利用可独立调整的基座的多站半导体处理

文档序号:411416 发布日期:2021-12-17 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 利用可独立调整的基座的多站半导体处理 (Multi-station semiconductor processing with independently adjustable susceptors ) 是由 弗兰克·洛伦·帕斯夸里 詹尼弗·利·佩特拉利亚 迪尼斯·巴斯卡 阿德里安·拉沃伊 于 2020-03-06 设计创作,主要内容包括:提供将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法和设备,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。一种方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;以及对于沉积处理的第一部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时位于所述第一站处的第一等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第一材料层;以及当所述第二基座与所述第二站的第二喷头相隔第二距离时位于所述第二站处的第二等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第二材料层,其中所述第一距离不同于所述第二距离。(Methods and apparatus are provided for depositing material on a substrate in a multi-station deposition apparatus having a first station and a second station. A method may include: providing a first substrate onto a first susceptor of the first station; providing a second substrate onto a second susceptor of the second station; and for a first portion of the deposition process, simultaneously generating: a first plasma at the first station while the first pedestal is a first distance from a first showerhead of the first station to deposit a first layer of material on the first substrate; and a second plasma at the second station while the second susceptor is spaced a second distance from a second showerhead of the second station to deposit a second layer of material on the second substrate, wherein the first distance is different from the second distance.)

利用可独立调整的基座的多站半导体处理

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背景技术

在半导体处理操作期间,衬底通常是保持于处理室内的基座上,并且可以使用等离子体以将一或更多种材料层沉积在衬底上。在商业规模的制造中,每个衬底或晶片包含待制造的特定半导体装置的许多复制品,并需要许多衬底以达成所需的装置数量。半导体处理操作的商业可行性很大程度上取决于处理条件的晶片内均匀性以及晶片之间的可重复性。因此,尽量确保所给定的晶片的各部分及已处理的各晶片被暴露于相同处理条件。处理条件及半导体处理工具的变化会造成沉积条件的变化,从而导致整体处理及产品中无法接受的变化。需要使处理变化最小化的技术及设备。

发明内容

本公开的系统、方法、及装置各自具有若干新颖方面,其中没有单一一者是独自地为本文所公开的期望特性所负责。在这些方面中包括至少以下实现方案,但其他实现方案可以在

具体实施方式

中进行阐述、或者可根据本文所提供的讨论而变得明显。

在一些实施方案中,可以提供一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。所述方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;以及对于沉积处理的第一部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时位于所述第一站处的第一等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第一材料层;以及当所述第二基座与所述第二站的第二喷头相隔第二距离时位于所述第二站处的第二等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第二材料层,其中所述第一距离不同于所述第二距离。

在一些实施方案中,所述方法还可以包括对于所述沉积处理的第二部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层,其中所述第一距离不同于所述第三距离;以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔第四距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层,其中所述第二距离不同于所述第四距离。

在一些这样的实施方案中,所述第一距离与所述第三距离之间的差可以基本上与所述第二距离与所述第四距离之间的差相同。

在一些实施方案中,所述方法还可以包括对于所述沉积处理的第二部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层;以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第三距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层。

在一些实施方案中,所述第一部分包括N个沉积循环,以及所述N个沉积循环中的每一个包括:同时产生:当所述第一基座以所述第一距离隔开时在所述第一站处的所述第一等离子体,从而将所述第一材料层沉积在所述第一衬底上;以及当所述第二基座以所述第二距离隔开时在所述第二站处的所述第二等离子体,从而将所述第二材料层沉积在所述第二衬底上;以及将所述第一等离子体和所述第二等离子体点燃以及熄灭。

在一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于在所述第一部分之后的包括X个沉积循环的所述沉积处理的第二部分,在所述X个沉积循环中的每一个中同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层;以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第三距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层,其中所述X个沉积循环中的每一个包括将所述第三等离子体和所述第四等离子体点燃与熄灭。

在一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于在所述第一部分之前的包括Y个沉积循环的所述沉积处理的第二部分,在所述Y个沉积循环中的每一个中同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层;以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第三距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层,其中所述Y个沉积循环中的每一个包括将所述第三等离子体和所述第四等离子体点燃与熄灭。

在一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:将所述第一基座在所述第一距离与第三距离之间调整;将所述第二基座在所述第二距离与第四距离之间调整;以及对于包括Z个沉积循环的所述沉积处理的第二部分,在所述Z个沉积循环中的每一个中同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔所述第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层;以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第四距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层,其中所述Z个沉积循环中的每一个包括将所述第三等离子体和所述第四等离子体点燃与熄灭。

在一些这样的实施方案中,位于所述第一站和所述第二站处的每N个沉积循环可以包括:(i)将膜前体吸附在位于所述站处的所述衬底上,使得所述前体在所述衬底上形成吸附受限层;(ii)将至少一些未吸附的所述膜前体从围绕所述已吸附的前体的容积移除;(iii)在(ii)中移除所述未吸附的前体后,通过在所述站处产生所述等离子体而使已吸附的膜前体进行反应,以在所述站处的所述衬底上形成所述材料层;以及(iv)从围绕所述膜层的容积移除脱附的膜前体和/或反应副产物,所述膜层在使所述已吸附前体进行反应后存在。

在一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:将所述第一基座从所述第一距离调整至第三距离;以及将所述第二基座从所述第二距离调整至第四距离,其中:对于每个循环的(iii),所述第一基座可以位于所述第一距离处且所述第二基座位于所述第二距离处;以及对于每个循环的(i)、(ii)、或(iv)中的一或更多者,所述第一基座可以位于所述第三距离处且所述第二基座位于所述第四距离处。

在一些实施方案中,所述方法还可以包括将第三衬底提供在所述多站沉积设备的所述第三站的第三基座上。所述沉积处理的所述第一部分还可以包括当所述第三基座与所述第三站的第三喷头相隔第三距离时,在所述第三站处同时产生第三等离子体,从而在所述第三衬底上沉积第三材料层,其中,所述第三距离可以不同于所述第一距离与所述第二距离。

在一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于所述沉积处理的第二部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第四距离时位于所述第一站处的第四等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第四材料层,当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第四距离时位于所述第二站处的第五等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第五材料层,以及当同时产生所述第四等离子体和所述第五等离子体,且当所述第三基座与所述第三喷头相隔所述第四距离时位于所述第三站处的第六等离子体,从而在所述第三衬底上沉积第六材料层。

在一些实施方案中,所述第一等离子体可以具有等离子体特性的第一值;以及所述第二等离子体可以具有所述等离子体特性的第二值,所述第二值不同于所述第一值。

在一些这样的实施方案中,所述等离子体特性可以包括等离子体功率。

在一些实施方案中,位于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值,以及位于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第二值,所述第二值基本上与所述第一值相同。

在一些实施方案中,位于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值,以及位于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第二值,所述第二值与所述第一值不同。

在一些这样的实施方案中,所述特性可以是湿蚀刻速率、干蚀刻速率、组成、厚度、密度、交联量、化学品、反应完成率、应力、折射率、介电常数、硬度、蚀刻选择性、稳定性和气密性。

在一些实施方案中,位于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值,以及位于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的所述第一值。

在一些实施方案中,所述方法还可以包括:在提供所述第一衬底和所述第二衬底之前,将第三衬底提供在所述第一基座上;在提供所述第一衬底及所述第二衬底之前,将第四衬底提供在所述第二基座上;以及对于第二沉积处理,同时产生:当所述第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第三衬底上沉积第三材料层,以及当所述第二基座与所述第二喷头相隔所述第一距离时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第四衬底上沉积第四材料层,其中在所述第一衬底上的所述第一材料层的特性与所述第二衬底上的所述第二材料层的所述特性之间的第一不均匀度小于在所述第三衬底上的所述第三材料层的所述特性与所述第四衬底上的所述第四材料层的所述特性之间的第二不均匀度。

在一些实施方案中,在所述沉积处理的所述第一部分期间,所述第一基座可以在所述第一衬底上施加夹持力,以及在所述沉积处理的所述第一部分期间,所述第二基座可以在所述第二衬底上施加夹持力。

在一些实施方案中,可以提供一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。所述方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;对于沉积处理的第一部分,同时产生:当所述第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时位于所述第一站处的第一等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第一材料层;以及当所述第二基座与所述第二站的第二喷头相隔所述第一距离时位于所述第二站处的第二等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第二材料层。所述方法还可以包括:在所述第一部分后,将所述第一基座调整至第二距离以及将所述第二基座调整至所述第二距离;以及对于所述沉积处理的第二部分,同时产生:当所述第一基座以所述第二距离隔开时位于所述第一站处的第三等离子体,从而在所述第一衬底上沉积第三材料层;以及当所述第二基座以所述第二距离隔开时位于所述第二站处的第四等离子体,从而在所述第二衬底上沉积第四材料层。

在一些这样的实施方案中,位于所述第一衬底上的所述第一材料层可以具有特性的第一值,位于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第二值,位于所述第一衬底上的所述第三材料层可以具有所述特性的第三值,所述第三值不同于所述第一值,以及位于所述第二衬底上的所述第二材料层可以具有所述特性的第四值,所述第四值不同于所述第二值。

在一些这样的实施方案中,所述第一距离可以大于所述第二距离。

在一些实施方案中,可以提供一种多站沉积设备。所述设备可以包括:处理室;位于所述处理室内的第一处理站,所述第一处理站包括第一喷头、以及被配置成相对于所述第一喷头进行竖直移动的第一基座;位于所述处理室内的第二处理站,所述第二处理站包括第二喷头、以及配置成相对于所述第二喷头进行竖直移动的第二基座;以及控制器,其用于控制所述多站沉积设备以将材料沉积在位于第一和第二站处的衬底上,所述控制器包括控制逻辑,其用于:将第一衬底提供至第一基座、将第二衬底提供至第二基座、移动第一基座使其与所述第一喷头相隔第一距离、移动第二基座使其与所述第二喷头相隔第二距离、以及同时产生:当第一基座与所述第一喷头相隔第一距离时位于第一站处的第一等离子体,从而在第一衬底上沉积第一材料层;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第二距离时位于第二站处的第二等离子体,从而在第二衬底上沉积第二材料层,其中所述第一距离可以不同于所述第二距离。

