CN107658245A - 石英上拱形结构及下拱形结构 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式涉及一种拱形结构组件。该拱形结构组件包括上拱形结构与下拱形结构。该上拱形结构包括：中心窗；以及上周边凸缘，该上周边凸缘在该中心窗的圆周处接合于该中心窗，其中在该中心窗的内侧表面上的切线相对于该周边凸缘的平坦上表面成约8°至约16°的角度，该切线通过该中心窗与该上周边凸缘的相交处。该下拱形结构包括：下周边凸缘；以及底部，该底部连接该下周边凸缘与中心开口，其中在该底部的外侧表面上的切线相对于该下周边凸缘的平坦底部表面成约8°至约16°的角度，该切线通过该下周边凸缘与该底部的相交处。

Description

石英上拱形结构及下拱形结构

本申请是申请日为2013年12月18日、申请号为201380067617.9、发明名称为“石英上拱形结构及下拱形结构”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施方式大体涉及用于加热基板的设备。

背景技术

半导体基板经过处理而用于多种应用，包括集成装置与微装置的制造。处理基板的一个方法包括沉积材料(比如介电材料或导电金属)于基板的上表面上。例如，外延是一种沉积处理，该处理将薄的、超纯的层(通常是硅层或锗层)生长于基板的表面上。可通过使处理气体平行于定位于支撑件上的基板的表面而流动，并且热解所述处理气体以沉积来自所述气体的材料于基板表面上，来在横向流动腔室中沉积材料。

现代硅技术中所使用的最常见的外延膜沉积反应器在设计上是相似的。但是，除了基板与处理环境，反应器设计对于外延生长的膜品质是重要的，外延生长使用精确的气体流动与准确的温度控制的组合。流动控制、腔室体积和腔室加热依赖上拱形结构及下拱形结构的设计，上拱形结构及下拱形结构的设计会影响外延沉积均匀性。现有技术的上拱形结构设计因基板之上的横截面面积突然的大改变而限制处理的均匀性，此种横截面面积的突然大改变不利地影响流动均匀性、引致紊流且影响基板之上的沉积气体浓度的整体均匀性。相似的，现有技术的下拱形结构设计因基板之下的横截面面积突然的大改变而限制处理的均匀性，此种横截面面积的突然大改变不利地影响温度均匀性且将灯头移动远离基板，导致不良的整体热均匀性和极小的区域控制。这接着会限制处理的均匀性与整体腔室处理的维持性。

因为流动特性直接影响基板上的膜性能，所以需要一种沉积设备，所述沉积设备通过强大的中心至边缘调整能力而提供横跨基板的均匀热场，并且提供遍布处理腔室的平衡流动场。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种用于使用在热处理腔室中的拱形结构组件。所述拱形结构组件包括上拱形结构和下拱形结构。所述上拱形结构包括：中心窗；以及上周边凸缘，所述上周边凸缘在所述中心窗的圆周处接合于所述中心窗，其中在所述中心窗的内表面上的切线(tangent line)相对于由所述周边凸缘的平坦上表面界定的平面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述中心窗与所述上周边凸缘的相交处。所述下拱形结构包括：中心开口；下周边凸缘；以及底部，所述底部连接所述下周边凸缘与所述中心开口，其中在所述底部的外表面上的切线相对于由所述下周边凸缘的平坦底表面界定的平面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述下周边凸缘与所述底部的相交处。

在另一实施方式中，提供一种用于处理基板的热处理腔室。所述热处理腔室包括上拱形结构、下拱形结构与基座。所述上拱形结构包括：中心窗部；以及上周边凸缘，所述上周边凸缘在所述中心窗部的圆周处接合于所述中心窗部，其中在所述中心窗部的内表面上的切线相对于由所述上周边凸缘的平坦上表面所界定的平面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述中心窗部与所述上周边凸缘的相交处。所述下拱形结构被设置成与所述上拱形结构相对，其中所述上拱形结构与所述下拱形结构大体上界定所述热处理腔室的内部区域，所述下拱形结构包括：中心开口；下周边凸缘；以及底部，所述底部径向向外延伸而连接所述下周边凸缘与所述中心开口，其中在所述底部的外表面上的切线相对于由所述下周边凸缘的平坦底表面所界定的平面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述下周边凸缘与所述底部的相交处。所述基座设置于所述热处理腔室内，所述基座用于支撑基板并且相对于所述下拱形结构而移动所述基板。

附图说明

为了能详细了解本发明的上述特征，可通过参照实施方式获得上面简要概述的本发明的更特定描述，一些实施方式示于附图中。但是，应注意到，附图只例示本发明的典型实施方式且因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他等同有效的实施方式。

图1A是根据本发明的一个实施方式的背面加热处理腔室的示意截面图。

图1B示出沿图1A的线1B-1B截取的处理腔室的示意侧视图。

图1C示出基板支撑件的透视图，所述基板支撑件具有三个支撑臂以及三个虚拟(dummy)臂设计。

图2A示出根据本发明的一个实施方式的上拱形结构的截面图。

图2B示出图2A所示的上拱形结构的顶视图。

图2C为接合接头的放大视图，示出了圆角半径(fillet radius)。

图3A示出根据本发明的一个实施方式的气体入口机构的部分透视截面图，气体入口机构可使用在图1A的处理腔室中。

图3B示出第一入口通道的次级入口，所述次级入口被配置成相对于第一入口通道的垂直通路成角度(α)。

图3C示出第一入口通道与第二入口通道流体连通于处理气体供给源。

图4A示出根据本发明的一个实施方式的夹环的透视图，该夹环可用于取代图1A的夹环。

图4B示出下表面中的开口，开口连通于分配气室，分配气室通过夹环而形成。

图5A与图5B为根据一个实施方式的一或更多个灯组件的示意图，灯组件包括一或更多个弹性间隙器(standoff)。

图6示出根据本发明的一个实施方式的衬垫组件的透视图，所述衬垫组件可用于取代图1的衬垫组件。

图7A与图7B是根据本发明的一个实施方式的下拱形结构的示意例示图，该下拱形结构可用于取代图1A的下拱形结构。

图7C为接合接头的放大视图，示出了圆角半径。

图8A绘示示例性基环的透视截面图，该基环可用于取代图1A与图1B的基环。

图8B为图8A的基环从另一角度观看的透视图，绘示了根据本发明的一个实施方式的上环与下环。

图8C为图8B的基环的放大、部分截面图，绘示了分别形成于基环的顶表面与底表面中的上沟槽与下沟槽，上沟槽与下沟槽分别用于接收上环与下环。

为了促进了解，已尽可能使用相同的标记数字来表示各图中共同的相同元件。应了解到，一个实施方式的元件与特征可有利地并入其他实施方式中，而无需另外详述。

具体实施方式

在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的充分了解。在一些实例中，熟知的结构与装置用方块图表的形式来显示而非详细绘出，以避免混淆本发明。这些实施方式被描述得足够详细，以使本领域技术人员能够实施本发明，且应了解，可使用其他实施方式并且在不背离本发明的范围的情况下可以做出逻辑的、机械的、电气的以及其他的改变。

图1A例示根据本发明的一个实施方式的背面加热处理腔室100的示意截面图。图1B例示沿着图1A的线1B-1B截取的处理腔室100的示意侧视图。注意到，为了清楚起见，已经从图1B省略了衬垫组件163与圆形屏蔽件167。处理腔室100可用于处理一或更多个基板，包括将材料沉积于基板108的上表面上。处理腔室100可包括辐射加热灯102阵列，用于在其他部件中加热设置于处理腔室100内的基板支撑件106的背面104。在一些实施方式中，辐射加热灯阵列可设置于上拱形结构128之上。基板支撑件106可为如图所示的类似盘状的基板支撑件106，或者基板支撑件106可为如图1B所示的不具有中心开口的类似环状的基板支撑件107，基板支撑件107从基板的边缘支撑基板，以促进基板暴露至灯102的热辐射。

示例性基板支撑件

在一些实施方式中，基板支撑件106可为多臂设计，如图1C所示。在图1C所示的实施方式中，基板支撑件190具有三个支撑臂192a、192c与192e以及三个虚拟臂(dummy arm)192b、192d与192f，支撑臂与虚拟臂的每一臂都向外延伸并且围绕轴“G”彼此有角度地间隔开，轴“G”延伸通过中心轴194。可设想到更多或更少的支撑臂或虚拟臂。虚拟臂192b、192d和192f的每一臂的角部196沿着支撑臂的纵向方向可被倒角，以获得较佳的光学效果。支撑臂与虚拟臂192a-192f中的每一臂可相对于轴“G”成约95°至约105°的角度“A”。在一个实例中，角度“A”为约100°。支撑臂192a、192c与192e的端部可向上弯曲，以限制基板，从而防止基板横向移动。

