背景

本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及在處理期間固持基板的設(shè)備及方法。具體地，本發(fā)明的實(shí)施例針對用以從處理腔室裝載及卸載晶片的舉升銷及使用方法。

在一些cvd及ald處理腔室中，基板(在本文中也稱作晶片)相對于前驅(qū)物注射器和加熱器組件而移動。若移動產(chǎn)生的加速力大于摩擦力，晶片可能會位移，導(dǎo)致?lián)p壞或相關(guān)的問題。離軸放置的晶片可在移動/旋轉(zhuǎn)基座上以高加速度/減速度滑動。來自晶片自身重量的摩擦力不足以將晶片固持于尋求較高產(chǎn)出的工具上。

為防止于工藝期間旋轉(zhuǎn)力將晶片驅(qū)離，需要將晶片夾持或吸附在位的額外硬件。舉例來說，真空吸附可并入基座中，以提供負(fù)壓給晶片的底表面。

在單一晶片處理腔室中，當(dāng)晶片被裝載到基座凹陷中前放置在舉升銷上時(shí)，晶片通常被預(yù)熱。在轉(zhuǎn)盤式處理腔室中，因?yàn)榛鶗D(zhuǎn)，預(yù)熱發(fā)生于裝載位置。此工藝耗費(fèi)時(shí)間并導(dǎo)致下一個(gè)晶片的轉(zhuǎn)位以及裝載的延遲。轉(zhuǎn)盤式處理腔室的基座必需停止旋轉(zhuǎn)一段延長的時(shí)間周期，以裝載每一晶片。在處理中的此延遲是累積的且可能導(dǎo)致時(shí)間的大量損失。

因此，在本領(lǐng)域中對用以增加晶片裝載速度并縮短在處理腔室中用于晶片預(yù)熱的延遲的設(shè)備及方法存在有需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例針對基座組件。基座組件包括：基座，具有基座本體及頂表面，頂表面在其中具有至少一個(gè)凹陷。每一凹陷具有底表面。至少三個(gè)舉升銷定位于每一凹陷內(nèi)。每一舉升銷包括套筒、彈簧和銷。套筒具有細(xì)長本體，細(xì)長本體具有頂端、底部、側(cè)邊及細(xì)長軸，且套筒定位于凹陷的底表面中的開口內(nèi)。彈簧定位于套筒的細(xì)長本體內(nèi)，鄰近套筒的底部。銷定位于細(xì)長套筒內(nèi)，與彈簧接觸。銷可沿套筒的細(xì)長軸移動，使得銷的頂表面可在套筒的頂端上方延伸。

本發(fā)明的額外實(shí)施例針對基座組件。基座組件包括：基座，具有基座本體及頂表面。在頂表面中存在至少一個(gè)凹陷。每一凹陷具有底表面。至少三個(gè)舉升銷定位于每一凹陷內(nèi)。每一舉升銷包括圓柱形套筒、彈簧和圓柱形銷。圓柱形套筒具有細(xì)長本體，細(xì)長本體具有頂端、底部、側(cè)邊及細(xì)長軸，并且圓柱形套筒位于凹陷的底表面中的開口內(nèi)。彈簧包括高溫材料并且定位于圓柱形套筒的細(xì)長本體內(nèi)，鄰近圓柱形套筒的底部。圓柱形銷定位于細(xì)長圓柱形套筒內(nèi)，與彈簧接觸。圓柱形銷具有小于細(xì)長圓柱形套筒的內(nèi)徑的外徑。圓柱形銷可沿圓柱形套筒的細(xì)長軸移動，使得圓柱形銷的頂表面可在圓柱形套筒的頂端上方延伸。彈簧具有彈簧常數(shù)，該彈簧常數(shù)在沒有施加真空時(shí)足以允許放置于圓柱形銷上的晶片被舉升，且在施加真空時(shí)足以壓縮使得晶片放置在凹陷的底表面上。真空源與基座中的凹陷流體連通。

本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例針對處理方法。包括多個(gè)凹陷的基座組件被旋轉(zhuǎn)以將凹陷定位成鄰近處理腔室的裝載區(qū)。晶片被定位在位于凹陷內(nèi)的至少三個(gè)舉升銷上。每一舉升銷包括細(xì)長套筒，具有彈簧和銷于細(xì)長套筒中，使得銷放在彈簧上，使得在未施加真空至凹陷的情況下，晶片舉升到凹陷的底表面上方?；M件重復(fù)地旋轉(zhuǎn)以將凹陷定位成鄰近裝載區(qū)，且晶片被重復(fù)地定位在凹陷中的至少三個(gè)舉升銷上，直到預(yù)定數(shù)量的晶片已被裝載到處理腔室中。真空施加至多個(gè)凹陷，以壓縮彈簧，使得晶片的每一者被降低以放置于凹陷的底表面上。

附圖說明

為使本發(fā)明的上述所載的特征被達(dá)成且可被詳細(xì)理解的方式，可通過參照本發(fā)明的實(shí)施例(描繪于所附附圖中)而獲得以上簡要概括的本發(fā)明的較具體的說明。所附附圖僅描繪此發(fā)明的典型實(shí)施例，且不因此被視為限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效的實(shí)施例。

圖1示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的處理腔室的部分剖面圖；及

圖2示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的氣體分布組件的一部分的圖；

圖3示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的處理腔室的部分剖面圖；

圖4示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的在基座組件的凹陷的立體圖，其中真空通道可視；

圖5示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座組件的剖面立體圖；

圖6示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座組件的部分剖面圖；

圖7示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的舉升銷的剖面圖；

圖8a及圖8b示出沿圖7的平面8所截取的舉升銷的剖面圖；

圖9示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的具有舉升銷的基座組件的剖視圖；

圖10示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的處理腔室的示意圖；及

圖11a至圖11c示出依據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座組件的部分剖面圖及工藝順序。

