CN107109688A - 用于在晶片中消除沉积谷的新基座设计 - Google Patents

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Abstract

本文的实施方式大致涉及半导体基板的热处理的基座。在一个实施方式中，基座包括第一缘、耦接至第一缘并被第一缘环绕的内部区域、及一个或多个形成在内部区域上的环状突出。所述一个或多个环状突出可被形成在内部区域上的与被形成在基板上的谷的位置对应的位置处，并且所述一个或多个环状突出有助于减少或消除谷的形成。

Description

用于在晶片中消除沉积谷的新基座设计
技术领域
本公开内容的实施方式大致上涉及用于热处理腔室中的基座。
背景技术
半导体基板经处理而用在各式各样的应用中，这些应用包括集成器件与微器件的制造。在处理期间，基板被定位在处理腔室的基座上。基座时常具有浅盘(platter)或碟形上表面，所述上表面用于从围绕基板的边缘从下面支撑基板，同时在基板的剩余下表面与基座的上表面之间留下小间隙。基座是被支撑杆所支撑，支撑杆可绕着中心轴旋转。对热源(诸如设置在基座下方的多个加热灯)的精确控制允许基座在非常严格的容限内被加热。被加热的基座可接着主要通过基座所放射的辐射将热传送到基板。基板的温度能够影响沉积在基板上的材料的均匀性。
尽管对加热基座进行精确控制，但已经观察到谷(更低沉积)被形成在基板上的特定位置处。所以，需要用于在半导体处理中支撑与加热基板的改良的基座。
发明内容
本公开内容的实施方式大致涉及用在热处理腔室的基座。在一个实施方式中，所述基座包括：缘；内部区域(inner region)，所述内部区域耦接到所述缘并被所述缘环绕；及一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上。
在另一个实施方式中，一种基座包括：内部区域；及一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上。所述一个或多个环形突出的每一个包括：内半径部；外半径部，所述外半径部从所述内半径部径向向外延伸；及线性部，所述线性部位于所述内半径部与所述外半径部之间。
在另一个实施方式中，一种处理腔室包括：第一圆顶；第二圆顶；及基环，所述基环设置在所述第一圆顶与所述第二圆顶之间。内在区域(internal region)是由所述第一圆顶、所述第二圆顶、及所述基环所界定。所述处理腔室更包括基座，所述基座设置在所述内在区域中，且所述基座包括：缘；内部区域，所述内部区域耦接到所述缘并被所述缘环绕；及一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上。
附图说明
以便详细理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式来详细了解地简要概述于前的本公开内容的更具体的描述，其中这些实施方式的一些实施方式在附图中示出。但是应注意的是，附图仅示出本公开内容的典型实施方式，因此附图不应被视为限制本公开内容的保护范围，这是因为本公开内容可允许其他等效实施方式。
图1是根据一个实施方式的处理腔室的示意剖视图。
图2A-2B是根据本公开内容的实施方式用在处理腔室的基座的立体图。
图2C-2D是根据本公开内容的实施方式用在处理腔室的基座上的突出的放大剖视图。
图3A是根据本公开内容的实施方式用在处理腔室的基座的立体图。
图3B是根据本公开内容的实施方式用在处理腔室的基座上的一个或多个突出与圆形突出的放大剖视图。
为促进了解，尽可能使用相同的元件符号来表示这些附图共有的相同元件。可设想出的是，一个实施方式中所揭示的元件可有利地被利用到其他实施方式而不需赘述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式大致涉及半导体基板的热处理的基座。在一个实施方式中，基座包括第一缘、耦接至第一缘并被第一缘环绕的内部区域、及一个或多个形成在内部区域上的环状突出。所述一个或多个环状突出可形成在内部区域上的与形成在基板上的谷的位置对应的位置处，并且所述一个或多个环状突出有助于减少或消除谷的形成。
图1绘示处理腔室100的示意剖视图，所述处理腔室具有固定就位的部件用于可受益于本公开内容的实施方式的工艺。可设想出的是，虽然显示及描述用于外延(epitaxial)工艺的处理腔室，本公开内容的概念也可应用于能够提供受控热循环的其他处理腔室，所述受控热循环加热基板以用于各种工艺(诸如热退火、热清洁、热化学气相沉积、热氧化、与热氮化)，无论是否加热元件被提供在处理腔室的顶部、底部、或上述两处。
