專利名稱：半導(dǎo)體處理反應(yīng)器及其部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總地涉及半導(dǎo)體處理設(shè)備，并尤其涉及用于將處理氣體輸送到襯底反應(yīng)室的裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
原子層沉積(“ALD”)是半導(dǎo)體工業(yè)中用于在諸如硅片的襯底上形成材料薄膜的一種已知工藝。ALD是氣相沉積的一種類型，其中，通過(guò)沉積具有由沉積層數(shù)確定的膜厚的多層超薄層來(lái)形成膜。在ALD工藝中，將待沉積的材料的一種或多種化合物(前體)的氣態(tài)分子供給到襯底或晶片以在襯底上形成那種材料的薄膜。在一個(gè)脈沖內(nèi)，第一前體材料在自限制過(guò)程中相當(dāng)完整地吸附到襯底上。前體材料可以在后續(xù)的反應(yīng)物脈沖中分解，以形成所期望材料的單層分子層。替代地，所吸附的前體材料可以與后續(xù)反應(yīng)物脈沖的反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，以形成化合物的單層分子層。通過(guò)反復(fù)的生長(zhǎng)周期產(chǎn)生較厚的膜，直到達(dá)到目標(biāo)厚度。在ALD工藝中，將具有待涂敷的至少一個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)襯底引入反應(yīng)器或沉積室。襯底被加熱到高于選擇的氣相反應(yīng)物的冷凝溫度但低于熱分解的期望溫度。一種反應(yīng)物能夠與吸附的前一反應(yīng)物種類進(jìn)行反應(yīng)，以在襯底表面上形成期望產(chǎn)品。產(chǎn)品可以呈膜、襯墊或?qū)拥男问?。在ALD工藝過(guò)程中，借助于反應(yīng)物脈沖之間的去除步驟，全都呈氣化或氣態(tài)形式的反應(yīng)物脈沖被相繼脈沖輸入反應(yīng)器。例如，在反應(yīng)物脈沖之間提供惰性氣體脈沖。在下一個(gè)反應(yīng)物脈沖之前，惰性氣體凈化一個(gè)反應(yīng)物脈沖室，以避免氣相混合或CVD型反應(yīng)。ALD 的特征在于每種反應(yīng)物都被輸送到襯底，直到實(shí)現(xiàn)飽和的表面狀態(tài)。重復(fù)循環(huán)以形成期望厚度的原子層。為了獲得自限制的生長(zhǎng)，提供足夠量的每一種前體以使襯底飽和。當(dāng)生長(zhǎng)速度是自限制時(shí)，生長(zhǎng)速度與反應(yīng)序列的重復(fù)速度而不是與在CVD中的反應(yīng)物流量成比例。用于ALD工藝的典型反應(yīng)室包括頂板和和底板，穿過(guò)頂板形成有槽。該槽使處理氣體可以通過(guò)該槽引入反應(yīng)室，且槽是設(shè)置成垂直于主氣流通路的大體直線的開(kāi)口。然而， 因?yàn)榻?jīng)過(guò)槽引入反應(yīng)室的處理氣體通常具有沿槽的整個(gè)寬度的相同流速，所以當(dāng)處理氣體流經(jīng)反應(yīng)室時(shí)，處理氣體與晶片的前緣接觸所耗時(shí)間在橫跨反應(yīng)室的寬度上是不同的。換言之，盡管經(jīng)由槽引入反應(yīng)室的處理氣體的速度在槽的寬度上基本上恒定，但在反應(yīng)室的邊緣附近引入反應(yīng)室的氣體與襯底前緣接觸所耗時(shí)間大于在反應(yīng)室的中心線附近引入反應(yīng)室的氣體與襯底前緣接觸的時(shí)間，如圖IA中所示。因此，在最靠近反應(yīng)室側(cè)壁的襯底最側(cè)面邊緣暴露于處理氣體之前，反應(yīng)室的中心線附近的襯底前緣暴露于較大量的處理氣體。這通常導(dǎo)致反應(yīng)室的中心線附近的襯底前緣經(jīng)許多ALD循環(huán)后具有比襯底側(cè)面邊緣大的沉積厚度，這是因?yàn)楫?dāng)前體吸附到較靠近反應(yīng)室的中心線的襯底前緣時(shí)，處理氣體中的前體濃度減小。在襯底上從襯底前緣流動(dòng)到尾緣的處理氣體內(nèi)的前體濃度的降低，以及相對(duì)于反應(yīng)室的側(cè)面邊緣來(lái)自縱向中心線的類似的濃度降低導(dǎo)致襯底上的沉積不均勻。由此，經(jīng)由槽引入反應(yīng)室的處理氣體的理想駐留時(shí)間分布應(yīng)當(dāng)在槽的整個(gè)寬度上基本相同， 因而，處理氣體從槽流動(dòng)到襯底前緣的對(duì)應(yīng)位置的時(shí)間在反應(yīng)室的寬度上是恒定的。駐留時(shí)間分布(“RTD”)是恒定時(shí)間(即，流體元到達(dá)固定位置的時(shí)間是恒定的) 輪廓，其應(yīng)當(dāng)進(jìn)行優(yōu)化，以使RTD的形狀對(duì)應(yīng)于襯底的整個(gè)前緣，如圖IB中所示。因此，在反應(yīng)室的中心線附近從襯底側(cè)面邊緣到前部邊緣橫跨襯底的整個(gè)前緣具有基本上相同濃度的處理氣體波。因此，需要一種氣體輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)使處理氣體分配成分配的處理氣體引入反應(yīng)室中，從而產(chǎn)生將處理氣體引入反應(yīng)室的槽和襯底的前緣之間的預(yù)定RTD，以形成在待處理的整個(gè)襯底上更為均勻的膜沉積。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于將至少一種處理氣體輸送到反應(yīng)室的氣體輸送系統(tǒng)。氣體輸送系統(tǒng)包括與反應(yīng)室流體連通的擴(kuò)散器。擴(kuò)散器直接附連于反應(yīng)室的上表面。 用于分配處理氣體的擴(kuò)散器容積形成于反應(yīng)室的上表面和擴(kuò)散器之間。對(duì)于本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于在處理氣體引入反應(yīng)室之前分配至少一種處理氣體的擴(kuò)散器。擴(kuò)散器包括入口部，該入口部具有穿過(guò)該入口部的通道以接納處理氣體。擴(kuò)散器還包括附連于入口部的分配部。分配部包括安裝表面、第一分配表面、第二分配表面、第三分配表面和第四分配表面，其中，第一、第二、第三和第四分配表面在第一側(cè)面和第二側(cè)面之間側(cè)向延伸。第一側(cè)面和第二側(cè)面在第一、第二、第三和第四分配表面和安裝表面之間延伸。在本發(fā)明的又一方面，提供用于處理半導(dǎo)體襯底的反應(yīng)器。反應(yīng)器包括擴(kuò)散器。擴(kuò)散器具有至少一個(gè)第一潤(rùn)濕表面。反應(yīng)器還包括可操作地連接到擴(kuò)散器的反應(yīng)室。反應(yīng)室與擴(kuò)散器流體連通，且反應(yīng)室具有至少一個(gè)第二潤(rùn)濕表面。反應(yīng)器還包括在第一、第二或第三潤(rùn)濕表面中的至少一個(gè)表面上的表面紋理。表面紋理具有約50-250Ra之間的表面粗糙度。從本發(fā)明的已借助附圖示出和描述的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)更加清楚。將實(shí)現(xiàn)的是，本發(fā)明能夠具有其它和不同的實(shí)施例， 且它們的細(xì)節(jié)能具有各方面的變型。因而，附圖和說(shuō)明應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為實(shí)質(zhì)上是說(shuō)明性的而非限制性的。


圖IA是經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中常用的反應(yīng)室的處理氣體的駐留時(shí)間分布圖。圖IB是經(jīng)過(guò)反應(yīng)室的處理氣體的較佳駐留時(shí)間分布圖。圖2是氣體分配系統(tǒng)、反應(yīng)室和排氣系統(tǒng)的實(shí)施例的俯視立體圖。圖3是圖2中所示氣體分配系統(tǒng)、反應(yīng)室和排氣系統(tǒng)的分解圖。圖4是圖2中所示氣體分配系統(tǒng)、反應(yīng)室和排氣系統(tǒng)沿線4-4的剖視圖。
