290之邊緣的台座組件280的表面狀態最佳化，且該最佳化在多個沉積處理循環期間促進台座組件280的穩定表面狀態。因此，由於因降低的沉積劣化而使電漿腔室的性能特徵維持較長的一段時間，故電漿腔室的必要保養之間的週期可能增加。
具體言之，圖2A顯示台座140的橫剖面圖，其具有台座組件280之外部區域270的放大圖。如圖所示，晶圓290位在台座140上且延伸至接近圖2B中的台座140的外緣221。聚焦環200座落於外部區域270中，且具體而言係座落於台座梯部230上靠近台座140的外部區域145。在聚焦環200內的延伸部203避免在處理期間的聚焦環200之移動，如對於圖2C之進一步描述。
依據本發明的一實施例，圖2B顯示圖2A之台座組件280之台座140’及聚焦環200之外部區域270的更多細節。尤其，圖2B顯示台座140’及聚焦環200之幾何，其促進當執行遠程電漿處理時的均勻薄膜沉積，其中台座140’係配置以在執行遠程電漿處理時與聚焦環200共同匹配。此外，當執行遠程電漿處理時，最佳化之幾何在多個處理循環期間提供沉積性能穩定性。
台座組件280包含具有台座上表面220的台座140’。如圖所示，台座上表面220及台座140’自台座140’的中心線311延伸至台座的外緣221。雖未顯示於圖2A-2F中，可將揚升銷組件配置於台座組件280內，以使揚升銷可突出通過台座140’(例如，當台座140’相對於固定的揚升銷而被升起)以在晶圓被導入電漿腔室118及自電漿腔室118移出時支撐晶圓。具體言之，揚升銷組件包含複數揚升銷，該等揚升銷延伸通過配置於台座140’內的複數台座軸。
此外，台座上表面220包含複數晶圓支座206，該等晶圓支座206係配置以將晶圓290支撐於高於台座上表面的晶圓支撐水平面208處。晶圓支座 206之各者位於在上表面220處開啟的孔洞205內。各晶圓支座206可進一步配置於位在孔洞205底部的相容間隔件207之上。相容間隔件207係配置為在晶圓290被放置於其上時避免晶圓支座206(例如，由藍寶石所形成)破裂及/或為高度調整之目的。在一實施例中，台座140’內的晶圓支座206之構造對於最佳化被用於遠程電漿處理時之台座組件280的性能係重要的，例如經改善之薄膜沉積均勻性及經改善之沉積性能穩定性。在一實施例中，配置孔洞205內的晶圓支座206的位置以使晶圓支撐水平面208之距離最小化(在約介於5與15mil之間之範圍的尺寸「D1」)。
台座140’包含由升部231及梯部表面232所界定的台座梯部230。升部231係位在台座140’的梯部內直徑233，其中升部231於梯部內直徑233處由梯部表面232上升。此外，梯部表面232由梯部內直徑233朝向台座的外緣221延伸。在圖2B中所顯示的台座140’的橫剖面中，嚙合位置213係配置於外緣221處，以使梯部表面232止於嚙合位置213處。在台座140’的其他橫剖面中，梯部表面232可一路延伸至台座140’的外緣221，如在圖2A中所顯示的台座組件280的右側。
台座組件280包含配置為座落於梯部表面232上的聚焦環200。如圖所示，聚焦環200的下表面202座落於梯部表面232上。尤其，聚焦環200包含內直徑241及外直徑247，以使聚焦環200可形成具有介於內直徑241與外直徑247之間之厚度的圓環狀環部。此外，聚焦環200包含由外直徑247延伸至台面內直徑211的台面212。台面212包含台面表面210。
聚焦環200包含架部240，該架部240係配置為於台面內直徑211處由台面表面210向下一階。該架部在台面內直徑211與聚焦環的內直徑241之間延伸。如以下所更充分地描述，架部240係配置以在處理溫度下支撐晶圓290的晶圓下表面291之至少一部分。亦即，架部240係配置以在處理期間支撐晶圓290的晶圓下表面291之至少一部分。晶圓290可形成一外形，其中晶圓之外緣具有波 浪外形，使得晶圓290具有稍微的薯片外形。因此，邊緣292的一或更多接觸點及/或區域接觸架部240。
由於介於晶圓290之邊緣292與晶圓290之下表面291之間的間距縮小，故避免流動/材料(例如，前驅物及/或自由基)形成及/或佔據靠近晶圓290、環狀架部240及台座梯部230相會之接合處的區域。亦即，在處理期間聚焦環200實質上碰觸晶圓290之下表面291。以此方式，由於間距縮小，因避免了存在於所述之間距中之存留的前驅物及/或自由基被沉積於靠近架部240的聚焦環200上及/或靠近梯部230的台座140’上，而致使受限的前驅物及/或自由基汙染物之沉積。因此，導致靠近晶圓之邊緣292的晶圓沉積中的不均勻性的晶圓上表面291之汙染亦被減低。習知之台座組件中，在處理期間聚焦環200並不碰觸晶圓290，而因此，前驅物及自由基沉積發生於聚焦環200及靠近晶圓290、環狀架部240及台座梯部230相會之接合處的台座之外部區域145上，其導致聚焦環200及台座140’的汙染而造成在多個沉積循環期間之較差的性能穩定性及薄膜沉積中的不均勻性。
依據本發明的一實施例，圖2C顯示圖2A之台座組件280之台座140’之外部區域270的放大圖，其包含配置以在處理期間避免聚焦環200移動的一或更多延伸部203。尤其，聚焦環200包含配置以使聚焦環200牢固連接於台座140’的複數延伸部203。延伸部203係配置以避免聚焦環200在處理期間移位。延伸部203係配置為位在如圖2B中所示的嚙合位置213中。
此外，亦顯示聚焦環支撐構造245。亦即，台座140’包含一或更多聚焦環支撐構造245，其係適當地分佈以平均地支撐聚焦環於台座140’的梯部230之上。例如，可調整聚焦環支撐構造245以達到高於台座上表面220之台面表面210的期望高度204。並且，可調整聚焦環支撐構造245以達到介於聚焦環200之下表面202與台座140’之梯部表面232之間的期望間隔。
依據本發明的一實施例，圖2D顯示圖2A之台座組件280之外部區域270的放大圖，並顯示促進薄膜相依之均勻性及隨時間推移之性能穩定性之改進的幾何的基準尺寸。此外，圖2D顯示聚焦環200之架部240及台座140’之上表面220的相對位置。
