用于等离子体处理系统的承载板技术方案

一种用于接纳晶片的承载板包括限定在承载板的顶表面上的中间部分中的凹穴，并具有表面直径。凹穴限定衬底支撑区域。承载板的保持特征被限定在凹穴的外边缘处。承载板的锥形部分从保持特征延伸到外径。锥形部分配置成接纳聚焦环。承载板的底表面配置成位于在处理室中使用的基座上方。多个晶片支撑件设置在衬底支撑区域的顶表面上，以在接纳晶片时支撑晶片。

Load Plate for Plasma Processing System

A bearing plate for receiving a wafer includes a cavity confined in the middle part of the top surface of the bearing plate and has a surface diameter. The cavity defines the support area of the substrate. The retaining feature of the bearing plate is limited to the outer edge of the concave. The conical part of the bearing plate extends from the retaining feature to the outer diameter. The conical part is configured to receive the focusing ring. The bottom surface of the bearing plate is arranged above the base used in the treatment room. A plurality of wafer supports are arranged on the top surface of the substrate support area to support the wafer when receiving the wafer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于等离子体处理系统的承载板
本专利技术涉及半导体处理工具中使用的结构，尤其涉及用于支撑在基座上的半导体晶片的承载板结构，以及使用所述承载板结构进行传送的方法。
技术介绍
在诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)之类的晶片处理中，采用承载环组件将晶片从一个站传送到另一个站。为了将晶片从一个处理站提升并定位在下一个站上，在承载环组件中采用保持特征。保持特征设计成在晶片边缘下方延伸，但在处理定位期间不接触晶片边缘。这种布置在晶片边缘周围留下许多间隙。因此，在热PECVD工艺中，晶片边缘较冷，经历与晶片的其余部分不同的RF耦合，在间隙中经历潜在或周期性的寄生等离子体点燃，从而破坏RF功率的处理，并且可能导致许多其他有害的问题。此外，由于当晶片围绕处理工具转位时承载环与晶片形成接触和断开接触，处理室中产生的颗粒很可能迁移并沉积在晶片边缘上，从而影响管芯产量。只要保持一定量的边缘排除区(例如，3mm)，在晶片边缘处(在该晶片边缘处，晶片悬挂在承载环保持特征上)的温度不连续性是可容忍的，其中在边缘排除区不形成晶片管芯。然而，由于制造商将边缘排除区向外推得更远(例如，约1.8mm或更小)，该悬垂区域越来越成为要克服的竞争劣势和工程挑战的来源。此外，上述缺陷导致膜厚度和其他性能指标的各种不均匀性的来源。对于采用机械手通过升降销将晶片直接传送到基座或卡盘上的处理模块，这种变化可能导致性能问题。不均匀性成为问题，特别是在具有多个处理站的处理模块中，例如在由LamResearchCorporation制造的四站处理模块中。为了克服这些问题，采用了使用承载环的无环晶片传送机构。然而，承载环需要协调、附加机构(例如，主轴马达)和更多自动化。此外，采用承载环的晶片传送机构需要在接纳晶片的凹穴中的不可接受的造成运输期间的累积传递(handoff)误差的大的径向间隙。在晶片传送机构中，承载环没有完全在晶片下方延伸，而是刚好在晶片边缘处或刚好超出晶片边缘处开始。此外，为了保持竞争优势，较新的工艺要求高精度特征位于非常靠近晶片边缘的位置，即刚好由承载环保持特征占据的区域。为了提供这样的优点，必须消除或显著减少在晶片背面上的沉积，特别是在晶片边缘处的背面上的沉积。正是在这样的背景下，本专利技术的实施方案出现了。