在一些实施方案中,所述控制器可以进一步包括控制逻辑,其用于:移动第一基座使其与所述第一喷头相隔第三距离、移动第二基座使其与所述第二喷头相隔第四距离、以及同时产生:当第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时位于第一站处的第三等离子体,从而在第一衬底上沉积第三材料层;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第四距离时位于第二站处的第四等离子体,从而在第二衬底上沉积第四材料层。

在一些这样的实施方案中,所述第三距离可以不同于所述第四距离。

在一些这样的实施方案中,所述第三距离可以与所述第四距离相同。

在又一些这样的实施方案中,所述控制器还可包括控制逻辑,其用于在同时产生位于第一站处的第一等离子体和第二站处的第二等离子体之前,同时产生位于第三站处的第三等离子体与位于第四站处的第四等离子体。

在又一些这样的实施方案中,所述控制器还可包括控制逻辑,其用于在同时产生位于第一站处的第一等离子体和第二站处的第二等离子体之后,同时产生位于第三站处的第三等离子体与位于第四站处的第四等离子体。

在一些实施方案中,所述第一基座可以被配置成将夹持力施加在所述第一衬底上,所述第二基座可以被配置成将夹持力施加在所述第二衬底上,且所述控制器还可包括控制逻辑,所述控制逻辑用于在沉积处理的第一部分期间,使所述第一基座将夹持力施加在所述第一衬底上以及使所述第二基座将夹持力施加在所述第二衬底上。

在一些这样的实施方案中,所述第一和第二夹持力可以是静电力。

在一些这样的实施方案中,所述第一和第二夹持力可以通过真空施加。

在一些实施方案中,可以提供一种多站沉积设备。所述设备可以包括:处理室;位于所述处理室中的第一处理站,所述第一处理站包括第一喷头和配置以相对于所述第一喷头进行竖直移动的第一基座;位于所述处理室中的第二处理站,所述第二处理站包括第二喷头和配置以相对于所述第二喷头进行竖直移动的第二基座;以及控制器,其用于控制所述多站沉积设备以将材料沉积在位于第一和第二站处的衬底上,所述控制器包括控制逻辑,所述控制逻辑包括:将第一衬底提供至第一基座;将第二衬底提供至第二基座;移动第一基座使其与所述第一喷头相隔第一距离;移动第二基座使其与所述第二喷头相隔第一距离;并且同时产生:当第一基座与所述第一喷头相隔第一距离时位于第一站处的第一等离子体,从而在第一衬底上沉积第一材料层,以及当第二基座与所述第二喷头相隔第一距离时位于第二站处的第二等离子体,从而在第二衬底上沉积第二材料层。所述方法还可以包括在同时产生所述第一等离子体和所述第二等离子体后,移动所述第一基座使其与所述第一喷头相隔第二距离;在同时产生所述第一等离子体和所述第二等离子体后,移动所述第二基座使其与所述第一喷头相隔第二距离;以及同时产生:当第一基座与所述第一喷头相隔第二距离时位于第一站处的第三等离子体,从而在第一衬底上沉积第三材料层,以及当第二基座与所述第二喷头相隔第二距离时位于第二站处的第四等离子体,从而在第二衬底上沉积第四材料层。

在一些这样的实施方案中,所述第一距离可以大于所述第二距离。

在一些实施方案中,可以提供一种多站沉积设备。所述设备包括:处理室;位于所述处理室内的第一处理站,所述第一处理站包括第一喷头、以及被配置成相对于所述第一喷头进行竖直移动的第一基座;位于所述处理室内的第二处理站,所述第二处理站包括第二喷头、以及被配置成相对于所述第二喷头进行竖直移动的第二基座。所述第一基座可以与所述第一喷头相隔第一距离,以及所述第二基座可以与所述第二喷头相隔第二距离,所述第二距离不同于所述第一距离。

在一些实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第三处理站,所述第三处理站包括第三喷头、以及被配置成相对于所述第三喷头进行竖直移动的第三基座,其中所述第三基座与所述第三喷头相隔第三距离,所述第三距离与所述第一距离相同。

在一些这样的实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第四处理站,所述第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于所述第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中所述第四基座与所述第四喷头相隔第四距离,所述第四距离不同于所述第一距离、所述第二距离、以及所述第三距离。

在一些这样的实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第四处理站,所述第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于所述第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中所述第四基座与所述第四喷头相隔第四距离,所述第四距离与所述第一距离或所述第二距离相同。

在一些实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第三处理站,所述第三处理站包括第三喷头、以及被配置成相对于所述第三喷头进行竖直移动的第三基座,其中所述第三基座与所述第三喷头相隔第三距离,所述第三距离不同于所述第一距离和所述第二距离。

在一些这样的实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第四处理站,所述第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于所述第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中所述第四基座与所述第四喷头相隔第四距离,所述第四距离不同于所述第一距离、所述第二距离、以及所述第三距离。

在一些这样的实施方案中,所述设备还可以包括位于所述处理室内的第四处理站,所述第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于所述第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中所述第四基座与所述第四喷头相隔第四距离,所述第四距离与所述第一距离、所述第二距离、或所述第三距离相同。

在一些实施方案中,可以提供一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。所述方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;以及对于沉积处理的第一部分,同时进行:当第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时,使前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二站的第二喷头相隔第二距离时,使所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上,其中所述第一距离不同于所述第二距离。

在一些实施方案中,所述方法还可以包括对于沉积处理的第二部分,同时进行:当第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时,将前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第四距离时,将所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上,其中所述第二距离不同于所述第四距离。

在一些这样的实施方案中,所述第一部分可以包括N个沉积循环,而N个沉积循环的每一者可以包括同时进行:当第一基座以第一距离隔开时,将前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座以第二距离隔开时,将所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。

在又一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于包括P个沉积循环的沉积处理的第二部分,在所述P个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第四距离时,使所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。

在又一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于在所述第一部分之后、且包括X个沉积循环的沉积处理的第二部分,在所述X个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第三距离时,使所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。

在又一些这样的实施方案中,所述方法还可以包括:对于在所述第一部分之前、且包括Y个沉积循环的沉积处理的第二部分,在所述Y个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与所述第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二喷头相隔第三距离时,使所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。

在一些实施方案中,可以提供一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。所述方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;对于沉积处理的第一部分,同时进行:当第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时,将前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座与所述第二站的第二喷头相隔第一距离时,将所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。所述方法还可以包括:在所述第一部分之后,将所述第一基座调整至第二距离以及将第二基座调整至第二距离;且对于沉积处理的第二部分,同时进行:当第一基座以第二距离隔开时,将前体流动至所述第一站处的所述第一衬底上;以及当第二基座以第二距离隔开时,将所述前体流动至所述第二站处的所述第二衬底上。

在一些实施方案中,可以提供一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,所述多站沉积设备具有第一站和第二站。所述方法可以包括:将第一衬底提供至所述第一站的第一基座上;将第二衬底提供至所述第二站的第二基座上;且对于沉积处理的第一部分,同时进行:当所述第一基座与所述第一站的第一喷头相隔第一距离时,在第一站处产生第一等离子体并且同时使前体流动至所述第一衬底上,从而在第一衬底上沉积第一材料层;以及当所述第二基座与所述第二站的第二喷头相隔第二距离时,在第二站处产生第二等离子体并且同时使前体流动至所述第二衬底上,从而在第二衬底上沉积第二材料层,其中所述第一距离不同于所述第二距离。

附图说明

本文所公开的各种实现方案是以示例而并非以限制的方式在附图的图中进行说明,其中相同的附图标记指类似元件。

图1描绘了用于使用任何数量的处理而将膜沉积在半导体衬底上的衬底处理设备。

图2描绘了多站处理工具的实现方案。

图3描绘了衬底处理工具的双站处理室的横截面示意图。

图4描绘了对于在喷头与基座之间的不同距离处进行处理的衬底的材料厚度图。

图5描绘了对于在喷头与基座之间的不同距离处进行处理的衬底的湿蚀刻速率(WER)图。

图6描绘了对于在不同功率等级下进行处理的衬底的材料厚度图。

图7描绘了根据各种实施方案中衬底处理工具的双站处理室的横截面示意图。

图8描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第一示例性技术。

图9描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第二示例性技术。

图10A-10E描绘了在示例性的多站处理室中基座移动的示例性顺序。

图11描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第六技术。

图12描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第七示例性技术。

图13描绘了用于通过ALD处理而将材料膜形成在衬底上的示例性操作顺序的流程图。

图14描绘了另一示例性技术,其是与图11的相同的第六示例性技术的示图。

图15A及15B描绘了在具有四个处理站的第二示例性多站处理室中基座移动的示例性顺序。

具体实施方式

在本申请中,术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”、以及“部分加工的集成电路”能够互换使用。本领域技术人员将理解到:术语“部分加工的集成电路”可指的是在硅晶片上进行集成电路加工的许多阶段中的任一阶段期间的硅晶片。在半导体装置产业中使用的晶片或衬底通常具有200mm、或300mm、或450mm的直径。以下的详细描述假设本发明以这样的晶片实现。然而,本发明不限于此。工件可具有各种形状、尺寸、以及材料。除了半导体晶片外,其他可利用本发明的工件包括各种制品,例如印刷电路板、磁性记录介质、磁性记录感测器、镜、光学组件、微机械装置等。

本文所述的技术及设备可通过在等离子体产生期间调整基座和喷头之间的间隙来改善各种沉积材料特性的站对站匹配(station-to-station matching)。在许多等离子体辅助沉积处理中,例如原子层沉积(ALD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD),喷头与基座相隔一定距离或间隙,而等离子体是在该间隙中产生以驱动晶片上的反应。已发现,在等离子体产生期间喷头与基座之间的距离会影响沉积在衬底上的材料的各种特性,例如材料厚度、干蚀刻速率(DER)、以及湿蚀刻速率(WER)。对用于等离子体辅助处理的多个站中的喷头与基座之间的距离进行改变或独立控制,可改变等离子体的特性,例如等离子体功率、以及位于晶片处的等离子体鞘(plasma sheath)特征。对多个站中的基座高度进行独立控制也会影响非等离子体处理,例如在吸附受限处理(例如,ALD)以及气相处理(例如,CVD,包括PECVD)期间的例如前体暴露。

