用于多站式处理模块的肋条盖件

优先权主张

本申请要求于2020年9月14日申请的美国专利申请序列No.63/078,302的优先权，其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开整体上涉及用于多站式衬底处理模块所述的肋条盖件，其并且更具体地涉及用于四站式处理模块(QSM)的肋条盖件。

背景技术

在QSM的真空室中的一些衬底工艺中，沿着最靠近于在相邻的处理室之间延伸的室肋条的衬底的边缘可以观察到高缺陷数。通过沉积材料的剥离或剥落，室肋条的表面上的沉积物可以重新分布到衬底(例如晶片)的表面。这种沉降物可被观察为晶片上的缺陷或颗粒分布。

目前，为了去除这些碎屑，在处理一定数量的晶片批次之后实施原位室清洁。在一些情况下，在清洁之间的晶片批次数量太少，无法符合每小时晶片的产量目标。将室清洁之间的时间延长可以增加晶片产量。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

在一些示例中，提供了一种用于多站式处理模块的肋条盖件。所述处理模块具有被设置在所述多站式处理模块的相邻的处理室之间的肋条。示例性的肋条盖件包含：第一部分，其配置成将所述肋条盖件支撑在所述多站式处理模块的肋条上；第一侧屏蔽部，其被配置成覆盖所述肋条的第一壁；以及至少一个间隔物，其被配置成将所述肋条盖件的第一表面保持成远离所述肋条。

在一些示例中，所述肋条盖件还包含第二侧屏蔽部，以在所述肋条盖件装配至所述肋条上时覆盖所述肋条的第二壁。

在一些示例中，所述肋条盖件的上部部分以及所述第一与第二侧屏蔽部限定所述肋条盖件的通道。

在一些示例中，所述通道包含扩口嘴部。

在一些示例中，所述扩口嘴部与所述肋条的接合防止所述肋条盖件相对于所述处理模块的径向运动。

在一些示例中，所述通道被配置成在仅有重力的情况下将所述肋条盖件支撑或保持在所述肋条上。

在一些示例中，所述至少一个间隔物位于所述通道内，所述通道被配置为通过所述至少一个间隔物与所述肋条之间的滑动配合或摩擦接合而将所述肋条盖件支撑或保持在所述肋条上。

在一些示例中，所述至少一个间隔物被配置成将所述肋条盖件与所述肋条之间的热接触最小化。

在一些示例中，所述肋条盖件与所述肋条之间的分隔距离在0.05英寸至0.50英寸(约1.27mm至12.7mm)的范围内。

在一些示例中，所述肋条盖件或所述通道的截面厚度在0.25英寸至0.70英寸(约6.35mm至17.78mm)的范围内。

在一些示例中，所述肋条盖件的至少第二部分包含陶瓷材料。

在一些示例中，一种多站式处理模块具有设置于所述处理模块的相邻的处理室之间的肋条。一示例性的处理模块包含肋条盖件。所述肋条盖件包含：第一部分，其配置成将所述肋条盖件支撑在所述多站式处理模块的肋条上；第一侧屏蔽部，其被配置成覆盖所述肋条的第一壁；以及至少一个间隔物，其被配置成将所述肋条盖件的第一表面保持成远离所述肋条。

