專利名稱：具有多個處理級與雙軸機動升降機構(gòu)的cvd反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例與半導體基板的沉積與蝕刻反應(yīng)相關(guān)，例如外延沉積處理或其他化學汽相沉積處理。更明確而言，本發(fā)明的實施例與用于操作基板以執(zhí)行此類處理的設(shè)備相關(guān)。
背景技術(shù)：
在其他器件中，由于高等邏輯與動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)器件的新應(yīng)用，含硅及/或鍺薄膜的外延生長漸漸變得重要。當更小型的晶體管問世時，用于亞100納米互補式金屬氧化物半導體(CM0Q器件，例如含硅的金屬氧化物半導體場效晶體管的超淺源極 /漏極結(jié)變得更不易制造。硅基材料可用于金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)器件的器件制造。例如，在P溝道金屬氧化物半導體(PM0Q應(yīng)用上，晶體管凹陷區(qū)的薄膜通常是硅-鍺，而在N溝道金屬氧化物半導體(NMOQ應(yīng)用上，凹陷區(qū)的薄膜通常是碳化硅。利用硅-鍺有利于相對于注入純硅而注入更多的硼，以減低結(jié)的電阻系數(shù)，此方法能改善器件性能。例如，在基板表面具有硅化物層的硅-鍺界面，其肖特基(Schottky)勢壘低于含硅-鍺的硅界面。選擇性的硅外延沉積和硅鍺外延沉積容許外延層在硅溝成長而不于電介質(zhì)區(qū)域成長。選擇性外延可用于半導體器件，例如在源極/漏極、源極/漏極延伸、接觸銷(Plugs)、 雙極器件的基極層沉積。此外，選擇性外延容許有原位摻雜的幾近完全的摻雜劑活化，如此可省略后退火處理。因此，結(jié)深度可由硅蝕刻和選擇性外延精確決定。改善的結(jié)深度也會產(chǎn)生壓應(yīng)力。在器件制造中使用含硅材料的一個例子，即是用于MOSFET器件。如同大多數(shù)工藝中，要求在外延處理中能高效率且非破壞性地操作基板。例如，在許多外延處理工藝，旋轉(zhuǎn)基板以確保一致的沉積。此外，準備處理時通常會升降基板，此后亦然。因處理基板會于處理腔室內(nèi)部產(chǎn)生顆粒，故此類處理要求相對溫和。因此，需要一種設(shè)備能夠在基板上沉積外延薄膜，同時最符合要求地定位基板并且處理基板而不產(chǎn)生顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例通常提供一種處理基板的設(shè)備，包含處理腔室，包含蓋、底板、墻、 基板支架，裝配在處理腔室內(nèi)且具有穿透底板的升降軸、及升降機構(gòu)，配置成使基板在腔室內(nèi)垂直移位，操作升降銷升降基板至基板支架之上，并當基板于腔室內(nèi)移位時旋轉(zhuǎn)基板。有些實施例具有附接至升降軸的磁性致動轉(zhuǎn)子，并有磁性致動器耦合至馬達以提供旋轉(zhuǎn)。其他實施例提供一種處理半導體基板的處理腔室，包含限定處理腔室內(nèi)部容積的側(cè)壁、頂部和底部、沿著側(cè)壁配置的復數(shù)邊緣環(huán)，每一邊緣環(huán)限定處理腔室內(nèi)部容積中至少一處理區(qū)域的邊界、基板支架，裝配在腔室的內(nèi)部容積且配置成，以平行基板支架的中心軸線的方向移動時繞該中心軸線旋轉(zhuǎn)，及氣體導管，耦合至處理腔室的每一處理區(qū)域。其他實施例提供一種處理半導體基板的方法，包含將基板定位于處理腔室中基板
4支架之上，旋轉(zhuǎn)在基板支架上的基板，于旋轉(zhuǎn)基板時沿旋轉(zhuǎn)軸線移動基板。


參考有某些繪制在附圖的實施例，可得到之前簡短總結(jié)的本發(fā)明的更特別的描述，如此，可詳細了解之前陳述的本發(fā)明的特征的方法。但要注意的是，附圖只繪示本發(fā)明的典型實施例，因本發(fā)明同意其他同等有效的實施例，故不視為其范圍限制。圖1為沉積腔室的實施例的示意截面視圖。圖2為顯示于圖1的沉積腔室的部份的截面詳細視圖。圖3為沉積腔室的另一實施例的示意截面視圖。圖4為根據(jù)另一實施例總結(jié)的方法的流程圖。為有助于了解，如此處可能，使用同一元件符號以指定共通于各圖的同一元件。應(yīng)認知到在一實施例中公開的元件可適用于其他實施例，而不再特別說明。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例通常提供一種設(shè)備以沉積薄膜于基板上。