CN106463453A - 在化学气相沉积反应器中的基座的设计 - Google Patents
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Abstract
本文描述的实施方式一般涉及一种用来沉积材料在基板上的设备。设备包含基板支撑组件。基板支撑组件包含基座和设置在基座上的基板支撑环。基板支撑环具有第一表面和第二表面，所述第一表面用以接收基板，第二表面与第一表面相对。第二表面包含至少三个突出且每个突出具有与基座接触的尖端。基板支撑环由具有低热传导率的材料构成，且将基板支撑环和基座间的接触区域最小化，使得从基座至基板边缘的不需要的热传导最小。
Description
技术领域
本文描述的实施方式一般涉及半导体制造，且特别涉及一种用来沉积材料在基板上的设备。
背景技术
集成电路通常经由连续沉积导体层、半导体层或绝缘层而形成在基板上，特别是在硅晶片上。半导体器件在尺寸上的持续减小取决于(举例来说)在沉积处理期间对基板温度的更精确的控制。通常地，基板在沉积处理期间设置于经加热的基座上。基板可能因为具有非常不同的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)的材料的涂层，或因为固有的拉伸应力(tensile stress)而弯曲。弯曲的基板(通常具有凹面形状)被不均匀地加热，这是因为基板的一部分与经加热的基座接触，同时其余部分未与经加热的基座接触。
因此，需要一种具有改良的基板温度均匀性的处理设备。
发明内容
本文描述的实施方式一般涉及一种用以沉积材料在基板上的设备。设备包含基座和设置在基座上的基板支撑环。基板支撑环具有第一表面和第二表面，第一表面用以接收基板，第二表面与所述第一表面相对。第二表面包含至少三个突出且每个突出具有与所述基座接触的尖端。
在一个实施方式中，公开一种设备。设备包含基座和基板支撑环，基板支撑环设置于基座的表面上。基板支撑环包含第一表面和第二表面，第一表面用以接收基板，第二表面与第一表面相对。第二表面包含至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端与基座接触。
在另一个实施方式中，公开一种设备。设备包含腔室主体和基板支撑组件，基板支撑组件设置于腔室主体中。基板支撑组件包含基座和基板支撑环，基板支撑环设置于基座的表面上。基板支撑环包含第一表面和第二表面，第一表面用以接收基板，第二表面与第一表面相对。第二表面包含至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端与基座接触。
在另一个实施方式中，公开一种设备。设备包含具有表面的基座及形成于基座的表面中的至少三个凹陷。基板支撑组件进一步包含基板支撑环，基板支撑环设置于基座的表面上。基板支撑环包含第一表面和第二表面，第一表面用以接收基板，第二表面与第一表面相对。第二表面包含至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端设置于所述至少三个凹陷中的对应的凹陷中。
附图说明
为使本公开的上述所载的特征可被详细地理解，可参照实施方式(一些实施方式绘示于所附附图中)而获得本公开的上述概要内容的更特定的说明。然而，应注意所附附图仅绘示此公开的通常实施方式，且不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可采用其他等效的实施方式。
图1为依据本文描述的一个实施方式的用以沉积材料在基板上的设备的截面图。
图2A～2C绘示依据本文描述的实施方式的基板支撑组件。
图3A～3B绘示依据本文描述的实施方式的基板支撑组件。
为帮助理解，已尽可能使用相同的元件符号以指定附图中共同的相同元件。应预见一个实施方式的元件和特征可被有利地并入其他实施方式中而无须进一步赘述。
具体实施方式
本文描述的实施方式一般涉及一种用以沉积材料在基板上的设备。设备包含基板支撑组件。基板支撑组件包含基座和设置在基座上的基板支撑环。基板支撑环具有第一表面和第二表面，第一表面用以接收基板，第二表面与第一表面相对。第二表面包含至少三个突出且每个突出具有与基座接触的尖端。