虚拟臂192b、192d与192f通常不接触或以其他方式支撑基板。替代地，虚拟臂被设计以提供来自灯102的热的更均匀分配或更佳的传热平衡，由此促进在处理期间基板的精确温度控制。在处理期间，基板支撑件190吸收来自灯的热能量，所述灯用于加热基板支撑件和/或基板。所吸收的热从基板支撑件190辐射。基板支撑件190(尤其是支撑臂192a、192c与192e)所辐射的辐射热由基板支撑件190和/或基板吸收。因为支撑臂192a、192c与192e的位置相对靠近基板支撑件190或基板，因此热容易辐射至基板支撑件190，导致相邻于支撑臂192a、192c与192e的区域温度升高。但是，对虚拟臂192b、192d与192f的使用促进来自支撑臂192a、192c与192e的热更均匀地辐射至基板支撑件190和/或基板，且因此，减少热点的产生。例如，利用虚拟臂192b、192d与192f能产生基板支撑件的均匀辐射，而非邻近支撑臂192a、192c与192e的三个局部热点/线。

返回参见图1A，基板支撑件106位于处理腔室100内、在上拱形结构128与下拱形结构114之间。上拱形结构128、下拱形结构114以及设置于上拱形结构128与下拱形结构114之间的基环136大体上界定了处理腔室100的内部区域。基板108(未依照比例绘制)可通过装载端口103而放入处理腔室100中并且定位于基板支撑件106上，装载端口103在图1A中被基板支撑件106遮住，但是在图1B中可以看到。

基板支撑件106被图示在升高的处理位置中，但是基板支撑件106可通过致动器(未图示)而垂直移动至处理位置之下的装载位置，以允许升降销105接触下拱形结构114、通过基板支撑件106中的孔、且从基板支撑件106升举基板108。机器人(未图示)可之后进入处理腔室100中，以接合于基板108且通过装载端口103将基板108从处理腔室100移除。基板支撑件106之后可被致动升高至处理位置，以将基板108放置于基板支撑件106的正面110上(基板108的装置面116朝上)。

当基板支撑件106位于处理位置时，基板支撑件106将处理腔室100的内部容积分成处理气体区域156(处理气体区域156在基板的之上)与净化气体区域158(净化气体区域158在基板支撑件106之下)。基板支撑件106在处理期间通过中心轴132而旋转，以最小化处理腔室100内热与处理气体流动的空间偏差(anomaly)的影响，且因此促进基板108的均匀处理。基板支撑件106由中心轴132支撑，中心轴132在基板108的装载与卸载期间(且在一些实例中，在基板108的处理期间)在向上与向下的方向134中移动基板108。基板支撑件106可由碳化硅或涂覆有碳化硅的石墨形成，以吸收来自灯102的辐射能量并且将辐射能量传导给基板108。

通常，上拱形结构128的中心窗与下拱形结构114的底部由光学透明的材料形成，比如石英。如下文将关于图2A更详细论述的，上拱形结构128的曲度与厚度可根据本发明而配置，以提供较平坦的几何形状来用于处理腔室中的均匀流动均匀性。

一或更多个灯(比如灯102阵列)可用特定的、最佳的所需方式围绕中心轴132而设置于下拱形结构114之下与附近，以在处理气体通过时，独立地控制在基板108的各区域处的温度，由此促进材料沉积于基板108的上表面上。虽然在此并未详细论述，但沉积的材料可包括砷化镓、氮化镓或氮化镓铝。

灯102可配置成包括灯泡141，且灯102可配置成将基板108加热至约200摄氏度至约1600摄氏度范围内的温度。每一灯102耦接于电力分配板(未图示)，通过电力分配板将电力供应给每一灯102。灯102定位于灯头145内，灯头145可在处理期间或在处理之后通过例如冷却流体来冷却，冷却流体引入到位于灯102之间的通道149中。灯头145传导性且辐射性地冷却下拱形结构114，部分是因为灯头145紧密接近下拱形结构114。灯头145也可冷却灯周围的反射体(未图示)的壁与灯壁。或者，下拱形结构114可通过对流的方式来冷却。根据应用，灯头145可或可不接触于下拱形结构114。灯头145的进一步描述关于图5A与图5B论述于下文。

圆形屏蔽件167可选择性地设置于基板支撑件106的周围并且由衬垫组件163围绕。屏蔽件167防止或最小化来自灯102的热/光噪声泄漏至基板108的装置面116，同时提供用于处理气体的预热区域。屏蔽件167可由CVD SiC、涂覆有SiC的烧结石墨、生长的SiC、不透明的石英、涂覆的石英或者可以抵抗由处理气体与净化气体引起的化学损坏的任何相似、合适的材料制成。

衬垫组件163的尺寸被设计以嵌套于基环136的内部圆周内或由基环136的内部圆周围绕。衬垫组件163屏蔽处理容积(亦即处理气体区域156与净化气体区域158)免于受到处理腔室100的金属壁的影响。金属壁可能与前驱物反应并且导致处理容积中的污染。虽然衬垫组件163被图示为单一主体，但衬垫组件163可包括一或更多个具有不同配置的衬垫，如将关于图3A至图3C与图6在下文论述的。

因为从基板支撑件106来背面加热基板108，所以可执行使用光学高温计118以用于基板支撑件上的温度测量/控制。光学高温计118的此温度测量也可在具有未知的发射率的基板装置面116上执行，因为以此方式来加热基板正面110与发射率无关。因此，光学高温计118可仅感测来自热基板108的辐射(该辐射传导自基板支撑件106)而具有极少来自灯102、直接到达光学高温计118的背景辐射。

反射体122可选择性地设置于上拱形结构128之外，以将基板108辐射出的红外光反射回基板108上。可使用夹环130将反射体122固定至上拱形结构128。夹环130的详细描述将关于图4A与图4B进一步在下文论述。反射体122可由金属制成，比如铝或不锈钢。通过用高反射性涂层(比如金)来涂覆反射体区域，可改良反射效率。反射体122可具有一或更多个机械加工的通道126，通道126连接至冷却源(未图示)。通道126连接至形成于反射体122的一侧上的通路(未图示)。所述通路被配置来运送流体(比如水)流，且所述通路可用任何所需图案沿着反射体122的所述侧水平地延伸，从而覆盖反射体122的部分或整个表面，来冷却反射体122。

供给自处理气体供给源172的处理气体通过处理气体入口174而引入至处理气体区域156中，处理气体入口174形成于基环136的侧壁中。处理气体入口174被配置成以大体上径向向内的方向导引处理气体。在膜形成处理期间，基板支撑件106可定位在处理位置中(处理位置相邻于处理气体入口174且与处理气体入口174在大约相同的高度处)，从而使处理气体以层流的方式沿着流动路径173向上流动且在基板108的整个上表面各处(round)流动。处理气体通过气体出口178而离开处理气体区域156(沿着流动路径175)，气体出口178位于处理腔室100的与处理气体入口174相对的侧上。通过耦接于气体出口178的真空泵180可促进通过气体出口178来移除处理气体。因为处理气体入口174与气体出口178彼此对准且设置于大约相同的高度处，因此认为此种并列布置与较平坦的上拱形结构128(将在下文详细论述)结合时，会促成横跨基板108的大体上平坦的、均匀的气体流动。通过由基板支撑件106来旋转基板108可提供进一步的径向均匀性。

具有有角度的注射的示例性气体入口

在一些实施方式中，处理气体供给源172可配置成供给多种处理气体，例如III族前驱物气体与V族前驱物气体。可通过相同的处理气体入口174或通过分开的气体入口来将多种处理气体引入处理腔室100中。在需要分开的气体入口的情况中，可采用替代的方式来改良处理腔室中的处理气体的混合。图3A示出根据本发明的一个实施方式的气体入口机构300的部分透视截面图，气体入口机构300可使用在图1A与图1B的处理腔室中，以提供一或更多种流体(比如处理气体或气体等离子体)至处理容积(例如处理气体区域156与净化气体区域158)。气体入口机构300可充当注射器衬垫(比如图6的衬垫组件600的注射器衬垫614)，且气体入口机构300可设置于注射嵌入衬垫组件330上或由注射嵌入衬垫组件330支撑，注射嵌入衬垫组件330流体连通于处理气体供给源372，比如图1A的处理供给源172。如可在图3C中更容易看到的，注射嵌入衬垫组件330可包括第一组气体通路331a与第二组气体通路331b，第一组气体通路331a与第二组气体通路331b交替地排列并且被配置成以受控的方式输送不同的处理气体。

