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TWI754179B - 具有改善溫度均勻性的空間晶圓處理 - Google Patents

具有改善溫度均勻性的空間晶圓處理 Download PDF

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TWI754179B
TWI754179B TW108137841A TW108137841A TWI754179B TW I754179 B TWI754179 B TW I754179B TW 108137841 A TW108137841 A TW 108137841A TW 108137841 A TW108137841 A TW 108137841A TW I754179 B TWI754179 B TW I754179B
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喬瑟夫 阿布考恩
桑傑夫 巴魯札
迪力提曼蘇哈 卡許葉
傑瑞阿瑪 李
特賈斯 烏拉維
麥可 萊斯
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

描述了處理一個或多個晶圓的設備和方法。處理腔室包括：第一處理站，包括具有第一面、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器；第二處理站，包括具有第二面、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器；基板支撐組件，包括複數個實質上共面的支撐表面，基板支撐組件經配置成使支撐表面在第一處理站和第二處理站之間移動。在晶圓位於支撐表面上時，在約0.5秒內於站之間移動晶圓時產生的溫度偏斜小於約0.5℃。

Description

具有改善溫度均勻性的空間晶圓處理
本揭示內容總體上涉及用於處理晶圓的設備和方法。特別地，本揭示內容涉及一種具有匹配的熱環境的處理腔室，以用於被處理的晶圓。
當前的原子層沉積（ALD）處理具有許多潛在的問題和困難。許多ALD化學物質（例如前驅物和反應物）是「不相容的」，這意味著化學物質不能混合在一起。如果不相容的化學物質混合在一起，則可能會發生化學氣相沉積（CVD）處理，而不是ALD處理。CVD處理通常比ALD處理具有更少的厚度控制和/或可導致產生氣相顆粒，這可導致所得裝置中的缺陷。對於一次使一種反應性氣體流入處理腔室的傳統時域ALD處理，會出現較長的淨化/抽氣時間，使得化學物質不會在氣相中混合。相較於時域ALD腔室可抽氣/淨化的速度，空間性ALD腔室可以更快地將一個或多個晶圓從一個環境移動到第二環境，從而獲得更高的產量。
半導體工業需要可以在較低溫度（例如低於350°C）下沉積的高品質薄膜。為了在低於僅透過熱法沉積薄膜的溫度下沉積高品質的薄膜，需要替代能源。可使用電漿方案，以離子和自由基的形式向ALD薄膜提供額外的能量。困難點在於在垂直側壁ALD薄膜上獲得足夠的能量。離子通常在垂直於晶圓表面的方向上通過晶圓表面上方的鞘被加速。因此，離子向水平的ALD薄膜表面提供能量，但是向垂直表面提供的能量不足，因為離子平行於垂直表面移動。
當前的空間性ALD處理腔室以恆定的速度在加熱的圓形平臺上旋轉複數個晶圓，這將晶圓從一個處理環境移動到相鄰環境。不同的處理環境會造成不相容氣體的分離。然而，當前的空間性ALD處理腔室不能使電漿環境針對電漿暴露被優化，從而導致不均勻、電漿損傷和/或處理靈活性問題。
在當前的空間性ALD沉積工具（或其他空間性處理腔室）中，晶圓被移動到不同的熱環境中。晶圓的每個部分在每個熱環境中花費的時間差異，會導致晶圓上的溫度不均勻。溫度均勻性對薄膜均勻性（例如厚度，以及諸如折射率、濕蝕刻速率、面內位移等特性）的影響最大。因此，在本領域中需要改進的沉積設備和方法。
本揭示內容的一個或多個具體實施例涉及一種處理腔室。在一個具體實施例中，處理腔室包括：第一處理站，包括具有第一面、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器；第二處理站，包括具有第二面、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器；與基板支撐組件，包括複數個實質上共面的支撐表面，基板支撐組件經配置成使支撐表面在第一處理站和第二處理站之間移動，其中第一面與複數個支撐表面間隔第一距離，且第二面與複數個支撐表面間隔第二距離，且第一發射率低於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。