圖1為配置成用于沉積外延的沉積腔室100的示意剖面圖，其為可由美國加州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司購得的 CENTURA 集成處理系統(tǒng)的一部分。沉積腔室100包括由諸如鋁、不銹鋼(例如316L不銹鋼)等抗處理的材料所制成的外殼結(jié)構(gòu)101。此外殼結(jié)構(gòu)101包圍多種處理腔室100的功能元件，例如石英腔室130，其包括上層腔室105及下層腔室124，其內(nèi)包括處理容積118。 反應(yīng)物種由氣體分配組件150供給至石英腔室130，而處理的副產(chǎn)物由典型地與真空源(未圖示)連通的出口 138從處理容積移去?；逯Ъ?17適于接收轉(zhuǎn)移到基板支架117的表面116上的處理容積118的基板 114。基板支架117可由陶瓷材料或涂布如碳化硅的硅材料的石墨材料或其他抗處理的材料所制成。來自前驅(qū)反應(yīng)物材料的反應(yīng)物種施加在基板114的曝露表面，副產(chǎn)物隨后從基板114的表面移除。通過鎘射源如上層燈模組IlOA及下層燈模組110B，可加熱基板114及 /或處理容積118?；逯Ъ?17可繞基板支架的中心軸線102旋轉(zhuǎn)，同時由于支架軸140 的位移而朝平行中心軸線102的方向移動。升降銷170供以穿透基板支架117的表面116 并將基板114舉升至基板支架117之上，以輸送進出處理腔室。升降銷170由升降銷套環(huán) 174耦合至支架軸140。在一實施例中，上層燈模組1IOA和下層燈模組1IOB為紅外線燈。來自燈模組1IOA 及IlOB的非熱能或輻射行進穿過上層石英腔室105的上層石英窗104，并穿越下層石英腔室1 的下層石英部份103。如有需要，用于上層石英腔室105的冷卻氣體透過入口 112進入并透過出口 113排出。前驅(qū)反應(yīng)物材料、稀釋劑、用于腔室100的沖洗與排放氣體透過氣體分配組件150進入而透過出口 138排出。在處理容積118中的低波長輻射，用以激發(fā)反應(yīng)物種并協(xié)助基板114的表面116 上的反應(yīng)物吸附與處理副產(chǎn)物脫附，此低波長輻射典型地介于約0. 8微米至約1. 2微米之間，例如約0. 95微米至約1. 05微米之間，且視例如于其上生長外延薄膜的組成而定提供許多波長組合。另一實施例中，燈模組IlOA和IlOB可為紫外光源。一實施例中，紫外光源為準分子燈。在另一實施例，紫外光源可與上層石英腔室105及/或下層石英腔室124的紅外光源其中一者共同使用。用于與紅外光源的共用使用的紫外光源例子可于美國專利申請 10/866,471中找到，此案于2004年6月10日申請，于2005年12月15日以美國專利公開 2005/0277272早期公開，其在此并入全文中作為參考。組成氣體經(jīng)氣體分配組件150穿過通口 158(其可具有通口襯墊154)及通道15 進入處理腔室118。在一些實施例中，通口襯墊巧4可為噴嘴。氣體分配組件150包括管狀加熱元件156 (配置在導管224n中)，在組成氣體進入處理腔室之前加熱氣體至要求的溫度。氣體從氣體分配組件150流出并如122所示一般經(jīng)由通口 138排出。組成氣體的組合物在進入處理容積前會典型地混合，此組合物用于清潔/鈍化基板表面，或形成外延生長的含硅及/或鍺薄膜。在處理容積118中的整體壓力可由出口通道138上的閥(未圖示) 調(diào)整。至少部份的處理容積118內(nèi)層表面為襯墊131所覆蓋。在一實施例中，襯墊131包括不透明的石英材料。以此方式，處理容積118中的腔室壁熱絕緣。處理腔室118的表面溫度可控制在溫度范圍200°C至600°C以內(nèi)或更高，此由穿過通口 112進入并穿過通口 113排出的冷卻氣體流與來自位于上層石英窗104之上的上層燈模組IlOA的輻射所結(jié)合控制。通過調(diào)整鼓風機單元(未圖示)的速度及配置在下層石英腔室1 之下的下層燈模組IlOB的輻射，下層石英腔室124的溫度可控制在溫度范圍200°C 至600°C以內(nèi)或更高。在處理容積118內(nèi)的壓力可介于約0. 1托爾至約600托爾，如在約5 托爾至約30托爾之間。調(diào)整下層石英腔室124的下層燈模組IlOB的功率，或調(diào)整位于上層石英腔室105 之上的上層燈模組IlOA及下層石英腔室IM的下層燈模組IlOB的功率，可控制在基板114 的表面116上的溫度。