通常，气体入口机构300设置于处理气体将被引入处理腔室的位置处。气体入口机构300包括主体302，主体302具有第一入口通道304与第二入口通道306。第一入口通道304与第二入口通道306各自流体连通于一或更多个处理气体供给源372。主体302大体上配置在处理腔室100的内部圆周的一部分周围。主体302可包括圆柱形的内部直径，圆柱形的内部直径的尺寸被设计成能装配于上衬垫与排气衬垫(例如图6的上衬垫608与排气衬垫612)中所形成的切口(cut-out)。因此，主体302可移除地结合于衬垫组件的上衬垫与排气衬垫。衬垫组件的进一步细节将关于图6在下文论述。

第一入口通道304具有纵向轴，所述纵向轴实质上正交于第一气体通路331a的纵向轴，第一气体通路331a形成于注射嵌入衬垫组件330内。第一处理气体可从处理气体供给源372流动通过第一组气体通路331a进入第一入口通道304，第一入口通道304流体连通于第一入口305。第一入口305被配置成提供第一处理气体到处理腔室中，例如如图1A所示的处理气体区域156。气体入口机构300可具有一或更多个第一入口305，例如约3至20个第一入口，每个第一入口305连接至分别的第一入口通道304，第一入口通道304通向第一气体通路331a与处理气体供给源372。可设想到更多或更少的第一入口305。

第一处理气体可为特定的处理气体或数种处理气体的混合物。或者，根据应用，一或更多个第一入口305可提供不同于至少一个其他第一入口的一或更多种处理气体。在一个实施方式中，每个第一入口305被配置成相对于水平平面“P”成角度“θ”，水平平面“P”大体上平行于基板108的纵向方向，使得第一处理气体在离开第一入口305之后沿着如图示的第一方向307以一角度流动。在第一入口305的纵向方向与水平平面“P”之间的角度“θ”可小于约90°，例如小于45°，比如从约5°至约30°，例如约15°。在图3B所示的实例中，第一入口305被配置成相对于第一入口通道304成约25°至约85°的角度(α)，例如约45°至约75°。

就气体入口的数量与将要引入的处理气体而言，第二入口通道306在设计上可实质上类似于第一入口通道304。例如，第二入口通道306可流体连通于一或更多个处理气体供给源372。第二处理气体(可为数种处理气体的混合物)可从处理气体供给源372流动通过第二组气体通路331b进入第二入口通道306，第二入口通道306流体连通于第二入口308。或者，一或更多个第二入口308可提供不同于至少一个其他第二入口的一或更多种处理气体。第二入口308被配置成提供第二处理气体到处理腔室中，例如如图1A所示的处理气体区域156。特别地，每个第二入口308被配置成提供在第二处理气体离开第二入口308之后沿第二方向309的第二处理气体，第二方向309不同于第一方向307(见图3B)。第二方向309大体上平行于水平平面“P”，水平平面“P”平行于基板的纵向方向。

类似地，气体入口机构300可具有一或更多个第二入口308，例如约3至20个第二入口，每个第二入口308连接至分别的第二入口通道，第二入口通道通向气体通路与处理气体供给源372。应设想到更多或更少的第二入口308。

应设想到，每个第一与第二入口305、308处的流率、处理气体成分及类似者可独立地控制。例如，在一些实例中，一些第一入口305在处理期间可闲置或脉冲式供给，以达成与第二入口308所提供的第二处理气体的所需流动相互作用。在第一与第二入口通道304、306仅包括单个次级入口的一些实例中，次级入口可因以上论述的类似理由而脉冲式供给。

第一入口通道304的第一入口305与第二入口通道306的第二入口308可沿着处理腔室的内部圆周相对于彼此垂直地偏移布置。或者，第一入口通道304的第一入口305与第二入口通道306的第二入口308可布置成垂直对准于彼此。在任一实例中，第一与第二入口305、308被布置成使得来自第一入口305的第一处理气体与来自第二入口308的第二处理气体适当地混合。相信因为第一入口305的角度设计，第一与第二处理气体的混合也改良了。第一入口通道304的第一入口305可紧邻于第二入口通道306的第二入口308。但是，在某些实施方式中，提供第一与第二入口305与308之间的适当距离以防止第一处理气体与第二处理气体在离开入口之后马上太早地混合在一起可能是有利的。

气体入口机构300的主体302可具有减小的高度，以匹配于上拱形结构的近乎平坦结构，如关于图2A在下文论述的。在一实施方式中，主体302的整体高度可在约2mm至约30mm之间，比如约6mm至约20mm，例如约10mm。主体302面向处理气体区域156的侧上的高度“H₁”可为约2mm至约30mm，例如约5mm至约20mm。因为主体302的高度减小，所以第一入口通道304的高度可相应地减小，以维持强度。在一实例中，第一入口通道304的高度“H₂”(与高度“H₁”相对)为约1mm至约25mm，例如约6mm至约15mm。降低外部通路310将导致较浅的注射角度。

返回参见图1A，净化气体可通过选择性的净化气体入口164(或通过处理气体入口174)从净化气体源162供给至净化气体区域158，净化气体入口164形成于基环136的侧壁中。净化气体入口164设置于处理气体入口174之下的高度处。若使用圆形屏蔽件167或预热环(未图示)，则圆形屏蔽件或预热环可设置于处理气体入口174与净化气体入口164之间。在任一实例中，净化气体入口164被配置成以大体上径向向内的方向引导净化气体。在膜形成处理期间，基板支撑件106可定位在一位置中，使得净化气体以层流的方式沿着流动路径165向下流动且在基板支撑件106的整个背面104各处流动。不受限于任何特定理论，相信净化气体的流动会防止或实质上避免处理气体流动进入净化气体区域158，或者减少处理气体扩散进入净化气体区域158(亦即基板支撑件106之下的区域)。净化气体离开净化气体区域158(沿着流动路径166)并且通过气体出口178而排出处理腔室，气体出口178位于处理腔室100的与净化气体入口164相对的侧上。

类似地，在净化处理期间，基板支撑件106可定位于升高的位置中，以允许净化气体横向流动横跨基板支撑件106的背面104。本领域技术人员应了解到，为了描述的目的而图示处理气体入口、净化气体入口与气体出口，因为气体入口或出口等的位置、尺寸或数量可调整，以进一步促进基板108上的材料的均匀沉积。

若需要，净化气体入口164可被配置成以向上的方向引导净化气体，以将处理气体限制在处理气体区域156中。

示例性夹环

图4A为根据本发明的一个实施方式的夹环400的透视图，夹环400可用于取代图1A的夹环130。夹环400设置于基环(例如图1A至图1B与图8A至图8C的基环)的较上方，且夹环400通过设置于夹环400周围的紧固插孔402而紧固至处理腔室100。紧固件(未图示)被设置通过紧固插孔402并且进入处理腔室100的侧壁中的凹槽，以将夹环400固定至处理腔室100。

夹环400可设有冷却特征，比如冷却导管404。冷却导管404使冷却流体(比如水)循环通过夹环400且围绕夹环400循环。冷却流体通过入口408而引入冷却导管404中，且冷却流体循环通过导管404，以通过出口410而涌出。冷却导管404可由坡道(ramp)406连接，坡道406允许冷却流体从导管404中的一个导管流动至另一导管404。

在图4A的实施方式中，一个导管404围绕夹环400的内部设置，而第二导管404围绕夹环400的外部周围设置。冷却流体被引入至围绕夹环400的内部设置的导管404，因为夹环400的内部暴露至最多的热、最靠近处理腔室100的处理环境。冷却流体从夹环400的内部最有效率地吸收热，因为冷却流体是以较低的温度引入的。当冷却流体到达围绕夹环400的外部设置的导管404时，冷却流体的温度已经升高，但是冷却流体仍然调节夹环400的外部的温度，夹环400的外部加热得比内部少。以此方式，冷却流体以回流(countercurrent)的方式流动通过夹环400。

图4A的夹环400还具有气体流动特征，气体流动特征被提供以冷却上拱形结构128。用于冷却气体的入口歧管422供给冷却气体至处理腔室100的上拱形结构128。气体入口412连通于入口气室414，入口气室414沿着入口气室414分配气体。下表面416中的开口(开孔未图示)连通于分配气室418，分配气室418通过夹环400而形成，这图示在图4B中。

图4B为根据另一实施方式的处理腔室的盖部的截面图。盖部包括夹环400。气体流动进入分配气室418并且进入上拱形结构128的周边附近的入口气室420。气体沿着上拱形结构128的上表面流动，以调节上拱形结构128的温度。

再次参见图4A，气体流动进入出口歧管424，出口歧管424具有出口气室426，出口气室426连通于收集气室428和气体出口430。调节上拱形结构128的热状态能防止热应力超过容忍度并且减少上拱形结构128的下表面上的沉积。减少上拱形结构128上的沉积将通过上拱形结构128到达反射体122且返回通过上拱形结构128的能量通量维持在标称水平，从而最小化在处理期间基板108的温度偏差与不均匀。

