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      用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備的制作方法

      文檔序號:7039359閱讀:223來源:國知局
      用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備的制作方法
      【專利摘要】本文中提供用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備。在一些實施方式中,一種用于處理基板的設備可以包括位于處理腔室的處理空間中、基板支座上方的氣體分配管道,當該基板位于該基板支座上時,該氣體分配管道分配工藝氣體至該基板的處理表面;和耦接至該氣體分配管道的致動器,以相對于該基板支座移動該氣體分配管道。在一些實施方式中,一種處理基板的方法可以包括通過氣體分配管道引導工藝氣體至處理腔室,該氣體分配管道位于基板上方,該基板具有處理表面;和在該處理腔室內(nèi)相對于該基板移動該氣體分配管道,以將該工藝氣體分配至該基板的整個處理表面。
      【專利說明】用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備
      [0001] 領域
      [0002] 本發(fā)明的實施方式一般涉及用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備。
      [0003] 置量
      [0004] 由于互補金屬氧化物半導體(CMOS)元件的臨界尺寸持續(xù)縮小,需要將新穎的材 料納入CMOS架構中,以例如改良能量效率和/或速度??杀挥糜诶缇w管元件的溝道中 的這種材料的示例性但非限制性族群為III-V族材料。不幸的是,目前的處理設備和方法 無法產(chǎn)出具有適當材料品質(zhì)的膜,該材料品質(zhì)例如低缺陷密度、組成控制、高純度、形態(tài)、晶 片內(nèi)均勻度以及運行再現(xiàn)性。
      [0005] 因此,本發(fā)明涉及提供用于輸送工藝氣體至基板的改良方法和設備。
      [0006] 概述
      [0007] 本文中提供用于輸送工藝氣體至基板的方法及設備。在本發(fā)明的一些實施方式 中,一種用于處理基板的設備可以包括位于處理腔室和處理空間中、基板支座上方的氣體 分配管道,當該基板位于該基板支座上時,該氣體分配管道分配工藝氣體至該基板的處理 表面;和耦接至該氣體分配管道的致動器,以相對于該基板支座移動該氣體分配管道。
      [0008] 在本發(fā)明的一些實施方式中,一種用于處理基板的設備可以包括具有基板支座的 處理腔室;當基板位于該基板支座上時,提供熱能至該基板的加熱系統(tǒng);位于該基板支座 的第一側(cè)的氣體入口,當基板位于該基板支座上時,該氣體入口提供第一工藝氣體至該基 板的整個處理表面;位于該處理腔室的處理空間中、在該基板上方的氣體分配管道,當該基 板位于該基板支座上時,該氣體分配管道分配第二工藝氣體至該基板的處理表面;耦接至 該氣體分配管道的致動器,以相對于該基板支座移動該氣體分配管道;和排氣歧管,位于該 基板支座相對于該氣體入口的第二側(cè),以從該處理腔室排出該工藝氣體。
      [0009] 在本發(fā)明的一些實施方式中,一種處理基板的方法可以包括通過氣體分配管道引 導工藝氣體至處理腔室,該氣體分配管道位于基板上方,該基板具有處理表面;和在該處 理腔室內(nèi)相對于該基板移動該氣體分配管道,以將該工藝氣體分配至該基板的整個處理表 面。
      [0010] 以下描述本發(fā)明的其他的和進一步的實施方式。
      [0011] 附圖簡要說明
      [0012] 可通過參照附圖中繪示的本發(fā)明的說明性實施方式來了解以上簡單概述的和以 下更加詳細討論的本發(fā)明的實施方式。然而應注意的是,【專利附圖】

      【附圖說明】的只是本發(fā)明的典型實 施方式,因而不應將附圖視為是對本發(fā)明范圍作限制,因本發(fā)明可認可其他同等有效的實 施方式。
      [0013] 圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的處理腔室的示意性側(cè)視圖。