处理腔室100与任何相关硬件可由一种或多种工艺相容(process-compatible)的材料制成，诸如不锈钢、石英(例如熔融硅玻璃)、碳化硅(SiC)、在石墨上方CVD涂覆的SiC(例如30-200微米的SiC)、与上述材料的组合和合金。处理腔室100可用于处理一个或多个基板，包括在基板108的沉积表面116上的材料的沉积。处理腔室100可包括第一圆顶128、第二圆顶114、及基环136，其中基环136位于第一圆顶128与第二圆顶114之间。内在区域107由第一圆顶128、第二圆顶114、及基环136形成。第一圆顶128与第二圆顶114可由光学透明材料(诸如石英)构成。基座106设置在内在区域107中，并且基座106将内在区域107分隔成处理区域156与净化区域158。基板108可通过装载接口(未图示，被基座106遮掩)被带进处理腔室100并被定位在基座106上。基座106可由涂覆SiC的石墨制成。基座106具有面对基板108的第一表面111与和与第一表面111相对的第二表面104。基座106可被中心杆132所支撑，中心杆132可通过马达(未图示)而被旋转，接着旋转基座106与基板108。
基座106(如图1所示)位于处理位置以允许基板108在处理腔室100中的处理。中心杆132与基座106可通过致动器(未图示)而被降低。多个升降销105穿过基座106。降低基座106至处理位置下方的装载位置允许升降销105接触第二圆顶114、穿过基座106中的孔洞、并从基座106升高基板108。机器人(未图示)接着通过装载接口(未图示)进入处理腔室100以啮合并移除基板108。机器人或另一机器人通过装载接口进入处理腔室，并且将未处理的基板放置在基座106上。基座106接着被致动器升高到处理位置，以将未处理基板放置在用于处理的位置。
处理腔室100可更包括灯头组件145，灯头组件145具有多个辐射加热灯102。灯头组件145可设置在第二圆顶114附近而在内在区域107外部用于加热(其他部件以外)基座106的第二表面104，接着加热基板108。一个或多个突出113可设置于第一表面111上。一个或多个突出113可以是环形的，并且可由与基座106相同的材料制成。在一些实施方式中，圆形突出115可设置在第一表面111上，并且圆形突出115可由和基座106相同的材料制成。一个或多个突出113与圆形突出115可在基板108上提供局部温度控制，因此提供在基板108的沉积表面116上的具有改善均匀性的沉积。
预热环167可选地设置在基座106周围并被线性组件163环绕，线性组件163耦接到基环136。预热环167避免或减少从灯102到基板108的沉积表面116的光与/或热噪声(noise)的泄漏，同时提供用于处理气体的预热区块。预热环167可由化学气相沉积(CVD)SiC、涂覆有SiC的烧结石墨、生长SiC、不透明石英、被涂覆的石英、或任何类似的适当材料制成，其中所述材料可抵抗处理与净化气体的化学分解。
线性组件163经调整尺寸以嵌套(nest)在基环136的内圆周内或被基环136的内圆周环绕。线性组件163遮蔽处理腔室100的金属壁免于用于工艺的处理气体。金属壁可与处理气体反应并被损坏或将污染引入处理腔室100内。尽管线性组件163被显示成单一主体，在本公开内容的实施方式中，线性组件163可包含一个或多个衬里与其他部件。
在一个实施方式中，处理腔室100也可包括一个或多个温度传感器118(诸如光学高温计)，温度传感器118测量处理腔室100内与基板108的沉积表面116上的温度。反射件122可选地被放置在第一圆顶128外面，以反射从基板108与第一圆顶128辐射的红外光返回到处理区域156内。可使用夹持环130将反射件122固定到第一圆顶128。反射件122可具有一个或多个连接接口126，连接接口126被连接到冷却流体源(未图示)。连接接口126可连接到反射件内的一个或多个通道(未图示)，以允许冷却流体(例如水)在反射件122内循环。
处理腔室100可包括处理气体入口174，处理气体入口174被连接到处理气体源172。处理气体入口174经构造以引导处理气体大致跨越基板108的沉积表面116。处理腔室100也可包括处理气体出口178，处理气体出口178位于处理腔室100的与处理气体入口174相对的一侧上。处理气体出口178耦接到真空泵180。
