減少工藝腔室內基板滑動的設備及方法與流程

2023-09-18 13:54:15 1

本揭示案的實施方式大體涉及基板處理系統，且更特定而言，涉及用於處理具有背側氧化物層的基板的設備及方法。

背景技術：

在處理諸如半導體晶片之類的基板時，基板放置於基板處理系統的工藝腔室中的基板支撐件上。用於支撐基板的經常為支撐構件，例如加熱器基座，用以在實行工藝期間將基板保持在適合的位置。通常，基板放置於支撐構件上且相對於支撐構件大致上位於中心，以使基板被均勻地處理。然後在基板上執行一或更多個工藝，例如等離子體工藝或其他工藝。在完成所述一或更多個工藝之後，然後舉例而言，使用升降銷(lift pin)，將基板從基板支撐件移除，升降銷可在與基板支撐件的平面呈垂直的方向中移位。升降銷相對於基板移動，以將基板舉起遠離基板支撐件，用以隨後將基板從工藝腔室移除。

本發明人已觀察到，在一些工藝中，當在工藝完成之後嘗試將基板舉起時，基板可能不希望地在基板支撐件上移動。具體而言，本發明人已觀察到，一旦在一些工藝完成之後嘗試將基板舉起時基板可能不希望地移動，這些工藝是在具有厚背側氧化物層(例如約或更大的厚度)的基板上執行，所述厚背側氧化物層設置於基板支撐件上且所述背側氧化物層接觸所述基板支撐件。

因此，本發明人已提供用於在工藝腔室中處理基板的改善的方法及設備的實施方式。

技術實現要素：

本文揭示用於處理基板的方法及設備。在一些實施方式中，用於處理基板的設備包含：基板支撐件，所述基板支撐件具有基板支撐表面，所述基板支撐表面包含電絕緣塗層；基板升降機構，所述基板升降機構包含多個升降銷，所述多個升降銷被配置為在第一位置與第二位置之間移動，所述第一位置設置於基板支撐表面下方，第二位置設置於基板支撐表面上方；及連接件，所述連接件被配置為在所述多個升降銷抵達基板支撐表面的平面之前選擇性地提供基板支撐件與基板升降機構之間的電氣連接。

在一些實施方式中，用於處理基板的設備包含：基板支撐件，當在基板的第二表面上執行工藝時，基板支撐件支撐且接觸基板的第一表面的至少一部分，當執行工藝時基板支撐件為電氣隔離的；基板升降機構，當執行工藝時基板升降機構與基板分隔且隨後基板升降機構接觸基板的第一表面；及連接件，在工藝結束之後但在基板升降機構接觸基板的第一表面之前的時間點，所述連接件提供基板支撐件與基板升降機構之間的電氣連接，使得基板的第一表面與基板升降機構之間的電位差被移除。

在一些實施方式中，用於處理基板的設備包含：工藝腔室；設置於工藝腔室內的基板支撐件，所述基板支撐件具有基板支撐表面，所述基板支撐表面包含電絕緣塗層；基板升降機構，所述基板升降機構包含多個升降銷，所述多個升降銷被配置為在第一位置與第二位置之間移動，所述第一位置設置於基板支撐表面下方，所述第二位置設置於基板支撐表面上方；連接件，所述連接件被配置為在所述多個升降銷抵達基板支撐表面的平面之前選擇性地提供基板支撐件與基板升降機構之間的電氣連接；及等離子體功率源，用以在工藝腔室內產生等離子體。

在一些實施方式中，用於處理基板的設備包含：連接件，在基板的第二表面上執行的工藝結束之後的時間點，所述連接件提供基板升降機構與基板的第一表面之間的電氣連接，其中當執行工藝時基板的第一表面的至少一部分由基板支撐件支撐且接觸基板支撐件，當執行工藝時基板支撐件為電氣隔離的，及當執行工藝時基板升降機構與基板分隔。

在一些實施方式中，處理基板的方法包含以下步驟：在設置於基板支撐件上的基板上實行工藝，其中當實行工藝時基板支撐件為電氣隔離的；在工藝結束之後，電氣耦合基板支撐件與基板升降機構，以降低或移除基板支撐件與基板升降機構之間的電位差；及接著使基板接觸基板升降機構。

以下描述本揭示案的其他及進一步的實施方式。

附圖說明

以上簡要概述且以下更詳細論述的本揭示案的實施方式可參照附圖中描繪的本揭示案的說明性實施方式而了解。然而，附圖僅繪示本揭示案的典型實施方式且因此不應被視為限制範圍，因為本揭示案可容許其他同等有效的實施方式。

圖1圖示根據本揭示案的一些實施方式的基板支撐件及基板升降機構的實例。

圖2A及圖2B繪示根據本揭示案的一些實施方式的工藝腔室的實例。

圖3為繪示根據本揭示案的一些實施方式的方法的實例的流程圖。

為了促進了解，已儘可能使用相同的標號來表示附圖中共用的相同元件。附圖並未按比例繪製且可能為了清楚而簡化。一個實施方式的元件及特徵可有益地併入其他實施方式中而無需進一步敘述。