圖5A是擴(kuò)散器的實(shí)施例的俯視立體圖。圖5B是圖5A中所示擴(kuò)散器的仰視立體圖。圖5C是圖5A中所示擴(kuò)散器的仰視平面圖。圖5D是圖5A中所示擴(kuò)散器的后視平面圖。圖5E是圖5C中所示擴(kuò)散器沿線X-X剖取的剖視圖。圖5F是圖5E中所示擴(kuò)散器的一部分的放大剖視圖。圖6A是反應(yīng)室的頂板的實(shí)施例的俯視立體圖。圖6B是圖6A中所示頂板的俯視平面圖。圖6C是圖6A中所示頂板的仰視平面圖。圖6D是圖6B中所示頂板沿線F-F剖取的剖視圖。圖6E是圖4中所示反應(yīng)室和氣體分配系統(tǒng)的一部分的放大剖視圖。圖7A是反應(yīng)室的底板的實(shí)施例的俯視立體圖。圖7B是圖7A中所示底板的俯視平面圖。圖7C是圖7A中所示底板的仰視平面圖。圖7D是圖7B中所示底板沿線D_D’剖取的剖視圖。圖8是排氣墊片的實(shí)施例的俯視立體圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖2至4，示出用于半導(dǎo)體加工工具的反應(yīng)器10的示例性實(shí)施例。反應(yīng)器10 包括外殼12、氣體輸送系統(tǒng)14、反應(yīng)室16和排氣組件18。外殼12形成半導(dǎo)體襯底可在其中進(jìn)行處理的室。反應(yīng)器10構(gòu)造成接納插入反應(yīng)室16的半導(dǎo)體襯底。一旦在反應(yīng)室16 中，可在襯底上進(jìn)行任何數(shù)目的不同處理和化學(xué)反應(yīng)，包括蝕刻過(guò)程、膜沉積過(guò)程、烘焙過(guò)程或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它過(guò)程。襯底在反應(yīng)室16中處理之后，取出襯底，然后另一襯底插入反應(yīng)室16中以進(jìn)行處理。在實(shí)施例中，外殼12提供處理成分所駐留的降壓室。在另一實(shí)施例中，外殼12提供保持在大氣壓或接近大氣壓的室。參見(jiàn)圖2-4，示出氣體輸送系統(tǒng)14、反應(yīng)室16和排氣組件18的示例性實(shí)施例。氣體輸送系統(tǒng)14包括構(gòu)造成將氣體運(yùn)輸?shù)脚c擴(kuò)散器22流體連通的混合器20的多根氣體管路。擴(kuò)散器22可操作地并流體連接到半導(dǎo)體襯底于其中進(jìn)行處理的反應(yīng)室16。反應(yīng)室16 包括頂板M和底板26，且頂板和底板MJ6形成在其內(nèi)部的反應(yīng)空間28。基座30構(gòu)造成相對(duì)于反應(yīng)室16抬高和降低，以將襯底32引入反應(yīng)空間觀及從反應(yīng)空間中取出襯底32。 排氣組件18可操作地并流體連接到反應(yīng)室16以從反應(yīng)室中撤出處理氣體和流出物。如圖 4中所示，示出氣體經(jīng)過(guò)混合器20、擴(kuò)散器22、反應(yīng)室16和排氣組件18的流動(dòng)路徑A。尤其是，流經(jīng)混合器20和擴(kuò)散器22的氣體沿與這些流經(jīng)反應(yīng)室16的氣體基本上相反的方向流動(dòng)。如圖2-3中所示，氣體輸送系統(tǒng)14包括可操作地連接到混合器20的多根氣體管路。在實(shí)施例中，用于將反應(yīng)氣體或液體引入混合器20的氣體管路可包括第一反應(yīng)物氣體管路34、第二反應(yīng)物氣體管路36、第三反應(yīng)物氣體管路38和第四反應(yīng)物氣體管路40。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，任何數(shù)目的反應(yīng)物氣體管路能可操作地并流體連接到混合器20，以將反應(yīng)物傳輸至該混合器。反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40構(gòu)造成輸送反應(yīng)物，諸如來(lái)自固體源的氣化前體、來(lái)自液體源的氣化前體、臭氧、水或用于處理襯底的任何其它反應(yīng)物。盡管氣體管路34、36、38、40被描述成構(gòu)造成輸送氣體，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解氣體、蒸氣和/或液體可類似地經(jīng)由這些管路而輸送到混合器20。氣體輸送系統(tǒng)14 還包括第一旁路管路42、第二旁路管路44、第三旁路管路46和第四旁路管路46。旁路管路 42、44、46、48構(gòu)造成將惰性氣體輸送到混合器20。每個(gè)旁路管路42、44、46、48都可操作地連接到對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40。旁路管路42、44、46、48與對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40以及混合器20流體連通。氣體輸送系統(tǒng)14還包括第一反吸管路50、第二反吸管路52、第三反吸管路M和第四反吸管路56。反吸管路20、52、M、56可操作地并流體連接到對(duì)應(yīng)的反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40、旁路管路42、44、46、48以及排氣組件18。 反吸管路50、5254、56構(gòu)造成通過(guò)抽出這些氣體并旁通反應(yīng)室16來(lái)可選擇地將來(lái)自反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40的反應(yīng)物氣體和/或?qū)?lái)自旁路管路42、44的惰性氣體輸送到排氣組件18。在實(shí)施例中，反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40、旁路管路42、44、46、48和反吸管路 50、5254、56全部由鈦制成，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)?shù)竭@些管路可由不銹鋼或?qū)⒉慌c輸送到混合器20或排氣組件18的任何氣體或流體反應(yīng)的任何其它材料制成。如圖2-4中所示，氣體輸送系統(tǒng)14還包括混合器20，該混合器構(gòu)造成接收來(lái)自反應(yīng)物氣體管路；34、36、38、40和旁路管路42、44、46、48的反應(yīng)氣體和惰性氣體。在實(shí)施例中， 反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40通過(guò)焊接永久地附連至混合器20。在另一實(shí)施例中，反應(yīng)物氣體管路34、36、38、40可拆除地固定到混合器20，因而，如果氣體管路受到損壞或者由于其它原因需要更換，則可以為了更換而從混合器20中僅拆下單獨(dú)的氣體管路和對(duì)應(yīng)的旁路管路和反吸管路。如圖4的剖視圖中所示，在實(shí)施例中，混合器20包括本體58和形成于本體58中的室60。在實(shí)施例中，兩根反應(yīng)物氣體管路34、36附連至本體58的一側(cè)，而另兩根反應(yīng)物氣體管路38、40附連至本體的相對(duì)側(cè)，因而，氣體可沿相對(duì)的方向引入室60，由此在氣體流入擴(kuò)散器22之前使氣體在室60內(nèi)循環(huán)。混合器20可拆除地附連于擴(kuò)散器22并與其流體連通。在實(shí)施例中，混合器20由鈦制成成，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，混合器可替代地由不銹鋼或?qū)⒉慌c經(jīng)由混合器20輸送到擴(kuò)散器22的任何氣體或流體反應(yīng)的任何其它材料制成。