CN115704108A - 预热环和基板处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预热环和基板处理装置，所述预热环包括呈相对设置的顶表面和底表面，所述预热环中央处设有通孔，至少部分所述顶表面朝向所述通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置。本发明旨在提供一种有效减缓基板表面边缘区域的湍流现象的预热环，从而使得基板上所沉积薄膜层厚度实现均匀。

Description

预热环和基板处理装置

技术领域

本发明涉及半导体制程技术领域，特别涉及一种预热环和应用该预热环的基板处理装置。

背景技术

在半导体制程中，需要不断在衬底基板表面沉积各种各样的薄膜层，后经过显影和蚀刻技术形成图案化的薄膜层，比如在衬底基板表面外延生长一层与衬底基板具有相同晶袼排列的薄膜层等。此过程中，需要将基板放置于处理腔内，通入的处理气体经过预热环以调整其反应温度，从而在基板表面进行一系列化学反应产生薄膜层，后续副产物随着主气流移动的方向而被排出反应腔内。相关技术中，由于基板表面气体扩散的不均匀，导致所形成的薄膜层厚度不均匀，从而影响图案化后的半导体器件的性能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种预热环和基板处理装置，旨在提供一种有效减缓基板表面边缘区域的湍流现象的预热环，从而使得基板上所沉积薄膜层厚度实现均匀。

为实现上述目的，本发明提出的预热环，应用于基板处理装置，所述预热环包括呈相对设置的顶表面和底表面，所述预热环中央处设有通孔，至少部分所述顶表面朝向所述通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置。

在一实施例中，所述预热环具有内圈和外圈，所述内圈围合形成所述通孔，所述顶表面和所述底表面均连接所述内圈和所述外圈，所述顶表面从所述外圈朝向所述内圈倾斜，并与水平面呈锐角设置。

在一实施例中，所述预热环包括呈相对设置的顶表面和底表面，所述预热环中央处设有通孔，至少部分所述顶表面朝向所述通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置，使至少部分所述顶表面与所述水平面之间的距离从所述通孔至远离所述通孔不相同。

在一实施例中，所述预热环具有内圈和外圈，所述内圈围合形成所述通孔，所述顶表面和所述底表面均连接所述内圈和所述外圈，所述顶表面从所述外圈朝向所述内圈倾斜，并与水平面呈锐角设置，使所述顶表面与所述水平面之间的距离从所述内圈至所述外圈不相同。

在一实施例中，所述底表面还设有凹部，所述凹部贯通所述内圈，且所述凹部靠近所述外圈的一端拐角呈圆角设置；

且/或，所述顶表面与所述内圈的连接处呈倒角设置；

且/或，所述底表面邻近所述外圈设有凸起，所述凸起用于与所述基板处理装置的处理室抵接限位。

在一实施例中，所述顶表面具有两个第一区域和两个第二区域，两个所述第一区域以所述通孔的中心呈对称设置，两个所述第二区域以所述通孔的中心呈对称设置，且两个所述第一区域的连线与两个所述第二区域的连线呈垂直设置；

两个所述第一区域和两个所述第二区域所对应的顶表面呈倾斜设置，且与水平面形成的锐角相同；且/或，两个所述第一区域所对应的顶表面尺寸与两个所述第二区域所对应的顶表面尺寸大小相同。

在一实施例中，定义所述顶表面的倾斜高度为h，所述顶表面的倾斜高度h为1mm～3mm；

且/或，所述顶表面的倾斜角度为1°～15°。

本发明还提出一种基板处理装置，所述基板处理装置包括：

处理室，所述处理室具有处理腔，所述处理室设有连通所述处理腔的第一气道和第二气道，所述第一气道用于向所述处理腔内通入处理气体，所述第二气道用于将处理气体抽出所述处理腔；

上述所述的预热环，所述预热环设于所述处理腔内，并将所述处理腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一气道和所述第二气道均与所述第一腔连通，所述预热环的顶表面位于所述第一腔内，所述预热环的底表面位于所述第二腔内；及