為幫助理解，已盡可能地使用相同的附圖標(biāo)記以指定共享于圖式的相同元件。應(yīng)預(yù)期一個(gè)實(shí)施例的元件及特征可有利地使用于其他實(shí)施例中，無須進(jìn)一步復(fù)述。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例提供能夠于處理期間保持晶片在原位以防止對晶片和硬件的意外損壞的方法及設(shè)備。本發(fā)明的具體實(shí)施例針對用以將從唯一的前驅(qū)物注射器設(shè)計(jì)所發(fā)展的差異壓力產(chǎn)生足以在高旋轉(zhuǎn)速度下固持晶片的強(qiáng)度的設(shè)備及方法。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，用詞“晶片”、“基板”等可互換地使用。在一些實(shí)施例中，晶片是堅(jiān)固的、分離的基板。

在一些空間ald腔室中，用于沉積的前驅(qū)物被注入到晶片表面附近。為發(fā)展氣體動力學(xué)，注射器管道以大于圍繞腔室的較高壓力而獨(dú)立地受控。通過在晶片的前側(cè)和晶片的背側(cè)之間產(chǎn)生壓力差，可產(chǎn)生足以固持晶片抵抗相對較大的加速力的正壓力。

在一些實(shí)施例中，使用差異壓力以在大的加速力下固持基板(晶片)于基座上。大的加速力由于高旋轉(zhuǎn)速度而發(fā)生，在轉(zhuǎn)盤式的處理腔室中可能經(jīng)歷高旋轉(zhuǎn)速度，來自于較大的批次尺寸及為了較高晶片產(chǎn)出的處理速度或較高的往復(fù)移動。

在一些實(shí)施例中，晶片位于基座上的淺袋中，在注射器組件下方?；商峁醾鬟f、改善的氣體動力學(xué)，并做為用于基板的載具工具。

在一些實(shí)施例中，基座可包含用于真空的、從基座底部的內(nèi)徑向上延伸到晶片袋的傾斜孔。基座可獲得通過旋轉(zhuǎn)軸的真空源及位于軸下方的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

本公開的一些實(shí)施例針對具有銷的基座，在晶片從晶片交換位置移動后，銷將晶片固持在預(yù)熱距離。在具有真空吸附的基座中，可能使用彈簧負(fù)載銷。彈簧剛性足以固持晶片重量，但當(dāng)接合真空吸附時(shí)將塌陷。

在一些實(shí)施例中，舉升銷具有兩個(gè)部分，其中在兩個(gè)部分之間具有彈簧。外側(cè)銷(套筒)在基座中的銷固持件中滑動。內(nèi)側(cè)銷位于外側(cè)銷(套筒)的內(nèi)側(cè)中。于晶片交換期間，銷組件類似于傳統(tǒng)銷作用。但當(dāng)銷組件凹陷于袋中時(shí)，內(nèi)側(cè)銷支撐提供在晶片和基座之間的一些間隙。所有的晶片可在不碰觸袋的情況下被裝載。當(dāng)最后的晶片被裝載且已被加熱時(shí)，可接合真空吸附且晶片進(jìn)入凹陷。最后一個(gè)或兩個(gè)晶片可在腔室的外側(cè)預(yù)熱以縮短裝載時(shí)間。在一些實(shí)施例中，彈簧負(fù)載銷定位于基座組件中的凹陷內(nèi)。在一些實(shí)施例中，彈簧負(fù)載銷不定位于基座的凹陷部分中。

圖1示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的處理腔室100的一部分。處理腔室100包含至少一個(gè)氣體分布組件110，以將反應(yīng)氣體分布至腔室。圖1中所示的實(shí)施例具有單一氣體分布組件110，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可具有任何合適數(shù)量的氣體分布組件?？纱嬖诙鄠€(gè)組件，在每一個(gè)組件之間具有間隔或?qū)嶋H上無間隔于每一個(gè)組件之間。舉例來說，在一些實(shí)施例中，存在彼此緊鄰地定位的多個(gè)氣體分布組件110，使得晶片120有效地遭遇一致的、重復(fù)的氣體流。

雖然可利用各種種類的氣體分布組件110(如，噴淋頭)，為便于說明，于圖1中所示的實(shí)施例示出多個(gè)基本平行的氣體管道111。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，用詞“基本平行的”意指氣體管道111的細(xì)長軸在大體相同的方向中延伸。在氣體管道111的平行度中可具有輕微的不完美。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解轉(zhuǎn)盤式的處理腔室可將晶片繞偏離晶片的中央軸的中央軸而旋轉(zhuǎn)。在此配置中，不基本平行的氣體管道111可能是有用的。參照圖2，氣體分布組件110可以是派形區(qū)段，其中氣體管道111從派形的內(nèi)側(cè)邊緣115朝派形的外側(cè)邊緣116延伸。氣體管道111的形狀也可變化。在一些實(shí)施例中，氣體管道111具有沿管道的長度基本均勻的寬度，管道的長度從內(nèi)側(cè)邊緣115延伸至外側(cè)邊緣116。在其他實(shí)施例中，氣體管道111的寬度沿管道的長度增加，管道的長度從內(nèi)側(cè)邊緣115延伸至外側(cè)邊緣116。此示出于圖2中，于其中氣體管道111在內(nèi)側(cè)邊緣115具有較小的寬度而在外側(cè)邊緣116具有較寬的寬度。依據(jù)一些實(shí)施例，此寬度的變化的深寬比可等于在位置中的徑向差異，使得每一管道的邊緣從相同點(diǎn)延伸。此可導(dǎo)致通過氣體管道的下的晶片的所有點(diǎn)具有約相同的停留時(shí)間。換句話說，每一管道寬度可有關(guān)于距基座旋轉(zhuǎn)的中心的距離而改變。