本揭示內容的額外具體實施例涉及處理方法。在一個或多個具體實施例中，處理方法包含：在第一處理站與第二處理站之間移動基板支撐表面，第一處理站包括具有第一面、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器，第一面與支撐表面間隔第一距離，第二處理站包括具有第二面、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器，第二面與支撐表面間隔第二距離，其中第一發射率低於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。
一個或多個具體實施例涉及處理腔室，包括：熱處理站，包括具有第一面、第一發射率和第一溫度的熱噴淋頭；電漿處理站，包括具有第二面、第二發射率和第二溫度的電漿噴淋頭；與基板支撐組件，包括複數個實質上共面的支撐表面，支撐表面上具有至少一個晶圓，基板支撐組件經配置成使至少一個晶圓在熱處理站和電漿處理站之間移動；以及控制器，控制器聯接至複數個實質上共面的支撐表面，其中第一面與至少一個晶圓間隔開約0.5 mm至約3 mm的一範圍，並且第二面與至少一個晶圓間隔開約7 mm至約15 mm的一範圍，且第一發射率低於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。
在描述本揭示內容的幾個示例性具體實施例之前，應當理解，本揭示內容不限於在以下說明中闡述的構造或處理步驟的細節。本揭示內容能夠具有其他具體實施例，並且能夠以各種方式被實踐或執行。
本文所述「基板」是指在製造處理中在其上執行薄膜處理的基板上形成的任何基板或材料表面。例如，可以在其上執行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽（SOI）、碳摻雜的氧化矽、非晶矽、經摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、以及其他任何材料，諸如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料，視應用而定。基板包括但不限於半導體晶圓。可以將基板暴露於預處理處理以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行薄膜處理外，在本揭示內容中，所揭示的任何薄膜處理步驟還可以在形成於基板上的底層上進行，如下面更詳細地說明，且用詞「基板表面」旨在包括背景內容所指示的底層。因此，例如，在膜/層或部分膜/層已經沉積在基板表面上的情況下，新沉積的膜/層的暴露表面成為基板表面。
如本說明書和所附申請專利範圍中所使用的，用詞「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」等可互換使用，是指可以與基板表面或與形成於其上的薄膜反應的任何氣態物質。
本揭示內容的一個或多個具體實施例，透過溫度控制、與晶圓的距離以及面對晶圓的表面的發射率的組合，來對晶圓使用匹配的熱環境（或最小化熱環境之間的差異）。一些具體實施例有利地在每個站周圍提供均勻的環境以最小化方位角變化。
本揭示內容的一個或多個具體實施例，針對具有至少兩個在空間上分開的處理環境的處理腔室，也稱為處理站。一些具體實施例具有兩個以上並且一些具體實施例具有四個以上的處理站。可以將處理環境共面安裝到在水平面內移動的晶圓上。處理環境以圓形佈置。其上安裝有一到四個（或更多個）獨立晶圓加熱器的可旋轉結構，使晶圓沿圓形路徑移動，圓形路徑的直徑類似於處理環境。每個加熱器可以被控制溫度並且可以具有一個或多個同心區域。為了裝載晶圓，可以降低可旋轉結構，以便真空機器人可以拾取完成的晶圓並將未加工的晶圓放置在位於每個晶圓加熱器上方（在較低的Z位置）的升舉銷上。在操作中，每個晶圓可以處於獨立的環境中，直到處理完成為止，然後可旋轉結構可以旋轉（對於四個站為旋轉90°，對於三個站為旋轉120°）以將加熱器上的晶圓移至下一個環境以進行處理。
在空間性ALD沉積工具（或其他空間性處理腔室）中，晶圓被移動到不同的熱環境中。晶圓的每個部分在每個熱環境中花費的時間差異，導致晶圓上的不均勻。溫度均勻性對薄膜均勻性（厚度，以及諸如折射率、濕蝕刻速率、面內位移等特性）的影響最大。
本揭示內容的一個或多個具體實施例提供一種有利的處理腔室，其中處理工具（例如空間性工具）中的不同站被設計為透過溫度控制、與晶圓的距離以及面對晶圓的表面的發射率的組合，來對晶圓產生匹配的（或者熱差異最小化的）熱環境。在一個或多個具體實施例中，還有利地使用溫度控制、與晶圓的距離和面對晶圓的表面的發射率的組合，來在晶圓移動期間保持嚴格的熱控制。在一個或多個具體實施例中，處理腔室被有利地設計成在每個處理站周圍提供均勻的環境，以最小化方位角變化。
在一個或多個具體實施例中，處理腔室包括：第一處理站，第一處理站包括具有第一面、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器；第二處理站，第二處理站包括具有第二面、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器；基板支撐組件，包括複數個實質上共面的支撐表面，基板支撐組件經配置成使支撐表面在第一處理站和第二處理站之間移動。第一面與複數個支撐表面間隔第一距離，第二面與複數個支撐表面間隔第二距離，並且第一發射率小於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。