示例性灯头组件

图5A与图5B为根据本发明的实施方式的一或更多个灯组件520的示意例示图，灯组件520可用于取代图1A的灯头145。灯组件520包括一或更多个弹性间隙器524。图5A示出根据一个实施方式的下拱形结构114的截面图，下拱形结构114具有灯头545和印刷电路板552。如将在下文论述的，灯组件520中的每个灯组件可附接于弹性间隙器524，弹性间隙器524根据所用的下拱形结构114的角度可具有不同的高度。灯组件520、弹性间隙器524和灯头545为灯头组件的一部分，并排于其他部件，比如反射体(未图示)。图5B示出根据一个实施方式的一或更多个弹性间隙器524，一或更多个弹性间隙器524连接于一或更多个灯组件520。如将在下文关于图7A至图7B描述的，下拱形结构114可形成为大体上圆形、具有中心开口708的浅的马丁尼玻璃杯或者漏斗的形状。灯组件520可用特定的、最佳化的所需方式围绕中心轴(例如图1A的中心轴132)而设置于下拱形结构114之下与附近，以独立地控制基板的各个区域的温度。

图5A绘示下拱形结构114、PCB 552以及一或更多个灯组件520，在此图示为六个灯组件520。本领域技术人员将清楚，为了清楚的缘故，已经在描述中略去某些元件。PCB 552可为任何标准的电路板，PCB 552被设计以控制电力分配给一或更多个灯组件520。PCB 552可另外包括一或更多个连接插槽512(在此图示为六个连接插槽)，用于连接于一或更多个灯组件520。虽然PCB552在此被绘示为平坦的，但PCB可根据处理腔室的需求而成形。在一个实施方式中，PCB板被定位成平行于灯头545。

一或更多个灯组件520的每个灯组件通常包括灯泡522与灯座523。灯泡522可为能够加热基板且将基板维持在指定温度的灯，比如卤素灯、红外线灯及被用作为加热装置的类似装置。灯组件520可连接于一或更多个弹性间隙器524，如参照图5B更详细描述的。

下拱形结构114可由半透明材料，比如石英构成，且下拱形结构114能并入本揭示案中参照下拱形结构描述的一或更多个元件。下拱形结构的厚度可在4mm与6mm之间。灯头545可定位于下拱形结构114之下并且紧邻下拱形结构114。在一个实施方式中，灯头545距离下拱形结构114约1mm。

灯头545具有多个固定的灯头位置504，灯头位置504确保灯泡522的特定位置与定向。灯头545可具有多达400或更多个固定的灯头位置504。固定的灯头位置504可在多个同心圆定向中。随着孔从内径向外径延伸，固定的灯头位置504能增加深度。固定的灯头位置504可为灯头545中的钻孔。在一个实施方式中，灯座523通过灯头545而固持在固定的定向中并且通过灯头545而冷却。

灯组件520与连接插槽512被图示为一组六个，但此数量不意为限制。每一组灯组件520能够有更多或更少的灯组件520与连接插槽512，如果是维持适当的基板温度所需要的。另外，重要的是要了解到，这是三维结构的侧视图。因此，虽然部件看起来是以线性的方式定位，但是可能有任何的位置或位置组合。例如，在圆形的PCB 552上，灯可以3cm的间隔定位于X与Y轴两者上，因此填满所述圆形。本领域技术人员将了解到，此实施方式有多种变化。

图5B绘示根据一个实施方式的弹性间隙器524。在此图示的弹性间隙器524包括插座526和接触适配器528。弹性间隙器524在此被绘示为具有在插座526处的标准mill-max插座和在接触适配器528处的同等接触适配器，因此产生灯/间隙器界面和间隙器/PCB界面。但是，此设计选择并不意为限制。插座设计可以是能够从电源传送电力至灯522的多种现存设计或尚未产生的设计之一。在一个实施方式中，弹性间隙器永久地附接于PCB，比如通过焊接。

弹性间隙器524可由导电与不导电的部件构成，使得灯从电源接收电力。在一个实例中，导电金属(比如黄铜或铜)用于传送电力至灯522，且导电金属由不导电的壳体围绕，比如由塑料、弹性玻璃或陶瓷纤维或小珠所制成的壳体。弹性间隙器524可为各种长度，只要适于至下拱形结构114的适当幅射传送。因为弹性间隙器524长度变化，所以灯组件520能沿着下拱形结构114维持大体上相同的尺寸与形状。

另外，弹性间隙器524不需要是直的。弹性间隙器524可以呈现曲度，使得灯轴不需要平行于处理腔室的中心轴。换句话说，弹性间隙器524能允许灯轴呈现所需的极角(polarangle)。本文描述的弹性间隙器524可由弹性材料构成，比如具有弹性体的塑料。

本文描述的弹性间隙器524能提供可互换性与定向两方面的优点。当弹性间隙器524并入弯曲结构或弹性材料时，弹性间隙器524可连接于具有固定的灯头位置504的灯头545，灯头545并非垂直于PCB 552定向。另外，弹性间隙器524被设计成为不可消耗的。当灯组件520出故障时，灯组件520可由单一尺寸的灯组件520替换，因此使得灯组件520在腔室中可互换，而不管灯组件520在PCB 552上或在灯头545中的位置。

弹性间隙器524提供固定的灯头位置504(形成于灯头545中)与连接插槽512(形成于PCB 552中)之间的适当定位。灯头545可由导热材料构成，比如铜。在另一实施方式中，灯头545可为铜的圆锥部或旋转的环形物，具有使灯头545紧邻中心轴132的内径以及大概与下拱形结构114的边缘一致的外径。

一或更多个支撑结构可形成于PCB 552之上，比如间隔物514。间隔物514(如此实例所示)可与PCB 552以及灯组件520联合作用以维持灯泡522的特定方向，比如将灯组件520维持在垂直方向中。另外，弹性间隙器524可具有与间隔物514互相作用的一或更多个结构，比如唇部525。在此实施方式中，唇部525确保弹性间隙器的完全插入并且维持弹性间隙器524与灯泡522两者的方向。

示例性衬垫组件

图6示出根据本发明的实施方式的示例性衬垫组件的透视图，所述衬垫组件能用于取代图1A的衬垫组件163。衬垫组件600被配置成用于划分处理腔室内的处理区域，比如图1A与图1B的处理腔室。衬垫组件600大体上提供气体入口端口602、气体出口端口604以及装载端口606。衬垫组件600可与图8A至图8C的基环联合作用，使得气体入口端口602、气体出口端口604和装载端口606的位置在实质上相同的高度处分别大体匹配于处理气体入口874、气体出口878和装载端口803。相同水平面的气体入口/出口促成至处理腔室的较短流动路径，从而促成高传导性的排气与注射。因此，层状气流与转移更受控制。

衬垫组件600可嵌套于设置于处理腔室中的基环(例如图1A至图1B与图8A至图8C的基环)内或由基环围绕。衬垫组件600可形成为整合件，或者衬垫组件600可包括能组装在一起的多个件。在一实例中，衬垫组件600包括多个件(或衬垫)，多个件是模块化的且适于单独地或全体地被替换，以由于模块化设计而提供额外的弹性与成本节省。衬垫组件600的模块化设计促成简单的操作性与增加的功能性(亦即不同注射器的改变，比如图3A所示的次级入口305)。在一个实施方式中，衬垫组件600包括垂直堆叠的至少上衬垫608与下衬垫610。排气衬垫612可与部分的衬垫608结合，以改良位置稳定性。

上衬垫608与排气衬垫612可被切断以接收注射器衬垫614。注射器衬垫614大体上对应于图3A的主体302，且注射器衬垫614可包括气体入口机构，比如上面关于图3A至图3C论述的气体入口机构300。上衬垫608、下衬垫610、排气衬垫612与注射器衬垫614的每一者包括大体上圆筒状的外径，所述外径的尺寸被设计以嵌套于基环(未图示)内。衬垫608、610、612、614的每一衬垫可由基环通过重力和/或互扣装置(未图示)来支撑，互扣装置比如是形成于衬垫608、610、612中的一些上或中的突伸部与匹配凹槽。上衬垫608与下衬垫610的内部表面603暴露至处理容积(例如处理气体区域156与净化气体区域158)。

在一实施方式中，上衬垫608沿着圆周方向可在外部圆周表面上设有凹陷特征616。凹陷特征616可沿着上衬垫608的整个外部圆周表面设置或以相等的间隔设置。凹陷特征616能促成上衬垫608上的净化能力，由此防止衬垫组件上的非所欲沉积，同时控制衬垫组件的温度。

