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TWI702671B - 藉由控制晶圓支座以達成邊緣密封而減少背側沉積的方法及設備 - Google Patents

藉由控制晶圓支座以達成邊緣密封而減少背側沉積的方法及設備 Download PDF

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TWI702671B
TWI702671B TW105116196A TW105116196A TWI702671B TW I702671 B TWI702671 B TW I702671B TW 105116196 A TW105116196 A TW 105116196A TW 105116196 A TW105116196 A TW 105116196A TW I702671 B TWI702671 B TW I702671B
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安祖 杜瓦爾
克洛伊 巴爾達塞羅尼
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

揭示藉由控制一個以上晶圓支座以減少背側沉積的方法及設備。處理腔室（諸如用於原子層沉積的處理腔室）可包含一基座及配置成自該基座延伸的一個以上晶圓支座。一晶圓可在該基座上方加以提供，該一個以上晶圓支座可接觸晶圓的背側以支撐晶圓，且該一個以上晶圓支座可配置在一高度以造成晶圓的外緣下垂。晶圓的外緣可下垂以實質接觸基座或接觸環繞該基座的承載環。此可產生一邊緣密封，以在沉積製程期間限制處理氣體到達晶圓的背側。

Description

藉由控制晶圓支座以達成邊緣密封而減少背側沉積的方法及設備
本揭示內容大致關於在半導體處理工具中用於支撐晶圓的基座。本揭示內容的某些實施態樣關於配置一個以上支座，該一個以上支座配置成從基座延伸以達到與晶圓的邊緣密封，從而避免背側沉積或以其他方式減少背側沉積。
在處理腔室中的沉積期間，膜不僅可在晶圓的前側加以沉積，亦可在晶圓的背側加以沉積。例如：在原子層沉積(ALD)中，膜可藉由連續的用劑和活化步驟逐層加以沉積。在ALD處理腔室中，前驅物氣體可被引導至晶圓，且前驅物氣體可化學吸附在晶圓的表面之上以形成單層。額外的前驅物氣體可被引入與該單層反應，且沖洗氣體可隨後引入以移除多餘的前驅物和氣態反應副產物。前驅物氣體可交替地加以脈衝而沒有重疊，且循環可依期望重複多次以形成合適厚度的膜。
然而，在沉積製程期間，不需要的處理氣體(諸如在ALD中的前驅物氣體)可在晶圓的背側加以沉積。由於ALD係基於表面的沉積製程，膜可 在處理腔室內任何可觸及的表面加以沉積。因此，可達晶圓背側的任何間隙可允許處理氣體流至背側，且接著在晶圓的背側之上加以沉積。在背側上的膜可在用劑步驟期間藉由前驅物氣體的傳輸加以產生，且前驅物氣體的反應可在活化步驟期間發生。在一些實施方式中，在晶圓外緣處如前側的膜般厚之膜的環可自外緣向內延伸大於5mm。
背側沉積的缺點之一是其在微影期間可能導致對準/聚焦的問題。為了在晶圓的目標部分之上塗佈期望的圖案，在微影術中的各種工具可針對期望的圖案用於正確的對準和聚焦。在沉積步驟之後，若膜係在晶圓的背側上加以沉積，那麼各種微影工具在聚焦和對準中可能需要再次調整。此可能導致在圖案化期間不希望的微影軌跡及增加花費在重新校準各種微影工具的時間。
本揭示內容關於一種用於處理晶圓的設備，其中該設備包含在該設備中用於支撐該晶圓的一基座，該基座包含自一中心軸延伸至外緣之一面向晶圓的表面。該設備進一步包含一個以上晶圓支座，該一個以上晶圓支座配置成自該基座延伸以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓，該一個以上晶圓支座繞該中心軸對稱地加以配置，且該等晶圓支座的每一者係與該中心軸間隔該晶圓半徑的約一半或小於該晶圓半徑的一半。該設備進一步包含一控制器，該控制器係配置用於執行下列操作的指令：(a)在該基座及該一個以上晶圓支座上方提供該晶圓；(b)使該晶圓的背側與該一個以上晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓；及(c)將一個以上晶圓支座配置在該面向晶圓的 表面之上的一高度，以造成晶圓的外緣下垂且實質接觸與該晶圓的背側對向之該設備的一表面。
在一些實施方式中，該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該基座之該面向晶圓的表面。在一些實施方式中，該設備進一步包含一承載環，該承載環具有一環狀體且環繞該基座之該面向晶圓的表面之外緣。該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該承載環。在一些實施方式中，該一個以上晶圓支座包含繞該中心軸對稱地配置的至少三個最小接觸面積(MCA)支座構件。在一些實施方式中，該一個以上配置的晶圓支座在一沉積製程期間實質限制處理氣體到達該晶圓的背側。在一些實施方式中，該沉積製程係ALD。
本揭示內容亦關於一種用於處理晶圓的設備，其中該設備包含用於在該設備中支撐該晶圓的一基座，該基座包含自一中心軸延伸至外緣之一面向晶圓的表面。該設備進一步包含一環形晶圓支座，該環形晶圓支座繞該中心軸加以配置且配置成在該晶圓的外緣支撐該晶圓。該設備進一步包含一控制器，該控制器係配置用於執行下列操作的指令：(a)在該基座及該環形晶圓支座上方提供該晶圓；(b)使在該晶圓的外緣之該晶圓的背側與該環形晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓；及(c)將該環形晶圓支座配置在該面向晶圓的表面之上的一高度，以引發該晶圓的中心下垂。
在一些實施方式中，當該環形晶圓支座係加以配置時，該晶圓的外緣係在該基座之該面向晶圓的表面之上抬升至少約2密耳。在一些實施方式中，該配置的環形晶圓支座在一沉積製程期間實質限制處理氣體到達該晶圓的背側。
本揭示內容亦關於一種在晶圓處理期間減少背側沉積的方法，其中該方法包含在一處理腔室內的一基座上及配置成自該基座延伸的一個以上晶圓支座上方提供一晶圓，該基座具有自一中心軸延伸至外緣的一面向晶圓的表面，該一個以上晶圓支座繞該中心軸對稱地加以配置，該等晶圓支座的每一者係與該中心軸間隔該晶圓半徑的約一半或小於該晶圓半徑的一半。該方法進一步包含使該晶圓的背側與該一個以上晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓，且將該一個以上晶圓支座配置在該面向晶圓的表面之上的一高度，以造成該晶圓的外緣下垂，且實質接觸在該處理腔室中與該晶圓的背側對向之一表面。
在一些實施方式中，該處理腔室進一步包含一承載環，該承載環具有一環狀體且環繞該基座之該面向晶圓的表面之外緣，該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該承載環。在一些實施方式中，該方法進一步包含當該一個以上晶圓支座係加以配置時，藉由ALD在該晶圓的前側上沉積一層材料，該一個以上配置的晶圓支座在沉積期間實質限制處理氣體到達該晶圓的背側。
100:設備
101:晶圓
102:處理腔室
102a:上腔部
102b:下腔部
104:電源
106:匹配網路
108:製程輸入及控制
110:控制器
112:氣體供應歧管
114:處理氣體
120:升降銷
122:升降銷控制部
140:基座
150:噴淋頭
180:接觸結構
200:承載環
220:機構
280:蜘蛛叉
300:基座
302:面向晶圓的表面
304a:晶圓支座
304b:晶圓支座
304c:晶圓支座
304d:晶圓支座
304e:晶圓支座