支撑组件，所述支撑组件与所述处理室活动连接，所述支撑组件的部分穿过所述第二腔，并伸入所述预热环的通孔内，所述支撑组件用于支撑并带动基板转动。

在一实施例中，所述处理室还设有连通所述第二腔的第三气道和第四气道，所述第三气道与所述第四气道呈相对且对称设置，所述第三气道和所述第四气道用于向所述第二腔内通入调谐气体；

且/或，所述第一气道与所述第二气道呈相对且对称设置，且所述第一气道与所述第二气道的连线不低于所述顶表面的最高处；

且/或，所述支撑组件包括支撑平台和支撑轴，所述支撑平台位于所述通孔内，并与所述通孔内壁形成有间隙，所述支撑平台面向所述第一腔的一侧设有载物平面，所述载物平面用于承载基板，所述支撑轴的一端与所述支撑平台背向所述载物平面的一侧连接，所述支撑轴的另一端贯穿所述第二腔，并与所述处理室转动连接，以带动所述支撑平台在所述通孔内转动；

且/或，所述处理室包括上盖件和下盖件，所述上盖件和所述下盖件通过连接件连接，并围合形成所述处理腔，所述预热环与所述连接件可拆卸连接，所述下盖件设有开口，所述支撑组件的一端活动穿设于所述开口。

本发明还提出一种基板处理装置，所述基板处理装置包括：

处理室，所述处理室具有处理腔，所述处理室设有连通所述处理腔的第一气道和第二气道，所述第一气道用于向所述处理腔内通入处理气体，所述第二气道用于将处理气体抽出所述处理腔；

上述所述的预热环，所述预热环设于所述处理腔内，并将所述处理腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一气道和所述第二气道均与所述第一腔连通，所述预热环的顶表面位于所述第一腔内，所述预热环的底表面位于所述第二腔内，所述预热环的两个第一区域分别与所述第一气道和所述第二气道对应；及

支撑组件，所述支撑组件与所述处理室活动连接，所述支撑组件的部分穿过所述第二腔，并伸入所述预热环的通孔内，所述支撑组件用于支撑并带动基板转动。

本发明技术方案的预热环通过将顶表面的至少部分朝向通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置，从而将预热环应用于基板处理装置中，利用预热环的倾斜顶表面减少气体在基板表面的湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中基板处理装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中预热环与支撑平台的剖面示意图；

图3为本发明一实施例中预热环与支撑平台的俯视示意图；

图4为本发明另一实施例中预热环的部分剖面示意图；

图5为本发明一实施例中基板处理后的实验测试效果与现有技术中基板处理后的实验测试效果对比图；

图6为处理气体在本发明一实施例中基板处理装置中的气流轨迹示意图；

图7为处理气体在现有技术中基板处理装置中的气流轨迹示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在半导体制程中，需要不断在衬底基板表面沉积各种各样的薄膜层，后经过显影和蚀刻技术形成图案化的薄膜层，比如在衬底基板表面外延生长一层与衬底基板具有相同晶袼排列的薄膜层等。此过程中，需要将基板放置于处理腔内，通入的处理气体经过预热环以调整其反应温度，从而在基板表面进行一系列化学反应产生薄膜层，后续副产物随着主气流移动的方向而被排出反应腔内。相关技术中，由于基板表面气体扩散的不均匀，导致所形成的薄膜层厚度不均匀，从而影响图案化后的半导体器件的性能。

基于上述构思和问题，本发明提出一种预热环2，该预热环2应用于基板处理装置100。可以理解的，基板处理装置100可用于对半导体制程中的衬底基板进行处理加工，例如在衬底基板表面形成薄膜层等，在此不做限定。如图1所示，在本实施例中，基板处理装置100包括处理室1、预热环2及支撑组件3。

请结合参照图1至图5所示，在本发明实施例中，该预热环2包括呈相对设置的顶表面22和底表面23，预热环2中央处设有通孔21，至少部分顶表面22朝向通孔21倾斜，并与水平面呈锐角设置。

可以理解的，预热环2可由任何合适的材料制造以从热源(比如灯)吸收能量。在一些实施方式中，预热环2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、或任何类似、合适的对处理气体造成的化学分解具有抵抗性的材料，其中y代表已知的碳化硅成分。在一个实施方式中，预热环2可以是涂覆碳化硅的石墨。