回頭參照圖1，多個(gè)氣體管道111可包含至少一個(gè)第一反應(yīng)氣體a管道、至少一個(gè)第二反應(yīng)氣體b管道、至少一個(gè)凈化氣體p管道及/或至少一個(gè)真空v管道。從(多個(gè))第一反應(yīng)氣體a管道、(多個(gè))第二反應(yīng)氣體b管道、(多個(gè))凈化氣體p管道流出的氣體被導(dǎo)引朝向晶片120的頂表面121。此流動以箭頭112示出。某一氣體流動跨晶片120的表面121水平地移動，通過(多個(gè))凈化氣體p管道向上流動并流出處理區(qū)域，以箭頭113示出。從左移動到右的基板將被依次暴露于工藝氣體的每一者，藉此在基板表面上形成層?；蹇晌挥趩我痪幚硐到y(tǒng)中，其中基板是以往復(fù)運(yùn)動在氣體分布組件之下移動，或可位于轉(zhuǎn)盤式系統(tǒng)上，其中一個(gè)或多個(gè)基板繞中央軸旋轉(zhuǎn)，在氣體管道下方經(jīng)過。

基座組件130定位于氣體分布組件110之下?；M件130包含頂表面131、底表面132及在頂表面131中的至少一個(gè)凹陷133。凹陷133可以是任何形狀和尺寸，取決于將被處理的晶片120的形狀和尺寸。在所示的實(shí)施例中，凹陷133具有繞凹陷133的外側(cè)周邊邊緣的兩個(gè)階梯區(qū)域134。這些階梯134可經(jīng)調(diào)整尺寸以支撐晶片120的外側(cè)周邊邊緣122。通過階梯134所支撐的晶片120的外側(cè)周邊邊緣122的量可取決于(例如)晶片的厚度及已存在晶片的背側(cè)123上的特征而變化。

在一些實(shí)施例中，在基座組件130的頂表面131中的凹陷133經(jīng)調(diào)整尺寸，使得在凹陷133中所支撐的晶片120具有與基座組件130的頂表面131基本共平面的頂表面121。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，用詞“基本共平面”意指晶片的頂表面和基座組件的頂表面于±0.2mm內(nèi)共平面。在一些實(shí)施例中，頂表面于±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm內(nèi)共平面。

凹陷的底部135具有通過基座組件130延伸至基座組件130的驅(qū)動軸160的至少一個(gè)通道140。(多個(gè))通道140可以是任何適合的形狀和尺寸，并在凹陷133和驅(qū)動軸160之間形成流體連通。驅(qū)動軸160可被連接至真空源165，真空源165在驅(qū)動軸160的腔161內(nèi)形成降低壓力的區(qū)域(也稱作真空)。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，使用于此前后文中的用詞“真空”意指具有相較于處理腔室的壓力較低的壓力的區(qū)域。對于那區(qū)域而言，沒必要為絕對真空。在一些實(shí)施例中，真空或降低壓力的區(qū)域具有低于約50torr，或低于約40torr，或低于約30torr，或低于約20torr，或低于約10torr，或低于約5torr，或低于約1torr，或低于約100mtorr，或低于約10mtorr的壓力。

腔161可作為真空氣室，使得若有外部真空損失時(shí)，在腔161內(nèi)的真空可以維持在降低的壓力。通道140與腔161連通，使得在腔161內(nèi)的真空可通過通道140而吸引至晶片120的背側(cè)123。

在晶片120下方的凹陷133中具有真空或部分真空，在晶片120上方的反應(yīng)區(qū)域102中的壓力大于在凹陷133中的壓力。此壓力差提供防止晶片120在處理期間移動的足夠力。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在晶片120的下方的凹陷133中的壓力低于在晶片120的上方的壓力和在處理腔室100中的壓力。

從由氣體分布組件110發(fā)出的氣體流施加至晶片120的頂表面121的壓力，結(jié)合在晶片之下的降低的壓力，可幫助將晶片固持在位。此可特別地用于轉(zhuǎn)盤式的處理腔室中，其中晶片是偏離中央軸并繞中央軸旋轉(zhuǎn)。與基座組件的旋轉(zhuǎn)相關(guān)的離心力可能使得晶片從中央軸滑離。在晶片的頂側(cè)對上晶片的底側(cè)的壓力差，由于來自氣體分布組件的氣體壓力對上由真空施加至晶片的背側(cè)的壓力，幫助防止晶片的移動。氣體分布組件的氣體管道可被同時(shí)地控制(如，所有的輸出管道-反應(yīng)氣體和凈化管道-被一起控制)、群組式地控制(如，所有的第一反應(yīng)氣體管道被一起控制)或獨(dú)立地控制(如，最左邊的管道獨(dú)立于鄰近的管道而控制等)。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，用詞“輸出管道”、“氣體管道”、“氣體注射器”等用詞互換地使用，以意指氣體被注入處理腔室內(nèi)所通過的槽、管道或噴嘴種類的開口。在一些實(shí)施例中，第一反應(yīng)氣體管道、第二反應(yīng)氣體管道及至少一個(gè)凈化氣體管道被獨(dú)立地控制。獨(dú)立控制可被用以提供正壓給位于基座組件的凹陷中的晶片的頂表面上。在一些實(shí)施例中，每一單獨(dú)的第一反應(yīng)氣體注射器、第二反應(yīng)氣體注射器、凈化氣體注射器和泵管道可被單獨(dú)地、獨(dú)立地控制。

