用于減少背面沉積和減少基片邊緣處的厚度變化的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基片處理系統(tǒng)，更具體地，涉及用于降低在膜沉積期間的背面膜沉積和減少基片邊緣處的厚度變化的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本文提供的背景描述是出于一般性地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。在本背景部分中所述的程度上的當(dāng)前提名的發(fā)明人的工作，以及可能在提交申請(qǐng)時(shí)無(wú)法以其它方式有資格作為現(xiàn)有技術(shù)的本說明書中的各方面的工作，既不明確也不暗示地承認(rèn)其作為本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]基片處理系統(tǒng)可被用于在基片上執(zhí)行膜沉積。基片處理系統(tǒng)通常包括一個(gè)限定了反應(yīng)體積的處理室。諸如基座、夾盤、板等基片支撐件被布置在處理室中。諸如半導(dǎo)體晶片的基片可以被布置在基片支撐件上。在原子層沉積(ALD)期間，一個(gè)或多個(gè)ALD循環(huán)被執(zhí)行，以在基片上沉積膜。對(duì)于基于等離子體的ALD，每一 ALD循環(huán)包括前體劑量、凈化、RF等尚子體劑量和凈化的步驟。
[0004]在將膜沉積到基片上期間，沉積也可發(fā)生在在期望的基片頂部之外的位置。沉積可沿基片的背面邊緣發(fā)生(以下稱為“背面邊緣沉積”)。在后續(xù)處理期間，背面邊緣沉積會(huì)引起一些問題。在墊片應(yīng)用中，背面邊緣沉積可能會(huì)在隨后的光刻步驟期間引起散焦的問題。
[0005]由于ALD膜天性是共形的(由于表面飽和機(jī)制的原因)，在基片背面的兩個(gè)半反應(yīng)都應(yīng)被最小化。換言之，在前體劑量期間，從前體向基片的背面的流動(dòng)應(yīng)被最小化或消除。此外，繞回到基片背面的等離子體包也需要被最小化或消除。
[0006]—般而言，諸如氬的凈化氣體可以被定向在基片的背面邊緣。然而，即使在采用凈化氣體時(shí)，背面沉積仍可能發(fā)生。在一些實(shí)例中，在距晶片邊緣3毫米處可能會(huì)出現(xiàn)大于250A的背面沉積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種用于在基片上沉積膜的基片處理系統(tǒng)包括處理室，其限定了反應(yīng)體積并包括用于支撐所述基片的基片支撐件。氣體輸送系統(tǒng)被配置為將處理氣體引入所述處理室的所述反應(yīng)體積。等離子體發(fā)生器被配置為有選擇地生成在反應(yīng)體積內(nèi)的RF等離子體。夾緊系統(tǒng)被配置為在膜的沉積期間將基片夾緊到基片支撐件上。背面凈化系統(tǒng)被配置為在膜的沉積期間將反應(yīng)氣體提供到基片的背面邊緣，以凈化背面邊緣。
[0008]在另一些特征中，夾緊系統(tǒng)包括真空夾緊系統(tǒng)，以利用真空壓力將基片夾緊到基片支撐件。凈化所述背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氧，并且所述膜包括二氧化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括一氧化二氮，并且所述膜包括二氧化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氧，并且所述膜包括二氧化鈦。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括一氧化二氮，并且所述膜包括二氧化鈦。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氮，并且所述膜包括氮化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括氨，并且所述膜包括氮化硅。
[0009]在其它特征中，使用原子層沉積來沉積膜。背面凈化系統(tǒng)使反應(yīng)氣體以在不存在真空壓力時(shí)足以移動(dòng)所述基片的速度流動(dòng)。真空夾緊系統(tǒng)包括:閥；設(shè)置在基片支撐件的面對(duì)基片的表面上的腔，其中，所述腔與所述閥是流體連通的；以及真空源，其與所述閥是流體連通的。
[0010]在其它特征中，背面凈化系統(tǒng)包括:閥；布置在靠近基片的邊緣的所述基片支撐件的面對(duì)基片的表面上的腔，其中，所述腔與所述閥是流體連通的；以及反應(yīng)氣體源，其與所述閥是流體連通的。
[0011]在其它特征中，控制器被配置為在一個(gè)或多個(gè)原子層沉積循環(huán)中控制氣體輸送系統(tǒng)、等離子體發(fā)生器、夾緊系統(tǒng)和背面凈化系統(tǒng)。
