用于在衬底选择侧上沉积的PECVD沉积系统技术方案

提供了一种等离子体处理系统。该系统包含室、控制器、及设置于该室中的喷淋头。第一气体歧管连接至该喷淋头以用于响应来自该控制器的控制而从第一气体源提供第一气体。喷淋器‑基座设置于该室中并定位于该喷淋头的对侧。第二气体歧管连接至该喷淋器‑基座以用于响应来自该控制器的控制而从第二气体源提供第二气体。提供用于以与该喷淋器‑基座成间隔开的关系保持衬底的衬底支撑件。提供用于将功率提供给该喷淋头以产生等离子体的射频(RF)电源。等离子体用于在该衬底存在于该室中时在该衬底的背侧上沉积膜。在背侧沉积期间，该衬底由该衬底支撑件以与该喷淋器‑基座成间隔开的关系保持。该喷淋头在背侧沉积期间提供清扫气体。

PECVD deposition system for deposition on substrate selection side

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在衬底选择侧上沉积的PECVD沉积系统
本实施方案涉及半导体晶片处理设备工具，具体而言，涉及具有基座构造的室，其使得能进行背侧沉积以在顶侧上的较多层形成时抵消晶片的弯曲。
技术介绍
等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是用于在诸如晶片之类的衬底上沉积从气态(即蒸汽)到固态的薄膜的等离子体沉积的一种类型。PECVD系统将液态前体转化成输送给室的蒸汽前体。PECVD系统可包括以受控方式蒸发液态前体从而产生蒸汽前体的汽化器。通常,用于PECVD的室在处理期间使用陶瓷基座来支撑晶片，这使处理能够在高温下进行。通常，大多数的沉积及用以形成装置的其他处理发生于晶片的正面(例如，顶侧)上。随着所沉积的层累积，其可能在晶片中引入应力。该应力会导致晶片弯曲，其是不希望有的。在弯曲显著的情况下，其可能对后续的处理步骤产生不利影响。有时，晶片背侧上的沉积材料可抵消晶片的弯曲及应力。然而，为了沉积于晶片背侧上，必须翻转晶片并将其装载为背侧朝上。翻转晶片引入了额外的问题，例如额外的搬运、潜在的颗粒暴露以及/或者处理收率的降低。专利技术就是在该背景下产生。
技术实现思路
本公开的实施方案提供用于背侧衬底沉积的实现方式，以在顶侧层沉积期间抵消晶片翘曲。本文所公开的系统及方法包含在等离子体处理室中定位于喷淋头对侧的喷淋器-基座。喷淋器-基座被配置为由多个孔供应处理气体，从而使得能输送处理气体以用于在衬底背侧上沉积材料。在一实施方案中，该衬底被配置为由与喷淋器-基座相间隔的载送环保持，使得衬底背侧暴露于沉积气体。在一实施方案中，该喷淋头被配置为供应清扫气体(例如，惰性气体)，以避免背侧沉积气体在衬底顶侧上形成材料层。在一实施方案中，公开了一种等离子体处理系统。该系统包含室、控制器、及设置于该室中的喷淋头。第一气体歧管连接至该喷淋头以用于响应来自该控制器的控制而从第一气体源提供第一气体。喷淋器-基座设置于该室中并定位于该喷淋头的对侧。第二气体歧管连接至该喷淋器-基座以用于响应来自该控制器的控制而从第二气体源提供第二气体。提供用于以与该喷淋器-基座成间隔开的关系保持衬底的衬底支撑件。提供用于将功率提供给该喷淋头以产生等离子体的射频(RF)电源。等离子体用于在该衬底存在于该室中时在该衬底的背侧上沉积膜。在背侧沉积期间，该衬底由该衬底支撑件以与该喷淋器-基座成间隔开的关系保持。该喷淋头在背侧沉积期间提供清扫气体。在另一实施方案中，提供一种用于在等离子体处理系统中处理衬底的方法，该等离子体处理系统具有喷淋头及定位于该喷淋头下方的喷淋器-基座。该方法包含在该喷淋头与该喷淋器-基座之间设置载送环。该载送环被配置为支撑该衬底。接着，使处理气体以朝向该衬底的背侧的方向流出该喷淋器-基座。该系统将功率施加至该等离子体处理系统的电极。该功率被配置为在该喷淋器-基座的顶表面与该衬底的该背侧之间的区域中产生等离子体。该等离子体被配置为由该处理气体产生沉积于该衬底的该背侧上的材料层。该方法还包含使惰性气体以朝向该衬底的顶侧的方向流出该喷淋头。该惰性气体的流动被配置为在该处理气体流动时进行。使用该惰性气体将该处理气体从该衬底的该顶侧清扫，以避免在所述顶侧上的沉积，同时该材料层被沉积于该衬底的该背侧上。附图说明图1A和1B示出了根据一些实施方案的可以被配置用于背侧晶片沉积的衬底处理系统。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装载锁和出站装载锁的多站处理工具的实施方案的示意图。图4A提供了当衬底128被抬升离喷淋器-基座的顶表面一定间隔距离时喷淋器-基座的边缘的截面图。图4B根据一实施方案显示在衬底的背侧沉积期间用以支撑载送环的间隔件的俯视图。