氣體輸送系統(tǒng)14還包括與混合器20流體連通的擴(kuò)散器22，且擴(kuò)散器22構(gòu)造成向反應(yīng)室16提供經(jīng)分配的氣流，如圖4中所示。反應(yīng)室16的頂板M包括上表面62、下表面64和在上表面和下表面62、64之間延伸的邊緣66。擴(kuò)散器22直接附連于反應(yīng)室16的上表面62，由此在兩者之間形成擴(kuò)散器容積68。參見(jiàn)圖5A-5F，示出擴(kuò)散器22的示例性實(shí)施例。在所示實(shí)施例中，擴(kuò)散器22是扇形構(gòu)件，其可松開(kāi)地固定到反應(yīng)室16的頂板M的上表面62。擴(kuò)散器22包括入口部70和分配部72。在實(shí)施例中，入口部70和分配部72 — 體形成。在另一實(shí)施例中，入口部70和分配部72單獨(dú)形成，隨后牢固地彼此附連。擴(kuò)散器 22還包括連接表面74、安裝表面76、上表面78、端面80和從上表面78伸出的成對(duì)的凸臺(tái) 82。連接表面74構(gòu)造成當(dāng)擴(kuò)散器22與混合器附連時(shí)與混合器20的本體58鄰接。安裝表面76構(gòu)造成與擴(kuò)散器22所附連的反應(yīng)室16的頂板M的上表面62接觸。擴(kuò)散器22的上表面78是與安裝表面76相對(duì)的表面并背對(duì)反應(yīng)室16。端面80在安裝表面76和上表面 78之間延伸，且端面80是形成擴(kuò)散器22的與入口部70相對(duì)的彎曲端的彎曲表面。擴(kuò)散器22的入口部70構(gòu)造成在氣體引入擴(kuò)散器22的分配部72之前提供氣體離開(kāi)混合器20的路徑，如圖5C-5E中所示。入口部70包括呈大體正方形構(gòu)件的入口塊84，如圖4中所示，該入口塊構(gòu)造成直接附連于混合器20的本體58。入口塊84包括形成穿過(guò)入口塊的通道86。通道86與混合器20的室60直接流體連通，因而，引入混合器20的氣體從該混合器輸送到形成于擴(kuò)散器22的入口塊84內(nèi)的通道86中。通道86較佳地提供混合器 20和擴(kuò)散器22的分配部72之間大體直線的路徑。通道86較佳地關(guān)于穿過(guò)入口部70延伸的中心軸線B(圖5E)對(duì)稱。在實(shí)施例中，通道86由第一通路88和相鄰的第二通路90構(gòu)成，其中，第一通路和第二通路88、90形成連續(xù)的流動(dòng)路徑。第一通路88由第一入口表面 92形成，而第二通路90由第二入口表面94形成。在實(shí)施例中，形成穿過(guò)入口塊84的第一通路88的第一入口表面92呈大體錐形， 因而，第一入口表面92的直徑在與混合器20相鄰的位置相對(duì)于與第二通路90相鄰的位置的較小直徑更大，如圖5E中所示。因?yàn)榈谝煌?8的截面面積沿氣體離開(kāi)混合器20的流動(dòng)路徑方向減小，所以這些氣體的流速隨著氣體沿第一通路88的長(zhǎng)度前進(jìn)而增大。在另一實(shí)施例中，第一入口表面92呈大體圓柱形，由此提供第一通路88沿其長(zhǎng)度基本恒定的橫截面。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一入口表面92可由能增大、減小或保持經(jīng)過(guò)第一通路88的恒定氣體流速的任何形狀來(lái)構(gòu)成。在實(shí)施例中，形成穿過(guò)入口塊84的第二通路90的第二入口表面94呈大體圓筒形，由此提供第二通路90沿其長(zhǎng)度基本恒定橫截面，如圖5E中所示。當(dāng)?shù)谝蝗肟诒砻?2 呈大體錐形，而第二入口表面94呈大體圓筒形時(shí)，兩表面之間的界面提供過(guò)渡，因而經(jīng)過(guò)第一通路88的氣體流速沿其長(zhǎng)度持續(xù)增大，而經(jīng)過(guò)第二通路90的氣體流速沿其長(zhǎng)度保持基本上相同。在另一實(shí)施例中，第二入口表面94呈大體錐形(未示出)，因而第二入口表面94的直徑在與第一入口表面92相鄰的位置相對(duì)于在與分配部72相鄰的位置處的較小直徑更大。當(dāng)?shù)谝蝗肟诒砻婧偷诙肟诒砻?2、94都呈大體錐形時(shí)，這些表面可以構(gòu)造成第一通路和第二通路88、90提供穿過(guò)入口塊84的持續(xù)變窄的通路，由此使流經(jīng)該變窄通路的氣體流速更為平緩地增大。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第二入口表面94可由能增大、減小或保持經(jīng)過(guò)第二通路90的恒定氣體流速的任何形狀構(gòu)成。第二通路90的與第一通路88相對(duì)的端部通入擴(kuò)散器22的分配部72。處理氣體借助于穿過(guò)入口部70在混合器20和分配部72之間延伸的通道86而引入分配部72，如圖5C-5E中所示。在實(shí)施例中，分配部72包括第一分配表面96、第二分配表面98、第三分配表面100以及第一偏轉(zhuǎn)表面102以及形成擴(kuò)散器容積68的側(cè)向邊界的第一側(cè)面104和第二側(cè)面106和在這兩個(gè)側(cè)面之間延伸的第三側(cè)面108。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，盡管所述實(shí)施例包括入口部70和分配部72的第三側(cè)面108之間延伸的四個(gè)不同表面，但可以有組合成在兩者之間延伸的任何數(shù)目的不同表面。在圖5C、5E和5F中所示實(shí)施例中，由入口部70、第二分配表面98和分配部72的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106界定第一分配表面96。在實(shí)施例中，第一分配表面96傾斜成第一分配表面96和反應(yīng)室16的頂板M的上表面62之間的距離沿從入口部70到分配部 72的第三側(cè)面108的方向減小，如圖5F中所示的角度α。在實(shí)施例中，第一分配表面96 在約0-10°之間傾斜。在另一實(shí)施例中，第一分配表面96在約3-7°之間傾斜。在又一實(shí)施例中，第一分配表面96呈約4°傾斜。在實(shí)施例中，在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間沒(méi)有第一分配表面96的側(cè)向坡度。在另一實(shí)施例中，第一分配表面96能以任何方式在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間傾斜或彎曲。在圖5C、5E和5F中所示實(shí)施例中，由第一分配表面96、第三分配表面100和分配部72的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106界定第二分配表面98。在實(shí)施例中，第二分配表面 98傾斜成使第二分配表面98和反應(yīng)室16的頂板M的上表面62之間的距離沿從第一分配表面96到分配部72的第三側(cè)面108的方向減小，如圖5F中所示的角度β。在實(shí)施例中， 第二分配表面98在約5-20°之間傾斜。在另一實(shí)施例中，第二分配表面98在約7-15°之間傾斜。在又一實(shí)施例中，第二分配表面98呈約10°傾斜。在實(shí)施例中，在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間沒(méi)有第二分配表面98的側(cè)向坡度。在另一實(shí)施例中，第二分配表面98 能以任何方式在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間傾斜或彎曲。流過(guò)擴(kuò)散器容積68的處理氣體在流過(guò)第一偏轉(zhuǎn)表面102之前流過(guò)第三擴(kuò)散表面 100，且下面更為詳細(xì)地描述第三分配表面100。在圖5C、5E和5F中所示實(shí)施例中，由第三分配表面100和分配部72的第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面104、106、108界定第一偏轉(zhuǎn)表面102。在實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)表面102傾斜成使第一偏轉(zhuǎn)表面102和反應(yīng)室16的頂板M 的上表面62之間的距離沿從第三分配表面100到分配部72的第三側(cè)面108方向減小，如圖 5F中所示的角度θ。在實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)表面102在約10-35°之間傾斜。在另一實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)表面102在約20-30°之間傾斜。在又一實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)表面102呈約
