專利名稱：在非平面表面上沉積材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工裝置和技術(shù)。具體而言，本發(fā)明涉及使用平移和旋轉(zhuǎn)幾何學(xué)在非平面表面上進(jìn)行半導(dǎo)體加工。
背景技術(shù)：
在許多傳統(tǒng)半導(dǎo)體加工技術(shù)中，具體的加工步驟通常利用平面移動(dòng)來(lái)進(jìn)行。例如，多數(shù)集成電路(IC)典型地由只使用平面移動(dòng)的機(jī)器來(lái)制造。這是因?yàn)槎鄶?shù)傳統(tǒng)IC的內(nèi)含結(jié)構(gòu)幾乎總是平面的。因此，必要的沉積、摻雜和劃線步驟差不多都是由裝置使用平面移動(dòng)或是由IC在x或y方向上移動(dòng)來(lái)進(jìn)行。
這樣，半導(dǎo)體加工步驟可以在裝配線基礎(chǔ)上由不同裝置和/或襯底移動(dòng)穿過(guò)半導(dǎo)體機(jī)器的不同部件來(lái)進(jìn)行。如上所述，這樣的半導(dǎo)體加工步驟可以包括例如物理沉積、化學(xué)沉積、反應(yīng)性濺射沉積或分子束外延沉積的沉積步驟。前述沉積類型的所有變體都應(yīng)被視作這樣的半導(dǎo)體加工步驟。應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的半導(dǎo)體技術(shù)都為人們所知，并且在具有平面特征 的半導(dǎo)體裝置的共同基礎(chǔ)上實(shí)施。因此，可以容易并便宜地在平面襯底和/或
IC上產(chǎn)生不同層，但這只能在對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裝置實(shí)際為平面的情況下。
因而，在當(dāng)前的傳統(tǒng)實(shí)踐中，半導(dǎo)體制造技術(shù)和/或加工步驟，例如沉積 、蒸發(fā)和劃線，雖然為人們所知，但通常限制在那些基本上平面的襯底上操 作。例如，

圖1A顯示了實(shí)例性現(xiàn)有技術(shù)的';賤射沉積腔10。濺射沉積是一種 通過(guò)將一塊源材料12濺射在襯底11上而在襯底11上沉積薄膜的方法。濺射 沉積通常在真空中進(jìn)行。噴射在氣相中的濺射原子并不處于熱力平衡狀態(tài)， 而往往是在真空腔中在所有表面上沉積。在腔中放置的襯底(例如，晶圓)
將被涂覆源材料12的薄膜。濺射通常與氬等離子體或等離子狀態(tài)下的其它惰
性氣體以及目標(biāo)材料(即，半導(dǎo)體材料、金屬材料、或緩沖材料) 一起發(fā)生
如圖1B所示，蒸發(fā)沉積是另 一種薄膜沉積的常規(guī)方法。源材料12暴露 于高溫中，從而材料在真空中蒸發(fā)。該真空允許蒸氣顆粒直接行進(jìn)至目標(biāo)襯 底，在襯底上蒸氣重新凝結(jié)為固體狀態(tài)。
附圖簡(jiǎn)述
圖1B顯示現(xiàn)有技術(shù)的蒸發(fā)沉積腔。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的非平面襯底的實(shí)施例。
圖3A顯示依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容加載在加工腔中的非平面襯底的實(shí)施例
圖3B顯示依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的示例性旋轉(zhuǎn)裝置。圖4顯示其中非平面襯底沿平移路徑旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的加工腔的示例性橫截面
圖5A顯示非平面襯底的旋轉(zhuǎn)和平移的示例性結(jié)合。
圖5B顯示非平面襯底的旋轉(zhuǎn)和平移的示例性結(jié)合。
圖6A顯示本發(fā)明的其它實(shí)施方案。
圖6B顯示圖6A的其它實(shí)施方案的另 一方面。
圖7顯示在非平面襯底上沉積材料的方法的流程圖。
發(fā)明詳述
在此描述了在制造半導(dǎo)體裝置的過(guò)程中將半導(dǎo)體材料和其它材料沉積在 非平面表面上的裝置和裝置。 一般地，設(shè)想將材料沉積在非平面半導(dǎo)體襯底 上。在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)"襯底"是指在其上沉積半導(dǎo)體常用制 造材料的實(shí)際基底，或者具有已經(jīng)沉積的一種或多種材料的部分完成的裝置 。在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)"非平面"是指結(jié)構(gòu)上基本不是平面的任何 襯底(即，在二維的基本相對(duì)平坦的面上基本不能平放的襯底)。
非平面表面的實(shí)例包括具有弓形特征的表面，或者具有在不同二維平面 上連結(jié)的多個(gè)平面的表面。這樣的非平面表面可以包括"打開(kāi)表面"(即，"片" )或"閉合表面"(即，桿、管、或其它)。這樣的閉合表面可以是實(shí)心的(即 ,桿)、空心的(即，管)，以及可以包括具有凹陷(即，圓柱體)的那些表 面。所述閉合表面可以具有任意橫截面的幾何形狀，并且這樣的橫截面可以 包括曲線特征、弓形特征、線性特征、或其任何結(jié)合。所述橫截面幾何形狀 可以包括曲線幾何形狀(即，圓形和卵形)，或任意線性幾何形狀(正方形、 矩形、三角形、或任意n面幾何形狀，規(guī)則的和不規(guī)則的幾何形狀)。上述
12非平面幾何形狀的例子是示例性的，并且讀者將認(rèn)識(shí)到許多不同的非平面幾 何形狀也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是本說(shuō)明書的一部分。所述形狀可以是圓形、卵形、或 任意具有平滑曲面特征的形狀、或平滑曲面的任何拼接。所述形狀也可以實(shí) 際上是線性的，包括三角形、矩形、五角形、六邊形、或者具有任意數(shù)量的 線性分段表面。或者，橫截面可以由線性表面、弓形表面或曲面的任意組合 限定形成。