由于在该距离与所得材料特性及等离子体特性之间的关系,因此本文中的技术及设备是利用位于相对于喷头的不同距离处的基座,来调整沉积材料的特性并减少站对站的偏差。在一些实施方案中,通过改变喷头-基座间隙可减少站之间的材料特性差异,以便调整将位于一或更多站处的材料特性相对于一或更多其他站而进行,从而调节位于一或更多站处的材料特性。在某些实施方案中,在沉积处理期间(例如,在通过多个ALD循环进行层沉积的过程中)调整基座距离以在整个材料中产生具有不同值的膜特性。举例而言,在沉积期间可将距离进行调整,使材料的一部分具有一定特性的一个值,而材料的另一部分具有该特性的另一值,例如是材料中的密度、WER、或DER的不同值。

I.示例性沉积设备

一些半导体处理用于将一或更多材料层沉积在衬底上。示例性沉积处理包括化学气相沉积(CVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、低压CVD、超高CVD、物理气相沉积(PVD)、以及保形膜沉积(CFD)。一些CVD处理可通过使形成膜前体和副产物的一或更多种气体反应物流入反应器中以将膜沉积在晶片表面上。所述前体被输送至晶片表面,在此处所述前体被晶片吸附、扩散至晶片中、并通过化学反应(包括通过在PECVD中产生等离子体)而沉积在晶片上。一些其他的沉积处理涉及多个膜沉积循环,其中每一者会产生“离散的(discrete)”膜厚度。ALD即是一种这样的膜沉积方法,然而放置膜的薄层并且用于重复顺序事项的任何技术可被视为涉及多个沉积循环。

随着在半导体工业中装置及特征部尺寸的持续缩小,且还随着3D装置结构在集成电路(IC)设计中变得更加普遍,沉积的薄保形膜(材料膜相对于下方结构的形貌具有均匀厚度,即使是非平面的)的能力也更加重要。ALD是十分适合保形膜沉积的一种成膜技术,这是由于以下事实:ALD的单一循环仅沉积单一材料薄层,其厚度受一或更多膜前体反应物的量所限制,所述膜前体反应物在其自身的成膜化学反应之前可吸附在衬底表面上(即,形成吸附受限层)。接着,可使用多个“ALD循环”以建构所需厚度的膜,并且由于各层是薄且保形的,因此所得到的膜基本上顺应于下方装置结构的形状。在某些实施方案中,各ALD循环包括下列步骤:

1.将衬底表面暴露于第一前体。

2.清扫(purge)衬底所在的反应室。

3.激活衬底表面的反应,通常是利用等离子体、和/或第二前体。

4.清扫衬底所在的反应室。

各ALD循环的持续时间通常可少于25秒、或少于10秒、或少于5秒。举例而言,ALD循环的一(或更多)等离子体暴露步骤可具有短的持续时间,例如1秒或更短的持续时间。举例来说,等离子体可具有比1秒更长的其他持续时间,例如2秒、5秒、或10秒。

图1描绘了使用任何数量的处理而将膜沉积在半导体衬底上的衬底处理设备。图1的设备100具有单一处理室110,该处理室110在内容积中具有单一衬底座118(例如,基座),该内容积可通过真空泵130而维持在真空下。气体输送系统102和喷头104也流体连接至该室,以用于输送(例如)膜前体、载体气体、和/或清扫气体、和/或处理气体、第二反应物等。在图1中还显示了用于在处理室中产生等离子体的设备。图1中所示意性描绘出的设备常用于执行ALD,但其可适用于执行其他膜沉积操作,例如常规的CVD,尤其是等离子体增强CVD。

为了简单起见,将处理设备100描绘成独立的处理站,其具有用于维持低压环境的处理室主体110。然而,应理解,可将多个处理站包括于如本文所述的公共处理工具环境中(例如,在公共反应室内)。举例而言,图2描绘了多站处理工具的实现方案,其将在下文进一步详细讨论。此外,应理解,在一些实现方案中,处理设备100的一或更多硬件参数(包括本文详细讨论的那些)可通过一或更多个系统控制器而以编程方式进行调整。

处理站110与气体输送系统102流体连通,该气体输送系统102用于将处理气体(其可包括液体和/或气体)输送至分配喷头104。气体输送系统102包括混合容器106,其用于将输送至喷头104的处理气体进行混合和/或调节。一或更多个混合容器入口阀108和108A可控制处理气体向混合容器106的导入。

一些反应物可以液体形式储存,在汽化之后并且后续输送至处理室110。图1中的实现方案包括汽化点112,其用于将待供应至混合容器106的液体反应物进行汽化。在一些实现方案中,汽化点112可以是加热液体注入模块。在一些其他实现方案中,汽化点112可以是加热汽化器。在又一些其他实现方案中,可将汽化点112从处理站去除。在一些实现方案中,可提供位于汽化点112上游的液体流量控制器(LFC),以控制用于汽化且输送至处理室110的液体的质量流量。

喷头104在处理站处将处理气体和/或反应物(例如,膜前体)朝向衬底114进行分配,其流量由喷头上游的一或更多阀(例如,阀108、108A和116)所控制。在图1所显示的实现方案中,衬底114位于喷头104下方,并显示为放置在基座118上。喷头104可具有任何合适的形状,且可具有任何合适的端口数量和端口布置以将处理气体分配至衬底114。在一些具有两个或更多个站的实现方案中,气体输送系统102在喷头的上游包括阀或其他流量控制结构,其可将朝向各站的处理气体和/或反应物的流量进行独立控制,使得气体可流向一站但不流向另一站。此外,可将气体输送系统102配置以对输送至多站设备中各站的处理气体和/或反应物进行独立控制,使得提供至不同站的气体组成是不同的;例如,在同一时间在这些站之间的气体组成的分压可以是不同的。

在图1中,喷头104和基座118被电气连接至用于为等离子体供电的RF电源122和匹配网络124。在一些实现方案中,可通过对处理站压力、气体浓度、RF源功率、RF源频率、以及等离子体功率脉冲时间中的一或更多者进行控制,以控制等离子体能量(例如,通过具有适当机器可读指令和/或控制逻辑的系统控制器)。举例而言,RF电源122和匹配网络124可以在任何合适功率下进行操作以形成具有期望的自由基物质组成的等离子体。同样,RF电源122可提供任何合适频率及功率的RF功率。设备100还包括DC电源126,其被配置以对基座(其可以是静电卡盘(“ESC”))118提供直流电流,以便产生静电夹持力并将其提供至ESC118及衬底114。基座118还可以具有一或更多个温度控制元件128,其被配置成将衬底114加热和/或冷却。基座118还被配置成升高以及降低至(如在基座表面与喷头之间所测得的)各种高度或距离。这包括在沉积处理期间被定位于不同高度处。除了其可移动性外,基座118也可以具有与其他基座类似的特征,例如包括铝或陶瓷的标准基座,其具有被配置成将基座加热至介于约100℃与650℃之间的加热特征;具有冷却特征的冷却剂基座,其被配置成将基座冷却至小于100℃的温度;或其类似物。一些示例性的基座被描述于2007年9月6日所提交的、名称为“PEDESTAL HEAT TRANSFER AND TEMPERATURE CONTROL”的美国专利申请No.11/851,310(其现为美国专利No.7,941,039),以及于2012年5月9日所提交的、名称为“HIGH TEMPERATURE ELECTROSTATIC CHUCK WITH RADIAL THERMAL CHOKES”的美国专利申请No.13/467,861(其现为美国专利No.9,337,067)中。

在一些实施方案中,本文所述的基座可配置以将晶片保持在适当的位置。这可包括使用“卡盘”的基座,其是利用一些其他类型的夹持力以增加重力而增加晶片与基座/卡盘之间的摩擦负载的装置,以避免晶片与基座/卡盘之间的相对移动。在这样的操作中所使用的一种卡盘是“静电卡盘”、或ESC。一些ESC通过将单一直流(“DC”)电压施加至ESC内的一或更多夹持电极以将晶片保持在适当的位置,使得夹持电极和晶片充当电容电路;该电容电路是通过室内等离子体的存在而完成的,因此这样的设计可限制在晶片处理期间存在等离子体环境的处理室中使用。夹持电极通常是平行于晶片的整体平面的薄且平坦的结构,并且往往在与晶片尺寸相应的区域中延伸。由于电容效应而产生的静电力提供了夹持力。这样的配置可称为“单极”。卡盘的另一类型是在基座中使用气流而在晶片与基座之间产生压降、或真空的卡盘,其依次产生将晶片夹持于基座的吸力。这可被视为通过真空所施加的夹持力。

在一些实现方案中,该设备是以系统控制器中的适当硬件和/或适当机器可读指令进行控制,该系统控制器可经由输入/输出控制(IOC)指令的序列来提供控制指令。在一示例中,用于为等离子体点燃或维护设定等离子体条件的指令是以处理配方的等离子体启动配方形式所提供。在一些情况下,处理配方可按顺序布置,使得用于处理的所有指令是与该处理同时执行的。在一些实现方案中,用于设定一或更多等离子体参数的指令可被包括在等离子体处理前的配方中。举例而言,第一配方可包括用于设定惰性气体(例如,氦)和/或反应物气体流速的指令、用于将等离子体产生器设定至功率设定点的指令、以及用于该第一配方的时间延迟指令。后续的第二配方可包括用于启动等离子体产生器的指令、以及用于该第二配方的时间延迟指令。第三配方可包括用于关闭等离子体产生器的指令、以及用于该第三配方的时间延迟指令。应理解的是,这些配方可以在本公开的范围内以任何合适的方式进一步细分和/或重复。