在一實施例中，設計鋁或陶瓷(氧化鋁)之標準台座主材料之幾何特徵以界定及控制相對於晶圓邊緣292(例如，靠近台座組件280之外部區域270)的流動輪廓及增長區(buildup zones)。尤其，選擇幾何以補償及最小化鄰近材料(例如，前驅物、自由基、汙染物等)的影響，該鄰近材料係無法被消除但固有地影響自由基耗乏(depletion)。幾何之變化包含調整進入囊部的晶圓高度、台面高度、壁部角度、壁部與晶圓邊緣之距離、以及台面(內與外)直徑。此外，在另一實施例中，實行用以建立晶圓邊緣密封及接觸(例如與台座140’或聚焦環200)的幾何並結合側面及/或背面的氣體清除(gas purge)，以進一步輔助維持在晶圓邊緣292處的穩定流動輪廓、耗乏及增長、及/或表面狀態。例如，在實施例中，所示尺寸之各者係提議為小於所示尺寸。
尤其，圖2D顯示台座140’的基準尺寸。例如，顯示具有約為13.81英吋之直徑的台座140’的外緣221，其係大於晶圓290的直徑。此外，配置以支撐聚焦環200的台座之梯部230係界定為具有內直徑233(約11.375英吋的尺寸「D9」)。梯部230由內直徑233延伸至邊緣221。並且，顯示台座140’的梯部230的高度222(約0.155英吋的尺寸「D10」)。
圖2D亦顯示位在台座140’內的例示性MCA 206。在一實施例中，設計在台座140’中圖案化的位置及一或更多MCAs 206，以引起晶圓290的彎曲現象(bowing)，以使晶圓邊緣292相對於晶圓290的中心而向下彎曲，特別係在處理期間。晶圓290的中心可係大約位在中心線311。彎曲現象亦可能在室溫下發生。例如，晶圓290可具有稍微的圓頂外形，且晶圓的中心高於晶圓邊緣292之至少 一部分。MCAs 206之位置可為較接近於晶圓的中心以引起彎曲現象。在相反的配置中，可適當地選擇MCAs的尺寸以要求在晶圓邊緣與聚焦環梯部之間的接觸高於MCAs的頂部平面，俾建立彎曲外形。
此外，顯示聚焦環200的基準尺寸。例如，聚焦環200具有內直徑241(約11.53英吋的尺寸「D4」)、及外直徑247(約13.91英吋的尺寸「D2」)。聚焦環200具有台面212，該台面212係由台面內直徑211(約11.87英吋的尺寸「D3」)所界定。架部240係界定於聚焦環200內、介於台面212之內直徑211與聚焦環200之內直徑241(約11.53英吋的尺寸「D4」)之間。
在一實施例中，調整聚焦環200之架部240與台座140’之上表面220的相對位置以促進晶圓邊緣292之密封，如促進與台座140’及/或聚焦環200的接觸。例如，調整由環部下表面202至架部之底部248之距離，以使架部之底部可配置於台座140’之上表面220的下方、相同水平面、或上方。例如，顯示由聚焦環200之下表面202至架部240之下表面248之距離242(在約0.143至0.188英吋之範圍的尺寸「D5」)。在另一實施例中，可調整升部246之高度以達成相同功效。如圖2D所示，距離242係小於台座梯部230之升部231的高度，以使架部之底部248位在低於台座140’之上表面220處。例如，顯示升部246之高度(大於0.033英吋的尺寸「D6」)，或換句話說，為在聚焦環200之高度204(由環部下表面202至台面表面210)與由環部下表面202至架部底部248的距離之間的差距。當架部下表面248位在台座140’之上表面220之下，架部240之調整係反映在介於下表面248與上表面220之間的距離243(在約0至0.012英吋之間的範圍之尺寸「D7」)中。
在一實施例中，圖2D-1顯示在溫度(例如，攝氏400度)下圖2D中所示的台座140’的基準尺寸。例如，顯示台座140’之外緣221之直徑(約13.873英吋的尺寸「D8’」)，且具有大於晶圓290之直徑的直徑。此外，配置以支撐聚焦環200的台座梯部230係界定為具有內直徑233(約11.427英吋的尺寸「D9’」)。梯 部230由內直徑233延伸至邊緣221。並且，顯示台座140’之梯部230之高度222(約0.156英吋的尺寸「D10’」)。顯示其他尺寸(例如，約13.91英吋的「D2’」、約大於0.033英吋的「D6a」、約0.012英吋的「D7’」、約0.156英吋的「D10’」、約0.062英吋的「D12’」、約11.89英吋的「D3’」、以及約11.55英吋的「D4’」)。
在其他實施例中，架部240之下表面248可係位於或高於台座140’之上表面220。例如，圖2E顯示圖2A中所示之台座組件280之外部區域270，其中界定升部246’之高度(約0.033英吋的尺寸「D6b」)以使下表面248係大約與台座140’之上表面220同水平面。亦即，距離242係約等於台座梯部230之升部231之高度。並且，圖2F顯示圖2A中所示之台座組件280之外部區域270，其中界定升部246”之高度(在約介於0.0至0.033英吋之範圍的尺寸「D6c」)以使下表面248係位在高於台座140’之上表面220處。亦即，距離242係大於台座梯部230之升部231之高度。
顯示介於台面表面210與台座140’之上表面220之間的間距244(約0.033英吋的尺寸「D11」)。在實施例中，將聚焦環200之高度204減小(如小於D11)以促進晶圓邊緣292之密封，例如促進與台座140’及/或聚焦環200之接觸。
在一實施例中，調整介於聚焦環200與台座升部231之間的間隙239以促進晶圓邊緣292之密封，例如促進與台座140’及/或聚焦環200之接觸。尤其，將間隙239(約0.078英吋的尺寸「D12」)界定為介於聚焦環200之內直徑241與台座梯部230之內直徑233之間的距離。
在另一實施例中，調整台面內直徑211以促進晶圓邊緣292之密封，例如促進與台座140’及/或聚焦環200之接觸。如圖所示，顯示內直徑211(約11.87英吋的尺寸「D3」)，但可為更小，以使在處理期間介於升部246與晶圓290之邊緣292之間的間隙減小。
在又另一實施例中，對台座組件280之外部區域270中的台座140’及/或聚焦環200之元件進行處理，以促進晶圓邊緣292之密封，例如促進與台座140’及/或聚焦環200之接觸。該處理在多個沉積循環期間促進穩定的流動輪廓及表面狀態，同時亦減少在晶圓邊緣292附近的耗乏及增長。在一實施例中，在外部區域270中執行O3鈍化。在其他實施例中，在外部區域270中使ALD塗層成層。例如，塗層包含氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、及玻璃。
