本文所用的章節(jié)標(biāo)題僅出于組織目的并且不應(yīng)被理解為以任何方式限制在本申請中所描述的主題。

相關(guān)申請的交互引用

本申請是在2016年2月23日提交的名稱為“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美國臨時專利申請?zhí)?2/298,540；在2015年10月14日提交的名稱為“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美國臨時專利申請序列號No.62/241,482；以及在2015年6月22日提交的名稱為“Self-Centering Wafer Carrier System for Chemical Vapor Deposition”的美國臨時專利申請學(xué)序列號No.62/183,166的非臨時專利申請。美國臨時專利申請?zhí)?2/298,540、62/241,482和62/183,166的全部內(nèi)容以引用的方式并入到本文中。

背景技術(shù)：

許多材料處理系統(tǒng)包括用于在處理期間支承基板的基板載體。基板常常是一般稱為晶片的晶體材料的圓盤。一種這種類型的材料處理系統(tǒng)是氣相外延(VPE)系統(tǒng)。氣相外延是涉及將包含化學(xué)物品的一種或更多種氣體引到基板的表面上使得反應(yīng)物品在基板的表面上反應(yīng)并形成膜的一種化學(xué)氣相沉積(CVD)類型。例如，可以使用VPE以在基板上生長化合物半導(dǎo)體材料。

一般通過將至少一種前體氣體、并且在許多過程中將至少第一和第二前體氣體注入包含晶體基板的處理腔室中，而使材料生長?？捎赏ㄟ^使用氫化物前體氣體和有機(jī)金屬前體氣體在基板上生長各種半導(dǎo) 體材料層而形成諸如III-V半導(dǎo)體的化合物半導(dǎo)體。金屬有機(jī)氣相外延(MOVPE)是通常用于通過使用包含需要的化學(xué)元素的金屬有機(jī)物和氫化物的表面反應(yīng)而生長化合物半導(dǎo)體的氣相沉積方法。例如，可通過引入三甲基銦和磷化氫在基板上的反應(yīng)器中而生長磷化銦。

在本技術(shù)領(lǐng)域中使用的MOVPE的替代名稱包括有機(jī)金屬氣相外延(OMVPE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(OMCVD)。在這些過程中，氣體在諸如藍(lán)寶石、Si、GaAs、InP、InAs或GaP基板的基板的生長表面處相互反應(yīng)，以形成通式In_XGa_YAl_ZN_AAs_BP_CSb_D的III-V化合物，其中，X+Y+Z大致等于1，并且，A+B+C+D大致等于1，并且，X、Y、Ζ、A、B、C和D中的每一個可在1與0之間。在各種過程中，基板可以為金屬、半導(dǎo)體或絕緣基板。在一些情況下，鉍可用于替代其它第III族金屬中的一些或全部。

也可由通過使用氫化物或鹵化物前體氣體過程在基板上生長各種半導(dǎo)體材料層而形成諸如III-V半導(dǎo)體的化合物半導(dǎo)體。在一種鹵化物氣相外延(HVPE)過程中，通過使熱氣態(tài)金屬氯化物(例如，GaCl或A1C1)與氨氣(NH₃)反應(yīng)而形成第III族氮化物(例如，GaN、AIN)。通過使熱HCl氣體在熱的第III族金屬上通過，而產(chǎn)生金屬氯化物。HVPE的一個特征在于，它可具有非常高的生長速率，對于一些現(xiàn)有過程，該生長速率高達(dá)100μm/小時。HVPE的另一特征在于，由于膜在無碳環(huán)境中生長并且由于熱HCl氣體提供自清潔效應(yīng)，因此，可以使用它以沉積相對高品質(zhì)的膜。

在這些過程中，基板在反應(yīng)腔室內(nèi)保持在高溫下。前體氣體一般與惰性載體氣體混合并然后被引入反應(yīng)腔室中。一般地，氣體當(dāng)被引入反應(yīng)腔室時處于相對較低的溫度。隨著氣體到達(dá)熱的基板，它們的溫度升高，并由此使得它們可用于反應(yīng)的能量增加。通過基板表面處的構(gòu)成化學(xué)物的最終熱解，發(fā)生外延層的形成。通過基板的表面上的化學(xué)反應(yīng)而不是通過物理沉積處理而形成晶體。因此，對于熱力學(xué)亞穩(wěn)合金，VPE是期望的生長技術(shù)。當(dāng)前，VPE常用于制造激光二極管、 太陽能電池和發(fā)光二極管(LED)。

非常需要CVD沉積能在整個基板上沉積非常均勻的膜。在沉積期間，在基板上不均勻溫度分布的存在，導(dǎo)致不均勻沉積的膜。需要在沉積持續(xù)時間內(nèi)改進(jìn)基板上的熱分布的均勻性的方法和設(shè)備來增進(jìn)良品率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種用于化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)器的自定心晶片載體系統(tǒng)包括晶片載體，晶片載體包括一邊緣，該邊緣至少部分地支承晶片以便進(jìn)行CVD處理。晶片載體可以支承晶片的整個底表面，或者可以僅支承晶片的周邊，在CVD處理期間，使晶片的頂表面和底表面的一部分暴露。

自定心晶片載體系統(tǒng)還包括：旋轉(zhuǎn)管，其包括一邊緣，該邊緣在處理期間支承晶片載體。在某些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)管包括斜邊緣和平坦邊沿。一般而言，晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)管的邊緣幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇在處理期間在所期望的過程溫度提供晶片載體的中心軸線與旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的重合對準(zhǔn)。重合對準(zhǔn)可以在晶片上形成軸對稱溫度分布。在晶片載體的某些構(gòu)造和操作方法中，晶片的旋轉(zhuǎn)偏心度在所期望的過程溫度基本上為零。

在某些實(shí)施例中，晶片載體包括邊緣幾何結(jié)構(gòu)，邊緣幾何結(jié)構(gòu)包括間隔件。間隔件可以機(jī)械加工到晶片載體邊緣內(nèi)。在某些實(shí)施例中，晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)包括與旋轉(zhuǎn)管的邊緣形成接觸的至少兩個間隔件。在晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)中的間隔件迫使晶片載體的中心軸線與旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線在所期望的過程溫度對準(zhǔn)。間隔件的尺寸可以設(shè)定為使得晶片的旋轉(zhuǎn)具有所期望的偏心度。在某些實(shí)施例中，起伏結(jié)構(gòu)形成于晶片載體邊緣內(nèi)，起伏結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移晶片載體的質(zhì)心。在一具體實(shí)施例中，起伏結(jié)構(gòu)包括相對平坦的部段。起伏結(jié)構(gòu)可以與間隔件相對定位。

在某些實(shí)施例中，晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)管邊緣幾何結(jié) 構(gòu)二者限定相匹配的斜表面。在某些具體實(shí)施例中，相匹配的斜表面是相平行的。在某些具體實(shí)施例中，晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)在內(nèi)表面上是斜的并且旋轉(zhuǎn)管的邊緣幾何結(jié)構(gòu)在外表面上是斜的，其中內(nèi)表面指面向腔室中心的表面，并且外表面指背向腔室中心的表面。在另一些實(shí)施例中，晶片載體的邊緣幾何結(jié)構(gòu)在外表面上是斜的并且旋轉(zhuǎn)管的邊緣幾何結(jié)構(gòu)在內(nèi)表面上是斜的。而且，在某些具體實(shí)施例中，斜表面在一定角度α，使得tan(α)＞f，其中f是在晶片載體與旋轉(zhuǎn)管之間的摩擦系數(shù)。