304f:晶圓支座
306a:凹部
306b:凹部
306c:凹部
310:環形表面
312a:承載環支撐結構
312b:承載環支撐結構
312c:承載環支撐結構
313:凹部
320:中心軸
322:直徑
324:外緣
400:基座
402:面向晶圓的表面
404a:晶圓支座
404b:晶圓支座
404c:晶圓支座
406a:凹部
406b:凹部
406c:凹部
410:環形表面
412a:承載環支撐結構
412b:承載環支撐結構
412c:承載環支撐結構
413:凹部
420:中心軸
422:直徑
424:外緣
500a:基座
500b:基座
500c:基座
500d:基座
501a:晶圓
501b:晶圓
501c:晶圓
501d:晶圓
502a:面向晶圓的表面
502b:面向晶圓的表面
502c:面向晶圓的表面
502d:面向晶圓的表面
504a:晶圓支座
504b:晶圓支座
504c:晶圓支座
504d:晶圓支座
510a:環形表面
510b:環形表面
510c:承載環
510d:環形表面
516c:墊片
520a:承載環
531:承載環延伸部
600:基座
601:晶圓
602:面向晶圓的表面
610:環形表面
612:承載環支座
613:凹部
614:硬件
616:間隔層
630:承載環
632:頂部表面
634:下階梯狀之表面
636:內徑
637:外徑
圖1A顯示用於處理晶圓之示例設備的橫剖面示意圖。
圖1B顯示用於處理晶圓之示例設備之橫剖面示意圖的放大圖。
圖2顯示一示例多工作站式處理工具之示意圖的頂視圖。
圖3顯示示例基座的透視圖，該基座具有配置成從該基座延伸之複數個晶圓支座，包含外晶圓支座及內晶圓支座。
圖4顯示示例基座的透視圖，該基座具有配置成從該基座延伸之複數個晶圓支座，包含內晶圓支座。
圖5A針對具有承載環的示例基座顯示由內晶圓支座引起的晶圓下垂之示意圖的側視圖。
圖5B針對示例的單件式基座顯示由內晶圓支座引起的晶圓下垂之示意圖的側視圖。
圖5C顯示晶圓下垂之示意圖的側視圖，該晶圓下垂係由在晶圓邊緣支撐晶圓的示例承載環所引發。
圖5D顯示晶圓下垂之示意圖的側視圖，該晶圓下垂係由在晶圓邊緣支撐晶圓的示例基座所引發。
圖6A顯示具有承載環之示例基座的一部分之透視剖視圖。
圖6B顯示具有圖6A之承載環的示例基座之一部分的剖面圖。
圖6C顯示具有圖6A之承載環和晶圓之示例基座的外緣之剖面圖。
圖7顯示成像掃描及背側沉積的圖，其將在承載環支座和晶圓支座兩者之上的晶圓與僅在晶圓支座上的晶圓相比較。
圖8顯示成像掃描及背側沉積的圖，其將僅在承載環支座上的晶圓與實際上沒有承載環支座和沒有晶圓支座的晶圓相比較。
圖9顯示由三個內晶圓支座支撐的晶圓之位移的模型化結果，其映射晶圓下垂的資料點。
圖10顯示自晶圓的外緣3mm之72個點所測量(藉由橢圓偏光儀加以測量)之背側膜厚度的色彩圖及相對應之背側沉積的圖(相同的資料點)， 其將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與用於單件式基座的三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較。
圖11針對具有承載環的基座，顯示將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與由三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較的圖，其中該承載環係在基座的檯面下方。
圖12針對具有承載環的基座，顯示將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與由三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較的圖，其中承載環係與基座的檯面相同高度。
為了透徹理解本發明提出的概念，在以下的說明中說明眾多具體細節。本發明提出的概念可以不具有某些或全部這些具體細節加以實施。另一方面，未詳細說明眾所周知的製程操作以便不要不必要地模糊所描述的概念。雖然一些概念將結合具體的實施例加以描述，但可理解這些實施例係非意圖為限制的。
引言
在此申請案中，術語「半導體晶圓」、「晶圓」、「基板」、「晶圓基板」、及「部分製造的積體電路」係可互換地加以使用。在此技術領域具有通常技術者將理解術語「部分製造的積體電路」可意指在其上積體電路製造的許多階段之任一者期間的矽晶圓。在半導體元件工業中使用的晶圓或基板一般具有200mm、或300mm、或450mm的直徑。下列詳細的敘述假定本發明係在 晶圓上加以實現。然而，本發明係非如此限制性的。工件可為任何形狀、大小、及材料。除了半導體晶圓之外，可利用本發明的其他工件包含各種物件，諸如印刷電路板、磁記錄媒體、磁記錄感測器、鏡子、光學元件、微機械元件等。
圖1A顯示用於處理晶圓之示例設備的橫剖面示意圖。設備100可用以處理晶圓101。設備100可包含具有上腔部102a及下腔部102b的處理腔室102。設備100亦可包含配置成支撐晶圓101的基座140。在一些實施方式中，基座140可作為供電的電極。在一些實施方式中，基座140可經由匹配網路106電耦合至電源104。電源104可藉由控制器110加以控制，其中控制器110可配置用於執行設備100之操作的各種指令。控制器110可配置用於執行製程輸入及控制108的指令，該製程輸入及控制108可包含製程配方，諸如功率水平、時序參數、沉積參數、處理氣體、晶圓101的移動等。
在一些實施方式中，設備100可包含升降銷120，該升降銷120可由升降銷控制部122加以控制。該升降銷120可用以自基座140抬升晶圓101，以允許晶圓搬運系統(例如末端執行器)將晶圓101傳送往返基座140。
在一些實施方式中，設備100可包含氣體供應歧管112，該氣體供應歧管112係配置成接收處理氣體114。在一些實施方式中，控制器110可控制處理氣體114經由氣體供應歧管112的遞送。所選擇的處理氣體114可被遞送進噴淋頭150，且噴淋頭150可朝被支撐在基座140上方的晶圓101分配所選擇的處理氣體114。應理解噴淋頭150可能具有任何適合的形狀，且可能具有任何適當之端口的數量及配置，該等端口用於將處理氣體114分配至晶圓101。
亦顯示承載環200，其圍繞基座140的外部區域。承載環200可配置成在將晶圓101傳送往返基座140的期間支撐晶圓101。承載環200可包含位在 基座140之外部區域周圍的環狀體。一個以上接觸結構180(例如蜘蛛叉)可配置成使用承載環200將晶圓101舉起。承載環200可與晶圓101一起被舉起，使得晶圓101可被傳送至另一工作站，諸如在多工作站式處理工具中的另一工作站。
在一些實施方式中，設備100的處理腔室102可配置成在晶圓101上沉積膜。在一些實施方式中，處理腔室102可為電容式耦合電漿處理腔室。例如：處理腔室102可配置成藉由PECVD或ALD沉積膜。
圖1B顯示用於處理晶圓之示例設備之橫剖面示意圖的放大圖。設備100可配置成在晶圓101上藉由ALD沉積膜。該膜可包含ALD氧化物。類似地，設備100的元件係參照圖1A加以描述。然而，在一些實施方式中，電源104可如圖1B所示供應至噴淋頭150。
在一些實施方式中，設備100可進一步包含一個以上晶圓支座(未顯示)，該一個以上晶圓支座係配置成從基座140延伸以在基座140之面向晶圓的表面之上支撐晶圓101。該一個以上晶圓支座係參照以下的圖3-5B加以討論。
圖2顯示一示例多工作站式處理工具之示意圖的頂視圖。該多工作站式處理工具可包含四個處理工作站。該頂視圖係下腔部102b的頂視圖，其中上腔部102a的頂部為了說明而加以移除。該四個處理工作站可由蜘蛛叉280加以接取。各個蜘蛛叉280包含第一及第二手臂，該第一及第二手臂的每一者係圍繞基座140各側之一部分。蜘蛛叉280使用可將承載環200抬起及升起(諸如從承載環200之下表面)的接合及旋轉機構220，其中承載環200的每一者可支撐晶圓。將承載環200抬升的此動作可同時從多個處理工作站加以執行，且接著機構220係在將承載環200降低至該至少一個以上處理工作站的下一個處理工作站之前加以輪轉，以便進一步的處理可在各個晶圓上發生。