如上所述,多站衬底处理工具中可包括两个或更多个处理站。图2描绘了示例性的多站衬底处理设备。关于设备成本、操作费用、以及增加生产量的各种效率可通过使用如图2所显示的多站处理设备来实现。举例而言,通过为所有四个处理站抽空废弃处理气体等方式,可使用单一真空泵为所有四个处理站创造单个高真空的环境。取决于实现方案,各处理站可具有气体输送用的专用喷头,但可共享同一气体输送系统。同样,等离子体产生器设备的某些元件(例如,电源)可以在处理站之间共享,然而取决于实现方案,某些方面可能是处理站特异性的(例如,如果喷头用于施加等离子体产生电位)。再次,应当理解的是,还可通过在每一处理室使用更多或更少数量的处理站(例如,每一反应室使用2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、或16、或更多处理站)而更大或更少程度地实现这样的效率。

图2的衬底处理设备200采用包含多个衬底处理站的单一衬底处理室210,其中该多个衬底处理站中的每一个可用于对被保持于该处理站处的晶片座(例如,基座)中的衬底上执行处理操作。在该特定实现方案中,多站衬底处理设备200被显示为具有四个处理站231、232、233和234。取决于实现方案、以及例如并行晶片处理的所需程度、尺寸/空间限制、成本限制等等,其他类似的多站处理设备可具有更多或更少的处理站。在图2中还显示了衬底搬运机械手236和控制器238。

如图2所显示的,多站处理工具200具有衬底装载端口240和机械手236,该机械手236被配置成移动衬底,从通过晶舟242所装载的卡匣中通过大气端口240进入处理室210内,并位于四个站231、232、233和234中的一者上。

图2所显示的所描述的处理室210提供四个处理站231、232、233或234。位于这些站中的每一者处的基座高度或距离能够独立控制,使得所述基座可升高和降低至与任何其他基座不同的距离。

RF功率在RF功率系统222处产生并分配至站231、232、233、或234中的每一者;类似地,DC功率源226被分配至各站。RF功率系统可包括一或更多个RF功率源(例如,高频(HFRF)和低频(LFRF)源)、阻抗匹配模块、以及滤波器。在某些实现方案中,功率源可仅限于高频或低频源。RF功率系统的分配系统可对称于反应器并且可以具有高阻抗。该对称性和阻抗使得将大约相等量的功率输送至各站。

图2还描绘了衬底转移装置290的实现方案,其用于将衬底在处理室214内的处理站231、232、233和234之间进行转移。应理解,可采用任何合适的衬底转移装置。非限制性的示例包括晶片旋转架及晶片搬运机械手。

图2还描绘了系统控制器238的实现方案,其用于控制处理工具200及其处理站的处理条件与硬件状态。系统控制器238可包括一或更多个存储器装置244、一或更多个海量储存装置246、以及一或更多处理器248。处理器248可包括一或更多个CPU、ASIC、通用计算机和/或专用计算机、一或更多模拟和/或数字输入/输出连接、一或更多步进马达控制板等。

系统控制器238可执行在存储器装置244上机器可读的系统控制指令250,在一些实现方案中,系统控制指令250是从海量储存装置246载入至存储器装置244中。系统控制指令250可包括多个指令,其用于控制:时间、气态与液态反应物的混合物、室和/或站的压力、室和/或站的温度、晶片温度、目标功率等级、RF功率等级、RF暴露时间、DC功率以及夹持衬底的持续时间、衬底基座、卡盘、和/或基座位置、各站中的等离子体形成、气态与液态反应物的流动、基座的竖直高度和由处理工具200所执行的特定处理的其他参数。这些处理可包括各种类型的处理,包括但不限于与将膜沉积在衬底上有关的处理。系统控制指令250能以任何合适的方式进行配置。

在一些实现方案中,系统控制软件258可包括用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)指令。举例而言,一或更多个沉积处理的各步骤可以包括由系统控制器250所执行的一或更多指令。用于设定最初膜沉积处理的处理条件的指令例如可包括在相应的沉积配方中,并且对于覆盖膜沉积同样如此。在一些实现方案中,可将配方按顺序布置,使得用于处理的所有指令与该处理同时执行。

在一些实现方案中可以采用储存在与系统控制器250相关的海量储存装置254和/或存储器装置256上的其他计算机可读指令和/或程序。程序或程序段的示例包括衬底定位程序、处理气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序、以及等离子体控制程序。

在一些实现方案中,可以存在与系统控制器250相关的用户接口。用户接口可以包括显示屏幕、设备和/或处理条件的图像软件显示器、以及用户输入装置(例如,指向装置、键盘、触屏、麦克风等)。

在一些实现方案中,由系统控制器250所调整的参数与处理条件有关。非限制性的示例包括处理气体组成和流量、温度、压力、等离子体条件(例如,RF偏置功率等级、频率、暴露时间)等。此外,控制器可配置成对处理站中的条件进行独立控制,例如控制器提供指令以在一些站但并非所有站中点燃等离子体。这些参数可以配方的形式提供于使用者,该配方可利用用户接口而进行输入。

可通过来自各种处理工具传感器的系统控制器250的模拟和/或数字输入连接以提供用于监控处理的信号。用于控制处理的信号可输出在处理工具200的模拟和/或数字输出连接上。可被监控的处理工具传感器的非限制性示例包括质量流量控制器(MFC)、压力传感器(例如,压力计)、热电耦、负载传感器、OES传感器、用于对晶片物理特性进行原位测量的计量设备等。经适当编程的回馈及控制算法可与来自这些传感器的数据一起使用以维持处理条件。

系统控制器250可提供用于实行沉积处理的机器可读指令。所述指令可控制各种处理参数,例如DC功率等级、RF偏置功率等级、站对站的偏差(例如,RF功率参数的偏差)、频率调整参数、压力、温度等。所述指令可控制这些参数以根据本文所述的各种实现方案而操作膜堆叠件的原位沉积。

系统控制器通常将包括一或更多个存储器装置以及一或更多处理器,其被配置成执行机器可读指令,使得该设备将根据本文所述的方法而执行操作。可将包含指令(其用于控制根据本文所公开的衬底掺杂处理的操作)的机器可读的非瞬时介质耦合至该系统控制器。

如上所述,通过使膜沉积能够在多个衬底上并行进行,并且同时在各种站之间利用公共处理设备,在公共衬底处理室中的多个处理站处对多个衬底进行处理可增加生产量。一些多站衬底处理工具可使用于将晶片以相等数量的循环同时进行处理(例如,对于一些ALD处理)。鉴于处理站及衬底装载与转移装置的这种配置,各种处理顺序是可行的以允许膜沉积(举例而言,对于ALD处理的膜沉积的N个循环、或对于CVD处理的相等的暴露持续时间)在多个衬底之间并行(例如,同时地)发生。

如上所述,关于设备成本、操作费用、以及增加生产量的各种效率可通过使用多站工具来实现。然而,在公共室中同时处理多个衬底可能造成沉积材料的站对站差异,例如包括平均膜厚度、晶片面上的均匀性、例如湿蚀刻速率(WER)与干蚀刻速率(DER)的物理特性、化学特性和光学特性的差异。可存在对于材料特性的可接受的站对站偏差的各种阈值,但期望的是减少这些差异以便重复制造用于商业制造规模的均匀衬底。

各种方法被用于实现横跨不同衬底的一致膜沉积。这些方法中的一些方法包括在沉积处理的期间将衬底处理室内的多个处理站转位(index);即,对于各衬底,其膜的一些部分是在一站进行沉积,而一些部分是在一或更多个其他处理站进行沉积。这可造成在不同站处所发生的沉积中任何系统差异的平均化(averaging-out)。举例而言,对于要在四站处理室中的四个晶片上执行总共N个循环的ALD处理来说,可在各站中的各晶片上执行N/4个循环,而在N/4个循环中的每一个完成之后将各晶片输送至不同站。尽管从某些意义上来看“顺序模式”处理、或“顺序处理”的这种类型可以是有益的,但该操作模式的其他特征使其较不具吸引力。举例来说,顺序模式的一些实现方案涉及大量的衬底装载/卸除、处理室的开启/关闭。在一些操作模式中,对于要在4个站中接受其所指派的N个沉积的衬底而言,处理室必须用于装载/卸除操作而开启及关闭4次,各次伴随着将室内部的环境回复到适合沉积的环境条件(例如,温度、压力、流速等)。

当使用一个站以用于装载操作时,“静态模式”可涉及等量的转位(使用卡匣的90度转移旋转,其中晶片位于处理室内的该卡匣上)以使4个晶片就位以用于沉积,但由于在静态模式中转移旋转之间并不执行中间沉积,因此室仅开启及关闭一次。因此,在沉积进行之前将所有四个晶片(逐一)装载至多站室内也是可行的。即使当室保持关闭且内压保持相对静止时,晶片从一站到下一站的转位也会延迟处理。

由于顺序处理及静态模式处理所涉及的时间及动作,利用在本文中称为“固定模式”(其不涉及转位)的另一处理序列会是有利的。在固定模式中,将室开启,将晶片装载至所有站处,将室关闭,并且所有沉积是在所有晶片上并行且同时进行,同时晶片保持在相同的对应站,沉积循环结束,将室开启,并且将晶片移除。因此,当各衬底定位在处理站中的一者处时即接受其全部的膜沉积。该固定模式处理可用于任何类型的沉积处理,例如包括CVD与ALD。固定模式处理并不具有在其他模式中与转位相关的延迟,因此沉积生产量是较高的。

如上所述,由于不同站之间的处理不匹配,因此该固定模式可能不会总是在不同衬底之间实现一致的膜沉积。举例来说,在一站中的处理条件可能不会与另一站中的处理条件完全匹配,例如站与站之间的不同RF频率或在各站处的不同温度,这可能会造成在一站处进行处理的晶片与在另一站处进行处理的晶片具有不同的特性。