在某些實(shí)施例中，晶片載體邊緣和旋轉(zhuǎn)管邊緣定位成限定間隙。由于在形成晶片載體的材料的熱膨脹系數(shù)與形成旋轉(zhuǎn)管的材料的熱膨脹系數(shù)之間的差異，間隙寬度在加熱期間變化。在室溫，間隙寬度經(jīng)選擇使得在處理溫度存在用于晶片載體相對于旋轉(zhuǎn)管膨脹的空間。在許多實(shí)施例中，間隙寬度在所期望的過程溫度接近零。此外，在某些實(shí)施例中，形成晶片載體和旋轉(zhuǎn)管中至少一者的材料經(jīng)選擇為具有在處理溫度維持晶片載體相對于旋轉(zhuǎn)管膨脹的空間的熱膨脹系數(shù)。

加熱元件靠近晶片載體定位以將晶片加熱到過程溫度。在某些實(shí)施例中，加熱元件在晶片載體下方平行定位。加熱元件可以是多區(qū)加熱元件，其生成空間依賴性溫度分布。

附圖說明

結(jié)合附圖，根據(jù)優(yōu)選和示例性的實(shí)施例的本教導(dǎo)與其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)一起在以下的詳細(xì)的說明書中被更特別地描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，以下描述的附圖僅出于解釋的目的。附圖并非必須按比例，重點(diǎn)總體在于說明教導(dǎo)的原理。在附圖中，各個圖中的相同的附圖標(biāo)記通常指代相似特征和結(jié)構(gòu)元件。附圖意圖不在于以任何方式限制申請人的教導(dǎo)的范圍。

圖1示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的單晶片CVD反應(yīng)器的一實(shí)施例，單晶片CVD反應(yīng)器包括晶片載體和具有加熱器組件的旋轉(zhuǎn)管。

圖2A示出了并不使用自定心技術(shù)的CVD反應(yīng)器的圖。

圖2B示出了利用自定心的本教導(dǎo)內(nèi)容的CVD反應(yīng)器的一實(shí)施例的圖。

圖3A示出了在1.33mm誘導(dǎo)偏心度，在CVD反應(yīng)器中的旋轉(zhuǎn)偏心度造成的圓形晶片上的熱分布。

圖3B示出了為半徑函數(shù)的圖3A的數(shù)據(jù)的溫度梯度。

圖3C示出了在0.33mm誘導(dǎo)偏心度，在CVD反應(yīng)器中的旋轉(zhuǎn)偏心度造成的圓形晶片上的熱分布。

圖3D示出了為半徑函數(shù)的圖3C的數(shù)據(jù)的溫度梯度。

圖3E示出了作為載體旋轉(zhuǎn)偏心度函數(shù)的溫度梯度的圖表。

圖4A示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)，自定心晶片載體CVD系統(tǒng)具有晶片載體，晶片載體具有一斜邊緣和一邊沿。

圖4B示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)，其中在沉積過程開始之前，晶片載體轉(zhuǎn)移到過程反應(yīng)器(未圖示)并且在室溫定位于旋轉(zhuǎn)管上。

圖4C示出了在關(guān)于圖4B所描述的構(gòu)造但處于過程溫度的本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)。

圖5A至圖5C示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的晶片載體和旋轉(zhuǎn)管的各種構(gòu)造，其包括斜界面，斜界面提供晶片載體相對于旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。

圖6A示出了處于室溫的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)。

圖6B示出了處于過程溫度的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)。

圖6C示出了處于高于過程溫度的溫度的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)。

圖7示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體，其包括間隔件和起伏結(jié)構(gòu)。

圖8A示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括開放載體設(shè)計(jì)。

圖8B示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括開放載體設(shè)計(jì)和斜邊緣。

圖8C示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括開放載體和正凈化設(shè)計(jì)。

圖8D示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括具有簡單分隔件的開放載體。

圖8E示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括具有位于中央的分隔件的開放載體。

圖8F示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括具有靜態(tài)分隔件的開放載體。

圖8G示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括具有可移除石英分隔件的開放載體。

圖8H示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括開放載體設(shè)計(jì)和斜邊緣。

圖8I示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括開放載體和正凈化設(shè)計(jì)。

圖8J示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括具有簡單分隔件的開放載體。

圖8K示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括具有位于中央的分隔件的開放載體。

圖8L示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括具有靜態(tài)分隔件的開放載體。

圖8M示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的另一實(shí)施例，其包括具有可移除石英分隔件的開放載體。

圖9A示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)，其具有無容置件的晶片載體，無容置件的晶片載體包括一帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣和一邊沿。

圖9B示出了處于室溫的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的無容置件的晶片載體的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)。

圖10示出了在圖9A和圖9B中示出的柱和接觸界面的各種實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)，其包括晶片、晶片載體和晶片載體的柱界面的細(xì)節(jié)。

圖11示出了在圖9A和圖9B中示出的柱和接觸界面的各種實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)，其包括晶片、晶片載體和晶片載體的柱界面的細(xì)節(jié)。

圖12示出了在圖4A，圖5A至圖5C和圖6A中示出的緩沖器和接觸界面的各種實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)，其包括晶片、晶片載體和晶片載體的緩沖器界面的細(xì)節(jié)。

圖13示出了在圖4A，圖5A至圖5C和圖6A中示出的緩沖器和接觸界面的各種實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)，其包括晶片、晶片載體和晶片載體的緩沖器界面的細(xì)節(jié)。

圖14示出了晶片載體的等距視圖，晶片載體具有容置件，容置件具有一個或更多個緩沖器。

圖15示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的無容置件的晶片載體的平面圖。

圖15A是沿著線A-A所截取的圖15的無容置件的晶片載體的截面圖。

圖15B為圖15的無容置件的晶片載體的等距視圖。

圖16示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的另一種無容置件的晶片載體的平面圖。

圖16A是沿著線A-A所截取的圖16的無容置件的晶片載體的截面圖。

圖16B為圖16的無容置件的晶片載體的等距視圖。

圖17是根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容安裝于轉(zhuǎn)鼓上的晶片支承環(huán)的截面圖。

圖17A示出了圖17的放大部分。

圖18示出了晶片支承環(huán)的等距視圖。

圖19示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的單基板載體的展開俯視圖。

圖20示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的另一晶片支承環(huán)實(shí)施例的等距視圖。

圖20A示出了沿著線A-A所截取的圖20的晶片支承環(huán)的截面圖。

圖21示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容安裝于轉(zhuǎn)鼓上的圖20的晶片支承環(huán) 的截面圖。

圖21A示出了圖21的放大部分。

圖22示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的圖21的晶片支承環(huán)和轉(zhuǎn)鼓的分解圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將參考如在附圖中示出的本教導(dǎo)內(nèi)容的示例性實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本教導(dǎo)內(nèi)容。在整個說明書中對“一個實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的提及，表示結(jié)合該實(shí)施例所描述的特定特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或特征被包括于本教導(dǎo)內(nèi)容的至少一個實(shí)施例中。在說明書中的各個位置短語“在一實(shí)施例中”的出現(xiàn)并非必須全都指相同實(shí)施例。

雖然結(jié)合各種實(shí)施例和示例描述了本教導(dǎo)內(nèi)容，預(yù)期本教導(dǎo)內(nèi)容并不限于這些實(shí)施例。相反，本教導(dǎo)內(nèi)容涵蓋將由本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的各種替代、修改和等同方式。能獲取本文教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到屬于如本文所描述的本公開的范圍內(nèi)的額外實(shí)施方式、修改和實(shí)施例以及其它使用領(lǐng)域。

應(yīng)了解在本教導(dǎo)內(nèi)容的教導(dǎo)內(nèi)容的方法中使用的個別步驟可以以任何次序來執(zhí)行和/或同時執(zhí)行，只要本教導(dǎo)內(nèi)容保持可操作。而且，應(yīng)了解本教導(dǎo)內(nèi)容的設(shè)備和方法可以包括任何數(shù)量或全部描述的實(shí)施例，只要教導(dǎo)內(nèi)容保持可操作。

