CN103493180A - 半导体基板处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于处理基板的设备。在一些实施方式中，处理系统可包括第一移送腔室和耦接至移送腔室的第一处理腔室，处理腔室进一步包含：基板支撑件，所述基板支撑件用于支撑位于处理腔室内的基板的处理表面；喷射器，所述喷射器安置于基板支撑件的第一侧且具有提供第一处理气体的第一流动路径和提供独立于第一处理气体的第二处理气体的第二流动路径，其中喷射器提供第一处理气体和第二处理气体遍及基板的处理表面；喷淋头，所述喷淋头安置于基板支撑件上方，以提供第一处理气体至处理表面；及排气口，所述排气口安置至基板支撑件的第二侧，与喷射器相对，以从处理腔室排出第一处理气体和第二处理气体。

Description

半导体基板处理系统
技术领域
本发明的实施方式大体上涉及一种基板处理系统。
背景技术
因为互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的临界尺寸继续缩小，所以需要将新材料并入到CMOS架构中，以改善能效和/或提高速度。一个此族材料为III-V族材料，该Ⅲ-Ⅴ族材料可在例如晶体管装置的沟道中使用。不幸地是，目前处理设备及方法未能产出具有合适的材料品质（诸如低缺陷密度、成分控制、高纯度、形态、晶片内均匀性度(in-wafer uniformity)及批次(run to run)重现性）的III-V族膜。另外，由于相容性问题，目前用于III-V族材料的处理设备并未例如在丛集工具（cluster tool）中与其他CMOS器件处理设备（例如诸如处理腔室）集成以促进具有高k（high-k）的介电材料的预清洁、退火和/或沉积。举例而言，这些相容性问题可为小基板尺寸、低III-V族膜纯度或质量、和/或低腔室耐用性。
因此，发明人已提供用于在基板上沉积材料（诸如例如，III-V族材料）的改良的方法和设备。
发明内容
本文提供用于处理基板的设备。在一些实施方式中，发明的设备可有利地用于使用III-V族材料的处理基板。在一些实施方式中，处理系统可包括：第一移送腔室，所述第一移送腔室能够将基板移送至耦接至第一移送腔室的一个或更多个处理腔室，或接收来自所述一个或更多个处理腔室的基板；及沉积一个或更多个III-V族材料的第一处理腔室，所述第一处理腔室耦接至移送腔室，处理腔室进一步包含：基板支撑件，所述基板支撑件安置于所述处理腔室中以支撑位于处理腔室中所需位置的基板的处理表面；喷射器，所述喷射器安置于所述基板支撑件的第一侧且具有提供第一处理气体的第一流动路径（flowpath）及提供独立于第一处理气体的第二处理气体的第二流动路径，其中喷射器被放置以提供第一处理气体及第二处理气体遍及基板的处理表面；喷淋头，所述喷淋头安置于基板支撑件上方以提供第一处理气体至基板的处理表面；及排气口，所述排气口安置于基板支撑件的第二侧，与喷射器相对，以从处理腔室排出第一处理气体及第二处理气体。
在一些实施方式中，处理系统可包括：第一移送腔室，所述第一移送腔室能够将基板移送至耦接至第一移送腔室的一个或更多个处理腔室，或从所述一个或更多个处理腔室接收基板；及用以沉积一个或更多个III-V族材料的第一处理腔室，所述第一处理腔室耦接至移送腔室，处理腔室进一步包含：基板支撑件，所述基板支撑件安置于所述处理腔室中以支撑位于处理腔室中所需位置的基板的处理表面；喷射器，所述喷射器安置于基板支撑件的第一侧且具有提供第一处理气体的第一流动路径及提供独立于第一处理气体的第二处理气体的第二流动路径，其中喷射器被放置以提供第一处理气体及第二处理气体遍及基板的处理表面；第一气源，所述第一气源耦接至喷射器以提供第一处理气体，其中第一处理气体包含第III族元素；第二气源，所述第二气源耦接至喷射器以提供第二处理气体，其中第二处理气体包含第V族元素；及排气口，所述排气口安置于基板支撑件的第二侧，与喷射器相对，以从处理腔室排出第一处理气体及第二处理气体。
在一些实施方式中，用于沉积III-V族材料的处理系统可包括：第一移送腔室，所述第一移送腔室具有第一机械手，所述第一机械手被配置以在耦接至第一移送腔室的各处理腔室之间移送基板；第二移送腔室，所述第二移送腔室具有第二机械手，所述第二机械手被配置以在耦接至第二移送腔室的各处理腔室之间移送基板；一个或更多个中间负载锁定件(loadlock)，所述一个或更多个中间负载锁定件安置于第一移送腔室与第二移送腔室之间且将第一移送腔室耦接至第二移送腔室以使得在第一移送腔室和第二移送腔室内的腔室参数独立受控；用以沉积III-V族材料的第一处理腔室，所述第一处理腔室耦接至第一移送腔室；耦接至第二移送腔室的第二处理腔室或第三处理腔室之一或更多，所述第二处理腔室或第三处理腔室之一或更多分别地被配置以用等离子体清洁基板或在基板上沉积高k的电介质；耦接至第一移送腔室的第四处理腔室或第五处理腔室之一或更多，所述第四处理腔室或第五处理腔室之一或更多分别地被配置以使基板退火或沉积III-V族材料；及一个或更多个第二负载锁定腔室，所述一个或更多个第二负载锁定腔室耦接至第二移送腔室且被配置以促进基板进入丛集工具或从丛集工具中退出。