圖3顯示示例基座的透視圖，該基座具有配置成從該基座延伸之複數個晶圓支座，包含外晶圓支座及內晶圓支座。圖3所顯示的基座300可被包含在圖1A及1B中的設備100內，其中基座300可配置成接收用於沉積製程(諸如ALD)的晶圓(未顯示)。基座300包含從中心軸320延伸到外緣324之面向晶圓的表面302。該面向晶圓的表面302可為由直徑322定義的圓形區域。該面向晶圓的表面302可稱為基座300的檯面或中央頂部表面。
複數個晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f可從基座300延伸，且配置成在該面向晶圓的表面302上方的一個高度支撐晶圓。晶圓支座304a、304c、及304e可構成外晶圓支座，而晶圓支座304b、304d、及304f可構成內晶圓支座。當晶圓由來自該面向晶圓的表面302之晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f加以支撐時，在該面向晶圓的表面302上方之該高度可由晶圓背側的垂直位置加以定義。在圖3中，該複數個晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f包含六個晶圓支座，但任何數目的晶圓支座可加以分布以支撐晶圓，諸如在約3和30個晶圓支座之間的任何數目。
在一些實施方式中，基座300可包含複數個晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f。該晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f可稱作為最小接觸面積(MCA)支座，用於在基座300和晶圓的背側之間維持小間隙。當需要高精度或允差及/或期望最小實體接觸以降低缺陷風險時，MCA支座可用以改善表面之間的精度配對。晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f可為獨立的元件(諸如位在基座300凹部之內的藍寶石球或插銷)，或整合至基座300內。晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f可由任何合適的絕緣材料製成，諸如介電材料。晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、 及304f的高度可為可調整的，使得間隙尺寸可加以控制。在一些實施方式中，高度可為在基座300之該面向晶圓的表面302之上的約1密耳和約10密耳之間，在約2密耳和約7密耳之間，或約2密耳。
在晶圓和基座300之間的小間隙係期望的以將阻抗標準化。阻抗變化可由在基座300之表面上的自然差異所導致。這些自然差異和表面粗糙度即使對於平滑的基座表面亦係存在的。因此，若晶圓係平放在基座300之該面向晶圓的表面302上，則可能有斷續接觸之複數個點，在某些區域之間留下一些間隙及空隙。在接觸的區域具有從晶圓至基座300之直接的接地路徑，而未接觸的區域由於間隙和空隙產生內建阻抗。因此，在整個基座300，一些區域具有低阻抗，而一些區域具有高阻抗。然而，晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f在晶圓和基座300之間提供一個間隙，使得足夠大的阻抗係加以產生，有效地克服由基座300之表面上的自然差異所造成的任何阻抗變化。該間隙提供電均勻性，該電均勻性無法藉由將晶圓直接放在基座300上而實現。
此外，基座300可包含配置成容納升降銷的複數個凹部306a、306b、及306c。如上所述，該等升降銷可用以將晶圓自晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f加以抬升，以允許與晶圓搬運系統(例如末端執行器)接合。
毗鄰該面向晶圓的表面302之外緣324，基座300可進一步包含在基座300的外圍區域周圍延伸的環形表面310。該環形表面310可定義基座300的外圍區域且環繞該面向晶圓的表面302，但在從該面向晶圓的表面302往下的一個台階。亦即，環形表面310的垂直位置可低於該面向晶圓的表面302之垂直位置。
在一些實施方式中，複數個承載環支撐結構312a、312b、及312c可配置在環形表面310的外緣。承載環支撐結構312a、312b、及312c可繞環形表面310對稱地加以配置。承載環支撐結構312a、312b、及312c可作為用於支撐承載環的MCA支座。在一些實施方式中，承載環支撐結構312a、312b、及312c可延伸超出環形表面310的外緣。在一些實施方式中，承載環支撐結構312a、312b、及312c的頂部表面可具有比環形表面310高的一高度，使得承載環可被支撐在環形表面310之上的一預定距離。每個承載環支撐結構312a、312b、及312c可包含凹部313，當承載環係被支撐在承載環支撐結構312a、312b、及312c上時，自載體側之底面突出的延伸部透過該凹部313加以安置。該延伸部與在承載環支撐結構312a、312b、及312c中之凹部313的配對可提供承載環之牢固的定位。雖然圖3顯示三個承載環支撐結構312a、312b、及312c，但任何數目的承載環支撐結構可沿環形表面310的外緣及沿環形表面310之外緣的任何位置加以分布。
通常，具有晶圓支座的基座將晶圓固持，使得晶圓係與基座實質平行，或使得晶圓支座最小化晶圓撓曲或下垂。圖3中的晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f係配置成在晶圓和該面向晶圓的表面302之間所維持的實質均勻間隙之上支撐晶圓。圖3中的晶圓支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f係配置成支撐晶圓，使得晶圓撓曲及下垂係最小的。舉例而言，圖3中的基座300可具有六個可調整的MCA支座304a、304b、304c、304d、304e、及304f，其中三個MCA支座304b、304d、及304f在5吋的螺栓圓圈上均勻地配置，而三個MCA支座304a、304c、及304e在10吋的螺栓圓圈上均勻地配置。MCA支座304b、304d、及304f可以相隔60度的三角形圖案加以配置，而MCA支座304a、304c、及304e可以相隔60度的三角形圖案加以配置。
針對晶圓下垂的晶圓支座控制
通常，在晶圓支座係用以維持小間隙以最小化阻抗影響的情況下，背側沉積可藉由在晶圓的背側下方主動地流動沖洗氣體而加以減少。沖洗氣體可在晶圓係由晶圓支座支撐的同時，防止處理氣體流至晶圓的背側。然而，沖洗氣體可能對於處理腔室的設計增加複雜性。可能需要真空夾鉗或靜電夾頭在主動沖洗步驟期間固持晶圓，且沖洗系統可能需要安裝成通過基座以促進沖洗氣體的流動。此外，沖洗氣體可圍繞背側流動且繞至晶圓的前側，此可導致前側非均勻性且影響前側膜沉積特性。
然而，本揭示內容的設備可利用一個以上晶圓支座，該等晶圓支座以產生晶圓撓曲或晶圓下垂的方式加以配置及排列。事實上，晶圓下垂係足以接觸基座或承載環的表面以產生邊緣密封。該邊緣密封可作為阻障以在沉積製程期間限制處理氣體到達晶圓的背側。在一些實施方式中，晶圓下垂可基於晶圓支座的數目、晶圓支座的間隔和配置、及晶圓支座的高度而加以產生。
在一些實施方式中，本揭示內容的設備可使用環形晶圓支座，該環形晶圓支座配置成在晶圓的外緣支撐晶圓。環形晶圓支座可接觸晶圓的背側且位在基座之上並產生邊緣密封，其中該邊緣密封可作為阻障以在沉積製程期間限制處理氣體到達晶圓的背側。該環形晶圓支座可造成在晶圓(特別是在晶圓的中心)內的下垂。