在又另一實施例中，台座140’的區域145包含替代材料。例如，區域145可含有包括氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、及玻璃之材料。區域145可形成具有最佳幾何及替代材料(氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、玻璃)的台座環，該替代材料係較不利於自由基重組及薄膜成長，該自由基重組及薄膜成長被推測會促使均勻性隨時間降低。理論上，當晶圓上的沉積發生時，鄰近區域可見到相似的薄膜成長。不像被移出的晶圓，在其他表面(例如外部區域270中的台座140’及聚焦環200之表面)上的薄膜接著於閒置期間暴露於清除處理及其他氣體。該等替代材料藉由調整或影響薄膜成長、變化、及與自由基重組之速率而降低薄膜的重組及成長的效應。
在又另一實施例中，聚焦環200可包含可消耗材料(例如，石英、鋁)。可在週期性保養循環時替換聚焦環200，以減緩在晶圓邊緣附近的局部薄膜成長。藉由在PM循環時導入新的材料，聚焦環200之可替換材料容許將薄膜沉積之影響及趨勢與清除處理步驟之效應分離。此外，該分離作用係藉由具有較接近於晶圓290(例如，石英)或台座140’(鋁)的成分及溫度之材料的聚焦環200而達成。
依據本發明的一實施例，圖3A為配置以執行遠程電漿處理的基板處理系統的揚升墊片及台座構造300之立體圖，其中揚升墊片390係小於置於其上的晶圓290。設計鋁或陶瓷(氧化鋁)之標準台座主材料之幾何特徵以界定及控 制相對於晶圓邊緣292(例如，靠近台座140”之環狀緣320)的流動輪廓及增長區。尤其，選擇幾何以補償及最小化鄰近材料(例如，前驅物、自由基、汙染物等)的影響，該鄰近材料係無法被消除但固有地影響自由基耗乏。幾何之變化包含調整進入囊部的晶圓高度、環狀緣320的台面高度、壁部角度、壁部與晶圓邊緣之距離、以及台面(內與外)直徑。此外，在另一實施例中，實行用以建立晶圓邊緣密封及接觸(例如，與台座140”之間)的幾何並結合側面及/或背面的氣體清除(gas purge)，以進一步輔助維持在晶圓邊緣292處的穩定流動輪廓、耗乏及增長、及/或表面狀態。
台座及揚升墊片驅動器305控制中心軸310’之移動。由於台座140”係連接至中心軸310’，故中心軸310’中的移動被傳譯至台座140”。此外，台座及揚升墊片驅動器305控制墊片軸330之移動。由於揚升墊片390係連接至墊片軸330，故墊片軸330中的移動被傳譯至揚升墊片390。
揚升墊片及台座構造300的台座140”包含自台座140”之中心線311延伸的台座上表面325。複數晶圓支座206(例如，MCAs)係配置於上表面325之上。例如，在一實施例中，圖3C為台座140”上的MCAs 206之圖案的圖示。此外，凸緣320係配置於台座上表面325的外部區域上，其中配置凸緣320以阻擋被置於台座140”上的晶圓290的橫向移動。
依據本發明的一實施例，圖3B為圖3A之揚升墊片及台座構造300的橫剖面圖，其中揚升墊片390係小於置於其上的晶圓(例如290)。僅為說明之目的，將台座140”及揚升墊片390顯示於容許晶圓處理之位置及/或水平面。
台座140”包含自台座140”之中心線311延伸的台座上表面325。台座上表面325係配置以在晶圓置於其上時加以支撐。上表面325可包含一或更多凹部以提供在台座140”與揚升墊片390之間的介面，例如配置以促進墊片軸330與揚升墊片390之間之連接的凹部340。例如，台座140”包含凹部340，該凹部340 位在台座上表面325的中心且由中心線311延伸至凹部直徑391。亦即，凹部340座落於台座上表面325的中心部分之上。此外，上表面325可形成由凸起環狀緣部320所界定的囊部350。雖然當由上方觀看時可將台座140”描述為一般具有圓形的外形，但台座140”的覆蓋區可為不同於圓形，以容納不同的特徵，例如乘載環支座、聚焦環、以及末端效應器之出入等。
如圖所示，台座140”係連接至驅動器305，該驅動器305係配置以控制台座140”之移動。尤其，中心軸310’係連接至驅動器305及台座140”，以使中心軸310’於驅動器305與台座140”之間延伸。中心軸310’係配置以沿著中心線311移動台座140”。因此，驅動器305之移動傳譯至中心軸310’之移動，其依次傳譯至台座140”之移動。
在一實施例中，台座上表面325包含界定於其上的複數晶圓支座206(例如，圖3A中所示)，其中晶圓支座206係配置以將晶圓290支撐於台座上表面325之上的晶圓支撐水平面處。晶圓支座在台座140”與置於其上的任何晶圓290之間提供均勻且微小的間隙。
此外，僅為說明之目的，顯示台座140”具有兩部分140a及140b。例如，台座140”可形成為兩部分以配合在複數加熱及/或冷卻元件359之加工期間的成形操作。如前所揭示，應理解台座140”係被視為一個元件。
在揚升墊片及台座構造300中，揚升墊片390包含由中心線311延伸至墊片直徑的墊片上表面392。揚升墊片390係配置於凹部340內，其中凹部340係配置以接收揚升墊片390。尤其，當晶圓290座落於晶圓支座206上時，例如在處理位置(如當執行電漿處理、加工及/或薄膜沉積時)，揚升墊片上表面392係在晶圓290下方。再者，揚升墊片390係配置以與台座140”一同移動。
如圖所示，揚升墊片390係連接至驅動器305，該驅動器305係配置以控制揚升墊片390之移動。尤其，墊片軸330係連接至驅動器305及台座 140”，以使墊片軸330於驅動器305與台座140”之間延伸。墊片軸330係配置於連接至台座140”的中心軸310’內。尤其，墊片軸330係配置以沿著中心線311移動揚升墊片390。因此，驅動器305之移動傳譯至墊片軸330之移動，其依次傳譯至揚升墊片390之移動。在一實施例中，驅動器305控制揚升墊片390及台座140”兩者之移動。