處理容積118的功率密度可介于約40W/cm2至約400W/cm2，諸如約 80ff/cm2 至約 120W/cm2 之間。在一態(tài)樣中，氣體分配組件150配置成正交于或以徑向106相對于腔室100或基板114的縱向軸線102。在此方位中，氣體分配組件150適于使處理氣體在交叉或平行基板114的表面的徑向流動。在一應(yīng)用中，在將處理氣體引入處理容積118及/或破壞氣體中的特定鍵結(jié)前，在將處理氣體引入腔室100時，預熱處理氣體以起始預熱氣體的處理。以此方式，可由基板114的熱能溫度獨立修正表面反應(yīng)動力。圖2是圖1中沉積腔室的部份的詳細剖面圖。圖2繪示用以在處理腔室處理基板的基板支架的支撐機構(gòu)200。支撐機構(gòu)200包含支架軸組件202及升降組件250。支架軸組件202通過支撐架204耦合至升降組件250。支撐架204有開口(未圖示)以使支架軸組件202的元件耦合到升降組件250的元件。升降組件250包含耦合至升降致動器256的升降馬達252。某些實施例中，升降致動器256為耦合至升降馬達252的螺桿型致動器。升降致動器256耦合至升降聯(lián)結(jié)器258。 升降聯(lián)結(jié)器258耦合至支架軸組件202的元件，如下方更進一步詳盡的敘述。在一些升降致動器256為螺桿型的致動器的實施例中，升降聯(lián)結(jié)器可258為螺紋套環(huán)。在以螺紋升降套環(huán)和螺紋型升降致動器為特征的實施例中，升降套環(huán)利用嚙合升降套環(huán)螺紋的升降致動器的螺紋效能，沿升降致動器的縱向乘行(ride)。當馬達轉(zhuǎn)動升降致動器時，和升降套環(huán)螺紋嚙合的升降致動器螺紋力推升降套環(huán)以縱向沿著升降致動器移動。在不同實施例中，升降聯(lián)結(jié)器258可為與軌道或沿桿滑動的無螺紋套環(huán)嚙合的滑動聯(lián)結(jié)器，任一者可由耦合至升降馬達252的線性致動器所致動。
升降致動器256旋轉(zhuǎn)的實施例中，通過壓縮架260可阻止升降聯(lián)結(jié)器258旋轉(zhuǎn)，此壓縮架靠扣件(未圖示)耦合至壓縮座262。應(yīng)用壓縮架260與壓縮座262至升降聯(lián)結(jié)器 258在升降聯(lián)結(jié)器258上產(chǎn)生摩擦力以阻止旋轉(zhuǎn)。另一實施例中，通過提供基本平行于升降致動器256的引導桿與通過部分的升降聯(lián)結(jié)器258可阻止升降聯(lián)結(jié)器258旋轉(zhuǎn)。如此實施例中，升降聯(lián)結(jié)器258可沿引導桿乘行，而阻止升降聯(lián)結(jié)器258與升降致動器256旋轉(zhuǎn)。其他不同實施例中，可用其他方法阻止螺紋升降套環(huán)旋轉(zhuǎn)，如提供在升降聯(lián)結(jié)器258外側(cè)表面的脊件或舌片，以與固定至馬達252的諸如軌道的構(gòu)件內(nèi)的凹口嚙合。支架軸組件202包含支架軸140、旋轉(zhuǎn)組件MO、腔室聯(lián)結(jié)器220、上層伸縮囊232、 下層伸縮囊(bellows) 234。支架軸140在支架軸140的第一端120(圖1)與基板支架117 的表面116耦合以產(chǎn)生表面116的旋轉(zhuǎn)與平移運動，且在支架軸140的第二端230與旋轉(zhuǎn)組件240耦合。旋轉(zhuǎn)組件240包含支架杯214，此支架杯耦合至支架軸140及耦合至旋轉(zhuǎn)馬達222。支架杯214包含磁性致動器224，此磁性致動器耦合至旋轉(zhuǎn)馬達222，并磁性耦合至轉(zhuǎn)子226。轉(zhuǎn)子2 可為磁性轉(zhuǎn)子，與支架軸140附接，且將旋轉(zhuǎn)運動從旋轉(zhuǎn)馬達222傳遞至支架軸140。旋轉(zhuǎn)組件240通過第一升降構(gòu)件206和升降組件250耦合。第一升降構(gòu)件206包含將旋轉(zhuǎn)組件240耦合至升降聯(lián)結(jié)器258的第一外延元件208。第一外延元件208延伸過支撐架204延伸且耦合到升降聯(lián)結(jié)器258及/或壓縮座沈2。當升降聯(lián)結(jié)器258移動時，第一升降構(gòu)件206隨之移動支架軸組件202。某些實施例中，第一升降構(gòu)件206也可包含支架盤210。支架盤210通常利用在支撐架204中的通道及開口嚙合的脊件或外延元件(未圖示)以將支架軸組件202的運動限制為一維。