[发明专利]用于旋转压板式ALD腔室的等离子体源

说明书

本发明是涉及用于旋转压板式ALD腔室的等离子体源。提供了基板处理腔室以及用于处理多个基板的方法，并且所述基板处理腔室大体包括电感耦合的饼形等离子体源，所述电感耦合的饼形等离子体源定位成使得在压板上旋转的基板将穿过与所述等离子体源相邻的等离子体区域。

本申请是申请日为2014年3月14日、申请号为201480015817.4、题为“用于旋转压板式ALD腔室的等离子体源”的分案申请。

技术领域

本发明的实施例总体涉及用于处理基板的装置。更具体而言，本发明涉及用于在基板上执行原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD)的批量处理平台。

背景技术

形成半导体器件的工艺通常在容纳有多个腔室的基板处理平台中进行。在一些情况下，多腔室式处理平台或群集工具的目的在于，在受控环境中，顺序地对基板执行两个或更多个工艺。然而，在其他情况下，多腔室式处理平台可以仅对基板执行单个处理步骤；附加的腔室旨在使平台处理基板的速率最大化。在后一种情况下，对基板执行的工艺通常是批量处理，其中，在给定腔室中，同时处理相对大数量的(例如，25个或50个)基板。以经济上可行的方式来说，对单独的基板执行的过于耗时的工艺(诸如，对ALD工艺及一些化学气相沉积(CVD)工艺)，批量处理是尤其有益的。

基板处理平台或系统的有效性通常通过拥有成本(COO)来量化。尽管受到许多因素影响，但是COO在很大程度上受到系统占地面积(footprint)(即，在制造工厂中操作该系统所需的总体占地空间)以及系统产量(即，每小时处理的基板数量)影响。占地面积通常包括维护所需的、邻近系统的进出区域。因此，尽管基板处理平台可能相对较小，但是如果该基板处理平台需要从所有的侧面进出来操作和维护，那么系统的有效占地面积仍可能过大。

随着半导体器件的尺寸缩小，半导体产业对工艺可变性的容限持续减小。为了满足这些更严格的工艺要求，产业已开发了满足更严格工艺窗要求的大量新工艺，但是这些工艺常常要花费较长的时间来完成。例如，为了将铜扩散阻挡层共形地形成到高深宽比、65nm或更小互连特征的表面上，可能必须使用ALD工艺。ALD是CVD的变体，与CVD相比，ALD展现极佳的阶梯覆盖性。ALD基于原子层外延(ALE)，ALE最初用于制造电致发光显示器。ALD采用化学吸附作用以在基板表面上沉积反应前体分子的饱和单层。这通过使适当的反应前体的脉冲循环交替到沉积腔室中来实现。反应前体的每次注入通常通过惰性气体净化分开进行，以将新原子层提供到先前所沉积的层上，从而在基板表面上形成均匀的材料层。反应前体及惰性净化气体的循环重复进行，以将材料层形成到期望厚度。ALD技术最大缺点在于，沉积速率远低于典型CVD技术至少一个数量级。例如，一些ALD工艺可能需要从约10分钟到约200分钟的腔室处理时间来将高质量的层沉积在基板表面上。在选择此类ALD及外延工艺以获得更佳的器件性能时，由于非常低的基板处理产量，在常规的单个基板处理腔室中制造器件的成本将增加。因此，当实现此类工艺时，需要连续基板处理方法以便在经济上可行。

当前，由于处理期间基板遵循的路径，旋转传送型的处理系统不提供均匀的等离子体处理。因此，在本领域中需要实现ALD膜的均匀沉积和后处理的连续基板处理。

发明内容

本发明的实施例涉及处理腔室，所述处理腔室包括至少一个电感耦合的饼形等离子体以及基板支撑装置。所述至少一个电感耦合的饼形等离子体源沿弧形路径被定位在所述处理腔室中，以便在与所述等离子体源相邻的等离子体区域中生成电感耦合等离子体。所述饼形等离子体源在内周边缘处具有狭窄的宽度，且在外周边缘处具有较大的宽度。所述饼形等离子体源包括在电感耦合的饼形等离子体源内的多个导电棒。所述电感耦合等离子体在狭窄的内周边缘与较宽的外周边缘之间具有基本上均匀的等离子体密度。所述基板支撑装置在所述处理腔室内，并且所述基板支撑装置可绕所述处理腔室的中心轴旋转，以使至少一个基板沿与所述至少一个饼形等离子体源相邻的所述弧形路径移动。