具體言之，墊片軸330係配置以使揚升墊片390與台座140”分離以用於例如在處理期間之揚升墊片旋轉。亦即，為旋轉揚升墊片390之目的，揚升墊片390係配置以在台座140”位於向上最高位置時相對於台座上表面325而沿著中心線311向上移動，使得揚升墊片390以一行程旋轉位移與台座上表面325分離。因此，置於揚升墊片390之上的晶圓290亦與台座140”分離。墊片軸330亦係配置為使揚升墊片390降低以座落於台座140”上。
尤其，當揚升墊片390與台座140”分離，揚升墊片390係配置以相對於台座上表面325而在至少第一角度方位及第二角度方位之間旋轉(例如，介於0度與180度之間)、或可在處理期間持續旋轉。此旋轉可使處理期間的台座的硬體特徵之效應減低、且亦使處理期間的腔室硬體特徵之效應減低。
在其他實施例中，揚升墊片390提供揚升銷之功能以在晶圓傳送及處理期間升高或降低晶圓。具體言之，揚升墊片390係配置以在台座位於最底部位置時相對於中間的台座上表面325而向上移動，使得揚升墊片390以一足夠大的位移與台座上表面325分離，以用於末端效應器之手臂進入。
如圖3B中所示，揚升墊片及台座構造300的台座140”包含配置於台座上表面325之外部區域上(例如，靠近台座140”的外緣221’)的凸緣320，其中凸緣320係配置以阻擋被置於台座140”上的晶圓290的橫向移動。亦即，緣部320係在台座上表面325往上一階、足以阻擋晶圓之移動的高度處。
揚升墊片及台座構造300包含揚升銷組件，該等揚升銷組件包含一或更多揚升銷308。依據本發明的一實施例，為說明之目的，將台座140”及揚升墊片390顯示於容許揚升銷308為了晶圓傳送而延伸之水平面。尤其，揚升銷308由揚升墊片390延伸通過配置於台座140”中相對應的台座軸318，以此方式使得承載晶圓290(在具有或不具有承載環之情況下)的末端效應器之手臂(未顯示)能夠移動至一位置以傳送晶圓至揚升銷308或由揚升銷308接收晶圓。當台座140”相對於揚升銷308而移動時，相對應的台座軸318係對準並配置以接收相對應的揚升銷308。應理解可將一或更多揚升銷軸及相對應的揚升銷配置於揚升銷組件內以在晶圓傳送期間升起及放置或移除晶圓290。如圖所示，揚升銷308之各者係連接至相對應的揚升銷支座307以引起移動。揚升銷支座307係連接至揚升銷驅動器306。揚升銷支座307可為任何外形(例如，圓環狀環部墊圈、由環狀底座延伸的臂部等)。尤其，在揚升銷組件的操作期間，揚升銷308係依附於揚升銷支座307、且係安置以在揚升銷軸內相對於台座140”而移動，俾在晶圓傳送及處理期間將晶圓升起至台座上表面325上方及/或將晶圓降低以置於台座上表面325上。
依據本發明的一實施例，圖4A-4D顯示圖3A-3B之揚升墊片及台座構造300的台座140”的外部區域145’，並包含台座140”的凸起環狀緣部320的斜表面326。如圖所示，揚升墊片及台座構造300包含具有台座上表面325的台座140”，該台座上表面325自台座140”的中心線311延伸。如圖所示，圖4A顯示相對於置於台座140”之上表面325的晶圓的凸起環狀緣部320之相對位置，其對於晶圓290之移動提供限制、並促進薄膜相依之均勻性及隨時間推移之性能穩定性之改進。
在一實施例中，設計鋁或陶瓷(氧化鋁)之標準台座主材料之幾何特徵以在晶圓被置於台座140”上時界定及控制相對於晶圓邊緣292的流動輪廓 及增長區。尤其，選擇幾何以補償及最小化鄰近材料(例如，前驅物、自由基、汙染物等)的影響，該鄰近材料係無法被消除但固有地影響自由基耗乏。幾何之變化包含調整進入囊部的晶圓高度D16、囊部高度351、壁部角度327、壁部與晶圓邊緣之距離、以及囊部(內D15與外221)直徑。此外，在另一實施例中，實行用以建立晶圓邊緣密封及接觸(例如，與台座140”之間)的幾何並結合側面及/或背面的氣體清除(gas purge)，以進一步輔助維持在晶圓邊緣292處的穩定流動輪廓、耗乏及增長、及/或表面狀態。
台座140”包含配置於外緣221’上的凸起環狀緣部320，其中環狀緣部320形成由囊部外直徑352(約11.968英吋的尺寸「D15」)與台座140”之上表面325所界定的囊部350。囊部350係配置以接收晶圓290、且具有高度351(約0.35英吋的尺寸「D13」)。凸起環狀緣部320係配置以阻擋座落於台座140”上的晶圓290的橫向移動。此外，凸起環狀緣部320包含隆起高於台座上表面325的台面表面322。在一實施例中，調整高度351以促進晶圓邊緣292與台座140”之密封。例如，可降低高度351以使晶圓290之水平面係約等於台面表面322之水平面。
環狀緣部320包含斜表面326，其中使角度形成(angulation)最佳化以促進建立晶圓邊緣之密封及接觸(例如，與台座140”之間)。尤其，圖4B顯示圖4A之揚升墊片及台座構造300的台座140”的外部區域145’；更具體而言，顯示約位於囊部350之外直徑352的斜表面326。斜表面326與台座140”之上表面325形成以角度327(在介於0至90度之範圍的尺寸「D14」)所示之角度。
如圖4C中所示，環狀緣部320的斜表面326由凸起環狀緣部320的內直徑358延伸至台座上表面325上的囊部350之外直徑352，其中斜表面與台座上表面325以角度327(約90度或更小之尺寸「D14」)形成角度。顯示外直徑352(約11.968英吋的尺寸「D15」)。在一實施例中，在室溫下外直徑352可具有約11.841英吋的最小尺寸D15。在實施例中，調整外直徑352的尺寸以促進晶圓邊緣292 之密封。亦即，調整外直徑352以使斜表面326更接近晶圓290之邊緣292，俾在處理期間促進晶圓邊緣292與台座140”之密封。再者，可同樣地調整內直徑358(低於約11.968英吋的尺寸「D17」)。以此方式，於晶圓邊緣292之附近減少無法被消除的鄰近材料(例如，前驅物、自由基、汙染物等)的影響。