本发明的其他及进一步实施方式描述如下。
附图说明
上文简要概述且下文更详细论述的本发明的实施方式可通过参考在附图中描述的本发明的说明性的实施方式来理解。然而应注意，这些附图仅图示本发明的典型实施方式，因此这些附图不应视为本发明范围的限制，因为本发明可允许其他等效的实施方式。
图1描述多腔室处理系统的一个示例的示意性俯视图，所述多腔室处理系统可被调适以执行本文公开的处理。
图2描述根据本发明的一些实施方式的处理腔室的示意性侧视图。
图3描述根据本发明的一些实施方式的图2中的处理腔室的喷射器及排气口的示意性局部俯视图。
图4A至图4C分别描述根据本发明的一些实施方式的喷射器的示意性前视图及示意性侧视图。
图5A至图5B分别描述根据本发明的一些实施方式的喷射器的示意性前视图。
图6描述根据本发明的一些实施方式的喷淋头的示意性侧视图。
为了帮助理解，尽可能使用相同的标记数字来表示在各图中共用的相同元件。图未按比例绘制且可为了清楚而简化。应了解，一个实施方式的元件及特征可有益地并入其他实施方式中且无须进一步详述。
具体实施方式
本文提供用于在基板上沉积材料的方法及设备。在一些实施方式中，发明的方法及设备可有利地用于在基板上沉积III-V族材料。发明的方法及设备有利地提供适合于互补金属氧化物半导体(CMOS)应用的III-V族膜的沉积。在一些实施方式中，发明的设备可有利地使诸如砷化镓(GaAs)、砷化铟镓(InGaAs)、砷化铟铝(InAlAs)、磷化铟(InP)及类似材料之类的III-V族材料并入至主流硅基CMOS器件制造中。
图1为根据本发明的一些实施方式的示例性多腔室处理系统100的示意性俯视图。合适的多腔室处理系统的示例包括
Figure BDA0000400012820000041
处理系统、处理系统及处理系统，这些处理系统可从应用材料公司(AppliedMaterials,Inc)购得。可经调适以受益于本发明的另一相似的多腔室处理系统被公开于标题名称为“Stage Vacuum Wafer Processing System and Method”且授权公告于1993年2月16日的第5186718号美国专利中。
系统100大体包括第一移送腔室102和第二移送腔室104。第一移送腔室102和第二移送腔室104可为真空腔室且可由将第二移送腔室104耦接至第一移送腔室102的一个或更多个中间负载锁定腔室106、108隔开。第一移送腔室102和第二移送腔室104能够将基板移送至耦接至第一移送腔室102或第二移送腔室104的一个或更多个处理腔室并且从所述一个或更多个处理腔室接收基板。如以下论述且如图2至图5所描述，处理腔室中至少一个处理腔室（例如，第一处理腔室）可被配置以沉积一个或更多个III-V族材料。
系统100可进一步包括负载锁定腔室110、112以移送基板进入及退出系统100。举例而言，如图1所示，负载锁定腔室110、112可耦接至第二移送腔室104。负载锁定腔室110、112为真空腔室，这些负载锁定腔室可被选择性地“抽空(pump down)”至移送腔室的真空压力或接近移送腔室的真空压力，或将负载锁定腔室的压力改变至环境室压力或接近环境室压力，以易于使基板进入及退出系统100。
多个处理腔室可被耦接至第二移送腔室104。举例而言，如图1所示，处理腔室114、116、118和120图示为耦接至第二移送腔室104（然而亦可提供更多或更少的处理腔室）。每一处理腔室114、116、118和120可被配置以执行特定的基板处理操作，诸如（但不限于）周期层(cyclical layer)沉积、蚀刻、预清洁、脱气、退火、定向或其他基板处理工艺，所述周期层沉积包括原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)。
举例而言，在一些实施方式中，处理腔室114（例如，第二处理腔室）可被配置以用等离子体清洁基板。举例而言，用等离子体清洁可在基板经由负载锁定件110、112之一进入系统100后立即发生和/或在对系统100中的基板执行的任何一个或更多个处理工艺之间立即发生。示例性的等离子体清洁腔室可为SICONITM腔室，可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司（AppliedMaterials,Inc.of Santa Clara,California）购得。
在一些实施方式中，处理腔室116（例如，第三处理腔室）可被配置以沉积高k的介电材料。举例而言，此类高k的介电材料可由任何合适的工艺（诸如原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)或类似工艺）沉积。可沉积的示例性高k的介电材料可包括二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、铝酸镧(LaAlO3)或类似材料中的一种或多种。举例而言，高k的介电材料在晶体管器件或类似器件中可用作栅极电介质。
