用于半导体处理的晶片定位基座制造技术

一种组件在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用并且包括从中心轴延伸的基座。致动器配置用于控制基座的运动。中心轴在致动器和基座之间延伸，中心轴配置成沿着中心轴线移动基座。升降垫被配置为搁置在基座上并且具有垫顶表面，该垫顶表面被配置为支撑放置在其上的晶片。垫轴在致动器和升降垫之间延伸并控制升降垫的运动。垫轴定位在中心轴内，并且被配置成当基座处于向上位置时将升降垫与基座顶表面分离处理旋转位移。垫轴配置成在第一和第二角度方位之间相对于基座顶表面旋转。

Wafer Positioning Base for Semiconductor Processing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体处理的晶片定位基座
所提供的实施方案涉及半导体衬底处理方法和设备工具，更具体地，涉及用于在不同晶片到基座方位处理晶片的晶片定位基座。
技术介绍
改进的膜均匀性在等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和等离子体原子层沉积(ALD)技术中是重要的。实现PECVD和ALD的室系统与导致不均匀膜沉积的硬件特征相关联。例如，硬件特征会与室不对称性和基座不对称性相关联。此外，许多工艺经历各种起源的方位角不均匀性。随着客户越来越倾向于将管芯定位成更靠近晶片边缘，这种方位角不均匀性对整体不均匀性的数值贡献增加。尽管尽最大努力使损伤和/或不均匀的沉积分布最小化，但传统的PECVD和等离子体ALD方案仍然需要改进。特别地，执行PECVD和ALD的多站模块的特征在于大的开放式反应器，其会有助于方位角不均匀性(例如，θ方向上的NU)。例如，一些不均匀性可能导致特征膜厚度朝向反应器中心的主轴转移机构倾斜。由于不均匀的物理室几何形状(包括由组装和部件制造公差引起的那些)，单工作站模块中也存在不均匀性。传统上，通过物理地倾斜喷头来补偿沉积不均匀性，使得喷头有意地定向成不平行于基座。虽然不是优异的解决方案，但它在历史上是有效的。然而，该方案的有效性正在变得越来越有限，特别是当管芯尺寸减小并且晶片的边缘越来越多地用于管芯时。在不旋转硬件特征的情况下在多个方位处理晶片已被证明在滤除方位角非均匀性方面是有效的。现有技术中最基本的当前方法包括部分处理晶片，从处理室移除晶片，在单独的晶片处理器中旋转晶片，然后重新插入晶片以在新的方位进一步处理。这种方法的主要优点是室内没有硬件旋转。然而，该现有技术解决方案具有吞吐量、污染和显著的额外硬件方面的缺点。现有技术中的另一种解决方案在处理期间旋转整个基座。然而，该解决方案具有将与基座相关的不均匀性与晶片一起旋转的不利特性。在这种情况下，基座可以具有不均匀的特征，该不均匀的特征不会被取消并且会在处理期间出现在晶片上。此外，晶片在袋中的边缘效应是另一类非均匀性，该非均匀性在处理期间当整个基座旋转时，与晶片直接一起旋转。也就是说，基座旋转(例如，在ALD氧化物沉积中)不会明显改善不均匀性。此外，除了有限的性能之外，旋转整个基座还需要以将RF功率传递通过旋转基座为代价。这需要昂贵的电路来通过滑环进行阻抗匹配，以将足够的RF功率传递给等离子体。旋转整个基座也使输送流体和气体(例如用于冷却)复杂化。另外，存在于基座中的加热系统也需要旋转，这增加了成本和复杂性。在此背景下，出现了本公开内容。
技术实现思路
本实施方案涉及在单站和多站系统中的PECVD和ALD工艺期间提供改进的膜均匀性。本公开的实施方案提供了在不旋转基座的情况下旋转晶片，这有利地滤除室的不对称性和基座的不对称性两者。本公开的实施方案包括一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件。该组件包括基座，其具有从基座的中心轴线延伸到基座直径的基座顶表面。该组件包括致动器，其被配置用于控制所述基座的运动。该组件包括中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，其中所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座。该组件包括升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面和被配置成搁置在所述基座顶表面上的垫底表面。所述垫顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片。该组件包括在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，其中所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动。所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，并且其中所述垫轴定位在所述中心轴内。所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移。所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。本公开的其他实施方案包括一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件。该组件包括基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸至基座直径的基座顶表面，其中所述基座顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片。该组件包括凹部，其居中于所述基座顶表面，其中所述凹部从所述中心轴线延伸至凹部直径，所述凹部具有凹部高度，并且所述凹部具有凹部底表面。该组件包括致动器，其被配置用于控制所述基座的运动。该组件包括中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，其中所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座。该组件包括升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面，其中所述升降垫被配置成当位于凹部内时，搁置在所述凹部底表面上。该组件包括在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，其中所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动。所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，其中所述垫轴定位在所述中心轴内。所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移。所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。在另一实施方案中，公开了一种用于操作用于在晶片上沉积膜的处理室的方法。该方法包括将所述晶片放置在组件上，所述组件包括基座和升降垫。所述基座包括从中心轴线延伸到基座直径的基座顶表面，其中所述升降垫被配置为搁置在所述基座上。该方法包括控制所述基座沿所述中心轴线向上和向下移动。该方法包括将所述基座移动到处理位置。