      [0014] 圖2A-圖2B繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的一部分處理腔室的示意性側(cè)視圖。
      [0015] 圖3繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的處理腔室的部分示意性頂視圖。
      [0016] 圖4繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式用于在基板上沉積層的方法的流程圖。
      [0017] 為了便于了解,已經(jīng)在可能之處使用相同的標號來表示附圖共有的相同元件。圖 式并未依比例繪制,并且可以為了清晰而簡化附圖。構思的是,可以受益地將一個實施方式 的元件和特征并入其他實施方式中而不需進一步描述。
      [0018] 具體描沐
      [0019] 如本文中使用的,術語"大致上"意指描述的特性、參數(shù)或值不需要被精確地實現(xiàn), 但是偏差或變化(包括例如公差、量測誤差、量測精度限制以及本【技術領域】技術人員已知 的其他因素)可能會發(fā)生的量并不妨礙這些特性意圖提供的效果。
      [0020] 本文中提供用于輸送工藝氣體至基板的方法和設備。在一些非限制性的示例性實 施方式中,所述方法和設備可被有利地用于在基板上均勻地沉積先進的化合物薄膜,例如 包括III-V族材料、硅鍺(SiGe)、硅碳(SiC)或鍺錫(GeSn)中的一或更多者的那些。使用 本文所公開的方法和設備也可以有利地沉積其他的材料。
      [0021] 圖1繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的處理腔室100的示意性側(cè)視圖。在一些實 施方式中,處理腔室100可以改自市售的處理腔室,例如RP EPT?反應器(可向加州圣克拉 拉市的應用材料公司(Applied Materials, Inc. of Santa Clara, California)取得)或任 何其他適于進行外延硅沉積工藝的適當半導體處理腔室。處理腔室100可適于進行外延沉 積工藝,例如下面關于圖4的方法所討論的,并且圖示地包含腔室主體110、處理空間101、 氣體入口 114、氣體分配管道170以及排氣歧管118。處理腔室100還可以包括控制器140, 如在下面更詳細討論的。
      [0022] 氣體入口 114可被設置在基板支座124的第一側(cè),基板支座124被設置于腔室主 體110內(nèi),當基板125被放置在基板支座124上時,氣體入口 114提供工藝氣體至基板125 的整個處理表面123。在一些實施方式中,可以從氣體入口 114提供多種工藝氣體。所述多 種工藝氣體可以被例如從耦接至氣體入口 114和氣體分配管道170的氣體面板108提供。 氣體入口 114可被耦接至空間115,如圖1中所圖示,空間115由處理空間101的一或更多 個腔室襯墊所形成,以提供工藝氣體至基板125的整個處理表面123。
      [0023] 排氣岐管118可被設置在基板支座124的第二側(cè),與氣體入口 114相對,以從處理 腔室100排出工藝氣體。排氣岐管118可以包括與基板125的直徑寬度大約相同或更大的 開口。排氣岐管118可以被加熱,例如用以減少沉積在排氣岐管118表面上的材料。排氣 岐管118可被耦接至真空設備135,例如真空泵、減弱系統(tǒng)或類似者,以排出任何離開處理 腔室100的工藝氣體。
      [0024] 腔室主體110通常包括上部102、下部104以及外殼120。上部102被設置在下部 104上并包括腔室蓋106、上腔室襯墊116以及間隔物襯墊113。在一些實施方式中,也可以 設置上高溫計156,以在處理過程中提供關于基板的處理表面溫度的數(shù)據(jù)??梢詫A環(huán)107 設置在腔室蓋106之上,以密閉腔室蓋106。腔室蓋106可以具有任何適當?shù)膸缀涡螤睿?如平面(如圖示)或具有類似圓頂?shù)男螤睿ㄎ磮D示)或其他的形狀,例如也可以考慮反向 曲線蓋體。在一些實施方式中,腔室蓋106可以包含的材料例如石英或類似者。因此,腔室 蓋106可以至少部分地反射來自基板125和/或來自位于基板支座124下方的燈的輻射能 量。氣體分配管道170可以包含的材料例如陶瓷、石英或類似者,例如以至少部分地反射上 文所討論的能量。