图5A及5B根据一实施方案显示了室图，其显示当在衬底上执行背侧沉积时位于一定间隔距离处支撑载送环的间隔件。图6A及6B根据一实施方案显示了室图，其显示当在衬底上执行背侧沉积时用以于一定间隔距离处支撑载送环的蜘蛛式叉。图7A-7C根据一实施方案显示了喷淋器-基座的俯视图，其具有所述好的(thefine)整个图案的喷嘴同心环，并显示出可针对不同半径区及不同分隔而限定各种区域，该等半径区域包括中心半径区、中间半径区、外侧半径区。图8示出了根据一实施方案的用于控制系统的控制模块。具体实施方案本公开的实施方案提供处理室的实施方案，其用于处理半导体晶片。在一实现方式中，室被配置有基座构造，该基座构造能实现背侧沉积以在较多层形成于衬底的顶侧上时抵消晶片的弯曲及/或应力。在此应用中，用语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”及“部分制成的集成电路”可互换地使用。本领域技术人员应理解：术语“部分制成的集成电路”可指在其上进行的集成电路制造的许多阶段中的任一者期间的硅晶片。用于半导体设备行业中的晶片或衬底通常具有200mm或300mm的直径，尽管该产业正朝着采用直径450mm的衬底的方向发展。本文的叙述使用术语“前”与“背”来描述晶片衬底的不同侧。应理解，前侧为大多数的沉积与处理发生处、且为半导体设备本身被制造之处。背侧为晶片的相反侧，其在制造期间通常经历最小程度的处理或不经处理。除非另外说明，否则本文所提供的流率及功率水平适用于300mm衬底上的处理。本领域技术人员应理解，对于其他尺寸的衬底必要时可调整这些流率及功率水平。以下的详细叙述假设在晶片上实施本专利技术。然而，本专利技术并非如此受限。工件可为各种外形、尺寸、及材料。除了半导体晶片之外，可利用本专利技术的其他工件包含各种物件，例如印刷电路板等。用以制造先进内存及逻辑芯片的多阶半导体处理流程已导致衬底在压缩及拉伸方向上明显翘曲。由于此类中度至严重的衬底翘曲，各种制造工艺的处理条件受到影响，导致工艺控制问题、光刻夹持和覆盖问题，其有时导致收率损失的增加。在一实施方案中，用于控制翘曲的一种方式为在衬底的相反侧(亦即，背侧)上沉积牺牲膜或多个膜，以补偿相反方向上的翘曲，其使得衬底平坦化。传统的双电极RFPECVD系统具有一个气流电极，其可为RF或接地的。通常，气流电极(也称为喷淋头104)在PECVD反应器的顶侧上，使得反应物在晶片的前侧上流动，从而使得仅在晶片的前侧上沉积。根据一实施方案，公开了一种具有双重气流电极的RFPECVD系统。这些电极中的任一者可为RF电极以提供AC场，其使得能对CVD膜沉积进行等离子体增强。该双重气流电极PECVD系统能够将膜选择性地沉积在晶片的两侧或仅一侧上。在一示例中，气流基座(本文称为“喷淋器-基座”或“喷淋座”)可保持晶片，以基于设备设定而经由标准转移机构在室内的相邻站之间或室外传送，然而能够使气体从晶片的背侧流动。在一实施方案中，背侧气体流动使得能在晶片背侧上进行PECVD沉积，同时前侧气体流动可沉积于晶片前侧上。系统可被设置为通过打开与关闭导致膜沉积的反应物、及利用非反应气体(例如，惰性气体)来置换反应物，而能选择性地对所述侧进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理系统，其包括：/n室；/n控制器；/n设置在所述室内的喷淋头；/n第一气体歧管，其连接到喷淋头，以用于响应于来自所述控制器的控制而从第一气体源提供第一气体；/n设置在所述室内并与所述喷淋头相对定位的喷淋器-基座；/n第二气体歧管，其连接到所述喷淋器-基座，以用于响应于来自所述控制器的控制从第二气体源提供第二气体；/n衬底支撑件，其用于将衬底以与所述喷淋器-基座间隔开的关系保持；和/n射频(RF)电源，其在所述衬底存在于所述室内并由所述衬底支撑件以与所述喷淋器-基座间隔开的关系保持时，向所述喷淋头提供功率，以产生用于在所述衬底的背侧沉积膜的等离子体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170831 US 15/692,3001.一种等离子体处理系统，其包括：
室；
控制器；
设置在所述室内的喷淋头；
第一气体歧管，其连接到喷淋头，以用于响应于来自所述控制器的控制而从第一气体源提供第一气体；
设置在所述室内并与所述喷淋头相对定位的喷淋器-基座；
第二气体歧管，其连接到所述喷淋器-基座，以用于响应于来自所述控制器的控制从第二气体源提供第二气体；
衬底支撑件，其用于将衬底以与所述喷淋器-基座间隔开的关系保持；和
射频(RF)电源，其在所述衬底存在于所述室内并由所述衬底支撑件以与所述喷淋器-基座间隔开的关系保持时，向所述喷淋头提供功率，以产生用于在所述衬底的背侧沉积膜的等离子体。