第二移送腔室104可包括第二机械手105，所述第二机械手105在负载锁定腔室110、112与一个或更多个处理腔室114、116之间、一个或更多个中间负载锁定腔室106、108与其他腔室118、120之间移送基板（例如，下文论述的基板225）。类似地，第一移送腔室102可包括第一机械手103，所述第一机械手103在耦接至第一移送腔室103的各处理腔室与一个或更多个中间负载锁定腔室106、108之间移送基板（例如，基板225）。
多个处理腔室可耦接至第一移送腔室102。举例而言，如图1所示，处理腔室122、124、126和128图示为耦接至第一移送腔室102（然而亦可提供更多或更少的处理腔室）。类似于处理腔室114、116、118和120，处理腔室122、124、126和128可被配置以执行特定的基板处理操作，诸如（但不限于）周期层沉积、蚀刻、预清洁、脱气、退火、定向或类似处理操作，所述周期层沉积包括原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)。
举例而言，在一些实施方式中，处理腔室124（例如，如上所述的第一处理腔室）可被配置以沉积一个或更多个III-V族材料。下文参照图2至图5论述第一处理腔室的实施方式。处理腔室124（例如，第一处理腔室）可包括第一壳体130，所述第一壳体130围绕处理腔室124且给设施的排气系统（未图示）通风。第一壳体130可包括出入口132，当处理腔室124闲置或处于类似情况时，所述出入口132用于使用者进出处理腔室124。处理腔室124可包括邻接于第一壳体130安置的第二壳体134。举例而言，第一壳体130可经由第一壳体130与第二壳体134之间的出入口132有选择地对第二壳体134开放。第二壳体134可允许使用者、维修人员或类似者在不损害系统100的其他腔室的操作的情况下对处理腔室124执行维修。
处理腔室124可包括化学递送系统136，诸如邻接处理腔室安置的气柜或类似物，举例而言，诸如安置在第一壳体130内或邻接第一壳体130。示例性化学递送系统136的详细描述公布于由David K.Carlson等人于2012年4月6日提出的标题名称为“CHEMICAL DELIVERY SYSTEM”的第13/441,371号美国专利申请案中。在一些实施方式中，化学递送系统136可包括第一气源138和第二气源140，所述第一气源138耦接至处理腔室124的喷射器214（下文参照图2至图4论述），以提供包含第III族元素的第一处理气体；所述第二气源140耦接至喷射器214，以提供包含第V族元素的第二处理气体。类似于处理腔室124，举例而言，经由所示的第二出入口137可从第二壳体134进出化学递送系统136，或者若无第二出入口137，则经由出入口132进出化学递送系统136。
举例而言，在一些实施方式中，诸如处理腔室126或处理腔室128之类的处理腔室（例如，第四处理腔室）可被配置以使基板退火。举例而言，在系统100的另一个腔室中的处理操作之前和/或之后，第四处理腔室可被配置以使基板退火。举例而言，第四处理腔室可为快速热处理(RTP)腔室或类似腔室，所述第四处理腔室能够加热基板（例如）至范围从大约200摄氏度至大约800摄氏度的温度。
在一些实施方式中，处理腔室126（例如，第五处理腔室）可被配置以沉积一个或更多个III-V族材料。第五处理腔室可实质上等效于上下文中参照图2至图6所论述的第一处理腔室的实施方式。另外，处理腔室126当被配置以沉积III-V族材料时可包括如上所论述的第一壳体、第二壳体、化学递送系统和类似物。在一些实施方式中，第一处理腔室（例如，处理腔室124）可被配置以沉积n型III-V族材料且第二处理腔室（例如，处理腔室126）可被配置以沉积p型III-V族材料。
一个或更多个中间负载锁定腔室106、108可用来维持超高真空状态，同时允许基板在系统100内被移送。一个或更多个中间负载锁定腔室106、108可允许第一移送腔室102与第二移送腔室104之间独立的和/或隔离的环境控制。举例而言，一个或更多个中间负载锁定件106、108可允许第一移送腔室102和第二移送腔室104可具有一个或更多个独立受控的腔室参数。举例而言，一个或更多个独立受控的腔室参数可包括移送腔室压力、经过移送腔室的净化气流、移送腔室水分含量(moisture level)或在各个移送腔室内的残留气体水平之一或更多。
在一些实施方式中，一个或更多个中间负载锁定腔室106、108可包括耦接至一个或更多个中间负载锁定腔室106、108的气源142，以当基板被放在一个或更多个中间负载锁定腔室106、108内时，将基板暴露于气体。举例而言，在各处理工艺之间，当基板穿过一个或更多个中间负载锁定腔室106、108时，气源可提供钝化气体或类似物。合适气体的示例包括硫化氢(H2S)、硫化铵(NH4S)、氢气(H2)或类似物。另外，一个或更多个中间负载锁定腔室106、108可用作冷却腔室或加热腔室或类似腔室。或者，耦接至第一移送腔室102或第二移送腔室104的处理腔室中的任何一个处理腔室可用作冷却腔室。