II.沉积材料特性与喷头-基座距离之间的关系

如上所述,本文描述了通过在等离子体产生期间调整基座与喷头之间的间隙,以改善各种沉积材料特性的站对站匹配的技术和设备。在许多等离子体辅助沉积处理(例如,ALD或PECVD)中,喷头与基座相隔一定距离或一定间隙,而等离子体在此间隙中产生以驱动晶片上的反应。除非本文有另行指出,否则术语“间隙”或“距离”是指喷头与基座之间的这种空间关系;此外,站间隙或站距离与基座间隙或基座距离同义。图3描绘了衬底处理工具的双站处理室的横截面示意图。图3的各站可以包括在上述图1以及图2中的相同特征,但为了说明的目的,仅显示出一些特征。在此,第一站包括相隔第一距离D1的喷头104A以及基座118A;类似地,第二站包括相隔第二距离D2的喷头104B以及基座118B,在该示例中D2与D1相同。该间隙或距离可在喷头的外表面(例如,面板)与基座的外表面(例如,支撑衬底的表面)之间进行测量。

已发现在等离子体产生期间喷头与基座之间的距离影响沉积在衬底上的材料的各种特性,诸如材料厚度、DER和WER。图4描绘了对于在喷头与基座之间的不同距离处进行处理的衬底的材料厚度图。对于图4中的数据来说,四组的四个衬底在四站室中进行处理。各组与其他组定位在不同距离,其余处理条件则相同。图4中显示在16个衬底上所测得的平均材料厚度;水平轴是基座与喷头之间的距离,以英寸为单位,而竖直轴则是在衬底上的沉积材料的平均厚度。可见,沉积材料的整体厚度随着间隙缩小而减少。举例而言,具有约0.657英寸的最大间隙的第4组造成沉积材料的平均厚度介于约302埃之间,而具有0.505英寸的较小距离的第3组造成材料厚度介于之间,以及具有0.200英寸的最小距离的第1组造成材料厚度介于之间。

图5描绘了对于在喷头与基座之间的不同距离处进行处理的衬底的湿蚀刻速率(WER)图。除了所有8个衬底的距离不同外,材料以相同条件沉积在8个衬底上。图5中显示了各衬底上的材料所测得的平均WER;水平轴是基座与喷头之间的距离,以英寸为单位,而竖直轴则是在衬底上的沉积材料的平均WER。可见,WER随着距离变化而改变并类似于图4中所显示的材料厚度,WER通常随着距离缩减而降低,但具有一些非线性的变化。例如,0.320英寸距离处的WER小于0.340英寸及0.300英寸距离处的WER。

改变喷头与基座之间的距离还可以改变等离子体的特性,例如等离子体功率以及等离子体鞘。这通过将在不同功率等级而距离保持不变的沉积材料的数据与上方图4的材料厚度对于基座距离的数据进行关联而发现。在一实验中,如图6所见,功率增加,而包括距离在内的所有其他处理条件保持相同,这造成沉积厚度减少。图6描绘了对于在不同功率等级下进行处理的衬底的材料厚度图。在此,将材料沉积在11个衬底上且沉积条件保持相同(包括位于相同距离处),而功率则对于各沉积处理进行改变。显示出在各衬底上所测得的平均材料厚度;水平轴为等离子体功率,以瓦(w)作为单位,而竖直轴是位于衬底上的沉积材料的平均厚度。可见,衬底上的平均厚度随着等离子体功率的增加而减少。与图4的数据(其指出间隙缩减会减少沉积厚度)合并来看,图6及4暗示距离与等离子体功率之间的相反关系,使得间隙缩减会增加输送至基座上的衬底的功率。基于此关系,调整间隙可对输送至衬底的功率进行调整。

III.示例性技术

由于在距离与所得到的材料特性与等离子体特性之间的关系,本文中的技术及设备利用位于不同距离处的基座以调整沉积材料的特性并减少站对站的偏差。在一些实现方案中,可通过改变喷头-基座间隙而减少站与站之间材料特性的差异,以调整位于一站处的材料特性;这可以被视为在该站处调整材料特性。该距离也可以在沉积处理期间进行调整以在整个材料中产生具有不同值的膜特性。举例来说,在沉积期间可以将距离进行调整,使材料的一部分具有一定特性的一个值,而材料的另一部分具有特性的另一值,例如材料中的密度、WER、DER的不同值。在沉积期间将基座相对于彼此定位在不同距离处能以各种方式进行实施。

因此,在一些实施方案中,在整个沉积期间基座距离可相对于彼此不同,包括在沉积期间将距离改变。这可包括基座(i)从彼此不同距离处开始并在整个沉积中维持这些不同距离;(ii)从彼此相同的距离开始并接着在沉积处理中后续改变成不同距离;(iii)从不同距离开始并接着在沉积处理中后续改变成相同距离;(iv)从不同距离开始并接着在沉积处理中后续改变成其他不同的距离;以及(v)在各沉积循环中位于不同距离处。在一些其他实施方案中,在整个沉积中基座可相对于彼此保持在相同距离,但在整个沉积中相对于喷头以改变距离。

A.利用基座位于不同距离处的示例性技术

在第一示例性技术中,在沉积之前可将距离进行调整或调节,使得两个或更多个基座在沉积之前位于彼此不同的距离处,并在整个沉积处理期间保持在这些不同距离处。图7描绘了根据各种实施方案中衬底处理工具的双站处理室的横截面示意图。此处,描绘出了与图3相同的室,但第一与第二基座显示在彼此不同的距离处,其中第一距离D1小于第二距离D2。图8描绘了用于在多站半导体处理室中执行膜沉积的第一示例性技术;图7的室将用于描述该技术。在框801中,将第一衬底114A定位在第一站的第一基座118A上,而在框803中,将第二衬底114B定位在第二站的第二基座118B上。尽管在图8中未描绘,但各基座的距离可在衬底定位于基座上之前、或之后进行调整。此外,在一些实施方案中,框801和803能以相反顺序或同时执行。

一旦这些基座处于其各自不同的距离,即可在第一和第二站处同时产生等离子体以将材料同时沉积在第一衬底114A和第二衬底114B上。这种同时等离子体产生和沉积由包括框805A和805B在内的框805所表示。在框805A中,第一等离子体在第一站处产生,而在框805B中,第二等离子体在第二站处同时产生。如框805A和框805B中所进一步指出的,这种同时等离子体产生将第一材料层沉积在第一衬底114A上,并且将第二材料层沉积在第二衬底114B上。如本文中所使用的,材料的“层”可以是完整沉积处理之后所沉积的材料总层,其可包括多个材料子层,且其还可以包括单一离散的材料层或材料子层,例如由ALD所沉积的单一离散的材料层。在一些实施方案中,这些第一以及第二层可具有彼此基本上相同的特性,例如WER、DER和厚度(基本上相同的意思是彼此在例如10%、5%、1%、0.5%、或0.1%内)。这可导致较佳的站对站匹配,使得位于不同距离处的站产生相同的整体材料厚度。

举例来说,如果两个站之间的厚度并未彼此匹配在某个阈值内,则可调整其中一站的距离以改变调整后的站处的沉积厚度,使得厚度彼此更接近。请参照图4,例如,在距离为0.35英寸处,第3站具有约的平均厚度,而第1站具有略小于的平均厚度。可通过将第1站的距离增加至约0.45(由图4中的虚线及X所标示)来降低该偏差,使其沉积厚度约为而几乎与第3站的厚度相同。因此,在该示例中,当第3站位于0.35英寸的距离处而第1站位于0.45英寸的距离处时,可同时执行框805A及805B的同时等离子体产生和沉积以产生具有基本上相同厚度的沉积材料。

在一些实施方案中,这些第一和第二层具有彼此不同的特性,例如不同密度或厚度。对其他材料特性来说,这仍可能对于其他材料特性造成较佳的匹配。举例来说,材料特性可具有彼此不同的密度,但仍造成相同的厚度(其可归因于其他处理条件,例如沉积速率)。

在一些实施方案中,可仅在部分沉积处理中使基座位于不同距离处,以便于仅改变部分沉积材料的特性。沉积具有不同特性的第一和第二层对于仅将沉积材料的该部分特性进行微调可为有利的。

在图9所描绘的第二示例性技术中,在一些实现方案中基座可以从彼此相同的距离处开始,接着在沉积处理中后续改变成不同距离。图9描绘了用于在多站半导体处理室内进行膜沉积的第二示例性技术。框901-905与图8的框801-805相同,但如图9所描绘的,在框905的同时等离子体产生和沉积之前,在框907中当基座被设置在相同距离处时将材料同时沉积在两衬底上。可见,在框907A中第一基座位于第三距离处,而在框907B中第二基座位于相同的第三距离处。在执行框907中的同时等离子体产生和沉积之后,在框909中将第一基座调整至第一距离并将第二基座调整至第二距离。在此调整之后,执行框905中的同时等离子体产生和沉积,在此期间第一和第二基座位于不同距离处。

第二技术在图10A-10E中进一步示出,其描绘了在示例性多站处理室内基座移动的示例性序列。图10A-10E的室类似于图3及图7的室,但对于距离来说则具有显著差异。如上所述,图10A-10E的室内的基座是可移动的基座,其被配置以移动并设置在各种距离处。在图10A中,第一和第二站均位于第三距离处,其对应于图9的框907。在框907的沉积之后,如图10B所看见的,执行框909以将基座进行移动。在图10B中,第一站位于第一距离处而第二站位于第二距离处。一旦位于图10B中的此位置处,可执行第二示例性技术的框905的同时等离子体产生和沉积。在此示例性技术中,第一、第二和第三距离均彼此不同。

在一些其他的实施方案中,对于整个沉积处理的第一部分,基座可位于不同距离处,而后续在沉积处理的第二部分中,可以将基座改变至相同距离。在该第三示例性技术中,将框905及907交换并对框909进行修改。在此,框901、903和905是依序执行的,使得当第一及第二基座位于不同距离时,在第一及第二衬底上执行第一同时等离子体产生和沉积。在执行框905后,执行修改后的框909,其中对基座的距离进行调整使其位于相同的第三距离;接着,执行框907的同时等离子体产生和沉积。返回参照图10A及10B的示意图,该第三示例性技术最初可如图10B所描绘的来进行定位,后续可接着如图10A进行定位。