在本实施例中，在操作期间预热环2的温度可为约600摄氏度至约800摄氏度。可以理解的，预热环2的形状不必为圆形且可包含任何形状，所述形状包含但不限于矩形、多边形、椭圆形及类似形状。

可以理解的，至少部分顶表面22朝向通孔21倾斜，并与水平面呈锐角设置，使至少部分顶表面22与水平面之间的距离从通孔21至远离通孔21不相同，也即至少部分顶表面22与水平面之间的距离从通孔21至远离通孔21逐渐增大或减小，或者至少部分顶表面22与水平面不平行设置。

可选地，至少部分顶表面22的倾斜角度为1°～15°。顶表面22的倾斜角度为倾斜顶表面22与水平面的夹角或者倾斜顶表面22与平坦底表面23的夹角。可选地，顶表面22的倾斜角度为1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、12°、13°、14°、15°等。在一实施例中，顶表面22的倾斜角度为2°～10°。在另一实施例中，顶表面22的倾斜角度为3°～8°。

在本实施例中，顶表面22的倾斜角度过大，容易造成气体流动障碍，导致基板表面气体分布愈加不均匀。

本发明的预热环2通过将顶表面22的至少部分朝向通孔21倾斜，并与水平面呈锐角设置，从而将预热环2应用于基板处理装置100中，利用预热环2的倾斜顶表面22减少气体在基板表面的湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

在一实施例中，如图2和图4所示，预热环2具有内圈24和外圈25，内圈24围合形成通孔21，顶表面22和底表面23均连接内圈24和外圈25，顶表面22从外圈25朝向内圈24倾斜，并与水平面呈锐角设置。

可以理解的，预热环2的形状可选为圆环。在本实施例中，以圆环为例进行说明。如图1至图4所示，预热环2具有内圈24和外圈25，预热环2的外圈25用于与基板处理装置100中处理室1的处理腔1a的内壁连接，内圈24围合形成通孔21。

在本实施例中，预热环2的中央具有开口(也即通孔21)，通孔21的大小被调整为以围绕支撑组件3的支撑平台31周边设置，预热环2通常从预热环2的顶部观察时具有圆形形状，当然预热环2的形状还可以包含但不限于矩形、多边形、椭圆形及类似形状的任何其他形状。

可以理解的，预热环2的内圈24与支撑组件3的支撑平台31周缘之间的间隙34能够允许支撑平台31旋转且允许净化气体在预热环2与支撑平台31之间渗出且对处理气体具有消除的或最小化的稀释效应。

如图1、图2和图4所示，顶表面22的两侧连接内圈24和外圈25，底表面23的两侧连接内圈24和外圈25，使得顶表面22和底表面23呈相对设置，通过将顶表面22设置为从外圈25朝向内圈24倾斜，使顶表面22与水平面之间的距离从内圈24至外圈25不相同，也即顶表面22与水平面之间的距离从通孔21至远离通孔21逐渐增大或减小，或者至少部分顶表面22与底表面23不平行设置。

可以理解的，顶表面22可以是部分从外圈25朝向内圈24倾斜，此时顶表面22根据不同的倾斜角度形成多个不同顶表面，例如可以倾斜顶表面22和平坦顶表面22交替设置，也可以是顶表面22的一半呈倾斜设置，另一半顶表面22呈平坦设置，还可以是顶表面22均呈倾斜设置，但是部分倾斜顶表面22的倾斜角度与另一部分顶表面22的倾斜角度不同等，在此不做限定。可以理解的，以上实施例中，底表面23均呈平坦设置。

当然，在其他实施例中，底表面23也可设置为倾斜面，也即底表面23的倾斜方向与顶表面22的倾斜方向不同，或者底表面23的倾斜方向与顶表面22的倾斜方向相同，但只要使得顶表面22与水平面之间的距离从内圈24至外圈25不相同即可，在此不做限定。

在一实施例中，预热环2包括呈相对设置的顶表面22和底表面23，预热环2中央处设有通孔21，至少部分顶表面22朝向通孔21倾斜，并与水平面呈锐角设置，使至少部分顶表面22与底表面23之间的距离从通孔21至远离通孔21不相同。