在一些示例中，所述肋条盖件还包含第二侧屏蔽部，以在所述肋条盖件装配至所述肋条上时覆盖所述肋条的第二壁。

在一些示例中，所述肋条盖件的所述第一部分以及所述第一与第二侧屏蔽部限定所述肋条盖件的通道。

在一些示例中，所述通道包含扩口嘴部。

在一些示例中，所述扩口嘴部与所述肋条的接合防止所述肋条盖件相对于所述处理模块的径向运动。

在一些示例中，所述通道被配置成在仅有重力的情况下将所述肋条盖件支撑或保持在所述肋条上。

在一些示例中，所述至少一个间隔物位于所述通道内，所述通道被配置为通过所述至少一个间隔物与所述肋条之间的滑动配合或摩擦接合而将所述肋条盖件支撑或保持在所述肋条上。

在一些示例中，所述至少一个间隔物被配置成将所述肋条盖件与所述肋条之间的热接触最小化。

在一些示例中，所述肋条盖件与所述肋条之间的分隔距离在0.05英寸至0.50英寸(约1.27mm至12.7mm)的范围内。

在一些示例中，所述肋条盖件或所述通道的截面厚度在0.25英寸至0.70英寸(约6.35mm至17.78mm)的范围内。

在一些示例中，所述肋条盖件的至少第二部分包含陶瓷材料。

在一些示例中，提供了一种操作多站式处理模块的方法。一种示例性的处理模块具有设置于所述处理模块的相邻的处理室之间的肋条。一种示例性的方法包含为所述肋条提供肋条盖件，所述肋条盖件包含：第一部分，其被配置成将所述肋条盖件支撑在所述多站式处理模块的肋条上，所述肋条被设置在所述多站式处理模块的相邻的处理室之间；第一侧屏蔽部，其用于覆盖所述多站式处理模块的所述相邻的处理室中的第一处理室的壁的一部分；以及至少一个间隔物，其被配置成将所述第一部分的第一表面或所述第一侧屏蔽部的表面保持成远离所述处理模块的所述第一处理室的所述壁的表面；以及将所述肋条盖件装配至所述肋条上。

在一些示例中，所述方法还包含在所述处理模块的处理循环之间，从所述肋条盖件移除残留沉积物。

附图说明

在附图的视图中通过示例性而非限制的方式示出了一些实施方案：

图1-5显示了根据一些示例性实施方案的衬底处理工具的示意图。

图6显示了一示例性处理室的示意图，在其中可以采用本公开内容的示例。

图7显示了根据示例性实施方案的开放式QSM的示图。

图8A-8B显示了根据示例性实施方案的肋条盖件的示意顶视图和底视图。

图9显示了根据示例性实施方案的图解示例性晶片上颗粒分布的QSM的示意图。

图10显示了根据一些示例的操作多站式处理模块的示例性方法中的操作。

具体实施方式

后续说明包含实行本公开的说明性实施方案的系统、方法、技术、指令序列以及计算机器程序产品。在后续描述中，为了说明的目的，说明了许多特定细节以提供对示例性实施方案的完整了解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本公开可在不具有这些特定细节的情况下实践。

现在参照图1，显示了示例性衬底处理工具100的俯视图。衬底处理工具100包含多个处理模块102。在一些示例中，处理模块102中的每一者可被配置成在衬底上执行一或多个相应的处理。待处理的衬底经由EFEM104(设备前端模块)的装载站的端口而装载到衬底处理工具100中，接着被传送到处理模块102的一个或多个中。例如，衬底可以被连续装载到处理模块102中的每一个。

现在参照图2，其显示了包含多个衬底处理工具204的制造室202的示例性布置200。

图3显示了包含第一衬底处理工具302和第二衬底处理工具304的第一示例性配置300。第一衬底处理工具302和第二衬底处理工具304按顺序布置且通过处于真空的传送台306连接。如图所示，传送台306包含枢转传送机构，其被配置成在第一衬底处理工具302的VTM 308(真空传送模块)和第二衬底处理工具304的VTM 310之间传送衬底。然而，在其他示例中，传送台306可以包含其他合适的传送机构，例如线性传送机构。在一些示例中，VTM308的第一机械手(未显示)可以将衬底放置在布置于第一位置的支撑件312上，支撑件312枢转至第二位置，且VTM 310的第二机械手(未显示)从位于第二位置的支撑件312取回衬底。在一些示例中，第二衬底处理工具304可以包含储存缓冲器314，其被配置成在处理阶段之间储存一个或多个衬底。

传送机构也可堆叠起来以在第一衬底处理工具302与第二衬底处理工具304之间提供两个或更多个传送系统。传送台306还可具有多个狭槽以一次传送或缓存多个衬底。

在示例性配置300中，第一衬底处理工具302和第二衬底处理工具302被配置成共享单个EFEM 316(设备前端模块)。

图4显示了第二示例性配置400，其包含按顺序布置且通过传送台406连接的第一衬底处理工具402和第二衬底处理工具404。示例性配置400类似于图3的示例性配置300，不同的是在示例性配置400中排除了EFEM。因此，衬底可以通过气锁装载站408直接装载到第一衬底处理工具402中(例如使用储存或运输载具，例如真空晶片载具、前开式晶片传送盒(FOUP)、大气(ATM)机械手等、或其他合适的机构)。

