Epi預(yù)熱環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本揭示案的實(shí)施方式大體涉及使用在基板處理室中的預(yù)熱環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體裝置的尺寸持續(xù)減小依賴于對(duì)例如輸送至半導(dǎo)體處理室的處理氣體的流動(dòng)及溫度的更精確的控制。通常，在橫流(cross-flow)處理室中，處理氣體可被輸送至所述室且被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)待處理的基板的表面。處理氣體的溫度可通過(guò)例如圍繞基板支撐件的預(yù)熱環(huán)來(lái)控制。
[0003]圖1圖示橫流處理室100的示意截面視圖。處理室100具有設(shè)置于處理區(qū)域內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式基板支撐件102，所述處理區(qū)域由上拱形結(jié)構(gòu)104、下拱形結(jié)構(gòu)106及室側(cè)壁108界定。由處理氣體源110供應(yīng)的處理氣體經(jīng)由處理氣體入口 114被引入至上處理區(qū)域112。處理氣體入口 114被配置成以層流(laminar flow)方式(例如，如流動(dòng)路徑116所指示的大體徑向向內(nèi)的方向)引導(dǎo)處理氣體。在處理期間，也從凈化氣體源122以一壓力經(jīng)由凈化氣體入口 124引入凈化氣體至下處理室126，所述壓力較上處理室112中的處理氣體的壓力相對(duì)地大。一部分的凈化氣體會(huì)向上流動(dòng)而滲入基板支撐件102與預(yù)熱環(huán)103之間且流入上處理區(qū)域112。凈化氣體向上流動(dòng)防止處理氣體流入下處理室126，由此最小化下拱形結(jié)構(gòu)106上非所欲的反應(yīng)物產(chǎn)物的沉積，所述沉積不利地減小來(lái)自下拱形結(jié)構(gòu)106下放置的燈的熱輻射。處理氣體及凈化氣體經(jīng)由耦接至排氣裝置120的氣體出口 118(與處理氣體入口 114相對(duì))離開(kāi)上處理區(qū)域112。
[0004]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)凈化氣體向上流入上處理區(qū)域112可引起稀釋基板128邊緣附近的處理氣體濃度。所述稀釋主要產(chǎn)生于基板128邊緣附近而形成紊流及額外流阻(如區(qū)域“A”所指示)，處理氣體必須擴(kuò)散經(jīng)過(guò)所述紊流及額外流阻而前進(jìn)至基板128的表面。因此，在基板邊緣處的沉積效率變差。雖然在沉積期間旋轉(zhuǎn)基板能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)對(duì)稱沉積，但由于由所述稀釋所造成的不良沉積效率而導(dǎo)致膜的均勻性(特別是基板128邊緣附近)降低。因此，基板邊緣附近的膜厚度減小(邊緣滾降效應(yīng)(edge roll-off effect))。
[0005]由于流動(dòng)特征直接影響基板上的膜均勻性，因此需要改進(jìn)的沉積設(shè)備，所述改進(jìn)的沉積設(shè)備減低或消除基板邊緣附近的處理氣體稀釋且防止處理氣體在處理期間進(jìn)入處理室的下處理區(qū)域。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本揭示案的實(shí)施方式大體涉及具有用于加熱處理氣體的改進(jìn)的預(yù)熱環(huán)的處理室。在一個(gè)實(shí)施方式中，處理室包含:室主體，所述室主體界定內(nèi)部處理區(qū)域;基板支撐件，所述基板支撐件設(shè)置于所述室主體內(nèi)，所述基板支撐件具有基板支撐表面以支撐基板;及預(yù)熱環(huán)，所述預(yù)熱環(huán)安置于設(shè)置于所述室主體內(nèi)的環(huán)支撐件上，其中所述預(yù)熱環(huán)的一部分相對(duì)于所述基板支撐表面以一角度朝向氣體排放側(cè)傾斜，以促使凈化氣體流動(dòng)穿過(guò)氣體排放側(cè)較氣體注射側(cè)更多。