支架軸組件202更進一步包含第二升降構(gòu)件216。第二升降構(gòu)件216通過第二外延物件218及彈性構(gòu)件266和升降組件250耦合。第二外延物件218也通過升降銷致動器 2 將支架機構(gòu)200耦合至升降銷組件，如圖1中的升降銷套環(huán)174和升降銷170，如此，升降銷170會和第二升降構(gòu)件216 —起行進。第二外延物件218通過彈性構(gòu)件266彈性地耦合至升降組件250的不移動部份，如附接至支撐架204的馬達架沈4。在一實施例中，彈性構(gòu)件266為彈簧，但任何在形變時提供恢復力的構(gòu)件皆可使用。例如，某些實施例中，彈性構(gòu)件266可為聚合襯墊或緩沖墊。第二升降構(gòu)件216由于下層伸縮囊234的效能隨支架軸組件202移動。然而，升降組件250的特征會限制第二升降構(gòu)件移動。當?shù)诙禈?gòu)件216朝處理腔室移動，彈性構(gòu)件沈6內(nèi)產(chǎn)生的恢復力傾向?qū)⒌诙禈?gòu)件216推離處理腔室。此外，上層止檔268位于要求的位置，此位置與不可移動地固定至升降組件250(例如支撐架204或馬達座沈4) 的任何特征相關(guān)。當?shù)诙禈?gòu)件216撞擊上層止檔沈8，第二升降構(gòu)件216停止朝處理腔室運動。升降組件250的特征也限制第二升降構(gòu)件216的回縮(withdrawal)。當?shù)诙禈?gòu)件216從處理腔室移開，傾向?qū)⒌诙禈?gòu)件216推向處理腔室的彈性構(gòu)件266產(chǎn)生恢復力。此外，下層止檔270供以限制第二升降構(gòu)件216的回縮。在圖2的實施例中，馬達座沈4由于第二外延元件218的效能提供下層止檔270給第二升降構(gòu)件216。當?shù)诙庋釉?18撞擊下層止檔270，第二聯(lián)結(jié)架停止遠離處理腔室的動作。雖然圖2的實施例是以將馬達座264作為下層止檔，其他實施例可以另一構(gòu)件作為下層止檔。任何此類元件可固定至升降組件250，例如通過固定至支撐架204、馬達座264或馬達252而固定至升降組件 250。當升降馬達252降下支架軸140，第二升降構(gòu)件216 —開始由于下層伸縮囊234的效能與支撐軸140—同行進，因此降下升降銷170(圖1)與基板支架117。第二外延元件 218接近下層止檔270時，彈性構(gòu)件沈6中產(chǎn)生恢復力。當?shù)诙庋釉?18撞擊下層止檔 270，第二升降構(gòu)件216停止移動，升降銷170(圖1)也停止移動。當支架軸140繼續(xù)移動時，基板支架117(圖1)繼續(xù)降下，而升降銷170(圖1)維持不動。升降銷170因此伸出于基板支架114的表面116之上，將基板114提升至基板支架117之上。當升降馬達252、彈性構(gòu)件沈6的恢復力升起支架軸140，在下層伸縮囊234的張力一開始克服在彈性構(gòu)件266的恢復力，支承第二外延元件218抵住下層止檔270并將升降銷170(圖1)維持于定位?；逯Ъ?17因此接近由升降銷170支承于基板支架117之上的基板114。當支架軸140升到彈性構(gòu)件沈6的恢復力克服下層伸縮囊234張力的點時， 第二升降構(gòu)件216開始和支架軸140移動，而升降銷170也開始隨基板支架117移動。當彈性構(gòu)件266抵達平衡位置，升降銷170縮回以致基板114沉降在基板支架117上。當?shù)诙庋釉?18抵達上層止檔沈8時，第二升降構(gòu)件216和升降銷170 (圖1) 停止移動。支架軸140和基板支架117繼續(xù)將基板114移進處理位置。因此，在升降銷170 和基板支架117間的距離增大。此距離使基板支架117能不危及升降銷170而旋轉(zhuǎn)。因為支架軸140行進進入處理腔室且處理腔室通常維持低壓，支架軸140通常維持在低壓環(huán)境以避免污染處理腔室內(nèi)部的反應(yīng)區(qū)域。上層伸縮囊232提供在第二升降構(gòu)件 216及腔室聯(lián)結(jié)器220之間的低壓封閉區(qū)。以此方式，支架軸140可安置于維持與處理腔室同壓的環(huán)境中。感測器盤272可例如通過固定至支撐架204而耦合至升降組件250。感測器盤272 供給可用以控制升降機構(gòu)操作的安裝感測器的位置。圖2的實施例具有二個感測器^SA及 ^8B。感測器^SA和^SB可為任何類型的感測器，例如光電開關(guān)或壓力開關(guān)，能偵測關(guān)于升降組件250的支架軸組件202的接近性或通路(passage)。