控制器150可耦接至处理系统100以控制处理系统100的操作和/或系统100的个别部件的操作。控制器150可为能够在工业设定中用于控制各种腔室和子处理器的任何形式的通用计算机处理器之一。CPU152的存储器或计算机可读媒体154可为易得到的(readily available)存储器（诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其他形式的本地或远程数字储存装置）中的一种或更多种。支持电路156耦接至CPU152，用于以常规方式支持处理器。这些电路包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统和类似物。
图2描述根据本发明的一些实施方式的处理腔室200的示意性侧视图。在一些实施方式中，处理腔室200可由可购得的处理腔室的修改而得到，这些可购得的处理腔室为诸如可从加利福尼亚州圣克拉拉市的应用材料公司（Applied Materials,Inc.of Santa Clara,California）购得的
Figure BDA0000400012820000071
反应器或适合执行外延硅沉积处理工艺的任何合适的半导体处理腔室。处理腔室200可适合于执行外延硅沉积处理工艺且说明性地包含腔室主体210、温控反应容积201、喷射器214、视情况选择的喷淋头270及加热排气歧管218。处理腔室200可进一步包括如下文更详细论述的支撑系统230和控制器240。
当基板安置于基板支撑件224上时，喷射器214可安置于基板支撑件224的第一侧221上以提供多个处理气体（诸如的第一处理气体和第二处理气体）遍及基板225的处理表面223，其中所述基板支撑件224安置在腔室主体210内部。举例而言，可由气体控制板(gas panel)208提供多个处理气体。喷射器214可具有提供第一处理气体的第一流动路径及提供独立于第一处理气体的第二处理气体的第二流动路径。下文参照图4A至图4C论述第一流动路径和第二流动路径的实施方式。
加热排气歧管218可安置于基板支撑件224的第二侧229上，与喷射器214相对，以从处理腔室200中排出第一处理气体及第二处理气体。加热排气歧管218可包括宽度与基板225的直径大致相同或宽度更大的开口。加热排气歧管可包括减粘(adhesion reducing)衬垫217。举例而言，减粘衬垫217可包含石英、镍浸渍氟聚合物(nickel impregnated fluoropolymer)、二氧化镍或类似物中之一或更多。
腔室主体210大体包括上部部分202、下部部分204和壳体220。上部部分202安置于下部部分204上且包括腔室盖206和上腔室衬垫216。在一些实施方式中，可提供上高温计256以在处理期间提供关于基板的处理表面温度的数据。虽然额外元件（诸如安置于腔室盖206顶部的夹环和/或可供上腔室衬垫静置的底板）已经从图2中省略，但是这些额外元件可视情况包含于处理腔室200中。腔室盖206可具有任何合适的几何形状，诸如平的（如图所示），或具有类拱顶(dome)的形状（未图示）或其他形状，诸如反向曲线(reverse curve)盖亦为预期可行的。在一些实施方式中，腔室盖206可包含诸如石英或类似材料的材料。因此，腔室盖206可至少部分地反射从基板225和/或从安置于基板支撑件224下方的灯辐射出的能量。在提供喷淋头270且该喷淋头270为安置于盖（未图示）下方的独立部件的实施方式中，举例而言，喷淋头270可包含诸如石英或类似材料的材料，以至少部分地反射如上所论述的能量。上腔室衬垫216可如所描述的安置于喷射器214和加热排气歧管218的上方且安置于腔室盖206的下方。在一些实施方式中，举例而言，上腔室衬垫216可包含诸如石英或类似材料的材料，以至少部分地反射如上所论述的能量。在一些实施方式中，上腔室衬垫216、腔室盖206和下腔室衬垫231（如下文所论述）可为石英，从而有利地提供围绕基板225的石英封套(envelope)。
下部部分204大体包含底板组件219、下腔室衬垫231、下拱顶232、基板支撑件224、预加热环222、基板升降(lift)组件260、基板支撑组件264、加热系统251和下高温计258。加热系统251可安置于基板支撑件224下方以提供热能至基板支撑件224。加热系统251可包含一个或更多个外灯252和一个或更多个内灯254。虽然术语“环”用于描述处理腔室的某些部件，诸如预加热环222，但是应了解这些部件的形状不必为圆形且可包括任何形状，包括（但不限于）矩形、多边形、椭圆形及类似形状。下腔室衬垫231可（例如）安置于喷射器214和加热排气歧管218的下方，且安置于底板组件219上方。喷射器214和加热排气歧管218大体安置于上部部分202与下部部分204之间，且可耦接至上部部分202和下部部分204的任一者或两者。