本揭示內容的方法可在晶圓處理期間減少背側沉積。該方法可包含提供一晶圓在處理腔室中的基座上，且在配置成自基座延伸的一個以上晶圓支座上。基座可具有一面向晶圓的表面或檯面，其從中心軸延伸至外緣。該一 個以上晶圓支座可繞中心軸對稱地加以配置，其中每個晶圓支座係與中心軸間隔晶圓半徑的約一半或小於晶圓半徑的一半。晶圓的背側可接觸一個以上晶圓支座，以在該面向晶圓的表面之上支撐晶圓。該一個以上晶圓支座可配置在該面向晶圓的表面之上的一高度，其中該一個以上晶圓支座的空間配置和該一個以上晶圓支座的高度可能導致晶圓的外緣下垂，且實質接觸在處理腔室中與晶圓之背側對向的表面。此表面可為承載環表面或基座表面。實質的接觸可形成邊緣密封，以在沉積製程期間實質上限制處理氣體到達晶圓的背側。
圖4顯示示例基座的透視圖，該基座具有配置成從該基座延伸之複數個晶圓支座，包含內晶圓支座。圖4所顯示的基座400可被包含在圖1A及1B中的設備100內，其中基座400可配置成接收晶圓進行沉積製程(諸如ALD)。基座400包含從中心軸420延伸到外緣424之面向晶圓的表面402。該面向晶圓的表面402可為由直徑422定義的圓形區域。
複數個晶圓支座404a、404b、及404c可從基座400延伸，且配置成在該面向晶圓的表面402之上的一個高度支撐晶圓。圖4中的複數個晶圓支座404a、404b、及404c可被包含在圖1A及1B中的設備100內。晶圓支座404a、404b、及404c可繞該面向晶圓的表面402之中心軸420對稱地加以配置。當晶圓由來自該面向晶圓的表面402之晶圓支座404a、404b、及404c加以支撐時，在該面向晶圓的表面402之上的該高度可由晶圓背側的垂直位置加以定義。在圖4中，該複數個晶圓支座404a、404b、及404c包含三個晶圓支座，但任何數目的晶圓支座可加以分布以支撐晶圓，諸如在約3和30個晶圓支座之間的任何數目。該三個以上晶圓支座404a、404b、及404c可構成內晶圓支座。
在一些實施方式中，基座400可包含複數個晶圓支座404a、404b、及404c。該晶圓支座404a、404b、及404c可稱作為MCA支座，用於在基座400和晶圓的背側之間維持小間隙。當需要高精度或允差及/或期望最小實體接觸以降低缺陷風險時，MCA支座可用以改善表面之間的精度配對。晶圓支座404a、404b、及404c可為獨立的元件(諸如位在基座400凹部之內的藍寶石球或插銷)，或整合至基座400內。晶圓支座404a、404b、及404c可由任何合適的絕緣材料製成，諸如介電材料。晶圓支座404a、404b、及404c的高度可為可調整的，使得間隙尺寸可加以控制。在一些實施方式中，高度可為在基座400之該面向晶圓的表面402之上的約1密耳和約10密耳之間，在約2密耳和約7密耳之間，或約2密耳。間隙係在晶圓的背側和基座400之間加以提供，其中該間隙如本文先前所討論將阻抗變化的影響最小化。
此外，基座400可包含配置成容納升降銷的複數個凹部406a、406b、及406c。如上所述，該等升降銷可用以將晶圓自晶圓支座404a、404b、及404c加以抬升，以允許與晶圓搬運系統(例如末端執行器)接合。
毗鄰該面向晶圓的表面402之外緣424，基座400可進一步包含在基座400的外圍區域周圍延伸的環形表面410。該環形表面410可定義基座400的外圍區域且環繞該面向晶圓的表面402，但在從該面向晶圓的表面402往下的一個台階。亦即，環形表面410的垂直位置可低於該面向晶圓的表面402之垂直位置。
在一些實施方式中，複數個承載環支撐結構412a、412b、及412c可配置在環形表面410的外緣。承載環支撐結構412a、412b、及412c可繞環形表面410對稱地加以配置。承載環支撐結構412a、412b、及412c可作為用於支撐承 載環的MCA支座。在一些實施方式中，承載環支撐結構412a、412b、及412c可延伸超出環形表面410的外緣。在一些實施方式中，承載環支撐結構412a、412b、及412c的頂部表面可具有比環形表面410高的一高度，使得承載環可被支撐在環形表面410之上的一預定距離。每個承載環支撐結構412a、412b、及412c可包含凹部413，當承載環係被支撐在承載環支撐結構412a、412b、及412c上時，自載體側之底面突出的延伸部透過該凹部413加以安置。該延伸部與在承載環支撐結構412a、412b、及412c中之凹部413的配對可提供承載環之牢固的定位。雖然圖4顯示三個承載環支撐結構412a、412b、及412c，但任何數目的承載環支撐結構可沿環形表面410的外緣及沿環形表面410之外緣的任何位置加以分布。
晶圓支座404a、404b、及404c可間隔開且配置成造成晶圓下垂。每個晶圓支座404a、404b、及404c可與中心軸間隔晶圓半徑的約一半或小於晶圓半徑的一半。在一些實施方式中，晶圓支座404a、404b、及404c可比該面向晶圓的表面402之外緣更靠近中心軸420。在一些實施方式中，與該面向晶圓的表面402之外緣間隔開的該等晶圓支座404a、404b、及404c允許晶圓下垂。晶圓支座404a、404b、及404c可在空間上加以配置，使得在晶圓外緣處的萬有引力充分延伸晶圓的外緣以克服晶圓支座404a、404b、及404c的支撐。在一些實施方式中，晶圓可下垂約1密耳和約4密耳之間，或至少約2密耳。當晶圓係由晶圓支座404a、404b、及404c加以支撐時，下垂可自晶圓的中心加以測量。晶圓支座404a、404b、及404c可稱為內晶圓支座或中央晶圓支座。在一些實施方式中，晶圓支座404a、404b、及404c僅將晶圓的一部分維持在基座400之上，而晶圓的外緣可能下垂以接觸基座400。在一些實施方式中，可能接觸在環形表面410之上的承載環、面向晶圓的表面402、或與晶圓背側對向的其他表面。
如圖4中的例子所示，基座400可具有三個可調整的MCA支座404a、404b、及404c，其在5吋的螺栓圓圈上均勻地配置。在一些實施方式中，除了移除MCA支座304a、304c、及304e之外，基座400可具有與圖3中的基座300相同的設置及構造。MCA支座404a、404b、及404c可以60度的三角形圖案加以配置。在沒有外MCA支座(諸如圖3中的MCA支座304a、304c、及304e)之情況下，在晶圓和基座之間的間隙係不均勻的，且晶圓的外緣可能下垂。在圖4中，在MCA支座404a、404b、及404c在5吋螺栓圓圈上的情況下，晶圓下垂可為至少3密耳或更少，或至少2密耳或更少。在一些實施方式中，MCA支座404a、404b、及404c可自該面向晶圓的表面402抬升約1密耳和約3密耳之間。
圖5A針對具有承載環的示例基座顯示由內晶圓支座引起的晶圓下垂之示意圖的側視圖。圖5B針對示例的單件式基座顯示由內晶圓支座引起的晶圓下垂之示意圖的側視圖。圖5A之基座500a的設計可稱為兩件式或二元件基座設計，而圖5B之基座500b的設計可稱為單元件或袋狀基座設計。
在圖5A中，基座500a可包含面向晶圓501a背側的一檯面或面向晶圓的表面502a。基座500a亦可包含環形表面510a，該環形表面510a係位在該面向晶圓的表面502a周圍，且在從該面向晶圓的表面502a往下的一個台階。晶圓501a可包含中央區域及外緣，其中晶圓501a可能能夠在其外緣下垂/撓曲。晶圓501a的外緣可延伸超出該面向晶圓的表面502a，且在該環形表面510a上方。