示例性上拱形结构

图2A与图2B是根据本发明的实施方式的上拱形结构200的示意例示图，上拱形结构200可用于取代图1A的上拱形结构128。图2A例示上拱形结构200的截面图。图2B例示上拱形结构200的顶视图。上拱形结构200具有实质上圆形的形状(图2B)，且上拱形结构200具有稍微成凸形的外侧表面210和稍微成凹形的内侧表面212(图2A)。如下文将更详细论述的，凸形的外侧表面210足够弯曲，以在基板处理期间抵抗相对于处理腔室中减小的内部压力的外部大气压的压缩力，同时凸形的外侧表面210足够平坦，以促进处理气体的有序流动和反应物材料的均匀沉积。

上拱形结构200大体上包括中心窗部202(用于传送热辐射)和周边凸缘204(用于支撑中心窗部202)。中心窗部202被图示为具有大体上圆形的周边。周边凸缘204沿着支撑界面206在中心窗部202的圆周处与周围接合于中心窗部202。周边凸缘204可通过O形环(图1A中以184标示)而密封于处理腔室的侧壁内，以提供密封来防止处理腔室内的处理气体泄露到周围环境中，O型环设置在周边凸缘与侧壁之间。虽然在此并未详细论述，但可设想到，使用O形环(图1A中以182标示)可类似地将下拱形结构支撑于处理腔室的侧壁内。可使用更少或更多数量的O型环182、184。

周边凸缘204可做成不透明的或者由透明的石英形成。上拱形结构200的中心窗部202可由诸如透明石英之类的材料形成，透明石英对于来自灯的直接辐射大体上是光学透明的而没有显著的吸收。或者，中心窗部202可由具有窄带滤波性能的材料形成。从已加热的基板与基板支撑件再辐射出的热辐射的一些热辐射可传送到中心窗部202，而由中心窗部202显著吸收。这些再辐射在中心窗部202内产生热，产生热膨胀力。周边凸缘204(周边凸缘204可做成不透明的，以保护O形环免于直接暴露至热辐射)保持比中心窗部202相对较冷，由此导致中心窗部202向外弯曲超过初始的室温弯曲。中心窗部202做得薄并且具有足够的弹性来适应所述弯曲，而周边凸缘204是厚的并且具有足够的刚性来限制中心窗部202。因此，中心窗部202内的热膨胀被表示为热补偿弯曲。中心窗部202的热补偿弯曲随着处理腔室的温度增加而增加。

周边凸缘204与中心窗部202通过焊接接头“B”而在它们的相对端固定。周边凸缘204被建构成沿着尺寸转变部213具有圆角半径“r”，尺寸转变部213由从中心窗部202的薄厚度到周边凸缘204的块体的平滑且逐渐的变化界定。图2C绘示了接合接头“B”的放大视图，例示了周边凸缘204的圆角半径。圆角半径是连续弯曲的凹形，可以视为是三个曲部，三个曲部包括周边凸缘204的内侧的底部、转变部213的主体以及匹配于中心窗部202的部分。因此，三个曲部可能有不同的半径。通常通过确定圆角半径的表面轮廓并且之后数学地确定最适于此轮廓的球面，而测量所述圆角半径。此最适球面的半径就是圆角半径。

圆角半径消除了周边凸缘204与中心窗部202相交的接头的界面处的尖角。尖角的消除还使得沉积于设备的接头上的涂层比具有尖角的接头更均匀且更厚。选择圆角半径以提供周边凸缘204的增加的径向厚度来用于较佳的流动，以及提供中心窗部202的“近乎平坦“曲率与逐渐变化(将在下文论述)，从而导致减少的流动紊流与较佳的均匀性。最重要的，具有圆角半径的接头还减小或消除了接头处的剪力。在各种实施方式中，周边凸缘的圆角半径“r”的范围在约0.1英寸与约5英寸之间，比如在约0.5英寸与约2英寸之间。在一实例中，圆角半径“r”为约1英寸。

具有较大圆角半径的周边凸缘204在处理热与大气压力方面是理想的。如先前论述的，在基板处理期间，因为处理腔室内的减小的内部压力与作用于上拱形结构上的外部大气压力之间的巨大压力差，上拱形结构200承载高的张应力。高的张力应力可能导致上拱形结构变形。但是，已经发现到，若向内施加横向压力“P”于周边凸缘204的侧面(图2A)，则在处理期间能大大减小上拱形结构200的张应力。施加于周边凸缘204上的横向压力使中心窗部202向外弯曲，且因此补偿了拱形结构的变形。本文的横向压力“P”指施加于周边凸缘204的外部周边表面205上的以英镑每平方英寸(pounds per square inch；psi)为单位的给定量的加载力。在一实施方式中，横向压力“P”可为约200psi或高于200psi。在另一实施方式中，横向压力“P”可在约45psi与约150psi之间。在一实例中，横向压力“P”为约80psi至约120psi。

已经发现，当施加横向压力于周边凸缘204时，周边凸缘204的张应力会从没有横向压力“P”时的1300psi至2000psi减小至低于1000psi。结合先前提及的较大圆角半径“r”，则当施加约80psi的横向压力“P”于周边凸缘204时，周边凸缘204的张应力会大大减小。若横向压力“P”增加至约150psi，则可进一步减小张应力。

中心窗部202的向外弯曲与厚度被选择以确保可以解决热补偿弯曲。在图2A的实施方式中，中心窗部202的内部弯曲被图示为球形，由具有沿着轴“A”的中心“C”和大的曲率半径“R”的球体的一部分形成。中心窗部202在沿着中心窗部202的范围(extent)或长度的任何点处可具有约1122mm加或减300mm的曲率半径“R”，以提供足够的弯曲来承受基板温度在室温与约1200℃或高于1200℃的处理温度之间时的零与一个大气压之间的压力差。应设想到，曲率半径的范围仅为了示例的目的，因为曲率半径可根据上拱形结构角度(θ)、直径与厚度、周边凸缘厚度或宽度以及作用于上拱形结构200的表面210、212上的压力差等等而改变。在各种实例中，曲率半径“R”可为约900mm至约2500mm。

参见图2A，在一实施方式中，上拱形结构200以此方式建构：中心窗部202相对于水平平面“E”倾斜角度(θ)。水平平面“E”大体上平行于基板的纵向方向(未图示，比如图1A的基板108)，或者水平平面“E”大体上平行于基板支撑件106的基板接收表面所界定的水平平面。或者，水平平面“E”可视为是从周边凸缘204的平坦上表面203径向延伸的平面。因此，水平平面“E”实质上平行于周边凸缘204的平坦上表面203。角度(θ)可更具体地界定为周边凸缘204的平坦上表面203(或水平平面“E”)与中心窗部202的凹形内侧表面212上的切线207之间的角度，切线207通过中心窗部202与周边凸缘204的相交处。因为中心窗部202的厚度是做成实质上固定的，因此在凸形的外侧表面210与凹形的内侧表面212处测量应该会获得相同的角度。在各种实施方式中，水平平面“E”与切线207之间的角度(θ)通常小于22°。在一实施方式中，角度(θ)为约6°至约20°，比如在约6°与约8°之间、约8°与约10°之间、约10°与约12°之间、约12°与约14°之间、约14°与约16°之间、约16°与约18°之间、约18°与约20°之间。在一实例中，角度(θ)为约10°。以约10°倾斜的中心窗部202提供比传统的上拱形结构更平坦的上拱形结构，传统的上拱形结构通常具有约22°或更大的角度(θ)。角度(θ)的减小也导致上拱形结构200相较于传统的上拱形结构向下移动约0.05英寸至约0.8英寸，例如约0.3英寸。

上拱形结构200可具有约200mm至约500mm的总外径，比如约240mm至约330mm，例如约295mm。中心窗部202可具有约2mm至约10mm的固定厚度“T₁”，例如约2mm至约4mm、约4mm至约6mm、约6mm至约8mm、约8mm至约10mm。在一些实例中，中心窗部202的厚度为约3.5mm至约6.0mm。在一实例中，中心窗部202的厚度为约4mm。较薄的中心窗部202提供较小的热质量，使得上拱形结构200能够快速地加热与冷却。中心窗部202可具有约130mm至约250mm的外部直径“D₁”，例如约160mm至约210mm。在一实例中，中心窗部202的直径为约190mm。周边凸缘204可具有约25mm至约125mm的厚度“T₂”，例如约45mm至约90mm。“T₂”通常界定为平坦上表面203与平坦底表面209之间的厚度。在一实例中，周边凸缘204的厚度为约70mm。周边凸缘204可具有约5mm至约90mm的宽度“W₁”，例如约12mm至约60mm，宽度“W₁”可随着半径改变。在一实例中，周边凸缘204的宽度为约30mm。若在处理腔室中并未使用衬垫组件，则周边凸缘204的宽度可增加约50mm至约60mm，且中心窗部202的宽度会减少相同的量。在此种实例中，周边凸缘204的厚度与拱形结构角度(θ)可相应地减小，且本领域中技术人员能根据本说明书来计算所述厚度与所述角度(θ)的量。