可以理解的，如此设置，使得至少部分顶表面22与底表面23之间的距离从通孔21至远离通孔21逐渐增大或减小，或者至少部分顶表面22与底表面23不平行设置，从而将预热环2应用于基板处理装置100中，利用预热环2的倾斜顶表面22减少气体在基板表面的湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

在一实施例中，预热环2具有内圈24和外圈25，内圈24围合形成通孔21，顶表面22和底表面23均连接内圈24和外圈25，顶表面22从外圈25朝向内圈24倾斜，并与水平面呈锐角设置，使顶表面22与底表面23之间的距离从内圈24至外圈25不相同。

如图1、图2和图4所示，顶表面22的两侧连接内圈24和外圈25，底表面23的两侧连接内圈24和外圈25，使得顶表面22和底表面23呈相对设置，顶表面22从外圈25朝向内圈24倾斜，使顶表面22与底表面23之间的距离从内圈24至外圈25不相同，也即顶表面22与底表面23之间的距离从通孔21至远离通孔21逐渐增大或减小，或者顶表面22与底表面23不平行设置。

在本实施例中，顶表面22均呈倾斜设置，底表面23均呈平坦设置。当然，在其他实施例中，底表面23也可设置为倾斜面，也即底表面23的倾斜方向与顶表面22的倾斜方向不同，或者底表面23的倾斜方向与顶表面22的倾斜方向相同，但只要使得顶表面22与平坦水平面之间的距离从内圈24至外圈25不相同即可，在此不做限定。

在一实施例中，顶表面22与底表面23之间的距离从内圈24至外圈25逐渐增大。也即全部顶表面22从外圈25朝向内圈24倾斜，此时顶表面22与底表面23之间的距离从内圈24至外圈25逐渐增大。可以理解的，以上实施例中，底表面23均呈平坦设置。

在本实施例中，顶表面22的倾斜角度为1°～15°。顶表面22的倾斜角度为顶表面22与水平面之间的夹角。可选地，顶表面22的倾斜角度为1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°、11°、12°、13°、14°、15°。

在一实施例中，底表面23还设有凹部231，凹部231贯通内圈24，且凹部231靠近外圈25的一端拐角呈圆角232设置。可以理解的，凹部231的一端朝向内圈24延伸，并贯穿通孔21的内壁，使得凹部231形成的凹槽与通孔21连通。

如图4所示，通过在底表面23上设置凹部231，使得凹部231贯通内圈24，并在凹部231的拐角处设置圆角232，也即凹部231靠近外圈25的一端拐角呈圆角232设置。可以理解的，如此设置以方便第二腔2b内调谐气体可通过底表面23上的凹部231在预热环2与支撑平台31之间渗出且对处理气体具有消除的或最小化的稀释效应。

在一实施例中，如图4所示，顶表面22与内圈24的连接处呈倒角223设置。可以理解的，如此设置，可使得处理气体沿倾斜顶表面22流动至倒角223处，并由倒角223顺利传到至基板表面，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

在一实施例中，如图1和图2所示，底表面23邻近外圈25设有凸起233，凸起233用于与基板处理装置100的处理室1抵接限位。

可以理解的，基板处理装置100的处理室1形成有处理腔1a，处理腔1a的内壁设有限位台16，凸起233限位于限位台16，且外圈25与处理腔1a内壁抵接限位。

可以理解的，通过在底表面23邻近外圈25设有凸起233，从而方便预热环2利用凸起233与处理室1内壁的限位台16进行限位，从而提高预热环2的安装稳定性。在本实施例中，限位台16形成于处理室1的连接件13上。

在一实施例中，顶表面22具有两个第一区域221和两个第二区域222，两个第一区域221以通孔21的中心呈对称设置，两个第二区域222以通孔21的中心呈对称设置，且两个第一区域221的连线与两个第二区域222的连线呈垂直设置；两个第一区域221和两个第二区域222所对应的顶表面22呈倾斜设置，且与水平面形成的锐角相同；且/或，两个第一区域221所对应的顶表面22尺寸与两个第二区域222所对应的顶表面22尺寸大小相同。