亦顯示，例示性MCAs 206位在台座140’內。亦即，台座上表面325包含一或更多晶圓支座206，該等晶圓支座206係配置以將晶圓290支撐於高於台座上表面的晶圓支撐水平面處。晶圓支座206之各者位於在上表面220處開啟的孔洞205內。各晶圓支座206可進一步配置於位在孔洞205底部的相容間隔件207之上。相容間隔件207係配置為在晶圓290被放置於其上時避免晶圓支座206(例如，由藍寶石所形成)破裂。在一實施例中，配置孔洞205內的晶圓支座206的位置以使晶圓支撐水平面208之距離最小化(在約介於5與15mil之間之範圍的尺寸「D16」)。此外，設計在台座140’中圖案化的位置及一或更多MCAs 206，以引起晶圓290的彎曲現象(bowing)，以使晶圓邊緣292相對於晶圓290的中心而向下彎曲，特別係在處理期間，如前所述。MCAs 206之位置可為較接近於晶圓的中心以引起彎曲現象。
更具體而言，依據本發明的一實施例，圖4C-D為在晶圓290與凸起環狀緣部320的斜表面326之間的介面的圖示。如圖4C中所示，晶圓290之邊緣292具有彎曲的外形。例如，外形可為弧形、或近乎半圓。在處理期間，邊緣292之至少一部分在接觸點329接觸斜表面326，以促進晶圓290與台座140”之邊緣密封。在習知之構造中，在邊緣292與台座140”之間沒有達到接觸。如圖4C中所示，斜表面係成約60度角，而因此邊緣292之較低部分接觸斜表面326。應理解當斜表面326的角度327更大，接觸點329可接觸邊緣292之其他部分，例如靠近形成邊緣292的半圓之中心。例如，如圖4D中所示，斜表面326係相對於台座上表面 325而接近垂直，使得囊部350之外直徑352約等於凸起環狀緣部320的內直徑358。
在又一實施例中，對台座140”之外部區域145’進行處理，以在多個沉積循環期間促進穩定的流動輪廓及表面狀態，同時亦減少在晶圓邊緣292附近的耗乏及增長。在一實施例中，在外部區域145’上執行O3鈍化。在其他實施例中，在外部區域145’中使ALD塗層成層。例如，塗層包含氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、及玻璃。
在又另一實施例中，區域145’可形成具有最佳幾何及替代材料(氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、玻璃)的台座環，該替代材料係較不利於自由基重組及薄膜成長，該自由基重組及薄膜成長被推測會促使均勻性隨時間降低。理論上，當晶圓上的沉積發生時，鄰近區域經歷相似的薄膜成長。不同於經移除的晶圓，在其他表面(例如外部區域145’中的台座140”之表面)上的薄膜接著於閒置期間暴露於清除處理及其他氣體。該等替代材料藉由調整或影響薄膜成長、變化、及與自由基重組之速率而降低薄膜的重組及成長的效應。
雖然已針對使用於遠程電漿處理中的台座組件提供特定實施例，該遠程電漿處理實行新的晶圓之均勻性之控制參數(包含靠近晶圓邊緣的幾何、表面狀態、及材料成分之經精密設計的組合)以進一步控制均勻性、並隨時間推移而提供穩定沉積圖案，但描述該等實施例係作為舉例而非作為限制。經閱讀本發明之熟習本技藝者將理解額外實施例屬於本發明之精神及範圍。
應理解本文所界定的各種實施例可被結合或組合為使用本文所揭露之各種特徵的特定實施方式。因此，在不限制藉由結合各種元件以界定更多實施方式而為可行之各種實施方式下，所提供之範例僅為一些可能的範例。在一些範例中，一些實施方式可在不離開所揭露或相等之實施方式下包含較少元件。
本發明之實施例可利用許多電腦系統配置而實施，包含手持裝置、微處理器系統、基於微處理器或可程式化之消費電子產品、微電腦、大型電腦等裝置。本發明之實施例亦可實施於分散式計算環境中，其中任務係藉由通過基於線路或無線網路聯結的遠端處理裝置而執行。
有鑑於以上實施例，應理解本發明之實施例可採用許多以電腦實施的操作，其涉及儲存於電腦系統中的資料。該等操作係需要物理量之實體操控的操作。本文所述之構成本發明之實施例一部分的任何操作係有用的機器操作。本發明之實施例亦係關於裝置或執行該等操作的設備。該設備係特別地針對所需用途而構建，或者該設備可為藉由儲存於電腦中之電腦程式加以選擇性地啟用或配置的一般用途電腦。尤其，許多一般用途機器可與依據本文之教示而寫入的電腦程式一同使用，或構建更為專門的設備以執行所需之操作可為更加便利。
本發明亦可具體化為電腦可讀媒體上的電腦可讀碼。電腦可讀媒體係可儲存資料之任何的資料儲存裝置，其之後可藉由電腦系統加以讀取。電腦可讀媒體的範例包含硬碟、網路附加儲存(NAS)、唯讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROMs、CD-Rs、CD-RWs、磁帶、及其他光學式及非光學式資料儲存裝置。電腦可讀媒體可包含分佈於網路耦合電腦系統範圍內的電腦可讀實質媒體，使得電腦可讀碼係以分散方式儲存及執行。
儘管該等方法操作係以特定順序描述，但應理解在複數操作之間可執行其他內務操作，或者，將操作調整成使得該等操作在稍微不同的時間發生，或者該等操作係分佈於容許複數處理操作以許多與處理相關之間隔發生的系統中(只要以所期望的方式執行重疊之複數操作之處理)。
雖然前述之揭露內容已針對清楚理解的目的而相當詳細地加以描述，但吾人將明白，某些改變與修改可在隨附之申請專利範圍的範疇內實施。 據此，本實施例應考量成說明性而非限制性，且本發明之實施例不應受限於本文中所提供之細節，但可在隨附申請專利範圍之範疇及均等物範圍內加以修改。
100‧‧‧電漿產生器系統
104‧‧‧容器
106‧‧‧氣流分佈容器
108‧‧‧線圈
110‧‧‧能量源
112‧‧‧噴淋頭
113‧‧‧直徑
115‧‧‧直徑
116‧‧‧側壁
117‧‧‧直徑
118‧‧‧電漿腔室
119‧‧‧直徑
120‧‧‧頸部區段
121‧‧‧直徑
122‧‧‧入口端
124‧‧‧含電漿區段
126‧‧‧管部區段
128‧‧‧出口端
136‧‧‧第一端
137‧‧‧第二端
138‧‧‧出口
140‧‧‧台座
141‧‧‧第一繞組
142‧‧‧第二繞組
148‧‧‧入口
150‧‧‧杯狀構件
152‧‧‧RF產生器
154‧‧‧匹配網路
156‧‧‧圓柱區段
158‧‧‧電容器
159‧‧‧電性接地
160‧‧‧圓形區段
163‧‧‧內表面
164‧‧‧接收模穴
176‧‧‧電漿區域