傾斜。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一分配表面96、第二分配表面98和第一偏轉(zhuǎn)表面102可沿從入口部70到分配部72的第三側(cè)面108的縱向方向或者從第一側(cè)面104 到第二側(cè)面106的側(cè)向方向以任何角度傾斜。在實(shí)施例中，在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106 之間沒(méi)有第一偏轉(zhuǎn)表面102的側(cè)向坡度。在另一實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)表面102能以任何方式在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間傾斜或彎曲。在圖5C、5E和5F中所示實(shí)施例中，由第二分配表面98、第一偏轉(zhuǎn)表面102和分配部72的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106界定第三分配表面100。在實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝环峙浔砻?6和第二分配表面98如上所述沿縱向方向傾斜時(shí)，第三分配表面100沿側(cè)向傾斜。第三分配表面100關(guān)于沿?cái)U(kuò)散器22的縱向軸線(圖5C)對(duì)齊的中心線110對(duì)稱。在實(shí)施例中，當(dāng)擴(kuò)散器22附連于反應(yīng)室16的頂板M時(shí)，第三分配表面100的中心線110和頂板M 的上表面62之間的距離在約1. 0-3. 0毫米之間。在另一實(shí)施例中，第三分配表面100的中心線110和頂板M的上表面62之間的距離在約2. 0-2. 5毫米之間。在另一實(shí)施例中，第三分配表面100的中心線110和頂板M的上表面62之間的距離為約2. 24毫米。第三分配表面100沿側(cè)向傾斜成與第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106直接相鄰的第三分配表面100相對(duì)于第三分配表面100的中心線110和頂板M的上表面62之間的距離與頂板M的上表面 62離得更遠(yuǎn)。在實(shí)施例中，與第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106直接相鄰的第三分配表面100 和頂板M的上表面62之間的距離在約3. 0-5. 0毫米之間。在另一實(shí)施例中，與第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106直接相鄰的第三分配表面100和頂板M的上表面62之間的距離在約 3. 5-4. 8毫米之間。在又一實(shí)施例中，與第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106直接相鄰的第三分配表面100和頂板M的上表面62之間的距離在約4. 0毫米。第三分配表面100在中心線 110和相對(duì)的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間的側(cè)向坡度可以是連續(xù)的坡度或可以彎曲成使第三分配表面100與頂板M的上表面62間隔開(kāi)的距離在中心線110和第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間是非線性的。
當(dāng)處理氣體經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器容積68從混合器20流動(dòng)到反應(yīng)室16時(shí)，第三分配表面 100用作對(duì)處理氣體的第一氣體流動(dòng)限制。第一分配表面和第二分配表面96、98提供第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106之間持續(xù)增大的側(cè)向?qū)挾纫约暗谝环峙浔砻婧偷诙峙浔砻?6、 98和頂板M的上表面之間持續(xù)減小的高度，而第三分配表面100尤其成形為使處理氣體在其與第一偏轉(zhuǎn)表面102接觸并朝向反應(yīng)室16之前側(cè)向分配在第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106 之間。除了側(cè)向分配處理氣體外，第三分配表面100還更改處理氣體在擴(kuò)散器容積68的寬度上的相對(duì)氣體流速。尤其是，所述實(shí)施例的第三分配表面100限制中心線110附近的氣體流動(dòng)，以減小在擴(kuò)散器22的中心軸線附近的氣流速度，同時(shí)逐步減小氣體相對(duì)于中心線 110側(cè)向流動(dòng)的限制。因此，與靠近第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106的第一偏轉(zhuǎn)表面102接觸的處理氣體流速比與靠近中心線110的第一偏轉(zhuǎn)表面102接觸的處理氣體的流速大。因此，從擴(kuò)散器22流入反應(yīng)室16的處理氣體的速度在第一偏轉(zhuǎn)表面102的寬度上變化。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，第三分配表面100的形狀能以任何方式成形或傾斜，以在其寬度上提供預(yù)定的氣體流度分布，且所得氣體流速分布產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的駐留時(shí)間分布，如下面詳細(xì)所述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，沿入口部70和第三側(cè)面108之間的方向延伸的任何表面可提供控制在擴(kuò)散器22的寬度上相對(duì)氣體流速的第一流動(dòng)限制。在實(shí)施例中，擴(kuò)散器22還包括第一過(guò)渡表面112和第二過(guò)渡表面114，如圖5B-5C 中所示。第一過(guò)渡表面和第二過(guò)渡表面112、114是彎曲面，這些彎曲面提供擴(kuò)散器22的分配部72的側(cè)向定位的表面和垂直定位表面之間的過(guò)渡。第一過(guò)渡表面112提供基本上垂直定位的第一側(cè)面104和基本上側(cè)向定位的第一分配表面96、第二分配表面98、第三分配表面100和第一偏轉(zhuǎn)表面102之間的過(guò)渡。第二過(guò)渡表面114提供基本上垂直定位的第二側(cè)面106和基本上側(cè)向定位的第一分配表面96、第二分配表面98、第三分配表面100和第一偏轉(zhuǎn)表面102之間的過(guò)渡。