本公开的装置、系统和方法可应用于多站式处理模块，更具体而言应用于四站式处理模块(QSM)。在一些示例中，如图5中所示，显示了一衬底处理工具500。衬底处理工具500包含四个QSM 506。QSM 506中的每一者包含四个站516(因此，四站式模块)。每个站516可以包含处理室或真空室。衬底处理工具500包含传送机械手502和传送机械手504，统称为传送机械手502/504。出于举例的目的，衬底处理工具500被显示为没有机械转位器。在其他示例中，衬底处理工具500的各个QSM 506可以包含机械转位器，以在给定的QSM 506中从站到站转移衬底(例如晶片)。转位器可以包含载具或排除环。

VTM 514和EFEM 508可各自包含传送机械手502/504中的一个。传送机械手502/504可以具有相同或不同的配置。在一些示例中，传送机械手502被显示为具有两个臂，每一臂具有两个竖直堆叠的末端执行器。VTM 514的传送机械手502被选择性地将衬底往返于EFEM 508传送以及在QSM 506之间传送。EFEM 508的传送机械手504将衬底传送进出EFEM508。在一些示例中，传送机械手504可以有两个臂，每一臂具有单个末端执行器或两个竖直堆叠的末端执行器。系统控制器1200可以控制所示的衬底处理工具500及其部件的各个操作，其包含但不限于机械手502/504的操作以及QSM506的相应转位器的旋转。

VTM 514被配置成与例如所有四个QSM 506相接，每一QSM506具有可通过相应的狭槽510访问的单个装载站。在该示例中，VTM 514的侧边512并非成角度的(即侧面512基本上是直的或平面的)。以此方式，两个QSM 506(其每一个均具有单个装载站)可以耦合到VTM514的每一侧边512。因此，EFEM 508可以至少部分地布置在两个QSM 506之间以减少衬底处理工具500的占地面积。

现在参考图6，示出了在每一个站516处提供的基于等离子体的处理室的示例性的简化的布置600。本主题可用于各种半导体制造和晶片处理操作，但在所示示例中，在等离子体增强或自由基增强的化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)操作的背景中描述了基于等离子体的处理室。本领域技术人员应认识到，其他类型的ALD处理技术是已知的(例如，基于热的ALD操作)并且可以结合基于非等离子体的处理室。ALD工具是一种特殊类型的CVD处理系统，其中在两种或多种化学物质之间发生ALD反应。两种或更多种化学物质被称为前体气体并且用于在衬底(例如半导体工业中使用的硅晶片)上形成薄的材料膜沉积。前体气体被依序引入ALD处理室中并与衬底表面反应以形成沉积层。通常，衬底反复与前体相互作用以在衬底上缓慢地沉积越来越厚的一或多个材料膜层。在某些应用中，多种前体气体可用于在衬底制造工艺中形成多种类型的一层或多层膜。

图6显示了包含基于等离子体的处理室102，在该处理室中设置喷头604(其可以是喷头电极)和衬底支撑组件608或基座。通常，衬底支撑组件608提供基本等温的表面且可以用作衬底606的加热元件和散热器。衬底支撑组件608可以包含静电卡盘(ESC)，所述静电卡盘中包含加热元件以如上所述地帮助处理衬底606。衬底606可以包含晶片，该晶片包含例如元素半导体材料(例如硅(Si)或锗(Ge))或化合物半导体材料(例如硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs))。此外，其他衬底包含例如介电材料，例如石英、蓝宝石、半结晶聚合物或其他非金属和非半导体材料。