本教導(dǎo)內(nèi)容涉及用于將CVD的晶片載體和其它類型的處理反應(yīng)器自定心的方法和設(shè)備。結(jié)合單晶片載體描述了本教導(dǎo)內(nèi)容的方面。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到本教導(dǎo)內(nèi)容的許多方面并不限于單晶片載體。

圖1示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的單晶片CVD反應(yīng)器100的一實(shí)施例，單晶片CVD反應(yīng)器100包括晶片載體102和旋轉(zhuǎn)管104，旋轉(zhuǎn)管104具有多區(qū)加熱器組件106。晶片載體102在周邊由旋轉(zhuǎn)管104支承。多區(qū)加熱組件106定位于旋轉(zhuǎn)管104內(nèi)側(cè)晶片載體102下方。在此構(gòu)造中，在晶片載體102與旋轉(zhuǎn)管104之間設(shè)有直徑間隙，直徑間隙允 許加載載體。這個間隙的寬度在加熱期間變化，因?yàn)榫d體102和旋轉(zhuǎn)管104具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)，導(dǎo)致隨著溫度變化而發(fā)生不同的膨脹。

晶片載體和旋轉(zhuǎn)管可以由多種材料形成，諸如碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、碳化硼(BC)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)、藍(lán)寶石、硅、氮化鎵、砷化鎵、石英、石墨、涂布了碳化硅(SiC)的石墨、其它陶瓷材料和它們的組合。此外，這些和其它材料可以具有耐火涂層，例如碳化物、氮化物或氧化物耐火涂層。而且，晶片載體和旋轉(zhuǎn)管可以由耐火金屬諸如鉬、鎢和其合金形成。這些材料中的每一種，具有或不具有涂層，將具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)。例如，常用于晶片載體的用SiC涂布的石墨的熱膨脹系數(shù)為-5.6×10^-6℃^-1。常用作旋轉(zhuǎn)管的石英的熱膨脹系數(shù)為-5.5×10^-7℃^-1。CVD SiC的熱膨脹系數(shù)為-4.5×10^-6℃^-1。已知這些熱膨脹系數(shù)，在室溫下晶片載體與旋轉(zhuǎn)管之間約0.5mm的初始間隙在1100℃減小為約0.05mm。需要在高操作溫度的小間隙來維持石英管的完整性。由于變化的間隙寬度，已知的晶片載體設(shè)計(jì)并不隨著溫度升高而繞著晶片的幾何中心自旋。這導(dǎo)致沿著晶片載體半徑的線性或不對稱的溫度分布。不對稱的溫度不均勻性造成不能由多區(qū)加熱系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)某练e均勻性。因此，用于CVD反應(yīng)器的已知的晶片載體收到不均勻不對稱溫度分布的困擾，這種溫度分布是由于晶片載體并不繞其幾何中心旋轉(zhuǎn)而造成的。

圖2A示出了并不使用自定心技術(shù)的CVD反應(yīng)器的圖。圖2A示出了：對于其中晶片載體中心軸線202并不與旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線204重合的構(gòu)造而言，用于CVD反應(yīng)器200的晶片載體、旋轉(zhuǎn)軸線和加熱器的相對位置的側(cè)視圖和平面圖。出于本公開的目的，有時也被稱作中心軸線的晶片載體中心軸線在本文中定義為以載體的中點(diǎn)為中心并且在垂直于晶片載體頂部的方向上延伸的線。在此構(gòu)造中，晶片載體中心軸線202偏離于旋轉(zhuǎn)管(未圖示)的旋轉(zhuǎn)軸線204并且晶片載體中心軸線202和旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線204二者偏離于加熱器的中心206。因此，當(dāng)晶片載體旋轉(zhuǎn)時，點(diǎn)A210和點(diǎn)B212在不同的同心圓 形路徑中行進(jìn)。更具體而言，點(diǎn)A 210從旋轉(zhuǎn)管的一個遠(yuǎn)邊緣移動到另一遠(yuǎn)邊緣，如由點(diǎn)A’210’和A”210”的位置所示。更靠近旋轉(zhuǎn)軸線204的點(diǎn)B 212從旋轉(zhuǎn)管的更靠內(nèi)的點(diǎn)移動到另一更靠內(nèi)的點(diǎn)，如由點(diǎn)B’212’和B”212”的位置所示。以此方式，兩個點(diǎn)A 210和B 212在旋轉(zhuǎn)時經(jīng)歷不同的平均溫度，這導(dǎo)致不對稱的溫度分布208。不對稱的溫度分布208示出了在與點(diǎn)B 212重合的晶片的一個邊緣上的溫度比在與點(diǎn)A 210重合的晶片的相對邊緣上的溫度更高。

因此，在圖2A中示出的構(gòu)造中，點(diǎn)A 210的平均溫度T_a低于點(diǎn)B 212的平均溫度T_b，這造成傾斜的不對稱的溫度分布208。不對稱的溫度分布208示出了在晶片的邊緣上的點(diǎn)B 212處的溫度比在晶片相對邊緣的點(diǎn)A 210處的溫度更高。因此，所得到的溫度分布相對于旋轉(zhuǎn)軸線不對稱。甚至在載體軸線與加熱器軸線重合的構(gòu)造中，由于載體軸線與旋轉(zhuǎn)軸線之間的偏移造成的晶片運(yùn)動偏心度仍導(dǎo)致不對稱的溫度不均勻性。

圖2B示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容具有自定心的CVD反應(yīng)器的一實(shí)施例的圖。圖2B示出了對于其中晶片載體中心軸線252與旋轉(zhuǎn)軸線254重合的構(gòu)造，CVD反應(yīng)器250的晶片載體、旋轉(zhuǎn)軸線和加熱器的相對位置的側(cè)視圖和平面圖。如本文所描述的晶片載體中心軸線和旋轉(zhuǎn)軸線的重合對準(zhǔn)表示兩個軸線落在一條相同直線上。晶片載體中心軸線252相對于旋轉(zhuǎn)管(未圖示)的旋轉(zhuǎn)軸線254的位置重合，但是偏離于加熱器中心256。當(dāng)晶片載體中心軸線252與旋轉(zhuǎn)軸線254重合時，即使它們偏離于加熱器中心，晶片載體繞旋轉(zhuǎn)軸線自旋，沒有偏心度。這種構(gòu)造導(dǎo)致對稱的溫度分布258。

更具體而言，在此構(gòu)造中，當(dāng)載體旋轉(zhuǎn)時，點(diǎn)A 260和點(diǎn)B 262從加熱器經(jīng)歷相同的平均溫度。同樣，點(diǎn)C 264和點(diǎn)D 266也經(jīng)歷相同的平均溫度。然而，在點(diǎn)C 264和D 266處的平均溫度不同于在點(diǎn)A 260和B 262處的平均溫度。所得到的溫度分布258是軸對稱的，但不均勻。

可以通過適當(dāng)?shù)貥?gòu)造和操作靠近晶片載體定位的多區(qū)加熱器而改 進(jìn)所沉積的膜的均勻性，由于本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體，所沉積的膜具有軸對稱的不均勻的溫度分布258。作為適當(dāng)?shù)厥褂每拷d體定位的多區(qū)加熱器的替代或者與之組合，為了晶片溫度均勻性，可以通過晶片容置件仿形而改進(jìn)由于本教導(dǎo)內(nèi)容的軸對稱不均勻溫度分布258導(dǎo)致的膜均勻性。參看例如名稱為“Method for Improving Performance of a Substrate Carrier”的美國專利No.8,486,726，其轉(zhuǎn)讓于本發(fā)明的受讓人。美國專利No.8,486,726的全部說明書以引用的方式并入到本文中。因此，軸對稱的不均勻的溫度分布比不對稱的分布更合乎需要，因?yàn)橐阎臒峁芾矸椒ê驮O(shè)備可以用于改進(jìn)熱均勻性和所造成的膜沉積均勻性。

