TWI780337B - 用於成對的動態平行板電容耦合電漿的處理腔室 - Google Patents

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Abstract

描述了具有複數個處理站和各個晶圓支撐表面的處理腔室。處理站和晶圓支撐表面佈置成使得存在相同數量的處理站和加熱器。RF產生器連接到第一站中的第一電極和第二站中的第二電極。底部RF路徑藉由第一支撐表面和第二支撐表面之間的連接件形成。

Description

用於成對的動態平行板電容耦合電漿的處理腔室 相關申請案的交叉引用
這份申請案主張2018年6月18日提交的美國臨時申請案第62/686,643號的優先權，其全部的揭露內容藉由引用的方式併入於此。
本揭露書的實施例一般關於用於半導體晶圓處理的設備。更具體地，本揭露書的實施例關於具有平行板電容耦合電漿的處理腔室以及產生電漿的方法。
原子層沉積(ALD)和電漿增強ALD(PEALD)是提供高深寬比結構中的膜厚度和保形性的控制的沉積技術。由於半導體工業中裝置尺寸的不斷減小，使用ALD/PEALD的興趣和應用越來越多。在一些情況下，只有PEALD可滿足所期望的膜厚度和保形性的規格。
半導體裝置形成通常在含有多個腔室的基板處理平台中進行。在一些情況下，多腔室處理平台或群集工具的目的是在受控環境中順序地在基板上執行兩個或更多個處理。然而，在其他情況下，多腔室處理平台可僅在基板上執行單個處理步驟；附加腔室意欲最大化由平台所處理的基板的速率。在後一種情況下，在基板上執行的處理通常是批量處理，其中相對大量的基板（如，25個或50個）同時在給定的腔室中處理。批量處理對於以經濟上可行的方式在各個基板上執行太耗時的處理尤其有益，諸如用於原子層沉積（ALD）處理和一些化學氣相沉積（CVD）處理。
電容耦合電漿（CCP）是一種經過充分驗證的用以產生均勻電漿的方法，並且對於許多用於半導體製造的電漿處理應用是理想的。當CCP的電極的一個（通常放置矽晶圓）需要在處理之前和之後或處理期間立即進行物理移動時，傳統的佈置需要電氣連接以使接地路徑在原位斷開，使得實施幾乎不可能。
因此，在本領域存在有用以在平行板電容耦合電漿中提供用於批量處理的均勻電漿的設備的需求。
本揭露書的一或多個實施例涉及一種處理腔室，包含：至少兩個電漿站和具有複數個支撐表面的晶圓基座，以支撐各個晶圓以進行處理。RF產生器連接到第一電漿處理站中的第一電極和第二電漿處理站中的第二電極，以形成頂部RF路徑。在晶圓基座的至少兩個支撐表面之間存在連接件以形成底部RF路徑。
本揭露書的一或多個實施例涉及一種處理腔室，包含：複數個處理站，圍繞處理腔室的內部佈置，複數個處理站包含：至少兩個電漿站；晶圓基座，具有複數個加熱器，以支撐各個晶圓進行處理，加熱器的數量等於處理站的數量；RF產生器，連接到第一電漿處理站中的第一電極和第二電漿處理站中的第二電極，以形成頂部RF路徑；及連接件，在晶圓基座的第一加熱器和第二加熱器之間，以形成底部RF路徑。
本揭露書的進一步的實施例涉及一種處理複數個基板的方法。連接到第一電漿處理站中的第一電極和第二電漿處理站中的第二電極以形成頂部RF路徑的RF產生器被供電。第一電漿處理站包含第一支撐表面，且第二電漿處理站包含第二支撐表面。在晶圓基座的第一支撐表面和第二支撐表面之間存在連接件，以形成底部RF路徑。
在描述本揭露書的若干示例性實施例之前，應理解本揭露書不限於以下實施方式中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭露書能夠具有其他實施例並且能夠以各種方式實踐或實施。
如於此所用，「基板」、「基板表面」或類似者是指任何基板或形成在基板上執行處理的材料表面。例如，可在其上執行處理的基板表面包括（但不限於）諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料和諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料的任何其他材料，取決於應用。基板包括（但不限於）半導體晶圓。可將基板曝露於預處理（pretreatment），以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化（或以其他方式產生或轉接目標化學部分，以賦予化學官能性）、退火及/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行處理之外，在本揭露書中，所揭露的任何膜處理步驟也可在基板上形成的底層上進行，如下面更詳細地揭露的，且術語「基板表面」意旨包括上下文所指出的這種底層。因此，例如，在已經將膜/層或部分膜/層沉積到基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的曝露表面變成基板表面。給定的基板表面所包含的將取決於待沉積的材料以及所使用的特定化學物質。