本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的教導(dǎo)可以直接應(yīng)用于 將其它類型的有用材料沉積在多種非平面表面上。此外，這里的教導(dǎo)涉及半 導(dǎo)體沉積，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的教導(dǎo)可以 直接應(yīng)用于需要在多種非平面表面上沉積材料的技術(shù)，包括但不限于，制造
非平面光伏電池、非平面LED、鍍金、鍍鉻等等。本發(fā)明的以下詳細(xì)描述僅 是示例性的，而不以任何形式限定本發(fā)明。本發(fā)明的其它實(shí)施方案將使本領(lǐng) 域技術(shù)人員很容易了解本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。
以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施。附圖可能不是按比例的。在附 圖以及說(shuō)明書的以下詳細(xì)描述中相同或類似的元件將使用相同的附圖標(biāo)記。 為了清楚起見(jiàn)，沒(méi)有示出和描述在此所述的實(shí)施中的所有常規(guī)特征。當(dāng)然， 可以理解，在^f壬何這樣的實(shí)際實(shí)施的開(kāi)發(fā)中，必須做出許多與具體實(shí)施相關(guān) 的決定，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的具體目標(biāo)，例如依從應(yīng)用、安全規(guī)定和與經(jīng)營(yíng)有關(guān) 的限制，也可以理解，這些具^(guò)f本目標(biāo)隨實(shí)施的不同以及開(kāi)發(fā)者的不同而變化 。另外，可以理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開(kāi)的基礎(chǔ)上這樣 的開(kāi)發(fā)努力將是常規(guī)操作。平面襯底205的特征在于其橫截面由多個(gè)形狀的任意一個(gè)來(lái)界定。如上所述
，僅為了討論的方便，結(jié)合所述發(fā)明來(lái)描述圓形橫截面，但是也可以使用任
意非平面幾何形狀。在本實(shí)施方案中，非平面襯底205是中空的，或者具有 凹陷。每個(gè)非平面襯底205裝配有至少一個(gè)心軸215。心軸215被插入非平面 襯底205的中空部分或者凹陷中。在一些實(shí)施方案中，心軸215連結(jié)在非平 面襯底205的中空部分中，從而使心軸215和非平面襯底205之間的接觸點(diǎn) 216保持足夠的接觸并產(chǎn)生足夠的扭矩以允許非平面襯底205沿縱軸旋轉(zhuǎn)而不 會(huì)產(chǎn)生不必要的滑動(dòng)，該不必要的滑動(dòng)可能會(huì)引起不期望的或計(jì)劃外的旋轉(zhuǎn) 。隨著心軸的旋轉(zhuǎn)，襯底205也旋轉(zhuǎn)。心軸的接觸表面可以是光滑的。在一 種情況下，心軸的中空或凹陷特性可能具有與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)，并且心軸也可 以具有與其相關(guān)的"鎖定"結(jié)構(gòu)。在這個(gè)實(shí)例中，襯底和心軸可以是"配合的"
。鎖定結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例是與形成該鎖定的配合的齒輪齒特性有關(guān)的任意數(shù)量 "齒輪齒"實(shí)例。
如圖3A所示，所示的非平面襯底205加載在托盤210上以用于加工。所 示的托盤210承載著將加載到腔室沉積系統(tǒng)的示例性腔300中的非平面襯底 205。在一些實(shí)施方案中，非平面襯底205被固定到托盤210上，從而使非平 面襯底的表面高于托盤210的頂面。當(dāng)然，襯底的頂面不一定必須高于托盤 頂面。托盤的頂面可以高于任意襯底的頂面、低于任意襯底的頂面、或者與 任意襯底的頂面重合。當(dāng)然，襯底也可以具有相對(duì)于托盤頂水平面的任意數(shù) 量的定向，和相對(duì)于托盤頂水平面的任意數(shù)量的其它定向。
在這個(gè)實(shí)例中的示例性沉積腔300可以是濺射沉積系統(tǒng)、反應(yīng)性濺射沉 積系統(tǒng)、蒸發(fā)沉積系統(tǒng)，或上述系統(tǒng)的任意組合，其中所述系統(tǒng)具有至少一
14個(gè)腔，在該腔中材料沉積在襯底上；和至少一個(gè)目標(biāo)沉積材料?？蛇x地，示
例性沉積腔300可以是任意用于在襯底上沉積或長(zhǎng)出薄膜的腔。腔中的空氣
可以是利于半導(dǎo)體加工的任何類型，包括寬范圍的溫度、寬范圍的壓力、和 寬范圍的化學(xué)特性(包括缺少空氣，如在真正的真空腔中常見(jiàn)的)。
在一些實(shí)施方案中，有腔的沉積系統(tǒng)具有入口和出口，其中入口和出口
之間的路徑確定非平面襯底205行進(jìn)的平移路徑。托盤210能夠由技術(shù)人員 手動(dòng)加載，或由自動(dòng)系統(tǒng)加載，或由任意其它的便利工具加載。在一些實(shí)施 方案中，因?yàn)橥斜P210進(jìn)入腔300并平移通過(guò)該腔，心軸215開(kāi)始沿它們的 縱軸旋轉(zhuǎn)非平面襯底205。穿過(guò)腔的平移移動(dòng)可由，例如，線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)212 實(shí)施，雖然任何裝置可用于將襯底平移穿過(guò)處理系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，托盤210能夠磁耦合線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)212。在這種情況 下，托盤不會(huì)物理性接觸腔300，這可以導(dǎo)致更均勻的沉積。