在晶片的頂表面和晶片的底表面之間的壓力差，可通過改變(舉例來說)來自氣體分布組件的氣體的壓力、來自氣體分布組件的氣體的流率、氣體分布組件和晶片或基座表面之間的距離及施加至晶片之下的真空壓力而調(diào)整。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，差異壓力是在晶片上方的壓力對比晶片下方的壓力的度量。在晶片上方的壓力是施加至晶片表面的壓力或在處理腔室100的反應(yīng)區(qū)域102中的壓力。在晶片下方的壓力是在凹陷中的壓力、在底部表面上的壓力及在基座組件130中的真空壓力。壓力差的大小可直接地影響晶片被吸附的程度。在一些實(shí)施例中，在晶片120的頂表面121和晶片120的底表面123之間的壓力差大于約15torr，或大于約10torr，或大于約5torr。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在晶片120的頂表面121和在凹陷133之間的差異壓力等于吸附力，該吸附力夠大以在約320mm的螺栓中心半徑下以約200rpm的旋轉(zhuǎn)速度固持300mm晶片。

在一些實(shí)施例中，如圖1中所示，處理腔室100包含加熱組件150。加熱組件可定位在處理腔室內(nèi)的任何合適位置，包含(但不限于)基座組件130之下方和/或基座組件130相對于氣體分布組件110的相對側(cè)上。加熱組件150提供足夠的熱至處理腔室，以升高晶片120的溫度至可在工藝中使用的溫度。合適的加熱組件包含(但不限于)電阻式加熱器及將輻射能導(dǎo)引朝向基座組件130的底表面的輻射加熱器(如，多個(gè)燈)。一些實(shí)施例的加熱組件150加熱基座，此依次地加熱晶片。

在氣體分布組件110和晶片120的頂表面121間的距離可被調(diào)諧且可對壓力差和來自氣體分布組件的氣體流動的效率產(chǎn)生影響。若距離太大，氣體流動可能在遭遇晶片的表面前朝外擴(kuò)散，導(dǎo)致較低的壓力差及較低效的原子層沉積反應(yīng)。若距離太小，氣體流動可能無法流動越過表面至氣體分布組件的真空端口，且可能導(dǎo)致大的壓力差。在一些實(shí)施例中，在晶片的表面和氣體分布組件之間的間隙在約0.5mm至約2.0mm的范圍中，或在約0.7mm至約1.50mm的范圍中，或在約0.9mm至約1.1mm的范圍中，或約1.0mm。

圖1中所示的凹陷133繞晶片120的外側(cè)周邊邊緣122支撐晶片120。取決于厚度、剛性和/或在凹陷133中的真空壓力，此配置導(dǎo)致對晶片的成功吸附，藉此在基座組件130的旋轉(zhuǎn)或移動期間防止晶片的移動。然而，若晶片不厚或不堅(jiān)硬，或在凹陷133中的真空壓力太低，晶片120可能彎曲，使得晶片的中央部分較晶片120的外側(cè)周邊邊緣122，更遠(yuǎn)離氣體分布組件110。

圖3示出另一實(shí)施例，此實(shí)施例通過較大的支撐表面區(qū)而幫助防止晶片的彎曲。在此，晶片120由基座130跨背表面123的大部分而支撐。此圖示出基座組件的剖面?；M件130的中央部分137是非自由浮動的，而是在不同于剖面圖的平面中連接至基座的剩余部分。通道140從驅(qū)動軸160或從驅(qū)動軸160內(nèi)的腔161朝凹陷133延伸。通道140連接至朝基座組件130的頂表面131延伸的管道146。真空將晶片120通過經(jīng)由管道146和通道140的真空而吸附至基座組件130。

圖4示出類似于圖3的基座組件130的基座組件130的立體圖。所示的基座組件130具有凹陷133，凹陷133具有相對大的階梯134，以支撐晶片的外側(cè)周邊邊緣122(未示出)。凹陷133包含大的通道140，大的通道140將管道146連接至驅(qū)動軸中的真空。所示的管道經(jīng)調(diào)整形狀而類似θ，提供具有管道部分的管道環(huán)，管道部分跨環(huán)的直徑延伸?；M件130的中央部分137與階梯134大致共平面，使得中央部分137和階梯134同時(shí)支撐晶片。

圖5示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座組件130的立體圖。在此，通道140從驅(qū)動軸160朝凹陷133延伸，通道140連接腔161和在凹陷中的管道146，腔161作為真空氣室。通道140具有多個(gè)孔147，多個(gè)孔147將基座組件130的頂表面131與通道140連接。在一些實(shí)施例中，存在從基座組件130的頂表面131和基座組件130的底表面132的一者延伸至通道140的至少一孔。這些孔147可于制作基座組件期間產(chǎn)生(如，鉆孔)，以允許通道140的內(nèi)側(cè)被涂布。舉例來說，在一些實(shí)施例中，基座組件130具有碳化硅涂層。一些實(shí)施例的基座組件包括碳化硅涂布的石墨?？?47允許碳化硅被涂布于通道140上，并接著用插件148密封。插件可由任何合適的材料所制成，包含(但不限于)碳化硅、碳化硅涂布的石墨、具有碳化硅涂層的材料及石墨。在插件148已被插入至孔147后，基座組件可再次被碳化硅涂布，以提供孔147的額外密封。插件148可被壓配(如，摩擦力適配)，通過互補(bǔ)的螺紋而連接至孔147，或通過一些其他的機(jī)械連接(如，樹脂)而連接。