在另一實(shí)施例中，垂直定向的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106 與側(cè)向定位的第一分配表面96、第二分配表面98、第三分配表面100以及第一偏轉(zhuǎn)表面102 直接過(guò)渡，以形成它們之間的角度，而沒(méi)有中間的過(guò)渡表面。在實(shí)施例中，擴(kuò)散器22的分配部72的第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106都由多段構(gòu)成，其中，每個(gè)相鄰段沿相對(duì)于擴(kuò)散器22的中心線110側(cè)向具有不同的曲率，如圖5C中所示。第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106沿側(cè)向的形狀可以進(jìn)行優(yōu)化，從而當(dāng)這些處理氣體與第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106接觸時(shí)減小或消除處理氣體的再循環(huán)。在另一實(shí)施例中，第一側(cè)面和第二側(cè)面104、106在入口部70和第三側(cè)面108之間的形狀具有在它們之間一致的曲率。在處理氣體經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器22之后，處理氣體經(jīng)頂板M引入反應(yīng)室16，如圖4和 6A-6D中所示。頂板M包括上表面62、下表面64和在上表面與下表面62、64之間延伸的邊緣66。如圖6C中所示，下表面64是大體平坦的表面。上表面62包括從其中伸出的成對(duì)凸起的凸臺(tái)120。上表面62還包括從上表面62伸入頂板M厚度的凹入?yún)^(qū)域122。凹入?yún)^(qū)域122構(gòu)造成當(dāng)擴(kuò)散器22如圖4中所示附連于頂板M時(shí)接納擴(kuò)散器22的入口部70。凹入?yún)^(qū)域122的深度尺寸和形狀應(yīng)當(dāng)允許入口部70設(shè)置在該凹入?yún)^(qū)域內(nèi)。如圖4和6A-6D中所示，頂板M還包括凸起表面1對(duì)。凸起表面1 成形為基本上對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散器22的分配部72。因此，當(dāng)擴(kuò)散器22直接附連于頂板M的上表面62時(shí)，擴(kuò)散器22的安裝表面76與頂板M的凸起表面IM基本對(duì)齊。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，凸起表面124的尺寸可以比擴(kuò)散器22的安裝表面76的外輪廓略大，以確保整個(gè)安裝表面76與頂板M鄰接。擴(kuò)散器容積68 (圖4)形成于頂板M的凸起表面IM和擴(kuò)散器 22的第一、第二和第三分配表面96、98、100，第一偏轉(zhuǎn)表面102，第一、第二和第三側(cè)面104、 106、108和第一和第二過(guò)渡表面112、114之間。頂板M還包括穿過(guò)其厚度形成的入口槽126，如圖4和6A-6E中所示。在實(shí)施例中，入口槽1 形成為彎曲槽，該彎曲槽基本上對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散器22的第三側(cè)面108。在實(shí)施例中，入口槽126的形狀一般對(duì)應(yīng)于襯底32的前緣，以減小處理氣體必須在入口槽1 和襯底32的前緣之間流動(dòng)的距離，因而氣體必須在入口槽1 和襯底32的前緣之間行進(jìn)的距離在入口槽1 的整個(gè)寬度上基本上是相同的。入口槽126的形狀可以結(jié)合第三分配表面 100的形狀進(jìn)行優(yōu)化，以提供處理氣體在入口槽1 和襯底32的前緣之間預(yù)定的駐留時(shí)間分布(圖4)。在另一實(shí)施例中，入口槽1 基本上呈直線。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，入口槽1 可以基本上呈直線、彎曲或任何其它形狀，而彎曲的入口槽1 可具有足以在反應(yīng)空間觀內(nèi)提供預(yù)定的駐留時(shí)間分布的任何曲率半徑。入口槽126的尺寸和形狀應(yīng)當(dāng)是當(dāng)處理氣體從擴(kuò)散器22流動(dòng)到反應(yīng)空間觀時(shí)不提供對(duì)處理氣體的附加流動(dòng)限制。如圖4和圖6D-6E中所示，穿過(guò)頂板M的厚度形成的入口槽126由外表面128、內(nèi)表面130、第一傾斜表面132、第二傾斜表面133和成對(duì)的角部面134形成，角部面提供外表面1 和內(nèi)表面及傾斜表面130、132、133之間的過(guò)渡。在實(shí)施例中，外表面和內(nèi)表面128、 130基本上同心，因而，這些表面之間的距離沿入口槽126的整個(gè)長(zhǎng)度基本上相同。在實(shí)施例中，外表面和內(nèi)表面128、130以基本上垂直的方式定位，以提供擴(kuò)散器容積68和反應(yīng)空間觀之間基本上垂直的通路。在實(shí)施例中，入口槽1沈僅形成有外表面和內(nèi)表面128、130， 而沒(méi)有第一和第二傾斜表面132、133。在所示實(shí)施例中，第一傾斜表面132從頂板M的上表面62向下延伸。第一傾斜表面132提供過(guò)渡表面，因而，離開(kāi)擴(kuò)散器容積68進(jìn)入入口槽 126的處理氣體不以直角前進(jìn)。而是，第一傾斜表面132允許氣體從大體水平的流動(dòng)方向緩慢過(guò)渡地流動(dòng)到大體垂直的流動(dòng)方向，由此避免會(huì)產(chǎn)生帶動(dòng)處理氣體流動(dòng)的湍流渦旋、漩渦或再循環(huán)并會(huì)引起這些局部區(qū)域內(nèi)的化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)模式的突兀過(guò)渡。內(nèi)表面130以基本垂直的方式在第一傾斜表面132和第二傾斜表面之間延伸。在圖4和6D-6E中所示的實(shí)施例中，第二傾斜表面133從頂板M的下表面64以一角度向上延伸。第二傾斜表面133提供過(guò)渡表面，因而，離開(kāi)入口槽1 進(jìn)入反應(yīng)空間觀的氣體并不以會(huì)引起上述湍流問(wèn)題的直角前進(jìn)。而是，第二傾斜表面133允許氣體從基本垂直的流動(dòng)方向緩慢過(guò)渡地流動(dòng)到基本水平的流動(dòng)方向。第一和第二傾斜表面132、133減小在入口槽126內(nèi)再循環(huán)或渦流的可能性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，第一和第二傾斜表面132、133能以相對(duì)于頂板M的上下表面62、64的任何角度來(lái)形成。在操作時(shí)，處理氣體流經(jīng)擴(kuò)散器22，氣體的流動(dòng)在第三分配表面100和頂板M的上表面62之間受限制，然后處理氣體經(jīng)由入口槽1 引入反應(yīng)室16。第三分配表面100構(gòu)造成在擴(kuò)散器22的寬度上相對(duì)于其中心線110修改處理氣體的氣體流速。因此，當(dāng)處理氣體進(jìn)入入口槽126時(shí)，處理氣體在入口槽126的寬度上的氣體流速作類似變化。在實(shí)施例中，變化的氣流速度結(jié)合入口槽126的形狀產(chǎn)生駐留時(shí)間分布，這種駐留時(shí)間分布的形狀使處理氣體波基本上對(duì)應(yīng)于襯底前緣的形狀，如圖IB中所示。處理氣體的駐留時(shí)間是流體元行進(jìn)一給定距離所花費(fèi)的時(shí)間。駐留時(shí)間分布是恒定駐留時(shí)間橫跨寬度的輪廓。因此，圖IB示出示例性的駐留時(shí)間分布，其中，駐留時(shí)間分布的形狀嚴(yán)密地對(duì)應(yīng)于襯底的前緣， 因而，處理氣體從入口槽1 流動(dòng)到襯底前緣所花費(fèi)的時(shí)間在反應(yīng)室16的寬度上是恒定的。