      [0025] 可以將間隔物襯墊113設置在上腔室襯墊116的上方和腔室蓋106的下方,如圖1 中所繪示。間隔物襯墊113可以被設置在間隔物環(huán)111的內(nèi)表面上,其中間隔物環(huán)111被 設置在腔室主體110中介于腔室蓋106和腔室主體110的部分117之間,部分117耦接至 氣體入口 114和排氣歧管118。間隔物環(huán)111可以是可移動的和/或可與現(xiàn)有的腔室硬件 互換的。舉例來說,可通過將間隔物環(huán)111插入腔室蓋106和腔室主體110的部分117之 間而將包括間隔物襯墊113的間隔物環(huán)111和氣體分配管道170(以及選擇性的、額外的氣 體分配管道)改裝到現(xiàn)有的處理腔室。在一些實施方式中,間隔物襯墊113可以包含的材 料例如石英或類似者。間隔物襯墊113可以包括第一開口 109,其中氣體分配管道170延 伸穿過間隔物襯墊113中的第一開口 109并進入處理腔室100。舉例來說,對應的開口 105 可以存在于間隔物環(huán)111中,以在開口 105上并且穿過開口 105接受和/或安裝氣體分配 管道170。
      [0026] 氣體分配管道170可以被設置在基板支座124上方(例如與基板支座124相對), 以從氣體面板108提供工藝氣體至基板125的處理表面123。舉例來說,在一些實施方式 中,氣體分配管道170延伸穿過間隔物襯墊113并進入處理腔室100,如上面所討論的。在 具有其他配置的處理腔室中,氣體分配管道170也可以被設置在這樣的處理腔室中任何適 當?shù)奈恢?,使得氣體分配管道170延伸進入基板上方的處理空間,如本文所公開。在一些實 施方式中,將密封件174設置在氣體分配管道170和處理腔室的表面之間,以密封間隔物襯 墊113內(nèi)的第一開口 109。在一些實施方式中,如圖1和圖2A所繪示,將密封件174對著腔 室主體110的內(nèi)表面設置于靠近腔室主體110的部分117中的開口。在一些實施方式中, 如圖2B所繪示,可以將密封件174對著腔室主體110的外表面設置于靠近腔室主體110的 部分117中的開口。在腔室主體110的外表面上設置密封件有利地將密封件174進一步移 離處理腔室的環(huán)境(例如進一步遠離工藝氣體和高溫),這可以增強密封性能和壽命。
      [0027] 密封件174可以具有任何適當?shù)呐渲茫靡蕴峁┍阌跉怏w分配管道170旋轉(zhuǎn)和 或橫向移動的密封。例如,在一些實施方式中,密封件174可以由柔性材料制作,并且可 以具有波紋管的配置,以適應氣體分配管道170相對于處理腔室100的移動,如下面所討 論。替代地或組合地,在一些實施方式中,密封件174可以是使用鐵磁流體和磁回路形成 的密封件212,密封件212有利于氣體分配管道170的滑動和旋轉(zhuǎn),例如可向FerroTec公 司取得的FERROFLUIDIC?^?封件(例如鐵磁流體密封件),或差分泵滑動密封件 (differentially pumped sliding seal)(例如有利于氣體分配管道170滑動和旋轉(zhuǎn)的差 分泵密封件)。
      [0028] 氣體分配管道170可在處理空間內(nèi)相對于基板125移動。在一些實施方式中,氣 體分配管道170被耦接到致動器130,以相對于基板125移動氣體分配管道170。氣體分配 管道170在處理空間101內(nèi)可以以多種方式移動。例如,圖2A-圖2B繪示依據(jù)本發(fā)明的一 些實施方式圖示出氣體分配管道170的一部分處理腔室的示意性側(cè)視圖。如在圖2A-圖2B 所圖示,在一些實施方式中,氣體分配管道170可在線性軸向方向上移動,如虛線202和箭 頭204所指示的。舉例來說,氣體分配管道170可以在沿著氣體分配管道170的延伸中心 軸的直線方向上被延伸和/或縮回。在一些實施方式中,氣體分配管道170可以是可移動 的,使得在移動的范圍中,至少一些氣體分配孔(例如出口 171,如下所述)可以被選擇性地 設置在基板125的中心上方,并且至少一些氣體分配孔可被選擇性地設置在基板125的邊 緣上方。
      [0029] 在一些實施方式中,氣體分配管道170的移動范圍大到約將被處理的基板的一半 直徑,或在一些實施方式中,大到約基板的整個直徑或更大。舉例來說,在一些實施方式中, 氣體分配管道的移動范圍可以為約5毫米至約250毫米。在一些實施方式中,氣體分配管 道的移動范圍為約5毫米至約500毫米。在一些實施方式中,氣體分配管道170的可用移 動范圍可以基于基板支座的配置來選擇。例如,在基板支座旋轉(zhuǎn)基板的實施方式中,可以提 供較小的移動范圍,而且在基板不旋轉(zhuǎn)的實施方式中,可以提供較大的移動范圍。