圖3B顯示了用于在非平面襯底205平移或穿過(guò)腔300時(shí)旋轉(zhuǎn)非平面 襯底 205的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的示例性實(shí)施方案。在這個(gè)示例性實(shí)施方式中，齒輪和滑輪 系統(tǒng)可操作地連接心軸215。在一些實(shí)施方案中，齒輪和滑輪系統(tǒng)包括齒221 。對(duì)應(yīng)于齒221,線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)212具有匹配齒213 (圖3A)。在一些實(shí)施 方案中，當(dāng)托盤在平移方向上連續(xù)移動(dòng)時(shí)，齒輪和滑輪系統(tǒng)220上的齒221 嚙合線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)212中的匹配齒213,使得齒輪和滑輪系統(tǒng)220能沿著平移 路徑旋轉(zhuǎn)非平面襯底205 。這樣的旋轉(zhuǎn)使得半導(dǎo)體材料沉積在非平面襯底205 的整個(gè)表面區(qū)域?？蛇x地，非平面襯底205表面區(qū)域的任意預(yù)定部分能夠暴 露于沉積。在另一可選實(shí)施方案中，任意預(yù)定的樣本均能夠沉積至表面區(qū)域 上。進(jìn)一步示例，在另一個(gè)實(shí)施方案中，齒220能夠固定于心軸215。在另一實(shí)施方案中，可以使用兩套齒輪滑輪系統(tǒng)，并且該兩套齒輪滑輪 系統(tǒng)不僅僅用于驅(qū)動(dòng)單個(gè)心軸，而是可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)心軸。或者，可以用 磁性系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)實(shí)施方案中，用于為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)供能的力不是來(lái) 自物理性連接源(例如，所述的齒輪滑輪系統(tǒng))。心軸可以物理性連接到磁 性材料?？梢栽O(shè)置并旋轉(zhuǎn)外磁，從而將外磁的旋轉(zhuǎn)通過(guò)有關(guān)的磁場(chǎng)傳給磁性 材料，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)#1物理性地傳給心軸和襯底。
在又一實(shí)施方案中，襯底可以裝入與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的套筒。所述套筒將 旋轉(zhuǎn)力傳遞給襯底的外部。
在再一實(shí)施方案中，襯底的末端可以放置在滾輪之間。滾輪在襯底的末 端在襯底的外部將旋轉(zhuǎn)傳遞給襯底。在前面兩個(gè)實(shí)施方案中，由于滾輪的相 互作用襯底的末端不一定被沉積。在一些應(yīng)用中，在這些末端缺乏沉積材料 并不必然使襯底不能實(shí)現(xiàn)目的，通過(guò)將力施加于襯底外表面，襯底的旋轉(zhuǎn)可 以是完全合適的。
因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其它可選的旋轉(zhuǎn)裝置或旋轉(zhuǎn)方法可以 在此應(yīng)用，并且許多可選平移裝置或平移方法也可以在此應(yīng)用，以獲得在穿
過(guò)腔300的平移過(guò)程中旋轉(zhuǎn)非平面襯底205的最終結(jié)果。本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容應(yīng) 被理解為包括那些使襯底旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)類型。
圖4顯示了第一沉積腔(例如腔300)的示例性橫截面。通過(guò)示例，腔 300是硒化銅銦鎵(CIGS)賊射系統(tǒng)的第一腔。惰性等離子氣體(例如，氬 305)通過(guò)進(jìn)口 310在腔300中點(diǎn)燃。在進(jìn)入該腔時(shí)，等離子氣體分子305與 濺射目標(biāo)315石並撞。通過(guò)示例，濺射目標(biāo)315、 316和317分別是硒、銅和鎵 。當(dāng)惰性等離子氣體305轟擊目標(biāo)315、 316和317時(shí)，目標(biāo)材料分子偏離熱 平衡并開(kāi)始涂覆腔300中的所有表面。在一些實(shí)施方案中，非平面襯底205在其平移穿過(guò)腔300時(shí)繼續(xù)圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，從而使它們的整個(gè)外表面區(qū)域
都凈皮濺射目標(biāo)315、 316和317的分子涂覆。穿過(guò)腔300的旋轉(zhuǎn)速率和平移速 率可以作為濺射目標(biāo)材料、環(huán)境溫度、等離子氣體305的溫度和動(dòng)能、以及 非平面襯底205上的期望涂覆厚度、及其它因素的函數(shù)而預(yù)先確定。
控制和測(cè)量系統(tǒng)可以被用于管理和控制平移速率和旋轉(zhuǎn)速率。這些速率 可以是恒定的，或是動(dòng)態(tài)變化的。平移速率和旋轉(zhuǎn)速率之間的關(guān)系可以是固 定的，例如使用齒輪滑輪系統(tǒng)的系統(tǒng)所示。平移速率和旋轉(zhuǎn)速率的關(guān)系可以 是可變的和/或受控的，例如在磁性耦合系統(tǒng)中改變旋轉(zhuǎn)速率。平移速率和旋 轉(zhuǎn)速率可以是關(guān)聯(lián)的或者可以是獨(dú)立的。當(dāng)每個(gè)襯底單獨(dú)旋轉(zhuǎn)時(shí)，不同襯底 之間的速率可以相同或不同。旋轉(zhuǎn)可以是連續(xù)的(analog)，或在分開(kāi)的步驟中 發(fā)生。平移可以是連續(xù)的，或在分開(kāi)的步驟中發(fā)生。此外，旋轉(zhuǎn)和平移可以 各自是連續(xù)的、各自作為單獨(dú)的步驟、或以各種組合發(fā)生。
圖5A和5B顯示了當(dāng)非平面襯底205進(jìn)入和移動(dòng)穿過(guò)腔300時(shí)的示例性 旋轉(zhuǎn)和平移的組合。在一些實(shí)施方案中，非平面襯底205通過(guò)固定到托盤210 的心軸215圍繞它們的縱軸旋轉(zhuǎn)。在圖5A中，非平面襯底205在其旋轉(zhuǎn)時(shí)縱 向地平移穿過(guò)腔300。在圖5B中，非平面襯底205橫向地平移穿過(guò)腔300。 在兩個(gè)示例性實(shí)施方案中，非平面襯底205在其平移穿過(guò)腔300的同時(shí)旋轉(zhuǎn)