圖1和圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室100。圖1示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室100的橫截面等距視圖。圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室100的截面圖。因此，本揭示內容的一些具體實施例針對結合有支撐組件200和頂板300的處理腔室100。
處理腔室100具有帶有壁104和底部106的殼體102。殼體102與頂板300一起界定內部空間109，也稱為處理空間。
處理腔室100包括複數個處理站110。處理站110位於殼體102的內部空間109中，並且圍繞支撐組件200的旋轉軸211以圓形佈置定位。每個處理站110包括具有正面114的氣體噴射器112。在一些具體實施例中，每個氣體噴射器112的正面114實質上共面。處理站110被定義為其中可以進行處理的區域。例如，如下所述，處理站110可以由加熱器230的支撐表面231和氣體噴射器112的正面114限定。
處理站110可以被配置為執行任何合適的處理，並提供任何合適的處理條件。所使用的氣體噴射器112的類型，例如將取決於所執行的處理的類型以及噴淋頭或氣體噴射器的類型。例如，被配置為用作原子層沉積設備的處理站110可以具有噴淋頭或渦旋型氣體噴射器。然而，配置為用作電漿站的處理站110可以具有一個或多個電極和/或接地板的配置，以產生電漿，同時允許電漿氣體流向晶圓。在圖2中示出的具體實施例，在圖的左側具有處理站110a，在圖的右側具有處理站110b，處理站110a與處理站110b的類型不同。合適的處理站110包括但不限於熱處理站、微波電漿、三電極CCP、ICP、平行板CCP、UV曝光、雷射處理、泵送室、退火站和計量站。
圖3是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理站110的分解圖。所示的處理站110包括三個主要組件：頂板300（也稱為蓋子）、幫浦/淨化插件330和氣體噴射器112。圖3所示的氣體噴射器112是噴淋頭式氣體噴射器。在一些具體實施例中，插件330連接至真空（排氣）或與真空（排氣）流體連通。在一些具體實施例中，插件330連接至淨化氣體源或與淨化氣體源流體連通。
頂板300中的開口310可以具有統一的尺寸或具有不同的尺寸。不同尺寸/形狀的氣體噴射器112可以與幫浦/淨化插件330一起使用，幫浦/淨化插件330的形狀適合於從開口310過渡到氣體噴射器112。例如，如圖所示，幫浦/淨化插件330包括頂部331和底部333與側壁335。當插入到頂板300中的開口310中時，鄰近底部333的突出部分334可以位於形成在開口310中的隔板315上。在一些具體實施例中，在開口中沒有隔板315，並且幫浦/淨化插件330的凸緣部分337擱置在頂板300的頂部上。在所示的具體實施例中，突出部分334擱置在隔板315上，並且O形環314位於它們之間，以幫助形成氣密密封。
在一些具體實施例中，頂板300中有一個或多個淨化環309。淨化環309可與淨化氣室（未示出）或淨化氣體源（未示出）流體連通，以提供淨化氣體的正向流，以防止處理氣體從處理腔室洩漏。
一些具體實施例的幫浦/淨化插件330包括氣室336，在幫浦/淨化插件330的底部333中具有至少一個開口338。氣室336具有入口（未示出），通常在幫浦/淨化插件330的頂部331或側壁335附近。
在一些具體實施例中，氣室336可充有可穿過幫浦/淨化插件330的底部333中的開口338的淨化或惰性氣體。通過開口338的氣體流可以幫助形成氣幕式屏障，以防止處理氣體從處理腔室內部洩漏。
在一些具體實施例中，氣室336連接至真空源或與真空源流體連通。在這樣的具體實施例中，氣體流過幫浦/淨化插件330的底部333中的開口338進入氣室336。氣體可以從氣室排空以排出。這樣的佈置可以用於在使用期間從處理站110排出氣體。
幫浦/淨化插件330包括開口339，氣體噴射器112可插入開口339中。示出的氣體噴射器112具有凸緣342，凸緣342可以與鄰近幫浦/淨化插件330的頂部331的突出部分332接觸。氣體噴射器112的直徑或寬度可以是可以適合在幫浦/淨化插件330的開口339內的任何合適的尺寸。這允許在頂板300中的相同開口310內使用各種類型的氣體噴射器112。
圖4圖示根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理平台400。圖4所示的具體實施例僅表示一種可能的配置，並且不應被視為限制本揭示內容的範圍。例如，在一些具體實施例中，處理平台400具有與所示具體實施例不同數量的一個或多個處理腔室100、緩衝站420和/或機器人430配置。