如這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「反應性化合物」、「反應性氣體」、「反應性物種」、「前驅物」、「處理氣體」及類似者可互換使用，以表示一種物質，該物質具有能夠在表面反應（如，化學吸附、氧化、還原）中與基板表面或基板表面上的材料反應的物種。例如，第一「反應性氣體」可簡單地吸附到基板的表面上並且可用於與第二反應性氣體的進一步化學反應。
如於此所用的「原子層沉積」或「循環沉積」是指順序曝露兩種或更多種反應性化合物，以在基板表面上沉積一層材料。將基板（或基板的一部分）分別曝露於被引入處理腔室的反應區的兩種或更多種反應性化合物。在時域ALD處理中，將每種反應性化合物的曝露分開一段時間延遲，以允許每種化合物在基板表面上黏附及/或反應，並接著從處理腔室淨化。據說這些反應性化合物順序地曝露於基板。在空間ALD處理中，基板表面的不同部分（或基板表面上的材料）同時曝露於兩種或更多種反應性化合物，使得基板上的任何給定點基本上不同時曝露於多於一種的反應性化合物。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，在此方面使用的術語「基本上」意味著（如熟悉本領域者將理解的），存在基板的一小部分可能由於擴散而同時曝露於多種反應性氣體的可能性，且這種同時曝露是無意的。
如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「派形」和「楔形」可互換使用，以描述作為圓的扇區的主體。例如，楔形段可為圓形或盤形結構的一部分，且多個楔形段可連接以形成圓形主體。扇區可界定為由圓的兩個半徑和交叉弧包圍的圓的一部分。派形段的內邊緣可到達一個點或者可被截斷為平坦邊緣或圓形。在一些實施例中，扇區可被界定為環（ring）或環帶（annulus）的一部分。
基板的路徑可垂直於氣體埠。在一些實施例中，氣體注入器組件的每一個包含複數個細長氣體埠，複數個細長氣體埠在基本垂直於由基板橫穿的路徑的方向上延伸，其中氣體分配組件的前面基本平行於壓板。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上垂直」意味著基板的一般移動方向是沿著與氣體埠的軸線大致垂直（如，約45°至90°）的平面。對於楔形氣體埠而言，氣體埠的軸線可被認為是界定為沿著埠的長度而延伸的埠的寬度之中點的線。
第1圖顯示了處理腔室100的橫截面，處理腔室100包括氣體分配組件120（也稱為注入器或注入器組件）及基座組件140。氣體分配組件120是處理腔室中使用的任何類型的氣體輸送裝置。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可具有任何數量或種類的開口，以將氣流朝基座組件140輸送。氣體分配組件120還包括外周邊緣124，在所示實施例中，外周邊緣124是基本上圓形的。
所使用的特定類型的氣體分配組件120可取決於將使用的特定處理而變化。本揭露書的實施例可與控制在基座和氣體分配組件之間的間隙的任何類型的處理系統一起使用。儘管可採用各種類型的氣體分配組件（如，噴頭），但是本揭露書的實施例對於具有複數個基本平行的氣體通道的空間ALD氣體分配組件可能是特別有用的。如在這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本平行」意味著氣體通道的細長軸線在相同的總體方向上延伸。氣體通道的平行度可能存在輕微的缺陷。複數個基本平行的氣體通道可包括至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個吹掃氣體P通道及/或至少一個真空V通道。從（多個）第一反應氣體A通道、（多個）第二反應氣體B通道和（多個）吹掃氣體P通道流出的氣體被引向晶圓的頂表面。一些氣流水平地移過晶圓的表面並通過吹掃氣體P通道離開處理區域。從氣體分配組件的一端移動到另一端的基板將依次曝露於每種處理氣體，在基板表面上形成層。
在一些實施例中，氣體分配組件120是由單個注入器單元製成的剛性固定體。在一或多個實施例中，氣體分配組件120由複數個單獨的扇區（如，注入器單元122）構成，如第2圖所示。不論是單件主體或多扇區主體可與所描述的本揭露書的各種實施例一起使用。
基座組件140位於氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141和頂表面141中的至少一個凹槽142。基座組件140還具有底表面143和邊緣144。凹槽142可為任何合適的形狀和尺寸，這取決於將處理的基板60的形狀和尺寸。在第1圖所示的實施例中，凹槽142具有平坦的底部以支撐晶圓的底部；但是，凹槽的底部可變化。在一些實施例中，凹槽具有圍繞凹槽的外周邊緣的台階區域，其尺寸設計成支撐晶圓的外周邊緣。由台階支撐的晶圓的外周邊緣的量可取決於（例如）晶圓的厚度和已經存在於晶圓的背側上的特徵的存在而變化。