在操作中，衬底606通过装载端口610而装载到衬底支撑组件608上。排除环可以将晶片装载到衬底支撑组件608上。其他的装载布置也是可能的。气体管线614可以向喷头604供应一种或多种工艺气体(例如前体气体)。喷头604进而将一种或多种工艺气体输送到基于等离子体的处理室602中。供应一种或多种工艺气体的气源612(例如，一个或多个前体气体安瓿)耦合到气体管线614。在一些示例中，RF(射频)电源616耦合到喷头604。在其他示例中，电源耦合到衬底支撑组件608或ESC。

在进入喷头604和气体管线614的下游之前，使用点(POU)和歧管组合(未示出)控制一种或多种工艺气体进入基于等离子体的处理室602中。在用于在等离子体增强的ALD操作中沉积膜的基于等离子体的处理室602的情况下，前体气体可以在喷头604中混合。

在操作中，基于等离子体的处理室602由真空泵618抽空。RF功率在喷头604和包含在衬底支撑组件608内或上面的下电极之间电容耦合。衬底支撑组件608通常被提供有两个或更多个RF频率。例如，在多种实施方案中，RF频率可以从约1MHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz和其他期望的频率中的至少一个频率中选择。可以根据需要设计用于阻止或部分阻止特定RF频率的线圈。因此，提供这里讨论的特定频率仅仅是为了便于理解。RF功率用于将一种或多种工艺气体激励成在衬底606和喷头604之间的空间中的等离子体。等离子体可以帮助在衬底606上沉积各种层(未示出)。在其他应用中，等离子体可用于将器件特征蚀刻到衬底606上的各个层中。RF功率至少通过衬底-支撑组件608耦合。衬底-支撑组件608可具有并入其中的加热器(图6中未示出)。基于等离子体的处理室602的详细设计可以变化。

图7是开放的多站式处理模块(在这种情况下为QSM 702)的示意图700。可见到在QSM 702的各象限(quadrant)中的处理站703。其他数量的站也是可能的。各站703包含衬底处理室704。为清楚起见，例如衬底传送桨(substrate transfer paddle)以及用于在处理室704中形成真空密封的顶板的部件未被显示。各处理室704被显示为包含衬底支撑组件706(衬底未显示)和桨轴710。

铝室肋条708被设置于处理室704中的每一者之间。在该示例中，QSM 702包含四个室肋条708。在该示例中，QSM 702包含四个室肋条708。肋条708的其他数量也是可能的。各室肋条708以远离桨轴710的径向方向从其内端712延伸至其外端714。肋条盖件716覆盖各肋条708，这将于以下更完整叙述。

如上所提及的，在QSM 702的处理室中执行的一些衬底工艺中，沿着位置最靠近对应室肋条708的被处理衬底的边缘可观察到高缺陷数。沉积于室肋条708的表面上的材料容易通过沉积材料的剥离或剥落而重新分布至被处理衬底的表面。在一些示例中，肋条盖件716的设置处理了该问题。装配于肋条708上方的陶瓷肋条盖件716可防止或减少在肋条708的下伏表面上方的材料沉积。替代地，在衬底处理期间可能形成于肋条盖件716上的沉积物可在一定数量的循环之后清除，以防止(或最小化)该沉积材料掉落在衬底上。在一些示例中，由于其陶瓷表面特质，在肋条盖件716上的材料沉积率小于将发生于肋条708的下伏铝表面上的材料沉积率，并且与肋条708的下伏铝表面相比，沉积材料可能更顽强地粘附到肋条盖件716的陶瓷表面上。

图8A-8B显示了示例性的肋条盖件716的顶部和底部示意图。肋条盖件716可安装于多站式处理模块(例如QSM 702)中，以覆盖设置于QSM 702的两个相邻的处理室704之间的室肋条708。

肋条盖件716包含第一(或支撑)部分802(也称为上部分)，其用于将肋条盖件716支撑于肋条708上。肋条盖件716还包含两个侧屏蔽部，即第一侧屏蔽部804和第二侧屏蔽部812。当安装时，侧屏蔽部804与812中每一者覆盖介于相邻的处理室704之间的肋条708的一部分，例如在图7中的壁718。在大多数的示例中，壁718的被覆盖部分可能不必然是肋条708的部分。其他的壁或肋条覆盖布置也是可能的。一组四个肋条盖件716各自可能以图7中显示的方式覆盖QSM 702的对应的肋条708。