[0007]在另一實(shí)施方式中，提供用于半導(dǎo)體處理室中的環(huán)組件。所述環(huán)組件具有環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有中央開(kāi)口、內(nèi)周邊邊緣及外周邊邊緣，所述環(huán)形主體包括第一半圓形部分及第二半圓形部分，其中所述第二半圓形部分相對(duì)于所述第一半圓形部分的上表面以一角度朝向氣體排放側(cè)傾斜，以促使凈化氣體流動(dòng)穿過(guò)氣體排放側(cè)較氣體注射側(cè)更多。
[0008]在又另一實(shí)施方式中，提供用于處理基板的處理室。所述處理室包含:能旋轉(zhuǎn)的基板支撐件，所述基板支撐件設(shè)置于所述處理室內(nèi)，所述基板支撐件具有基板支撐表面以支撐基板;下拱形結(jié)構(gòu)，所述下拱形結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述基板支撐件的相對(duì)下方;上拱形結(jié)構(gòu)，所述上拱形結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述基板支撐件的相對(duì)上方，所述上拱形結(jié)構(gòu)與所述下拱形結(jié)構(gòu)相對(duì);環(huán)主體，所述環(huán)主體設(shè)置于所述上拱形結(jié)構(gòu)與所述下拱形結(jié)構(gòu)之間，其中所述上拱形結(jié)構(gòu)、所述環(huán)主體、及所述下拱形結(jié)構(gòu)大體界定所述處理室的內(nèi)部容積，所述環(huán)主體具有一個(gè)或更多個(gè)氣體注射(gas inject)，這些氣體注射以至少一個(gè)線性群組排列而提供足夠?qū)捯詫?shí)質(zhì)覆蓋所述基板的直徑的氣體流動(dòng);預(yù)熱環(huán)，所述預(yù)熱環(huán)設(shè)置于耦接至所述環(huán)主體的環(huán)支撐件上，其中所述預(yù)熱環(huán)的一部分相對(duì)于所述基板支撐表面以預(yù)定角度朝向氣體排放側(cè)傾斜，以促使凈化氣體流動(dòng)穿過(guò)氣體排放側(cè)較氣體注射側(cè)更多。
【附圖說(shuō)明】
[0009]為了能詳細(xì)理解本揭示案的上述特征，可通過(guò)參考實(shí)施方式獲得以上簡(jiǎn)要概述的本揭示案的更特定描述，一些實(shí)施方式圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意附圖僅圖式本揭示案的典型實(shí)施方式，因此不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸窘沂景缚稍试S其他等效的實(shí)施方式。
[0010]圖1描述橫流處理室的示意截面視圖。
[0011 ]圖2根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式描述示例性處理室的示意截面視圖。
[0012]圖3根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式描述可用于取代圖2的預(yù)熱環(huán)的預(yù)熱環(huán)的透視視圖。
[0013]圖4根據(jù)另一實(shí)施方式描述可用于取代圖2的預(yù)熱環(huán)的預(yù)熱環(huán)的俯視圖。
[0014]圖5根據(jù)又另一實(shí)施方式描述可用于取代圖2的預(yù)熱環(huán)的預(yù)熱環(huán)的俯視圖。
[0015]為了便于理解，已盡可能使用相同標(biāo)號(hào)來(lái)表示各圖中共用的相同元件。應(yīng)考慮到一個(gè)實(shí)施方式的元件及特征可有利地并入其他實(shí)施方式，而無(wú)須進(jìn)一步詳述。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在以下描述中，為了解釋的目的，闡述許多特定細(xì)節(jié)以提供本揭示案的全面理解。在一些實(shí)例中，熟知的結(jié)構(gòu)及裝置以方塊圖的形式顯示，而非詳細(xì)示出，以便避免使本揭示案晦澀不清。這些實(shí)施方式被足夠詳細(xì)地描述，以使發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本揭示案，且應(yīng)理解可利用其他實(shí)施方式，且在不背離本揭示案的范圍的情況下可做出邏輯的、機(jī)械的、電氣的及其他改變。
[0017]示例性處理室