若采用较低的拱形结构角度，周边凸缘204会朝向中心窗部202更进来。但是，对中心窗部202直径的限制因素为：反射体(例如图1的反射体122)必须能够将光反射回基板的区域以及预热环(若有使用)。因此，把周边凸缘204向内稍微移动，同时能够提供具有约130mm至约300mm的直径的中心窗部202会是有利的。

当结合于基环(比如图8A的基环836)和较平坦的下拱形结构(比如图7A与图7B的下拱形结构700)时，上拱形结构200的“近乎平坦”结构形成浅的、球形的几何形状，发明人已经观察到，这种几何形状能有效地承受处理腔室的内部与外部之间的压力差异—尤其是当执行减小的压力或低压力应用时(比如外延沉积处理)。另外，已经观察到，上拱形结构200的“近乎平坦”结构和施加于周边凸缘204上的横向压力导致位于周边凸缘204与中心窗部202之间的焊接接头“B”的区域中的较小剪应力。虽然通过使用较厚的窗部能解决因为压力差而施加给中心窗部202的应力，但是厚的窗部会提供太大的热质量，这导致稳态处理的时间延迟。因此，整体生产量会减少。另外，具有厚的窗部的上拱形结构在处理期间呈现差的弹性，并且在中心窗部202被周边凸缘204径向地包纳时导致周边凸缘204处的高剪应力。另外，厚的窗部会花较长的时间散热，这会影响基板的稳定性。因为球形的几何形状固有地(inherently)有效地处理减小的压力，所以上拱形结构200能使用比传统容器所用的更薄的石英壁，传统容器所用的石英壁在基板之上的横截面面积有突然的大改变。

上拱形结构200的中心窗部202的厚度在如上所论述的范围中选择，以确保解决周边凸缘204与中心窗部202之间的界面处所产生的剪应力(图2C)。较薄的石英壁(亦即中心窗部202)是更有效率的热传送媒介，使得较少的能量被石英吸收。上拱形结构因此保持相对较冷。较薄壁的拱形结构在稳定温度方面也较快并且对于对流冷却的反应较快，因为较少的能量被储存并且到外侧表面的传导路径也较短。因此，上拱形结构200的温度可更接近地维持在所欲的设定点，以提供横跨中心窗部202的较佳热均匀性。另外，虽然中心窗部202径向传导至周边凸缘204，但较薄的拱形结构壁部导致基板之上的改良的温度均匀性。有利的是，不过度加热周边凸缘204以保护设置于周边凸缘204周围的O型环。也有利的是，不在径向方向中过度冷却中心窗部202，因为在径向方向中过度冷却中心窗部202会导致非所欲的温度梯度，非所欲的温度梯度将反映在正在处理的基板的表面上并且导致膜均匀性受损。

下面的表1提供上拱形结构200的非限制性详细说明，表1给出根据本发明的实施方式的说明性实例。

表1

通过使上拱形结构200平坦化，处理腔室的辐射热传送特性被大大改良，对于温度传感器有较低的寄生性损失与较少的噪声，因为高温计能够定位成尽可能地靠近基板表面。改良的上拱形结构与下拱形结构(如将关于图7A至图7C在下文论述的)也导致减小的整体腔室容积，减小的整体腔室容积改良气体转变时间并且降低泵送与排出的时间，导致较低的循环时间与改良的基板生产量。另外，上拱形结构的“近乎平坦”结构避免或显著地最少化腔室的上处理区域中的气体流动紊流或循环，因为上拱形结构的“近乎平坦”结构避免现有技术的设计中在基板之上具有横截面面积突然改变所牵涉的问题，横截面面积突然改变不利地影响流动均匀性。近乎平坦且具有增加的凸缘半径还促进横跨腔室横截面的固定排放气体压力均匀性，从而导致基板之上的高度均匀流动场。

示例性下拱形结构

图7A与图7B是根据本发明的一个实施方式的下拱形结构700的示意例示图，下拱形结构700可用于取代图1A的下拱形结构114。图7A例示下拱形结构700的横截面图。图7B例示下拱形结构700的顶视图。下拱形结构700具有稍微成凸形的外侧表面710与稍微成凹形的内侧表面712。如图7A中可见，下拱形结构700形成为大体上圆形、具有中心开口708的浅的马丁尼玻璃杯或者漏斗的形状。下拱形结构700径向对称于中心轴“C”(图7B)。中心开口708(如先前论述的)在基板的装载与卸载期间提供轴(比如图1的中心轴132)穿过中心开口708的自由移动。下拱形结构700通常包括柄部702、周边凸缘704和底部706，底部706径向延伸而连接柄部702与周边凸缘704。周边凸缘704被配置成围绕底部706的圆周。或者，周边凸缘704可根据腔室的设计而至少部分围绕底部706。在任一实例中，周边凸缘704在底部706的圆周处接合于底部706。周边凸缘704与底部706结合上拱形结构和基环(比如图1的上拱形结构128和基环136)大体上界定了处理腔室的内部容积。

如下文将论述的，底部706做成薄的并且具有足够的弹性来适应在处理期间的弯曲，而周边凸缘704是厚的并且具有足够的刚性来限制底部706。周边凸缘704可做成不透明的，以保护O形环(图1中以182标示)免于直接暴露至热辐射。或者，周边凸缘704可由透明的石英形成。下拱形结构700的底部706可由一种材料形成，所述材料对于来自灯的直接辐射大体上是光学透明的而没有显著的吸收。

周边凸缘704与底部706通过焊接接头“B”而在它们的相对端处固定。周边凸缘704被建构成沿着尺寸转变部713具有圆角半径“r”，尺寸转变部713由从底部706的薄厚度到周边凸缘704的块体的平滑且逐渐地改变界定。图7C绘示了接合接头“B”的放大视图，例示了周边凸缘704的圆角半径。圆角半径是连续弯曲的凹形，可以视为是三个曲部，三个曲部包括周边凸缘704的顶部、转变部713的主体、以及匹配于底部706的部分。因此，三个曲部可能有不同的半径。通常通过确定圆角半径的表面轮廓并且之后数学地确定最适于此轮廓的球面而测量所述圆角半径。此最适球面的半径就是圆角半径。

圆角半径消除了周边凸缘704与底部706相交处的接头的界面处的尖角。尖角的消除还使得将被沉积于设备的接头上的涂层比具有尖角的接头更均匀且更厚。选择圆角半径以提供周边凸缘704的增加的径向厚度，以及提供底部706的“近乎平坦”结构与逐渐的变化(将在下文论述)，从而提供均匀的辐射热传送至基板，因为灯能设置得更靠近基板。最重要的，具有圆角半径的接头还减小或消除接头处的剪力。在各种实施方式中，周边凸缘704的圆角半径“r”的范围可在约0.1英寸与约5英寸之间，比如在约0.5英寸与约2英寸之间。在一实例中，圆角半径“r”为约1英寸。

具有较大圆角半径的周边凸缘704在处理热与大气压力方面是理想的。在基板的处理期间，因为处理腔室内的减小的内部压力与作用于下拱形结构上的外部大气压力之间的巨大压力差，下拱形结构700承载了高的张应力。高的张应力能导致下拱形结构变形。但是，已经发现，若向内施加横向压力“P”于周边凸缘704的侧面(见图7A)，则在处理期间能大大减小下拱形结构的张应力。施加于周边凸缘704上的横向压力使底部706向外弯曲，且因此补偿拱形结构的变形。本文的横向压力“P”指：施加于周边凸缘704的外部周边表面726上的以英镑每平方英寸(psi)为单位的给定量的加载力。在一实施方式中，横向压力“P”可为约280psi或高于280psi。在另一实施方式中，横向压力“P”可在约60psi与约250psi之间。在一实例中，横向压力“P”为约80psi。

已经发现，当施加横向压力于周边凸缘704时，周边凸缘704的张应力会从没有横向压力“P”时的1300psi至2000psi减小至低于1000psi。结合先前提及的较大圆角半径“r”，则当施加约80psi的横向压力“P”于周边凸缘704上时，周边凸缘704的张应力会大大减小。