技术实现思路
本公开的实施方案提供了系统、装置和方法，其采用在接纳晶片时支撑晶片的可拆卸承载板，其能够实现类似于承载环状晶片传送的工艺，但没有承载环状晶片传送的缺点。举例来说，承载板克服了无环晶片传送机构和其他晶片传送机构的限制。承载板具有凹穴，在处理期间晶片放置在该凹穴中，并且承载板配置成搁置在基座上。当晶片需要被运输到不同的站时，其上具有晶片的承载板可以被提升并移动到另一个基座。因此，通过传送承载板可以实现晶片从一个站到另一个站的传送，而不需要从承载板的支撑表面提升晶片。在用于沉积(例如PECVD)的处理室的特定示例中，晶片被接纳并支撑在承载板上，承载板接纳在处理室的基座上。承载板包括凹穴，该凹穴在接纳晶片时覆盖至少延伸晶片直径的表面。凹穴的侧面和底部是连续的，因为它们由单个部件结构形成。凹穴限定衬底支撑区域。在一个实施方案中，晶片在处理和传送期间保持与承载板接触。结果，当移动承载板以实现晶片传送时，这种移动不需要与晶片形成或断开接触。承载板的这种设计还消除了晶片边缘下方的间隙。通过将间隔特征直接制造到承载板的衬底支撑区域中，可以使晶片承载板间隔特征(例如提供最小接触区域的小凸块)非常小。这种间隔特征的精确制造使晶片下侧上的间隙最小化。在一个实施方案中，可以通过使用用于承载板的陶瓷和用于基座的金属来设计混合晶片接纳机构。这种混合结构保留了环传送机构的简单性和吞吐量优势，同时解决了环传送机构的局限性。本文讨论的各种实施方案提供了与传统晶片传送机构相比的许多益处。这些益处中的一个包括消除晶片边缘的温度不连续性。另一益处是消除了晶片边缘周围的间隙，这可能导致寄生等离子体点燃或不连续的高频传输阻抗。由于承载板提供在晶片下方延伸并围绕晶片边缘附近的关键区域缠绕的高精度凹穴特征，因此减少了晶片边缘和下侧的颗粒污染。当承载板与晶片作为一个单元从一个站移动到另一个站时，承载板保持与晶片接触。结果，不需要单独的传送机构来将晶片提升到凹穴外。承载板提供了表面，通过机械手可以高精度地将晶片放置在该表面上，而不会引起偏心传递，例如传统的主轴-承载环传递中涉及的那些。通过组合在晶片下面的高精度的陶瓷表面和接纳承载板的低成本金属(例如铝)基座，承载板提供了低成本的解决方案。在一个实施方案中，公开了一种用于处理晶片的处理室。处理室包括基座，该基座配置成接纳承载板。基座具有顶表面和环形表面。基座的顶表面限定在承载板的中间部分中并且延伸表面直径。基座的环形表面通过由限定了第一高度的向下的台阶而与顶表面分离。环形表面从顶表面的表面直径向外延伸到基座的外径。承载板具有限定在承载板的顶表面上的中间部分中的凹穴，并且至少延伸到表面直径。保持特征设置在凹穴的外边缘附近。锥形部分从保持特征延伸到基座的外径。当接纳晶片时，凹穴限定了用于支撑晶片的衬底支撑区域。多个承载支撑件沿基座的顶表面分布。当接纳晶片时，多个承载支撑件限定了为承载板提供可靠支撑的最小接触区域。在另一实施方案中，公开了一种用于接纳晶片的承载板。承载板包括限定在承载板的中间部分中的凹穴，并具有表面直径。凹穴限定衬底支撑区域。在承载板中在凹穴的外边缘处限定保持特征。锥形部分限定在承载板中并且配置成从保持特征延伸到外径。锥形部分配置成接纳聚焦环。承载板的底表面配置成位于基座上方。多个晶片支撑件设置在衬底支撑区域的顶表面上，以在接纳晶片时支撑晶片。根据以下结合通过示例的方式图解本专利技术的原理的附图的详细描述，本专利技术的其他方面和优点将变得显而易见。附图说明图1A根据一个实施方案示出了一种衬底处理系统，其用于处理晶片，例如，以在其上形成膜。图1B根据一个实施方案示出了一种被配置为在晶片上执行沉积工艺的衬底处理系统。图1C-1、图1C-2和图1C-3示出了根据替代实施方案的用于处理晶片的衬底处理系统。图1D示出了根据一个实施方案的衬底处理系统的多站室的横截面视图，该多站室被配置为在晶片上执行沉积工艺。图2A示出了根据一个实施方案的衬底处理系统的多站处理工具的俯视图，其中提供了四个处理站并且使用蜘蛛状叉来移动承载板。图2B示出了根据一个实施方案的图2A中所示的衬底处理系统的多站处理工具的实施方案的示意图，其具有入站加载锁和出站加载锁。