图1为依据一个实施方式的用以沉积材料在基板108上的设备100的截面图。设备100可以是热化学气相沉积(CVD)腔室，具有如图1所示的设置于基板108下方的加热灯102的阵列。然而，设备100不限于图1所示的构造。在一些实施方式中，基板108可被嵌在支撑基板的基座中的加热元件加热，且处理气体可经由设置在基板108上方的喷淋头而被导入。在一些实施方式中，辐射加热灯的阵列可被设置于基板108的上方。
如图1中所示，设备100包含腔室主体101、设置在腔室主体101中的上方圆顶128和下方圆底114，及设置在上方圆顶128和下方圆底114之间的底环136。大体而言，上方圆顶128和下方圆底114由光学透明的材料(诸如石英)形成。基板支撑组件104设置于腔室主体101中，位于上方圆顶128和下方圆底114之间。基板108(未依比例)可经由装载(未图示)而被送入设备100并放置于基板支撑组件104上。基板支撑组件104包含基座103和基板支撑环107，基板支撑环107设置于基座103上。基板支撑组件104可被轴132支撑。基板108可被设置于基板支撑环107上。
基板支撑组件104显示在升高的处理位置，但可通过致动器(未图示)而被竖直地横向移动(traverse)至位于处理位置下方的装载位置，以允许举升销105穿过基座103中的孔而接触下方圆底104，并从基板支撑环107将基板108升起。在一些实施方式中，举升销105并未接触下方圆底104。反之，举升销105可接触设置在下方圆底114上方的支撑件(未图示)。机器人(未图示)可接着进入设备100以抓取基板108，并将基板108通过装载口而从设备中移除。
基板支撑组件104(当位于处理位置时)将腔室主体101的内部空间分割成处理区域156及净化区域158，处理区域位于基板108上方，净化区域158位于基座103下方。基座103和基板支撑环107可在操作期间通过轴132而旋转，以使得在腔室主体101内的热效应和处理气体流动空间异常最小化，从而有助于基板108的均匀处理。基板支撑组件104详细说明如下。
一个或多个加热灯(诸如加热灯102的阵列)可以以围着中央轴132的指定方式而被设置成邻近于下方圆底114并位于下方圆底114之下，以当处理气体通过基板108上方时，独立地控制在基板108的不同区域处的温度，从而有助于将材料沉积在基板108的上表面上。
环形屏蔽件167可被选择性地围着基板支撑组件104而设置。环形屏蔽件167可被耦接于衬垫组件163，衬垫组件163耦接于底环136。屏蔽件167防止或最小化来自灯102的热/光干扰泄漏至基板108的上表面116，同时提供用于处理气体的预热区。屏蔽件167可由碳化硅(SiC)、涂布有SiC的烧结石墨、生长的SiC、不透明石英、镀膜石英(coated quartz)或任何可抵抗处理工艺和净化气体造成的化学损坏的类似的、合适的材料。在一些实施方式中，环形屏蔽件167可以是预热环，用以在处理气体抵达基板108前，加热从处理气体入口174流入的处理气体。
反射器122可被选择性地放置于上方圆顶128上方，以将从基板108辐射出的红外光反射回到基板108上。反射器122可使用夹持环130固定至上方圆顶128。反射器122可由金属(诸如铝或不锈钢)制成。可通过以高反射涂层(诸如金)涂布反射器区域而改善反射的效率。反射器122可具有一个或多个加工通道126，加工通道126连接至冷却源(未图示)。光学高温计118可被设置在反射器122上，用于温度测量/控制。
从处理气体供应源172供应的处理气体可通过形成在底环136中的处理气体入口174而导入至处理区域156中。处理气体入口174以大致径向向内的方向引导处理气体。在膜形成处理期间，基板支撑组件104可位于处理位置中，处理位置邻近处理气体入口174并位于约与处理气体入口174相同的高度，以允许处理气体以层流方式沿着流动路径173流动越过基板108的上表面116。处理气体通过气体出口178(沿着流动路径175)而离开处理区域156，气体出口178位于设备100的相对于处理气体入口174的一侧上。借助耦接至气体出口178的真空泵180可有助于通过气体出口178移除处理气体。