在一些實施例中，如第1圖所示，基座組件140的頂表面141中的凹槽142的尺寸設計成使得支撐在凹槽142中的基板60具有與基座140的頂表面141基本上共面的頂表面61。如這份說明書和附隨的申請專利範圍中所使用的，術語「基本上共面」是指晶圓的頂表面和基座組件的頂表面在±0.2 mm內共面。在一些實施例中，頂表面在±0.15 mm、±0.10 mm或±0.05 mm內共面。一些實施例的凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的內徑（ID）位於距基座的中心（旋轉軸線）約170 mm至約185 mm的範圍內。在一些實施例中，凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的外徑（OD）位於距基座的中心（旋轉軸線）約470 mm至約485 mm的範圍內。
第1圖的基座組件140包括支撐柱160，支撐柱160能夠提升、降低和旋轉基座組件140。基座組件可包括加熱器或氣體管線，或支撐柱160的中心內的電氣部件。支撐柱160可為增加或減小在基座組件140和氣體分配組件120之間的間隙，將基座組件140移動到適當的位置的主要手段。基座組件140還可包括微調致動器162，微調致動器162可對基座組件140進行微調，以在基座組件140和氣體分配組件120之間產生預定間隙170。在一些實施例中，間隙170的距離在約0.1 mm至約5.0 mm的範圍中，或在約0.1 mm至約3.0 mm的範圍中，或在約0.1 mm至約2.0 mm的範圍中，或在約0.2 mm至約1.8 mm的範圍中，或在約0.3 mm至約1.7 mm的範圍中，或在約0.4 mm至約1.6 mm的範圍中，或在約0.5 mm至約1.5 mm的範圍中，或在約0.6 mm至約1.4 mm的範圍中，或在約0.7 mm至約1.3 mm的範圍中，或在約0.8 mm至約1.2 mm的範圍中，或在約0.9 mm至約1.1 mm的範圍中，或約1 mm。
圖式中所示的處理腔室100是轉盤式腔室，其中基座組件140可保持複數個基板60。如第2圖所示，氣體分配組件120可包括複數個單獨的注入器單元122，每個注入器單元122能夠在注入器單元下方移動晶圓時在晶圓上沉積膜。兩個派形注入器單元122顯示為定位在基座組件140的大致相對側上並且在基座組件140之上方。僅出於說明性目的顯示了這個數量的注入器單元122。將能理解可包括更多或更少的注入器單元122。在一些實施例中，存在足夠數量的派形注入器單元122，以形成符合基座組件140的形狀的形狀。在一些實施例中，單獨的派形注入器單元122的每一個可在不影響任何其他注入器單元122的情況下獨立地移動、移除及/或更換。例如，可升高一個區段以允許機器人進入在基座組件140和氣體分配組件120之間的區域，以裝載/卸載基板60。
具有多個氣體注入器的處理腔室可用以同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的處理流程。例如，如第3圖所示，處理腔室100具有四個氣體注入器組件和四個基板60。在處理開始時，基板60可定位在注入器組件30之間。以45°旋轉17基座組件140將導致在氣體分配組件120之間的每個基板60被移動到用於膜沉積的氣體分配組件120，如氣體分配組件120下方的虛線圓圈所示。另外45°的旋轉將使基板60移動遠離注入器組件30。藉由空間ALD注入器，在晶圓相對於注入器組件移動期間，膜沉積在晶圓上。在一些實施例中，基座組件140以增量的方式旋轉，這防止基板60在氣體分配組件120下方停止。基板60和氣體分配組件120的數量可相同或不同。在一些實施例中，正在處理的晶圓的數量與氣體分配組件一樣。在一或多個實施例中，正在處理的晶圓的數量是氣體分配組件的數量的一部分或整數倍。例如，若有四個氣體分配組件，則處理4x晶圓，其中x是大於或等於1的整數值。
第3圖中顯示的處理腔室100僅僅代表一種可能的配置，且不應被視為限制本揭露書的範圍。這裡，處理腔室100包括複數個氣體分配組件120。在所示的實施例中，有四個氣體分配組件（也稱為注入器組件30）圍繞處理腔室100均勻地間隔開。所示的處理腔室100是八邊形的，然而，熟悉本領域者將理解這是一種可能的形狀，且不應視為限制本揭露書的範圍。所示的氣體分配組件120是梯形的，但可為單個圓形部件或由複數個派形區段組成，如第2圖所示。
第3圖中所示的實施例包括負載鎖定腔室180或類似緩衝站的輔助腔室。這個腔室180連接到處理腔室100的一側，以允許例如基板（也稱為基板60）從處理腔室100裝載/卸載。晶圓機器人可定位在腔室180中，以將基板移到基座上。
轉盤（如，基座組件140）的旋轉可為連續的或不連續的。在連續處理中，晶圓不斷旋轉，使得它們依次曝露於每個注入器。在不連續處理中，晶圓可移動到注入器區域並停止，並接著移動到在注入器之間的區域84並停止。例如，轉盤可旋轉，使得晶圓從注入器間的區域移動穿過注入器（或者在注入器附近停止）並且到達下一個注入器間的區域，其中轉盤可再次暫停。在注入器之間的暫停可為在每個層沉積（如，曝露於電漿）之間的額外處理步驟提供時間。