具体参考于图8B，示例性肋条盖件716包含至少一个间隔物，在这种情况下，有四个间隔物806。各间隔物806将该第一部分802的表面808(例如，内表面)、或对应的第一和第二侧屏蔽部804和812的表面810和814(例如，内表面)保持远离第一处理室704的壁或肋条708的壁的表面。

在一些示例中，肋条盖件716的第一部分802和第一与第二侧屏蔽部804与812为肋条盖件716限定了开口通道816。由该第一部分802与侧屏蔽部804及812所限定的通道816的容积被配置成当与肋条708配合时容纳肋条708的第一部分(也称为上部分)，如图7中的示例所示。在一些示例中，通道816包含开口的扩口嘴部818。扩口嘴部818与肋条708的渐扩的径向内端(例如在图7中所示)的接合防止了肋条盖件716相对于QSM 702的肋条708与处理室704的进一步向内径向移动。

在一些示例中，一个或更多个间隔物806位于通道816中。在一些示例中，通道816被设定尺寸并且被配置成在仅有重力的情况下将肋条盖件716支撑或保持在肋条708上。在这种情况下，一个或者更多个间隔物806可能以宽松或滑动配合而与肋条708接合。在一些示例中，通道816被配置成通过在一个或更多个间隔物806与肋条708或处理室704的壁之间的摩擦接合而将肋条盖件716支撑或保持在肋条708上。

在衬底处理步骤期间，某些不期望的缺陷数的发生已在上文中进一步提及。在一些示例中，执行可灰化硬掩模(AHM)工艺的QSM 702观察到沿着最靠近在处理室或真空室内的铝室肋条708的晶片的边缘的高缺陷数。在肋条708的表面上的沉积物被认为是通过剥离或剥落而重新分布至被处理衬底(例如晶片)上。为了协助防止该问题，一些示例性间隔物被提供作为“最小接触”间隔物806、或迷你垫。在这样的示例中，迷你垫/间隔物806被配置成减少或最小化在肋条盖件716与上面装配了肋条盖件716的肋条708或处理室壁之间的物理和/或热接触。肋条盖件716被保持为远离铝处理室704的散热件。该减少的物理和/或热接触允许肋条盖件716在寄生等离子体的暴露下加热，并且因此防止或减少AHM膜的冷凝，并且消除或减缓作为缺陷源的该现象。

在一些示例中，迷你垫/间隔物806将通道816的表面保持成远离肋条708或处理室704的壁一定分隔距离。该分隔距离可能在0.05至0.50英寸的范围(约1.27至12.7mm)中。分隔距离可能在此范围内选择，以优化敏感度质量，例如，用于最小化横跨在肋条盖件716与肋条708间的气体空间的潜在电弧作用。也可以选择分隔距离以最小化碎屑堆积或在肋条盖件716下方的处理伪影(artifact)。

在一些示例中，肋条盖件716被配置成足够稳固以承受粗鲁的搬运以及对处理室704的多次重复装配。一些示例进一步被配置成承受对严苛衬底处理条件的重复暴露。为此目的，肋条盖件716或通道816的一部分的截面厚度(例如侧屏蔽部804或812的截面厚度)可在0.25至0.70英寸(约6.35至17.78mm)的范围中进行提供。在一些示例中，肋条盖件的至少一部分包含陶瓷材料，如氧化铝。其他陶瓷也是可接受的。

通常，QSM 702的铝室是水冷的，但适当陶瓷材料的选择结合在通道816中的最小的接触间隔物(如迷你垫/间隔物806)的放置，使得肋条盖件716的陶瓷材料吸附能从寄生等离子体释放的大部分的热，因为所捕捉的热不传导至铝处理室704中。这进而可避免膜冷凝以及沉积材料更牢固地粘附至肋条盖件716而不是在处理室704中处理的衬底上。