具體實施方式

本揭示案的實施方式涉及有利地避免基板在基板支撐件上由於在完成處理之後基板升降機構與基板之間的電壓差而移動的方法及設備。雖然並非限制本揭示案的範圍，本揭示案的實施方式有益於在工藝腔室中的工藝(舉例而言，等離子體工藝)完成之後解決基板偏移的問題，基板例如為具有厚背側氧化物層(舉例而言，具有約或更厚的厚度的背側氧化物)的半導體晶片。

本發明人已觀察到位於基板支撐件中心的基板在整個工藝中及在工藝剛完成時可維持於中心處。本發明人已進一步觀察到在等離子體工藝完成之後當升降銷接觸基板時基板有時不希望地橫向偏移，但在非等離子體工藝完成之後當由升降銷碰觸時基板則不偏移。本發明人亦觀察到當薄背側氧化物晶片經等離子體處理後則所述偏移不發生。本發明人因此作以下結論，基板的厚背側氧化物層、等離子體工藝及與升降銷接觸的組合導致基板的位置偏移。

更具體而言，本發明人相信，直流(DC)等離子體的自偏壓(self-bias)提供電場，當在等離子體工藝期間施加至基板時，所述電場造成厚背側氧化物層的電介質極化。亦即，正電荷在厚背側氧化物層內以朝向電場的方向移位，且負電荷在厚背側氧化物層內以與電場相反的方向移位。在等離子體工藝結束時厚背側氧化物層保持極化，因為接觸基板的基板支撐件的表面被電絕緣塗層塗布，例如類金剛石碳(diamond-like carbon；DLC)塗層或類似者。這些塗層可用以避免基板與基板支撐件之間的熱不匹配且降低基板中的應力。本發明人注意到，電絕緣塗層阻止在厚背側氧化物層中累積的電荷經由基板支撐件散逸。雖然在升降銷接觸基板之前在厚背側氧化物層中累積的電荷可理論上通過等待而經由基板中的微裂縫散逸，但所浪費的時間遠大於製造處理所期望的時間。

由於電荷累積，在完成工藝之後電位差維持跨越厚背側氧化物層，當基板被升降銷接觸時，所述電位差導致基板靜電排斥且自中心位置滑開。

在一些實施方式中，上述問題可通過從基板支撐件的基板支撐表面移除電絕緣塗層來解決。舉例而言，基板支撐件的基板支撐表面可由塗層塗布，例如以如上所述避免基板與基板支撐件之間的熱不匹配，而塗層從基板支撐表面被移除。通過從基板支撐表面移除電絕緣塗層，基板直接接觸基板支撐件，基板支撐件為導體；使得任何累積在厚背側氧化物層的表面上的電荷散逸。作為另一個實例，基板支撐件的基板支撐表面可由上述塗層及鈦塗層兩者塗布，且這些塗層皆從基板支撐件的基板支撐表面移除，此舉進一步降低厚背側氧化物層的表面上的電荷累積。

本發明人確定，在設置於移除了電絕緣塗層的基板支撐表面上的基板上實行等離子體工藝後，當基板接觸升降銷時，基板的滑動顯著降低。本發明人進一步確定，對於例如半導體晶片，從基板支撐件移除電絕緣塗層並未有害地顯著影響執行工藝之後的基板應力。

通過在基板上完成工藝之後但在升降銷接觸基板之前的時間點以使基板支撐件與升降銷的電位相等且因此使厚背側氧化物層與升降銷的電位相等的方式併入連接件，例如接地迴圈(grounding loop)，本發明人進一步解決工藝後基板滑動的問題。通過移除電位差，進一步降低基板接觸升降銷時基板的滑動。

圖1繪示根據本揭示案的一些實施方式的基板支撐件的非限制實例100。基板支撐件102具有基板支撐表面104。在一些實施方式中，基板支撐件還可包含加熱器110，例如電阻式加熱器。在一些實施方式中，具有電絕緣塗層(例如上述的塗層)的現有基板支撐件可被移除電絕緣塗層。基板120可具有介電背側塗層，例如厚(舉例而言，大於約)背側氧化物層122，背側氧化物層122與基板支撐件102的基板支撐表面104接觸。

舉例而言，基板升降機構105包含多個升降銷106，這些升降銷中的每一個於各自升降銷的基底處皆附接至箍環(hoop ring)108。基板支撐件具有多個對應的開口103，升降銷106可進入開口103中。基板升降機構105可在第一位置與第二位置之間移動，第一位置為當基板120設置於基板支撐件102上時遠離基板支撐件102及基板120而設置，第二位置為與基板120的第一表面接觸以和基板支撐件102分隔開的關係來支撐基板120(舉例而言，促使將基板傳送至基板傳送機器人或從基板傳送機器人傳送基板)。