圖6A顯示了本發(fā)明的又一實(shí)施方案。非平面襯底205單獨(dú)加載在加工腔 300中。在這個(gè)實(shí)例中，腔300包括能夠真空密封的門302。通過(guò)示例，加工 腔300是CIGS濺射沉積腔?？蛇x地，加工腔300可以是任一便利腔，以滿足 給定應(yīng)用的加工需要。在這個(gè)示例性實(shí)施方案中，非平面襯底205在其主體 的中空部分固定有心軸215。在一些實(shí)施方案中，心軸215連接在非平面襯底205的中空部分，使得心軸215和非平面襯底205之間保持足夠的接觸并產(chǎn)生 足夠的扭矩，以允許非平面襯底205旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生不必要的滑動(dòng)，該不必要 的滑動(dòng)會(huì)引,起不期望的或計(jì)劃外的旋轉(zhuǎn)。心軸215從非平面襯底205向外突 出。在這個(gè)可選實(shí)施方案中，腔300的入口 610包括進(jìn)口 615，其在腔300的 長(zhǎng)度方向上開(kāi)口朝向軌道620。該進(jìn)口 615優(yōu)選地被構(gòu)造成接受裝配在非平面 襯底205的心軸215。當(dāng)心軸215插入進(jìn)口 615時(shí)，線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)沿腔 300長(zhǎng)度的平移。在一些實(shí)施方案中，線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步使非平面襯底205 沿它們的縱向軸旋轉(zhuǎn)，從而使'減射目標(biāo)的分子暴露于非平面襯底205的整個(gè) 表面。如上所述，非平面襯底205的平移速率和旋轉(zhuǎn)速率可以是非平面襯底 205表面上期望的沉積厚度、腔300的環(huán)境溫度、減射氣體的動(dòng)能或目標(biāo)材料 的物理特性的函數(shù)。圖6B顯示了在腔300的平移路徑上旋轉(zhuǎn)的非平面襯底 205。
圖7顯示了在非平面襯底上沉積材料的方法的流程圖。步驟601包括提 供加工腔。加工腔可以是濺射沉積腔、反應(yīng)性沉積腔、或?yàn)槠谕麘?yīng)用所需的 任意沉積腔。步驟602包括拐 供圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)非平面襯底的裝置。在一些實(shí) 施方案中，步驟602與步驟603同時(shí)發(fā)生。步驟603包括使非平面襯底沿著 平移路徑移動(dòng)。平移;洛徑被定義為加工腔的入口和出口之間的路徑。非平面 襯底可以縱向或橫向在該路徑中向前平移。步驟604包括執(zhí)行至少一個(gè)半導(dǎo) 體加工步驟。在一些實(shí)施方案中，執(zhí)行至少一個(gè)半導(dǎo)體加工步驟的步驟604 與步驟602和603同時(shí)進(jìn)行。
在操作中，本發(fā)明可用于通過(guò)在非平面襯底沿著加工腔的平移路徑移動(dòng) 時(shí)旋轉(zhuǎn)該非平面襯底來(lái)制作非平面半導(dǎo)體裝置。旋轉(zhuǎn)和平移可以由任何已知 或便利的裝置進(jìn)行，包括但不限于線性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和齒輪滑輪機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)和平移移動(dòng)的組合使得材料在加工過(guò)程中沉積在非平面襯底的外表面?？蛇x地， 這樣的旋轉(zhuǎn)和平移加工系統(tǒng)可以被用于粉末涂覆、鍍鉻或電鍍其它金屬。在 與半導(dǎo)體有關(guān)的應(yīng)用中，管狀襯底可以被加工成管狀非平面發(fā)光二極管( LED)。進(jìn)一步通過(guò)示例，管狀襯底可以被加工成非平面光伏電池。這樣的 光《犬電池可以具有允許太陽(yáng)射線入射的更大表面區(qū)域，從而產(chǎn)生更大的電流
本發(fā)明公開(kāi)了在非平面表面上沉積材料的方法。該方法通過(guò)在非平面襯 底沿著加工腔的平移路徑移動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)該非平面襯底來(lái)實(shí)施。當(dāng)非平面襯底同 時(shí)在加工腔中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移時(shí)，該旋轉(zhuǎn)將非平面襯底的整個(gè)表面區(qū)域或任 意期望的表面區(qū)域部分暴露于沉積加工，從而允許形成所需的均勻沉積?？?選地，任何預(yù)定的樣本均可暴露至非平面襯底的表面上。這種方法能夠制造 非平面半導(dǎo)體裝置，包括但不限于非平面發(fā)光二極管、非平面光伏電池，等等。
在本發(fā)明的第 一 方面，將半導(dǎo)體加工到襯底上的方法包括提供具有入口 和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和出口可操作地允許至少一個(gè)襯底從
中穿過(guò)，該至少一個(gè)襯底沿著平移路徑移動(dòng)穿過(guò)半導(dǎo)體加工腔，在該襯底沿 著平移路徑移動(dòng)穿過(guò)半導(dǎo)體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)該至少一個(gè)襯底，并在該至少一個(gè) 襯底沿著平移路徑旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在該至少 一 個(gè)襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工，從而使 該至少一個(gè)襯底的表面區(qū)域的至少一部分暴露于該半導(dǎo)體加工。在一些實(shí)施 方案中，所述襯底是非平面的。入口和出口之間的路徑是平移路徑。所述至 少一個(gè)襯底與多個(gè)其它襯底一同加載在托盤上，以提高通量。旋轉(zhuǎn)速率作為 以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望 的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積