第4圖顯示了氣體分配組件220的扇區或部分，其可被稱為注入器單元122。注入器單元122可單獨使用或與其他注入器單元組合使用。例如，如第5圖所示，第4圖的四個注入器單元122被組合以形成單個氣體分配組件220。（為清楚起見，未顯示分隔四個注入器單元的線。）儘管除了吹掃氣體埠155和真空埠145之外，第4圖的注入器單元122還具有第一反應氣體埠125和第二反應氣體埠135兩者，但注入器單元122不需要所有這些部件。
參照第4圖和第5圖兩者，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包含複數個扇區（或注入器單元122），其中每個扇區相同或不同。氣體分配組件220位於處理腔室內，並包含在氣體分配組件220的前表面121中的複數個細長氣體埠125、135、145。複數個細長氣體埠125、135、145和真空埠155從鄰近內周邊緣123的區域朝向鄰近氣體分配組件220的外周邊緣124的區域延伸。所示的複數個氣體埠包括第一反應氣體埠125、第二反應氣體埠135、圍繞第一反應氣體埠和第二反應氣體埠之每一者的真空埠145及吹掃氣體埠155。
然而，參考第4圖或第5圖中所示的實施例，當說明埠從至少約內周邊區域延伸到至少圍繞外周邊區域時，埠可不僅僅徑向地從內部區域延伸到外部區域。當真空埠145圍繞反應氣體埠125和反應氣體埠135時，埠可切向地延伸。在第4圖和第5圖所示的實施例中，楔形反應氣體埠125、135在所有邊緣上由真空埠145包圍，包括鄰近內周邊區域和外周邊區域。
參見第4圖，當基板沿路徑127移動時，基板表面的每個部分曝露於各種反應氣體。為了遵循路徑127，基板將曝露於或「看到」吹掃氣體埠155、真空埠145、第一反應氣體埠125、真空埠145、吹掃氣體埠155、真空埠145、第二反應氣體埠135和真空埠145。因此，如第4圖所示，在路徑127的終端處，基板已經曝露於來自第一反應氣體埠125和第二反應氣體埠135的氣流以形成層。所示的注入器單元122形成四分之一圓，但可更大或更小。第5圖中所示的氣體分配組件220可被認為是第4圖的四個注入器單元122串聯連接的組合。
第4圖的注入器單元122顯示了分離反應氣體的氣幕150。術語「氣幕」用以描述將反應氣體分離以免混合的氣流或真空的任何組合。第4圖所示的氣幕150包含靠近第一反應氣體埠125的真空埠145的部分、中間的吹掃氣體埠155和靠近第二反應氣體埠135的真空埠145的一部分。氣流和真空的這種組合可用以防止或最小化第一反應氣體和第二反應氣體的氣相反應。
參見第5圖，來自氣體分配組件220的氣流和真空的組合形成分離成複數個處理區域250。處理區域大致界定在各個反應氣體埠125、135周圍，其中氣幕150在處理區域250之間。第5圖所示的實施例構成八個單獨的處理區域250，其間具有八個單獨的氣幕150。處理腔室可具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在有至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個或12個處理區域。
在處理期間，基板可在任何給定時間曝露於多於一個處理區域250。然而，曝露於不同處理區域的部分將具有將兩者分開的氣幕。例如，若基板的前緣進入包括 第二反應氣體埠135的處理區域，則基板的中間部分將位於氣幕150下方，且基板的後緣將處於包括第一反應氣體埠125的處理區域中。
工廠界面280(其可為例如負載鎖定腔室)顯示為連接到處理腔室100。基板60顯示疊加在氣體分配組件220之上，以提供參考框架。基板60通常可座落於基座組件上，以被保持在氣體分配組件120(也稱為氣體分配板)的前表面121附近。基板60經由工廠界面280裝載到處理腔室100中，裝載到基板支撐件或基座組件上(參見第3圖)。基板60可顯示位於處理區域內，因為基板位於第一反應氣體埠125附近並且位於兩個氣幕150之間。沿路徑127旋轉基板60將使基板繞處理腔室100逆時針移動。因此，基板60將曝露於第一處理區域250a到第八處理區域250h，包括其間的所有處理區域。對於繞處理腔室的每個循環，使用所示的氣體分配組件，基板60將曝露於第一反應氣體和第二反應氣體的四個ALD循環。
批量處理器中的傳統ALD序列(如第5圖的那樣)維持化學品A和B分別從空間分離的注入器中流動，其間具有泵/吹掃部分。傳統的ALD序列具有可能導致沉積膜的不均勻性的起始和結束圖案。發明人驚奇地發現在空間ALD批量處理腔室中執行的基於時間的ALD處理提供了具有更高均勻性的膜。曝露於氣體A、沒有反應氣體、氣體B、沒有反應氣體的基本處理是掃描注入器下的基板，以分別用化學品A和B浸透表面，以避免在膜中形成起始和結束圖案形式。發明人驚奇地發現當目標膜厚度是薄的（如，小於20個ALD循環）時，基於時間的方式特別有益，其中起始和結束圖案對晶圓內均勻性效能具有顯著影響。發明人還發現產生SiCN、SiCO和SiCON膜的反應處理（如於此所述）不能藉由時域處理完成。用於吹掃處理腔室的時間量導致材料從基板表面剝離。所描述的空間ALD處理不會發生剝離，因為在氣幕下的時間很短。