如图3所示，通过将顶表面22的部分设置呈倾斜设置，也即顶表面22的两个第一区域221和两个第二区域222所对应的顶表面22呈倾斜设置，顶表面22中剩余表面可以是倾斜设置，也可以平坦设置，在此不做限定。如此使得两个第一区域221和两个第二区域222所对应的顶表面22呈倾斜设置，且两个第一区域221和两个第二区域222所对应的顶表面22与底表面23所在平面形成的锐角相同。可选地，两个第一区域221和两个第二区域222的大小尺寸相同。

在本实施例中，如图3所示，处理气体从一第二区域222向另一第二区域222流动的过程中，由于两个第一区域221的连线与两个第二区域222的连线呈垂直设置，且两个第一区域221以通孔21的中心呈对称设置，从而使得处理气体在两个第一区域221所对应的位置处有效减少气体的湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

在一实施例中，定义顶表面22的倾斜高度为h，顶表面22的倾斜高度h为1mm～3mm。

如图2所示，顶表面22的倾斜高度h为顶表面22与内圈24连接的一端在外圈25的投影与顶表面22与外圈25连接的一端在外圈25的投影之间的高度，也即倾斜顶表面22在外圈25上的投影长度。

可以理解的，通过将顶表面22的倾斜高度h设置在1mm～3mm范围，从而可根据顶表面22的倾斜角度确定预热环2的尺寸。可选地，顶表面22的倾斜高度h可以是1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等，在此不做限定。

本发明还提出一种基板处理装置100，该基板处理装置100包括处理室1、上述的预热环2及支撑组件3，该预热环2的具体结构参照前述实施例，由于本基板处理装置100采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

如图1所示，在本实施例中，处理室1具有处理腔1a，处理室1设有连通处理腔1a的第一气道14和第二气道15，第一气道14用于向处理腔1a内通入处理气体，第二气道15用于将处理气体抽出处理腔1a，预热环2设于处理腔1a内，并将处理腔1a分隔为第一腔2a和第二腔2b，第一气道14和第二气道15均与第一腔2a连通，预热环2的顶表面22位于第一腔2a内，预热环2的底表面23位于第二腔2b内，支撑组件3与处理室1活动连接，支撑组件3的部分穿过第二腔2b，并伸入预热环2的通孔21内，支撑组件3用于支撑并带动基板转动。

可以理解的，处理室1形成有处理腔1a，可进行化学气相沉积，比如外延沉积处理等。处理室1包括上盖件11和下盖件12，上盖件11和下盖件12通过连接件13连接，并围合形成处理腔1a。

在本实施例中，如图1所述，处理室1的上盖件11和下盖件12可选为拱形结构，也即上盖件11呈上拱形结构，下盖件12呈下拱形结构。可以理解的，上盖件11通过连接件13与下盖件12连接。为了方便预热环2和支撑组件3等部件的安装，上盖件11通过连接件13与下盖件12可采用可拆卸连接方式，例如采用卡扣连接、插接配合、螺钉连接或销钉连接等，在此不做限定。

可以理解的，预热环2设于处理腔1a内，并与连接件13连接，使得预热环2将处理腔1a分隔为第一腔2a和第二腔2b，此时，上盖件11位于预热环2的上方，并与预热环2间隔，且围合形成第一腔2a，下盖件12位于预热环2的下方，并与预热环2间隔，且围合形成第二腔2b。

如图1所示，在本实施例中，预热环2具有连通第一腔2a和第二腔2b的通孔21。第一气道14和第二气道15位于预热环2的同一侧，也即第一气道14和第二气道15均与第一腔2a连通，或者第一气道14和第二气道15均与第二腔2b连通。本实施例中，以第一气道14和第二气道15均与第一腔2a连通为例进行说明。

可以理解的，为了方便放置和装配基板，支撑组件3与处理室1活动连接，且支撑组件3的部分穿过第二腔2b，并伸入通孔21内，支撑组件3用于支撑并带动基板转动。支撑组件3包括支撑平台31和支撑轴32，支撑平台31设有载物平面33，载物平面33用于承载基板，支撑轴32与处理室1转动连接，以带动支撑平台31在通孔21内转动。