圖3A示出了在1.33mm誘導(dǎo)偏心度，在CVD反應(yīng)器中的旋轉(zhuǎn)偏心度造成的圓形晶片表面上的熱分布300。圖3B示出了對于如圖3A示出的相同的1.33mm誘導(dǎo)偏心度，作為0°312和90°314的半徑310的函數(shù)的溫度梯度。圖3B示出了沿著載體半徑的較大線性溫度分布。這種線性溫度分布不能容易地被補(bǔ)償，因?yàn)閮H已知的多區(qū)加熱系統(tǒng)并不補(bǔ)償線性溫度分布。線性溫度分布導(dǎo)致低沉積均勻性。

圖3C示出了在0.33mm誘導(dǎo)偏心度，在CVD反應(yīng)器中的旋轉(zhuǎn)偏心度造成的圓形晶片上的熱分布320。圖3D示出了對于相同的0.33mm的誘導(dǎo)偏心度，在0°332和90°334的半徑330的函數(shù)的溫度梯度。圖3E示出了基于圖3A至圖3D的數(shù)據(jù)，作為載體旋轉(zhuǎn)偏心度的函數(shù)的所得到的溫度梯度340的圖表。該圖表表示當(dāng)載體旋轉(zhuǎn)偏心度小于0.33mm時梯度340減小到小于大約2℃。

因此，本教導(dǎo)內(nèi)容的一個特征在于根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的晶片載體可以在過程溫度提供晶片載體中心軸線與旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的重合。這種重合減小了晶片的圓形旋轉(zhuǎn)的偏心度，以便形成能通過適當(dāng)?shù)厥褂枚鄥^(qū)加熱元件補(bǔ)償?shù)妮S對稱溫度分布。

圖4A示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)400，其具有晶片載體402，晶片載體402包括帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣404和平坦邊沿406。晶片載體402的邊緣404對應(yīng)于在晶片載體的外周邊處或 附近的圓形區(qū)域。邊緣從晶片載體的下表面突伸。晶片408在晶片載體402的上表面上定心。加熱元件410定位于晶片載體402下方。定位于容置件420中的晶片408、邊沿406和加熱元件410全都平行定位。晶片408的邊緣在接觸界面421處接觸容置件420的側(cè)壁424，在下文中進(jìn)一步討論接觸界面421。晶片載體402定位于旋轉(zhuǎn)管412上。旋轉(zhuǎn)管412包括帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣414和平坦邊沿416。當(dāng)晶片載體402定位于旋轉(zhuǎn)管412上時，晶片載體邊緣404和旋轉(zhuǎn)管邊緣414靠近并且平行。在某些實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)管412的邊緣414上的斜幾何結(jié)構(gòu)相對于旋轉(zhuǎn)管412的旋轉(zhuǎn)軸線以一定角度α418形成。同樣，在晶片載體402的邊緣404上的斜幾何結(jié)構(gòu)設(shè)置為相對于載體的中心軸線成角度α418，載體的中心軸線垂直于支承晶片的晶片載體的上表面而伸展。在某些實(shí)施例中，角度α418選擇為使得tan(α)＞f，其中f是在晶片載體與旋轉(zhuǎn)管材料之間的摩擦系數(shù)。

圖4B示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)430，其中在沉積過程開始之前，晶片載體432轉(zhuǎn)移到過程反應(yīng)器(未圖示)并且在室溫定位于旋轉(zhuǎn)管434上。圖4B示出了具有寬度L的間隙436和具有寬度D的旋轉(zhuǎn)管直徑438。本教導(dǎo)內(nèi)容的晶片載體的一個特征在于晶片載體邊緣的尺寸設(shè)定為在室溫在旋轉(zhuǎn)管的邊緣與晶片載體的邊緣之間存在間隙。在某些實(shí)施例中，晶片載體432和旋轉(zhuǎn)管434的尺寸選擇為使得間隙436滿足以下方程式，L＜(CTE_carrigr-CTE_tubg)*D*T

其中CTE_carrier是載體432的熱膨脹系數(shù)，并且CTE_tube是旋轉(zhuǎn)管434的熱膨脹系數(shù)并且T是過程溫度。根據(jù)上述方程式，間隙436將隨著操作溫度升高而減小，并且在就在實(shí)現(xiàn)了過程溫度之前，間隙將基本上為零。

圖4C示出了在關(guān)于圖4B所描述的構(gòu)造但處于過程溫度的本教導(dǎo)內(nèi)容450的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)450。在晶片載體452的斜邊緣與旋轉(zhuǎn)管454之間的靠近接觸導(dǎo)致載體在旋轉(zhuǎn)管上定心。因此，晶片載體中心軸線和旋轉(zhuǎn)軸線是重合的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到許多斜幾何結(jié)構(gòu)可以用來形成在旋轉(zhuǎn)管與晶片載體之間的界面。圖5A至圖5C示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的晶片載體和旋轉(zhuǎn)管的各種構(gòu)造，其包括在晶片載體與旋轉(zhuǎn)管的各種斜幾何結(jié)構(gòu)邊緣和所得到的晶片載體與旋轉(zhuǎn)管之間的界面，這種界面提供晶片載體中心軸線和旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。

圖5A示出了晶片載體502的第一構(gòu)造500，其包括定位于晶片載體502上靠近晶片載體502的外周邊的第一邊緣506。晶片載體502的邊緣506被形成為具有斜幾何結(jié)構(gòu)并且繞晶片載體502的中心呈圓形伸展。邊緣508定位于旋轉(zhuǎn)管504上在旋轉(zhuǎn)管504的外邊緣附近。旋轉(zhuǎn)管504的邊緣508被形成為具有斜幾何結(jié)構(gòu)并且繞旋轉(zhuǎn)管504的周長呈圓形伸展。當(dāng)晶片載體502定位于旋轉(zhuǎn)管504上時，晶片載體502的邊緣506的斜幾何結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)管504的邊緣508的斜幾何結(jié)構(gòu)靠近并且平行。在圖5A中示出的實(shí)施例中，斜邊緣形成于旋轉(zhuǎn)管504的外周邊上。在另一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)管504的斜邊緣形成于旋轉(zhuǎn)管504的內(nèi)周邊上。在圖5A所示的實(shí)施例中，在操作期間，晶片載體502定位于旋轉(zhuǎn)管504上使得晶片載體502的邊緣506的斜幾何結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)管504的邊緣508的斜幾何結(jié)構(gòu)靠近接觸，從而在處理期間造成晶片510的自定心，因?yàn)樾边吘?06、508保持旋轉(zhuǎn)管504的旋轉(zhuǎn)軸線與晶片載體中心重合。

圖5B示出了晶片載體532和旋轉(zhuǎn)管534的第二構(gòu)造530，其包括位于晶片載體532上具有斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣536和定位于旋轉(zhuǎn)管534上具有斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣538。形成于晶片載體532上的斜邊緣536和形成于旋轉(zhuǎn)管534上的斜邊緣538向上成角度并且遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)管534的內(nèi)周邊。兩個斜邊緣是平行的。在操作期間，晶片載體532定位于旋轉(zhuǎn)管534上使得第一斜邊緣536和第二斜邊緣538靠近接觸，使得在處理期間晶片540在旋轉(zhuǎn)軸線上定心。斜邊緣536、538保持旋轉(zhuǎn)管534的旋轉(zhuǎn)軸線與晶片載體中心軸線重合。