在一些其他实施方案中,同时等离子体产生和沉积最初可在衬底位于相同距离时而在衬底上发生,且在此之后仅对基座距离中的一者进行调整。在第四示例性技术中,参照图9,框901、903及907可依序执行,但框909的不同之处在于仅将第一基座距离调整至第一距离,而第二基座则维持在第三距离处。在此示例中,第一与第三距离彼此不同,且第二距离与第三距离相同。在该调整后,当第一基座位于与第二基座不同的距离处但第二基座位于如框907中的同一距离处时,执行框905的同时等离子体产生和沉积。

在一些这样的实施方案中,可在一组处理条件下将材料的第一部分同时沉积在两衬底上,且在各衬底上该第一部分的特性可能不会匹配。可调整一站的距离、可在两衬底上执行材料的第二部分的同时沉积、以及该一站的不同距离可改变材料的第二部分使得第一部分的特性可在值方面更加接近。举例而言,在两衬底上沉积材料的总目标厚度可为而在第一沉积之后,材料的第一部分厚度可彼此不同,例如将一站调整至不同距离可将位于该站处的沉积材料厚度进行改变,使得第二部分具有不同厚度,但第一及第二部分共同的整体厚度更加彼此接近。在该示例中,位于已调整的站处的第二部分材料可为而在其他处可为从而在第二沉积之后将两衬底上的材料厚度匹配为

类似地,第五示例性技术可包括最初当基座位于不同距离处时在衬底上进行同时等离子体产生和沉积,接着仅调整基座中的一者使其与其他基座位于相同距离而用于后续的同时等离子体产生和沉积。请参照图9,这可包括依序执行框901、903、905、不同于909的调整框、接着执行框907,在该调整框中第一基座被从第一距离调整至第二距离使得两个基座均位于相同距离(即,第二距离)。

在第六示例性技术中,对于沉积处理的一部分,可将衬底定位在不同距离处,而对于沉积处理的另一部分,可将衬底定位在其他的不同距离处。图11描绘了用于在多站半导体处理室内进行膜沉积的第六技术。在此,框1101至1105与上述关于图8及图9的框801至805以及框901、903和905相同。在图11中,执行框1101、1103、1105,接着调整框1109将第一基座调整至与第一距离不同的第三距离,并将第二基座调整至与第二距离不同的第四距离。当基座位于这些其他的不同距离处之后,在框1107中,在两衬底上执行另一同时沉积。

参照图10B和10C,框1105对应于图10B的室而框1107对应图10C的室,其中第一站位于第三距离处且第二站位于第四距离处。虽然第一距离小于第三距离,但这在一些实施方案中可以是相反的,使得第一距离大于第三距离。这对于第二及第四距离来说也是一样的。

在一些实施方案中,各站进行调整的量可相对于各站而不同。在一些其他实施方案中,可能期望将基座维持在彼此不同的距离处,但以相同量对它们进行调整。这可将特性的均匀控制与调整提供至所有衬底。举例来说,第一与第三距离之间的差可以和第二与第四距离之间的差相同。

B.利用基座位于相同距离处的示例性技术

如上所述,基座在一些实施方案中可彼此相对保持在相同距离处,但在沉积处理期间相对于喷头而定位于不同距离处。该构思是利用图12进行描绘的,该图12描绘了用于在多站半导体处理室内执行膜沉积的第七示例性技术。在此,框1201及1203与上述的框801及803相同。在框1205中,第一和第二基座均定位在与其各自喷头相隔为相同的第一距离处;在站中同时产生第一和第二等离子体以在第一和第二衬底上分别沉积第一和第二材料层。在框1209中,将第一和第二基座均调整至相同的第二距离处,在此之后,在框1207中,在站中同时产生第三和第四等离子体以在第一和第二衬底上分别沉积第三和第四材料层。返回参照图10D和10E,这些图对应于该第七示例性技术。图10D对应于框1205,其中第一基座118A和第二基座118B均位于相同的第一距离处。图10E对应于框1207,其中第一基座118A和第二基座118B均位于相同的第二距离处。

在此,这些基座在沉积处理过程中彼此相对地保持在相同距离处,但相对于喷头则位于不同距离处。这些实施方案可以在整个材料中产生具有不同特性值的沉积材料。举例而言,位于第一衬底上的沉积材料在材料内具有两种不同特性,例如两个不同的密度、或WER。可将距离调整额外的数次以在沉积材料内产生额外的值和梯度。

在一些实施方案中,如图10D和10E中所描绘的,该第一距离可以大于该第二距离。对于一些沉积处理而言,当基座最初远离喷头时进行一些沉积可以是有利的。如上所述并如图4和图6中所见的,降低等离子体功率与增加基座-喷头距离有关;可使用该第七示例性技术而在最初将衬底暴露于较低功率的等离子体以便于对衬底进行保护。一旦将数个材料层沉积在衬底上,即可通过减少距离来增加等离子体功率。举例而言,硅氧化物在碳衬底上的一些沉积可能会在处理期间造成一些碳消耗或损坏。然而,在沉积的初期,当一些碳被暴露时,可通过将基座设置在较大的距离处以将衬底暴露于较低功率的等离子体而减少该消耗以及损坏。一旦已发生一些沉积且碳被保护而不再暴露时,可通过减少距离来增加等离子体功率。

c.示例性技术与各种沉积处理的使用

如上所述,所有示例性技术可用于各种沉积处理中,例如CVD和ALD。举例而言,参照图8,框805的同时等离子体产生和沉积可以是用于第一和第二衬底的整个CVD沉积处理。

对于像ALD这样的循环沉积处理而言,可对沉积的各循环执行上述框805、905及907、与1105及1107的同时等离子体产生和沉积,使这些框在沉积处理中重复进行。如上所述,典型的ALD循环包括:(1)将衬底表面暴露于第一前体;(2)将衬底所在的反应室清扫;(3)启动该衬底表面的反应,通常利用等离子体和/或第二前体进行;以及(4)将衬底所在的反应室清扫。图13描绘了用于通过ALD处理而将材料膜形成在衬底上的示例性操作顺序的流程图。如从图13中可见的,上面的条款1对应于框1358、上面的条款2对应于框1360、上面的条款3对应于框1362、上面的条款4对应于框1364;该四个框被执行N个循环,其后将该处理停止。

在本文中所述的示例性技术的同时等离子体产生和沉积(例如,框805、905及907、与1105及1107)可被视为基础ALD循环的启动步骤,即步骤3框1362。如上所述,该启动步骤是在各沉积循环中执行,且各循环包括将等离子体点燃并接着将其熄灭。举例而言,利用图8的第一示例性技术,如果整个沉积处理包括N个循环,则可以在该N个循环中的每一者中执行同时等离子体产生和沉积的框805。

在具有多个同时等离子体产生和沉积框的技术中(例如,图9的示例性技术),整个沉积处理可区分为两个或更多个部分,其中各部分具有特定数量的沉积循环,且对于各部分的这些循环仅执行这些同时等离子体产生和沉积框中的一者。举例而言,一部分可具有X个循环,另一部分可具有Y个循环,其中这些同时等离子体产生和沉积框中的一者是在该X个循环的每一者中执行,而另一个同时等离子体产生和沉积框是在该Y个循环中的每一者中执行。例如,参照图9,框907可以在X个循环中的每一者中执行,而框905可以在Y个循环中的每一者中执行;这造成框907执行X次,而框907执行Y次。

可以将所有其他示例性技术类似地执行,使得在整个沉积处理的一部分中各同时等离子体产生和沉积框被执行特定数量的沉积循环。对于另一示例而言,在图11的第六示例性技术中,整个沉积处理可以具有两个部分,其中第一部分具有N个循环,而第二部分具有Z个循环。图14描绘了另一示例性技术,其是与图11相同的第六示例性技术的说明。在此,对应于框1105的框1405是在第一部分的各N个循环中执行使得框1105执行N次,接着在第二部分的各Z个循环中执行框1107使得框907执行Z次。

在一些其他循环式实施方案中,基座可以在各沉积循环中始终位于不同位置处。举例而言,返回参照图8,沉积处理可再次具有N个沉积循环。在这些N个沉积循环中的每一者中,可执行框805。另外,在沉积循环的其他部分中基座可位于不同距离处。例如,第一与第二基座可以在各循环的吸附步骤期间均被设置在第三距离处,并且接着调整至第一和第二距离以用于各启动步骤。在一些其他实施方案中,可将第一和第二基座均设置在相同距离处以用于启动步骤(即,同时等离子体产生与材料沉积),接着将两者设置在相同、但对于各循环的另一或更多步骤(例如,吸附步骤)来说为不同的距离处。

对于本文所述的所有示例性技术而言,取决于其他处理条件,同时沉积在衬底上的第一和第二沉积层、或材料可以是相同的或者可以是不同的。举例而言,它们可以具有相同厚度、或它们可具有不同密度。类似地,在图8、9和11中,在各站处所产生的一或更多等离子体特性可彼此不同。例如,参照图8,在不同距离处所产生的第一和第二等离子体可以具有彼此不同的等离子体功率。然而,在一些情况下,取决于整体处理条件,在不同距离处所产生的第一和第二等离子体可以具有彼此相同的等离子体功率。

在一些实施方案中,本文所述的技术是在静态模式下使用,使得对于所有沉积处理而言衬底被维持在相同站处。在一些其他实施方案中,该技术可用于其他处理模式,例如顺序处理。例如,可以将两个或更多个衬底装载至室内,并且在这些衬底上仅执行整体沉积的一半。随后,将第一次的两个或更多个衬底转移至其他站并将新的两个或更多个衬底装载至室内,并且在第一次的两个或更多个衬底以及新的两个或更多个衬底上同时执行沉积处理的另一半。这完成了第一次的两个或更多个衬底上的沉积,并且完成了第二次的两个或更多个衬底上沉积的第一半。随后,将第一次的两个或更多个衬底从室卸除,将第二次的两个或更多个衬底转移至其他站,并且将第三组的两个或更多个衬底进行装载。可重复该处理。如本文所述,在该顺序沉积期间,这些站可位于不同距离处。这可以被视为2x4的技术。