在制備(舉例來說)碳化硅涂布的基座組件130期間，孔147提供用于碳化硅涂布通道140的有用通道。孔147的尺寸和間隔可對涂布的效率產(chǎn)生影響。孔147可以孔直徑作為增量而間隔。舉例來說，若孔的直徑為5mm，間隔可能為5xmm，其中x為任何合適的數(shù)值。舉例來說，間隔可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9或10乘以孔直徑?？?47可定位于沿通道140的長度的任何合適的點(diǎn)處，且可不需要跨通道140的長度均勻地分布。如圖5中所示，孔147朝基座組件130的內(nèi)側(cè)部分集中，于此處通道140離基座組件130的頂表面131最遠(yuǎn)。

通道140可被用以供應(yīng)真空至凹陷133，以吸附晶片120。然而，當(dāng)晶片被處理時(shí)，真空可能太強(qiáng)而無法輕易地從凹陷移除經(jīng)處理的晶片。為幫助晶片的移除，通道140也可被用以提供朝向晶片120的背側(cè)的氣體的流動。因此提供正壓至晶片的背側(cè)，以允許晶片被輕易地從基座組件移除。圖6示出依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的基座組件的示意圖。在此，凹陷133連接至通道140，通道140通往在驅(qū)動軸內(nèi)的腔161。閥171定位于通道140內(nèi)。閥171可允許通道140和腔161之間的經(jīng)由連接件141的流體連接。若真空，或降低壓力的區(qū)域形成于腔161中，則閥可通過連接件141和通道140而將腔161連接至凹陷133。閥171可被切換以破壞通道140和腔161之間的流體連接。閥可被設(shè)定至關(guān)閉位置，隔離通道140，或閥可被設(shè)定至連接形成于通道140和通過連接件142的解除夾持氣體氣室173之間的位置。解除夾持氣體氣室173示出與解除夾持氣體源175流體連通。解除夾持氣體源175可包括任何合適的氣體，包含(但不限于)氮?dú)狻鍤?、氦氣或惰性氣體。

真空源165可通過閥162而被連接至腔161。在有來自真空源165的真空的損失時(shí)，閥162可被用以隔離腔161與真空源165。此允許腔161作為真空氣室，使得在基座組件上的晶片固持被吸附，直到真空源被再次連接或修復(fù)時(shí)。

在基座組件130中的各個(gè)凹陷133的每一者可包含獨(dú)立的通道140和閥171。此允許每一單獨(dú)的凹陷133與腔161中的真空隔離。舉例來說，經(jīng)處理的晶片120可被旋轉(zhuǎn)至處理腔室的裝載/卸載區(qū)。閥171可被關(guān)閉，或切換至解除夾持氣體氣室173，以導(dǎo)致在晶片的背側(cè)上的正壓，允許機(jī)械手臂拾取晶片。在拾取晶片后，閥可關(guān)閉，使得在凹陷133中的壓力將等于腔室的壓力。新的晶片可被放置于凹陷中，且閥171被切換回去，以允許與腔161流體連接，以吸附新的晶片。

參照圖7-10，本發(fā)明的一些實(shí)施例針對基座組件?；M件具有基座本體230和頂表面235。在基座本體230中存在至少一個(gè)凹陷133從頂表面延伸至基座本體中。每一凹陷131具有底部135。

存在至少三個(gè)舉升銷200定位于基座的頂表面235或基座本體230中的凹陷131任一者中的孔內(nèi)。舉升銷200能夠支撐平面的工件，像半導(dǎo)體晶片120，并可移動平面的工件更靠近或更遠(yuǎn)離基座本體230。圖9示出僅兩個(gè)舉升銷200，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)另外的舉升銷200不在所示的剖面內(nèi)。

每一舉升銷200包括套筒210、彈簧220和銷240。套筒210具有細(xì)長本體215，細(xì)長本體215具有頂端211、底部212和側(cè)邊213。所示的套筒210的頂端211開口，以允許銷240或其他組件移動進(jìn)出套筒210。套筒210的底部212可以是完全實(shí)心的或可具有開口。套筒210的細(xì)長軸214通過底部212和開口的頂端211而延伸。

套筒210可以是任何合適的形狀。舉例來說，套筒210可以是圓形的、矩形的、五邊形的、六邊形的、七邊形的或八邊形的。剖面的形狀可以是規(guī)則的或不規(guī)則的。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，套筒的剖面形狀是圓形的。套筒的形狀意指當(dāng)從側(cè)邊觀察時(shí)，形狀的整體印象。示出于圖7中的套筒被視為圓形的，即便鄰近開放的頂端211的頂端部分朝外地外傾。套筒210和銷240的整體形狀，或大致的形狀是不需考慮鄰近銷或套筒的頂端(或接觸)部分的直徑或形狀的變化而決定。套筒210可由任何合適的材料所制出，包含(但不限于)陶瓷、氮化鋁、氧化鋁及不銹鋼。

彈簧220定位于套筒210的細(xì)長本體215內(nèi)。彈簧220定位成鄰近套筒210的底部212。彈簧220的底端221接觸套筒210的底部212，因此在套筒210的底段212通常存在有某種結(jié)構(gòu)，而不是僅為開口端。如上所述，套筒210的底部212可以是完全實(shí)心的或可具有開口。