19面積。平移速率作為以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度 、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件 的質(zhì)量和期望的沉積面積。所述半導(dǎo)體加工包括但不限于濺射沉積、反應(yīng)性 濺射沉積和蒸發(fā)沉積。在一些實(shí)施方案中，所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。 在一些實(shí)施方案中，所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)襯底。
在本發(fā)明的另一方面，形成半導(dǎo)體裝置的方法包括4是供具有入口和出口 的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一個(gè)非平面襯
底穿過(guò)，使所述至少一個(gè)非平面襯底移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔，其中所述 移動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底和使所述非平面襯底沿平移路徑平移 穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔，和在移動(dòng)所述至少 一個(gè)非平面襯底穿過(guò)所述半導(dǎo)體 加工腔時(shí)的同時(shí)將半導(dǎo)體材料層沉積到所述非平面襯底上，所述層包括所述 至少一個(gè)非平面襯底的至少75%的圓周。所述入口和所述出口之間的路徑是 所述平移路徑。所述至少一個(gè)非平面襯底與多個(gè)其它非平面襯底一起加載在 托盤上以提高通量。旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類 型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工 腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。平移速率作為以下變量的函數(shù)來(lái)確 定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔 中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。在一些實(shí)施方 案中，所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。在一些實(shí)施方案中，所述旋轉(zhuǎn)包括圍 繞縱向軸旋轉(zhuǎn)所述至少 一 個(gè)非平面襯底。
在本發(fā)明的又一方面，在非平面表面上沉積材料的方法包括纟是供具有入 口和出口的沉積腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一個(gè)非平面 襯底穿過(guò)，使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述沉積腔，和
20在所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述沉積腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述非平 面襯底，和在所述至少 一個(gè)非平面襯底沿平移路徑旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所述至少一 個(gè)非平面襯底上進(jìn)行至少 一 次半導(dǎo)體沉積，從而使所述至少 一 個(gè)非平面襯底 的表面區(qū)域的至少一部分暴露于該半導(dǎo)^f本沉積。所述入口和所述出口之間的 路徑是所述平移路徑。所述至少一個(gè)非平面襯底與多個(gè)其它非平面村底一起 加載在托盤上以提高通量。旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量 包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度 、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。平移速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、 加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。在一些 實(shí)施方案中，所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
在本發(fā)明的又一方面，在非平面襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工的裝置包括具有 入口和出口的半導(dǎo)#^加工腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一