      [0030] 替代地或與上述的軸向移動結(jié)合地,氣體分配管道170也可以在非軸向方向上橫 向移動(例如可相對于該延長中心軸從一側(cè)移動到另一側(cè))。如本文所使用的,在非軸向方 向上的移動可以包括軸向移動作為移動的一個組分,只要非軸向移動也被提供。舉例來說, 圖3繪示依據(jù)本發(fā)明的一些實施方式具有氣體分配管道170的部分處理腔室的部分示意性 頂視圖。在一些實施方式中,如圖3中所繪示,氣體分配管道170可在圓弧302中移動。例 如,氣體分配管道170可圍繞垂直于氣體分配管道170的軸的樞軸旋轉(zhuǎn),其中該樞軸穿過沿 著氣體分配管道170的軸設置的樞轉(zhuǎn)點。在一些實施方式中,氣體分配管道170可以在從 基板125的至少一個中心到基板125的邊緣的圓弧302中移動。在一些實施方式中,氣體 分配管道170可以在從基板125邊緣上的至少第一位置到基板125邊緣上的第二位置的圓 弧302中移動,例如從基板的一側(cè)移動到另一側(cè)。氣體分配管道170的移動范圍可以如上 面所討論的。替代地或組合地,氣體分配管道170可在非圓形或類圓弧狀移動中橫向移動, 例如在單純的一側(cè)到另一側(cè)、進和出(例如朝向和遠離基板支座的中心)或在某些其他非 旋轉(zhuǎn)移動中橫向移動。在一些實施方式中,氣體分配管道170的移動可能會在與基板支座 的支撐表面所界定的平面(例如到基板的平面)平行或大致平行的平面內(nèi)受到限制。
      [0031] 在線性和橫向移動皆提供的實施方式中,可以交替地提供或同時提供線性和橫向 移動。例如,在一些實施方式中,氣體分配管道170可以在軸向方向上線性延伸(例如虛線 202),之后再沿著圓弧302移動。在一些實施方式中,氣體分配管道170在軸向方向上線性 地縮回(例如虛線202),之后再沿著圓弧302移動。在一些實施方式中,氣體分配管道170 同時在線性軸向方向上(例如箭頭204)以及沿著圓弧302移動。如上文所述的氣體分配 管道170的移動允許使基板125的處理表面123適當?shù)乇┞队诠に嚉怏w,以更準確地控制 沉積均勻性和/或組成,并且使處理表面123上的殘余物形成最小化。
      [0032] 在一些實施方式中,如圖2B中所繪示的,延伸穿過密封件174的氣體分配管道170 部分包括柔性部分206,以進一步便利上述的氣體分配管道170的旋轉(zhuǎn)和或橫向移動。在一 些實施方式中,并且也如圖2B中繪示的,可以設置其他的組件用于另外支撐氣體分配管道 170。例如,氣體分配管道170可以被設置在殼體208內(nèi),以容納和支撐氣體分配管道170。 在一些實施方式中,殼體208可以包圍致動器130 (如圖示),或者致動器130可以被設置在 殼體外。也可以設置一或更多個元件來減少氣體分配管道170移動的摩擦,同時支撐氣體 分配管道170。舉例來說,可以設置低摩擦涂層、軸襯、軸承、或類似者或上述的組合(圖示 為軸承210)來減少氣體分配管道170移動的摩擦同時提供支撐。
      [0033] 在一些實施方式中,氣體分配管道170可以是大致上線性的部件,但也可以使用 其他的形狀。有利的是氣體分配管道170例如與大致上覆蓋整個基板的大圓形元件(例如 傳統(tǒng)的噴灑頭)相比較為相對小的,從而便于制造、降低成本等等。
      [0034] 氣體分配管道170可以包括沿著氣體分配管道170的長度設置的一或更多個出 口 171,以提供工藝氣體至基板125的處理表面123。例如,在一些示例性的非限制性實施 方式中,該氣體分配管道所提供的工藝氣體可以是硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、鍺 烷、膦、硼烷、二硼烷、胂、三甲基鋁、三甲基鎵或類似者,但若特定的工藝需要也可以提供其 他的工藝氣體。所述一或更多個出口 171可以大致上呈線性排列,如圖1、圖2和圖3所圖 示。如本文所使用的,術語"大致上呈線性排列"可以用來意指"線性"或"接近線性的"。在 一些實施方式中,出口 171可以是非線性排列的。
      [0035] 每個出口 171可以具有任何所需的直徑,以控制氣體的供應,例如以所需的整體 流動速率、所需的流動速度或類似者供應。每個出口 171的各個直徑可以相同或可以不同。 舉例來說,鄰近基板支座124中心的出口 171可以具有與任何其他的出口 171 (例如位于鄰 近基板支座124邊緣的出口 171)不同的直徑,以在每個位置例如提供大約相同的和/或任 何所需的流動速度、質(zhì)量流動速率或類似者。