图3描述处理腔室200的示意性俯视图，图示喷射器214和加热排气歧管218的配置。如所图示，喷射器214和加热排气歧管218安置于基板支撑件224的相对侧上。喷射器214可包括多个喷射器口302以提供处理气体至处理腔室200的内部容积。多个喷射器口302可周期性地沿着面向喷射器214的边缘的基板以适当的图案安置，以实质上提供遍及基板225的处理表面223的第一处理气体和第二处理气体的流动。举例而言，多个喷射器口302可周期性地沿着面向喷射器214的边缘的基板从邻近基板225第一侧的喷射器214第一侧向邻近基板225第二侧的喷射器214相对第二侧安置。
在一些实施方式中，多个喷射器口302可被配置以提供独立于彼此的第一处理气体和第二处理气体。举例而言，多个第一喷射器口可提供第一处理气体且多个第二喷射器口可提供第二处理气体。多个第一喷射器口的尺寸、数目和配置可被控制以提供遍及基板的处理表面的第一处理气体的所需流动。多个第二喷射器口的尺寸、数目和配置可被独立地控制以提供遍及基板的处理表面的第二处理气体的所需流动。另外，与多个第二喷射器口相比，多个第一喷射器口的相对尺寸、数目和配置可被控制以提供遍及基板的处理表面的相对于第二处理气体的第一处理气体的所需浓度或流动模式。
在一些实施方式中，如图4A中示意性侧视图所图示，喷射器214可包括喷射第一处理气体的多个第一喷射器口402（例如，第一流动路径）和喷射第二处理气体的多个第二喷射器口404（例如，第二流动路径）。如图4A所示，多个第一喷射器口402和多个第二喷射器口404可以相对于彼此非平面地布置。在一些实施方式中，多个第一喷射器口402中每一个第一喷射器口可安置于多个第二喷射器口404中每一个第二喷射器口上方（或反之亦然）。多个第一喷射器口402中每一个第一喷射器口可按任何所需布置（诸如按平行平面布置，如图4B所示）安置于多个第二喷射器口404中每一个第二喷射器口上方。举例而言，平行平面布置可以是多个第一喷射器口402和多个第二喷射器口404安置于分离的平面中的布置，其中每个平面平行于基板225的处理表面223。举例而言，如图4B所示，多个第一喷射器口402中每一个第一喷射器口以第一高度412沿着第一平面408安置于基板225上方，且多个第二喷射器口404中每一个第二喷射器口以不同于第一高度412的第二高度414沿着第二平面410安置于基板225上方。在一些实施方式中，多个第一喷射器口402中的各个喷射器口可安置于多个第二喷射器口404中相应的喷射器口正上方（例如，垂直对准多个第二喷射器口404中相应的喷射器口）。在一些实施方式中，第一喷射器口402和第二喷射器口404中的一个或更多个个别喷射器口可非垂直对准，诸如虚线喷射器口406所示（如图所示，可除第二喷射器口404外还额外提供所述虚线喷射器口406，或提供所述虚线喷射器口406以替代第二喷射器口404，和/或除第一喷射器口402外还额外提供所述虚线喷射器口406，或提供所述虚线喷射器口406以替代第一喷射器口402）。
在一些实施方式中，举例而言如图4C中所示，当基板225放置于基板支撑件224上时，多个第一喷射器口402可以距基板225的边缘第一距离416安置，且当基板225放置于基板支撑件224上时，多个第二喷射器口404可以距基板225的边缘第二距离418而安置。举例而言，用语“当……放置于基板支撑件224上时”意味着理解为在处理腔室200中处理的基板225期望采用的所需位置。举例而言，基板支撑件224可包括唇部(lip)（未图示）或用于对准和/或维持基板225处于所需处理位置的其他合适的定位机构。因此，当基板225处于所需处理位置时，可测量距基板225的边缘的第一距离416和第二距离418。举例而言，如图4B所示，第一距离416与第二距离418可以不同。在一些实施方式中，与多个第二喷射器口404相比，多个第一喷射器口402可延伸超过（或进一步超过）基板225的边缘。举例而言，多个第一喷射器口402可比多个第二喷射器口404进一步延伸以使得将第一处理气体进一步喷射入温控反应容积201中的距离与多个第二喷射器口404喷射第二处理气体的距离相比更远，因为第一处理气体与第二处理气体相比，在温度条件下更易分解。举例而言，为了在第一处理气体分解之前最大化第一处理气体的反应，在暴露第一处理气体至温控反应容积201之前，多个第一喷射器可被放置以将第一处理气体尽可能远地喷射入温度控制反应容积201中。
第一喷射器口402和第二喷射器口404的数目、尺寸和配置可按许多组合进行控制以提供各种益处。举例而言，在一些实施方式中，一些或所有多个第一喷射器口402的直径可不同于一些或所有多个第二喷射器口404的直径。控制喷射器口的直径有助于控制处理气体经由喷射器口进入处理腔室的速度。在给定的上游压力下，较小直径口与的较大直径口相比，将以更高速度提供处理气体。举例而言，在一些实施方式中，多个第二喷射器口404每一个与多个第一喷射器口402每一个相比可具有更大直径，如图5A至图5B所示。举例而言，每一第二喷射器口402可具有更大直径以比第一处理气体以更低的速度喷射第二处理气体。