個(gè)非平面村底穿過(guò)；使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半 導(dǎo)體加工腔的裝置；當(dāng)所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半 導(dǎo)體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述非平面襯底的裝置；以及在所述至少一個(gè)非平面襯底 在平移;洛徑上旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所述至少 一個(gè)非平面襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工，從 而使所述至少 一 個(gè)襯底的表面區(qū)域的至少 一部分暴露于所述半導(dǎo)體加工的裝 置。所述入口和所述出口之間的路徑是所述平移路徑。所述至少一個(gè)非平面 襯底與多個(gè)其它非平面襯底一起加載在托盤上以提高通量。旋轉(zhuǎn)速率作為以 下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的 沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面 積。平移速率作為以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的 質(zhì)量和期望的沉積面積。所述半導(dǎo)體加工包括濺射沉積、反應(yīng)性濺射沉積和 蒸發(fā)沉積。在一些實(shí)施方案中，所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。在一些實(shí)施 方案中，所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
在本發(fā)明的另 一方面，在非平面襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工的裝置包括具有 入口和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一 個(gè)非平面襯底穿過(guò)；使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半 導(dǎo)體加工腔的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述至少一個(gè)非平面襯底沿所述平移路徑移動(dòng)穿 過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述非平面襯底的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；以及連接到所述半 導(dǎo)體加工腔的半導(dǎo)體加工模塊，其在所述至少一個(gè)非平面襯底在平移路徑上
旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所述至少一個(gè)非平面村底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工，從而使所述至少 一個(gè)非平面襯底的表面區(qū)域的至少一部分暴露于該半導(dǎo)體加工。所述入口和
所述出口之間的路徑是所述平移路徑。所述至少一個(gè)非平面襯底與多個(gè)其它 非平面襯底一起加栽在托盤上以提高通量。旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函數(shù)來(lái) 確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工 腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。平移速率作 為以下變量的函數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期 望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉 積面積。所述半導(dǎo)體加工是包括截射沉積、反應(yīng)性濺射沉積和蒸發(fā)沉積的列 表中的任意一個(gè)。在一些實(shí)施方案中，所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。在一 些實(shí)施方案中，所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。在本發(fā)明的又一方面，半導(dǎo)體加工腔包括在平移方向上移動(dòng)通過(guò)其中的 至少 一個(gè)襯底的裝置，以及在所述至少 一個(gè)襯底移動(dòng)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)所述至少一 個(gè)襯底的裝置。
結(jié)合具體實(shí)施方案對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了描述，實(shí)施方案中包含的細(xì)節(jié)利于理
解在非平面襯底上沉積材料的原理。各附圖中所顯示和描述的許多組分可以
互換以實(shí)現(xiàn)必要的結(jié)果，這種描述應(yīng)4皮理解為也包括這才羊的互換。因此，這 里對(duì)具體實(shí)施方案和細(xì)節(jié)的引用不限制所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1、一種將半導(dǎo)體加工到襯底上的方法，該方法包括a.提供具有入口和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一個(gè)襯底穿過(guò)；b.使所述至少一個(gè)襯底沿所述平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔；c.當(dāng)所述至少一個(gè)襯底沿所述平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述襯底；以及d.當(dāng)所述至少一個(gè)襯底沿所述平移路徑旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所述至少一個(gè)襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工，從而使所述至少一個(gè)襯底的至少一部分表面區(qū)域暴露于所述半導(dǎo)體加工。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述襯底是非平面的。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中在所述入口和所述出口之間的 路徑是所述平移路徑。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一個(gè)襯底與多個(gè)其它 襯底一起加載在托盤上以提高通量。