承載環520a圍繞該面向晶圓的表面502a之外緣。承載環520a可包含配置在基座500a之外部區域周圍的環狀體。在一些實施方式中，承載環520a可配置在該面向晶圓的表面502a周圍且在環形表面510a上方。承載環520a可包含配置在較靠近該面向晶圓的表面502a之下階梯狀的表面，及遠離該面向晶圓的 表面502a所配置之一升高的表面。在一些實施方式中，承載環520a的位置可為高度可調整的，使得承載環520a之該下階梯狀的表面可在該面向晶圓的表面502a之下、之上、或與該面向晶圓的表面502a共平面。在一些實施方式中，承載環520a之該下階梯狀的表面可在該面向晶圓的表面502a下方。當圖5A中的晶圓501a下垂時，晶圓501a的外緣可接觸承載環520a之該下階梯狀的表面。
此外，一個以上MCA支座或晶圓支座504a可配置成從基座500a延伸且在該面向晶圓的表面502a之上。該一個以上晶圓支座504a可配置成藉由支撐晶圓501a的背側在該面向晶圓的表面502a之上支撐晶圓501a。在一些實施方式中，一個以上晶圓支座504a如上所述可為複數個MCA支座。在一些實施方式中，一個以上晶圓支座504a可為單一、連續的環或環架，其中該單一、連續的環或環架可具有從基座500a可延伸的環狀體。該單一、連續的環或環架可具有切口(cutouts)以避免產生截留容積(trapped volume)。應理解具有任何合適幾何形狀之任何數目的晶圓支座504a可用以在該面向晶圓的表面502a之上支撐晶圓501a，且允許晶圓在晶圓501a的外緣下垂。
在一些實施方式中，一個以上晶圓支座504a的間距可控制晶圓501a外緣所引發之下垂/撓曲的量。該一個以上晶圓支座504a與基座500a之中心的間距或定位可造成晶圓501a與一個以上晶圓支座504a形成一懸桁(cantilever)。在晶圓501a外緣的萬有引力可克服該一個以上晶圓支座504a的間距之影響，使得懸在該面向晶圓的表面502a上方的晶圓501a之外緣可下垂/撓曲。因此，該一個以上晶圓支座504a越接近基座500a的中心，越大的下垂/撓曲可能發生。撓曲的量可由懸桁樑撓曲方程式加以判定，其中撓曲的量係與從晶圓501a的外緣至一個以上晶圓支座504a之距離的立方成正比。例如：懸桁樑撓曲 方程式可表示為δ=Px3/3EI，其中δ是在晶圓501a外緣的撓曲度，x是從該外緣至一個以上晶圓支座504a的跨距或距離，P是載重，E是彈性模數，及I是面積慣性矩(area of moment of inertia)。根據晶圓501a的直徑，一個以上晶圓支座504a的間距可加以變化。在一些實施方式中，一個以上晶圓支座504a可與基座500a的中心間隔晶圓501a之半徑的一半或小於晶圓501a之半徑的一半，或小於晶圓501a之半徑的三分之一。晶圓支座504a的位置可基於上述樑撓曲方程式加以判定，以得到所需之晶圓邊緣下垂的量來達成邊緣密封。
此外，一個以上晶圓支座504a的高度可加以控制，以在晶圓501a和承載環520a之間達到實質接觸。晶圓支座504a的高度可稱為在該面向晶圓的表面502a之上之晶圓支座504a的垂直位置。該一個以上晶圓支座504a的高度可足夠高以克服阻抗變化。否則，晶圓501a之外緣以外的部分可能接觸在晶圓501a之背側下方的表面。一個以上晶圓支座504a的高度可足夠低以允許晶圓501a的外緣實質接觸晶圓501a之背側下方的表面，諸如承載環520a。否則，晶圓501a的外緣可能下垂/撓曲但不接觸與晶圓501a之背側對向的任何表面。在一些實施方式中，一個以上晶圓支座504a的高度可為在約1密耳至約4密耳之間，或在約1密耳和約3密耳之間，或在約2密耳和約4密耳之間。
當一個以上晶圓支座504a的空間配置及/或一個以上晶圓支座504a的高度係加以控制時，晶圓下垂/撓曲的量可足以達成邊緣密封。換句話說，一個以上晶圓支座504a的空間配置及/或高度可加以控制，使得晶圓下垂/撓曲在沉積製程(諸如ALD)期間實質上限制處理氣體到達晶圓501a的背側。
在一些實施方式中，當晶圓501a的外緣實質接觸與晶圓501a之背側對向的表面時，邊緣密封可加以產生。實質接觸可加以達成，其中晶圓501a 之至少80%的外緣接觸與晶圓501a之背側對向的表面，其中晶圓501a之至少90%的外緣接觸與晶圓501a之背側對向的表面，或其中晶圓501a之至少95%的外緣接觸與晶圓501a之背側對向的表面。
在圖5B中，與晶圓501b之背側對向的表面可為一面向晶圓的表面502b。基座500b可為單件式或袋狀基座設計。在一些實施方式中，基座500b可由單一材料製成，諸如金屬(例如：鋁)。沒有在該面向晶圓的表面502b上方、下方或與該面向晶圓的表面502b共平面的承載環。取而代之的是，基座500b可包含環形表面510b，該環形表面510b係升高或抬升在該面向晶圓的表面502b之上。一個以上晶圓支座504b可從基座500b延伸以支撐晶圓501b。該一個以上晶圓支座504b的空間配置及高度可加以控制，使得晶圓501b的下垂/撓曲可實質接觸與晶圓501b之背側對向的表面，諸如該面向晶圓的表面502b。
在一些實施方式中，該方案可加以反轉，使得環形晶圓支座或環形支撐構件係配置以在晶圓的外緣而非靠近晶圓的中心支撐晶圓。環形支撐構件可為連續的，使得晶圓的外緣實質接觸環形晶圓支座以形成邊緣密封。在一些實施方式中，環形支撐構件可為承載環。環形晶圓支座可配置成在基座之面向晶圓的表面足夠上方的一高度，以引起晶圓下垂。所引起的下垂可發生在晶圓的中心，造成晶圓的中心朝基座下垂。在邊緣上升的情況下由晶圓所施加的萬有引力在晶圓的邊緣周圍產生強的線接觸帶。該接觸帶與上述討論之邊緣密封為相同的密封。
圖5C顯示晶圓下垂之示意圖的側視圖，該晶圓下垂係由在晶圓邊緣支撐晶圓的示例承載環所引發。基座500c包含一面向晶圓的表面502c，晶圓501c係在該面向晶圓的表面502c上方加以支撐，且承載環510c環繞基座500c。一 個以上晶圓支座504c從基座500c之該面向晶圓的表面502c延伸。該一個以上晶圓支座504c不接觸晶圓501c的外緣。與晶圓501c的外緣相比，該一個以上晶圓支座504c可能更接近晶圓501c的中心。雖然一個以上晶圓支座504c不接觸晶圓501c的外緣，但承載環510c可接觸晶圓501c的外緣。在一些實施方式中，承載環510c可構成環形支撐構件。承載環510c可具有下階梯狀的表面，及自該下階梯狀的表面延伸的頂部表面。承載環510c之該下階梯狀的表面可在晶圓501c的外緣支撐晶圓501c。在圖5C中，一個以上墊片516c可在基座500c和承載環510c之間加以配置，其中一個以上墊片516c可支撐承載環510c。一個以上墊片516c可將承載環510c升高至一高度，以支撐晶圓501c的外緣而引發晶圓501c的中心下垂。該一個以上墊片516c將承載環510c充分地升高，使得晶圓501c係升高在該面向晶圓的表面502c之上。該高度係足夠的，使得在晶圓501c上施加的萬有引力在晶圓501c的外緣產生邊緣密封，且在晶圓501c的中心引發下垂。在一些實施方式中，所引發的下垂可導致一部分的晶圓501c接觸該面向晶圓的表面502c及/或一個以上晶圓支座504c。
圖5D顯示晶圓下垂之示意圖的側視圖，該晶圓下垂係由在晶圓邊緣支撐晶圓的示例基座所引發。取代由承載環支撐晶圓501d之外緣的情況，晶圓501d的外緣係由基座500d加以支撐。基座500d可為單一基座或袋狀基座設計。在一些實施方式中，基座500d可由單一材料製成，諸如金屬(例如：鋁)。沒有在該面向晶圓的表面502d上方、下方或與該面向晶圓的表面502d共平面的承載環。取而代之的是，基座500d可包含環形表面510d，該環形表面510d係升高或抬升在該面向晶圓的表面502d之上。在一些實施方式中，環形表面510d可構成環形支撐構件。一個以上晶圓支座504d可從基座500d加以延伸，雖然一個 以上晶圓支座504d不支撐晶圓501d的外緣。環形表面510d可充分地升高以支撐晶圓501d的外緣，使得晶圓501d係升高在該面向晶圓的表面之上。此外，環形表面510d可充分地升高以引發在晶圓501d之中心的晶圓下垂。因此，該高度係足夠的，使得在晶圓501d上施加的萬有引力在晶圓501d的外緣產生邊緣密封，且在晶圓501d的中心引發下垂。在一些實施方式中，所引發的下垂可導致一部分的晶圓501d接觸該面向晶圓的表面502d及/或一個以上晶圓支座504d。