連接件例如接地條(grounding strip)130舉例而言電氣耦接於基板支撐件102的底部處，且通過基板支撐件102與基板升降機構105的相對移動，在基板升降機構105接觸基板120的第二表面之前使接地條130與基板升降機構105的頂表面(舉例而言，箍環108)電氣接觸。在另一個實例中，連接件電氣耦接於基板升降機構105的頂表面(舉例而言，箍環108的頂表面)處，且通過基板支撐件與基板升降機構的相對移動，使連接件與基板支撐件的底表面電氣接觸。通過提供基板支撐件與基板升降機構之間的電氣連接，連接件降低或移除基板支撐件與基板升降機構之間的任何電位差，當基板升降機構接觸基板的第二表面時，此舉最小化基板從基板支撐件的中心的任何滑動。

在一些實施方式中，接地條130可為柔性構件，例如薄材料箍或材料環(例如，接地迴圈，舉例而言，形成環的柔性金屬帶)。柔性接地條130可例如通過彈性變形而移動，以促進當移動基板升降機構105的升降銷以接觸基板及從基板支撐件102的基板支撐表面移除基板時基板支撐件102與基板升降機構105相對於彼此的持續移動。

圖2A及圖2B圖示根據本揭示案的一些實施方式的具有基板支撐件202的工藝腔室200的非限制實例。雖然以下所述的基板支撐件202是用於物理氣相沉積(PVD)工藝腔室中，但基板支撐件202可有利地用於其中等離子體處理或其他條件造成基板與基板支撐件的升降銷之間的電位差的其他工藝腔室中。

基板支撐件202設置於工藝腔室200的處理容積內且由導電材料形成。連接件，例如接地條230，舉例而言電氣耦接於基板支撐件202的底部處。基板升降機構舉例而言包含升降銷206，升降銷206中的每一個在各自的升降銷的基底處附接至箍環208。除了以下所論述的細節之外，基板支撐件202、接地條230及基板升降機構中之一或更多可與以上結合圖1所述的基板支撐件102、接地條130及基板升降機構105相似。

基板支撐件202及基板升降機構各自含於腔室壁204內且位於蓋組件210下方。蓋組件210可包含靶材，所述靶材的材料待濺射沉積於設置在基板支撐件202上的基板上。在一些實施方式中，等離子體功率源，例如直流(DC)電源212提供功率以在工藝腔室內由經由氣源(未圖示)而供應至腔室的一或更多種氣體產生等離子體。在一些實施方式中，等離子體功率源通過蓋組件210耦接至靶材。磁體214用以將等離子體約束於靠近靶材處，以增強處理，例如靶材利用均勻性、濺射速率、靶材壽命及類似者。替代地或以組合方式，可使用射頻(RF)電源取代DC電源212，或RF電源與DC電源212一起使用，來提供功率以產生等離子體。

圖2A圖示在基板220的第一表面上的工藝完成時的工藝腔室200，基板220例如半導體晶片，半導體晶片的第二表面設置於基板支撐件202的基板支撐表面頂上且接觸基板支撐表面。基板220還包含，舉例而言，厚背側氧化物層222，作為實例，厚背側氧化物層222具有至少的厚度。舉例而言，所述工藝為等離子體工藝，例如物理氣相沉積(PVD)工藝、化學氣相沉積(CVD)工藝、反應性離子蝕刻(RIE)或其他蝕刻工藝、或其他等離子體工藝。

在基板220的第一表面上的工藝完成之後，基板支撐件和基板升降機構相對於彼此移動，例如通過基板支撐件向下平移或是基板升降機構向上平移，或是基板支撐件向下平移且基板升降機構向上平移兩者。執行基板支撐件與基板升降機構的相對移動以將基板從基板支撐件傳送至基板升降機構，使得基板可例如通過使用基板傳送機器人而傳送出工藝腔室。

圖2B圖示在使得連接件230與基板升降機構電氣接觸之後且在基板升降機構已接觸基板之後圖2A的工藝腔室200的實例。如圖2B中所示，發現基板實質上維持在基板支撐件的中心處。

圖3繪示根據本揭示案的一些實施方式的處理基板的方法300的實例。可在具有與圖1或圖2A-2B中描述的基板支撐件相似的基板支撐件的工藝腔室中執行方法300，或可在具有根據以上教示的基板支撐件的其他適合的工藝腔室中執行方法300。

方法300通常於302處開始，於302處當基板由基板支撐件支撐時在基板上執行工藝。當執行工藝時，基板支撐件為電氣隔離的。接著，於304處，在工藝結束之後，基板支撐件與基板升降機構電氣耦合，以降低或移除基板與基板升降機構之間的任何電位差。舉例而言，基板支撐件或基板升降機構中的至少之一相對於基板支撐件或基板升降機構中的至少另一個移動，直到使電氣耦接至基板支撐件或基板升降機構中之一的連接件與基板支撐件或基板升降機構中的另一個電氣接觸。然後，於306處，例如通過基板支撐件或基板升降機構中的所述至少之一的進一步相對移動，使基板與基板升降機構接觸，來將基板從基板支撐件舉離。

雖然前述內容是針對本揭示案的實施方式，但在不背離本揭示案的基本範圍下，可設計本揭示案的其他及進一步的實施方式。