具有空間分布的氣體通道的氣流控制襯墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式大體涉及用于處理半導(dǎo)體基板的設(shè)備和方法。具體地，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及用于改良處理腔室中氣流分配的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一些用于制造半導(dǎo)體裝置的工藝是在高溫下執(zhí)行，所述工藝?yán)鐬榭焖贌崽幚?、外延沉積、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、電子束固化。通常受處理的基板由一個(gè)或更多個(gè)熱源加熱至處理腔室中的期望溫度。所述一個(gè)或更多個(gè)熱源一般安裝在腔室主體外側(cè)，使得由這些熱源產(chǎn)生的能量輻射在定位于腔室主體內(nèi)的基板上。處理氣體通常從氣體入口供應(yīng)至腔室，且由連接至處理腔室的栗送系統(tǒng)維持處理氣體在腔室主體內(nèi)流動(dòng)。傳統(tǒng)腔室中的氣體分配在遍及整個(gè)處理區(qū)域中是不均勻的。舉例而言，接近氣體入口的氣體分配不同于接近栗送口的氣體分配，且接近邊緣區(qū)域的氣體分配不同于接近中央?yún)^(qū)域的氣體分配。盡管基板的連續(xù)旋轉(zhuǎn)可減少氣體分配的不均勻性，但當(dāng)均勻性的需求增加時(shí)，單單只靠旋轉(zhuǎn)可能是不夠的。
[0003]因此，需要一種具有改良的氣流分配的熱處理腔室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式大體上提供用于在高溫下處理一個(gè)或更多個(gè)基板的設(shè)備和方法。具體地，本公開內(nèi)容的實(shí)施方式涉及用于將一種或更多種處理氣體分配至處理腔室的設(shè)備和方法。
[0005]本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于保護(hù)基板處理腔室的內(nèi)表面的襯墊組件。所述襯墊組件包括環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有外表面和內(nèi)表面，所述環(huán)形主體的外表面的尺寸被設(shè)計(jì)成由基板處理腔室的內(nèi)表面所接收，所述環(huán)形主體的內(nèi)表面界定基板處理容積。所述環(huán)形主體包括多個(gè)氣體通道，這些氣體通道將所述外表面連接至基板處理容積，且所述多個(gè)氣體通道的每一個(gè)被設(shè)計(jì)成與氣體注射器連接且被設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)氣流。
[0006]本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于處理基板的設(shè)備。所述設(shè)備包括腔室主體，所述腔室主體形成腔室殼體(enclosure)，其中所述腔室主體包括:形成在相對(duì)側(cè)的注射開口和排氣開口 ；和基板開口，所述基板開口形成在所述注射開口與所述排氣開口之間。所述設(shè)備還包括:氣體入口，所述氣體入口設(shè)置在所述注射開口中；基板支撐件，所述基板支撐件設(shè)置在所述腔室殼體中；和襯墊組件，所述襯墊組件用于保護(hù)所述腔室主體的內(nèi)表面且用于調(diào)節(jié)所述氣體注射器的氣流。所述襯墊包括環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有外表面和內(nèi)表面，所述環(huán)形主體的外表面的尺寸被設(shè)計(jì)成由所述腔室主體的內(nèi)表面所接收，所述環(huán)形主體的內(nèi)表面界定基板處理容積，所述環(huán)形主體包括多個(gè)氣體通道，這些氣體通道將所述外表面連接至基板處理容積，且所述多個(gè)氣體通道的每一個(gè)被設(shè)計(jì)成與氣體注射器連接且被設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)氣流。
[0007]本公開內(nèi)容的另一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于處理基板的方法。所述方法包括:將來(lái)自多個(gè)加熱元件的輻射能量導(dǎo)向基板處理腔室的殼體，和使用多個(gè)氣體通道調(diào)節(jié)處理氣流，這些氣體通道形成在襯墊組件中，所述襯墊組件設(shè)置于處理腔室中。所述襯墊組件包括環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有外表面和內(nèi)表面，所述環(huán)形主體的外表面的尺寸被設(shè)計(jì)成由腔室主體的內(nèi)表面所接收，所述環(huán)形主體的內(nèi)表面界定基板處理容積，所述環(huán)形主體包括多個(gè)氣體通道，這些氣體通道將外表面連接至基板處理容積，且所述多個(gè)氣體通道的每一個(gè)被設(shè)計(jì)成與氣體注射器連接且被設(shè)計(jì)成調(diào)節(jié)氣流。
【附圖說(shuō)明】
[0008]可通過(guò)參照實(shí)施方式(一些實(shí)施方式描繪于附圖中)，來(lái)詳細(xì)理解本公開內(nèi)容的上述特征以及于上文簡(jiǎn)要概述的有關(guān)本公開內(nèi)容更特定的描述。然而，應(yīng)注意附圖僅圖示本公開內(nèi)容的典型實(shí)施方式，因而不應(yīng)將這些附圖視為限制本公開內(nèi)容的范圍，因?yàn)楸竟_內(nèi)容可允許其它等效的實(shí)施方式。
[0009]圖1A是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的處理腔室的示意性截面?zhèn)纫晥D。
[0010]圖1B是圖1A的處理腔室的示意性截面俯視圖。
[0011]圖2A是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的襯墊組件的示意性截面?zhèn)纫晥D。
[0012]圖2B是圖2A的襯墊組件的第二示意性截面?zhèn)纫晥D。
[0013]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的襯墊組件的部分截面?zhèn)纫晥D。
[0014]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的襯墊組件的部分截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖5A根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的襯墊組件的部分截面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖5B是圖5A的襯墊組件的示意性俯視圖。