圖6A顯示具有承載環之示例基座的一部分之透視剖視圖。承載環630係顯示置放在承載環支座612之上的環形表面610上方。在一些實施方式中，承載環延伸部531係位在承載環支座612的凹部613之內。此外，晶圓601係顯示置放在基座600之面向晶圓的表面602之上，其中晶圓601係由晶圓支座(未顯示)加以支撐。承載環支座612的高度係可調整的，以便允許在基座600之環形表面610上方的距離可加以調整。在一些實施方式中，承載環支座612包含間隔層616(例如：墊片)，用於調整承載環支座612的其中至少一者之高度。亦即，間隔層616可加以選擇，以當承載環630係置放在承載環支座612上時，在承載環630和環形表面610之間提供一受控制的距離。應理解可能有零個、一個、或一個以上的間隔層616被選擇並配置在承載環支座612下方，以在環形表面610和承載環630之間提供的期望距離。
此外，承載環支座612和間隔層616可藉由緊固硬件614被固定至基座600。在一些實施方式中，硬件614可包含適合用於將承載環支座612和間隔層616固定至基座600的螺釘、螺栓、釘子、插銷、或其他類型的硬件。在其他實施方式中，用於將承載環支座612和間隔層616固定至基座600的其他技術/材料可加以使用，諸如合適的黏著劑。
圖6B顯示具有圖6A之承載環的示例基座之一部分的剖面圖。承載環支座612的總高度可由間隔層616和承載環支座612的組合高度加以定義。此亦可判定承載環支座612的頂部表面高於基座600的環形表面610之程度。
圖6C顯示具有圖6A之承載環和晶圓之示例基座的外緣之剖面圖。一個以上間隙可將晶圓601與承載環630隔開，及將承載環630與環形表面610隔開。一個以上間隙可提供用於處理氣體(例如：前驅物、自由基物種等)至晶圓601之背側的傳輸路徑。如圖6C所示，承載環630包含具有頂部表面632和一下階梯狀之表面634的環狀體。該頂部表面632和該下階梯狀之表面634可由一過渡台階加以連接。應理解該下階梯狀之表面634係定義為靠近承載環630的內徑636且從內徑636向外延伸。頂部表面632從該下階梯狀之表面634延伸至承載環630的外徑637(顯示於圖6B)。
下間隙G1可存在於承載環630的底部表面和基座600的環形表面610之間。此外，上間隙G2可存在於承載環630的頂部表面和晶圓601的背側之間。應理解下間隙G1和上間隙G2的每一者在沉積製程期間提供將處理氣體傳輸至晶圓601之背側的路徑。因此，控制這些間隙亦可最小化背側沉積。
當承載環630係由承載環支座612加以支撐時，下間隙G1的尺寸可由在環形表面610和承載環630的底部表面之間的垂直間隔加以定義。
當晶圓601係由在一面向晶圓的表面602之上的一個以上晶圓支座加以支撐時，在晶圓601和承載環630之間的上間隙G2之尺寸可由在該下階梯狀之表面634和晶圓601背側之間的垂直間隔加以定義。應理解上間隙G2的尺寸可導因於各種因素，包含下間隙G1的尺寸、在該下階梯狀之表面634的區域中之承載環630的厚度、在環形表面610和該面向晶圓的表面602之間的垂直位置之差 異、及由一個以上晶圓支座所保持之晶圓601在該面向晶圓的表面602之上的距離。
在一些實施方式中，下間隙G1可小於約16密耳，諸如在約0密耳和6密耳之間。在一些實施方式中，上間隙G2可小於約10密耳，諸如在約0密耳和5密耳之間。在一些實施方式中，上間隙G2可小於約3密耳，或小於約1密耳。其中，上間隙G2係小於約1密耳且甚至0密耳，邊緣密封可加以形成以限制背側沉積。
返回至圖1A及1B，系統控制器110可配置用於執行設備之一個以上操作的指令，該等操作包含控制一個以上晶圓支座的操作。一個以上晶圓支座的控制可包含例如空間配置及/或一個以上晶圓支座的高度之控制。系統控制器110亦可控制用於限制背側沉積的其他參數，諸如在承載環的底部表面和基座之間的間隙之尺寸，及在承載環的上表面和晶圓之間的間隙之尺寸。
系統控制器110提供操作設備100需要的電子及介面控制。系統控制器110(其可包含一個以上實體或邏輯控制器)控制設備100的一些或所有性質。系統控制器110一般包含一個以上記憶體裝置及一個以上處理器。該處理器可包含中央處理單元(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、步進馬達控制器板、及其它類似的元件。用於執行如此處描述之適當控制操作的指令可在處理器上加以執行。這些指令可在與系統控制器110相關聯的記憶體裝置上加以儲存，或其可透過網路加以提供。在某些實施方式中，系統控制器110執行系統控制軟體。
在設備100中的系統控制軟體可包含用於控制處理腔室102中的條件之指令。此可包含用於控制下述的指令：基座溫度、升降銷、晶圓支座、 氣體流量、腔室壓力、晶圓位置、晶圓旋轉、時序、承載環位置、及由設備100執行的其他參數。系統控制軟體可以任何適合的方式加以配置。例如：各種處理工具元件的副程式(sub-routine)或控制物件可被撰寫以控制執行各種處理工具製程必須的處理工具元件之操作。系統控制軟體可以任何適合的電腦可讀程式語言加以編碼。
在一些實施方式中，系統控制軟體包含用於控制上述各種參數的輸入/輸出控制(IOC)序列指令。例如：藉由配置一個以上晶圓支座而將晶圓定位的每一階段可包含由系統控制器110執行的一個以上指令，控制在晶圓和基座之間以及在晶圓和承載環之間的間隙之每一階段可包含由系統控制器110執行的一個以上指令，且在晶圓上之膜的沉積之每一階段可包含由系統控制器110執行的一個以上指令。在一些實施方式中，定位基板及沉積的階段可依序加以排列，使得用於製程階段的所有指令係與製程階段同時執行。
其他電腦軟體及/或程式可在一些實施方式中加以使用。用於此目的之程式或程式區段的例子包含晶圓定位程式、晶圓支座定位程式、承載環定位程式、壓力控制程式、加熱器控制程式、及電位/電流電源控制程式。用於此目的之程式或此程式區段的其他例子包含時序控制程式、升降銷定位程式、基座定位程式、基座溫度控制程式、噴淋頭溫度控制程式、處理氣體控制程式、及沖洗氣體控制程式。
在一些實施方式中，可能有關於系統控制器110的使用者介面。該使用者介面可包含顯示螢幕、設備及/或製程條件的圖形軟體顯示、及使用者輸入裝置(諸如指向裝置、鍵盤、觸控螢幕、麥克風等)。
用於監控製程的訊號可由系統控制器110的類比及/或數位輸入連接件自不同處理工具感測器加以提供。控制製程的訊號可在處理工具的類比及數位輸出連接件上加以輸出。可加以監控之處理工具感測器之非限制性的例子包含質流控制器、壓力感測器(諸如壓力計)、熱電偶等。適當編程的回饋及控制演算法可與來自這些感測器的數據一起使用以維持製程條件，諸如基板的溫度。
這些系統可與電子設備整合，該等電子設備用於在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制這些系統的操作。一般而言，電子設備係稱為控制器110，其可控制該一個以上系統之各種不同的元件或子部分。依據系統的處理需求及/或類型，控制器110可加以編程以控制此處揭示的任何製程，包含：晶圓支座的定位、承載環的定位、處理氣體的遞送、溫度設定(例如：加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體遞送設定、位置及操作設定、出入一工具和其他轉移工具及/或與特定系統連接或介接的裝載鎖定部之晶圓轉移。