182‧‧‧開口
184‧‧‧平板
186‧‧‧通孔
188‧‧‧側壁
290‧‧‧基板/工件/晶圓
310‧‧‧中心軸
311‧‧‧中心線

Claims (16)

  1. 一種使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其包含：一台座，其具有自該台座之中心線延伸至一外緣的一台座上表面，該台座上表面具有複數晶圓支座，該等晶圓支座係配置以將晶圓支撐於高於該台座上表面的一晶圓支撐水平面處；該台座的一台座梯部，該台座梯部具有一梯部內直徑、及自該梯部內直徑往該台座之該外緣延伸的一梯部表面；以及一聚焦環，其係配置為座落於該梯部表面上，該聚焦環具有自該聚焦環之外直徑延伸至一台面內直徑的一台面，該聚焦環具有在該台面內直徑處自一台面表面向下一階的一架部，該架部於該台面內直徑與該聚焦環之內直徑之間延伸；其中該架部係配置以在處理期間支撐該晶圓的晶圓下表面之至少一部分。
  2. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中起自一環部下表面的一架部高度小於該台座梯部的一梯部高度。
  3. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中起自一環部下表面的一架部高度約等於該台座梯部的一梯部高度。
  4. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中起自一環部下表面的一架部高度大於該台座梯部的一梯部高度。
  5. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中自一環部下表面至該台面表面的該聚焦環之高度與起自該環部下表面的一架部高度之間的差距係等於或小於0.033英吋。
  6. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中該聚焦環之該內直徑與該梯部內直徑之間的差距係小於0.078英吋。
  7. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中該晶圓支撐水平面在該台座上表面上方介於0.005至0.015英吋之間之範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，更包含：一揚升銷組件，其包含延伸通過配置於該台座內的複數台座軸的複數揚升銷。
  9. 如申請專利範圍第1項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中自該梯部內直徑至該台座之外緣的該台座之一外環部及該聚焦環包含選自本質上由以下材料所組成之群組的材料：氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、及玻璃。
  10. 一種使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其包含：一台座，其具有自該台座之中心線延伸至一外緣的一台座上表面，該台座上表面具有複數晶圓支座，該等晶圓支座係配置以將晶圓支撐於高於該台座上表面的一晶圓支撐水平面處；該台座的一台座梯部，該台座梯部具有一梯部內直徑、及自該梯部內直徑往該台座之該外緣延伸的一梯部表面，該台座梯部具有自該台座上表面向下延伸的一梯部高度；以及 一聚焦環，其係配置為座落於該梯部表面上，該聚焦環具有自該聚焦環之外直徑延伸至一台面內直徑的一台面，該聚焦環具有在該台面內直徑處自一台面表面向下一階的一架部，該架部於該台面內直徑與該聚焦環之內直徑之間延伸；其中起自一環部下表面的一架部高度係在介於0.143至0.188英吋之間之範圍。
  11. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中該梯部高度約為0.155英吋。
  12. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中自一環部下表面至該台面表面的該聚焦環之高度與起自該環部下表面的該架部高度之間的差距係等於或小於0.033英吋。
  13. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中該聚焦環之該內直徑與該梯部內直徑之間的差距係小於0.078英吋。
  14. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中該晶圓支撐水平面在該台座上表面上方介於0.005至0.015英吋之間之範圍。
  15. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，更包含：一揚升銷組件，其包含延伸通過配置於該台座內的複數台座軸的複數揚升銷。
  16. 如申請專利範圍第10項之使用於用以在晶圓上沉積薄膜的處理腔室中的組件，其中自該梯部內直徑至該台座之外緣的該台座之一外環部及該聚焦環包含選自本質上由以下材料所組成之群組的材料：氧化釔、AlN、AlOx、AlON、SiC、及玻璃。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11702748B2 (en) * 2017-03-03 2023-07-18 Lam Research Corporation Wafer level uniformity control in remote plasma film deposition
JP2020017700A (ja) * 2018-07-27 2020-01-30 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理制御方法
KR20210114552A (ko) * 2019-02-08 2021-09-23 램 리써치 코포레이션 ALD (Atomic Layer Deposition) 기판 프로세싱 챔버들의 막 특성들을 조절하기 위한 페데스탈들