銷240定位于細(xì)長套筒210內(nèi)，與彈簧220的頂端222接觸。銷240可沿套筒210的細(xì)長軸214移動，使得銷240的頂表面241可延伸到套筒210的頂端211上方。

銷240可具有可與套筒合作地互動的與套筒210的形狀相同的形狀或不同的形狀。舉例來說，在圖8a中所示的實(shí)施例中，套筒和銷可皆具有通常圓柱形的形狀。在圖8b中所示的實(shí)施例中，套筒具有通常圓柱形的形狀且銷具有矩形的形狀。

銷240可由任何合適的材料所制成，此材料抵抗與在處理腔室中被使用的處理氣體的反應(yīng)，且在處理腔室中所應(yīng)用的溫度中是穩(wěn)定的。合適的材料包含(但不限于)陶瓷、氮化鋁、氧化鋁及不銹鋼。銷240的頂表面241可由與銷240相同的材料所制成，或可以是不同的材料。舉例來說，頂表面241可具有柔軟材料的涂層或一塊柔軟材料，柔軟材料可安全地接觸晶片而不損壞或不允許滑動。銷240的頂表面241的形狀可以是平坦的、凹面的或凸面的。在一些實(shí)施例中，銷240的頂表面241是輕微凸面的，以最小化將接觸晶片120的銷240的區(qū)域。

一些實(shí)施例的彈簧220具有彈簧常數(shù)，該彈簧常數(shù)在沒有施加真空時(shí)足以允許放置于銷上的晶片120被舉升，且在施加真空時(shí)足以壓縮使得晶片120放置在凹陷131的底表面135上。在一些實(shí)施例中，彈簧常數(shù)足以將支撐于銷上的晶片120舉升至高于凹陷131的底表面135的上方的距離d，距離d的量為約0.5mm至約2mm的范圍中。

一些實(shí)施例的彈簧220由包括高溫材料的材料所制成。舉例來說，彈簧可由包括陶瓷及赫史特合金的一者或多者的材料所制成。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，彈簧由包括高達(dá)3.5重量百分比的鈷、在約1至約30重量百分比范圍中的鉻、在約5至約30重量百分比范圍中的鉬、高達(dá)約5重量百分比的鎢、在約1至約20重量百分比范圍中的鐵、高達(dá)約1重量百分比的硅、高達(dá)約3重量百分比的錳、高達(dá)約0.2重量百分比的碳及剩余為至少約30重量百分比的鎳的材料所制成。在一些實(shí)施例中，材料進(jìn)一步包括高達(dá)約0.5重量百分比的鋁、高達(dá)約0.7重量百分比的鈦、高達(dá)約2重量百分比的銅、高達(dá)約0.6重量百分比的釩，或約0.5重量百分比的鋁和鈦的結(jié)合及0.35重量百分比的銅。

在一些實(shí)施例中，在銷240的外徑和套筒210的內(nèi)徑之間具有間隙g。間隙g被界定為銷240和套筒210之間的平均距離，且與銷240和套筒210的形狀無關(guān)。舉例來說，相較于對套筒和銷具有不同形狀而言，圓形銷和套筒在繞銷的所有點(diǎn)處可具有更均勻的間隙。換句話說，在一些實(shí)施例中，套筒內(nèi)側(cè)表面和銷的外側(cè)表面之間具有間隙。一些實(shí)施例的平均間隙在約0.5mm至約0.15mm的范圍中。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，間隙小于約0.25mm，或小于約0.2mm，或小于約0.15mm，或小于約0.1mm。

示出于附圖中的實(shí)施例具有在套筒210上的喇叭形頂端部分211及在銷240上的喇叭形頂端部分242。在基座本體230中的開口232的喇叭形頂部231可幫助避免套筒210掉落太深入開口232內(nèi)。此外，銷240的喇叭形頂部242可幫助避免銷240掉落太深入套筒210內(nèi)。

圖9示出本發(fā)明的實(shí)施例，其中套筒210具有在細(xì)長本體215中的至少一個(gè)孔216。至少一個(gè)孔216可在套筒210的側(cè)邊213或底部212。至少一個(gè)孔216可幫助在施加真空至凹陷后從套筒210的內(nèi)側(cè)抽空氣體。來自間隙g的氣體可僅從套筒210的頂端部分抽空或也可通過孔216而抽空。

參照圖9及圖10，說明基座組件130和舉升銷200的使用。在處理腔室100內(nèi)的基座組件130旋轉(zhuǎn)以將凹陷133的一者定位成鄰近裝載區(qū)260。連接至鄰近裝載區(qū)260的凹陷133的真空解除，以允許彈簧220擴(kuò)展將晶片120舉升出凹陷133。連接至凹陷133的真空的解除可在基座的旋轉(zhuǎn)前、基座的旋轉(zhuǎn)期間或基座的旋轉(zhuǎn)后完成。如圖9中所示，晶片120定位于基座組件130的頂表面131的上方，于該處機(jī)械手臂(圖未示)可被滑動至晶片120之下，允許晶片120被從處理腔室移除。

晶片120被定位于至少三個(gè)舉升銷200上，三個(gè)舉升銷200位于基座組件130上的凹陷133內(nèi)。定位于基座組件130之下的加熱組件150加熱基座本體230。支撐于銷240上的晶片120被固持離基座本體230一距離，此距離允許晶片120從基座本體230吸收熱。此工藝被稱作預(yù)熱且允許晶片120的溫度與基座本體的溫度緩慢地平衡。