廣義地說，控制器110可定義為電子設備，具有各種不同的積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體，其接收指令、發布指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點量測等。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、定義為特殊應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或多個微處理器或微控制器。程式指令可為以各種個別設定(或程式檔案)的形式與控制器110通訊的指令，該等設定定義對於半導體晶圓或系統執行特殊製程的操作參數。在一些實施例中，該等操作參數 可為由製程工程師定義之配方的部分，以在一或多個層、材料、表面、電路、及/或晶圓的晶粒製造期間完成一或多個處理步驟。
在一些實施方式中，控制器110可為電腦的一部分或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他方式網路連至系統、或其組合。例如：控制器110可為在「雲端」或晶圓廠主機電腦系統的整體或部分，可允許晶圓處理的遠端存取。該電腦可允許針對系統的遠端存取以監測製造操作的當前進度，檢查過往製造操作的歷史，檢查來自複數個製造操作的趨勢或性能度量，以改變目前處理的參數，以設定目前操作之後的處理步驟，或啟動新的製程。在一些例子中，遠程電腦(例如：伺服器)可經由網路提供製程配方給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。遠程電腦可包含使用者介面，其允許參數及/或設定的輸入或編程，這些參數及/或設定係接著從遠程電腦被傳遞至系統。在一些例子中，控制器110接收數據形式的指令，該數據指定於一或多個操作期間將被執行之各個處理步驟的參數。應理解參數可專門用於將執行之製程的類型和配置控制器110以介接或控制之工具的類型。因此，如上所述，控制器110可為分散式的，諸如藉由包含一或多個分散的控制器，其由網路連在一起且朝共同的目的(諸如此處描述的製程及控制)作業。一個用於此等目的之分散式控制器的例子將為腔室上的一或多個積體電路，連通位於遠端(諸如在平台級或作為遠程電腦的一部分)的一或多個積體電路，其結合以控制腔室中的製程。
設備100中的系統控制器110可配置用於執行下列操作的指令：(1)在基座140及一個以上晶圓支座上方提供晶圓101；及(2)使晶圓101的背側接觸一個以上晶圓支座，以在基座140之面向晶圓的表面之上支撐晶圓，其中 該一個以上晶圓支座係加以配置，使得晶圓101的外緣下垂且實質接觸與晶圓101之背側對向的設備100之表面。該一個以上晶圓支座可關於圖4-5B加以描述。在一些實施方式中，該一個以上晶圓支座可繞基座的中心軸對稱地加以配置，且可與中心軸間隔該晶圓半徑的約一半或小於該晶圓半徑的一半。在一些實施方式中，該一個以上晶圓支座的高度可在約1密耳和約3密耳之間。在一些實施方式中，系統控制器110可配置成當該一個以上晶圓支座係加以配置時，執行藉由ALD在晶圓101的前側上沉積一層材料的操作，該一個以上配置的晶圓支座在沉積期間實質上限制處理氣體到達晶圓的背側。
以上描述的設備/製程可結合微影圖案化的工具或製程(例如：半導體元件、顯示器、LED、太陽光電板等的製造或生產)而加以使用。通常，雖然不一定，此等工具/製程將於共同的製造設施內一起使用或執行。膜的微影圖案化一般包含一些或全部下列操作，各個操作以幾個可能的工具達成：(1)工件(亦即基板)上光阻的塗佈，使用旋轉式或噴塗式的工具；(2)光阻的固化，使用熱板或加熱爐或UV固化工具；(3)以諸如晶圓步進機的工具將光阻曝露於可見光或UV或x射線光；(4)顯影光阻以便選擇性地移除光阻且從而使其圖案化，使用諸如溼檯的工具；(5)藉由使用乾式或電漿輔助蝕刻工具將光阻圖案轉移進入底膜或工件；及(6)使用諸如RF或微波電漿光阻剝除器的工具移除光阻。
應理解此處描述的配置及/或方法本質上係例示性的，且這些具體的實施例或示例係不應以限制性的意義加以考慮，因為許多變化係可能的。此處描述的特定例程或方法可代表任何數目的處理策略之其中一或多者。因此， 所說明的各種動作可以說明的順序、其他順序、平行、或在某些情況下省略而加以執行。同樣地，上述製程的順序可加以改變。
示例及數據
圖7顯示成像掃描及背側沉積的圖，其將在承載環支座和晶圓支座兩者之上的晶圓與僅在晶圓支座上的晶圓相比較。成像掃描可沿晶圓的背側自晶圓外緣3mm處掃描72個點，且對應於該72點之每一者的背側沉積之膜厚度可映射成圖。左手邊的成像掃描顯示由六個基座MCA支座以及由六個承載環MCA支座所支撐的晶圓。承載環MCA支座係在承載環之下階梯狀的表面之上升高約2密耳。如圖及如左手邊之成像掃描所示，背側沉積在整個晶圓背側係相對均勻的。承載環MCA支座可作為將晶圓的外緣隔開以免碰觸承載環，留下用於處理氣體到達晶圓背側的路徑。右手邊的成像掃描顯示由六個基座MCA支座所支撐的晶圓。該六個基座MCA支座可包含三個內基座MCA支座及三個外基座MCA支座。但是，沒有承載環MCA支座將晶圓與承載環隔開。在沒有承載環MCA支座的情況下，承載環之下階梯狀的表面係平的。晶圓的外緣接觸承載環係可能的。如圖7所示，晶圓上的至少三個點係顯示具有低背側沉積。低背側沉積的這些點對應於晶圓外緣周圍非由三個外基座MCA支座所支撐的區域。因此，最遠離基座MCA支座的複數點可能往往下垂且使邊緣接觸以產生密封，因此晶圓外緣周圍非由基座MCA支座支撐的區域可能接觸承載環而限制背側沉積。
圖8顯示成像掃描及背側沉積的圖，其將僅在承載環支座上的晶圓與實際上沒有承載環支座和沒有晶圓支座的晶圓相比較。左手邊的成像掃描 顯示由六個承載環MCA支座但沒有任何基座MCA支座加以支撐的晶圓。該六個承載環MCA支座係在承載環之下階梯狀的表面之上升高約2密耳。通常，承載環MCA支座防止晶圓的外緣接觸承載環本身。然而，如圖8之左手邊的圖所示，一些高背側沉積的點出現在承載環MCA支座，而一些低背側沉積的點出現在承載環MCA支座之間，表示晶圓在承載環MCA支座之間係下垂而接觸承載環。然而，承載環MCA支座將晶圓自承載環抬升以產生用於製程氣體在晶圓的背側之上沉積的路徑。右手邊的成像掃描顯示由六個承載環MCA支座而沒有任何基座MCA支座加以支撐的晶圓。該六個承載環支座係在承載環之下階梯狀的表面之上升高小於約1密耳之微小的量。垂直間隔的量係如此小，使得承載環MCA支座係實際上0密耳，允許晶圓實際上平放在承載環上。晶圓的外緣可接觸承載環以形成邊緣密封，從而減少整個晶圓的背側沉積。
在右手邊的成像掃描顯示承載環或其他結構可用以使用晶圓外緣產生邊緣密封，且限制背側沉積。承載環MCA支座可在基座之面向晶圓的表面之上稍微升高且在基座之面向晶圓的表面上方支撐晶圓，允許晶圓的外緣實質接觸承載環以產生邊緣密封。這代表形成邊緣密封以限制背側沉積的一種方式。另一種形成邊緣密封以限制背側沉積的方式係將晶圓的外緣帶至承載環，而非將承載環帶至晶圓的外緣。
圖9顯示由三個內晶圓支座支撐的晶圓之位移的模型化結果，其映射晶圓下垂的資料點。三個基座MCA支座可自基座延伸以如點x、y、及z所示支撐晶圓。三個基座MCA支座可自基座的中心間隔2.5吋並配置成三角形圖案。在有三個內晶圓支座的情況下，在點A及E之模型化的晶圓下垂可為約3密耳，其中點A及E係位在晶圓的外緣。接近基座中心的點B及C如預期未顯示較多晶圓下 垂。表1顯示在點A、B、C、及E所測量的晶圓下垂。在測量的數據和計算的模型之間的不確定性係在±0.2密耳的重複性之內。
Figure 105116196-A0305-02-0032-1