如图1所示，在本实施例中，支撑组件3的支撑平台31位于通孔21内，并与通孔21内壁形成有间隙34，载物平面33设于支撑平台31面向第一腔2a的一侧，支撑轴32的一端与支撑平台31背向载物平面33的一侧连接，支撑轴32的另一端贯穿第二腔2b，并与处理室1转动连接。

在一实施例中，处理室1包含多个热源，比如灯，多个热源适于提供热能至安置于处理室1内的部件。例如，灯可适于提供热能至基板及预热环2，导致处理气体热分解于基板上以在基板上形成一或更多层。

在操作期间预热环2的温度可为约600摄氏度至约800摄氏度。在处理期间，支撑平台31可被加热至800摄氏度且预热环2可被加热至约600～800摄氏度。被加热的预热环2在处理气体通过第一气道14流入处理室1时活化处理气体。处理气体经由第二气道15离开处理室1，第二气道15被设置成与第一气道14相对。由于第一气道14和第二气道15在处理期间处于大致相同的高度，所以处理气体以大体平面的、层流的方式沿着预热环2的倾斜顶表面22经过支撑平台31的载物平面33上的基板的上表面流动至第二气道15。

可以理解的，第一气道14可包含两个或更多个气体入口以输送两个或更多个独立的气体流动。第一气道14可经用以提供具有变化的参数的独立的气体流动，所述参数比如速度、密度或成分。在适用多个处理气体入口的一个实施方式中，第一气道14可以实质线性排列方式而分布，以提供足够宽以实质覆盖基板的直径的气体流动。例如，可能以至少一个线性群组排列第一气道14至一范围，以提供大体对应于基板直径的气体流动。

可选地，第一气道14与第二气道15呈相对且对称设置，且第一气道14与第二气道15的连线不低于顶表面22的最高处。

本发明的基板处理装置100通过将预热环2设于处理室1的处理腔1a内，使得预热环2的顶表面22的至少部分朝向通孔21倾斜，使得倾斜的顶表面22所在平面与底表面23所在平面呈锐角设置，从而利用倾斜的顶表面22减缓从第一气道14进入的气体和从第二气道15出去的气体的扩散速度，以此减少气体在支撑组件3上基板表面的湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性，如此可保证基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性，从而提高半导体器件的性能。

在一实施例中，如图1所示，处理室1还设有连通第二腔2b的第三气道17和第四气道18，第三气道17与第四气道18呈相对且对称设置，第三气道17和第四气道18用于向第二腔2b内通入调谐气体。

可以理解的，通过在处理室1上设置第三气道17和第四气道18，利用第三气道17和第四气道18实现调谐气体的输入，如此可利用第二腔2b内的调谐气体的流动防止或实质避免处理气体流动从间隙34进入第二腔2b，或减少处理气体扩散进入第二腔2b。调谐气体通过间隙34从第二腔2b进入第一腔2a内，并由第二气道15将其抽出处理腔1a。

可选地，调谐气体可选为惰性净化气体(比如氢)，如此使得第三气道17和第四气道18可将来自净化气体源的惰性净化气体(比如氢)流提供至处理室1的第二腔2b(例如支撑平台31下方的处理区域)，所述惰性净化气体流的压力大于在处理室1的第一腔2a(例如支撑平台31上方的处理区域)中的处理气体的压力。

在一实施例中，如图1所示，支撑组件3包括支撑平台31和支撑轴32，支撑平台31位于通孔21内，并与通孔21内壁形成有间隙34，支撑平台31面向第一腔2a的一侧设有载物平面33，载物平面33用于承载基板，支撑轴32的一端与支撑平台31背向载物平面33的一侧连接，支撑轴32的另一端贯穿第二腔2b，并与处理室1转动连接，以带动支撑平台31在通孔21内转动。

可以理解的，处理室1包括上盖件11和下盖件12，上盖件11和下盖件12通过连接件13连接，并围合形成处理腔1a，预热环2与连接件13可拆卸连接，下盖件12设有开口121，支撑组件3的一端活动穿设于开口121，也即支撑组件3的支撑轴32远离支撑平台31的一端活动穿设于开口121。

在本实施例中，支撑组件3的支撑平台31周缘与预热环2的内圈24之间间隔且形成有间隙34，如此可方便支撑组件3的支撑轴32带动支撑平台31在预热环2的内圈24内转动。