感測器^SB可為復位感應(yīng)器 (homing sensor)，當支架軸組件202抵達復位位置(homing position)時可關(guān)掉升降馬達 252。感測器^SA可耦合至旋轉(zhuǎn)馬達222，當升降軸組件通過感測器^SA時提供使升降軸旋轉(zhuǎn)的連鎖能力。感測器268A可置于指示支架軸140位置的位置，其在基板支架117和升降銷170之間建立最小空隙。感測器也可耦合至控制器274，其可響應(yīng)來自感測器 268A的信號為旋轉(zhuǎn)馬達222通電和斷電，且響應(yīng)來自感測器268B的信號為升降馬達252通電和斷電。需注意基板支架117在平行中心軸線102的方向移動的同時，用作旋轉(zhuǎn)連鎖感測器的感測器268A能使基板114旋轉(zhuǎn)(圖1)。此能力通過將基板114移進處理位置時建立旋轉(zhuǎn)以減少腔室內(nèi)的整體處理時間。此外，圖2的升降機構(gòu)200利用支架軸140的效能以細微地控制基板支架117，如此，在接觸基板114以提供在基板支架117和基板114間的弱力接觸之前，基板支架117可以最大速度朝基板114升起且立刻減速。因此弱力接觸將基板的物理性斷裂及顆粒生成減至最少。最后，獨立控制基板旋轉(zhuǎn)和傳送允許更大的處理窗。 例如，基板可定位在任何關(guān)于通道15 的點上以控制沉積反應(yīng)。一實施例中，基板可旋轉(zhuǎn)定位在通道15 下約0. 6英寸與通道15 上約0. 2英寸之間。其他實施例中，在反應(yīng)中無
8須停止旋轉(zhuǎn)即可改變基板位置。因此，反應(yīng)中可執(zhí)行位置態(tài)勢(profile)以控制沉積進程與沉積薄膜的工程特性。能同時軸向與旋轉(zhuǎn)移動的支架機構(gòu)200也能在處理腔室內(nèi)的不同水平面或在處理腔室內(nèi)的不同處理區(qū)域處理基板，圖3是沉積腔室300的另一實施例的示意剖面圖。腔室300包含限定內(nèi)部容積342的外殼302。基板支架304配置于腔室300的內(nèi)部容積342， 且通過在外殼302內(nèi)延伸過開口 344的軸308耦合至致動器306。在旋轉(zhuǎn)時，致動器306將基板支架移動到腔室300的內(nèi)部容積342內(nèi)的不同處理位置312和314。每一皆可為一排加熱燈的能源322及3 可分別或一起用于增加腔室300的內(nèi)部容積342的能量。腔室300更進一步包含一或多個限定內(nèi)部容積342內(nèi)的處理區(qū)域的邊緣環(huán)348。 邊緣環(huán)348可包含上至五個邊緣環(huán)，例如介于一到五個邊緣環(huán)之間。某些實施例中，腔室可有復數(shù)個邊緣環(huán)。在圖3中的實施例顯示三個邊緣環(huán)316、318、320。每一邊緣環(huán)限定至少一個處理區(qū)域的邊界，以及定位基板支架304以限定處理區(qū)域的下方邊界的開口。例如，第一邊緣環(huán)和在第一邊緣環(huán)上方的第二邊緣環(huán)限定第一處理區(qū)域。第一處理區(qū)域的下邊界由第一邊緣環(huán)限定，而第一處理區(qū)域的上邊界由第二邊緣環(huán)限定，第二邊緣環(huán)也可限定在第一處理區(qū)域之上的第二處理區(qū)域的下邊界?；逯Ъ芪挥诘谝贿吘壄h(huán)附近、由第一邊緣環(huán)限定的開口內(nèi)時，其提供底板給第一處理區(qū)域，同時基板于其內(nèi)部進行處理。復數(shù)個邊緣環(huán)348包含延伸過基板支架304的肩部350的邊緣環(huán)320，其通常是腔室最上層的邊緣環(huán)。其他邊緣環(huán)，例如圖3中的邊緣環(huán)316及318，每一邊緣環(huán)具有開口可供基板支架304能通過，以利用各種由邊緣環(huán)限定的處理區(qū)域。當基板支架定位于邊緣環(huán)316、318附近，第一和第二間隙352和3M分別由邊緣環(huán)316和318的內(nèi)徑及基板支架304的邊緣部份356所限定。例如當基板支架位于第一邊緣環(huán)316附近時，第一邊緣環(huán)316限定在第一邊緣環(huán)316的內(nèi)徑及基板支架304的邊緣部份356之間的間隙352，而當基板支架位于第二邊緣環(huán)318附近時，第二邊緣環(huán)318限定在第二邊緣環(huán)318的內(nèi)徑及基板支架304的邊緣部份356之間的間隙354。