在一个实施方式中，处理腔室100包括净化气体入口164，净化气体入口164被形成在基环136中。净化气体源162供应净化气体到净化气体入口164。处理气体入口174、净化气体入口164与处理气体出口178被显示以用于说明目的，并且气体入口与出口的位置、尺寸、数量等可被调整以促进在基板108上的材料的均匀沉积。
图2A-2B是根据各种实施方式的基座106的立体图。如图2A所示，基座106可以是包括缘206和内部区域204的实质圆形板，内部区域204耦接到缘206并被缘206环绕。第一表面111(图1)可包括内部区域204与缘206两者。内部区域204可具有下凹轮廓且可形成凹陷袋212。基座106可经调整尺寸使得基座106上被处理的基板恰好放入缘206内。凹陷袋212因此避免基板在处理期间滑出。内部区域204可包括与升降销105的放置位置对应的一定数量的通孔202(例如3个通孔)(图1)。通孔202允许升降销105穿过基座106以从基座106升高或降低基板。通孔202可在圆周方向以120度间隔而被配置。突出113可设置在内部区域204上并可被缘206环绕。
图2B是根据另一个实施方式的基座106的立体图。如图2B所示，突出250可包括多个非连续突出210，而替代如图2A所示的连续的突出。突出250可以是环形的，并且在本文使用的用语“环形”被定义成也包括圈形形状，所述圈形形状由多个可以分隔或可以不分隔的物件(piece)形成。间隙211可被形成在邻近的非连续突出210之间。非连续突出210可以是相同的或可以是不同的。非连续突出210与间隙211的数量，及各非连续突出210的弧形长度可基于在基板的沉积表面上的沉积轮廓。
图2C是根据一个实施方式设置在基座106上的突出113或突出250的放大剖视图。如图2C所示，突出113设置在基座106的内部区域204上。突出113包括内部214、从内部214径向向外延伸的外部216、及位于内部214与外部216之间的线性部218。内部214与外部216可以是实质上平行的。在此意义中，用语“平行”描述了呈曲线或直线的第一路径与第二路径，第一路径的每一点在此点垂直于第一路径的方向上与第二路径的对应点相距固定距离。在一个实施方式中，突出113是环形突出，内部214是内半径部，并且外部216是外半径部。内部214可包括弯曲表面213，弯曲表面213具有端部和线性部218相切的弧形。内部214可具有毫米范围的宽度W1。外部216可包括弯曲表面215，弯曲表面215具有端部和线性部218相切的弧形。外部216可具有毫米范围的宽度W2。线性部218可包括线性表面220，线性表面220具有线性剖视轮廓。线性部218可具有从约0.1mm到约65mm范围的宽度W3，诸如约60mm或62mm。由于线性表面220可能实质上不平行于基座106的内部区域204，线性部218的厚度可以是变化的。邻近内部214的线性部218的部分可具有从约0.02mm到约0.20mm范围的厚度T1。邻近外部216的线性部218的部分可具有从约0.02mm到约0.15mm范围的厚度T2。
基板108的第二表面104(图1)可界定平面224。在一个实施方式中，线性表面220可实质上平行于平面224，并且距离D1可位于平面224与线性表面220之间。距离D1的范围可从约0.1mm到约0.2mm，诸如约0.14mm或0.135mm。在操作期间，基板108可由于热朝向内部区域204弯曲。距离D1足够大使得基板108不会接触突出113，但足够小使得突出113会增加基板108上的局部区域的温度，以最小化或消除谷的形成。基板108上的局部区域的温度可比基板108上的剩余区域的温度高，高出的温度可高达7℃(诸如约4℃)。此类温度升高减少或消除了形成在基板108上的局部区域中的谷的形成。突出113的径向位置可对应于形成在基板108上的谷的位置。在一个实施方式中，位于基座106的对称轴222与邻近内部214的线性部218的部分之间的径向距离D2的范围从约35mm到约45mm，诸如约38mm或40mm。