示例性處理平台400包括中央轉移站410，中央轉移站410具有複數個側面411、412、413、414。所示的轉移站410具有第一側411、第二側412、第三側413和第四側414。儘管示出了四個側面，但是本領域技術人員將理解，取決於例如處理平台400的整體配置，轉移站410可以有任何合適數量的側面。在一些具體實施例中，轉移站410具有三個側面、四個側面、五個側面、六個側面、七個側面或八個側面。
轉移站410具有安置在其中的機器人430。機器人430可以是能夠在處理期間移動晶圓的任何合適的機器人。在一些具體實施例中，機器人430具有第一臂431和第二臂432。第一臂431和第二臂432可彼此獨立地移動。第一臂431和第二臂432可以在x-y平面中和/或沿著z軸移動。在一些具體實施例中，機器人430包括第三臂（未示出）或第四臂（未示出）。每個手臂可以獨立於其他手臂移動。
所示的具體實施例包括六個處理腔室100，兩個處理腔室100分別連接到中央轉移站410的第二側412、第三側413和第四側414。每個處理腔室100可以被配置為執行不同的處理。
處理平台400還可包括一個或多個緩衝站420，緩衝站420連接到中央轉移站410的第一側411。緩衝站420可以執行相同或不同的功能。例如，緩衝站可以容納晶圓盒，晶圓被處理並返回到原始盒，或者緩衝站之一可以容納未處理的晶圓，晶圓在處理之後被移動到另一緩衝站。在一些具體實施例中，一個或多個緩衝站被配置為在處理之前和/或之後對晶圓進行預處理、預加熱或清洗。
處理平台400還可在中央轉移站410與任何處理腔室100之間包括一個或多個狹縫閥418。狹縫閥418可打開和關閉以將處理腔室100內的內部空間與中央轉移站410內的環境隔離。例如，如果處理腔室將在處理過程中產生電漿，則可能需要關閉此處理腔室的狹縫閥，以防止雜散的電漿損壞轉移站中的機器人。
處理平台400可以連接到工廠介面450，以允許將晶圓或晶圓盒裝載到處理平台400中。工廠介面450內的機器人455可用於將晶圓或盒移入和移出緩衝站。晶圓或盒可以透過中央轉移站410中的機器人430在處理平台400內移動。在一些具體實施例中，工廠介面450是另一群集工具（即另一多腔室處理平台）的轉移站。
可以提供控制器495並且將其耦合到處理平台400的各個組件，以控制組件操作。控制器495可以是控制整個處理平台400的單個控制器，也可以是控制處理平台400的各個部分的多個控制器。例如，處理平台400可以包括用於各個處理腔室100、中央傳送站410、工廠介面450和機器人430中的每個的單獨控制器。
在一些具體實施例中，處理腔室100還包括控制器495，控制器495連接至複數個實質上共面的支撐表面231，控制器495被配置為控制第一溫度或第二溫度中的一個或多個。在一或多個具體實施例中，控制器495控制基板支撐組件200（圖2）的移動速度。
在一些具體實施例中，控制器125包括中央處理單元（CPU）496、記憶體497和支援電路498。控制器495可以直接（或經由與特定處理腔室及（或）支援系統組件相關聯的電腦（或控制器））控制處理平台400。
控制器495可為可用於工業設定中以控制各種腔室與子處理器的一般用途電腦處理器的任何形式之任意者。控制器495的記憶體497或電腦可讀取媒體，可以是容易獲得的記憶體中的一個或多個，例如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、磁碟、硬碟、光學儲存媒體（例如光碟或數位視頻光碟）、快閃碟、或任何其他形式的數位儲存器（本地或遠端的）。記憶體497可以保留可由處理器（CPU 496）操作以控制處理平台400的參數和組件的指令集。
支援電路498耦合至CPU 496以由習知方式支援處理器。這些電路包含快取、電源供應器、時脈電路、輸入輸出系統、與子系統等等。一個或多個處理可以作為軟體例程存儲在記憶體498中，軟體例程在被處理器執行或調用時使處理器以本文所述的方式控制處理平台400或各個處理腔室的操作。軟體例程亦可被由第二CPU（未圖示）儲存及或執行，第二CPU位於由CPU 496控制的硬體的遠端處。
本揭示內容的一些或全部處理和方法也可以在硬體中執行。藉此，處理可以以軟體實現並且可以使用電腦系統執行，可以以硬體（例如特定應用積體電路或其他類型的硬體實現例）或者以軟體和硬體的組合來執行。當由處理器執行時，軟體例程將一般用途電腦轉換成控制腔室操作以執行處理的專用電腦（控制器）。
在一些具體實施例中，控制器495具有一種或多種配置以執行單獨的處理或子處理以執行方法。控制器495可以連接到並且配置成操作中間部件以執行方法的功能。例如，控制器495可以連接到並配置成控制氣體閥、致動器、馬達、狹縫閥、真空控制器或其他部件中的一個或多個。
在一或多個具體實施例中，處理腔室100還包括位於支撐表面上的至少一個晶圓。在一些具體實施例中，第一發射率和第一溫度和/或第二發射率和第二溫度在第一站和第二站中提供晶圓的穩態溫度。
圖5A和5B示出了本揭示內容的另一具體實施例。圖5A示出了加熱器230和支撐板245的局部視圖，加熱器230和支撐板245已經旋轉到處理站110下方的位置，使得晶圓101與氣體噴射器112相鄰。支撐板245上或加熱器230的外部上的O形環329處於鬆弛狀態。