在以多于或少于三個邊緣環(huán)為主的實施例中，間隙352和3M或所有在邊緣環(huán)及基板支架之間的此類間隙可視腔室?guī)缀涡螤罴耙蟮奶幚硖匦远兓瘜挾?。大多?shù)實施例中，每一間隙將具有寬度“W”，其尺寸在距離“D”的約5%至約75%之間，而距離“D”位于基板支架304的邊緣部份356和腔室外殼302之間。在適于處理300毫米基板的腔室中，每一間隙可有約1毫米至約100毫米的寬度。某些實施例中，間隙皆可有同樣的寬度W，而在其他實施例中，如圖3中所示，間隙可有不同的寬度W。例如，圖3所示，間隙354的寬度少于間隙352的寬度。氣體供給至許多處理區(qū)域，處理區(qū)域為由穿過復數(shù)個氣體導管的邊緣環(huán)所限定， 每一邊緣環(huán)皆耦合至處理區(qū)域。在圖3中，三個氣體導管326、328、330供給氣體至分別由邊緣環(huán)316、318、320限定的三個處理區(qū)域。單一氣體源338顯示為供給氣體至三個氣體導管326、328、330，但復數(shù)氣體源也可在任何可信構(gòu)造中用以供給任何數(shù)目的導管。氣體依序透過復數(shù)排氣導管從腔室排出，每一排氣導管皆類似氣體導管般耦合至處理區(qū)域。在圖 3中，三個排氣導管332、334、336將氣體排至排氣系統(tǒng)340，此表示任何數(shù)目的排氣系統(tǒng)可耦合至任何可信構(gòu)造中任何數(shù)目的導管。
經(jīng)由在最下層處理區(qū)域之下的開口 310，基板可供至腔室及移離腔室。如前述與圖2關(guān)聯(lián)的討論，升降機構(gòu)通過接近性感測器或開關(guān)的操作以停止轉(zhuǎn)動機構(gòu)，而當基板支架304接近開口 310附近的加載或卸載位置時則部署升降銷。操作中，基板支架位于一邊緣環(huán)附近，如邊緣環(huán)318。經(jīng)由用于由邊緣環(huán)318和基板支架304限定的處理區(qū)域的導管提供氣體，此導管在圖3實施例中為氣體導管328。氣體橫流過配置在基板支架304上的基板以執(zhí)行沉積處理，而過剩的氣體通過排氣導管334流出到排氣系統(tǒng)340。也可經(jīng)由在活性處理區(qū)域之上及/或之下的處理區(qū)域提供氣體，以阻止反應(yīng)氣體透過相鄰區(qū)域逃離活性處理區(qū)域。例如，于擁有由邊緣環(huán)318所限定的下層邊界的區(qū)域內(nèi)處理時，透過氣體導管330及3 提供非反應(yīng)性的氣體或清洗氣體，使在邊緣環(huán) 320之上及邊緣環(huán)318之下的區(qū)域的反應(yīng)氣體濃度減至最低。于第一處理區(qū)域處理后，基板支架304沿自身的軸移動到第二處理區(qū)域。于處理區(qū)域間移動的期間，基板支架維持旋轉(zhuǎn)以將非制造時間減至最少。在將基板支架移入位置之前，建立第二處理區(qū)域內(nèi)的處理條件，如此處理會立即開始。圖4為根據(jù)另一實施例概略方法400的流程圖。方法400用于執(zhí)行循環(huán)處理半導體基板，諸如原子層沉積(ALD)處理、化學汽相沉積(CVD)處理、外延處理、蝕刻處理。步驟410中，在處理腔室內(nèi)的基板支架上配置基板。諸如圖3的腔室300般的處理腔室可用于操作方法400。步驟420中，在處理腔室內(nèi)部的第一處理區(qū)域定位基板?；逯Ъ苡刹襟E410的加載或卸載位置移至第一處理區(qū)域。某些實施例中，第一處理區(qū)域由限定第一處理區(qū)域的第一分隔器限定，第一分隔器可為復數(shù)個第一分隔器?；逯Ъ芤苿拥降谝环指羝鞲浇鼤r， 配置于基板支架上的基板進入第一處理區(qū)域。步驟430中，在第一處理區(qū)域的基板上完成第一處理循環(huán)。第一氣體供給至第一處理區(qū)域，且使用位于處理腔室內(nèi)側(cè)或外側(cè)的基板支架或其他能源增加能量。一實施例中， 處理期間內(nèi)，熱源可置于腔室之上及/或之下以加熱基板。一實施例中，在基板抵達第一處理區(qū)域時，處理條件，如基板上的基板溫度和壓力都達到需求。其他實施例中，在定位基板支架前，于第一處理區(qū)域建立要求的處理條件。任一實施例中，當基板一進入第一處理區(qū)域，處理可立刻開始。步驟440中，通過移動基板支架將基板置于第二處理區(qū)域。類似第一處理區(qū)域，第二處理區(qū)域可由第二分隔器限定，以最小化從一處理區(qū)域至另一處理區(qū)域的氣體交叉流。 