[0017]圖5C是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式的襯墊組件的示意性部分俯視圖。
[0018]為了便于理解，已盡可能地使用相同的參考標(biāo)記來(lái)標(biāo)示各圖共有的相同元件。預(yù)期一個(gè)實(shí)施方式的元件和特征可有利地并入其它實(shí)施方式而無(wú)需進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在下文的描述中，為了解釋的目的，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本公開內(nèi)容的透徹理解。在一些例子中，已知的結(jié)構(gòu)和裝置不詳細(xì)顯示，而是以方塊形式顯示，以避免模糊本公開內(nèi)容。在此充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施方式，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍竟_內(nèi)容，且應(yīng)理解可利用其它實(shí)施方式，并應(yīng)理解可在不背離本公開內(nèi)容的范圍的情況下而進(jìn)行邏輯上、機(jī)械上、電力上和其它方面的改變。
[0020]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式提供一種襯墊組件，所述襯墊組件具有多個(gè)各自分開的氣體通道。所述襯墊組件實(shí)現(xiàn)遍及待處理的基板上的流動(dòng)參數(shù)的可調(diào)諧性，這些參數(shù)諸如速度、密度、方向和空間位置。可利用根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的襯墊組件，對(duì)遍及待處理的基板上的處理氣體進(jìn)行特別地調(diào)整，以適用于每個(gè)單獨(dú)的工藝。根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的襯墊組件具有相較于傳統(tǒng)襯墊更能將氣體注射路徑中的壓降減至最小的優(yōu)點(diǎn)。本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式包括一種具有呈角度或縮短的流動(dòng)通道以減少壓降的襯墊組件。根據(jù)本公開內(nèi)容的襯墊組件的另一優(yōu)點(diǎn)是，在流動(dòng)路徑中提供經(jīng)調(diào)整的和/或變化的流動(dòng)導(dǎo)通性(flow conductance)。在一個(gè)實(shí)施方式中，襯墊組件可包括具有不同尺寸的多個(gè)氣體通道，從而通過(guò)多個(gè)氣體通道的每一個(gè)提供變化的流動(dòng)導(dǎo)通性。襯墊組件中的多個(gè)氣體通道的空間分布也可經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)以在處理腔室中實(shí)現(xiàn)經(jīng)調(diào)整的氣流。
[0021]根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的襯墊組件可具有另一優(yōu)點(diǎn):防止多種處理氣體在到達(dá)待處理的基板的鄰近地區(qū)之前混合。此外，根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的襯墊組件還具有能夠使用直接簡(jiǎn)單的方法制造的優(yōu)點(diǎn)，這些方法諸如通過(guò)槍鉆孔(gun drilling)、擴(kuò)散接合和使用焊接插頭(welded plug)。
[0022]圖1A示出根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方式的處理腔室100的示意性截面圖。圖1B是處理腔室100的示意性截面俯視圖。處理腔室100可用于處理一個(gè)或更多個(gè)基板，包括將材料沉積在基板108的上表面116上。處理腔室100可包括輻射加熱燈102的陣列，這些輻射加熱燈102除了用于加熱其它部件外，用于加熱設(shè)置在處理腔室100內(nèi)的基板支撐件106的背側(cè)104。在一些實(shí)施方式中，輻射加熱燈102的陣列可設(shè)置在上拱形結(jié)構(gòu)(upperdome) 128之上?；逯渭?06可以是不具有中央開口的盤狀基板支撐件106，如圖所示?；蛘?，基板支撐件106可以是從基板的邊緣支撐所述基板的環(huán)形基板支撐件，以便于將基板暴露于多個(gè)輻射加熱燈102的熱輻射。
[0023]基板支撐件106在處理腔室100內(nèi)位于上拱形結(jié)構(gòu)128與下拱形結(jié)構(gòu)114之間?；篆h(huán)136可設(shè)置在上拱形結(jié)構(gòu)128與下拱形結(jié)構(gòu)114之間。上拱形結(jié)構(gòu)128、下拱形結(jié)構(gòu)114和基底環(huán)136大體上界定處理腔室100的內(nèi)部區(qū)域?；?08 (并未按比例繪制)可通過(guò)裝載口 103被帶進(jìn)處理腔室100中并定位于基板支撐件106上，如圖1B所示。
[0024]在圖1A中，顯示基板支撐件106處于處理位置。所述基板支撐件106可垂直越過(guò)(traverse)到處理位置下方的裝載位置，以使升降銷105得以接觸下拱形結(jié)構(gòu)114、穿過(guò)基板支撐件106和中央軸132中的孔、并將基板108從基板支撐件106抬升。當(dāng)基板支撐件106位于處理位置時(shí)，所述基板支撐件106將處理腔室100的內(nèi)部容積劃分成處理氣體區(qū)域156和凈化氣體(purge gas)區(qū)域158，所述處理氣體區(qū)域156位于基板支撐件106上方，所述凈化氣體區(qū)域158位于基板支撐件106下方?；逯渭?06在處理期間通過(guò)中央軸132旋轉(zhuǎn)，以將處理腔室100內(nèi)的熱效應(yīng)和處理氣流空間上的不規(guī)則減至最小，從而有助于基板108的均勻處理?；逯渭?06由中央軸132支撐，所述中央軸132在裝載和卸載期間沿著方向134上下移動(dòng)基板108，且在一些例子中，在處理基板108期間沿著方向134上下移動(dòng)基板108?；逯渭?06可由碳化硅或涂布有碳化硅的石墨形成，以吸收來(lái)自輻射加熱燈102的輻射能，并且將所述輻射能傳導(dǎo)至基板108。
[0025]大體