参见图7A，在一实施方式中，下拱形结构700以此方式建构：底部706相对于水平平面“A”倾斜角度(θ)。水平平面“A”大体上平行于基板的纵向方向(未图示，比如图1A的基板108)，或者水平平面“A”大体上平行于基板支撑件106的基板接收表面所界定的水平平面。或者，水平平面“A”能视为是从周边凸缘704的平坦底部表面703径向延伸的平面。因此，水平平面“A”实质上平行于周边凸缘704的平坦底部表面703。角度(θ)能更具体地界定为周边凸缘704的平坦底部表面703(或水平平面“A”)与底部706的凸形外侧表面710上的切线707之间的角度，切线707通过底部706与周边凸缘704的相交处。因为底部706的厚度是做成实质上固定的，所以在凸形的外侧表面710与凹形的内侧表面712处测量应该会获得相同的角度。在各种实施方式中，水平平面“A”与切线707之间的角度(θ)通常小于22°。在一实施方式中，角度(θ)为约6°至约20°，比如在约6°与约8°之间、约8°与约10°之间、约10°与约12°之间、约12°与约14°之间、约14°与约16°之间、约16°与约18°之间、约18°与约20°之间。在一实例中，角度(θ)为约10°。倾斜约10°的底部706提供比传统的下拱形结构更平坦的下拱形结构700，传统的下拱形结构通常具有约22°或更大的角度(θ)。角度(θ)的减小会导致下拱形结构700相较于传统的下拱形结构向上移动约0.3英寸至约1英寸，例如约0.6英寸。

下拱形结构700的底部706的厚度被选择以确保解决周边凸缘704与底部706之间的界面处所产生的剪应力(图2C)。在本发明的各种实施方式中，底部706可具有范围从约2mm至约16mm的固定厚度“T₂”，例如约2mm至约4mm、约4mm至约6mm、约6mm至约8mm、约8mm至约10mm、约10mm至约12mm、约12mm至约14mm、约14mm至约16mm。在一些实例中，底部706的厚度为约3.5mm至约10mm。在一实例中，底部706可具有约6mm的厚度。较薄的底部706提供较小的热质量，使得下拱形结构700能够快速地加热与冷却。底部706可具有约300mm至约600mm的外径“D₂”，例如约440mm。周边凸缘704可具有范围从约20mm至约50mm的厚度“T₂”，例如约30mm，以及可具有约10mm至约90mm的宽度“W₂”，例如约50mm至约75mm，宽度“W₂”可随着半径改变。在一实例中，下拱形结构700可具有约500mm至约800mm的总外径，例如约600mm。中心开口708可具有约300mm至约500mm的外径，例如约400mm。在另一实施方式中，中心开口708可具有约10mm至约100mm的外径，例如约20mm至约50mm，比如约35mm。应设想到，下拱形结构的尺寸、角度(θ)与厚度可根据腔室设计以及作用于下拱形结构700的面上的压力差而改变。

当结合于基环(比如图8A的基环836)与较平坦的上拱形结构(比如图2A至图2B的上拱形结构200)时，下拱形结构700的“近乎平坦”结构形成浅的、球形的几何形状，这种几何形状已经证明能有效地承受处理腔室的内部与外部之间的压力差—尤其是当执行减小的压力或低压力应用时(比如外延沉积处理)。另外，已经观察到，下拱形结构700的“近乎平坦”结构与施加于周边凸缘704上的横向压力导致位于周边凸缘704与底部706之间的焊接接头“B”的区域中的较小剪应力。虽然通过使用较厚的拱形结构壁(亦即底部706)可以解决因为压力差而施加给底部706的应力，但是厚的拱形结构壁会导致太大的热质量，这导致稳态处理的时间延迟。因此，整体生产量会减少。另外，厚的拱形结构壁在处理期间呈现差的弹性并且当底部706被周边凸缘704径向地包纳时导致周边凸缘704处的高剪应力。厚的拱形结构壁还会花较长的时间散热，这会影响基板的稳定性。因为球形的几何形状固有地有效地处理减小的压力，下拱形结构700能使用比那些传统容器更薄的拱形结构壁，传统容器所用的拱形结构壁在基板之下的横截面面积有突然的大改变。

下面的表2提供下拱形结构700的非限制性详细说明，所述详细说明被给出作为根据本发明的实施方式的说明性实例。

表2

角度(θ)(度)	6-16
		底部厚度(mm)	3.5-10
圆角半径(英寸)	0.5-2
		底部的外径(mm)	300-600
总外径(mm)	500-800
		周边凸缘宽度(mm)	50-75
周边凸缘厚度(mm)	25-50
		周边凸缘上的横向压力(psi)	0-150
下拱形结构上的外部压力(Torr)	760
		腔室压力(Torr)	0.1

通过使下拱形结构700与上拱形结构200平坦化(如上面论述的)，处理腔室的处理容积减小，这接着减少泵送与排出的时间。因此，改良了基板生产量。改良的下拱形结构还提供固定、均匀的辐射热传送至基座与基板，因为辐射加热灯能设置成尽可能地靠近基板的背面，导致基座的背面上(若使用盘状的基板支撑件(图1A))或基板的背面(若使用环状的基板支撑件(图1B))上更佳的传输、更完全的区域均匀性，由此降低寄生性损失，因为辐射加热灯能配置成尽可能地平行于上面设置有基板的基座。若需要的话，可沿着流动路径在石英拱形结构之间引入高电阻接触，以减轻串扰。

示例性基环

图8A绘示示例性基环的透视截面图，所述基环可用于取代图1A与图1B所示的基环136。基环836可由铝或任何合适的材料(比如不锈钢)形成。基环836通常包括装载端口803、处理气体入口874和气体出口878，且装载端口803、处理气体入口874和气体出口878以与图1A与图1B所示的装载端口103、处理气体入口174和气体出口178类似的方式起作用。基环836包括环主体，环主体的尺寸经设计以接收于图1的处理腔室的内部圆周内。环主体可具有大体上椭圆(oblong)的形状，其中装载端口803上是长侧，且处理气体入口874与气体出口878上是短侧。装载端口803、处理气体入口874和气体出口878可相对于彼此角度偏移约90°。在一实例中，装载端口803位于基环836的在处理气体入口874与气体出口878之间的一侧上，而处理气体入口874与气体出口878设置于基环836的相对端处。在各种实施方式中，装载端口803、处理气体入口874和气体出口878彼此对准并且设置在与图1A至图1B的装载端口103、处理气体入口174和气体出口178实质上相同的水平面处。

基环836的内部圆周817被配置以接收衬垫组件，例如图1A的衬垫组件163或上面关于图6论述的衬垫组件600。基环836的装载端口803、处理气体入口874和气体出口878可配置成与衬垫组件(图6)以及气体入口机构(图3A至图3C)一起工作，以提供一或更多种处理气体/净化气体至处理容积中。

虽然未图示，但紧固件可被设置成穿过紧固插孔(未图示，形成于基环836的顶部表面814上)并且进入夹环(例如图1A的夹环130或图4A的夹环400)中的凹槽(未图示)，以将上拱形结构128的周边凸缘固定在基环836与夹环之间。

在一实施方式中，装载端口803可具有约0.5英寸至约2英寸的高度“H₄”，例如约1.5英寸。基环136可具有约2英寸至约6英寸的高度“H₃”，例如约4英寸。基环836的高度被设计成使得基环836的整体高度比传统的基环高度小约0.5英寸至约1英寸。因此，基板与光学高温计(未图示，比如图1A的光学高温计118)之间的距离也减小。因此，光学高温计的读取分辨率能大大改良。在一实例中，基板与光学高温计之间的距离为约250mm。通过减小基板与高温计之间以及上拱形结构与下拱形结构之间的距离，处理腔室的辐射热传送特性能大大改良，其中具有较低的寄生性损失、到达温度传感器的较少的噪声以及从辐射加热灯至基板和从上反射体至基板的具有改良的中心至边缘均匀性的更多的热传送。基环836的减小高度以及上面关于图2A至图2B论述的上拱形结构的“近乎平坦”结构还使得能够在低于500℃的较低温度进行可靠与准确的高温测量。处理气体入口874与气体出口878的配置能促成同心的处理套组(例如衬垫组件)，这大大增强了衬垫的克制(contain)光泄漏的能力，从而使在低于500℃的温度时高温测量更准确。

因为基环836由导热材料形成并且基环836因为下拱形结构的近乎平坦结构而更靠近辐射加热灯，所以基环836可包括形成于其中的一或更多个冷却剂通道，冷却流体(比如水)流动通过冷却剂通道以冷却基环。冷却剂通道可在靠近O形环(例如图1A的O形环182、184)的区域中设置在基环836的圆周周围。图8B是图8A的基环836从另一角度观看的透视图，图8B绘示了根据本发明的一个实施方式的上环810与下环812。上环810与下环812被配置成分别设置于基环836的顶部表面814与底部表面816上。上环810与下环812具有环形形状，且一旦上环810与下环812组装于基环836时，上环810与下环812大体上为同心或同轴的。