图2D是根据一个实施方式设置在基座106上的突出113的放大剖视图。如图2D所示，突出113设置在基座106的内部区域204上。突出113包括内部230、从内部230径向向外延伸的外部232、及位于内部230与外部232之间的线性部234。内部230与外部232可以是实质上平行的。在一个实施方式中，突出113是环形突出，内部230是内半径部，并且外部232是外半径部。内部230可包括弯曲表面236，弯曲表面236具有端部和线性部234相切的弧形。内部230可具有毫米范围的宽度W4。外部232可包括弯曲表面238，弯曲表面238具有端部和线性部234相切的弧形。外部232可具有毫米范围中的宽度W5。线性部234可包括线性表面240，线性表面240具有线性剖视轮廓。线性部234可具有从约0.1mm到约65mm范围的宽度W6，诸如约60mm或62mm。线性表面240可实质上平行于内部区域204。线性部234可具有从约0.02mm到约0.20mm范围的厚度T3。或者，线性表面240可实质上不平行于内部区域204，并且线性表面240的厚度是变化的。
由于线性表面240没有平行于平面224，平面224与线性表面240之间的距离是变化的。邻近内部230的线性表面240的部分可以与平面224相距距离D3。距离D3的范围可从约0.1mm到约0.2mm，诸如0.15mm。邻近外部232的线性表面240的部分可以与平面224相距距离D4。距离D4可小于距离D3，且范围可从约0.1mm到约0.2mm，诸如0.11mm。再次地，距离D3和D4足够大使得基板108在操作期间不会接触突出113，但足够小使得突出113会增加基板108上的局部区域的温度，以最小化或消除谷的形成。为了具有预定距离D3和D4，线性表面240可以实质上平行于内部区域204或可以不实质上平行于内部区域204。在一个实施方式中，位于基座106的对称轴222与邻近内部230的线性部234的部分之间的径向距离D5的范围从约35mm到约45mm，诸如约38mm或40mm。
图3A是根据各种实施方式的基座106的立体图。如图3A所示，两个突出302、304与圆形突出115可设置在内部区域204上并可被缘206环绕。突出302、304可以是环形的。突出302、304两者可和圆形突出115同心，其中圆形突出115可设置在基座106的中心处。突出302、304中的每一个可以是连续突出或由多个非连续突出形成。一个突出可以是连续突出，而另一个突出是由多个非连续突出形成。在一些实施方式中，超过两个的突出设置在内部区域204上。
图3B是根据一个实施方式设置在基座106上的突出302、304与圆形突出115的放大剖视图。圆形突出115可具有从约2mm到约5mm范围的直径，且可以与平面224相距距离D6。距离D6范围可从约0.25mm到约0.35mm。突出304包括内部306、从内部306径向向外延伸的外部308、与位于内部306与外部308之间的线性部310。内部306与外部308可实质上平行。在一个实施方式中，突出304是环形突出，内部306是内半径部，并且外部308是外半径部。内部306可包括弯曲表面312，弯曲表面312具有端部和线性部310相切的弧形。内部306可具有毫米范围的宽度W7。外部308可包括弯曲表面314，弯曲表面314具有端部和线性部234相切的弧形。外部308可具有毫米范围的宽度W8。线性部310可包括线性表面316，线性表面316具有线性剖视轮廓。线性部310可具有从约0.1mm到约5mm范围的宽度W9，诸如约5mm。线性表面316可实质上平行于内部区域204。线性部310可具有从约0.02mm到约0.20mm范围的厚度T4。或者，线性表面316可实质上不平行于内部区域204，并且线性表面316的厚度是变化的。
由于线性表面316没有平行于平面224，平面224与线性表面316之间的距离是变化的。邻近内部306的线性表面316的部分可以与平面224相距距离D7。距离D7的范围可从约0.2mm到约0.3mm，诸如0.26mm。邻近外部308的线性表面316的部分可以与平面224相距距离D8。距离D8可小于距离D7，且范围可从约0.2mm到约0.3mm，诸如0.25mm。再次地，距离D7和D8足够大使得基板108在操作期间不会接触突出304，但足够小使得突出304会增加基板108上的局部区域的温度，以最小化或消除谷的形成。为了具有预定距离D7和D8，线性表面316可以实质上平行于内部区域204或可以实质上不平行于内部区域204。在一些实施方式中，线性表面316可实质上平行于平面224，并且位于线性表面316与平面224之间的距离的范围可从约0.2mm到约0.3mm。在一个实施方式中，位于基座106的对称轴222与邻近内半径部306的线性部310的部分之间的径向距离D10的范围从约30mm到约50mm，诸如约40mm或45mm。