净化气体可从净化气体源162通过形成在底环136中的选择性的净化气体入口164(或通过形成在底环136中的处理气体入口174)而被供应至净化区域158。净化气体入口164设置于处理气体入口174的下方。净化气体入口164以大致径向向内的方向引导净化气体。在膜形成处理期间，基板支撑组件104可位于使得净化气体以层流方式沿着流动路径165流动越过基座103的背侧111的位置处。净化气体(沿着流动路径166)离开净化区域158并经由气体出口178而排出处理腔室。
图2A～2C绘示依据本文描述的实施方式的基板支撑组件。图2A为依据本文描述的实施方式的基板支撑组件104的分解图。基板支撑组件104包含基板支撑环107和基座103。基板支撑环107包含第一表面201和第二表面203，第二表面203与第一表面201相对。基板108在操作期间设置于基板支撑环107的第一表面201上，且更特别地，基板108的边缘与基板支撑环107接触。第二表面203包含至少三个突出202且每个突出202具有尖端204。尖端204可设置于基座103上。基座103可由碳化硅或涂布有碳化硅的石墨所制成，使得基座103可吸收来自设置在下方的灯102的辐射能量并加热基板108。尖端204可被弄尖，从而在基板支撑环107和基座103之间的接触区域可以非常小。此外，基板支撑环107可由具有低热传导率的材料(诸如石英)制成。因此，基板支撑环107和经加热的基座103之间的小的接触区域，使得基板108的不需要的边缘加热被最小化。
弯曲表面206(诸如弧形)可被形成于相邻的尖端204之间。由于弯曲表面206不包含任何的尖锐角度，所以弯曲表面206不具有任何的应力集中区域。此设计帮助维持基板支撑环107在升高的温度时的结构完整性。因此，突出202的最大数量可取决于弯曲表面206的弯曲度。太多的突出202可能导致在突出之间的有尖锐角度的表面。在一个实施方式中，存在有至少三个突出。因为基板108的边缘连续地与基板支撑环107的第一表面201接触(这防止处理气体流动越过基板108的背侧)，因此在基板108上的背侧沉积被最小化。
基座103包含面对基板支撑环107的顶表面207。顶表面207可包含外侧部分208及内侧部分210。基板支撑环107可被设置于外侧部分208上。至少三个凹陷212(诸如孔或沟槽)可被形成于外侧部分208中，以控制基板支撑环107相对于基座103的定位。当基板支撑环107被放置于基座103上时，每个尖端204可被放置于设置在基座103的外侧部分208中的对应凹陷212中。当基座103在操作期间通过轴132(图1所示)而旋转时，基板支撑环107相对于基座103可以是静止的。内侧部分210可以是弯曲表面(如图2A及2B所示)，或可以是实质平坦的表面(如图2C所示)。
图2B为依据本文描述的实施方式的支撑基板108的基板支撑组件104的截面侧视图。如图2B所示，基座103具有弯曲的内侧部分210。当基板108朝内侧部分210弯曲时，弯曲的内侧部分210确保基板108不会接触经加热的基座103。在此构造中，基板支撑环107的高度“H1”可相对地小，诸如在约3mm和约10mm之间。
图2C为依据本文描述的另一实施方式的支撑基板108的基板支撑组件104的截面侧视图。如图2C所示，基座103具有平坦的内侧部分210。因此，基板支撑环107的高度“H2”可大于高度“H1”，且高度“H2”可在约4mm与约10mm之间，以避免弯曲的基板108接触经加热的基座103。
图3A～3B绘示依据本文描述的实施方式的基板支撑组件104。图3A为依据本文描述的实施方式的基板支撑组件104的分解图。基板支撑组件104包含基板支撑环107和基座303。基座303包含面对基板支撑环107的顶表面307。顶表面307可包含外侧部分308及内侧部分310。沟槽304可形成于外侧部分308中且至少三个凹陷312形成于沟槽304中，以控制基板支撑环107相对于基座303的定位。当基板支撑环107被放置于沟槽304中时，每个尖端204可被放置于设置在沟槽304中的对应凹陷312中。沟槽的宽度可宽于基板支撑环107的第一表面201，因此基板支撑环107的一部分可位于基座303的顶表面307的下方。
图3B为依据本文描述的实施方式的基板支撑环107和基座303的截面图。如图3B所示，基板支撑环107设置于在基座303的外侧部分308中所形成的沟槽304中。在此构造中，第二表面203(图3A所示)设置于沟槽304的内侧并位于外侧部分308的下方。因此，弯曲206表面(诸如多个弧形)设置于沟槽304中且位于外侧部分308的下方。由于具有设置在外侧部分308的下方的弧形的结果，越过基板108的上表面116(图1所示)的处理气体的层流未被干扰。第一表面201和外侧部分308之间的距离“H3”可在约0.1mm与约0.5mm之间。