因此，本揭露書的實施例涉及包含具有複數個處理區域250a-250h的處理腔室100的處理方法，其中每個處理區域藉由氣幕150與相鄰區域分離。例如，在第5圖中所示的處理腔室。取決於氣流的佈置，處理腔室內的氣幕和處理區域的數量可為任何合適的數量。第5圖所示的實施例具有八個氣幕150和八個處理區域250a-250h。氣幕的數量通常等於或大於處理區域的數量。例如，若區域250a沒有反應氣流，但僅用作裝載區域，則處理腔室將具有七個處理區域和八個氣幕。
複數個基板60位在基板支撐件上，例如，第1圖和第2圖中所示的基座組件140。複數個基板60圍繞處理區域旋轉以進行處理。通常，氣幕150在整個處理中被接合（氣體流動和真空開啟），包括沒有反應氣體流到腔室中的期間。
第一反應氣體A流到一或多個處理區域250中，同時惰性氣體流到不具有第一反應氣體A流入其中的任何處理區域250。例如，若第一反應氣體流至處理區域250b到處理區域250h中，則惰性氣體將流至處理區域250a中。惰性氣體可流過第一反應氣體埠125或第二反應氣體埠135。
處理區域內的惰性氣體流可為恆定的或變化的。在一些實施例中，反應性氣體與惰性氣體共同流動。惰性氣體將充當載體和稀釋劑。由於相對於載氣的反應性氣體的量很小，因此共同流動可藉由減小在相鄰區域之間的壓力差來更容易地平衡在處理區域之間的氣體壓力。
第6圖顯示了具有四個注入器單元122和四個開口610的氣體分配組件120的另一個實施例。開口610可由注入器插入件（未顯示）佔據，注入器插入件將形成均勻的部件。在一些實施例中，氣體分配組件120具有溫度控制主體。例如，具有四個開口610和四個注入器單元122的所示大型部件可使用熟悉本領域者已知的流體通道或其他冷卻/加熱配置來冷卻及/或加熱。所示的開口610包括凸緣612，凸緣612經調整尺寸以支撐注入器插入件；然而，這僅僅是代表性的一種可能的配置，且不應被視為限制本揭露書的範圍。
傳統的方法和設備需要用於RF電流的良好接地路徑。這排除了使用在多個CCP電極下物理移動的平台。在這種情況下，提供反電極，且放置晶圓的平台的一側的返回路徑不必是RF返回路徑的一部分。這可能導致難以在整個晶圓之上產生均勻的電漿（電位和離子密度）。
本揭露書的一些實施例有利地提供具有串聯電連接的一對電容耦合電漿（CCP）源的設備。一些實施例有利地提供CCP，其中一個電漿源上的RF電流通過另一電漿源返回。一些實施例有利地提供了用以最小化或消除RF電流返回通過的外部接地路徑的設備和方法，使其適合於機械動態電漿腔室，其中難以確保良好的接地路徑。
本揭露書的一些實施例有利地提供了將兩個CCP平台配對一起移動並將一個CCP源用作另一個源的返回的設備和方法。一些實施例提供了沒有RF返回路徑的嚙合接合和脫離的複雜佈置的設備和方法。
在一些實施例中，兩個CCP源並聯連接。底部RF路徑彼此連接。 RF功率施加到頂側，彼此相差180度，並以推拉方式來回驅動RF電流。RF電流進入一個源，從底部離開源，並從底部返回到另一個源，且從另一個源的頂部電極離開。
源可由兩個不同步180°操作的RF產生器驅動，或者由將經由平衡-不平衡轉換器（同軸變壓器、傳統變壓器等）饋送兩側的一個產生器驅動。通過兩個源的RF電流的連續性將允許改善兩個源的同時操作。使用單個產生器可節省第二產生器和匹配電路的成本。
在第2圖和第3圖中顯示的實施例中，基座是單個導電體。在一些實施例中，如第7圖所示，單獨的基板支撐件710經使用並配置成像單個晶圓基座700那樣工作。四個單獨的基板支撐件710連接到十字形基座基部720。基座基部720連接到馬達730，馬達730可提供一或多個z軸運動或θ運動（圍繞z軸旋轉）。所示的晶圓基座700具有四個單獨的基板支撐件710和適當形狀的基座基部720；然而，熟悉本領域者將認識到可存在有具有適當形狀的基座基部720的任何合適數量的基板支撐件710（如，2、3、4、5、6等）。
每個基板支撐件710可獨立於其他基板支撐件710被加熱/冷卻。這允許每個基座上的晶圓被單獨地溫度控制，這取決於在z軸周圍的任何給定位置處發生的特定處理/反應。例如，處理工具可具有四個單獨的處理區域，使得每個晶圓在基座上移動到一些或所有處理區域，以進行多個反應和處理。
參照第8圖-第13圖，本揭露書的一或多個實施例涉及提供均勻電漿的處理腔室800和方法。在第8圖中，可使用一對固定電極820a、820b和一對移動電極（顯示為移動加熱器810a、810b），如串聯電路所示。儘管所示實施例使用移動加熱器，但是本揭露書不限於這種設備。通常，本揭露書涉及藉由連接接地路徑並協調相位，使得不需要物理接地而在兩個或更多個源上產生電漿的方法。在第6圖和第7圖中所示的實施例中，可存在有兩個或四個電漿注入器(噴頭)，其中兩個可使用於此描述的相位協調同時點燃。可在電極820a和加熱器810a之間點亮電漿815a，且同時在電極820b和加熱器810b之間點亮另一個電漿815b。加熱器810a、810b可接著移動，使得電極820a和加熱器810b配對，反之亦然。兩個電漿可再次點亮。相同的產生器830和匹配組835用以為兩個串聯的電漿供電。不受任何特定操作理論的束縛，據信使兩個電漿串聯確保兩個電漿同時點燃且相同的電流通過兩對電極，且因此兩個晶圓具有相似的曝光。藉由在電極之間交替並確保兩個晶圓的平均效果。同軸電纜840連接兩個加熱器810a、810B和與加熱器一起移動的電極，因此在物理RF連接中沒有相對運動。將RF部件減少到一個產生器830和一個匹配組835降低了成本和複雜性，同時確保了晶圓到晶圓的匹配。