圖5C示出了晶片載體552和旋轉(zhuǎn)管554的第三構(gòu)造550，其包括位于晶片載體552上的第一斜邊緣556和定位于旋轉(zhuǎn)管554上的第二 斜邊緣558。第一斜邊緣556和第二斜邊緣558向下成角度并且遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)管的內(nèi)周邊。兩個斜邊緣是平行的。在操作期間，晶片載體552定位于旋轉(zhuǎn)管554上使得第一斜邊緣556和第二斜邊緣558靠近接觸，在處理期間造成晶片560自定心。斜邊緣556、558保持旋轉(zhuǎn)管554的旋轉(zhuǎn)軸線與晶片載體552中心軸線重合。

本教導(dǎo)內(nèi)容的一個特征在于晶片載體的邊緣的幾何結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)管的邊緣的幾何結(jié)構(gòu)在處理期間在過程溫度造成晶片特定量的偏心或接近偏心旋轉(zhuǎn)。在處理期間晶片的特定量的偏心或接近偏心旋轉(zhuǎn)經(jīng)選擇實(shí)現(xiàn)所期望的過程溫度分布，所期望的過程溫度分布導(dǎo)致高度均勻的膜厚度分布。

圖6A示出了處于室溫的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)600，示出了定位于容置件624中的晶片620。晶片620邊緣在接觸界面621處接觸容置件624的側(cè)壁626，在下文中討論接觸界面621。在此實(shí)施例中，晶片載體604的邊緣602平行于晶片載體604的中心軸線606并且也平行于旋轉(zhuǎn)管610的邊緣608。晶片載體邊緣602的幾何結(jié)構(gòu)使得間隙612存在于晶片載體604的邊緣602與旋轉(zhuǎn)管610的邊緣608之間。間隙612允許足夠的空間用于晶片載體604相對于旋轉(zhuǎn)管610膨脹使得在晶片載體邊緣602與旋轉(zhuǎn)管邊緣608之間并不發(fā)生接觸。在整個過程溫度循環(huán)中，并且特別地在最高過程溫度，晶片載體604保持小于旋轉(zhuǎn)管610。在某些實(shí)施例中，加熱器614沿著旋轉(zhuǎn)管610的旋轉(zhuǎn)軸線616定心。

圖6A示出了晶片載體604的中心軸線606并不與旋轉(zhuǎn)軸線616重合。間隔件618的尺寸設(shè)定為在過程溫度，晶片載體中心軸線和旋轉(zhuǎn)管610的旋轉(zhuǎn)軸線重合。在某些實(shí)施例中，間隔件618機(jī)械加工到晶片載體邊緣602內(nèi)，使得間隔件618與其結(jié)構(gòu)成一體。在某些實(shí)施例中，晶片載體604是石墨，并且間隔件618直接機(jī)械加工到石墨內(nèi)，并且整個晶片載體604然后被涂布不同材料諸如碳化硅(SiC)。在某些實(shí)施例中，兩個或更多個間隔件用來形成與旋轉(zhuǎn)管610的邊緣608的穩(wěn)定接觸。

圖6B示出了處于過程溫度的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)630，示出了定位于容置件624中的晶片620。晶片620邊緣在接觸界面621處接觸容置件624的側(cè)壁626，在下文中進(jìn)一步討論接觸界面621。圖6B示出了當(dāng)晶片載體632處于操作條件時晶片載體632的中心與旋轉(zhuǎn)管636的旋轉(zhuǎn)軸線634直接對準(zhǔn)。因此，在處理期間在過程溫度并不存在晶片的偏心旋轉(zhuǎn)。

圖6C示出了處于比過程溫度更高的溫度的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)670，示出了定位于容置件624中的晶片620。晶片620的邊緣在接觸界面621處接觸容置件624的側(cè)壁，在下文中進(jìn)一步述及接觸界面621。圖6C示出了在高于過程溫度的溫度，晶片載體674的中心軸線672不再與旋轉(zhuǎn)軸線676對準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，間隔件678用來使晶片載體672中心與旋轉(zhuǎn)軸線676之間的偏移造成的偏心度偏移，以在這些更高的過程溫度提供對稱的溫度分布。

圖7示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體700，其具有邊緣幾何結(jié)構(gòu)，邊緣幾何結(jié)構(gòu)包括定位于晶片載體的邊緣相對應(yīng)的圓形區(qū)域上的一個或更多個間隔件702和與一個或更多個間隔件702相對地定位的起伏結(jié)構(gòu)704。在圖7所示的實(shí)施例中，起伏結(jié)構(gòu)704包括與間隔件702直徑相對的一個或更多個平坦部段。起伏結(jié)構(gòu)704使晶片載體700的質(zhì)心轉(zhuǎn)移。

在旋轉(zhuǎn)期間，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力幫助克服在晶片載體700的邊緣與旋轉(zhuǎn)管(在圖7中未示出)的邊緣之間的摩擦。離心力使晶片載體700在一方向上移動使得一個或更多個間隔件702保持與旋轉(zhuǎn)管的邊緣接觸。

本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體的一個特征在于晶片的兩側(cè)可以開放并且不與大量晶片載體表面接觸。圖8A至圖8C示出了具有開放載體設(shè)計(jì)的本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)800的實(shí)施例?！伴_放載體設(shè)計(jì)”表示開放或者未被支承的晶片802的部分。僅繞晶片周邊的一小區(qū)域與晶片載體物理接觸。在某些實(shí)施例中，分隔板用來限定在旋轉(zhuǎn)管內(nèi)側(cè)、晶片的背部暴露朝向的區(qū)域。

圖8A示出了具有分隔板806的開放載體設(shè)計(jì)。在圖8A中示出的開放載體設(shè)計(jì)的實(shí)施例中，晶片802由晶片載體804在晶片802的周邊處支承，使晶片802的頂部和底部向晶片上方和下方中的腔室氣氛暴露。

圖8B示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)830的實(shí)施例，其具有晶片載體832，晶片載體832包括開放載體設(shè)計(jì)和具有斜邊緣834的幾何結(jié)構(gòu)。當(dāng)晶片載體832定位于旋轉(zhuǎn)管838上時，晶片載體的斜邊緣834擱置于旋轉(zhuǎn)管838的斜邊緣836上。在兩個斜邊緣834、836之間的界面使晶片載體832相對于旋轉(zhuǎn)管838的旋轉(zhuǎn)軸線定心。

圖8C示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)870的實(shí)施例，其具有用于分隔板874的豎直切向鎖872。在圖8C中示出的實(shí)施例被設(shè)計(jì)成用于分隔板上方的空腔中的正凈化876。凈化氣體通過管880提供到分隔板874與晶片878之間的區(qū)域內(nèi)，管880穿過分隔板874。晶片878的底側(cè)向凈化氣體暴露。因此，在各種實(shí)施例中，開放載體設(shè)計(jì)晶片載體利用晶片載體邊緣和旋轉(zhuǎn)管邊緣的各種幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，提供晶片載體到旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。

圖8D示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)820的實(shí)施例，其包括具有簡單分隔件822的開放載體821。分隔件822防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片824的背側(cè)上。分隔件822向晶片824提供輻射加熱。在各種實(shí)施例中，分隔件822由碳化硅、石英或其它材料制成。使用碳化硅提供相對較低的溫度斜坡速率，因?yàn)樘蓟杈哂懈邿釋?dǎo)率。分隔件822可以由不透明材料形成以最小化清潔需要。而且，分隔件822可以包括斜邊緣826以提供自定心。在某些實(shí)施例中，晶片載體821和分隔件822利用相應(yīng)邊緣的自定心幾何結(jié)構(gòu)和尺寸來防止沉積期間不均勻的溫度分布。凈化管828用來向空腔提供正壓凈化氣體829。