如图3B所示，突出302包括内部318、从内部318径向向外延伸的外部320、与位于内部318与外部320之间的线性部322。内部318与外部320可实质上平行。在一个实施方式中，突出302是环形突出，内部318是内半径部，并且外部320是外半径部。内部318可包括弯曲表面324，弯曲表面324具有端部和线性部322相切的弧形。内部318可具有毫米范围的宽度W10。外部320可包括弯曲表面326，弯曲表面326具有端部和线性部322相切的弧形。外部320可具有毫米范围的宽度W11。线性部322可包括线性表面328，线性表面328具有线性剖视轮廓。线性部322可具有从约0.1mm到约5mm范围的宽度W12，诸如约5mm。线性表面328可实质上平行于平面224(如图3B所示)或实质上平行于内部区域204。在一个实施方式中，由于线性表面328实质上不平行于基座106的内部区域204，线性部322的厚度是变化的。邻近内部318的线性部322的部分可具有从约0.02mm到约0.20mm范围的厚度T5。邻近外部320的线性部322的部分可具有从约0.02mm到约0.15mm范围的厚度T6。或者，线性部322具有从约0.02mm到约0.20mm范围的恒定厚度。
由于线性表面328可实质上平行于平面224，位于平面224与线性表面328之间的距离D9可以是恒定的。距离D9的范围可从约0.1mm到约0.2mm，诸如约0.16mm。或者，若线性表面328实质上不平行于平面224，距离D9是变化的。再次地，距离D9足够大使得基板108在操作期间不会接触突出302，但足够小以致突出302会增加基板108上的局部区域的温度，以最小化或消除谷的形成。在一个实施方式中，位于基座106的对称轴222与邻近内部318的线性部322的部分之间的径向距离D11的范围从约110mm到约130mm，诸如约120mm或125mm。
尽管上述说明针对本公开内容的实施方式，可在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，设计本公开内容的其他与进一步的实施方式，并且本公开内容的保护范围由随附的权利要求书来决定。

Claims (15)

1.一种基座，包括：
缘；
内部区域，所述内部区域耦接到所述缘并被所述缘环绕；及
一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上。
2.根据权利要求1所述的基座，其中所述内部区域具有下凹轮廓。
3.根据权利要求1所述的基座，其中所述一个或多个环形突出是单一连续环形突出。
4.根据权利要求1所述的基座，其中所述一个或多个环形突出包括两个连续同心环形突出。
5.根据权利要求1所述的基座，其中所述一个或多个环形突出包括相隔的多个非连续突出。
6.根据权利要求1所述的基座，更包括圆形突出。
7.根据权利要求1所述的基座，其中所述一个或多个环形突出的每一个包括内半径部、从所述内半径部径向向外延伸的外半径部、及位于所述内半径部与所述外半径部之间的线性部。
8.根据权利要求7所述的基座，其中所述内半径部与所述外半径部中的每一个包括弯曲表面，所述弯曲表面具有弧形，所述弧形的端部和所述线性部相切。
9.一种基座，包括：
缘；
内部区域，所述内部区域耦接到所述缘并被所述缘环绕；及
一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上，其中各个环形突出包括：
内半径部；
外半径部，所述外半径部从所述内半径部径向向外延伸；及
线性部，所述线性部位于所述内半径部与所述外半径部之间。
10.根据权利要求9所述的基座，其中所述一个或多个环形突出是单一连续环形突出。
11.根据权利要求9所述的基座，其中所述一个或多个环形突出包括两个连续同心环形突出。
12.根据权利要求11所述的基座，更包括圆形突出。
13.根据权利要求9所述的基座，其中所述一个或多个环形突出包括相隔的多个非连续突出。
14.一种处理腔室，包括：
第一圆顶；
第二圆顶；
基环，所述基环设置在所述第一圆顶与所述第二圆顶之间，其中内在区域是由所述第一圆顶、所述第二圆顶、及所述基环所界定；及
基座，所述基座设置在所述内在区域中，其中所述基座包括：
缘；
内部区域，所述内部区域耦接到所述缘并被所述缘环绕；及
一个或多个环形突出，所述一个或多个环形突出形成在所述内部区域上。
15.根据权利要求14所述的处理腔室，其中所述一个或多个环形突出是单一连续环形突出。
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