用以在处理腔室内支撑、定位及旋转基板的设备与方法技术

本发明专利技术的实施例涵盖处理期间用来支撑、定位及旋转基板的方法、设备和系统。本发明专利技术的实施例还包括控制处理腔室内基板与基板支撑件间的传热的方法。在一或多个处理步骤期间，例如快速热处理（ＲＴＰ）工艺、化学汽相沉积（ＣＶＤ）工艺、物理汽相沉积（ＰＶＤ）工艺、原子层沉积（ＡＬＤ）工艺、干法蚀刻工艺、湿式清洁工艺及／或激光退火处理，所述设备和方法不需复杂、昂贵又常不可靠的组件来正确定位及旋转基板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上是有关半导体处理领域，且特别是关于半导体器件生产期间在处理 腔室中支撑、定位或旋转基板的设备和方法。
技术介绍
在集成电路和显示器生产中，半导体、介电质和导电材料形成在基板上，例如硅基 板或玻璃基板。材料可利用化学汽相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、物理汽相沉积(PVD)、 离子注入、等离子体或热氧化和氮化工艺形成。随后，沉积材料经蚀刻形成特征结构，例如 栅极、通孔、接触孔和互连线。在典型的沉积或蚀刻工艺中，基板在基板处理腔室中暴露于 等离子体，以沉积或蚀刻基板表面的材料。其他在基板上执行的典型工艺包括热处理技术， 其包括快速热处理(RTP)、闪光灯或激光退火处理。集成电路和显示设备已发展成复杂设备，其单一芯片或显示基板区域包括数百万 个晶体管、电容器和电阻器。芯片设计不断演进而需要更快的电路和更高的电路密度，以满 足越来越多的精密生产工艺需求。一常用的生产工艺为离子注入。离子注入对于在半导体上形成晶体管结构尤其重要，且可在芯片制造期间实行多 次。离子注入时，硅基板遭带电离子束(一般称为掺杂)轰击。注入改变材料性质，其注入 掺杂而获得特殊电性等级。控制射向基板的能量束的离子数量和基板通过能量束的次数， 可决定掺杂浓度。能量束大小通常决定掺杂注入深度。掺杂经加速达容许掺杂穿过或注入 薄膜至预定深度的能量大小。离子注入时，经注入的薄膜常产生大量的内应力。为释放应力及进一步控制注 入形成的薄膜性质，薄膜一般经热处理，例如退火。离子注入后退火一般是在快速热处理 (RTP)腔室中进行，其使基板经非常短暂、但高度控制的热循环处理，以在10秒内从室温加 热基板到超过1000°C。RTP释放注入引起的应力，并进一步改变薄膜性质，例如改变薄膜电 性。一般来说，RTP腔室包括辐射热源或照灯、腔室主体和基板支撑环。照灯一般装设 在腔室主体顶表面，照灯产生的辐射能量照射腔室主体内支撑环支撑的基板。石英窗口一 般置于腔室主体顶表面，以协助能量传递于照灯与基板之间。支撑环一般包含碳化硅，且从 腔室主体底部延伸而利用其外缘支撑基板。外接电动机用来转动基板和支撑环，以补偿照 灯产生的辐射能量照射整个基板表面的差异性，以免基板加热不均勻。一般来说，RTP工艺 是在大气压或低压下进行，以减少基板的微粒和化学剂污染。虽然RTP工艺可快速加热及冷却基板，但RTP工艺常会加热整个基板厚度。基板 表面各处加热不均勻是RTP或其他传统基板加热工艺常面临的问题。例如，支撑环接触基 板外缘的区域常发生温度差异。辐射加热源照射基板顶表面(其不同表面区段包括不同器 件材料)也会造成基板温度差异。由于不同器件材料具有很宽的辐射率，因此造成温度的 不同。在上述工艺期间，基板通常托在具有基板接收面的基板支撑件上。支撑件具有埋4入电极，其在处理期间作为等离子体产生装置，及/或其也可静电托住基板。支撑件还具 有电阻式加热组件，以于处理时加热基板，及/或具有水冷却系统，以冷却基板或冷却支撑 件。其问题之一在于随着器件尺寸缩小而降低整个基板差异容限，导致基板相对基板支撑 件、遮蔽环或其他腔室部件的对准和定位将影响基板处理结果的均勻性。