在第8圖中所示的實施例中，同軸電纜840嵌入在基座基部720內。同軸電纜840可連接到加熱器並以熟悉本領域者已知的任何合適的方式佈線。同軸電纜840包含內導體842和外導體846，在它們之間具有絕緣體844。
第9圖顯示了具有基板支撐件910a、910b和電極920a、920b的處理腔室900的示意圖。具有合適匹配電路935的RF源930耦合到電極920a和電極920b。基板支撐件910a、910b(在一些實施例中為加熱器)和同軸電纜940形成電路的底部，使得電流950在一個方向 上從RF源930流回RF源930。顯示電流950的箭頭具有細線以區分電流950和圖像電流960。如熟悉本領域者將認識到的，箭頭的方向將隨著RF電流的振盪而改變。
在所示實施例中，頂部RF路徑(通過RF產生器930連接920a至920b)是開放連接。底部RF路徑(將支撐件910a連接到支撐件910b用同軸電纜940和連接件970完成，以形成圖像電流960流動的完整路徑。RF源930經由變壓器耦合的平衡-不平衡轉換器而耦合到電極。平衡-不平衡轉換器可用以將產生器的輸出轉換為平衡輸出。
第10圖顯示了處理腔室1000的另一個實施例。這裡，同軸線1040連接底部1002的部件(支撐件1010a、1010b)，且同軸線1041通過RF產生器1030連接電極1020a和1020b。饋送到一個電漿源(電極1020a、1020b)的RF電流將經由另一個源返回。這將產生圖像電流1060，圖像電流1060可使處理區域內側的RF場偏斜。使用同軸路徑來完成整個圓可幫助形成對稱的電流分佈但是具有沿著壁並且越過在處理腔室1000的頂部1001和底部1002之間的間隙1005的電流1050(可為位移電流或無功電流(reactive current))。一些實施例的間隙在約0.1mm至約5mm的範圍中，或在約0.5mm至約2mm的範圍中，或約1mm。
第11圖顯示了處理腔室1100的另一個實施例。類似於第9圖，第11圖所示的實施例具有連接底部部 件(基板支撐件1110a，1110b)的同軸線1140，而開放線1141連接頂部部件(電極1120a、1120b和RF產生器1130)。同軸線也可用以連接頂部部件。這裡，添加調諧元件1147a、1147b以將虛擬接地帶到電極。據信這將降低在電極和周圍金屬結構1108之間的電壓，並使在那些區域中引發放電的機會最小化。調諧元件1147a、1147b降低在基座(基板支撐件1110a、1110b)與周圍金屬結構1108之間的電壓，以減少寄生電漿。
第12圖顯示了具有介電斷裂1270的處理腔室1200的另一個實施例。腔室的頂部以與第11圖中所示的方式類似的方式連接。腔室的底部部分藉由包括介電斷裂1270而區分。基板支撐件1210a通過具有平衡-不平衡轉換器1247a、1247b的同軸線1240而連接到基板支撐件1210b。介電間隔件1270分離基板支撐件1210a、1210b，從而減小腔室的底部中的圖像電流。不受任何特定操作理論的束縛，據信提供介電斷裂台消除了沿腔室的壁的路徑之需求。這可能導致在部件的表面之間產生電壓差。
介電斷裂1270可為熟悉本領域者已知的任何合適的材料。合適的介電材料包括(但不限於)石英、陶瓷和Teflon®(聚四氟乙烯)。
第13圖顯示了具有非同軸底部路徑的處理腔室1300的另一實施例。RF產生器1330將電極1320a與電極1320b連接。形成底部路徑而沒有將基板支撐件 1310a與基板支撐件1310b連接的同軸線。調諧元件1347a、1347b連接到外導體，為沒有同軸線的圖像電流提供返回路徑。
本揭露書的另外的實施例涉及具有至少兩個電漿站的處理腔室。如以這種方式所使用的，電漿站具有可用以產生電漿的電極、噴頭或氣體分配系統。電漿站可為隔離區域(如第7圖-第8圖的實施例中那樣)，或批量處理腔室的單獨部分(諸如第1圖-第6圖中所示的處理腔室)。
再次參見第8圖-第13圖，處理腔室800包括具有複數個支撐表面的晶圓基座，以支撐各個晶圓以進行處理。在第8圖中，支撐表面顯示為一對移動電極(顯示為移動加熱器810a、810b)。
可在第一電極820a和第一支撐表面(加熱器810a)之間點亮電漿815a，且同時在第二電極820b和第二支撐表面(加熱器810b)之間點亮電漿815b。支撐表面(加熱器810a、810b)可接著移動，使得第一電極820a和第二支撐表面(加熱器810b)配對，反之亦然。兩個電漿可再次點亮。相同的RF產生器830和匹配組835用以為兩個串聯的電漿供電。RF產生器830連接到第一電漿站中的第一電極820a和第二電漿站中的第二電極820b，以形成頂部RF路徑。不受任何特定操作理論的束縛，據信使兩個電漿串聯確保兩個電漿同時點燃並且相同的電流通過兩對電極，且因此兩個晶圓具有相似的曝 光。藉由在電極之間交替並確保兩個晶圓的平均效果。同軸電纜840連接兩個加熱器810a、810b及與加熱器一起移動的電極，因此在物理RF連接中沒有相對運動。將RF部件減少到一個產生器830和一個匹配組835降低了成本和複雜性，同時確保了晶圓到晶圓的匹配。