圖5B示出了朝著處理站110移動之後的支撐板245和加熱器230，使得加熱器230的支撐表面231與處理站110中的氣體噴射器112的前表面114接觸或幾乎接觸。在此位置，O形圈329被壓縮，在支撐板245的外邊緣或加熱器230的外部周圍形成密封。這允許晶圓101盡可能靠近氣體噴射器112移動，以最小化反應區域219的體積，從而可以快速淨化反應區域219。
可能從反應區域219流出的氣體透過開口338排到氣室336中，並排到排氣管或前級管（未示出）。可藉由淨化氣室370和淨化氣體通口371，產生開口338外部的淨化氣簾。另外，加熱器230和支撐板245之間的間隙137，可以幫助進一步遮蔽反應區域219，並防止反應性氣體流入處理腔室100的內部容積109。
回到圖4，一些具體實施例的控制器495具有選自以下的一種或多種配置：在複數個處理腔室之間移動機器人上的基板的配置；從系統加載和/或卸載基板的配置；用於打開/關閉狹縫閥的配置；為一個或多個加熱器供電的配置；測量加熱器溫度的配置；測量加熱器上晶圓溫度的配置；從加熱器裝載或卸載晶圓的配置；提供溫度測量和加熱器功率控制之間反饋的配置；用於使支撐組件繞旋轉軸旋轉的配置；使支撐組件沿旋轉軸（即沿z軸）移動的配置；用於設置或改變支撐組件的旋轉速度的配置；將氣體流提供給氣體噴射器的配置；用於向一個或多個電極供電以在氣體注射器中產生電漿的配置；控制電漿源的電源的配置；控制電漿源電源的頻率和/或功率的配置；和/或為熱退火處理站提供控制的配置。
參考圖6A至圖6B所示，在一些處理腔室中，放置在基板支撐組件200上的晶圓101從第一處理站110a來回移動（被吸附至底座加熱器）至第二處理站110b。在一個或多個具體實施例中，第一處理站110a可以是由鋁構成的熱噴淋頭，並且定位成與晶圓101形成大約0.5 mm至大約3 mm的距離的第一間隙G1。第二處理站110b可以是由氧化鋁組成的電漿站，其位置形成為與晶圓101相距約7 mm至約15 mm的第二間隙G2。
由於差異（例如第一處理站110a與第二處理站110b之間的間隙差異、噴淋頭發射率等），晶圓101相對於第一站110a在第二站110b中升溫（即晶圓101損失至以上處理站的熱量更少）。另外，在簡單的來回處理運動中，晶圓101的一側首先進入第二處理站110b，並且晶圓101的同一側最後離開第二處理站110b，晶圓101產生溫度梯度。
因此，參照圖6A，在一個或多個具體實施例中，處理腔室100包括第一處理站110a和第二處理站110b。在一個或多個具體實施例中，第一處理站110a包括具有第一面114a、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器112a，第二處理站110b包括具有第二面114b、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器112b。在一個或多個具體實施例中，處理腔室包括基板支撐組件200，基板支撐組件200包括複數個實質上共面的支撐表面231，基板支撐組件200被配置為在第一處理站110a和第二處理站110b之間移動支撐表面231。以這種方式使用時，「實質上共面」是指由各個支撐表面231形成的平面在由另一支撐表面231形成的平面的±5°、±4°、±3°、±2°或±1°之內。在一些具體實施例中，用詞「實質上共面」是指由各個支撐表面形成的平面在±50μm、±40μm、±30μm、±20μm或±10μm內。
在一個或多個具體實施例中，如圖6A中所示，第一處理站110a的第一氣體噴射器112a的第一面114a與複數個支撐表面231間隔開第一距離D1 ，第二處理站110b的第二氣體噴射器112b的第二面114b與複數個支撐表面231間隔開第二距離D2 ，第二距離D2 大於第一距離D1 。換句話說，在一些具體實施例中，第一氣體噴射器112a的第一面114a是遠離晶圓101表面的第一間隙G1 ，第二氣體噴射器112b的第二面114b是第二間隙G2 ，第二間隙G2 大於第一間隙G1 （相對於晶圓101表面）。
在一個或多個具體實施例中，如圖6B中所示，第一處理站110a的第一氣體噴射器112a的第一面114a與複數個支撐表面231間隔開第一距離D1 ，第二處理站110b的第二氣體噴射器112b的第二面114b與複數個支撐表面231間隔開第二距離D2 ，第二距離D2 等於第一距離D1 。換句話說，在一些具體實施例中，第一氣體噴射器112a的第一面114a是遠離晶圓101表面的第一間隙G1 ，第二氣體噴射器112b的第二面114b是第二間隙G2 ，第二間隙G2 相同於第一間隙G1 （相對於晶圓101表面）。