圖8E示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括具有位于中央的分隔件842的開放載體841。使用也充當(dāng)凈化 管的支撐件844，分隔件842在石英緩沖器843上定心。支撐件844提供分隔件842到旋轉(zhuǎn)管846的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。晶片載體841的邊緣尺寸和幾何結(jié)構(gòu)提供晶片載體841到旋轉(zhuǎn)管846的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。分隔件842可以由不透明材料形成以最小化清潔需要。

圖8F示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)850的實(shí)施例，其包括具有靜態(tài)分隔件852的開放載體851。傘形靜態(tài)分隔件852具有兩個邊緣853、853’，這兩個邊緣853、853’造成分隔件852在旋轉(zhuǎn)期間相對于旋轉(zhuǎn)管854保持靜態(tài)。換言之，靜態(tài)分隔件852在操作期間并不隨著旋轉(zhuǎn)管854旋轉(zhuǎn)。在各種實(shí)施例中，靜態(tài)分隔件852的尺寸和幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以最小化由于靜態(tài)分隔件852的頂部與底部之間的溫差造成的應(yīng)力。在各種實(shí)施例中，靜態(tài)分隔件852由碳化硅、石英或其它材料制成。使用碳化硅提供較低斜坡速率，因?yàn)樘蓟杈哂懈邿釋?dǎo)率。靜態(tài)分隔件852可以由不透明材料形成以最小化清潔要求。靜態(tài)分隔件852防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片855背側(cè)上。

圖8G示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)860的實(shí)施例，其包括開放載體861和石英分隔件862。石英分隔件862可以是永久的或可移除的。石英分隔件862防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片863的背側(cè)上。在永久石英分隔件的情況下，分隔件862可以是與旋轉(zhuǎn)管864連續(xù)的石英件。這種連續(xù)件設(shè)計(jì)排除了分隔件的定心問題，因?yàn)榉指艏樾D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的部分。不透明的碳化硅載體861阻擋雜散光。在許多實(shí)施例中，分隔件862的尺寸和幾何結(jié)構(gòu)選擇為用以避免由于熱梯度造成的應(yīng)力。

圖8H示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)930的實(shí)施例，其具有晶片載體932，晶片載體932包括開放載體設(shè)計(jì)和具有斜邊緣934的幾何結(jié)構(gòu)。當(dāng)晶片載體932定位于旋轉(zhuǎn)管938上時，晶片載體的斜邊緣934擱置于旋轉(zhuǎn)管938的斜邊緣936上。在兩個斜邊緣934、936之間的界面使晶片載體932相對于旋轉(zhuǎn)管938的旋轉(zhuǎn)軸線定心。

圖8I示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)940的實(shí)施 例，其具有用于分隔板944的豎直切向鎖942。在圖8I中示出的實(shí)施例被設(shè)計(jì)成用于分隔板上方的空腔中的正凈化946。凈化氣體通過管945提供到分隔板944與晶片948之間的區(qū)域內(nèi)，管880穿過分隔板944。晶片948的底側(cè)向凈化氣體暴露。因此，在各種實(shí)施例中，開放載體設(shè)計(jì)晶片載體利用晶片載體邊緣和旋轉(zhuǎn)管邊緣的各種幾何結(jié)構(gòu)和尺寸，提供晶片載體到旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。

圖8J示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)980的實(shí)施例，其包括具有簡單分隔件982的開放載體981。分隔件982防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片984的背側(cè)上。分隔件982向晶片984提供輻射加熱。在各種實(shí)施例中，分隔件982由碳化硅、石英或其它材料制成。使用碳化硅提供相對較高溫度斜坡速率，因?yàn)樘蓟杈哂械蜔釋?dǎo)率。分隔件982可以由不透明材料形成以最小化清潔需要。而且，分隔件982可以包括斜邊緣986以提供自定心。在某些實(shí)施例中，晶片載體981和分隔件982利用相應(yīng)邊緣的自定心幾何結(jié)構(gòu)和尺寸來防止沉積期間不均勻的溫度分布。凈化管988用來向空腔提供正壓凈化氣體989。

圖8K示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)990的實(shí)施例，其包括具有位于中央的分隔件992的開放載體991。使用也充當(dāng)凈化管的支撐件994，分隔件992在石英緩沖件993上定心。支撐件994提供分隔件992到旋轉(zhuǎn)管996的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。晶片載體991的邊緣尺寸和幾何結(jié)構(gòu)提供晶片載體991到旋轉(zhuǎn)管996的旋轉(zhuǎn)軸線的自定心。分隔件992可以由不透明材料形成以最小化清潔需要。

圖8L示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)1300的實(shí)施例，其包括具有靜態(tài)分隔件1302的開放載體1301。傘形靜態(tài)分隔件1302具有兩個邊緣1303、1303’，這兩個邊緣853、853’造成分隔件1302在旋轉(zhuǎn)期間相對于旋轉(zhuǎn)管1304保持靜態(tài)。換言之，靜態(tài)分隔件1302在操作期間并不隨著旋轉(zhuǎn)管1304旋轉(zhuǎn)。在各種實(shí)施例中，靜態(tài)分隔件1302的尺寸和幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇以最小化由于靜態(tài)分隔件1302的頂部與底部之間的溫差造成的應(yīng)力。在各種實(shí)施例中，靜態(tài)分 隔件1302由碳化硅、石英或其它材料制成。使用碳化硅提供相對較高斜坡速率，因?yàn)樘蓟杈哂械蜔釋?dǎo)率。靜態(tài)分隔件1302可以由不透明材料形成以最小化清潔要求。靜態(tài)分隔件1302防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片1305的背側(cè)上。

圖8M示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)1310的實(shí)施例，其包括具開放載體1311和石英分隔件1312。石英分隔件1312可以是永久的或可移除的。石英分隔件1312防止耐火金屬諸如鎢沉積到晶片1313的背側(cè)上。在永久石英分隔件的情況下，分隔件1312可以是與旋轉(zhuǎn)管1314連續(xù)的石英件。這種連續(xù)件設(shè)計(jì)排除了分隔件的定心問題，因?yàn)榉指艏樾D(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的部分。不透明的碳化硅載體1311阻擋雜散光。在許多實(shí)施例中，分隔件1312的尺寸和幾何結(jié)構(gòu)選擇為用以避免由于熱梯度造成的應(yīng)力。

圖9A示出了本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心無容置件的晶片載體CVD系統(tǒng)900，其具有晶片載體902，晶片載體902包括一帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣904和一平坦邊沿906。晶片載體902的邊緣904對應(yīng)于在晶片載體的外周邊處或附近的圓形區(qū)域。邊緣從晶片載體的下表面突伸。晶片908由柱920在晶片載體902的上表面上定心。晶片908的邊緣和柱920在接觸界面921處接觸，在下文中進(jìn)一步述及接觸界面921。加熱元件910定位于晶片載體902下方。晶片908、邊沿906和加熱元件910全都平行定位。晶片載體902定位于旋轉(zhuǎn)管912上。旋轉(zhuǎn)管912包括帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣914和平坦邊沿916。當(dāng)晶片載體902定位于旋轉(zhuǎn)管912上時，晶片載體邊緣904和旋轉(zhuǎn)管邊緣914靠近并且平行。在某些實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)管912的邊緣914上的斜幾何結(jié)構(gòu)相對于旋轉(zhuǎn)管912的旋轉(zhuǎn)軸線以一定角度α918形成。同樣，在晶片載體902的邊緣904上的斜幾何結(jié)構(gòu)設(shè)置為相對于載體的中心軸線成角度α918，載體的中心軸線垂直于支承晶片的晶片載體的上表面伸展。在某些實(shí)施例中，角度α918選擇為使得tan(α)＞f，其中f是在晶片載體與旋轉(zhuǎn)管材料之間的摩擦系數(shù)。晶片載體902并不具有容置件并且可以被認(rèn)為是無容置件的載體，其中柱920在操作期間保持晶片908在 晶片載體904上。