2.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中该喷淋器-基座包含垂直喷嘴的孔图案以输出由所述第二气体源提供的所述第二气体，所述孔图案限定多个圆形同心环，所述多个圆形同心环自所述喷淋器-基座的中心延伸至所述喷淋器-基座的外半径，其中所述喷淋器-基座的至少外环包含多个倾斜孔喷嘴，所述多个倾斜孔喷嘴远离在远离所述喷淋器-基座的中心的方向上的垂线倾斜。


3.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述喷淋器-基座包含通向所述喷淋器-基座的本体内的隔板的气体进入路径，所述隔板连接至与多个喷嘴相接合的内充气部，所述多个喷嘴连接至分布于所述喷淋器-基座的表面上的孔图案。


4.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述喷淋器-基座包含由多个圆形同心环限定的孔图案，所述多个圆形同心环自所述喷淋器-基座的中心延伸至所述喷淋器-基座的外半径，其中所述喷淋器-基座的至少外环包含多个倾斜孔喷嘴，所述多个倾斜孔喷嘴远离在远离所述喷淋器-基座的中心的方向上的垂线倾斜。


5.根据权利要求4所述的等离子体处理系统，其中所述喷淋器-基座包含通向所述喷淋器-基座的本体内的隔板的气体进入路径，所述隔板与提供路径至多个喷嘴的内充气部相接合，所述多个喷嘴通向形成于所述喷淋器-基座的通过表面的孔图案。


6.根据权利要求5所述的等离子体处理系统，其中所述喷淋头包含通向所述喷淋头的本体内的隔板的气体进入路径，所述隔板与提供路径至多个喷嘴的内充气部相接合，所述多个喷嘴通向形成于所述喷淋头的整个表面的孔图案。


7.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中用于以与所述喷淋器-基座间隔开的关系保持所述衬底的所述衬底支撑件由多个间隔件限定，所述间隔件包含具有支撑表面以保持载送环的至少三个间隔件，所述载送环被配置为在所述衬底存在时以所述间隔开的关系保持所述衬底。


8.根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中所述载送环具有拥有内半径及外半径的碟形，靠近所述内半径的唇部被配置为支撑所述衬底，且所述载送环的下表面具有至少三个支撑延伸部，以在所述载送环被支撑于所述多个间隔件上时与所述至少三个间隔件接合，所述多个间隔件被配置为坐落于所述喷淋器-基座的外周上。


9.根据权利要求8所述的等离子体处理系统，其中所述多个间隔件中的每一个都具有设定高度，所述设定高度被配置为使所述载送环的上表面或支撑于所述载送环上时的所述衬底与所述喷淋头的表面之间的间距减小，所述间距被设定为介于约2mm至约0.5mm之间。


10.根据权利要求9所述的等离子体处理系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：法亚兹·谢赫，尼克·林佰格，柯蒂斯·贝利，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US