在第8圖中所示的實施例中，同軸電纜840嵌入在基座基部720內。同軸電纜840可連接到晶圓基座的至少兩個支撐表面(如，加熱器810a、810b)，以形成底部RF路徑。連接可以熟悉本領域者已知的任何合適的方式佈線，包括(但不限於)同軸(coaxial)(同軸(coax))電纜。同軸電纜840包含內導體842和外導體846，在它們之間具有絕緣體844。
第9圖-第13圖中顯示的每個實施例適用於具有至少兩個支撐表面和至少兩個電漿站的處理腔室。這些顯示中的部件的佈置類比於可移動加熱器被更通用的支撐表面替換的部件的佈置。支撐表面可包括可移動的加熱器，但不限於這種方式。
本揭露書的另外的實施例涉及處理複數個基板的方法。方法包含為連接到第一電漿處理站中的第一電極和第二電漿處理站中的第二電極的RF產生器供電，以形成頂部RF路徑。在電極供電期間，第一支撐表面位於第一電漿處理站內，且第二支撐表面位於第二電漿處理站中。第一支撐表面和第二支撐表面連接以形成底部RF路徑。支撐表面可為可移動加熱器或熟悉本領域者已知的任 何其他基座類型部件。在一些實施例中，方法進一步包含提供在第一電極和第二電極之間的連接件及/或第一支撐表面和第二支撐表面之間的連接件，如上面參考第9圖-第13圖所述。
在前述說明書中，已經參考本揭露書的特定示例性實施例描述了本揭露書的實施例。顯而易見的是，在不背離以下的申請專利範圍中闡述的本揭露書的實施例的更廣泛的精神和範圍的情況下，可對其進行各種修改。因此，說明書和圖式應被視為說明性意義而非限制性意義。
17:旋轉
60:基板
61:頂表面
84:區域
100:處理腔室
120:氣體分配組件
121:前表面
122:注入器單元
123:內周邊緣
124:外周邊緣
125:第一反應氣體埠/氣體埠
127:路徑
135:第二反應氣體埠/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/氣體埠
150:氣幕
155:吹掃氣體埠/真空埠/
160:支撐柱
162:微調致動器
170:間隙
180:腔室
220:氣體分配組件
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:工廠界面
610:開口
612:凸緣
700:晶圓基座
710:基板支撐件
720:基座基部
730:馬達
800:處理腔室
810a:加熱器
810b:加熱器
815a:電漿
815b:電漿
820a:電極
820b:電極
830:產生器
835:匹配組
840:同軸電纜
842:內導體
844:絕緣體
846:外導體
900:處理腔室
910a:基板支撐件
910b:基板支撐件
920a:電極
920b:電極
930:RF源/RF產生器
935:匹配電路
940:同軸電纜
950:電流
960:圖像電流
970:連接件
1000:處理腔室
1001:頂部
1002:底部
1005:間隙
1010a:支撐件
1010b:支撐件
1020a:電極
1020b:電極
1030:RF產生器
1040:同軸線
1041:同軸線
1050:電流
1060:圖像電流
1100:處理腔室
1108:周圍金屬結構
1110a:基板支撐件
1110b:基板支撐件
1120a:電極
1120b:電極
1130:RF產生器
1140:同軸線
1141:開放線
1147a:調諧元件
1147b:調諧元件
1200:處理腔室
1210a:基板支撐件
1210b:基板支撐件
1240:同軸線
1247a:平衡-不平衡轉換器
1247b:平衡-不平衡轉換器
1270:介電斷裂
1300:處理腔室
1310a:基板支撐件
1310b:基板支撐件
1320a:電極
1320b:電極
1330:RF產生器
1347a:調諧元件
1347b:調諧元件
因此，可詳細地理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施例獲得上面簡要概述的本揭露書的更具體的描述，其中一些實施例顯示在附隨的圖式中。然而，應注意附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施例，且因此不應認為是對其範圍的限制，因為本揭露書可允許其他同等有效的實施例。
第1圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的批量處理腔室的剖視圖；
第2圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的批量處理腔室的局部透視圖；
第3圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第4圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的在批量處理腔室中使用的楔形氣體分配組件的一部分的示意圖；