基座組件130被旋轉(zhuǎn)以將另一凹陷133定位成鄰近裝載區(qū)260。移除在那個(gè)凹陷133處的晶片并裝載新的晶片120的動作被重復(fù)。旋轉(zhuǎn)、移除舊晶片(若存在有舊晶片)及放置新晶片的工藝被重復(fù)，直到所有的凹陷具有支撐于舉升銷200的銷240上的新晶片。

當(dāng)預(yù)定數(shù)量的晶片被放置于舉升銷200上時(shí)，連接至與晶片相關(guān)的凹陷133的真空被接合。真空使彈簧220壓縮，使得銷240降低于套筒210內(nèi)，允許晶片放置于凹陷133的底部135上。施加至凹陷的真空可使氣體被吸出在銷240和套筒210之間的間隙和/或通過在套筒210的側(cè)邊中的開口216，如圖9中所示。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解在套筒的側(cè)邊中的開口對于將所有的氣體從舉升銷吸出不是必要的。

施加至凹陷的真空可以是連續(xù)的或同時(shí)的。舉例來說，晶片可被裝載至工藝腔室中，裝載至舉升銷上。在旋轉(zhuǎn)基座組件以將新的凹陷移動至裝載區(qū)后，晶片可能已具有足夠的時(shí)間來達(dá)到溫度，并可被降低入凹陷內(nèi)。以此方式，每一凹陷具有連接至真空源的分離連接并可被單獨(dú)地控制。在一些實(shí)施例中，所有的晶片通過同時(shí)接合真空至凹陷而被降低至凹陷內(nèi)。相較于最后裝載的晶片而言，首先裝載的晶片將已具有大量的時(shí)間以與基座本體的溫度平衡。在一些實(shí)施例中，最后一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或所有的晶片在裝載至工藝腔室中的前被預(yù)熱。

圖11a至圖11c示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中具有連接至舉升銷200的舉升電機(jī)270。舉升電機(jī)可使套筒210移動進(jìn)出在基座本體230中的開口232。此移動與彈簧220的壓縮和擴(kuò)張無關(guān)。

圖11a示出在裝載位置中的舉升銷200，這可出現(xiàn)于當(dāng)凹陷133鄰近處理站的裝載區(qū)260時(shí)。在此，舉升件270已舉升包含彈簧220和銷240的套筒210至機(jī)械手臂(圖未示)可輕易地抵達(dá)晶片120下方，而不碰觸基座本體230的頂表面131的位置處。因?yàn)閺椈?20在此點(diǎn)處未被壓縮，銷240被舉升離開套筒210。

在晶片120已被放置于舉升銷200上后，舉升件270可降低套筒210(包含彈簧220和銷240)至預(yù)熱位置。此預(yù)熱位置示出于圖11b中。在此，套筒210的頂部的喇叭形部分定位于基座本體230中的開口232內(nèi)。彈簧仍處于擴(kuò)張形式，且晶片120固持舉升到凹陷133的底部135上方。圖11b示出舉升件270接觸套筒210的底部。在套筒210被密封在基座本體中的開口中后，舉升件270可繼續(xù)降低，使得舉升件270不再接觸套筒。

在晶片120已被充分地預(yù)熱后，通過通道140連接至凹陷133的真空可被接合。此使得在銷240和套筒210之間的間隙中的氣體被抽出且彈簧220壓縮。在壓縮后，銷240降低至套筒210內(nèi)，使得晶片120置于凹陷133的底部135上。此為圖11c中所示的處理位置。舉升件270已降低且不再接觸套筒210。

與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的基板可以是任何合適的基板。在詳細(xì)的實(shí)施例中，基板是堅(jiān)固的、分離的、總體上平面的基板。當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，當(dāng)提到基板時(shí)，用詞“分離的”意指基板具有固定的尺寸。特定實(shí)施例的基板是半導(dǎo)體基板，諸如200mm或300mm直徑的硅基板。

當(dāng)在此說明書和所附權(quán)利要求書中使用時(shí)，用詞“反應(yīng)氣體”、“反應(yīng)前驅(qū)物”、“第一前驅(qū)物”、“第二前驅(qū)物”等用詞，意指可與基板表面或基板表面上的層反應(yīng)的氣體及氣體的物種。

在一些實(shí)施例中，一或多層可在等離子體強(qiáng)化原子層沉積(peald)工藝期間形成。在一些工藝中，等離子體的使用提供足夠的能量以促進(jìn)物種進(jìn)入激發(fā)態(tài)，于激發(fā)態(tài)中表面反應(yīng)變得有利的且適合的。將等離子體引入工藝可以是連續(xù)的或脈沖的。在一些實(shí)施例中，使用連續(xù)脈沖的前驅(qū)物(或反應(yīng)氣體)及等離子體以處理一層。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)物可被局部地(即，位于處理區(qū)內(nèi))或遠(yuǎn)程地(即，位于處理區(qū)外)離子化。在一些實(shí)施例中，遠(yuǎn)程離子化可發(fā)生于沉積腔室的上游，使得離子或其他能量或發(fā)光物種并不直接接觸沉積膜。在一些peald工藝中，等離子體從處理腔室外部產(chǎn)生，諸如通過遠(yuǎn)程等離子體產(chǎn)生器系統(tǒng)。等離子體可經(jīng)由對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的任何合適的等離子體產(chǎn)生工藝或技術(shù)而產(chǎn)生。舉例來說，等離子體可通過微波(mw)頻率產(chǎn)生器或射頻(rf)產(chǎn)生器的一者或多者而產(chǎn)生。等離子體的頻率可取決于將被使用的特定反應(yīng)物種而調(diào)整。合適的頻率包含(但不限于)2mhz、13.56mhz、40mhz、60mhz及100mhz。雖然等離子體可使用于本文所公開的沉積工藝期間，可能不需要等離子體。確實(shí)地，其他實(shí)施例涉及在非常溫和的條件下而不需要等離子體的沉積工藝。