在一個或多個具體實施例中，第一發射率低於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。本文所使用的用詞「發射率」或「Ɛ」，定義為在相同溫度和相同光譜和方向條件下，給定物體的輻射率與黑體的輻射率之比。發射率是表面形態、雜質濃度、波長、溫度和覆蓋層的存在的函數。不受理論的束縛，據信如果兩個噴淋頭具有相同的發射率和溫度，則由於較大間隙站中的傳導溫度損失的減少，將在具有較大間隙的站中觀察到溫度升高。可以相信，為了匹配在相同溫度和不同間隙（如圖6A所示，參見G1和G2）的兩個不同站中晶圓的熱損耗，具有較大間隙（G2）的站將具有更高的發射率。較高的發射率不一定總會更好；存在一個最佳的發射率，在此發射率以上，熱損失差將翻轉，從而導致晶圓的熱損失增加。例如，如果在間隙為1 mm的第一處理站中將第一面發射率保持在0.1左右，而在間隙為10 mm的第二處理站中將第二面發射率保持在0.8左右，則晶圓上最大溫度偏斜在0.5秒的週期內在300 mm晶圓上將小於或等於約0.5°C。
在一個或多個具體實施例中，當在站之間移動晶圓時，在約0.5秒內產生小於或等於約0.5℃的溫度偏斜。本文所使用的用詞「溫度偏斜」是指第一處理站110a和第二處理站110b之間的溫度差。所有溫度偏斜值均基於0.5秒的時間範圍。在一個或多個具體實施例中，溫度偏斜小於或等於大約0.5℃、大約0.45℃、大約0.4℃、大約0.35℃、大約0.3℃、大約0.25℃、大約0.2℃、約0.15°C、約0.1°C或約0.05°C。不受理論的束縛，一般認為將晶圓的熱損失與兩個不同的站匹配，將使晶圓上的溫度和溫度不均勻性保持最小。另一方面，如果第二處理站110b的穩態溫度高於第一處理站110a的穩態溫度，則晶圓更容易加熱，因為散熱器（即氣體噴射器）離晶圓表面更遠。
因此，在一個或多個具體實施例中，第一處理站110a在較高溫度（例如200℃）下使用相對較低發射率的噴淋頭，而第二處理站110b在較低溫度（例如150℃）下使用相對較高發射率的噴淋頭，以最小化晶圓轉移期間的瞬態效應。在一個或多個具體實施例中，晶圓的穩態溫度在第一處理站110a和第二處理站110b中都相似。
在一些具體實施例中，複數個實質上共面的支撐表面231包括加熱器230。在一或多個具體實施例中，加熱器230或支撐表面231包括靜電吸盤。
在一個或多個具體實施例中，第一發射率和第二發射率是不同的，並且第一溫度和第二溫度是不同的。在其他具體實施例中，第一發射率和第二發射率是不同的，並且第一溫度和第二溫度是相同的。
在一個或多個具體實施例中，第一處理站110a包括熱站，而第二處理站110b包括電漿站。在其他具體實施例中，第一處理站110a包括熱站，第二處理站110b包括熱站。
參照圖1-6B，本揭示內容的一個或多個具體實施例涉及處理腔室100。在一個或多個具體實施例中，處理腔室100包括：熱處理站（第一處理站110a），包括具有第一面114a、第一發射率和第一溫度的熱噴淋頭（氣體噴射器112a）；電漿處理站（第二處理站110b），包括具有第二面114b、第二發射率和第二溫度的電漿噴淋頭（氣體噴射器112b）；基板支撐組件200，包括複數個實質上共面的支撐表面231，其上具有至少一個晶圓，基板支撐組件經配置成使至少一個晶圓在熱處理站（第一處理站110a）和電漿處理站（第二處理站110b）之間移動；以及控制器495，控制器495聯接至複數個實質上共面的支撐表面231。
一個或多個具體實施例係關於處理方法，方法包含在第一處理站110a與第二處理站110b之間移動基板支撐表面，第一處理站110a包括具有第一面114a、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器112a，第一面與支撐表面間隔第一距離D1 ，第二處理站110b包括具有第二面114b、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器112b，第二面114b與支撐表面231間隔第二距離D2 ，第二距離D2 大於第一距離D1 。在一個或多個具體實施例中，第一發射率低於第二發射率和/或第一溫度大於第二溫度。
在一個或多個具體實施例中，處理方法還包括控制第一溫度或第二溫度中的一個或多個。參照圖4，在一些具體實施例中，處理腔室100還包括控制器495，控制器495連接至複數個實質上共面的支撐表面231，支撐表面231被配置為控制第一溫度或第二溫度中的一個或多個。
在一個或多個具體實施例中，處理方法還包括控制基板支撐表面的移動速度。在一些具體實施例中，控制器495控制基板支撐組件200的移動速度。
在一或多個具體實施例中，處理方法還包括將至少一個晶圓裝載到基板支撐表面上。
在一或多個具體實施例中，處理方法還包括控制至少一個晶圓的溫度偏斜。在一些具體實施例中，控制器295控制至少一個晶圓的溫度偏斜。
