具有改善温度均匀性的空间晶片处理制造技术

描述了处理一个或多个晶片的设备和方法。处理腔室包括：第一处理站，包括具有第一面、第一发射率和第一温度的第一气体注射器；第二处理站，包括具有第二面、第二发射率和第二温度的第二气体注射器；和基板支撑组件，包括多个实质上共面的支撑表面，基板支撑组件经配置成使支撑表面在第一处理站和第二处理站之间移动。在晶片位于支撑表面上时，在约0.5秒内于站之间移动晶片时产生的温度偏斜小于约0.5℃。之间移动晶片时产生的温度偏斜小于约0.5℃。之间移动晶片时产生的温度偏斜小于约0.5℃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善温度均匀性的空间晶片处理


[0001]本公开内容一般涉及用于处理晶片的设备和方法。特别地，本公开内容涉及一种具有匹配的热环境的处理腔室，以用于被处理的晶片。

技术介绍

[0002]当前的原子层沉积(ALD)处理具有许多潜在的问题和困难。许多ALD化学物质(例如前驱物和反应物)是“不兼容的”，这意味着化学物质不能混合在一起。如果不兼容的化学物质混合在一起，则可能会发生化学气相沉积(CVD)处理，而不是ALD处理。CVD处理通常比ALD处理具有更少的厚度控制和/或可导致产生气相颗粒，这可导致所得装置中的缺陷。对于一次使单一反应性气体流入处理腔室的传统时域ALD处理，会出现较长的净化/抽气时间，使得化学物质不会在气相中混合。相较于时域ALD腔室可抽气/净化的速度，空间性ALD腔室可以更快地将一个或多个晶片从一个环境移动到第二环境，从而获得更高的产量。
[0003]半导体工业需要可以在较低温度(例如低于350℃)下沉积的高质量薄膜。为了在低于仅透过热法沉积薄膜的温度下沉积高质量的薄膜，需要替代能源。可使用等离子体方案，以离子和自由基的形式向ALD薄膜提供额外的能量。困难点在于在垂直侧壁ALD薄膜上获得足够的能量。离子通常在垂直于晶片表面的方向上通过晶片表面上方的鞘被加速。因此，离子向水平的ALD薄膜表面提供能量，但是向垂直表面提供的能量不足，因为离子平行于垂直表面移动。
[0004]当前的空间性ALD处理腔室以恒定的速度在加热的圆形平台上旋转多个晶片，这将晶片从一个处理环境移动到相邻环境。不同的处理环境会造成不兼容气体的分离。然而，当前的空间性ALD处理腔室不能使等离子体环境针对等离子体暴露被优化，从而导致不均匀、等离子体损伤和/或处理灵活性问题。
[0005]在当前的空间性ALD沉积工具(或其他空间性处理腔室)中，晶片被移动到不同的热环境中。晶片的每个部分在每个热环境中花费的时间差异，会导致晶片上的温度不均匀。温度均匀性对薄膜均匀性(例如厚度，以及诸如折射率、湿蚀刻速率、面内位移等特性)的影响最大。因此，在本领域中需要改进的沉积设备和方法。