该方法包括执行第一数量的处理循环，其中所述升降垫相对于所述基座顶表面处于第一角度方位。该方法包括将所述基座移动到向上位置。该方法包括当所述基座处于所述向上位置时，所述升降垫相对于所述基座顶表面沿所述中心轴线向上升高，使得所述升降垫与基座顶表面分离处理旋转位移，并且使得设置在所述升降垫上的所述晶片与所述基座分离。该方法包括使所述升降垫在与所述基座顶表面分离时相对于所述基座顶表面旋转至相对于所述基座顶表面的第二角度方位。该方法包括降低所述升降垫以搁置在所述基座上。该方法包括将所述基座移动到所述处理位置。该方法包括执行第二数量的处理循环，其中所述升降垫处于所述第二角度方位。在阅读整个说明书和权利要求书后，本领域技术人员将理解这些和其他优点。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施方案。图1示出了衬底处理系统，其用于处理晶片，例如，以在其上形成膜。图2示出了根据一实施方案的多站处理工具的俯视图，其中提供了四个处理站。图3示出了根据一实施方案的具有入站加载锁和出站加载锁的多站处理工具的实施方案的示意图。图4示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配。图5A是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图。图5B是根据本公开的一实施方案的图4的衬底处理系统的横截面图，其示出了升降垫和基座配置，其中升降垫的尺寸设定成大致与晶片匹配，并且其中基座和升降垫处于使得升降销延伸部能用于晶片输送的水平。图5C是根据本公开的一实施方案的升降垫和基座之间的界面的图，其包括设定最小接触区域(MCA)的垫间隙。图6示出了根据本公开的一实施方案的包括升降垫和基座配置的衬底处理系统，其中升降垫小于晶片。图7A是根据本公开的一实施方案的图6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，其包括：基座，其具有从中心轴线延伸的基座顶表面；致动器，其被配置用于控制所述基座的运动；中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座；升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面和被配置成搁置在所述基座顶表面上的垫底表面，所述垫顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片；以及在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动，所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，所述垫轴定位在所述中心轴内；其中，所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移；其中，所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.12 US 15/291,5491.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，其包括：基座，其具有从中心轴线延伸的基座顶表面；致动器，其被配置用于控制所述基座的运动；中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座；升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面和被配置成搁置在所述基座顶表面上的垫底表面，所述垫顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片；以及在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动，所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，所述垫轴定位在所述中心轴内；其中，所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移；其中，所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。2.根据权利要求1所述的组件，其还包括：被设置在所述基座顶表面上的多个垫支撑件，所述垫支撑件被配置成将所述升降垫支撑在所述基座顶表面上方的垫支撑水平处。3.根据权利要求2所述的组件，其中垫支撑件是导电的。4.根据权利要求2所述的组件，其中当所述基座和升降垫处于处理位置时，所述升降垫搁置在所述多个垫支撑件上。5.根据权利要求1所述的组件，其中所述升降垫还包括：设置在所述垫顶表面下方的静电卡盘(ESC)组件。6.根据权利要求1所述的组件，其中所述垫顶表面的直径的尺寸大致为晶片直径。7.根据权利要求6所述的组件，其中所述垫顶表面的所述直径的尺寸设置成容纳承载环。8.根据权利要求1所述的组件，其中所述垫顶表面的直径小于晶片直径。9.根据权利要求1所述的组件，其还包括：包括多个升降销的升降销组件，所述升降销延伸穿过被配置在所述基座内的多个基座轴。10.根据权利要求9所述的组件，其中所述多个升降销被配置成延伸穿过被配置在所述升降垫内的多个升降垫轴。11.根据权利要求9所述的组件，其中当所述基座和升降垫处于预涂覆位置时，所述升降垫搁置在所述基座上，并且所述多个升降销定位成向上延伸到所述基座顶表面。12.根据权利要求1所述的组件，其中所述升降垫被配置为与所述基座一起移动。13.根据权利要求1所述的组件，其还包括：柔性耦合器，其定位在所述垫升降杆内并且被配置成将所述升降垫均匀地定位在所述基座上方。14.一种在用于在晶片上沉积膜的处理室中使用的组件，其包括：基座，其具有从所述基座的中心轴线延伸的基座顶表面，所述基座顶表面被配置成当晶片放置在其上时支撑该晶片；凹部，其居中于所述基座顶表面从所述中心轴线延伸，所述凹部具有凹部高度，所述凹部具有凹部底表面；致动器，其被配置用于控制所述基座的运动；中心轴，其在所述致动器和所述基座之间延伸，所述中心轴被配置成沿所述中心轴线移动所述基座；升降垫，其具有从所述中心轴线延伸到垫直径的垫顶表面，所述升降垫被配置成当位于凹部内时，搁置在所述凹部底表面上，其中所述凹部被配置成接纳所述升降垫；在所述致动器和所述升降垫之间延伸的垫轴，所述致动器被配置成用于控制所述升降垫的运动，所述垫轴被配置成将所述升降垫与所述基座分离，所述垫轴定位在所述中心轴内；其中，所述升降垫被配置成当所述基座处于向上位置时，沿着所述中心轴线相对于所述基座顶表面向上移动，使得所述升降垫与所述基座顶表面分离处理旋转位移；其中，所述升降垫被配置成当其在至少第一角度方位和第二角度方位之间与所述基座分离时相对于所述基座顶表面旋转。15.根据权利要求14所述的组件，其还包括：设置在所述凹部底表面上的多个垫支撑件，所述垫支撑件被配置成将所述升降垫支撑在所述凹部底表面上方的垫支撑水平处。16.根据权利要求14所述的组件，其还包括：设置在所述基座顶表面上的多个晶片支撑件，所述晶片支撑件被配置成当晶片放置在其上时将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·孔科拉，卡尔·利瑟，伊斯瓦·斯里尼瓦桑，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US