在本文所述的示例性技术期间,除非另有声明,否则衬底被维持在各自基座上的固定位置中直到将其卸除;除了在基座上装载与卸除的期间之外,衬底并不会相对于基座进行移动。

D.用于校正的额外技术

在一些实施方案中,可执行校正沉积处理以对喷头-基座距离与不同材料特性值进行测定与关联。该校正沉积处理可以包括将第一组衬底定位于这些站处、将基座定位在第一距离处、在这些站处同时产生等离子体以将材料沉积在第一组衬底上、并接着例如通过测量以测定所得的材料特性值,例如厚度、WER、DER和密度。下一步,可将第二组衬底装载在这些基座上、可以将这些基座设置为第二距离、可以在第二组衬底上重复进行沉积处理、并且可以再次测定所得的材料特性值。可以对位于N个不同距离处的N组衬底重复进行该沉积及测定。各站所确定的材料特性值与该站沉积发生的距离有关,且该信息可使用在上述任何的技术中以调整基座距离并沉积已知的材料特性值。

举例而言,返回参照图4,这可被视为由校正沉积处理所得的数据。在此,在四组衬底上执行沉积,而每一组位于不同距离处,并且在各沉积后对所得的平均材料厚度进行测量。因此,该测定的数据可后续用于调整各基座的距离以在该站产生已知的厚度。如上所述,可将第1站的基座调整成0.45英寸的距离以匹配第3站(位于0.35英寸的距离处)的厚度。类似地,图5可提供WER值在不同距离处的校正数据,其可在后续的处理中用于调整特定站处的WER值。在收集校正数据后,对于处理的调整可用于减少站对站的不均匀性。

在另一示例中,多站处理室可进行维修或保养,在此之后将第一组衬底装载至室内、执行沉积、并且测量材料的特性(例如,厚度)。如果在这些衬底之间存在不均匀性,则可以调整一或更多个基座的距离以减少该不均匀性。在图4中,如果第3站所测得的厚度为但其他三个站为约则可将第3站的距离调整至0.35英寸以产生约为的沉积厚度,其如与图4的校正数据互相关联。

IV.额外设备

本文所述的技术及设备并不限于仅具有两个站的多站室并且能够适用于任何数量的站,例如3、4、6、8、10个站等。在一些这样的实施方案中,至少一些沉积可在两个或更多个基座位于彼此不同的距离时发生;这还可以包括一些基座被定位在相同距离处。图15A和15B描绘了在具有四个处理站的第二示例性多站处理室中基座移动的示例性顺序。这四个站的每一者与图7以及10A-10E中的相同,使得各站具有喷头、基座和位于基座上的衬底。在图15A中,所有四个站中的基座位于彼此不同的距离处,其中第一站位于第一距离D1处、第二站位于第二距离D2处、第三站位于第三距离D3处、而第四站位于第四距离D4处。当四个站均位于不同距离处时,可以在这些站中执行同时等离子体产生和沉积以用于在四个衬底114A-D上进行整体沉积处理中的全部或一些。在一些实施方案中,两个或更多个基座可位于不同距离处,同时两个或更多个基座可位于相同距离处。在图15B中,第一、第二、与第三站均位于不同距离处,同时第三站和第四站位于相同距离D3处。同样,当四个站位于这些距离处时,可在这些站中执行同时等离子体产生和沉积以用于在四个衬底114A-D上进行整体沉积处理中的全部或一些。

上述对距离的调整也可以在具有多于两个的站的多站处理室上执行。举例而言,类似于图9的第二示例性技术,对于整体沉积处理的第一部分(包括对于N个沉积循环),多于两个的站均可位于相同距离处,此后将距离进行调整使得对于沉积处理的另一部分(例如,对于X个沉积循环)两个或更多站位于彼此不同的距离处。此外,可将沉积处理的这些部分的顺序进行调换,使得多于两个的站在沉积开始时位于不同距离处,并且接着在沉积处理中后续改变成相同距离。另外,像是第六技术,对于整体沉积处理的一部分,两个或更多个基座可位于彼此不同的距离并且接着在整体沉积处理的第二部分中调整成其他的不同距离。例如,请参照图15A,对于沉积处理的第一部分四个站可位于四个不同距离D1-D4处,接着对于沉积处理的第二部分四个站分别被调整成距离D5-D8。

在一些实施方案中,半导体处理工具或设备可具备带有程序指令的控制器,其用于执行本文所述的任何及所有示例性技术。例如,该设备可具有图2的衬底处理设备200的特征,包括具有多个处理站(例如,站231-234)的处理室210。此外,该设备中的各基座被配置成定位于各种距离处,例如在操作之前、期间、与之后进行调整。

控制器238可以具有程序指令以控制该设备在这些站处的衬底上进行材料沉积,包括执行上述的技术。这可以包括:将第一衬底提供至站231处的第一基座;将第二衬底提供至站232处的第二基座;将第一基座进行移动以使其与第一喷头相隔第一距离;将第二基座进行移动以使其与第二喷头相隔第二距离;以及同时产生:当第一基座与第一喷头相隔第一距离时在第一站处的第一等离子体,从而在第一衬底上沉积第一材料层;以及当同时产生第一等离子体时且当第二基座与第二喷头相隔第二距离时在第二站处的第二等离子体,从而在第二衬底上沉积第二材料层。该控制器也可包括用以调整各基座距离的额外指令,包括:将第一基座移动至第三距离;将第二基座移动至第四距离;以及接着同时产生:当第一基座与第一喷头相隔第三距离时在第一站处的第三等离子体,从而在第一衬底上沉积第三材料层;以及当同时产生第三等离子体时且当第二基座与第二喷头相隔第四距离时在第二站处的第四等离子体,从而在第二衬底上沉积第四材料层。

尽管上述公开聚焦于调整基座位置以控制沉积参数,但相同的控制可用于对蚀刻处理中的蚀刻特性进行控制。一些半导体加工处理涉及各种材料的图案化与蚀刻,所述材料包括导体、半导体和电介质。一些示例包括导体,例如金属、或碳;半导体,例如硅、或锗;以及电介质,例如硅氧化物、氧化铝、二氧化锆、二氧化铪、硅氮化物和钛氮化物。原子层蚀刻(“ALE”)处理使用顺序的自限反应以将材料薄层移除。一般而言,ALE循环是用于执行一次蚀刻处理(例如,蚀刻单层)的最小一组操作。一个ALE循环的结果为衬底表面上的至少一些膜层被蚀刻。通常,ALE循环包括改性操作以形成反应层,随后为移除操作以仅将该反应层进行移除或蚀刻。该循环可以包括例如将反应物或副产物中的一者移除的某些辅助操作。通常,循环包含独特操作序列的一个示例。

作为示例,常规的ALE循环可包括下列操作:(i)输送反应物气体;(ii)从室清扫反应物气体;(iii)输送移除气体与任选的等离子体;以及(iv)清扫室。在一些实施方案中,可非保形地执行蚀刻。改性操作通常会形成薄且具反应性的表面层,其具有小于未改性材料的厚度。在示例性改性操作中,可通过将氯引入室内以对衬底进行氯化。使用氯来作为示例性的蚀刻剂物质或蚀刻气体,但应当理解的是可以将不同蚀刻气体引入室中。可取决于待蚀刻衬底的类型及化学品来选择蚀刻气体。可将等离子体点燃并且氯会与衬底进行反应以用于蚀刻处理;氯可与衬底进行反应、或可吸附至衬底的表面上。由氯等离子体所产生的物质可通过在容纳衬底的处理室内形成等离子体而直接产生、或是它们可在不容纳衬底的处理室内远程地产生,并可供应至容纳衬底的处理室内。

因此,以上任何技术与设备可用于进行蚀刻。在一些实施方案中,这些技术可以在各站中移除一部分的材料,而不是在各站中沉积材料层。这可以在蚀刻或沉积处理中提供晶片对晶片的更大均匀性。举例而言,在图8中,操作805可以是蚀刻阶段,其中对于蚀刻处理的第一部分,当第一和第二基座分别以第一和第二距离相隔开时,同时产生第一和第二等离子体以将材料的第一和第二部分分别从第一和第二衬底移除。

尽管以上描述聚焦于为基于等离子体的操作而控制基座距离,但以上任何及所有的技术可应用于半导体处理的其他方面或阶段,例如当将衬底暴露于前体时。这可以包括,例如在ALD循环的配料阶段(dose phase)期间、或PECVD的同时等离子体和前体暴露期间。举例而言,尽管上述且显示于图8-12、14和15A-B中的技术涉及等离子体产生,但所公开的技术理所当然地扩展至对前体接触衬底的处理的暴露。在一些实施方案中,对于沉积处理的第一部分,该技术可包括同时进行:当第一基座与第一站的第一喷头相隔第一距离时使前体流到第一站的第一衬底上;以及当第二基座与第二站的第二喷头相隔第二距离时使前体流到第二站的第二衬底上,其中该第一距离不同于该第二距离。

在一些其他实施方案中,包括同时等离子体产生和暴露于前体的沉积处理步骤可以包括:对于沉积处理的第一部分,同时进行:(i)当第一基座与第一站的第一喷头相隔第一距离时,在第一站处产生第一等离子体并且同时使前体流至第一衬底上,从而将第一材料层沉积至第一衬底上;以及(ii)当第二基座与第二站的第二喷头相隔第二距离时,在第二站处产生第二等离子体并且同时使前体流至第二衬底上,从而将第二材料层沉积至第二衬底上,其中该第一距离不同于该第二距离。

除了在本公开中陈列的权利要求外,应将下列的额外实现方案理解为落入本公开的范围内:

实现方案1:一种多站沉积设备,该设备包括:处理室;位于该处理室内的第一处理站,该第一处理站包括第一喷头、以及被配置成相对于该第一喷头进行竖直移动的第一基座;位于该处理室内的第二处理站,该第二处理站包括第二喷头、以及配置成相对于该第二喷头进行竖直移动的第二基座;以及控制器,其用于控制该多站沉积设备以将材料沉积在位于第一和第二站处的衬底上,该控制器包括控制逻辑,其用于:将第一衬底提供至第一基座、将第二衬底提供至第二基座、移动第一基座使其与该第一喷头相隔第一距离、移动第二基座使其与该第二喷头相隔第二距离、以及同时产生:当第一基座与该第一喷头相隔第一距离时位于第一站处的第一等离子体,从而在第一衬底上沉积第一材料层;以及当第二基座与该第二喷头相隔第二距离时位于第二站处的第二等离子体,从而在第二衬底上沉积第二材料层,其中该第一距离不同于该第二距离。