駐留時(shí)間分布的所述形狀是由以相對(duì)于在反應(yīng)室的中心線附近的較低氣體流速來(lái)說(shuō)在反應(yīng)室的相對(duì)側(cè)面邊緣附近較高的氣體流速離開(kāi)入口槽126的氣體流速造成的。盡管入口槽1 和襯底前緣之間的總體距離在反應(yīng)室的寬度上幾乎相同，但反應(yīng)空間觀內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)需要預(yù)定的氣體流速分布來(lái)產(chǎn)生這種形狀的駐留時(shí)間分布。圖IB僅示出對(duì)由擴(kuò)散器 22的第三分配表面100引起的對(duì)氣流的限制造成的駐留時(shí)間分布的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第三分配表面100—或擴(kuò)散器的構(gòu)造成提供氣體流動(dòng)限制的任何其它表面一可以更改以產(chǎn)生預(yù)定的駐留時(shí)間分布。在另一實(shí)施例中，第三分配表面100 成形為在入口槽126寬度上所得的氣體流速分布產(chǎn)生“中心較重”的大體平坦形狀的駐留時(shí)間分布，或者換言之駐留時(shí)間分布的形狀對(duì)應(yīng)于襯底尾緣的形狀。如圖4中所示，頂板M附連于底板沈以形成具有反應(yīng)空間觀的反應(yīng)室16，該反應(yīng)空間形成在頂板和底板MJ6之間。如圖7A-7C中所示，底板沈是大體平坦的構(gòu)件，其具有上表面136、下表面138和在上表面和下表面136、138之間延伸的邊緣140。底板沈包括由凹入表面144、第一側(cè)面邊緣146、第二側(cè)面邊緣148、第三側(cè)面邊緣150和第二偏轉(zhuǎn)表面152構(gòu)成的凹入?yún)^(qū)域142，其中，第一、第二、第三側(cè)面邊緣146、148、150和第二偏轉(zhuǎn)表面152在凹入表面144和底板沈的上表面136之間延伸。在實(shí)施例中，第一、第二和第三側(cè)面邊緣146、148、150以基本直線的方式在上表面136和凹入表面144之間延伸，其中，側(cè)面邊緣146、148、150和凹入表面144之間的過(guò)渡一般成直角。在另一實(shí)施例中，第一、第二和第三側(cè)面邊緣146、148、150從上表面136以大體垂直的方式延伸，但可包括用于在側(cè)面邊緣146、148、150和凹入表面144之間過(guò)渡的微小的曲率半徑。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，當(dāng)?shù)谝?、第二和第三?cè)面邊緣146、148、150在上表面136和底板沈的凹入表面 144之間延伸時(shí)，它們可以任何方式來(lái)定向。第二偏轉(zhuǎn)表面152在底板沈的上表面136和凹入表面144之間延伸，如圖4、7B 和7D中所示。第二偏轉(zhuǎn)表面152沿側(cè)向和垂直方向彎曲。在實(shí)施例中，第二偏轉(zhuǎn)表面152 沿側(cè)向圍繞底板26的縱向中心線成弧度，其中，第二偏轉(zhuǎn)表面152的弧度形狀基本上對(duì)應(yīng)于穿過(guò)頂板M形成的入口槽126的弧度形狀。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第二偏轉(zhuǎn)表面152沿側(cè)向的曲率半徑應(yīng)對(duì)應(yīng)于穿過(guò)頂板M形成的入口槽126的曲率半徑以及擴(kuò)散器22的第一偏轉(zhuǎn)表面102的曲率半徑。在實(shí)施例中，第二偏轉(zhuǎn)表面152是在凹入?yún)^(qū)域142 的第一側(cè)面邊緣和第三側(cè)面邊緣146、150之間延伸的彎曲表面。第二偏轉(zhuǎn)表面152提供底板沈的上表面136和凹入表面144之間的彎曲表面，以將處理氣體從穿過(guò)入口槽126的基本垂直的流動(dòng)方向改向到穿過(guò)反應(yīng)空間觀的基本水平的流動(dòng)方向。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第二偏轉(zhuǎn)表面152在上表面136和凹入表面144之間的總長(zhǎng)度和曲率半徑可以是足以允許處理氣體改變流動(dòng)方向而沒(méi)有相當(dāng)大量的氣體渦流或再循環(huán)的任何角度或長(zhǎng)度。底板沈還包括穿過(guò)底板形成的孔154，如圖7A-7D中所示。孔巧4在底板沈的下表面138和凹入表面144之間延伸?？浊?構(gòu)造成接納載有將在反應(yīng)室16內(nèi)進(jìn)行處理的襯底32的基座30(圖4)。在操作時(shí)，撤去基座30，或降低基座，以接納插入外殼12的襯底32。一旦襯底32安置于基座30上，基座30被抬高到孔154內(nèi)的處理位置，其中，基座30定位在底板沈附近或與底板接觸。在處理襯底32之后，基座30被降低離開(kāi)孔154，且用另一襯底32來(lái)重復(fù)循環(huán)。處理氣體經(jīng)由與底板沈的第二偏轉(zhuǎn)表面152相鄰的入口槽1 而引入反應(yīng)空間 28，并經(jīng)由與底板沈的凹入?yún)^(qū)域142的第二側(cè)面邊緣148相鄰形成的排氣槽156而離開(kāi)反應(yīng)空間觀，如圖4和7A-7D中所示。排氣槽156在底板沈的下表面138和凹入表面144之間延伸的細(xì)長(zhǎng)槽。在實(shí)施例中，排氣槽156側(cè)向延伸凹入?yún)^(qū)域142的第一和第三側(cè)面邊緣 146、150之間的整個(gè)距離。在另一實(shí)施例中，排氣槽156僅側(cè)向延伸在第一和第三側(cè)面邊緣 146、150之間距離的一部分。在實(shí)施例中，排氣槽156關(guān)于底板沈的縱向軸線對(duì)稱。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，排氣槽156可具有足以允許處理氣體離開(kāi)頂板和底板M、26 之間的反應(yīng)空間觀的任何長(zhǎng)度或?qū)挾?。排氣?56應(yīng)當(dāng)構(gòu)造成它不提供對(duì)穿過(guò)排氣槽的氣體流動(dòng)的限制，但可通過(guò)調(diào)節(jié)穿過(guò)排氣組件18的傳導(dǎo)輪廓有助于氣體輸送系統(tǒng)14總體控制襯底前緣處的駐留時(shí)間分布。處理氣體通過(guò)排氣槽156離開(kāi)反應(yīng)室16，然后容納于排氣組件18中。在圖2-4中所示的實(shí)施例中，排氣組件18可操作地連接到反應(yīng)室16的底板沈。 在實(shí)施例中，排氣組件18包括排氣墊片158、排流槽160(exhaust launder)和將處理氣體和流出物從排流槽160運(yùn)輸?shù)酵鈿?2之外的管道系。當(dāng)組裝時(shí)，排氣墊片158設(shè)置在排流槽160和底板沈的下表面138之間，且排氣組件18直接附連于反應(yīng)室16。如圖8中所示，排氣墊片158包括穿過(guò)排氣墊片形成的細(xì)長(zhǎng)限制槽162。排氣墊片 158提供對(duì)處理氣體流動(dòng)的第二限制。在實(shí)施例中，限制槽162的長(zhǎng)度基本上對(duì)應(yīng)于穿過(guò)底板沈形成的排氣槽156的長(zhǎng)度。限制槽162形成為該槽是蝴蝶結(jié)形(bow-tie)。換言之， 限制槽162的寬度在限制槽162的相對(duì)端部處相對(duì)于在限制槽162的中點(diǎn)166處的較窄寬度來(lái)說(shuō)較大。給定處理氣體沿排氣槽156的基本恒定的流速，限制槽162的形狀提供對(duì)經(jīng)過(guò)限制槽162的中點(diǎn)166的處理氣體相對(duì)于對(duì)處理氣體在限制槽162的端部164附近的較小流動(dòng)限制來(lái)說(shuō)增大的流動(dòng)限制。