      [0036] 替代地或組合的,除了在圖1、圖2和圖3中圖示的管狀之外,氣體分配管道170的 內(nèi)部容積還可以具有任何所需的形狀(例如沿著管道長度的橫截面和形狀)。例如,可以控 制氣體分配管道170的內(nèi)部容積的形狀,以在沿著氣體分配管道170長度的每個個別出口 171提供相同的和/或任何所需的流動速率。例如,可以改變氣體分配管道170的內(nèi)徑,以 沿著氣體分配管道170的長度在每個個別的出口 171控制壓力和流動速率。例如,氣體分 配管道170可以沿著管道的長度具有不同的橫截面,例如在基板支座124的邊緣附近有直 徑較大的橫截面,并且在基板支座124的中心附近有直徑較小的橫截面,以在每個位置的 出口 171提供類似的流動速率。同樣的,可以使用其他形狀適當?shù)臍怏w分配管道170,以沿 著氣體分配管道170的長度在每個出口 171操作流動速率,例如改變壁厚以改變每個出口 171兩側(cè)的壓降或類似者。
      [0037] 如圖3中所圖示,可以改變一或更多個出口 171沿著氣體分配管道170長度的位 置。出口 171的位置連同氣體分配管道170的移動可以有利地提供工藝氣體至基板125的 一或更多個所需區(qū)域。舉例來說,如圖3中所圖示,氣體分配管道170的一或更多個出口 171可以是沿著氣體分配管道170的長度從大約基板支座124的中心延伸到大約基板支座 124的邊緣的多個出口。
      [0038] 在一些實施方式中,如上所述的多個氣體分配管道可以被設置在基板125的上 方。所述多個氣體分配管道中的每個氣體分配管道可以被耦接到對應的致動器,以控制各 個氣體分配管道相對于上述基板的位置和移動。
      [0039] 在一些實施方式中,可以使用一或更多種技術來主動地和/或被動地控制流經(jīng)氣 體分配管道170的氣體溫度。舉例來說,氣體分配管道170可以由吸收能量的材料所制 作,該能量來自于設置于腔室內(nèi)的其他能量源(例如照射器152、154、基板支座124或基板 125 (當加熱時)),以被動地控制氣體分配管道170內(nèi)的氣體溫度。替代地或組合地,一或 更多個加熱線圈112可以被設置在氣體分配管道170的壁內(nèi)或周圍,及/或氣體分配管道 170可以被架構為中空的杜瓦(Dewar)管或管道(例如將氣體分配管道170的內(nèi)部與外部 環(huán)境熱絕緣),及/或氣體分配管道170可以由具有高導熱率(例如從約10瓦/米/K至約 400瓦/米/K)的材料制作,并且可以被耦接到散熱片(例如腔室主體110 -部分的),及 /或熱管136可以被設置在氣體分配管道170內(nèi)。對于流經(jīng)氣體分配管道170的氣體溫度 提供這樣的控制有利地便于更有效地處理具有不同預熱要求的前驅(qū)物(例如工藝氣體)。
      [0040] 回到圖1,上腔室襯墊116可以被設置在氣體入口 114和排氣岐管118上方以及 腔室蓋106的下方,如繪示的。在一些實施方式中,上腔室襯墊116可以包含的材料例如石 英或類似者,例如以至少部分地反射能量,如上文所討論的。在一些實施方式中,上腔室襯 墊116、腔室蓋106以及下腔室襯墊131 (下面討論)可以是石英,從而有利地提供圍繞基板 125的石英外包。
      [0041] 下部104通常包含基部板組件119、下腔室襯墊131、下圓頂132、基板支座124、預 熱環(huán)122、基板升降組件160、基板支撐組件164、加熱系統(tǒng)151以及下高溫計158。加熱系 統(tǒng)151可以被設置在基板支座124下方,以提供熱能至基板支座124,如圖1中所圖示。加 熱系統(tǒng)151可以包含一或更多個外照射器152和一或更多個內(nèi)照射器154。替代地或組合 地,加熱系統(tǒng)151可被設置在基板支座124上方。替代地或組合地,加熱系統(tǒng)151可以包括 一或更多個熱板(例如基板支座124可以包括一或更多個耦接到電源的電阻加熱元件,用 于加熱基板支座124)、微波能量源、激光源、二極管、感應加熱裝置或類似者,以直接加熱基 板支座124或基板。
      [0042] 雖然術語"環(huán)"是用來描述處理腔室的某些組件,例如預熱環(huán)122,但亦構思的是, 這些組件的形狀不需要是圓形的,而且可以包括任何的形狀,包括但不限于矩形、多邊形、 橢圓形及類似者。下腔室襯墊131可以例如被設置在氣體入口 114和排氣岐管118的下方, 并且在基部板組件119上方。氣體入口 114和排氣岐管118通常被設置在上部102和下部 104之間,并且可以被耦接到上部102和下部104中的任一者或兩者。