替代地或者结合地，在一些实施方式中，安置为较接近喷射器的中心的多个第一喷射器口402中的一个第一喷射器口的第一直径504可与安置为较接近喷射器214的边缘的多个第一喷射器口中的另一个第一喷射器口的第二直径502不同，如图5A所示。类似地，在一些实施方式中，安置为较接近喷射器214的中心的多个第二喷射器口404中的一个第二喷射器口的第一直径508可与安置为较接近喷射器214的边缘的多个第二喷射器口中的另一个第二喷射器口的第二直径506不同。举例而言，如图5A所示，第一喷射器口402或第二喷射器口404的直径可从喷射器214的边缘至中心逐渐缩小，举例而言，以线性减少的缩小方案或任何合适的缩小方案、非线性方案或类似的方案。或者，第一喷射器口402或第二喷射器口404的直径可从喷射器214的边缘至中心较粗糙地减小，举例而言，诸如逐步缩小方案或类似方案。
替代地或者结合地，在一些实施方式中，多个第一喷射器口402和第二喷射器口404每一个可按共平面布置的方式安置，如图5B所示。举例而言，多个第一喷射器口402和多个第二喷射器口404每一个可按大约相同的高度安置于基板225的上方，或安置于平行于基板225的处理表面223的平面内。在一些实施方式中，当按共平面布置的方式安置时，多个第一喷射器口402中的单个喷射器口和多个第二喷射器口404中的单个喷射器口可交替安置，如图5B所示。或者，第一喷射器口402和/或第二喷射器口404中的两个或更多个喷射器口可被归在一起成为一小组第一喷射器口402和/或第二喷射器口404，所述小组介于另一个多个喷射器口的相邻喷射器口之间。
回到图2，在一些实施方式中，喷淋头270可安置于基板支撑件224的上方（例如，与基板支撑件224相对）以提供第三处理气体至基板225的处理表面223。第三处理气体可与由喷射器214提供的第一处理气体相同，可与由喷射器214提供的第二处理气体相同，或与由喷射器214提供的第一处理气体和第二处理气体不同。在一些实施方式中，第三处理气体与第一处理气体相同。第三处理气体亦可由例如气体控制板208提供。
在一些实施方式中，举例而言如图2所示，喷淋头270可包括用于将第三处理气体提供至基板225的处理表面223的单个出口271。在一些实施方式中，如图2所示，单个出口271可安置于与处理表面223的中心或基板支撑件224的中心实质上对准的位置。
在一些实施方式中，喷淋头270可包括多个出口602，如图6所示。在一些实施方式中，多个出口602可被归在一起成组（例如，安置于直径不大于约4英寸的圆圈内）。多个出口可安置在与处理表面的所需区域（举例而言，该处理表面的中心）实质上对准的位置中以传递第一处理气体（举例而言从气源604）至基板225的处理表面223。虽然已图示出喷淋头270具有三个出口602，但是喷淋头270能具有适合于提供第三处理气体的任何所需数目的出口。另外，虽然已显示出与处理表面的中心对准，但是单个出口或多个出口可与处理表面的任何所需区域对准，以在处理期间提供处理气体至基板的所需区域。
喷淋头270可与腔室盖206整合（如图2所示），或可为独立部件（如图6所示）。举例而言，出口271可为钻入腔室盖206的孔且可视情况地包括穿过钻入腔室盖206的孔安置的插入物。或者，喷淋头270可为安置于腔室盖206之下的独立部件。在一些实施方式中，举例而言，喷淋头270和腔室盖206可均包含石英，来限制喷淋头270或腔室盖206从灯252、254或从基板225吸收能量。
如上所述的喷射器214和视情况的喷淋头270的实施方式可被使用以促进形成最少残余物的成分控制和最佳沉积均匀度。举例而言，如上所述，诸如第一气体和第二气体的特定反应物可被引导穿过喷射器214的独立可控制的喷射器口和/或喷淋头270的出口。由喷射器214和视情况的喷淋头270的实施方式所促进的喷射方案可允许按各反应物相对于流入处理腔室200中的其他反应物的反应性来匹配各反应物的流速和/或流量剖面(flow profile)。举例而言，如下所述，第一处理气体与第二处理气体相比可以更高流速流动，因为第一处理气体与第二处理气体相比可更具反应性且可更快离解(dissociate)。因此，为了匹配第一处理气体和第二处理气体的反应性以限制残余物形成、最佳化均匀度和/或成分，第一处理气体与第二处理气体相比可以更高的速度流动。上述喷射方案仅为示例性的，且其他喷射方案为可行的。
回到图2，基板支撑件224可为任何合适的基板支撑件，诸如板（如图2中所示）或环（如图2中由点划线所示）以将基板225支撑于基板支撑件224上。基板支撑组件264大体包括具有多个支撑销266的支撑托架234，多个支撑销266耦接至基板支撑件224。基板升降组件260包含基板升降轴226和多个升降销模块261，多个升降销模块261有选择地静置在基板升降轴226的各个垫(pad)227上。在一个实施方式中，升降销模块261包含升降销228的可选择的上部部分，所述升降销228的上部部分经由第一开口262可移动地安置于穿过基板支撑件224中。在操作中，基板升降轴226被移动以啮合升降销228。当啮合时，升降销228可使基板225上升于基板支撑件224的上方或使基板225下降至基板支撑件224上。