圖9B示出了處于室溫的根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的自定心晶片載體CVD系統(tǒng)950。在此實(shí)施例中，晶片載體954的邊緣952平行于晶片載體954的中心軸線956并且也平行于旋轉(zhuǎn)管960的邊緣958。晶片載體邊緣952的幾何結(jié)構(gòu)使得間隙968存在于晶片載體954的邊緣952與旋轉(zhuǎn)管960的邊緣958之間。間隙968允許足夠的空間用于晶片載體954相對于旋轉(zhuǎn)管960膨脹使得在晶片載體邊緣952與旋轉(zhuǎn)管邊緣958之間并不發(fā)生接觸。在整個過程溫度循環(huán)中，并且特別地在最高過程溫度，晶片載體954保持小于旋轉(zhuǎn)管960。在某些實(shí)施例中，加熱器964沿著旋轉(zhuǎn)管960的旋轉(zhuǎn)軸線966定心。

圖9B示出了并不與旋轉(zhuǎn)軸線966重合的晶片載體954的中心軸線956。間隔件962的尺寸設(shè)定成使晶片載體954偏心旋轉(zhuǎn)，其中晶片970在表示旋轉(zhuǎn)管960的圓內(nèi)。晶片970由柱972在晶片載體954上定心。晶片970的邊緣與柱972在接觸界面971處接觸，在下文中進(jìn)一步述及接觸界面921。在某些實(shí)施例中，間隔件962機(jī)械加工到晶片載體邊緣952內(nèi)，使得間隔件618與其結(jié)構(gòu)成一體。在某些實(shí)施例中，晶片載體954是石墨，并且間隔件962直接機(jī)械加工到石墨內(nèi)，并且整個晶片載體954然后被涂布不同材料諸如碳化硅(SiC)。在某些實(shí)施例中，兩個或更多個間隔件用來形成與旋轉(zhuǎn)管960的邊緣958的穩(wěn)定接觸。圖9B中示出的系統(tǒng)類似于上文圖6A中示出的系統(tǒng)，并且當(dāng)圖9B的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時，其將基本上遵循在上面的圖6B和圖6C做出的描述。晶片載體954并不具有容置件并且可以因此被認(rèn)為是無容置件的載體，其中柱972在操作期間保持晶片970在晶片載體954上。

圖10和圖11示出了如上文的圖9A和圖9B中示出的柱920或972和接觸界面921或971的細(xì)節(jié)。分別參看虛線圓圈F和G。在圖10中，附圖標(biāo)記1100示出了晶片、晶片載體和上文提到的晶片載體902或954的柱界面的細(xì)節(jié)。附圖標(biāo)記1102是上文所提到的柱920或972。附圖標(biāo)記1106是上面分別擱置了晶片908或970的晶片載體902或954的一部分。附圖標(biāo)記1104是形成接觸界面921或971的柱920或 972的壁，其中晶片908或970分別接觸柱920或972(類似于附圖標(biāo)記1102)。與晶片邊緣成界面連接的附圖標(biāo)記1104的面可以是平坦的或彎曲的(例如，凸出)。

在圖11中，表面1200示出了分別關(guān)于圖9A、圖9B描述的晶片、晶片載體和晶片載體902或954的柱界面的細(xì)節(jié)。表面1202是柱920或972。在此實(shí)施例中，表面1204是形成接觸界面921或971的柱920或972的底切壁，分別與圖9A和圖9B相關(guān)。表面1206是上面分別擱置了晶片908或970的晶片載體902或954的一部分。表面1204與表面1206形成角度Θ，其可以在約80°至約95°的范圍。

圖12和圖13示出了如關(guān)于圖4A和圖6A所描述的側(cè)壁和接觸界面421或621的各種實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在圖12中，表面1100示出關(guān)于圖4A和圖6A描述的晶片載體和晶片載體402或604的側(cè)壁的細(xì)節(jié)。表面1902是如圖4A和圖6A所示的晶片載體402或604的頂面。表面1906是上面分別擱置了晶片408或620的晶片載體902或954的容置件420或624的一部分。表面1904是分別形成于晶片載體402或604的側(cè)壁424或626中的緩沖器，當(dāng)晶片408或620分別布置在容置件420或624中時，表面1904形成接觸界面421或621。與晶片邊緣成界面連接的附圖標(biāo)記1904的面可以是平坦的或彎曲的(例如，凸出)。

在圖13中，附圖標(biāo)記1800示出了分別關(guān)于圖4A和圖6A描述的晶片載體和晶片載體402或604的側(cè)壁的細(xì)節(jié)。表面1802是如上文所提到的晶片載體402或604的頂面。在此實(shí)施例中，表面1804是分別形成于晶片載體402或604的側(cè)壁424或626中的緩沖器并且為底切使得形成接觸界面421或621，分別如圖4A和圖6A所示。附圖標(biāo)記1806是上面分別擱置了晶片408或620的晶片載體402或604的容置件420或624的一部分。表面1804與表面1806形成角度Θ，其可以在約80°至約95°的范圍。圖4A和圖6A的整個側(cè)壁424或626并非底切。僅當(dāng)緩沖器形成于相應(yīng)容置件內(nèi)時形成容置件420或624的底切部分。

圖14示出了具有容置件1602的晶片載體1600的等距視圖，容置件1602具有一個或更多個緩沖器1604，諸如關(guān)于圖12和圖13所描述緩沖器。容置件1602的壁1606上形成有一個或更多個緩沖器1604。

圖15示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的另一無容置件的晶片載體1400的平面圖。無容置件的晶片載體1400具有邊沿1402和柱1404。柱1404類似于在圖10和圖11中所描述的那些柱。無容置件的晶片載體1400具有表面1408，晶片1406擱置于該表面1408上。

圖15A示出了無容置件的晶片載體1400的截面圖。無容置件的晶片載體1400包括帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣1410和邊沿1402，類似于關(guān)于圖4A所描述的邊緣和邊沿。邊緣1410的斜幾何結(jié)構(gòu)與反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)管形成類似角度α，類似于關(guān)于圖4A所描述的角度α418，無容置件的晶片載體1400用于反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)管中。旋轉(zhuǎn)管類似于關(guān)于圖4A所描述的旋轉(zhuǎn)管412。

圖15B示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的無容置件的晶片載體1400的等距視圖。無容置件的晶片載體1400具有邊沿1402和柱1404。柱1404類似于關(guān)于圖10和圖11中所描述的那些柱。無容置件的晶片載體1400具有表面1408，晶片(未圖示)擱置于該表面1408上。

圖16示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的無容置件的晶片載體1500的平面圖。無容置件的晶片載體1500具有邊沿1502和柱1504，柱1504類似于在圖10和圖11中所描述的柱。無容置件的晶片載體1500具有表面1508，晶片1506擱置于該表面1408上。

圖16A示出了無容置件的晶片載體1500的截面圖。無容置件的晶片載體1500包括帶斜幾何結(jié)構(gòu)的邊緣1510和邊沿1502，類似于關(guān)于圖4A所描述的邊緣和邊沿。邊緣1510的斜幾何結(jié)構(gòu)與反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)管形成類似角度α，類似于關(guān)于圖上面的所描述的角度α418，無容置件的晶片載體1500用于反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)管中。旋轉(zhuǎn)管類似于本文所描述的旋轉(zhuǎn)管，諸如旋轉(zhuǎn)管412。

圖16B示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的無容置件的晶片載體1600的等距視圖。參看圖16和圖16A，無容置件的晶片載體1500、1600具有 邊沿1502和柱1504，柱1504類似于在圖10和圖11中所描述的柱。無容置件的晶片載體1500具有表面1508，晶片(未圖示)擱置于該表面1408上。