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函數(shù) 來(lái)確定，所述變量包括類型和加工溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、所述加工腔中的環(huán)境溫度、所述加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望 的沉j只面積、。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中平移速率作為以下變量的函數(shù) 來(lái)確定，所述變量包括類型和加工溫度、沉積的材料、期望的沉積厚 度、所述加工腔中的環(huán)境溫度、所述加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望 的沉積面積。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述半導(dǎo)體加工是濺射沉積、反應(yīng)性';賤射沉積或蒸發(fā)沉積。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋轉(zhuǎn) 所述至少一個(gè)^J"底。
10、 一種形成半導(dǎo)體裝置的方法，該方法包括a. 換—供具有入口和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述 出口可操作地允許至少一個(gè)非平面襯底穿過(guò)；b. 使所述至少一個(gè)非平面襯底移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔，其 中所述移動(dòng)包括i.旋轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底；和II、 使所述非平面襯底沿平移路徑平移穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔；以及C.在移動(dòng)所述至少一個(gè)非平面襯底穿過(guò)所述半導(dǎo)體加工腔的同 時(shí)，將半導(dǎo)體材料層沉積到所述非平面襯底上，所述層包括所述至少一個(gè)非平面襯底的至少75%圓周。
11 、如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述入口和所述出口之間的路徑是所述平移路徑。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述至少一個(gè)非平面襯底與 多個(gè)其它非平面襯底一起加載在托盤上以提高通量。
13、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
14、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中平移速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
15、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。
16、 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋 轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
17、 一種在非平面表面上沉積材料的方法，該方法包括a. 4是4共具有入口和出口的沉積腔，其中所述入口和所述出口可 操作地允許至少 一 個(gè)非平面襯底穿過(guò)；b. 使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述沉積腔c. 當(dāng)所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述沉積腔 時(shí)，旋轉(zhuǎn)所述非平面襯底；以及d. 當(dāng)所述至少一個(gè)非平面襯底沿所述平移路徑旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在 所述至少 一個(gè)非平面襯底上進(jìn)行至少 一 次半導(dǎo)體沉積，從而使得所述 至少一個(gè)非平面襯底的表面區(qū)域的至少一部分暴露于所述半導(dǎo)體沉積
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中在所述入口和所述出口之間 的路徑是所述平移路徑。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述至少一個(gè)非平面襯底與 多個(gè)其它非平面襯底一起加載在托盤上以提高通量。
20、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
21、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中平移速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
22、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋 轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
23、 一種將半導(dǎo)體加工至非平面襯底上的裝置，該裝置包括a. 具有入口和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述出口 可操作地允許至少一個(gè)非平面襯底穿過(guò)；b. 使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體 加工腔的裝置；c. 當(dāng)所述至少一個(gè)非平面襯底沿所述平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半 導(dǎo)體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述非平面襯底的裝置；以及d. 在所述至少 一個(gè)非平面村底沿所述平移路徑旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在所 述至少 一 個(gè)非平面襯底上進(jìn)行半導(dǎo)體加工從而使所述至少 一 個(gè)襯底的 表面區(qū)域的至少一部分暴露于所述半導(dǎo)體加工的裝置。