也可在二處理區(qū)域間提供氣體幕。氣體幕也可用于在二個沉積之間或蝕刻操作之間執(zhí)行冷卻操作。氣體幕也可用于操作之間從基板表面清洗反應(yīng)物。步驟450中，于第二處理區(qū)的基板上執(zhí)行第二處理循環(huán)。第二氣體供給至第二處理區(qū)域。如同第一處理區(qū)域，可使用同樣能源或不同能源以增加能量至第二處理區(qū)域。例如，假如第一處理區(qū)域在第一能源附近且第二處理區(qū)域在第二能源附近，可在第一處理循環(huán)中使用第一能源且在第二處理循環(huán)中使用第二能源。步驟460中，在處理期間旋轉(zhuǎn)基板，且于處理及定位基板的同時維持旋轉(zhuǎn)。對于不利旋轉(zhuǎn)的處理循環(huán)而言，旋轉(zhuǎn)可停止，稍后于需要旋轉(zhuǎn)的后續(xù)處理循環(huán)重新啟動旋轉(zhuǎn)。在處理區(qū)域之間移動基板的同時，通常維持旋轉(zhuǎn)，如此當基板進到下一處理區(qū)域時旋轉(zhuǎn)可立即起始。不會浪費時間等待旋轉(zhuǎn)達到需求轉(zhuǎn)速。
示范性實施例中，類似圖3的腔室300，具有三個處理區(qū)域的腔室可有效率地執(zhí)行原子層沉積(ALD)處理。沉積第一前驅(qū)物于基板上的處理條件可建立在第一處理區(qū)域，例如最下層的處理區(qū)域，而沉積用以與第一前驅(qū)物反應(yīng)的第二前驅(qū)物的條件可在第二處理區(qū)域建立。執(zhí)行原子層沉積(ALD)等同于前述方法中于二處理區(qū)域移動基板。當基板在區(qū)域間移動時，于處理區(qū)域之間提供氣體幕以從基板移除過剩反應(yīng)物。在第一與第二處理區(qū)域執(zhí)行原子層沉積(ALD)處理之后，倘若需要，可在第三處理區(qū)域執(zhí)行清潔操作。另一示范性實施例中，可通過在相鄰處理區(qū)域為兩處理建立處理條件且依前述方法在處理區(qū)域間移動基板，于此類腔室中執(zhí)行連續(xù)沉積和蝕刻處理。該注意的是，通過調(diào)整閑置處理區(qū)域的處理條件，具有三或多個處理區(qū)域的處理腔室可用以執(zhí)行長且復雜、含許多多于三個操作的處理。例如，在三個不同的處理區(qū)域執(zhí)行三個操作之后，在閑置處理區(qū)域的處理條件可改變以執(zhí)行基板上第四、第五或更進一步的操作。在某些實施例中，在處理區(qū)域建立處理條件可包括活化前驅(qū)物。一實施例中，遠端活化的前驅(qū)物可提供至一或多個處理區(qū)域。遠端活化前驅(qū)物可提供至一處理區(qū)域，而非活化或惰性前驅(qū)物提供至相鄰處理區(qū)域。在一實施例中，處理區(qū)域例如最上層或最下層處理區(qū)域，可置于鄰近電感源，其于最上層或最下層處理區(qū)域產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體。當電感源衰退到低于驅(qū)動相鄰處理區(qū)域的反應(yīng)所需求的水平時，選擇以驅(qū)動相鄰處理區(qū)域的反應(yīng)的能量水平，將能量耦合至要求的處理區(qū)域可操作電感源。此等條件可用于執(zhí)行龐大操作序列中的一部分的等離子體沉積、等離子體蝕刻或等離子體清潔操作。倘若需要，倘若在某些處理區(qū)域中要求某些操作，電偏壓可耦合至基板支架。前述是針對本發(fā)明實施例，可不背離基本范圍，設(shè)計其他及更進一步的本發(fā)明實施例。
1權(quán)利要求
1.一種處理半導體基板的處理腔室，包含 外殼，限定該處理腔室的內(nèi)部容積；一或多個邊緣環(huán)，沿該外殼配置，每一邊緣環(huán)限定該處理腔室的該內(nèi)部容積內(nèi)至少一個處理區(qū)域的邊界；基板支架，配置在該腔室的該內(nèi)部容積中，且配置成在以平行該基板支架的中央軸線的方向移動時，繞該中心軸線旋轉(zhuǎn)；以及氣體導管，耦合至該處理腔室的每一處理區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中每一邊緣環(huán)限定開口及在該邊緣環(huán)之上的處理區(qū)域的邊界，該基板支架定位在該開口中以形成該處理區(qū)域的底板。
3.如權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中該一或多個邊緣環(huán)包含三至五個邊緣環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中該基板支架包含肩部，并且至少一個邊緣環(huán)延伸超過該肩部。