本文描述的基板支撑组件包含基座和设置于基座上的基板支撑环。基板支撑环可具有至少三个突出，且每个突出具有尖端。基板支撑环的尖端可与基座接触，且基板支撑环和基座之间的小的接触区域最小化设置在基板支撑环上的基板的边缘的不需要的加热。
虽然前述内容涉及本公开的实施方式，但是其它和进一步的实施方式可不背离本公开的基本范围进行设计，且本公开的范围由以下所附权利要求确定。
Claims (15)
1.一种设备，包括：
基座；及
基板支撑环，设置在所述基座的表面上，其中所述基板支撑环具有第一表面和第二表面，所述第一表面用以接收基板，所述第二表面与所述第一表面相对，其中所述第二表面具有至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端与所述基座接触。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述基座的所述表面具有内侧部分及外侧部分，且所述基板支撑环设置于所述基座的所述表面的所述外侧部分上。
3.如权利要求2所述的设备，进一步包括至少三个凹陷，所述至少三个凹陷形成于所述基座的所述表面的所述外侧部分中，其中所述基板支撑环的每个尖端放置于对应的凹陷中。
4.如权利要求3所述的设备，进一步包括沟槽，所述沟槽设置于所述基座的所述表面的所述外侧部分中，其中所述至少三个凹陷形成于所述沟槽中。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述基板支撑环进一步包含位于相邻尖端之间的弯曲表面。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述弯曲表面为弧形。
7.如权利要求2所述的设备，其中所述内侧部分是平的，且所述基板支撑环具有约4mm和约10mm之间的高度。
8.如权利要求2所述的设备，其中所述内侧部分是弯曲的，且所述基板支撑环具有约3mm和约10mm之间的高度。
9.一种设备，包括：
腔室主体；及
基板支撑组件，设置于所述腔室主体中，其中所述基板支撑组件包括：
基座；和
基板支撑环，设置于所述基座的表面上，其中所述基板支撑环具有第一表面和第二表面，所述第一表面用以接收基板，所述第二表面与所述第一表面相对，其中所述第二表面具有至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端与所述基座接触。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述基座的所述表面具有内侧部分及外侧部分，且所述基板支撑环设置于所述基座的所述表面的所述外侧部分上。
11.如权利要求10所述的设备，进一步包括至少三个凹陷，所述至少三个凹陷形成于所述基座的所述表面的所述外侧部分中，其中所述基板支撑环的每个尖端放置于对应的凹陷中。
12.如权利要求11所述的设备，进一步包括沟槽，所述沟槽设置于所述基座的所述表面的所述外侧部分中，其中所述至少三个凹陷形成于所述沟槽中。
13.一种设备，包括：
基座，具有表面，其中至少三个凹陷形成于所述基座的所述表面中；及
基板支撑环，设置于所述基座的所述表面上，其中所述基板支撑环具有第一表面和第二表面，所述第一表面用以接收基板，所述第二表面与所述第一表面相对，其中所述第二表面具有至少三个突出，每个突出具有尖端，且每个尖端设置于所述至少三个凹陷中的对应的凹陷中。
14.如权利要求13所述的设备，进一步包括沟槽，所述沟槽设置于所述基座的所述表面中，其中所述至少三个凹陷形成于所述沟槽中。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述基板支撑环进一步包含位于相邻尖端之间的弯曲表面。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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