24、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中在所述入口和所述出口之間 的路徑是所述平移路徑。
25、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所迷至少一個(gè)非平面襯底與多個(gè)其它非平面襯底一起加載在托盤上以提高通量。
26、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
27、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中平移速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
28、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述半導(dǎo)體加工是濺射沉積 、反應(yīng)性濺射沉積或蒸發(fā)沉積。
29、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。
30、 如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所迷旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋 轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
31、 一種將半導(dǎo)體加工到非平面襯底上的裝置，該裝置包括a. 具有入口和出口的半導(dǎo)體加工腔，其中所述入口和所述出口可操作地允許至少一個(gè)非平面襯底穿過(guò)；b. 使所述至少一個(gè)非平面襯底沿平移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo)體 加工腔的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；c. 當(dāng)所述至少一個(gè)非平面村底沿所述移路徑移動(dòng)穿過(guò)所述半導(dǎo) 體加工腔時(shí)旋轉(zhuǎn)所述非平面襯底的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；以及d. 連接所述半導(dǎo)體加工腔的半導(dǎo)體加工模塊，其在所述至少一上進(jìn)行半導(dǎo)體加工從而使得所述至少 一個(gè)非平面襯底的表面區(qū)域的至 少一部分暴露于所述半導(dǎo)體加工。
32、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中在所述入口和所述出口之間 的路徑是所述平移路徑。
33、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述至少一個(gè)非平面襯底與 多個(gè)其它非平面襯底一起加載在托盤上以提高通量。
34、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中旋轉(zhuǎn)速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積 厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積面積。
35、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中平移速率作為以下變量的函 數(shù)來(lái)確定，所述變量包括類型和處理溫度、沉積的材料、期望的沉積厚度、加工腔中的環(huán)境溫度、加工腔中真空條件的質(zhì)量和期望的沉積 面積。
36、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述半導(dǎo)體加工是濺射沉積、反應(yīng)性濺射沉積或蒸發(fā)沉積。
37、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述半導(dǎo)體加工腔包括沉積腔。
38、 如權(quán)利要求31所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)包括圍繞縱向軸旋 轉(zhuǎn)所述至少一個(gè)非平面襯底。
39、 一種半導(dǎo)體加工腔，該腔包括a. 使至少一個(gè)襯底沿平移方向移動(dòng)穿過(guò)其中的裝置；以及b. 在所述至少 一個(gè)襯底移動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)所述至少 一個(gè)襯底的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種將材料沉積至非平面表面上的方法。該方法通過(guò)在非平面襯底沿著加工腔的平移路徑移動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)該非平面襯底來(lái)實(shí)施。在非平面襯底沿加工腔旋轉(zhuǎn)并同時(shí)移動(dòng)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)將該非平面襯底的全部表面區(qū)域或任意期望的表面區(qū)域部分暴露于沉積加工，從而實(shí)現(xiàn)所需的均勻沉積?；蛘?，任意預(yù)定的樣本均可暴露至非平面襯底的表面上。這種方法可以制造非平面半導(dǎo)體裝置，包括但不限于非平面發(fā)光二極管、非平面光伏電池等。
文檔編號(hào)C25D17/00GK101681844SQ200880018655
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者拉特遜·莫拉德 申請(qǐng)人:索林塔有限公司