本揭示內容的一個或多個具體實施例涉及一種處理腔室。在一個具體實施例中，處理腔室100包括：第一處理站110a，包括具有第一面114a、第一發射率、第一溫度和第一熱損失因數的第一氣體噴射器112a；第二處理站110b，包括具有第二面114b、第二發射率、第二溫度和第二熱損失因數的第二氣體噴射器112b；基板支撐組件200，包括複數個實質上共面的支撐表面231，基板支撐組件200經配置成使支撐表面231在第一處理站110a和第二處理站110b之間移動。在一個或多個具體實施例中，第一面114a與複數個支撐表面231間隔第一距離D1 ，第二面114b與複數個支撐表面231間隔第二距離D2 ，且第一距離D1 、第一發射率、第一溫度、第二距離D2 、第二發射率或第二溫度中的一個或多個被調節，以使第一熱損耗因數和第二熱損耗因數實質相同。本文所使用的用詞「熱損失因數」是指在第一處理站110a和第二處理站110b之間移動晶圓101時產生的溫度偏斜。本文中所使用的短語「第一熱損失因數和第二熱損失因數實質相同」，是指在大約0.5秒時間段內在站（即110a和110b）之間移動晶圓101時產生的溫度偏斜小於約0.5ºC。
本揭示內容的一個或多個具體實施例涉及一種處理方法。在一個具體實施例中，處理方法包含：在第一處理站110a與第二處理站110b之間移動基板支撐表面231，第一處理站110a包括具有第一面114a、第一發射率和第一溫度的第一氣體噴射器112a，第一面114a與支撐表面231間隔第一距離D1 ，第二處理站110b包括具有第二面114b、第二發射率和第二溫度的第二氣體噴射器112b，第二面114b與支撐表面231間隔第二距離D2 ，第二距離D2 大於第一距離D1 ，其中第一距離D1 、第一發射率、第一溫度、第二距離D2 、第二發射率或第二溫度中的一個或多個被調節，以使第一熱損耗因數和第二熱損耗因數實質相同。
本說明書中對於「在一個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個或更多個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等的參照，表示所說明的相關聯於此具體實施例的特定特徵、結構或特性，係被包含在本揭示內容的至少一個具體實施例中。因此，貫穿本說明書在各個地方出現的短語「在一個或更多個具體實施例中」、「在一些具體實施例中」、「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」等，不一定是指本揭示內容的相同具體實施例。此外，特定特徵、結構、配置或特性可以在一個或多個具體實施例中以任何合適的方式組合。
雖然本文揭示內容係關於特定具體實施例，但應瞭解到這些具體實施例僅用於說明本揭示內容的原理與應用。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，可對本揭示內容的方法與設備進行各種修改與變異，而不脫離本揭示內容的精神與範圍。因此，本揭示內容意為涵蓋這種修改與變異，只要這種修改與變異位於附加申請專利範圍及其均等範圍之內。
100:處理腔室 101:晶圓 102:殼體 104:壁 106:底部 109:內部空間 110:處理站 110a:第一處理站 110b:第二處理站 112:氣體噴射器 112a:第一氣體噴射器 112b:第二氣體噴射器 114:正面 114a:第一面 114b:第二面 137:間隙 200:支撐組件 211:旋轉軸 219:反應區域 230:加熱器 231:支撐表面 245:支撐板 300:頂板 310:開口 314:O形環 315:隔板 329:O形環 330:幫浦/淨化插件 331:頂部 332:突出部分 333:底部 334:突出部分 335:側壁 336:氣室 337:凸緣部分 338:開口 342:凸緣 370:淨化氣室 371:淨化氣體通口 410:中央轉移站 411:側面 412:側面 413:側面 414:側面 418:狹縫閥 420:緩衝站 430:機器人 431:第一臂 432:第二臂 450:工廠介面 455:機器人 495:控制器 496:中央處理單元（CPU） 497:記憶體 498:支援電路
可參考多個具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵，附加圖式圖示說明了其中一些具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅圖示說明本揭示內容的典型具體實施例，且因此不應被視為限制本揭示內容的範圍，因為揭示內容可允許其他等效的具體實施例。
圖1示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室的橫截面等距視圖；
圖2示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室的截面圖；
圖3是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理站的分解截面圖；
圖4是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理平台的示意圖；
圖5A和5B示出了根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理的示意圖；
圖6A是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室的示意圖；以及