因此，當(dāng)離開(kāi)排氣墊片158時(shí)，限制槽162的中點(diǎn)166附近的氣體流速比限制槽162的端部164附近的氣體流速小。結(jié)果，第二氣體流動(dòng)限制結(jié)合由擴(kuò)散器22的第三分配表面100引起的氣體流動(dòng)限制導(dǎo)致經(jīng)過(guò)反應(yīng)室16的駐留時(shí)間分布嚴(yán)密對(duì)應(yīng)于被處理的襯底32的整個(gè)前緣的形狀。當(dāng)如圖4中所示組裝頂板和底板M、26以形成反應(yīng)室16時(shí)，反應(yīng)空間觀形成在底板沈的凹入?yún)^(qū)域142、基座30和頂板M的下表面64之間。反應(yīng)空間28提供處理氣體可通過(guò)其在入口槽1 和排氣槽156之間行進(jìn)的體積。在反應(yīng)空間28內(nèi)，處理氣體與襯底 32接觸以在襯底32上沉積一層材料。在襯底表面上的化學(xué)反應(yīng)的流出物或副產(chǎn)品和任何未反應(yīng)的處理氣體從反應(yīng)室16經(jīng)由排氣槽156排出。如圖6E中所示，當(dāng)擴(kuò)散器22附連于組裝好的反應(yīng)室16時(shí)，形成在入口槽126的外表面1 和頂板M的上表面62的連結(jié)處的邊緣與擴(kuò)散器22的安裝表面76直接相鄰定位。結(jié)果，形成在擴(kuò)散器22的安裝表面76和第三側(cè)面108的連結(jié)處的邊緣定位在形成入口槽126的間隙內(nèi)，該入口槽形成在頂板M內(nèi)，因而，擴(kuò)散器22的邊緣不與入口槽126的對(duì)應(yīng)邊緣相對(duì)齊。相似地，當(dāng)頂板M附連于底板沈以形成反應(yīng)室16時(shí)，形成在底板沈的上表面136 和第二偏轉(zhuǎn)表面152之間的凹入?yún)^(qū)域142的邊緣就定位在略微超出頂板M的入口槽1 的外表面128，因而，與入口槽1 相鄰定位的凹入?yún)^(qū)域142的邊緣與頂板M的下表面64 接觸。結(jié)果，由頂板M的下表面64和外表面128的連結(jié)形成的邊緣定位在底板沈的凹入?yún)^(qū)域142之上。因此，擴(kuò)散器22的邊緣相對(duì)于入口槽126的對(duì)應(yīng)邊緣略微偏離，且入口槽 126的邊緣相對(duì)于底板的凹入?yún)^(qū)域142的對(duì)應(yīng)邊緣略微偏離。當(dāng)處理氣體從擴(kuò)散器容積68 過(guò)渡到入口槽126再過(guò)渡到反應(yīng)空間觀時(shí)，這些偏移邊緣提供階式流動(dòng)作用，其中，氣體流動(dòng)沿流動(dòng)方向作大體u形彎的變化。階式流動(dòng)作用減小或消除處理氣體的再循環(huán)，如果擴(kuò)散器22、頂板M和底板沈的對(duì)應(yīng)邊緣未適當(dāng)對(duì)齊時(shí)會(huì)產(chǎn)生這種再循環(huán)。因?yàn)榈谝粴怏w流動(dòng)限制從入口槽126向上游移動(dòng)，因而，入口槽126并不用作氣體流動(dòng)限制，所以簡(jiǎn)化擴(kuò)散器22和反應(yīng)室16的拆解。結(jié)果，拆解的簡(jiǎn)化允許更直接的視線，從而清潔或添加表面紋理到擴(kuò)散器22和反應(yīng)室16的表面。在實(shí)施例中，包括氣體管路、混合器20和擴(kuò)散器22以及反應(yīng)室的頂板和底板24、 26的整個(gè)氣體輸送系統(tǒng)14由不銹鋼制成。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，氣體管路、混合器20和/或擴(kuò)散器22還可由鈦、鋁、合金或相對(duì)于襯底處理中所用的處理氣體為惰性的任何材料制成。混合器20、擴(kuò)散器22、頂板M和底板沈都包括與從氣體管路流動(dòng)到排氣組件18的處理氣體相接觸的表面。與處理氣體接觸的每個(gè)表面都是潤(rùn)濕表面，意味著當(dāng)處理氣體流經(jīng)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)表面的至少一部分暴露于處理氣體。對(duì)于混合器20，形成室 60的表面在其與處理氣體接觸時(shí)是潤(rùn)濕表面。對(duì)于擴(kuò)散器22，形成穿過(guò)入口部70的通道 86的第一和第二入口表面92、94是潤(rùn)濕表面。另外，形成擴(kuò)散器容積68的每個(gè)表面也是潤(rùn)濕表面。擴(kuò)散器容積68的這些潤(rùn)濕表面包括第一、第二和第三分配表面96、98、100，第一偏轉(zhuǎn)表面102，第一、第二和第三側(cè)面104、106、108，第一過(guò)渡表面和第二過(guò)渡表面112、114 和頂板M的凸起表面124的至少一部分。對(duì)于入口槽126，外表面1 和第一及第二傾斜表面132、133和內(nèi)表面130也是潤(rùn)濕表面。對(duì)于反應(yīng)室16，形成反應(yīng)空間28的所有表面都是潤(rùn)濕表面。擴(kuò)散器容積觀的潤(rùn)濕表面包括由凹入?yún)^(qū)域142以及凹入表面144露出的頂板對(duì)的下表面64的至少一部分、第一、第二和第三側(cè)面邊緣146、148、150以及第二偏轉(zhuǎn)表面 152。在處理襯底32的過(guò)程中，當(dāng)處理氣體引入氣體輸送系統(tǒng)14和反應(yīng)室16中時(shí)，處理氣體以與處理的襯底32表面的相似方式與潤(rùn)濕表面反應(yīng)。在ALD工藝的每個(gè)循環(huán)之后， 大約單層材料沉積在襯底32的暴露表面上以及氣體輸送系統(tǒng)14和反應(yīng)室16的所有潤(rùn)濕表面上。如果潤(rùn)濕表面有非常小的表面粗糙度，則材料的沉積層不會(huì)保持粘附于潤(rùn)濕表面并傾向于隨著膜積聚而從潤(rùn)濕表面剝落。然后，剝落的沉積層可落在襯底表面上，由此影響襯底上總體沉積的均勻性，以及導(dǎo)致可產(chǎn)出可行芯片的襯底的較小的表面積。然而，如果潤(rùn)濕表面具有過(guò)高的表面粗糙度，潤(rùn)濕表面的總表面面積增大使處理氣體的濃度顯著降低的量，濃度降低是由于在處理氣體中的前體材料在處理氣體到達(dá)處理的襯底32之前粘附于潤(rùn)濕表面。由此，本發(fā)明向每個(gè)潤(rùn)濕表面提供表面紋理，其中，表面紋理向每個(gè)潤(rùn)濕表面提供這樣大小的表面粗糙度，即，使沉積材料層的剝落量減小并且最終與襯底表面接觸的處理氣體中前體材料的濃度并不通過(guò)吸附到潤(rùn)濕表面上而顯著減小。因?yàn)锳LD是表面敏感的工藝，所以表面紋理的量和程度應(yīng)當(dāng)優(yōu)化成平衡由剝落和不粘附在潤(rùn)濕表面上而引起的膜應(yīng)力的減小和由于前體吸附在潤(rùn)濕表面上造成的化學(xué)損失。在實(shí)施例中，所有潤(rùn)濕表面的表面粗糙度在約30_250Ra(或μ英寸)之間。在另一實(shí)施例中，所有潤(rùn)濕表面的表面粗糙度在約32-1 IORa之間。在又一實(shí)施例中，所有潤(rùn)濕表面的表面粗糙度在約90Ra。通過(guò)可利用與潤(rùn)濕表面的物理和化學(xué)接觸的多步處理來(lái)達(dá)到混合器20、擴(kuò)散器22和反應(yīng)室16的潤(rùn)濕表面的表面粗糙度。表面紋理是用于處理表面的任何技術(shù)，因而，在很大程度上控制離開(kāi)理想表面的垂直偏移。表面紋理可通過(guò)多種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括機(jī)械的技術(shù)(即，研磨、噴砂、砂紙打磨或機(jī)加工來(lái)去除材料)或用相似或不相似但兼容的材料涂敷表面，以從起始表面抬高表面 (即，噴涂、粉末涂敷、浸漬、蒸發(fā)鍍層、旋壓涂層等)。