第5圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的批量處理腔室的示意圖；
第6圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的具有用於氣體注入器插入件的開口的氣體分配組件；
第7圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；
第8圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；
第9圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；
第10圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；
第11圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；
第12圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖；及
第13圖顯示了根據本揭露書的一或多個實施例的處理腔室的示意圖。
700:晶圓基座
710:基板支撐件
720:基座基部
730:馬達

Claims (19)

  1. 一種處理腔室，包含：至少兩個電漿站；一晶圓基座，具有複數個支撐表面，以支撐各個晶圓以進行處理；一RF產生器，連接到一第一電漿處理站中的一第一電極和一第二電漿處理站中的一第二電極，以形成一頂部RF路徑；及一連接件，在該晶圓基座的至少兩個支撐表面之間，以形成一底部RF路徑，其中該第一電極、在該晶圓基座的該至少兩個支撐表面之間的該連接件及該第二電極形成用於一RF電流的一路徑。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中在該等支撐表面之間的該連接件位於該晶圓基座內。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中在該等支撐表面之間的該連接件包含一同軸連接件。
  4. 如請求項3所述之處理腔室，進一步包含一第二底部RF路徑，連接該等支撐表面。
  5. 如請求項3所述之處理腔室，其中該頂部RF路徑藉由一同軸電纜而形成。
  6. 如請求項3所述之處理腔室，進一步包含一 調諧元件，連接到該等支撐表面之每一個。
  7. 如請求項6所述之處理腔室，其中該調諧元件包含一平衡-不平衡轉換器。
  8. 如請求項6所述之處理腔室，其中該調諧元件減小在該等支撐表面與形成該處理腔室的一周圍金屬結構之間的電壓差。
  9. 如請求項3所述之處理腔室，進一步包含一介電間隔件，分離該等支撐表面。
  10. 如請求項9所述之處理腔室，其中該介電間隔件包含石英、陶瓷或聚四氟乙烯的一或多種。
  11. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包含一調諧元件，連接到該等支撐表面之每一個。
  12. 如請求項11所述之處理腔室，其中該調諧元件包含一平衡-不平衡轉換器。
  13. 如請求項11所述之處理腔室，其中該底部RF路徑在沒有一同軸電纜的情況下形成。
  14. 一種處理腔室，包含：複數個處理站，圍繞該處理腔室的一內部佈置，該複數個處理站包含：至少兩個電漿站；一晶圓基座，具有複數個加熱器，以支撐各個晶圓進行處理，加熱器的該數量等於處理站的該數量；一RF產生器，連接到一第一電漿處理站中的一第 一電極和一第二電漿處理站中的一第二電極，以形成一頂部RF路徑；及一連接件，在該晶圓基座的一第一加熱器和一第二加熱器之間，以形成一底部RF路徑，其中該第一電極、在該晶圓基座的該第一加熱器和該第二加熱器之間的該連接件及該第二電極形成用於一RF電流的一路徑。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，其中在該第一加熱器和第二加熱器之間的該連接件在該晶圓基座內。
  16. 如請求項14所述之處理腔室，其中在該第一加熱器和該第二加熱器之間的該連接件包含一同軸連接件。
  17. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包含一第二底部RF路徑，將該第一加熱器連接到該第二加熱器。
  18. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包含一調諧元件，連接到該第一加熱器和第二加熱器的每一個。
  19. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包含一介電間隔件，分離該第一加熱器與該第二加熱器。
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