USD884855S1 (en) * 2019-10-30 2020-05-19 Applied Materials, Inc. Heater pedestal
US20220399182A1 (en) * 2020-06-15 2022-12-15 Hitachi High-Tech Corporation Apparatus diagnostic apparatus, apparatus diagnostic method, plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing system
CN114695049A (zh) * 2020-12-30 2022-07-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理设备及工作方法
WO2023022736A1 (en) * 2021-08-20 2023-02-23 Mrsi Systems Llc Die bonding system with wafer lift and level assembly

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160225644A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate processing method

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100297358B1 (ko) 1991-07-23 2001-11-30 히가시 데쓰로 플라즈마에칭장치
US5366585A (en) 1993-01-28 1994-11-22 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for protection of conductive surfaces in a plasma processing reactor
JP3257741B2 (ja) 1994-03-03 2002-02-18 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置及び方法
JP2659919B2 (ja) 1994-01-13 1997-09-30 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション プラズマの不均一性を補正するプラズマ装置
US5558717A (en) 1994-11-30 1996-09-24 Applied Materials CVD Processing chamber
US5885356A (en) 1994-11-30 1999-03-23 Applied Materials, Inc. Method of reducing residue accumulation in CVD chamber using ceramic lining
US6113702A (en) * 1995-09-01 2000-09-05 Asm America, Inc. Wafer support system
US5986874A (en) 1997-06-03 1999-11-16 Watkins-Johnson Company Electrostatic support assembly having an integral ion focus ring
US6197117B1 (en) * 1997-07-23 2001-03-06 Applied Materials, Inc. Wafer out-of-pocket detector and susceptor leveling tool
US6063441A (en) 1997-12-02 2000-05-16 Applied Materials, Inc. Processing chamber and method for confining plasma
US6039836A (en) 1997-12-19 2000-03-21 Lam Research Corporation Focus rings
US6200388B1 (en) 1998-02-11 2001-03-13 Applied Materials, Inc. Substrate support for a thermal processing chamber
US6596086B1 (en) * 1998-04-28 2003-07-22 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Apparatus for thin film growth
US6146504A (en) * 1998-05-21 2000-11-14 Applied Materials, Inc. Substrate support and lift apparatus and method
US6184154B1 (en) * 1999-10-13 2001-02-06 Seh America, Inc. Method of processing the backside of a wafer within an epitaxial reactor chamber
JP2002134484A (ja) 2000-10-19 2002-05-10 Asm Japan Kk 半導体基板保持装置
US7024105B2 (en) * 2003-10-10 2006-04-04 Applied Materials Inc. Substrate heater assembly
KR20070009159A (ko) 2005-07-15 2007-01-18 삼성전자주식회사 플라즈마 식각설비의 웨이퍼 서셉터
JP2008103403A (ja) 2006-10-17 2008-05-01 Tokyo Electron Ltd 基板載置台及びプラズマ処理装置