技术实现思路

[0006]本公开内容的一个或多个实施方式涉及一种处理腔室。在一个实施方式中，处理腔室包括：第一处理站，包括具有第一面、第一发射率和第一温度的第一气体注射器；第二处理站，包括具有第二面、第二发射率和第二温度的第二气体注射器；和基板支撑组件，包括多个实质上共面的支撑表面，基板支撑组件经配置成使支撑表面在第一处理站和第二处理站之间移动，其中第一面与多个支撑表面间隔第一距离，且第二面与多个支撑表面间隔第二距离，且第一发射率低于第二发射率和/或第一温度大于第二温度。
[0007]本公开内容的额外实施方式涉及处理方法。在一个或多个实施方式中，处理方法包含：在第一处理站与第二处理站之间移动基板支撑表面，第一处理站包括具有第一面、第
等可互换使用，是指可以与基板表面或与形成于基板表面上的薄膜反应的任何气态物质。
[0020]本公开内容的一个或多个实施方式，通过温度控制、与晶片的距离以及面对晶片的表面的发射率的组合，来对晶片使用匹配的热环境(或最小化热环境之间的差异)。一些实施方式有利地在每个站周围提供均匀的环境以最小化方位角变化。
[0021]本公开内容的一个或多个实施方式，针对具有至少两个在空间上分开的处理环境的处理腔室，也称为处理站。一些实施方式具有两个以上并且一些实施方式具有四个以上的处理站。可以将处理环境共面安装到在水平面内移动的晶片上。处理环境以圆形布置。其上安装有一到四个(或更多个)独立晶片加热器的可旋转结构，使晶片沿圆形路径移动，圆形路径的直径类似于处理环境。每个加热器可以被控制温度并且可以具有一个或多个同心区域。为了装载晶片，可以降低可旋转结构，以便真空机器人可以拾取完成的晶片并将未加工的晶片放置在位于每个晶片加热器上方(在较低的Z位置)的升降杆上。在操作中，每个晶片可以处于独立的环境中，直到处理完成为止，然后可旋转结构可以旋转(对于四个站为旋转90
°
，对于三个站为旋转120
°
)以将加热器上的晶片移至下一个环境以进行处理。
[0022]在空间性ALD沉积工具(或其他空间性处理腔室)中，晶片被移动到不同的热环境中。晶片的每个部分在每个热环境中花费的时间差异，导致晶片上的不均匀。温度均匀性对薄膜均匀性(厚度，以及诸如折射率、湿蚀刻速率、面内位移等特性)的影响最大。
[0023]本公开内容的一个或多个实施方式有利地提供一种处理腔室，其中处理工具(例如空间性工具)中的不同站被设计为通过温度控制、与晶片的距离以及面对晶片的表面的发射率的组合，来对晶片产生匹配的(或者热差异最小化的)热环境。在一个或多个实施方式中，还有利地使用温度控制、与晶片的距离和面对晶片的表面的发射率的组合，来在晶片移动期间保持严格的热控制。在一个或多个实施方式中，处理腔室被有利地设计成在每个处理站周围提供均匀的环境，以最小化方位角变化。
[0024]在一个或多个实施方式中，处理腔室包括：第一处理站，第一处理站包括具有第一面、第一发射率和第一温度的第一气体注射器；第二处理站，第二处理站包括具有第二面、第二发射率和第二温度的第二气体注射器；基板支撑组件，包括多个实质上共面的支撑表面，基板支撑组件经配置成使支撑表面在第一处理站和第二处理站之间移动。第一面与多个支撑表面间隔第一距离，第二面与多个支撑表面间隔第二距离，并且第一发射率小于第二发射率和/或第一温度大于第二温度。
[0025]图1和图2示出了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室100。图1示出了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室100的横截面等距视图。图2示出了根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室100的截面图。因此，本公开内容的一些实施方式针对结合有支撑组件200和顶板300的处理腔室100。
[0026]处理腔室100具有带有壁104和底部106的壳体102。壳体102与顶板300一起界定内部空间109，也称为处理空间。
[0027]处理腔室100包括多个处理站110。处理站110位于壳体102的内部空间109中，并且围绕支撑组件200的旋转轴211以圆形布置定位。每个处理站110包括具有正面114的气体注射器112。在一些实施方式中，每个气体注射器112的正面114实质上共面。处理站110被定义为其中可以进行处理的区域。例如，如下所述，处理站110可以由加热器230的支撑表面231和气体注射器112的正面114限定。
[0028]处理站110可以被配置为执行任何合适的处理，并提供任何合适的处理条件。所使用的气体注射器112的类型，例如将取决于所执行的处理的类型以及喷头或气体注射器的类型。例如，被配置为用作原子层沉积设备的处理站110可以具有喷头或涡旋型气体注射器。然而，配置为用作等离子体站的处理站110可以具有一个或多个电极和/或接地板的配置，以产生等离子体，同时允许等离子体气体流向晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理腔室，包括：第一处理站，所述第一处理站包括具有第一面、第一发射率和第一温度的第一气体注射器；第二处理站，所述第二处理站包括具有第二面、第二发射率和第二温度的第二气体注射器；和基板支撑组件，所述基板支撑组件包括多个实质上共面的支撑表面，所述基板支撑组件被配置为在所述第一处理站和所述第二处理站之间移动所述支撑表面，其中所述第一面与所述多个实质上共面的支撑表面间隔第一距离，所述第二面与所述多个实质上共面的支撑表面间隔第二距离，并且所述第一发射率小于所述第二发射率和/或所述第一温度大于所述第二温度。2.如权利要求1所述的处理腔室，其中在晶片位于所述支撑表面上时，在约0.5秒内于所述第一处理站和所述第二处理站之间移动所述晶片时产生的温度偏斜小于约0.5℃。3.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第二距离大于所述第一距离。4.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一距离和所述第二距离相同。5.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一发射率和所述第二发射率是不同的，并且所述第一温度和所述第二温度是不同的。6.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一发射率和所述第二发射率是不同的，并且所述第一温度和所述第二温度是相同的。7.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一处理站包括热站，而所述第二处理站包括等离子体站。8.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一处理站包括热站，而所述第二处理站包括热站。9.如权利要求1所述的处理腔室，进一步包括在所述支撑表面上的至少一个晶片。10.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第一发射率...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：