      [0043] 如圖1中所圖示,氣體入口 114和排氣岐管118可以經(jīng)由腔室主體110的部分117 中各別的開口耦接到處理空間101。例如,在一些實施方式中,空間115可以至少部分地由 基板支座124第一側(cè)上的上和下腔室襯墊116、131形成。氣體入口 114可以經(jīng)由空間115 流體耦接到處理空間101。
      [0044] 基板支座124可以是任何適當?shù)幕逯ё?,例如板(圖1中所圖不)或環(huán)(在圖 1中以虛線圖示),以將基板125支撐在其上?;逯谓M件164通常包括具有多個支撐銷 166的支撐托架134,以將支撐托架134耦接到基板支座124?;迳到M件160包含基板 升降軸126和多個升降銷模塊161,升降銷模塊161選擇性地靜置于基板升降軸126的個 別襯墊127上。在一個實施方式中,升降銷模塊161包含升降銷128的選擇性上部,升降銷 128可移動地設置在基板支座124的第一開口 162中。在操作中,移動基板升降軸126來接 合升降銷128。當接合時,升降銷128可以使基板125升高到基板支座124上方或使基板 125下降到基板支座124上。
      [0045] 基板支座124可以進一步包括耦接到基板支撐組件164的升降機構172。可以利 用升降機構172在垂直于基板125的處理表面123的方向上移動基板支座124。舉例來說, 可以使用升降機構172來相對于氣體分配管道170和氣體入口 114定位基板支座124。在 操作中,該升降機構可以便于動態(tài)控制基板125相對于氣體入口 114產(chǎn)生的流動場和/或 氣體分配管道170的位置?;?25位置的動態(tài)控制與氣體分配管道170相對于基板移動 的組合可以被用來最佳化基板125的處理表面123對流動場的暴露,以最佳化沉積均勻性 和/或組成并且最少化形成在處理表面123上的殘余物。在一些實施方式中,升降機構172 可以被設置來圍繞基板支座124的中心軸旋轉(zhuǎn)基板支座124。或者,可以設置個別的旋轉(zhuǎn)機 構。
      [0046] 在處理過程中,基板125被放置在基板支座124上。照射器152、154為紅外(IR) 輻射(例如熱)源,并且在操作中,在整個基板125上產(chǎn)生預定的溫度分布。如以上所討論 的,腔室蓋106、上腔室襯墊116以及下圓頂132可以由石英形成;然而,也可以使用其他紅 外線透明的和工藝相容的材料來形成這些組件。照射器152、154可以是多區(qū)照射器加熱設 備的一部分,以提供基板支座124的背側(cè)熱均勻性。舉例來說,加熱系統(tǒng)151可以包括多個 加熱區(qū),其中每個加熱區(qū)包括多個照射器。例如,一或更多個照射器152可以是第一加熱區(qū) 并且一或更多個照射器154可以是第二加熱區(qū)。照射器152、154可以在基板125的處理表 面123上提供約200至約900攝氏度的廣熱范圍。當基板125放置在基板支座124上時, 照射器152、154可以在基板125的處理表面123上提供每秒約5至約20攝氏度的快速響 應控制。在一些實施方式中,其中基板例如被邊緣環(huán)或銷支撐,處理表面123上的升溫速率 可以是每秒約200攝氏度。舉例來說,照射器152、154的熱范圍和快速響應控制可以提供 基板125上的沉積均勻性。另外,下圓頂132可以是溫度控制的,例如通過主動冷卻、窗口 設計或類似者,以進一步幫助控制基板支座124背側(cè)上和/或基板125的處理表面123上 的熱均勻性。
      [0047] 處理空間101可以由多個腔室組件形成或界定。舉例來說,這樣的腔室組件可以 包括腔室蓋106、間隔物襯墊113、上腔室襯墊116、下腔室襯墊131以及基板支座124中的 一或更多者。處理空間101可以包括包含石英的內(nèi)表面,例如形成處理空間101的腔室組件 中任一或更多者的表面。在一些實施方式中,可以將與處理環(huán)境相容的其他材料使用于基 板支座124,該材料例如碳化硅(SiC)或涂覆碳化硅的石墨。處理空間101可以為約20至 約40升。處理空間101可以容納任何大小適當?shù)幕?,例?00毫米、300毫米或類似者。 例如,在一些實施方式中,假使基板125為約300毫米,則例如上和下腔室襯墊116、131的 內(nèi)表面在非限制性的實例中可以距離基板125的邊緣約50毫米至約70毫米。例如,在一 些實施方式中,基板125的處理表面123可以位在距離腔室蓋106多達約100毫米或約10 毫米至約25毫米。