[0018]圖2根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式圖示示例性處理室200的示意截面視圖。一個(gè)合適的處理室的非限制性實(shí)例為RP EPI反應(yīng)器，可從加利福尼亞州圣克拉拉市的應(yīng)用材料公司(AppliedMaterials, Inc.0f Santa Clara ,Calif)購(gòu)得。雖然以下描述利用處理室200來(lái)實(shí)現(xiàn)多種描述于此的實(shí)施方式，但也可用來(lái)自不同制造商的其他半導(dǎo)體處理室來(lái)實(shí)現(xiàn)本揭示案所描述的實(shí)施方式。處理室200可適于執(zhí)行化學(xué)氣相沉積，比如外延沉積處理。處理室200說(shuō)明性地包含室主體202、支持系統(tǒng)204及控制器206。室主體202具有界定內(nèi)部處理區(qū)域212的上拱形結(jié)構(gòu)226、側(cè)壁208及底壁210。用于支撐基板的基板支撐件214設(shè)置于內(nèi)部處理區(qū)域212中?；逯渭?14由支撐柱216旋轉(zhuǎn)及支撐，支撐柱216與支撐臂218連接，支撐臂218從軸220延伸。在操作期間，設(shè)置于基板支撐件214上的基板可由基板升降臂222通過(guò)升降銷224升起?；逯渭?14可為如所示的盤狀基板支撐件或可為不帶有中央開(kāi)口的環(huán)狀基板支撐件，環(huán)狀基板支撐件從基板邊緣支持基板以便于將基板暴露于燈235的熱輻射。
[0019]上拱形結(jié)構(gòu)226設(shè)置于基板支撐件214之上，下拱形結(jié)構(gòu)228設(shè)置于基板支撐件214之下。沉積處理一般發(fā)生于設(shè)置于內(nèi)部處理區(qū)域212內(nèi)的基板支撐件214上的基板的上表面上。
[0020]上襯里230設(shè)置于上拱形結(jié)構(gòu)226之下，且適于防止到室部件(比如基環(huán)229或繞著上拱形結(jié)構(gòu)226的中央窗部233的周長(zhǎng)而與中央窗部233接合的周邊凸緣231)上的不需要的沉積。上襯里230被安置成與預(yù)熱環(huán)232相鄰。預(yù)熱環(huán)232經(jīng)配置以在基板支撐件214在處理位置時(shí)繞著基板支撐件214的周邊設(shè)置。預(yù)熱環(huán)232的徑向?qū)挾仍诨逯渭?14與環(huán)支撐件234之間延伸至一程度，以在為流動(dòng)于其上的處理氣體提供預(yù)熱區(qū)域的同時(shí)，防止或最小化來(lái)自燈235的熱/光噪聲泄漏至基板的裝置側(cè)。預(yù)熱環(huán)232可移除地設(shè)置于環(huán)支撐件234上，環(huán)支撐件234支撐且安置預(yù)熱環(huán)232使得處理氣體以層流方式(例如，如流動(dòng)路徑270所指示的大體徑向向內(nèi)的方向)流入內(nèi)部處理區(qū)域212而經(jīng)過(guò)基板支撐件214的上表面。環(huán)支撐件234可為設(shè)置于處理室內(nèi)的襯里。
[0021]預(yù)熱環(huán)232可由任何合適的材料制造以從燈(比如燈235)吸收能量。在一些實(shí)施方式中，預(yù)熱環(huán)232可由以下材料制成:石英、碳化硅(SiCy)、涂覆碳化硅(SiCy)的石墨、不透明石英、涂覆的石英、或任何類似、合適的對(duì)處理氣體造成的化學(xué)分解具有抵抗性的材料，其中y代表已知的碳化硅成分。在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)熱環(huán)232包括涂覆碳化硅的石墨。
[0022]基環(huán)229可具有環(huán)主體，所述環(huán)主體被調(diào)整大小以適配于處理室200的內(nèi)圓周內(nèi)。所述環(huán)主體可具有大體圓形形狀?；h(huán)229的內(nèi)圓周經(jīng)配置以接收環(huán)支撐件234。在一個(gè)實(shí)例中，環(huán)支撐件234被調(diào)整大小以嵌套于基環(huán)229的內(nèi)圓周內(nèi)或被基環(huán)229的內(nèi)圓周圍繞。雖然使用用語(yǔ)“環(huán)”來(lái)描述處理室的某些部件，比如預(yù)熱環(huán)232或基環(huán)229，但應(yīng)想到這些部件的形狀不必為圓形且可包含任何形狀，所述形狀包含但不限于矩形、多邊形、橢圓形及類似形狀。
[0023]處理室200包含多個(gè)熱源，比如燈235，所述多個(gè)熱源適于提供熱能至安置于處理室200內(nèi)的部件。例如，燈235可適于提供熱能至基板及預(yù)熱環(huán)232，導(dǎo)致處理氣體熱分解于基板上以在基板上形成一或更多層。在一些