在一些例子中，处 理腔室的一或多个区域无法均勻产生等离子体(如，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)、 PVD)、均勻传热至基板(如，RTP、PECVD)，及/或因处理腔室的气体入口或排气装置设置方 位而有不均勻气流区域，故一般需旋转基板来平均处理腔室中不同处理区的不均勻性。在 处理腔室中旋转基板通常为昂贵又复杂的工艺，其需在低于大气压的压力、高温下处理基 板，及/或需一或多个可旋转的电连接器将功率输送到基板支撑件的一或多个部件(如加 热组件)。如此将因需使用可靠、不产生微粒的高温旋转部件(如轴承)、精密昂贵的电动 机、复杂的控制系统、可靠的旋转电连接器和可靠的旋转真空密封垫，以致提高复杂度和成 本。因此，需有改良系统，以于基板处理期间支撑、定位及/或旋转基板，其不需直接 接触基板、使用和维修成本低、处理结果佳、可靠且容易控制。
技术实现思路
本专利技术大致上提出处理腔室，包含基板支撑件，支撑件包含复数个具一或多个孔 的端口，各自接收流自一或多个流量控制器的流体，其中各端口引导接收流体朝与其他端 口主流方向不同的主流方向；传感器，其设置监视放置在基板支撑件上的基板位置，基板支 撑件位于处理腔室的处理区内；以及控制器，其用来接收来自传感器的信号及通过控制流 自一或多个流量控制器并由各端口输送的流体而控制基板位置。本专利技术的实施例还提出处理腔室，包含复数个端口，其各自提供流体流至基板表 面，其中复数个端口包含第一端口，用以接收出自第一流量控制器的流体及引导流体朝第 一方向、第二端口，用以接收出自第二流量控制器的流体及引导流体朝第二方向、以及第三 端口，用以接收出自第三流量控制器的流体及引导流体朝第三方向，其中至少一部分流自 复数个端口的流体用来支撑基板重量；传感器，其设置监视位于处理腔室的处理区内的基 板位置；以及控制器，其用来接收来自传感器的信号及通过控制流自第一、第二和第三流量 控制器的流体而控制基板位置。本专利技术的实施例还提出处理基板的方法，包含输送流体流向复数个端口，其中复 数个端口包含第一端口，用以接收出自第一流量控制器的流体及引导流体朝第一方向、第 二端口，用以接收出自第二流量控制器的流体及引导流体朝第二方向、和第三端口，用以接 收出自第三流量控制器的流体及引导流体朝第三方向，其中至少一部分流自复数个端口的 流体用来支撑基板重量；将基板放到位于处理腔室的处理区的复数个端口上；利用传感器 监视位于处理区内的基板边缘位置；以及利用传感器控制流自第一、第二和第三端口的流 体，进而控制基板位置。本专利技术的实施例还提出处理基板的方法，包含将基板放到处理腔室的处理区内， 其中基板具有复数个半导体器件形成在基板的处理表面；输送流体流向三或多个端口，其 中三或多个端口包含第一端口，用以接收出自第一流量控制器的流体及引导流体朝第一方 向、第二端口，用以接收出自第二流量控制器的流体及引导流体朝第二方向、和第三端口，5用以接收出自第三流量控制器的流体及引导流体朝第三方向，其中至少一部分流自三或多 个端口的流体用来支撑基板重量，且三或多个端口没有一个引导流体朝同一方向；在三或 多个端口上接收基板；利用传感器监视位于处理区内的基板边缘位置；以及通过控制流自 第一、第二和第三端口的流体与来自传感器的信号而控制基板边缘位置。附图说明为让本专利技术的上述特征更明显易懂，可配合参考实施例说明，其部分绘示于附图 中。须注意的是，虽然所附图式公开了本专利技术特定实施例，但其并非用以限定本专利技术的精神 与范围，任何本领域技术人员，当可作各种的更动与润饰而得其他等效实施例。