[發明專利]用于等離子體處理系統的承載板

有效

• 申請號: 201780068130.0
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN109890999B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 卡爾·利瑟
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/50
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

一種用于接納晶片的承載板包括限定在承載板的頂表面上的中間部分中的凹穴，并具有表面直徑。凹穴限定襯底支撐區域。承載板的保持特征被限定在凹穴的外邊緣處。承載板的錐形部分從保持特征延伸到外徑。錐形部分配置成接納聚焦環。承載板的底表面配置成位于在處理室中使用的基座上方。多個晶片支撐件設置在襯底支撐區域的頂表面上，以在接納晶片時支撐晶片。

技術領域

本發明涉及半導體處理工具中使用的結構，尤其涉及用于支撐在基座上的半導體晶片的承載板結構，以及使用所述承載板結構進行傳送的方法。

背景技術

在諸如等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)之類的晶片處理中，采用承載環組件將晶片從一個站傳送到另一個站。為了將晶片從一個處理站提升并定位在下一個站上，在承載環組件中采用保持特征。保持特征設計成在晶片邊緣下方延伸，但在處理定位期間不接觸晶片邊緣。這種布置在晶片邊緣周圍留下許多間隙。因此，在熱PECVD工藝中，晶片邊緣較冷，經歷與晶片的其余部分不同的RF耦合，在間隙中經歷潛在或周期性的寄生等離子體點燃，從而破壞RF功率的處理，并且可能導致許多其他有害的問題。此外，由于當晶片圍繞處理工具轉位時承載環與晶片形成接觸和斷開接觸，處理室中產生的顆粒很可能遷移并沉積在晶片邊緣上，從而影響管芯產量。

只要保持一定量的邊緣排除區(例如，3mm)，在晶片邊緣處 (在該晶片邊緣處，晶片懸掛在承載環保持特征上)的溫度不連續性是可容忍的，其中在邊緣排除區不形成晶片管芯。然而，由于制造商將邊緣排除區向外推得更遠(例如，約1.8mm或更小)，該懸垂區域越來越成為要克服的競爭劣勢和工程挑戰的來源。

此外，上述缺陷導致膜厚度和其他性能指標的各種不均勻性的來源。對于采用機械手通過升降銷將晶片直接傳送到基座或卡盤上的處理模塊，這種變化可能導致性能問題。不均勻性成為問題，特別是在具有多個處理站的處理模塊中，例如在由Lam ResearchCorporation制造的四站處理模塊中。為了克服這些問題，采用了使用承載環的無環晶片傳送機構。然而，承載環需要協調、附加機構(例如，主軸馬達)和更多自動化。此外，采用承載環的晶片傳送機構需要在接納晶片的凹穴中的不可接受的造成運輸期間的累積傳遞(handoff)誤差的大的徑向間隙。在晶片傳送機構中，承載環沒有完全在晶片下方延伸，而是剛好在晶片邊緣處或剛好超出晶片邊緣處開始。此外，為了保持競爭優勢，較新的工藝要求高精度特征位于非常靠近晶片邊緣的位置，即剛好由承載環保持特征占據的區域。為了提供這樣的優點，必須消除或顯著減少在晶片背面上的沉積，特別是在晶片邊緣處的背面上的沉積。

正是在這樣的背景下，本發明的實施方案出現了。

發明內容

本公開的實施方案提供了系統、裝置和方法，其采用在接納晶片時支撐晶片的可拆卸承載板，其能夠實現類似于承載環狀晶片傳送的工藝，但沒有承載環狀晶片傳送的缺點。舉例來說，承載板克服了無環晶片傳送機構和其他晶片傳送機構的限制。承載板具有凹穴，在處理期間晶片放置在該凹穴中，并且承載板配置成擱置在基座上。當晶片需要被運輸到不同的站時，其上具有晶片的承載板可以被提升并移動到另一個基座。因此，通過傳送承載板可以實現晶片從一個站到另一個站的傳送，而不需要從承載板的支撐表面提升晶片。

在用于沉積(例如PECVD)的處理室的特定示例中，晶片被接納并支撐在承載板上，承載板接納在處理室的基座上。承載板包括凹穴，該凹穴在接納晶片時覆蓋至少延伸晶片直徑的表面。凹穴的側面和底部是連續的，因為它們由單個部件結構形成。凹穴限定襯底支撐區域。在一個實施方案中，晶片在處理和傳送期間保持與承載板接觸。結果，當移動承載板以實現晶片傳送時，這種移動不需要與晶片形成或斷開接觸。承載板的這種設計還消除了晶片邊緣下方的間隙。通過將間隔特征直接制造到承載板的襯底支撐區域中，可以使晶片承載板間隔特征(例如提供最小接觸區域的小凸塊) 非常小。這種間隔特征的精確制造使晶片下側上的間隙最小化。在一個實施方案中，可以通過使用用于承載板的陶瓷和用于基座的金屬來設計混合晶片接納機構。這種混合結構保留了環傳送機構的簡單性和吞吐量優勢，同時解決了環傳送機構的局限性。