图3示出了根据替代实施方案的具有用于移动承载板的晶片叶片的衬底处理系统的多站处理工具的俯视图。图4示出了根据一个实施方案的多站处理工具的处理站的示例配置的俯视图。图5A示出了根据本专利技术的实施方案的在衬底处理系统中的基座300的周边部分的横截面图，承载板被接纳在基座300上。图5A-1示出了根据本专利技术的实施方案的接纳在图3A中标识的凹穴中的晶片的边缘部分的扩大图。图5B示出了根据本专利技术的替代实施方案的晶片的周边部分的横截面视图，其包括用于接纳聚焦环的承载板。图5C-1和图5C-2示出了根据本专利技术的替代实施方案的晶片的周边部分的横截面视图，其包括用于接纳聚焦环的承载板。图5D-1和图5D-2示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理晶片的处理室，其包括：基座，其被配置成支撑承载板，所述基座的顶表面延伸到至少外径；所述承载板被配置成设置在所述基座上，所述承载板包括限定在所述承载板的顶表面上的中间部分中以便至少覆盖所述表面的直径的凹穴、在邻近所述凹穴的外边缘处设置的保持特征、以及从所述保持特征延伸到所述基座的所述外径的锥形部分，所述凹穴限定衬底支撑区域，以在接纳晶片时支撑该晶片；和沿着所述基座的所述顶表面分布的多个承载支撑件，所述多个承载支撑件限定最小接触区域，所述最小接触区域在接纳所述承载板时，为所述承载板提供可靠支撑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.03 US 15/343,1591.一种用于处理晶片的处理室，其包括：基座，其被配置成支撑承载板，所述基座的顶表面延伸到至少外径；所述承载板被配置成设置在所述基座上，所述承载板包括限定在所述承载板的顶表面上的中间部分中以便至少覆盖所述表面的直径的凹穴、在邻近所述凹穴的外边缘处设置的保持特征、以及从所述保持特征延伸到所述基座的所述外径的锥形部分，所述凹穴限定衬底支撑区域，以在接纳晶片时支撑该晶片；和沿着所述基座的所述顶表面分布的多个承载支撑件，所述多个承载支撑件限定最小接触区域，所述最小接触区域在接纳所述承载板时，为所述承载板提供可靠支撑。2.根据权利要求1所述的处理室，其中所述承载板是可拆卸单元，并且被配置为与接纳在其上的所述晶片移入和移出所述处理室。3.根据权利要求1所述的处理室，其中所述凹穴延伸至少等于接纳在所述承载板上的所述晶片的直径的表面直径。4.根据权利要求3所述的处理室，其中所述晶片的所述直径是100mm、150mm、200mm、300mm、330mm和450mm中的一个。5.根据权利要求1所述的处理室，其还包括耦合到控制器的升降机构，所述升降机构被配置为基于来自所述控制器的信号提升所述承载板。6.根据权利要求5所述的处理室，其中所述信号是松脱信号。7.根据权利要求1所述的处理室，其还包括分布在所述基座的主体中的多个升降销，所述多个升降销中的每一个配置成在接合时穿过限定在所述基座的所述顶表面上的相应凹部向外延伸，并且在脱离时缩回到壳体中，所述多个升降销连接到升降销控制装置，所述升降销控制装置耦合到控制器并且被配置为响应于来自所述控制器的信号而接合、脱离所述多个升降销。8.根据权利要求1所述的处理室，其还包括多个电极，所述多个电极设置在所述基座的主体内靠近所述基座的所述顶表面，所述多个电极耦合到静电卡盘(ESC)控制装置，所述ESC控制装置被配置为向所述多个电极施加电压以引起在所述基座和所述承载板之间的双极夹持或松脱，用于夹持或松脱的所述电压响应于从耦合到所述ESC控制装置的控制器接收的信号而施加。9.根据权利要求1所述的处理室，其中多个晶片支撑件均匀地分布在所述承载板的所述凹穴的所述衬底支撑区域上，所述多个晶片支撑件限定用于在接纳所述晶片时支撑所述晶片的最小接触区域。10.根据权利要求1所述的处理室，其中所述承载板由不含硅的材料制成。11.根据权利要求1所述的处理室，其中所述承载板由导热材料制成。12.根据权利要求1所述的处理室，其中所述承载板的所述锥形部分配置成接纳聚焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·利瑟，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US