[0012]一種用于在基片上沉積薄膜的方法，包括:在處理室的反應(yīng)體積內(nèi)將基片布置到基片支撐件上；有選擇地將處理氣體引入處理室的反應(yīng)體積并生成RF等離子體，以將膜沉積到所述基片上；在膜的沉積期間將基片夾緊到基片支撐件上；以及在膜的沉積期間將反應(yīng)氣體提供到基片的背面邊緣，以凈化基片邊緣的背面。
[0013]在其它特征中，將基片夾緊到基片支撐件上使用的是真空壓力。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氧，并且所述膜包括二氧化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括一氧化二氮，并且所述膜包括二氧化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氧，并且所述膜包括二氧化鈦。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括一氧化二氮，并且所述膜包括二氧化鈦。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括分子氮，并且所述膜包括氮化硅。凈化背面邊緣的反應(yīng)氣體包括氨，并且所述膜包括氮化硅。
[0014]在其它特征中，膜使用原子層沉積來沉積。該方法還包括:將處理室保持在2至3托的真空壓力；和使反應(yīng)氣體以150至450sCCm的速率流動(dòng)。所述夾緊包括:在基片支撐件的面對(duì)基片的表面上設(shè)置腔，其中，所述腔與閥是流體連通的；設(shè)置與閥流體連通的真空源；以及控制閥，以將基片真空夾緊到基片支撐件上。
[0015]在其它特征中，提供反應(yīng)氣體包括:在靠近基片的邊緣的基片支撐件的面對(duì)基片的表面上設(shè)置腔，其中，所述腔與閥是流體連通的；設(shè)置與閥流體連通的反應(yīng)氣體源；控制閥，以提供反應(yīng)氣體以凈化基片的背面邊緣。
[0016]通過詳細(xì)的說明書、權(quán)利要求書和附圖，本公開的應(yīng)用的進(jìn)一步的范圍將變得顯而易見。詳細(xì)描述和具體實(shí)例僅意在于說明，而并非意在于限制本公開的范圍。
【附圖說明】
[0017]通過詳細(xì)描述和附圖，本公開將變得能得到更充分的理解，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本公開的、具有真空夾緊和使用反應(yīng)氣體背面凈化的基片處理系統(tǒng)的一個(gè)例子的功能框圖；
[0019]圖2是根據(jù)本公開的、具有真空夾緊和使用反應(yīng)氣體背面凈化的基片處理系統(tǒng)的一個(gè)例子的功能框圖；
[0020]圖3是示出根據(jù)本公開的、包括真空夾緊系統(tǒng)和背面凈化系統(tǒng)的基片支撐件的一個(gè)例子的透視圖；
[0021]圖4A是示出了用于使用氧的各種背面凈化流速的背面X線掃描(徑向)的圖。
[0022]圖4B是示出了用于使用氧的各種背面凈化流速的背面邊緣環(huán)形掃描(方位角)的圖。
[0023]圖5示出了在250sccm的氬氣和氧氣背面凈化氣體時(shí)的正面沉積厚度；
[0024]圖6是示出了用于使用根據(jù)本發(fā)明的真空夾緊和背面凈化處理基片的方法的一個(gè)例子的流程圖；和
[0025]圖7是示出了根據(jù)本公開的、在ALD循環(huán)期間的處理氣體、真空夾緊和凈化氣體的時(shí)序的例子的圖。
[0026]在附圖中，附圖標(biāo)記可以被重復(fù)使用以代表相似和/或相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0027]根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法減少或消除了在基于RF等離子體的ALD期間沉積的膜的背面沉積。本文所述的系統(tǒng)和方法采用使用反應(yīng)氣體而不是非反應(yīng)性或惰性氣體的背面邊緣凈化。僅作為示例而言，在沉積二氧化硅(Si02)或二氧化鈦(Ti02)膜時(shí)，分子氧(02)或一氧化二氮(N20)可以用作背面邊緣凈化氣體。僅作為示例，在沉積氮化硅(SiN)膜時(shí)，分子氮(N2)或氨氣(NH3)可以用作背面邊緣凈化氣體。此外，雖然本文具體公開了 S1jPT1，但本公開涉及包括硅(Si)、鉿(Hf)、鋁(A1)、鈦(Ti)、鋯(Zr)等的其它ALD氧化物或氮化物膜。
[0028]在一些例子中，背面邊緣凈化可以利用增強(qiáng)的流速進(jìn)行，以將背面沉積減少或消除到低于可接受的水平。為了防止基片由于背面邊緣凈化氣體的高流速而運(yùn)動(dòng)，基片可以被夾緊。僅作為示例，基片的真空夾緊可使用足以抵消由背面凈化氣體在基片邊緣施加的正壓力的真空壓力。在一些實(shí)例中，背面凈化氣體減少了寄生功率損耗，并防止在基片邊緣處的厚度變化。
[0029]在一些例子中，反應(yīng)氣體被提供給基片支撐件，所述基片支撐件包括沖著基片邊緣的邊緣凈化狹縫或腔。反應(yīng)氣體以相對(duì)較高的流速被提供到基片的背面邊緣，以抑制背面邊緣沉積。在基片的中央部分可以使用真空夾緊，以在沉積期間將基片固定就位。在一些實(shí)例中，真空夾緊可以通過在基