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)容的實施方式大體涉及用于處理半導體基板的設(shè)備和方法。具體地，本公開內(nèi)容的實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]一些用于制造半導體裝置的工藝是在高溫下執(zhí)行，所述工藝例如為快速熱處理、外延沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、電子束固化。通常受處理的基板由一個或更多個熱源加熱至處理腔室中的期望溫度。所述一個或更多個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。傳統(tǒng)腔室中的氣體分配在遍及整個處理區(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，但當均勻性的需求增加時，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)容的實施方式大體上提供用于在高溫下處理一個或更多個基板的設(shè)備和方法。具體地，本公開內(nèi)容的實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)容的一個實施方式提供一種用于保護基板處理腔室的內(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，且所述多個氣體通道的每一個被設(shè)計成與氣體注射器連接且被設(shè)計成調(diào)節(jié)氣流。
[0006]本公開內(nèi)容的一個實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，且所述多個氣體通道的每一個被設(shè)計成與氣體注射器連接且被設(shè)計成調(diào)節(jié)氣流。
[0007]本公開內(nèi)容的另一個實施方式提供一種用于處理基板的方法。所述方法包括:將來自多個加熱元件的輻射能量導向基板處理腔室的殼體，和使用多個氣體通道調(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，且所述多個氣體通道的每一個被設(shè)計成與氣體注射器連接且被設(shè)計成調(diào)節(jié)氣流。
【附圖說明】
[0008]可通過參照實施方式(一些實施方式描繪于附圖中)，來詳細理解本公開內(nèi)容的上述特征以及于上文簡要概述的有關(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，因為本公開內(nèi)容可允許其它等效的實施方式。
[0009]圖1A是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實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)容的一個實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)容的一個實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)容的一個實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)容的一個實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記來標示各圖共有的相同元件。預期一個實施方式的元件和特征可有利地并入其它實施方式而無需進一步詳述。
【具體實施方式】
[0019]在下文的描述中，為了解釋的目的，闡述了許多具體細節(jié)，以提供對本公開內(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。在此充分詳細地描述這些實施方式，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行邏輯上、機械上、電力上和其它方面的改變。
[0020]本公開內(nèi)容的實施方式提供一種襯墊組件，所述襯墊組件具有多個各自分開的氣體通道。所述襯墊組件實現(xiàn)遍及待處理的基板上的流動參數(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?？衫酶鶕?jù)本公開內(nèi)容的實施方式的襯墊組件，對遍及待處理的基板上的處理氣體進行特別地調(diào)整，以適用于每個單獨的工藝。根據(jù)本公開內(nèi)容的實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。本公開內(nèi)容的一個實施方式包括一種具有呈角度或縮短的流動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)點是，在流動路徑中提供經(jīng)調(diào)整的和/或變化的流動導通性(flow conductance)。在一個實施方式中，襯墊組件可包括具有不同尺寸的多個氣體通道，從而通過多個氣體通道的每一個提供變化的流動導通性。襯墊組件中的多個氣體通道的空間分布也可經(jīng)過設(shè)計以在處理腔室中實現(xiàn)經(jīng)調(diào)整的氣流。
[0021]根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的襯墊組件可具有另一優(yōu)點:防止多種處理氣體在到達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)容的實施方式的襯墊組件還具有能夠使用直接簡單的方法制造的優(yōu)點，這些方法諸如通過槍鉆孔(gun drilling)、擴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)容的一個實施方式的處理腔室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可用于處理一個或更多個基板，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。基底環(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)可通過裝載口 103被帶進處理腔室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(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。當基板支撐件106位于處理位置時，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。基板支撐件106在處理期間通過中央軸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上下移動基板108。基板支撐件106可由碳化硅或涂布有碳化硅的石墨形成，以吸收來自輻射加熱燈102的輻射能，并且將所述輻射能傳導至基板108。
[0025]大體