盡管已描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不作如此限制，而可不脫離本發(fā)明地作修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定，所有文字上或通過(guò)等同方式落入權(quán)利要求書(shū)含義內(nèi)的裝置、過(guò)程和方法意在包含于該范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種用于將至少一種處理氣體輸送到反應(yīng)室的氣體輸送系統(tǒng)，所述氣體輸送系統(tǒng)包括與所述反應(yīng)室流體連通的擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器直接附連于所述反應(yīng)室的上表面，其中， 用于分配所述至少一種處理氣體的擴(kuò)散器容積形成于所述擴(kuò)散器和所述反應(yīng)室的所述上表面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)散器包括至少一個(gè)分配表面，所述分配表面構(gòu)造成限制所述至少一個(gè)處理氣體的流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)分配表面的至少一部分與所述反應(yīng)室的所述上表面間隔開(kāi)第一距離，而所述至少一個(gè)分配表面的另一部分與所述反應(yīng)室的所述上表面間隔開(kāi)第二距離。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第一距離小于所述第二距離， 而在所述分配表面的中心線和所述反應(yīng)室的所述上表面之間測(cè)量出所述第一距離。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第一距離在約2.0到2. 5毫米之間。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第一距離是約2.24毫米。
7.如權(quán)利要求4所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第二距離是在所述反應(yīng)室的所述上表面和所述至少一個(gè)分配表面的每個(gè)相對(duì)端之間測(cè)量出的，而所述第二距離在約 3. 5毫米與4. 8毫米之間。
8.如權(quán)利要求7所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第二距離在約4.0毫米。
9.如權(quán)利要求3所述的氣體輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第二距離大于所述第一距離， 且所述第二距離是在所述反應(yīng)室的所述上表面和所述至少一個(gè)分配表面的每個(gè)相對(duì)端之間測(cè)量出的。
10.一種用于分配至少一種處理氣體的擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器包括入口部，所述入口部具有穿過(guò)所述入口部形成的通道，所述通道用于接納所述至少一種處理氣體；以及分配部，所述分配部附連于所述入口部，所述分配部包括安裝表面、第一分配表面、第二分配表面、第三分配表面和第四分配表面，其中，所述第一、第二、第三和第四分配表面在第一側(cè)面和第二側(cè)面之間側(cè)向延伸，且其中所述第一側(cè)面和第二側(cè)面在所述第一、第二、第三和第四分配表面和所述安裝表面之間延伸。
11.如權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述安裝表面是大體平坦的表面。
12.如權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第一分配表面靠近所述入口部，所述第二分配表面靠近所述第一分配表面，所述第三分配表面靠近所述第二分配表面，而所述第四分配表面靠近所述第三分配表面。
13.如權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第一分配表面相對(duì)于所述安裝表面傾斜約4°，所述第二分配表面相對(duì)于所述安裝表面傾斜約10°，且所述第四分配表面相對(duì)于所述安裝表面傾斜約26°。
14.如權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第三分配表面是大體平坦的表面， 并且基本上平行于所述安裝表面。
15.如權(quán)利要求10所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第三分配表面在所述第三分配表面的中心線和所述第一側(cè)面和第二側(cè)面之間傾斜。
16.如權(quán)利要求15所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第三分配表面具有所述中心線和所述第一側(cè)面和第二側(cè)面之間恒定的坡度。
17.如權(quán)利要求15所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第三分配表面的所述中心線與所述安裝表面垂直地間隔開(kāi)約1. 0毫米到3. 0毫米之間，而與所述第一側(cè)面和第二側(cè)面相鄰的所述第三分配表面與所述安裝表面垂直地間隔開(kāi)約3. 0毫米和5. 0毫米之間。
18.如權(quán)利要求15所述的擴(kuò)散器，其特征在于，所述第三分配表面的所述中心線與所述安裝表面垂直地間隔開(kāi)約2. 24毫米，而與所述第一側(cè)面和第二側(cè)面相鄰的所述第三分配表面與所述安裝表面垂直地間隔開(kāi)約4. 0毫米。
19.一種用于處理半導(dǎo)體襯底的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括擴(kuò)散器，所述擴(kuò)散器具有至少一個(gè)第一潤(rùn)濕表面；反應(yīng)室，所述反應(yīng)室可操作地連接到所述擴(kuò)散器，所述反應(yīng)室與所述擴(kuò)散器流體連通， 且所述反應(yīng)室具有至少一個(gè)第二潤(rùn)濕表面；所述第一潤(rùn)濕表面和第二潤(rùn)濕表面中的至少一個(gè)表面上的表面紋理，所述表面紋理具有約30-250Ra之間的表面粗糙度。
20.如權(quán)利要求19所述的反應(yīng)器，其特征在于，所述表面紋理具有約90Ra的表面粗糙
全文摘要
具有包圍氣體輸送系統(tǒng)(14)的外殼的反應(yīng)器可操作地連接到反應(yīng)室(16)和排氣組件(18)。氣體輸送系統(tǒng)包括用于向反應(yīng)室提供至少一種處理氣體的多根氣體管路。氣體輸送系統(tǒng)還包括用于接納至少一種處理氣體的混合器(20)?；旌掀骺刹僮鞯剡B接到構(gòu)造成使處理氣體擴(kuò)散的擴(kuò)散器(22)。擴(kuò)散器直接附連于反應(yīng)室的上表面(24)，由此在兩者之間形成擴(kuò)散器容積。擴(kuò)散器包括至少一個(gè)分配表面，該分配表面構(gòu)造成當(dāng)處理氣體在引入反應(yīng)室之前經(jīng)過(guò)擴(kuò)散器容積時(shí)提供對(duì)處理氣體的流動(dòng)限制。反應(yīng)室形成反應(yīng)空間，在該反應(yīng)空間中設(shè)置半導(dǎo)體襯底以進(jìn)行處理。排氣組件可操作地連接到反應(yīng)室，以從反應(yīng)空間抽出未反應(yīng)的處理氣體和流出物。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102365389SQ201080015699
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者C·懷特, D·莫里斯, E·謝羅, H·特霍斯特, M·維戈瑟 申請(qǐng)人:Asm美國(guó)股份有限公司