图8C为图8B的基环836的放大、部分截面图，绘示了分别形成于基环836的顶部表面814与底部表面816(图8B)中的上沟槽818与下沟槽820，上沟槽818与下沟槽820分别用于接收上环810与下环812。为了容易了解，基环836被示意地图示为两个分离的部分。上沟槽818与下沟槽820可形成为相邻于基环836的内圆周817。上环810可形成为大体上“H”形，使得当上环810放置于上沟槽818内时，在上环810与上沟槽818之间界定出环状流体流动路径，且环状流体流动路径形成基环836的上冷却剂通道822。类似地，下环812可形成为大体上“H”形，使得当下环812放置于下沟槽820内时，在下环812与下沟槽820之间界定出环状流体流动路径，且环状流体流动路径形成基环836的下冷却剂通道824。上环810、下环812与基环836可焊接在一起而形成整合的主体。顶环810与下环812可形成为任何所需形状，只要冷却流体循环通过顶环810和下环812与基环836之间所界定的分别的环状流体流动路径，以适当地冷却基环836。

在一实施方式中，基环836可包括顶部内部壁826，顶部内部壁826从基环836的顶部表面814向上延伸。顶部内部壁826被配置成围绕基环836的内圆周817，使得顶部内部壁826的外部825与上环810的内部827界定出顶部环状沟槽828，顶部环状沟槽828靠近上沟槽818并且用于放置O形环(未图示，例如图1A的O形环182、184)。类似地，基环836也可包括底部内部壁830，底部内部壁830从基环836的底部表面816向下延伸。底部内部壁830被配置成围绕基环836的内圆周817，使得底部内部壁830的外部829与下环812的内部831界定出底部环状沟槽832，底部环状沟槽832靠近下沟槽820并且用于放置O形环(未图示，例如图1A的O形环182、184)。

在处理期间，冷却流体从冷却源(未图示)引入至围绕基环836的内圆周817设置的上冷却剂通道822与下冷却剂通道824，因为基环836的内圆周817暴露至最多的热、最靠近处理腔室100的处理环境。冷却流体从基环836的内圆周817最有效率地吸收热，因为不断地引入冷却流体。冷却流体以回流的方式流动通过上冷却剂通道822与下冷却剂通道824，以有助于将基环836与O形环维持在较低的温度。

虽然前述内容针对本发明的实施方式，但在不背离本发明的基本范围的情况下可设计出本发明的其他与进一步的实施方式，且本发明的范围由下面的权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种衬垫组件，包括：

下衬垫；

上衬垫，所述上衬垫设置在所述下衬垫上；

排气衬垫，所述排气衬垫设置在所述上衬垫上，所述排气衬垫具有切口；

注射器衬垫，所述注射器衬垫设置在所述排气衬垫的所述切口中，所述上衬垫、所述下衬垫、所述排气衬垫和所述注射器衬垫一起界定圆柱形内表面，所述注射器衬垫包括：

设置在第一高度处的多个第一入口；和

设置在第二高度处的多个第二入口，所述第二高度在所述第一高度之下，所述多个第一入口沿第一方向延伸，且所述多个第二入口沿第二方向延伸，其中所述第一方向相对于所述第二方向成约5°至约30°的角度；

气体入口端口；

气体出口端口，所述气体出口端口与所述气体入口端口相对；和

装载端口，所述装载端口、所述气体入口端口和所述气体出口端口相对于彼此角度偏移约90°。

2.如权利要求1所述的衬垫组件，进一步包括：

第一组气体通路，所述第一组气体通路与所述多个第一入口流体连通；

第二组气体通路，所述第二组气体通路与所述多个第二入口流体连通，其中所述第一组气体通路和所述第二组气体通路交替地排列。

3.如权利要求2所述的衬垫组件，进一步包括：

第一入口通道，所述第一入口通道设置在所述多个第一入口与所述第一组气体通路之间，所述第一入口通道沿第三方向延伸且所述第一组气体通路沿第四方向延伸，所述第三方向正交于所述第四方向；和

第二入口通道，所述第二入口通道设置在所述多个第二入口与所述第二组气体通路之间。

4.如权利要求3所述的衬垫组件，其中所述多个第一入口相对于所述多个第二入口垂直地偏移布置。

5.如权利要求3所述的衬垫组件，其中所述多个第一入口被布置成与所述多个第二入口垂直对准。

6.一种用于处理基板的处理腔室，所述处理腔室包括：

上拱形结构；

下拱形结构，所述下拱形结构被设置成与所述上拱形结构相对，所述下拱形结构具有中心开口；

基环，所述基环设置于所述上拱形结构与所述下拱形结构之间，所述上拱形结构、所述下拱形结构和所述基环界定所述处理腔室的内部区域，所述基环包括：

气体入口；

气体出口，所述气体出口与所述气体入口相对；和

基板装载端口；

基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述处理腔室内，所述基板支撑件包括基板接收表面；和

衬垫组件，所述衬垫组件嵌套于所述基环内且被所述基环支撑，所述衬垫组件包括：

下衬垫；

上衬垫，所述上衬垫设置在所述下衬垫上；

排气衬垫，所述排气衬垫设置在所述上衬垫上，所述排气衬垫具有切口；

注射器衬垫，所述注射器衬垫设置在所述排气衬垫的所述切口中且与所述基环的所述气体入口对应，所述上衬垫、所述下衬垫、所述排气衬垫和所述注射器衬垫具有圆柱形内部直径，所述注射器衬垫包括：

设置在第一高度处的多个第一入口；和

设置在第二高度处的多个第二入口，所述第二高度在所述第一高度之下，所述多个第一入口沿第一方向延伸，且所述多个第二入口沿第二方向延伸，其中所述第一方向相对于所述第二方向成一角度；

气体入口端口，所述气体入口端口被设置成与所述基环的所述气体入口对应；

气体出口端口，所述气体出口端口被设置成与所述基环的所述气体出口对应；和

装载端口，所述装载端口被设置成与所述基环的所述基板装载端口对应，其中所述装载端口、所述气体入口端口和所述气体出口端口相对于彼此有角度地偏移。

7.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述角度是约5°至约30°。

8.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述注射器衬垫进一步包括：

第一组气体通路，所述第一组气体通路与所述多个第一入口流体连通；

第二组气体通路，所述第二组气体通路与所述多个第二入口流体连通，其中所述第一组气体通路和所述第二组气体通路交替地排列。

9.如权利要求8所述的处理腔室，其中所述注射器衬垫进一步包括：

第一入口通道，所述第一入口通道设置在所述多个第一入口与所述第一组气体通路之间，所述第一入口通道沿第三方向延伸且所述第一组气体通路沿第四方向延伸，所述第三方向正交于所述第四方向；和

第二入口通道，所述第二入口通道设置在所述多个第二入口与所述第二组气体通路之间。

10.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第一组气体通路与一个处理气体供给源流体连通。

11.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第一组气体通路与两个或更多个气体供给源流体连通。

12.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第二组气体通路与一个处理气体供给源流体连通。

13.如权利要求9所述的处理腔室，其中所述第二组气体通路与两个或更多个气体供给源流体连通。

14.如权利要求11所述的处理腔室，其中所述多个第一入口的至少一个第一入口与所述两个或更多个气体供给源的第一气体供给源流体连通，并且所述多个第一入口的至少一个第一入口与所述两个或更多个气体供给源的第二气体供给源流体连通。

15.如权利要求13所述的处理腔室，其中所述多个第二入口的至少一个第二入口与所述两个或更多个气体供给源的第一气体供给源流体连通，并且所述多个第二入口的至少一个第二入口与所述两个或更多个气体供给源的第二气体供给源流体连通。

16.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述多个第一入口相对于所述多个第二入口垂直地偏移布置。

17.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述多个第一入口被布置成与所述多个第二入口垂直对准。

18.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述上拱形结构进一步包括：

中心窗部；和

上周边凸缘，所述上周边凸缘在所述中心窗部的圆周处接合于所述中心窗部，

其中在所述中心窗部的内表面上的切线相对于所述上周边凸缘的平坦上表面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述中心窗部与所述上周边凸缘的相交处。

19.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述下拱形结构进一步包括：

下周边凸缘；和

底部，所述底部径向延伸而连接所述下周边凸缘与所述中心开口，

其中在所述底部的外表面上的切线相对于所述下周边凸缘的平坦底表面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述底部与所述下周边凸缘的相交处。

20.如权利要求6所述的处理腔室，其中所述装载端口、所述气体入口端口和所述气体出口端口相对于彼此角度偏移约90°。