      [0048] 處理空間101可以具有不同的體積,例如,當升降機構172將基板支座124升高到 接近腔室蓋106時,處理空間101的大小可以縮小,并且當升降機構172將基板支座124降 低而遠離腔室蓋106時,處理空間101的大小可以擴大??梢杂梢换蚋鄠€主動或被動冷卻 元件來冷卻處理空間101。舉例來說,處理空間101可以被處理腔室100的壁被動地冷卻, 處理腔室100的壁例如可以是不銹鋼或類似者。例如,無論是單獨地或與被動冷卻結(jié)合,處 理空間101可以被主動地冷卻,例如通過使冷卻劑流過處理腔室100。舉例來說,冷卻劑可 以是氣體或流體。
      [0049] 可以將控制器140耦接到處理腔室100的各個組件,以控制處理腔室100各個組 件的操作-例如包括氣體面板108和致動器130的操作??刂破?40包括中央處理單元 (CPU) 142、存儲器144以及支持電路146??刂破?40可以直接地(如圖1中所圖示)或者 經(jīng)由與處理腔室相關的計算機(或控制器)控制處理腔室100及其各個組件,例如致動器 130??刂破?40可以是任何形式的通用計算機處理器中的一者,該通用電腦處理器可用在 工業(yè)設定中用于控制各種腔室和子處理器。存儲器(或計算機可讀介質(zhì))144可以是立即 可用存儲器中的一或更多者,例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤、 光存儲介質(zhì)(例如光盤或數(shù)字視頻光盤)、閃存驅(qū)動器或任何其他形式的數(shù)字存儲器,本地 或遠端的。支持電路146耦接到CPU 142,用于以傳統(tǒng)的方式支持處理器。這些電路包括高 速緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路和子系統(tǒng)及類似者。如本文所述的發(fā)明方法可以 被存儲在存儲器144中作為軟件程序,該軟件程序可以被執(zhí)行或調(diào)用來以本文所描述的方 式控制處理腔室100的操作。該軟件程序也可以被第二個CPU(未圖示)存儲和/或執(zhí)行, 該第二個CPU位于由CPU 142控制的硬件的遠端。
      [0050] 圖4繪示依據(jù)本發(fā)明的實施方式處理基板的方法400的流程圖。以下依據(jù)處理腔 室100的實施方式來描述方法400。然而,方法400可被用于任何適當?shù)?、能夠?zhí)行方法400 的元素的處理腔室,并不限定于處理腔室100。
      [0051] 方法400通過使工藝氣體流向基板125的處理表面123而開始于步驟402。可以 使用如上面所討論的第一氣體分配管道170的任何適當實施方式使工藝氣體從氣體分配 管道170流入。接著在步驟404,在處理腔室內(nèi)移動氣體分配管道170,以將工藝氣體分配 于基板125的整個處理表面123,而在基板125的處理表面123上形成一或更多個層???以如上所述移動氣體分配管道170。在一些實施方式中,可以控制基板125的處理表面123 的溫度,同時在基板125的處理表面123上形成一或更多個層。例如,控制該溫度可以包括 加熱和/或冷卻溫度控制的處理空間101,例如加熱和/或冷卻構成處理空間101的組件 和/或內(nèi)表面中的任一或更多者。例如,加熱可以包括提供能量到基板支座124的背側(cè)表 面,其中該基板靜置于基板支座124的前側(cè)表面上??梢栽诠に嚉怏w流動之前和/或過程 中提供加熱。加熱可以是連續(xù)的或不連續(xù)的,并且以任何所需的方案進行,例如周期地或類 似者。加熱可以在工藝氣體流動之前和/或過程中提供任何所需的溫度分布到基板125,以 實現(xiàn)處理表面123上的沉積。加熱可以由照射器152、154提供。照射器152、154能夠在基 板125的處理表面123上將基板溫度從每秒約5攝氏度提高到每秒約20攝氏度。照射器 152、154能夠提供基板125的處理表面123范圍從約200至約900攝氏度的溫度。
      [0052] 因此,本文中已經(jīng)圖示和描述用于輸送工藝氣體至處理腔室中的基板的方法和設 備。本發(fā)明的方法和設備的實施方式可以有利地在處理腔室中的基板上提供均勻的和或以 其他方式控制的膜沉積。
      [0053] 雖然前述涉及本發(fā)明的實施方式,但在不偏離本發(fā)明的基本范圍下仍可以設計出 本發(fā)明的其他的和進一步的實施方式。