圖10顯示自晶圓的外緣3mm之72個點所測量(藉由橢圓偏光儀加以測量)之背側膜厚度的色彩圖及相對應之背側沉積的圖(相同的資料點)，其將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與用於單件式基座的三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較。如該色彩圖和相對應的圖所示，僅由三個內晶圓支座所支撐的晶圓比由六個晶圓支座所支撐的晶圓基本上有較少的背側沉積。在有六個晶圓支座的情況下，背側沉積係相對不均勻且在接近晶圓支座出現高背側沉積。在有三個內晶圓支座的情況下，背側沉積係相對均勻且整個晶圓出現低背側沉積，表示至少一些晶圓外緣接觸基座。
表2顯示對於色彩圖和相對應的圖之支持數據。
Figure 105116196-A0305-02-0032-2
Figure 105116196-A0305-02-0033-3
圖11針對具有承載環的基座，顯示將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與由三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較的圖，其中該承載環係在基座的檯面下方。在具有六個晶圓支座的情況下，至少三個高背側沉積的點出現在相對應之外晶圓支座的位置。在具有三個晶圓支座的情況下，出現一個高背側沉積的點。此顯示將晶圓支座限制成內晶圓支座可減少背側沉積，但間隙可仍存在於承載環和晶圓之間而允許一些背側沉積。該間隙可導因於承載環之下階梯狀的表面，其係配置成低於基座之面向晶圓的表面。
圖12針對具有承載環的基座，顯示將由六個晶圓支座所支撐的晶圓與由三個內晶圓支座所支撐的晶圓相比較的圖，其中承載環係與基座的檯面相同高度。承載環可藉由間隔層加以升高，使得承載環之下階梯狀的表面係更靠近晶圓的背側。在具有六個晶圓支座的情況下，出現一個高背側沉積的點。即使承載環係較靠近晶圓的背側以最小化背側沉積，至少一個間隙可能存在提 供背側沉積的路徑。在具有三個晶圓支座的情況下，晶圓可能下垂且接觸承載環以在晶圓的外緣周圍提供邊緣密封。背側沉積基本上係不存在，此表示在晶圓外緣的充分接觸係在此等條件下加以實現。
表3顯示針對上述的圖之支持數據。
Figure 105116196-A0305-02-0034-4
雖然以上描述為了清楚及理解的目的已以一些細節加以描述，但顯然地，某些改變與修飾可在隨附申請專利範圍之範疇內加以實施。應注意有 許多替代方式執行描述的製程、系統、及裝置。因此，所描述的實施例係被視為說明性而非限制性的。
500a‧‧‧基座
501a‧‧‧晶圓
502a‧‧‧面向晶圓的表面
504a‧‧‧晶圓支座
510a‧‧‧環形表面
520a‧‧‧承載環

Claims (18)

  1. 一種用於處理晶圓的設備，該設備包含：一基座，用於在該設備中支撐該晶圓，其中該基座包含自一中心軸延伸至外緣之一面向晶圓的表面；一個以上晶圓支座，配置成自該基座延伸以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓，該一個以上晶圓支座繞該中心軸對稱地加以配置，該等晶圓支座的每一者係與該中心軸間隔該晶圓半徑的約一半或小於該晶圓半徑的一半；以及一控制器，配置用於執行下列操作的指令：(a)在該基座及該一個以上晶圓支座上方提供該晶圓；以及(b)使該晶圓的背側與該一個以上晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓；以及(c)將該一個以上晶圓支座配置成使得該晶圓的外緣下垂且實質接觸與該晶圓的背側對向之該設備的一表面，俾在一沉積製程期間限制處理氣體到達該晶圓的背側。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於處理晶圓的設備，其中，該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該基座之該面向晶圓的表面。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於處理晶圓的設備，進一步包含：一承載環，具有一環狀體且環繞該基座之該面向晶圓的表面之外緣。
  4. 如申請專利範圍第3項之用於處理晶圓的設備，其中，該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該承載環。
  5. 如申請專利範圍第3項之用於處理晶圓的設備，其中，該承載環定義在該承載環的底部表面和該基座之間的一下間隙，及定義在該承載環的上表面和該晶圓之間的一上間隙，該下間隙係小於約6密耳而該上間隙小於約3密耳。
  6. 如申請專利範圍第5項之用於處理晶圓的設備，其中，當該一個以上晶圓支座係加以配置時，該上間隙係小於約1密耳。
  7. 如申請專利範圍第1項之用於處理晶圓的設備，其中，該一個以上晶圓支座包含繞該中心軸對稱地配置的至少三個最小接觸面積(MCA)支座構件。
  8. 如申請專利範圍第7項之用於處理晶圓的設備，其中，該至少三個MCA支座構件係繞該中心軸以一三角形圖案加以配置。
  9. 如申請專利範圍第1-8項其中任一者之用於處理晶圓的設備，其中，該一個以上晶圓支座包含繞該基座之該面向晶圓的表面之該中心軸對稱配置的一環形支座構件。
  10. 如申請專利範圍第1-8項其中任一者之用於處理晶圓的設備，其中，當該一個以上晶圓支座係加以配置時，該晶圓的外緣在該晶圓的中心下方下垂至少約2密耳。
  11. 如申請專利範圍第1-8項其中任一者之用於處理晶圓的設備，其中，當該一個以上晶圓支座係加以配置時，該晶圓的至少90%的外緣接觸該設備的該表面。
  12. 如申請專利範圍第1-8項其中任一者之用於處理晶圓的設備，其中，與該面向晶圓的表面之外緣相比，該一個以上晶圓支座係更靠近該中心軸。
  13. 如申請專利範圍第1-8項其中任一者之用於處理晶圓的設備，其中，該沉積製程係一原子層沉積(ALD)製程。
  14. 一種用於處理晶圓的設備，該設備包含：一基座，用於在該設備中支撐該晶圓，其中該基座包含自一中心軸延伸至外緣之一面向晶圓的表面；一環形晶圓支座，繞該中心軸加以配置且配置成在該晶圓的外緣支撐該晶圓；以及一控制器，配置用於執行下列操作的指令：(a)在該基座及該環形晶圓支座上方提供該晶圓；以及(b)使在該晶圓的外緣之該晶圓的背側與該環形晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓，俾在一沉積製程期間限制處理氣體到達該晶圓的背側，其中該環形晶圓支座係配置在該面向晶圓的表面之上，以引發該晶圓的中心下垂。
  15. 如申請專利範圍第14項之用於處理晶圓的設備，其中，當該環形晶圓支座係加以配置時，該晶圓的外緣係在該基座之該面向晶圓的表面之上抬升至少約2密耳。
  16. 一種在晶圓處理期間減少背側沉積的方法，該方法包含：在一處理腔室內的一基座上及配置成自該基座延伸的一個以上晶圓支座上方提供一晶圓，該基座具有自一中心軸延伸至外緣的一面向晶圓的表面，該一個以上晶圓支座繞該中心軸對稱地加以配置，該等晶圓支座的每一者係與該中心軸間隔該晶圓半徑的約一半或小於該晶圓半徑的一半；使該晶圓的背側與該一個以上晶圓支座接觸，以在該面向晶圓的表面之上支撐該晶圓，其中該一個以上晶圓支座係加以配置，使得該晶圓的外緣下垂且實質接觸在該處理腔室中與該晶圓的背側對向之一表面。
  17. 如申請專利範圍第16項之在晶圓處理期間減少背側沉積的方法，其中，該處理腔室包含一承載環，該承載環具有一環狀體且環繞該基座之該面向晶圓的表面之外緣，該一個以上配置的晶圓支座造成該晶圓的外緣實質接觸該承載環。
  18. 如申請專利範圍第16項之在晶圓處理期間減少背側沉積的方法，進一步包含：當該一個以上晶圓支座係加以配置時，藉由原子層沉積(ALD)在該晶圓的前側上沉積一層材料，該一個以上配置的晶圓支座在沉積期間實質限制處理氣體到達該晶圓的背側。
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