依據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在形成層前和/或后，基板經(jīng)受處理。此處理可在相同的腔室中或在一個(gè)或多個(gè)分離的處理腔室中執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，基板從第一腔室移動至分離的、第二腔室以進(jìn)一步處理?；蹇蓮牡谝磺皇抑苯拥匾苿又练蛛x的處理腔室，或基板可從第一腔室移動到一個(gè)或多個(gè)傳送腔室，并接著被移動到分離的處理腔室。故，處理設(shè)備可包括與傳送站連通的多個(gè)腔室。此種類的設(shè)備可被稱為“群集工具”或“群集系統(tǒng)”等。

大體而言，群集工具為模塊式系統(tǒng)，模塊式系統(tǒng)包括多個(gè)腔室，多個(gè)腔室執(zhí)行各種功能，包含基板中心尋找及定向、除氣、退火、沉積和/或蝕刻。依據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，群集工具包含至少第一腔室和中央傳送腔室。中央傳送腔室可容納機(jī)械手臂，機(jī)械手臂可于處理腔室和負(fù)載鎖定腔室之間來回運(yùn)送基板。傳送腔室通常維持于真空狀態(tài)，并提供用以將基板從一個(gè)腔室來回傳送至另一個(gè)腔室和/或來回傳送至位于群集工具的前端處的負(fù)載鎖定腔室的中間站。可適用于本發(fā)明的兩個(gè)已知的群集工具是及兩者皆可由加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司取得。一個(gè)此種真空站的基板處理設(shè)備的細(xì)節(jié)公開于美國專利第5,186,718號，名稱為“staged-vacuumwaferprocessingapparatusandmethod”，由tepman等人所申請，公告于1993年2月16日。然而，腔室的正確配置和結(jié)合可以是了執(zhí)行于此所述的工藝的特定步驟而改變?？墒褂玫钠渌幚砬皇野?但不限于)周期性層沉積(cld)、原子層沉積(ald)、化學(xué)氣相沉積(cvd)、物理氣相沉積(pvd)、蝕刻、預(yù)清潔、化學(xué)清潔、熱處理(諸如rtp)、等離子體氮化、除氣、定向，羥化和其他基板工藝。通過在群集工具上的腔室中實(shí)施工藝，可在沉積后續(xù)薄膜之前在沒有氧化的情況下可避免大氣雜質(zhì)對基板的表面污染。

依據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，當(dāng)基板被從一個(gè)腔室移動到下一個(gè)腔室時(shí)，基板連續(xù)地處于真空或“負(fù)載鎖定”狀態(tài)下，且不被暴露至環(huán)境空氣。傳送腔室因此處于真空下且在真空壓力下被“抽空”。惰性氣體可存在于處理腔室或傳送腔室中。在一些實(shí)施例中，惰性氣體是使用作為凈化氣體，以移除在基板的表面上形成層的后的一些或全部反應(yīng)物。依據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，凈化氣體在沉積腔室的出口處被注入，以防止反應(yīng)物從沉積腔室移動至傳送腔室和/或其他的處理腔室。因此，惰性氣體的流動在腔室的出口處形成幕。

基板可在單一基板沉積腔室中被處理，在另一基板被處理前，于此腔室中單一基板被裝載、處理及卸載?；逡部梢赃B續(xù)方式處理，類似傳送帶系統(tǒng)，其中多個(gè)基板被單獨(dú)地裝載置腔室的第一部分中，移動通過腔室并從腔室的第二部分卸載。腔室和相關(guān)聯(lián)的傳送帶系統(tǒng)的形狀可形成平直的路徑或彎曲的路經(jīng)。此外，處理腔是可以是轉(zhuǎn)盤式，其中多個(gè)基板繞中央軸而移動，且于轉(zhuǎn)盤式的路徑從頭到尾地被暴露至沉積、蝕刻、退火、清潔等工藝。

于處理期間，基板可被加熱或冷卻。此種加熱或冷卻可由任何合適的手段完成，包含(但不限于)改變基板支撐件的溫度及將經(jīng)加熱的或經(jīng)冷卻的氣體流至基板表面。在一些實(shí)施例中，基板支撐件包含加熱器/冷卻器，加熱器/冷卻器可被控制以傳導(dǎo)的方式改變基板溫度。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，被利用的氣體(反應(yīng)氣體或惰性氣體任一者)被加熱或冷卻，以局部地改變基板溫度。在一些實(shí)施例中，加熱器/冷卻器定位于鄰近基板表面的腔室內(nèi)，以對流的方式改變基板溫度。

基板也可于處理期間為固定的或被旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)基板可連續(xù)地旋轉(zhuǎn)或以慎重的步驟旋轉(zhuǎn)。舉例來說，基板可在整個(gè)工藝從頭到尾地旋轉(zhuǎn)，或基板可在暴露于不同的反應(yīng)或凈化氣體之間旋轉(zhuǎn)一小量。在處理期間旋轉(zhuǎn)基板(不論是連續(xù)地或以多個(gè)步驟地)可通過最小化(舉例來說)在氣體流動幾何學(xué)中局部變化的影響而幫助產(chǎn)生更均勻的沉積或蝕刻。

雖然于此的本發(fā)明已參照特定實(shí)施例而說明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅說明本發(fā)明的原理和應(yīng)用。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可對本發(fā)明的方法及設(shè)備作出各種修改及變化而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明意欲包含在所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)的修改及變化。