考虑图9，对QSM 702执行测试，该QSM 702包含四个站，在示意图中标示为STN 1-4。QSM 702的四个肋条708中的两个装配有肋条盖件716，如图所示，即在STN1与STN2之间，以及在STN2与STN3之间。在测试之后，针对各站辨识晶片上颗粒的分布。对相邻于未覆盖肋条708的衬底区域而言，可观察到密集颗粒分布902。对相邻于受肋条盖件716保护的被覆盖的肋条708的衬底区域而言，可观察到稀薄得多的颗粒分布904。因此晶片上的缺陷表现显著改善。

肋条盖件716的提供可能在一些示例中被考虑作为被动式解决方案，并且因此在本质上成本低廉。肋条盖件716可以在不需要移除现存硬件的情况下轻易地安装于新工具上以及针对此领域中的工具进行改装。在一些示例中，肋条盖件716的提供不影响现存的工艺配方；换言之，其与配方是无关的。

本公开的一些示例包含方法实施方案。参考图10，提供了用于操作多站式处理模块的方法1000的示例性操作，该多站式处理模块具有肋条设置于处理模块的相邻的室之间。方法1000包含：在操作1002，为肋条提供肋条盖件，该肋条盖件包含：第一部分(也称为上部分)，其用于将该肋条盖件支撑于该肋条上；第一侧屏蔽部，其用于在该肋条盖件装配于该肋条上时，覆盖该肋条的第一壁；以及至少一个间隔物，其用于将该肋条盖件的第一表面保持成远离该被覆盖的肋条；以及，在操作1004，将该肋条盖件装配至该肋条上。方法1000还可以包含：在操作1006，在处理模块的处理循环之间从该肋条盖件移除残留沉积物。

虽然已参照特定的示例性实施方案或方法描述了示例，但显然，可在不偏离所述实施方案的更广泛范围的情况下对这些实施方案进行各种修改及改变。因此，说明书和附图被视为说明性的而非限制性的。构成本文中的一部分的附图以说明(而非限制)的方式显示特定实施方案，可在这些特定实施方案中实践主题。所示实施方案以足够细节进行描述，以使本领域技术人员能够实行本文所公开的教导。可使用其他实施方案及从中产生其他实施方案，使得可在不偏离本公开内容的范围的情况下进行结构与逻辑的替换及变化。因此该具体实施方式不被视为限制性的，且各种实施方案的范围仅由所附权利要求、连同这些权利要求所赋予的等效方案的全部范围限定。

本发明主题的这些实施方案在此可单个地和/或共同地由术语“发明”所提及，其仅是为了方便，而不旨在将本申请的范围自愿性地限制于任何单一的发明或发明构思(如果公开多于一个的发明或发明构思的话)。因此，虽然本文显示并描述了特定实施方案，但应理解，为实现相同目的而计算的任何配置可替代所示的特定实施方案。本公开内容旨在涵盖各种实施方案的任何的调整或变化。在阅读以上说明后，上述实施方案的组合以及本文未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。

虽然已参照特定的示例性实施方案或方法描述了示例，但显然，可在不偏离所述实施方案的更广泛范围的情况下对这些实施方案进行各种修改及改变。因此，说明书和附图被视为说明性的而非限制性的。构成本文中的一部分的附图以说明(而非限制)的方式显示特定实施方案，可在这些特定实施方案中实践主题。所示实施方案以足够细节进行描述，以使本领域技术人员能够实行本文所公开的教导。可使用其他实施方案及从中产生其他实施方案，使得可在不偏离本公开内容的范围的情况下进行结构与逻辑的替换及变化。因此该具体实施方式不被视为限制性的，且各种实施方案的范围仅由所附权利要求、连同这些权利要求所赋予的等效方案的全部范围限定。

本发明主题的这些实施方案在此可单个地和/或共同地由术语“发明”所提及，其仅是为了方便，而不旨在将本申请的范围自愿性地限制于任何单一的发明或发明构思(如果公开多于一个的发明或发明构思的话)。因此，虽然本文显示并描述了特定实施方案，但应理解，为实现相同目的而计算的任何配置可替代所示的特定实施方案。本公开内容旨在涵盖各种实施方案的任何的调整或变化。在阅读以上说明后，上述实施方案的组合以及本文未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。