基板支撑件224可进一步包括升降机构272和耦接至基板支撑组件264的旋转机构274。升降机构272可被使用以在垂直于基板225的处理表面223的方向上移动基板支撑件224。举例而言，升降机构272可用于相对于喷淋头270和喷射器214定位基板支撑件224。旋转机构274可用于围绕中心轴旋转基板支撑件224。在操作中，升降机构可促进动态控制基板225相对于由喷射器214和/或喷淋头270产生的流场(flow field)的位置。与由旋转机构274引起对基板225的持续旋转相结合的基板225位置的动态控制可被用于最佳地将基板225的处理表面223暴露至流场，从而最佳化处理表面223上的沉积均匀度和/或成分且最少化残余物的形成。
在处理期间，基板225安置于基板支撑件224上。灯252和254为红外(IR)辐射（亦即，加热）源，且在操作中，产生遍及基板225的预定温度分布。腔室盖206、上腔室衬垫216和下拱顶232可由如上所述的石英形成；然而，其他红外辐射透明的和工艺相容(process compatible)的材料亦可用于形成这些部件。灯252、254可为多区域灯加热设备的一部分，以对基板支撑件224的背侧提供热均匀性。举例而言，加热系统251可包括多个加热区域，在所述多个加热区域中每个加热区域包括多个灯。举例而言，一个或更多个灯252可为第一加热区域且一个或更多个灯254可为第二加热区域。灯252、254可提供大约200摄氏度至大约900摄氏度的宽的热范围。灯252、254可提供每秒大约5摄氏度至大约20摄氏度的快速响应控制。举例而言，灯252、254的热范围和快速响应控制可在基板225上提供沉积均匀度。另外，下拱顶132可（例如）由主动冷却(active cooling)、视窗设计(window design)或类似方式来控制温度，以进一步辅助控制在基板支撑件224的背侧上和/或在基板225的处理表面223上的热均匀度。
温控反应容积201可由包括腔室盖206多个腔室部件形成。举例而言，此类腔室部件可包括腔室盖206、上腔室衬垫216、下腔室衬垫231和基板支撑件224之一或更多。温控处理容积201可包括包含石英的内表面，诸如形成温控反应容积201的腔室部件任何一个或更多个部件的表面。温控反应容积201可为大约20公升至大约40公升。容积201可容纳任何合适尺寸的基板，举例而言，诸如200mm、300mm或类似尺寸。举例而言，在一些实施方式中，若基板225为大约300mm，则举例而言，上腔室衬垫216和下腔室衬垫231的内表面远离基板225的边缘的距离可高达约50mm。举例而言，在一些实施方式中，诸如上腔室衬垫216、下腔室衬垫231之类的内表面远离基板225的边缘的距离可高达基板225的直径的约18%。举例而言，在一些实施方式中，基板225的处理表面223距腔室盖206的距离可高达约100毫米，或为约0.8英寸至约1英寸的范围。
温控反应容积201可具有变化的容积，例如，当升降机构272将基板支撑件224上升至较接近腔室盖206时，容积201的大小可收缩；且当升降机构272将基板支撑件224下降远离腔室盖206时，容积201的大小可扩展。温控反应容积201可由一个或更多个主动冷却或被动冷却(passive cooling)部件冷却。举例而言，容积201可被动地由处理腔室200的壁冷却，处理腔室200的壁可为（例如）不锈钢或类似物。举例而言，无论与被动冷却分开还是结合，容积201可例如通过在腔室200周围流动冷却剂而被主动冷却。举例而言，冷却剂可为气体。
支撑系统230包括用于实行及监控在处理腔室200中的预定处理工艺（例如，生长外延硅膜）的部件。此类部件大体包括处理腔室200的各种子系统（例如，气体控制板、气体分配导管、真空子系统和排气子系统及类似子系统）和装置（例如，电源、工艺控制仪表及类似装置）。示例性支撑系统230可包括如上所论述且如图1所示的化学递送系统186。
控制器240可直接地（如图2所示）或以替代的方式经由与处理腔室和/或支撑系统相关联的计算机（或控制器）耦接至处理腔室200和支撑系统230。控制器240可为可用于在工业设定中控制各种腔室和子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一种。CPU242的存储器或计算机可读介质244可为易得到的存储器（诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其他形式的本地或远程数字储存装置）中的一种或更多种。支持电路246以常规方式耦接至CPU242，用于支持处理器。这些电路包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统及类似物。
因此，本文提供用于沉积III-V族材料的设备和方法。发明的方法和设备的实施方式可有利地提供适用于其他应用中的CMOS应用的III-V族膜的沉积。
尽管前述内容针对本发明的实施方式，但是可在不偏离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其他及进一步的实施方式。

Claims (15)

1.一种处理系统，包含：