5.如權(quán)利要求1所述的處理腔室，其中該一或多個邊緣環(huán)包含第一邊緣環(huán)及第二邊緣環(huán)，該第一邊緣環(huán)限定第一間隙，當該基板支架位于該第一邊緣環(huán)附近，該第一間隙位于該第一邊緣環(huán)的內(nèi)徑及該基板支架的邊緣部份之間，該第二邊緣環(huán)限定第二間隙，當該基板支架位于該第二邊緣環(huán)附近，該第二間隙位于該第二邊緣環(huán)的內(nèi)徑及該基板支架的邊緣部份之間，該第一間隙和該第二間隙的寬度不同。
6.一種處理半導體基板的方法，包含以下步驟 將該基板定位于處理腔室內(nèi)的基板支架上； 旋轉(zhuǎn)該基板支架上的該基板；以及在旋轉(zhuǎn)基板的同時，沿旋轉(zhuǎn)軸線移動該基板。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包含以下步驟通過在該處理腔室內(nèi)設(shè)置該基板支架能通過的分隔器，限定復數(shù)個處理區(qū)域。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包含以下步驟 在第一處理區(qū)域處理該基板；維持該基板的旋轉(zhuǎn)；沿該旋轉(zhuǎn)軸線移動該基板至第二處理區(qū)域；以及在該第二處理區(qū)域處理該基板。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中在該第一處理區(qū)域處理該基板的步驟包含以下步驟在該第一處理區(qū)域提供第一處理條件，以及在該第二處理區(qū)域處理該基板的步驟包含以下步驟在該第二處理區(qū)域提供第二處理條件。
10.一種處理腔室，包含基板支架，配置在該處理腔室內(nèi)，該基板支架包含基板支架表面，與延伸穿過該處理腔室的底板的支架軸的第一端耦合，且與在該支架軸的第二端的旋轉(zhuǎn)組件耦合；升降組件，包含耦合至該旋轉(zhuǎn)組件并且耦合至升降致動器的第一升降構(gòu)件，以及耦合至該支架軸并且耦合至升降銷致動器的第二升降構(gòu)件。
11.如權(quán)利要求10所述的處理腔室，其中該升降組件進一步包含升降馬達、固定至該升降馬達的止檔、將該止檔耦合至該第一升降構(gòu)件的彈性構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求10所述的處理腔室，其中該旋轉(zhuǎn)組件包含支架杯，配置在該支架軸的該第二端旁邊且通過該第一升降構(gòu)件耦合至該升降組件。
13.如權(quán)利要求12所述的處理腔室，其中該支架杯包含復數(shù)個磁性插件，其磁性耦合至附接于該支架軸的磁性轉(zhuǎn)子，且其中該支架杯耦合至旋轉(zhuǎn)馬達。
14.如權(quán)利要求10所述的處理腔室，其中該升降組件更進一步包含感測器，其電性耦合至該旋轉(zhuǎn)組件并且由該第一升降構(gòu)件的位置啟動。
15.如權(quán)利要求10所述的處理腔室，其中該第二升降構(gòu)件沿該支架軸、在該止檔與附接至該升降組件的限制構(gòu)件之間行進。
全文摘要
揭示一種用以處理基板的設(shè)備，包含處理腔室、基板支架、配置于腔室內(nèi)的升降銷組件?；逯Ъ芘c升降銷組件耦合至升降機構(gòu)，其控制基板支架與升降銷的定位并且使基板支架旋轉(zhuǎn)。升降機構(gòu)包括至少一感測器，其當基板支架與升降銷間的空隙允許基板支架旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生信號。能夠同時軸向移動與旋轉(zhuǎn)的基板支架可用于處理腔室，其包含由邊緣環(huán)所分隔的多重處理區(qū)間?；蹇捎捎谠诙嘀靥幚韰^(qū)間之間移動以供連續(xù)或循環(huán)處理。
文檔編號H01L21/205GK102160147SQ200980136189
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者凱拉什·基蘭·帕塔雷, 凱文·J·鮑蒂斯塔, 埃羅爾·C·桑切斯, 威爾森·于, 宜喬·黃, 尼歐·謬, 志遠·周, 理查德·O·柯林斯, 約翰·S·韋布 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司