实现方案2:根据实现方案1所述的设备,其中该控制器进一步包括控制逻辑,其用于:移动第一基座使其与该第一喷头相隔第三距离、移动第二基座使其与该第二喷头相隔第四距离,以及同时产生:当第一基座与该第一喷头相隔第三距离时位于第一站处的第三等离子体,从而在第一衬底上沉积第三材料层;以及当第二基座与该第二喷头相隔第四距离时位于第二站处的第四等离子体,从而在第二衬底上沉积第四材料层。

实现方案3:根据实现方案2所述的设备,其中该第三距离不同于该第四距离。

实现方案4:根据实现方案2所述的设备,其中该第三距离与该第四距离相同。

实现方案5:根据实现方案4所述的设备,其中该控制器进一步包括控制逻辑,其用于在同时产生位于第一站处的第一等离子体和第二站处的第二等离子体之前,同时产生位于第三站处的第三等离子体与位于第四站处的第四等离子体。

实现方案6:根据实现方案4所述的设备,其中该控制器进一步包括控制逻辑,其用于在同时产生位于第一站处的第一等离子体和第二站处的第二等离子体之后,同时产生位于第三站处的第三等离子体与位于第四站处的第四等离子体。

实现方案7:根据实现方案1所述的设备,其中该第一基座被配置成将第一夹持力施加在该第一衬底上,该第二基座被配置成将第二夹持力施加在该第二衬底上,且该控制器进一步包括控制逻辑,该控制逻辑用于在沉积处理的第一部分期间,使该第一基座将第一夹持力施加在该第一衬底上以及使该第二基座将第二夹持力施加在该第二衬底上。

实现方案8:根据实现方案7所述的设备,其中该第一和第二夹持力是静电力。

实现方案9:根据实现方案7所述的设备,其中该第一和第二夹持力通过真空施加。

实现方案10:一种多站沉积设备,该设备包括:处理室;位于该处理室中的第一处理站,该第一处理站包括第一喷头和配置以相对于该第一喷头进行竖直移动的第一基座;位于该处理室中的第二处理站,该第二处理站包括第二喷头和配置以相对于该第二喷头进行竖直移动的第二基座;以及控制器,其用于控制该多站沉积设备以将材料沉积在位于第一和第二站处的衬底上,该控制器包括控制逻辑,该控制逻辑包括:将第一衬底提供至第一基座;将第二衬底提供至第二基座;移动第一基座使其与该第一喷头相隔第一距离;移动第二基座使其与该第二喷头相隔第一距离;同时产生:当第一基座与该第一喷头相隔第一距离时位于第一站处的第一等离子体,从而在第一衬底上沉积第一材料层,以及当第二基座与该第二喷头相隔第一距离时位于第二站处的第二等离子体,从而在第二衬底上沉积第二材料层;在同时产生该第一等离子体和该第二等离子体后,移动该第一基座使其与该第一喷头相隔第二距离;在同时产生该第一等离子体和该第二等离子体后,移动该第二基座使其与该第一喷头相隔第二距离;以及同时产生:当第一基座与该第一喷头相隔第二距离时位于第一站处的第三等离子体,从而在第一衬底上沉积第三材料层,以及当第二基座与该第二喷头相隔第二距离时位于第二站处的第四等离子体,从而在第二衬底上沉积第四材料层。

实现方案11:根据实现方案10所述的设备,其中该第一距离大于该第二距离。

实现方案12:一种多站沉积设备,该设备包括:处理室;位于该处理室内的第一处理站,该第一处理站包括第一喷头、以及被配置成相对于该第一喷头进行竖直移动的第一基座;以及位于该处理室内的第二处理站,该第二处理站包括第二喷头、以及被配置成相对于该第二喷头进行竖直移动的第二基座,其中该第一基座与该第一喷头相隔第一距离,以及该第二基座与该第二喷头相隔第二距离,该第二距离不同于该第一距离。

实现方案13:根据实现方案12所述的设备,其还包括位于该处理室内的第三处理站,该第三处理站包括第三喷头、以及被配置成相对于该第三喷头进行竖直移动的第三基座,其中该第三基座与该第三喷头相隔第三距离,该第三距离与该第一距离相同。

实现方案14:根据实现方案13所述的设备,其还包括位于该处理室内的第四处理站,该第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于该第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中该第四基座与该第四喷头相隔第四距离,该第四距离不同于该第一距离、该第二距离、以及该第三距离。

实现方案15:根据实现方案13所述的设备,其还包括位于该处理室内的第四处理站,该第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于该第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中该第四基座与该第四喷头相隔第四距离,该第四距离与该第一距离或该第二距离相同。

实现方案16:根据实现方案12所述的设备,其还包括位于该处理室内的第三处理站,该第三处理站包括第三喷头、以及被配置成相对于该第三喷头进行竖直移动的第三基座,其中该第三基座与该第三喷头相隔第三距离,该第三距离不同于该第一距离和该第二距离。

实现方案17:根据实现方案16所述的设备,其还包括位于该处理室内的第四处理站,该第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于该第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中该第四基座与该第四喷头相隔第四距离,该第四距离不同于该第一距离、该第二距离、以及该第三距离。

实现方案18:根据实现方案16所述的设备,其还包括位于该处理室内的第四处理站,该第四处理站包括第四喷头、以及被配置成相对于该第四喷头进行竖直移动的第四基座,其中该第四基座与该第四喷头相隔第四距离,该第四距离与该第一距离、该第二距离、或该第三距离相同。

实现方案19:一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,该多站沉积设备具有第一站和第二站,该方法包括:将第一衬底提供至该第一站的第一基座上;将第二衬底提供至该第二站的第二基座上;以及对于沉积处理的第一部分,同时进行:当第一基座与该第一站的第一喷头相隔第一距离时,使前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二站的第二喷头相隔第二距离时,使该前体流动至该第二站处的该第二衬底上,其中该第一距离不同于该第二距离。

实现方案20:根据实现方案19所述的方法,其还包括对于沉积处理的第二部分,同时进行:当第一基座与该第一喷头相隔第三距离时,将前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二喷头相隔第四距离时,将该前体流动至该第二站处的该第二衬底上,其中该第二距离不同于该第四距离。

实现方案21:根据实现方案19的方法,其中该第一部分包括N个沉积循环,而N个沉积循环的每一者包括同时进行:当第一基座以第一距离隔开时,将前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座以第二距离隔开时,将该前体流动至该第二站处的该第二衬底上。

实现方案22:根据实现方案21所述的方法,其还包括:对于包括P个沉积循环的沉积处理的第二部分,在该P个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与该第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二喷头相隔第四距离时,使该前体流动至该第二站处的该第二衬底上。

实现方案23:根据实现方案21所述的方法,其还包括:对于在该第一部分之后、且包括X个沉积循环的沉积处理的第二部分,在该X个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与该第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二喷头相隔第三距离时,使该前体流动至该第二站处的该第二衬底上。

实现方案24:根据实现方案21所述的方法,其还包括:对于在该第一部分之前、且包括Y个沉积循环的沉积处理的第二部分,在该Y个沉积循环中的每一者中同时进行:当第一基座与该第一喷头相隔第三距离时,使前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二喷头相隔第三距离时,使该前体流动至该第二站处的该第二衬底上。

实现方案25:一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,该多站沉积设备具有第一站和第二站,该方法包括:将第一衬底提供至该第一站的第一基座上;将第二衬底提供至该第二站的第二基座上;对于沉积处理的第一部分,同时进行:当第一基座与该第一站的第一喷头相隔第一距离时,将前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座与该第二站的第二喷头相隔第一距离时,将该前体流动至该第二站处的该第二衬底上;在该第一部分之后,将该第一基座调整至第二距离以及将第二基座调整至第二距离;且对于沉积处理的第二部分,同时进行:当第一基座以第二距离隔开时,将前体流动至该第一站处的该第一衬底上;以及当第二基座以第二距离隔开时,将该前体流动至该第二站处的该第二衬底上。

实现方案26:一种将材料沉积在多站沉积设备中的衬底上的方法,该多站沉积设备具有第一站和第二站,该方法包括:将第一衬底提供至该第一站的第一基座上;将第二衬底提供至该第二站的第二基座上;且对于沉积处理的第一部分,同时进行:当该第一基座与该第一站的第一喷头相隔第一距离时,在第一站处产生第一等离子体并且同时使前体流动至该第一衬底上,从而在第一衬底上沉积第一材料层;以及当该第二基座与该第二站的第二喷头相隔第二距离时,在第二站处产生第二等离子体并且同时使前体流动至该第二衬底上,从而在第二衬底上沉积第二材料层,其中该第一距离不同于该第二距离。

在以下描述中,阐述了许多具体细节以提供对本概念的透彻理解。本概念可在不具有某些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下,并未详细描述众所周知的处理步骤和/或结构,以免不必要地模糊所描述的概念。尽管一些概念是将结合特定实施方案而进行描述,但应当理解的是,这些实施方案并非意在进行限制。

除非本公开内容的上下文清楚地要求,否则,在整个说明书与权利要求中,“包含”、“包括”之类的词应解释为包括在内的意思,而不是排他性或穷举性的含义;即,应解释为“包含、但不限于”的意思。使用单数或复数的词通常也分别包含多个或单数。此外,“在此”、“在此以下”、“在上方”、“在下面”以及类似含义的术语是指本申请整体而不是本申请的任何特定层。当在两个或更多项目的列表中使用“或”这个字时,此字适用于所有下列的解释:在列表中的项目中的任一者、在列表中的项目的全部和在列表中的项目的任何组合。术语“实现方案”是指本文中所述的技术及方法的实现方案,以及体现本文中所述的结构和/或并入本文中所述的技术和/或方法的物理对象。除非另外指明,否则本文中的术语“基本上”是指与参考值相差在5%以内。例如,基本上垂直是指与平行相差在+/-5%以内。

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