JP4888143B2 (ja) 2007-02-05 2012-02-29 三菱電機株式会社 Ｔ分岐導波管およびアレーアンテナ
US20080314319A1 (en) * 2007-06-19 2008-12-25 Memc Electronic Materials, Inc. Susceptor for improving throughput and reducing wafer damage
DE112008003535T5 (de) * 2007-12-28 2010-12-09 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Suszeptor für das epitaxiale Wachstum
JP5395633B2 (ja) 2009-11-17 2014-01-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置の基板載置台
JP3172327U (ja) 2010-10-07 2011-12-15 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材
US8371567B2 (en) 2011-04-13 2013-02-12 Novellus Systems, Inc. Pedestal covers
US20130000848A1 (en) * 2011-07-01 2013-01-03 Novellus Systems Inc. Pedestal with edge gas deflector for edge profile control
US20130025538A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for deposition processes
US8988848B2 (en) 2011-12-15 2015-03-24 Applied Materials, Inc. Extended and independent RF powered cathode substrate for extreme edge tunability
JP5704461B2 (ja) * 2012-02-24 2015-04-22 信越半導体株式会社 枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
US9245841B2 (en) 2012-07-19 2016-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and fabricating process for the same
JP6287778B2 (ja) * 2014-11-21 2018-03-07 信越半導体株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法
US10242848B2 (en) 2014-12-12 2019-03-26 Lam Research Corporation Carrier ring structure and chamber systems including the same
US10648079B2 (en) 2014-12-19 2020-05-12 Lam Research Corporation Reducing backside deposition at wafer edge
CN107112275B (zh) 2014-12-19 2020-10-30 应用材料公司 用于基板处理腔室的边缘环
US20160289827A1 (en) 2015-03-31 2016-10-06 Lam Research Corporation Plasma processing systems and structures having sloped confinement rings
JP6424726B2 (ja) 2015-04-27 2018-11-21 株式会社Sumco サセプタ及びエピタキシャル成長装置
US20170002465A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 Lam Research Corporation Separation of Plasma Suppression and Wafer Edge to Improve Edge Film Thickness Uniformity
TWI729101B (zh) * 2016-04-02 2021-06-01 美商應用材料股份有限公司 用於旋轉料架基座中的晶圓旋轉的設備及方法
US11702748B2 (en) * 2017-03-03 2023-07-18 Lam Research Corporation Wafer level uniformity control in remote plasma film deposition

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160225644A1 (en) * 2015-01-30 2016-08-04 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate processing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024037955A (ja) 2024-03-19
US11702748B2 (en) 2023-07-18
KR102502273B1 (ko) 2023-02-20
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SG10201801701PA (en) 2018-10-30
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