图1为根据本专利技术一实施例的处理腔室的局部立体剖视图；图2为根据本专利技术一实施例的处理腔室和基板支撑组件区域的截面图；图3A为根据本专利技术一实施例的端口的截面图；图3B为根据本专利技术一实施例的端口的截面图；图3C为根据本专利技术一实施例的端口的截面图；图3D为根据本专利技术一实施例的端口的截面图；图4为根据本专利技术一实施例的端口的局部立体剖视图；图5A为根据本专利技术一实施例的基板支撑组件的立体视图；图5B为根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理腔室，其至少包含：基板支撑件，包含复数个具一或多个孔的端口，各自接收来自一或多个流量控制器的流体流，其中各个该些端口适以引导接收的该流体朝主流方向，且该主流方向与其他该些端口的主流方向不同；传感器，设置来监视放在该基板支撑件上的基板的位置，该基板支撑件位于该处理腔室的处理区中；以及控制器，用以接收来自该传感器的信号，并适以通过控制来自该一或多个流量控制器并由各个该些端口输送的流体流来控制该基板的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-1-21 12/017,293一种处理腔室，其至少包含基板支撑件，包含复数个具一或多个孔的端口，各自接收来自一或多个流量控制器的流体流，其中各个该些端口适以引导接收的该流体朝主流方向，且该主流方向与其他该些端口的主流方向不同；传感器，设置来监视放在该基板支撑件上的基板的位置，该基板支撑件位于该处理腔室的处理区中；以及控制器，用以接收来自该传感器的信号，并适以通过控制来自该一或多个流量控制器并由各个该些端口输送的流体流来控制该基板的位置。2.如权利要求1所述的处理腔室，还包含泵，适以降低该处理区中的压力至小于大气压力；以及该基板支撑件还包含隔离特征结构，当基板放在该基板支撑件上时，该隔离特征结构 配置来实质防止接收的该流体流入该处理区。3.如权利要求1所述的处理腔室，其中该些端口实质上包含各自相对该基板支撑件的 中心点而设置的三个端口。4.如权利要求1所述的处理腔室，其中各个该些端口输送的主流方向的径向分量大致 上指向背离放在该基板支撑件上的基板的中心。5.如权利要求1所述的处理腔室，其中该些端口至少一者具有一主流方向，该主流方 向促使该基板绕着大致垂直于该基板的处理表面的轴旋转。6.如权利要求1所述的处理腔室，其中该基板支撑件包含光学透明材料。7.一种处理腔室，其至少包含复数个端口，适以各自提供流体流至基板的表面，其中该些端口包含 第一端口，适以接收来自第一流量控制器的流体并引导该流体朝第一方向； 第二端口，适以接收来自第二流量控制器的流体并引导该流体朝第二方向；以及 第三端口，适以接收来自第三流量控制器的流体并引导该流体朝第三方向，其中至少 一部分来自该些端口的该些流体流适以支撑该基板的重量；传感器，设置来监视位于该处理腔室的处理区中的该基板的位置；以及 控制器，用来接收来自该传感器的信号并适以通过控制来自该第一流量控制器、该第 二流量控制器和该第三流量控制器的该些流体流来控制该基板的位置。8.如权利要求7所述的处理腔室，还包含泵，适以降低该处理区中的压力至小于大气压力；以及隔离特征结构，环绕该第一端口、该第二端口或该第三端口的至少其一，当基板放在该 些端口上时，该隔离特征结构用以实质防止来自该第一端口、该第二端口或该第三端口的 至少其一的流体流入该处理区。9.如权利要求7所述的处理腔室，其中各个该些端口输送的主流方向的径向分量大致 上指向背离放在该基板支撑件上的基板的中心。10.如权利要求7所述的处理腔室，其中该些端口包含该第一端口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱克凯尔梅尔，亚历山大N勒纳，约瑟夫M拉内什，凯达尔纳什桑格姆，库赫斯特索瑞伯基，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]