      【權利要求】
      1. 一種用于處理基板的設備,包括: 氣體分配管道,位于處理腔室的處理空間中,在基板支座上方,當所述基板位于所述基 板支座上時,所述氣體分配管道分配工藝氣體至所述基板的處理表面;和 致動器,禪接至所述氣體分配管道,W相對于所述基板支座移動所述氣體分配管道。
      2. -種用于處理基板的設備,包括: 處理腔室,具有基板支座; 加熱系統(tǒng),當基板位于所述基板支座上時,所述加熱系統(tǒng)提供熱能至所述基板; 氣體入口,位于所述基板支座的第一側(cè),當基板位于所述基板支座上時,所述氣體入口 提供第一工藝氣體至所述基板的整個處理表面; 權利要求1的氣體分配管道,位于所述處理腔室的處理空間中,在所述基板支座上方, 當所述基板位于所述基板支座上時,所述氣體分配管道分配第二工藝氣體至所述基板的處 理表面; 權利要求1的致動器,禪接至所述氣體分配管道,W相對于所述基板支座移動所述氣 體分配管道;和 排氣歧管,位于所述基板支座相對于所述氣體入口的第二側(cè),W從所述處理腔室排出 所述第一工藝氣體和所述第二工藝氣體。
      3. 如權利要求1或2所述的設備,進一步包括: 密封件,介于所述氣體分配管道和所述處理腔室的表面之間,W密封所述處理腔室中 的開口,其中所述氣體分配管道設置于穿過所述開口,所述密封件形成介于所述處理腔室 的所述處理空間和所述處理腔室中的所述開口之間的密封。
      4. 如權利要求3所述的設備,其中所述密封件為柔性材料、波紋管、鐵磁流體密封件或 差分累滑動密封件中的至少一者。
      5. 如權利要求1或2所述的設備,其中所述氣體分配管道由石英制作。
      6. 如權利要求1或2所述的設備,其中所述氣體分配管道為大致上線性的。
      7. 如權利要求1或2所述的設備,其中所述氣體分配管道具有一或更多個出口,所述一 或更多個出口沿著所述氣體分配管道的長度設置,W提供所述工藝氣體至所述基板,其中 所述一或更多個出口為線性排列的。
      8. 如權利要求1或2所述的設備,進一步包括控制器,所述控制器禪接至所述致動器并 且配置為控制所述氣體分配管道的移動。
      9. 如權利要求1或2所述的設備,進一步包括多個氣體分配管道W及對應的多個致動 器,所述多個氣體分配管道設置于所述處理空間中、所述基板上方,所述多個致動器禪接至 所述多個氣體分配管道中的各別者。
      10. 如權利要求1或2所述的設備,其中所述致動器在線性軸向方向或在橫向、非軸向 方向中的至少一者上相對于所述基板支座移動所述氣體分配管道。
      11. 如權利要求1或2所述的設備,其中所述氣體分配管道被設置于平面中并且被局限 于僅在所述平面中移動。
      12. 如權利要求11所述的設備,所述平面大致上平行于權利要求2所述的基板支座所 界定的平面。
      13. 如權利要求1或2所述的設備,進一步包括W下中的一或更多者: 加熱元件,位于所述氣體分配管道內(nèi)或周圍; 加熱管,位于所述氣體分配管道內(nèi); 其中所述氣體分配管道被制作為杜瓦管,W將所述氣體分配管道的內(nèi)部與外部環(huán)境熱 絕緣; 其中所述氣體分配管道由吸收能量的材料所制作,所述能量來自于設置于所述腔室內(nèi) 的其他能量源,W被動地控制所述第二工藝氣體的溫度;或 其中所述氣體分配管道由具有高導熱率的材料制作,并且被禪接到散熱片。
      14. 一種處理基板的方法,包括W下步驟: 通過氣體分配管道引導工藝氣體至處理腔室,所述氣體分配管道設置于基板上方,所 述基板具有處理表面;和 在所述處理腔室內(nèi)相對于所述基板移動所述氣體分配管道,W將所述工藝氣體分配至 所述基板的整個處理表面。
      15. 如權利要求14所述的方法,其中移動所述氣體分配管道進一步包括在軸方向上線 性地移動所述氣體分配管道、或在橫向、非軸向方向上相對于所述基板的所述處理表面移 動所述氣體分配管道中的一或更多者。
      【文檔編號】H01L21/205GK104471678SQ201380038184
      【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權日:2012年7月27日
      【發(fā)明者】約瑟夫·M·拉內(nèi)什 申請人:應用材料公司
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