第一移送腔室，所述第一移送腔室能够移送基板至耦接至所述第一移送腔室的一个或更多个处理腔室或从所述一个或更多个处理腔室接收基板；及
第一处理腔室，所述第一处理腔室用以沉积一个或更多个III-V族材料，所述第一处理腔室耦接至所述移送腔室，所述第一处理腔室进一步包含：
基板支撑件，所述基板支撑件安置于所述处理腔室中以支撑位于所述处理腔室中所需位置的基板的处理表面；
喷射器，所述喷射器安置至所述基板支撑件的第一侧且具有提供第一处理气体的第一流动路径和提供独立于所述第一处理气体的第二处理气体的第二流动路径，其中所述喷射器被放置以提供所述第一处理气体和所述第二处理气体遍及所述基板的所述处理表面；
排气口，所述排气口安置至所述基板支撑件的第二侧，与所述喷射器相对，以从所述处理腔室排出所述第一处理气体和所述第二处理气体；及以下部件之一或更多：
喷淋头，所述喷淋头安置于所述基板支撑件上方以提供所述第一处理气体至所述基板的所述处理表面；或
第一气源和第二气源，所述第一气源耦接至所述喷射器以提供所述第一处理气体，其中所述第一处理气体包含第III族元素，所述第二气源耦接至所述喷射器以提供所述第二处理气体，其中所述第二处理气体包含第V族元素。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中所述第一处理腔室包括喷淋头、第一气源及第二气源。
3.如权利要求1至2中任何一项权利要求所述的处理系统，进一步包含：
第二移送腔室；及
一个或更多个中间负载锁定腔室，所述一个或更多个中间负载锁定腔室将所述第二移送腔室耦接至所述第一移送腔室。
4.如权利要求3所述的处理系统，进一步包含：
气源，所述气源耦接至所述一个或更多个中间负载锁定腔室，当基板被放在所述一个或更多个中间负载锁定腔室内时，所述气源暴露所述基板至气体。
5.如权利要求3所述的处理系统，其中所述第一移送腔室和所述第二移送腔室具有一个或更多个独立受控的腔室参数。
6.如权利要求5所述的处理系统，其中所述一个或更多个独立受控的腔室参数包括压力、净化气流、水分含量或残留气体水平之一或更多。
7.如权利要求3所述的处理系统，进一步包含：
第二处理腔室，所述第二处理腔室用等离子体清洁基板；及
第三处理腔室，所述第三处理腔室用以沉积高k的介电材料，其中所述第二处理腔室和所述第三处理腔室耦接至所述第二移送腔室。
8.如权利要求7所述的处理系统，进一步包含：
第四处理腔室，所述第四处理腔室用以使基板退火，其中所述第四处理腔室耦接至所述第一移送腔室。
9.如权利要求8所述的处理系统，进一步包含：
第五处理腔室，所述第五处理腔室用以沉积一个或更多个III-V族材料，所述第五处理腔室耦接至所述第一移送腔室。
10.如权利要求9所述的处理系统，其中所述第一处理腔室沉积n型III-V族材料且所述第五处理腔室沉积p型III-V族材料。
11.如权利要求1至2中任何一项权利要求所述的处理系统，其中所述第一处理腔室进一步包含：
第一壳体，所述第一壳体围绕所述第一处理腔室且给房屋排气系统通风；及
第二壳体，所述第二壳体邻接于所述第一壳体安置，其中所述第一壳体经由所述第一壳体与所述第二壳体之间的出入口有选择地对所述第二壳体开放。
12.一种用于沉积III-V族材料的处理系统，包含：
第一移送腔室，所述第一移送腔室具有第一机械手，所述第一机械手被配置以在耦接至所述第一移送腔室的处理腔室之间移送基板；
第二移送腔室，所述第二移送腔室具有第二机械手，所述第二机械手被配置以在耦接至所述第二移送腔室的处理腔室之间移送基板；
一个或更多个中间负载锁定件，所述一个或更多个中间负载锁定件安置于所述第一移送腔室与所述第二移送腔室之间且将所述第一移送腔室耦接至所述第二移送腔室，以使得在所述第一移送腔室和所述第二移送腔室内的腔室参数独立受控；
用以沉积III-V族材料的第一处理腔室，所述第一处理腔室耦接至所述第一移送腔室；
第二处理腔室或第三处理腔室之一或更多，所述第二处理腔室或第三处理腔室之一或更多耦接至所述第二移送腔室且分别地被配置以用等离子体清洁基板或在基板上沉积高k的电介质；
第四处理腔室或第五处理腔室之一或更多，所述第四处理腔室或第五处理腔室之一或更多耦接至所述第一移送腔室且分别地被配置以使基板退火或沉积III-V族材料；及
一个或更多个第二负载锁定腔室，所述一个或更多个第二负载锁定腔室耦接至所述第二移送腔室且被配置以促进基板进入丛集工具或从所述丛集工具退出。
13.如权利要求12所述的处理系统，进一步包含：
气源，所述气源耦接至所述一个或更多个中间负载锁定腔室，当基板被放在所述一个或更多个中间负载锁定腔室内时，所述气源暴露所述基板至气体。
14.如权利要求12所述的处理系统，其中一个或更多个独立受控的所述腔室参数包括压力、净化气流、水分含量或残留气体水平之一或更多。
15.如权利要求12至14中任何权利要求所述的处理系统，其中所述第一处理腔室和第五处理腔室分别地被配置以沉积n型III-V族材料和p型III-V族材料。
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