圖17是安裝于轉(zhuǎn)鼓1702上的晶片支承環(huán)1700(也被稱作開放載體)的截面圖。晶片支承環(huán)1700具有邊緣1710并且轉(zhuǎn)鼓1702具有邊緣1708使得當(dāng)晶片支承環(huán)1700定位于轉(zhuǎn)鼓1702上時，邊緣1710和1708的幾何結(jié)構(gòu)靠近并且平行。這種幾何結(jié)構(gòu)使得晶片支承環(huán)1700在所有溫度隨著轉(zhuǎn)鼓1702同步旋轉(zhuǎn)。晶片支承環(huán)1700具有頂面1709和邊緣1706，晶片(未圖示)的外邊緣擱置于邊緣1706上。晶片支承環(huán)1700還包括一個或更多個緩沖器1704，其中緩沖器具有直壁或底切并且類似于在圖12和圖13中所描述的那些。晶片支承環(huán)1700也可以具有下面這樣的構(gòu)造：頂面1709與邊緣1706是共面的，形成無容置件的構(gòu)造，并且使用柱，類似于1404或1504。晶片支承環(huán)1700也可以用于自定心CVD系統(tǒng)中，如圖8A至圖8G所示。當(dāng)晶片支承環(huán)1700具有無容置件的構(gòu)造時，接觸晶片邊緣的柱的面可以是平坦的或彎曲的(例如凸出)。

圖17A示出了圖17中的圓圈A的特寫視圖。

圖18示出了晶片支承環(huán)1700的等距視圖，晶片支承環(huán)1700具有如本文所描述的邊緣1706和緩沖器1704。

如上文所述，柱，例如柱920或972形成于無容置件的載體上，如上文所描述。對于具有容置件的晶片載體而言，使用緩沖器。

柱(當(dāng)用于無容置件的晶片載體上時)或者緩沖器(當(dāng)用于具有容置件的晶片載體上時)通常在無容置件的晶片載體的表面上或者在晶片載體的容置件內(nèi)對稱地布置。一般而言，設(shè)想到六個緩沖器或柱，但也可以使用更少(例如3或4)或更多(例如9或10)的緩沖器。

如圖11和圖13所示的底切，當(dāng)用于柱或緩沖器時，在約80度至約90度的范圍。接觸晶片邊緣的附圖標(biāo)記1204和1804的表面可以是平坦的或彎曲的(例如凸出)。在另一些實(shí)施例中，柱可以是凹入的。

接觸晶片邊緣的緩沖器或柱(例如在圖10和圖12中)的表面可 以是平坦的或彎曲的(例如，凸出)。在另一些實(shí)施例中，柱可以是凹入的。

用來形成緩沖器或柱的材料通常為制造晶片載體的相同材料。在另一些實(shí)施例中，緩沖器或柱可以由用來形成晶片的相同材料形成。在又一實(shí)施例中，緩沖器或柱可以由與晶片載體和晶片材料不同的材料形成。

除了緩沖器或柱之外，本發(fā)明的晶片載體也可以具有凸片。凸片可以形成于表面1408或1508上，例如在無容置件的晶片載體上，在靠近柱周向表面上的各個位置。凸片可以靠近柱的位置布置或者可以在周向的任何位置。當(dāng)在晶片載體中存在容置件時，凸片可以位于緩沖器所在的表面1806或1906上或者在凹部中容置件外側(cè)內(nèi)的任何其它地方。

在兩個實(shí)例中，凸片可以具有三角形的形狀。凸片可以由吸收當(dāng)基板載體抵靠基板膨脹時產(chǎn)生的至少某些力的材料形成。而且，隨著基板載體的溫度升高，凸片可以減小在基板上的機(jī)械應(yīng)力。

圖19示出了根據(jù)本教導(dǎo)內(nèi)容的單基板載體1600的展開俯視圖1900，其關(guān)于圖4展開描述(其中并未示出圖14的某些特征)。展開俯視圖1900示出了用來支承基板的多個凸片1903。在處理期間，基板擱置于凸片1903上?？梢允褂迷S多類型的凸片。例如，凸片1903可以是三角形凸片1903，如圖所示，但是可以設(shè)想到其它形狀，其定位于沿著基板載體1600的邊緣的若干位置。這是因?yàn)殡S著溫度斜坡上升到所期望的處理溫度，基板載體1600膨脹，而許多類型的基板的尺寸保持基本上相同。凸片1903尺寸設(shè)定為使得它們可以在這些過程的整個操作溫度范圍中支承基板。

本發(fā)明還提供一種用于化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的單晶片基板載體，其中單晶片基板載體具有主體(晶片載體)，主體適于接納基板(或晶片)和適于定位于旋轉(zhuǎn)管頂部上的邊緣幾何結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)管也具有邊緣幾何結(jié)構(gòu)，其中單晶片基板載體和旋轉(zhuǎn)管的邊緣幾何結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇在過程中在所期望的過程溫度提供晶片載體的中心軸線與旋轉(zhuǎn)管的旋轉(zhuǎn)軸線的 重合對準(zhǔn)。晶片(或基板)可以使用容置件(例如如關(guān)于圖4A和圖6B所描述的容置件420或容置件624)或者不使用容置件(即，無容置件)通過使用如本文所述的兩個或更多個緩沖器或柱而接納于主體上。

單晶片基板載體也被稱作晶片載體并且這些術(shù)語在本文中是可以互換的。

圖20示出了晶片支承環(huán)(也被稱作開放載體或過程托盤)2000的等距視圖。晶片支承環(huán)2000具有邊緣2006，晶片(未圖示)的外邊緣擱置于邊緣1706上。晶片支承環(huán)2000還包括一個或更多個緩沖器，其中緩沖器具有直壁或底切并且類似于在圖12和圖13中所描述的那些。晶片支承環(huán)2000也可以具有下面這樣的構(gòu)造：頂面2009與邊緣2006是共面的，形成無容置件的構(gòu)造，并且使用柱，類似于如上文所述的1404或1504。晶片支承環(huán)2000也可以用于自定心CVD系統(tǒng)中，如圖8A至圖8G所示。當(dāng)晶片支承環(huán)2000具有無容置件的構(gòu)造時，接觸晶片邊緣的柱的面可以是平坦的或彎曲的(例如凸出)。

圖20A為沿著線A-A所截取的圖20的截面圖。

圖21示出了安裝于轉(zhuǎn)鼓2002上的晶片支承環(huán)2000的截面圖。晶片支承環(huán)2000具有邊緣2010和邊緣2012。轉(zhuǎn)鼓2002具有邊緣2008和2014。當(dāng)晶片支承環(huán)2000定位于轉(zhuǎn)鼓2002上時，晶片支承環(huán)2000的邊緣2010和轉(zhuǎn)鼓2000的邊緣2008的幾何結(jié)構(gòu)靠近并且平行，并且晶片支承環(huán)2000的邊緣2012和轉(zhuǎn)鼓的邊緣2014的幾何結(jié)構(gòu)靠近并且平行。這種幾何結(jié)構(gòu)使得晶片支承環(huán)2000在所有溫度與轉(zhuǎn)鼓2002同步旋轉(zhuǎn)。邊緣2012可以沿著轉(zhuǎn)鼓2002的邊緣2014延伸約0.5mm至約7.5mm。

圖21A示出了圖21中的圓圈A的特寫視圖。

圖22示出了晶片支承環(huán)2000和轉(zhuǎn)鼓2002的分解圖。

等同方式

雖然結(jié)合各種實(shí)施例描述申請人的教導(dǎo)，然而，申請人的教導(dǎo)不 意圖限于這些實(shí)施例。相反，申請人的教導(dǎo)包含可以在不背離教導(dǎo)的精神和范圍的情況下對其提出的本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的各種替代方案、修改和等同方式。