圖6B是根據本揭示內容的一個或多個具體實施例的處理腔室的示意圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
101:晶圓
110a:第一處理站
110b:第二處理站
112a:第一氣體噴射器
112b:第二氣體噴射器
114a:第一面
114b:第二面
200:支撐組件
231:支撐表面

Claims (20)

  1. 一種處理腔室，包括： 一第一處理站，該第一處理站包括具有一第一面、一第一發射率和一第一溫度的一第一氣體噴射器； 一第二處理站，該第二處理站包括具有一第二面、一第二發射率和一第二溫度的一第二氣體噴射器；和 一基板支撐組件，該基板支撐組件包括複數個實質上共面的支撐表面，該基板支撐組件被配置為在該第一處理站和該第二處理站之間移動該等支撐表面， 其中該第一面與該複數個實質上共面的支撐表面間隔一第一距離，該第二面與該複數個實質上共面的支撐表面間隔一第二距離，並且該第一發射率小於該第二發射率和/或該第一溫度大於該第二溫度。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中在一晶圓位於該等支撐表面上時，在約0.5秒內於該第一處理站和該第二處理站之間移動該晶圓時產生的一溫度偏斜小於約0.5℃。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第二距離大於該第一距離。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一距離和該第二距離相同。
  5. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一發射率和該第二發射率是不同的，並且該第一溫度和該第二溫度是不同的。
  6. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一發射率和該第二發射率是不同的，並且該第一溫度和該第二溫度是相同的。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，該處理腔室還包括一控制器，該控制器連接至該複數個實質上共面的支撐表面，該控制器被配置為控制該第一溫度或該第二溫度中的一個或多個。
  8. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一處理站包括一熱站，而該第二處理站包括一電漿站。
  9. 如請求項1所述之處理腔室，其中該第一處理站包括一熱站，而該第二處理站包括一熱站。
  10. 如請求項1所述之處理腔室，該處理腔室還包括在該等支撐表面上的至少一個晶圓。
  11. 如請求項10所述之處理腔室，其中該第一發射率和該第一溫度和/或該第二發射率和該第二溫度在該第一處理站和該第二處理站中提供該晶圓的一穩態溫度。
  12. 一種處理方法，包含以下步驟： 在一第一處理站與一第二處理站之間移動一基板支撐表面，該第一處理站包括具有一第一面、一第一發射率和一第一溫度的一第一氣體噴射器，該第一面與該基板支撐表面間隔一第一距離，該第二處理站包括具有一第二面、一第二發射率和一第二溫度的一第二氣體噴射器，該第二面與該基板支撐表面間隔一第二距離， 其中該第一發射率低於該第二發射率和/或該第一溫度大於該第二溫度。
  13. 如請求項12所述之處理方法，還包括控制該第一溫度或該第二溫度中的一個或多個。
  14. 如請求項12所述之處理方法，其中該第二距離大於該第一距離。
  15. 如請求項12所述之處理方法，其中該第一距離和該第二距離相同。
  16. 如請求項12所述之處理方法，還包括將至少一個晶圓裝載到該基板支撐表面上。
  17. 如請求項16所述之處理方法，還包括控制該至少一個晶圓的一溫度偏斜。
  18. 一種處理腔室，包括： 一熱處理站，該熱處理站包括具有一第一面、一第一發射率和一第一溫度的一熱噴淋頭； 一電漿處理站，該電漿處理站包括具有一第二面、一第二發射率和一第二溫度的一電漿噴淋頭； 一基板支撐組件，該基板支撐組件包括複數個實質上共面的支撐表面，該等支撐表面上具有至少一個晶圓，該基板支撐組件被配置為在該熱處理站和該電漿處理站之間移動該至少一個晶圓；以及 一控制器，該控制器連接至該複數個實質上共面的支撐表面， 其中該第一面與該至少一個晶圓間隔開約0.5 mm至約3 mm，並且該第二面與該至少一個晶圓間隔開約7 mm至約15 mm，且該第一發射率低於該第二發射率和/或該第一溫度大於該第二溫度。
  19. 如請求項18所述之處理腔室，其中在約0.5秒內於該第一處理站和該第二處理站之間移動一晶圓時產生的一溫度偏斜小於約0.5℃。
  20. 如請求項18所述之處理腔室，其中該第一面與該至少一個晶圓間隔開約2 mm，並且該第二面與該至少一個晶圓間隔開約15 mm。
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