在一实施例中，支撑平台31的载物平面33中央形成有凹陷处，可通过调整凹陷处的尺寸，以有效避免载物平面33上的基板在处理过程中滑出。可选地，支撑平台31可为以碳化硅涂布的石墨所制成的环形板。

在一实施例中，该基板处理装置100包括处理室1、上述的预热环2及支撑组件3，处理室1具有处理腔1a，处理室1设有连通处理腔1a的第一气道14和第二气道15，第一气道14用于向处理腔1a内通入处理气体，第二气道15用于将处理气体抽出处理腔1a，预热环2设于处理腔1a内，并将处理腔1a分隔为第一腔2a和第二腔2b，第一气道14和第二气道15均与第一腔2a连通，预热环2的顶表面22位于第一腔2a内，预热环2的底表面23位于第二腔2b内，预热环2的两个第一区域221分别与第一气道14和第二气道15对应，支撑组件3与处理室1活动连接，支撑组件3的部分穿过第二腔2b，并伸入预热环2的通孔21内，支撑组件3用于支撑并带动基板转动。

可以理解的，本发明的基板处理装置100在用于基板处理过程中时，处理气体通过第一气道14进入第一腔2a内，沿预热环2的倾斜顶表面22流动至支撑组件3的支撑平台31的载物平面33上与基板的上表面接触前，先通过预热环2使得处理气体温度升高，再沿着径向的方向，流淌过基板的表面，最后由第二气道15排出或抽走。在此过程中，预热环2可以通过热源升温至600℃～800℃，从而促进处理气体的预热。并通过第三气道17向第二腔2a内引入调谐气体，使得基板下方的第二腔2a气压升高，以防止处理气体沉积在载物单元或下盖件12中。采用上述预热环2的结构方案，能有效减缓基板表面边缘区域的湍流现象，从而提供基板上所沉积薄膜层的厚度均匀性。

相关技术中，预热环的上表面与水平面平行设置，导致处理气体从14位置进入后扩散至与气体通道方向垂直的基板两侧，并在两侧造成大量的气流湍流，导致气体在基板表面分布不均匀。原因在于气体扩散至与气体通道方向垂直的基板两侧时，直接以扩散速率撞击腔室的内壁，造成大量湍流。而现有技术中基板处理后的测试结果如图6所示。

本发明的基板处理装置100通过将预热环2的顶表面22(也即上表面)采用与水平面倾斜设置，此时底表面23呈平坦设置，所设的倾斜表面能有效减缓气体的扩散速度，从而减少气体湍流，提高气体在基板表面的分布均匀性。即在不影响产能基础上，提高半导体器件的性能。

通过对采用本发明的基板处理装置100处理过的基板和现有技术处理过的基板进行实验测试，测试结果如图5所示，该图中纵坐标为薄膜的厚度，横坐标为晶圆的位置。通过膜厚测定器分别测定现有技术和本申请各自预热环2所形成的薄膜的厚度分布情况，如图5所示，其中，现有技术在晶圆的中心区域膜厚明显剧增，而本发明中晶圆中心区域的膜厚增量明显有所减缓。

如图6和图7所示，图6为本发明的预热环2装设于基板处理装置100中，处理气体从第一气道14流至第二气道15的气流轨迹示意图，图7为现有技术中的预热环2’装设于基板处理装置中，处理气体从第一气道14’流至第二气道15’的气流轨迹示意图。

如图7所示，现有技术中预热环2’的顶表面22’为平坦平面，将支撑平台31’位于通孔21’内，上盖件11’位于预热环2’的上方，并形成有第一气道14’和第二气道15’。

可以理解的，通过图6和图7对比，可以发现本发明中将预热环2的顶表面22设置为倾斜面，一方面能够使得处理气体在基板31上晶圆表面的沉积膜更加均匀。采用呈倾斜面设置的预热环2的顶表面22作为处理气体入口与晶圆表面之间的过渡，能促使处理气体平滑过渡到基板31表面，以减缓基板31边缘处的气体絮乱。即可以将基板31边缘处容易出现的气体湍流部分转移至预热环2外圈25的边缘处。另一方面，能够提高膜的沉积效率，呈倾斜面设置的顶表面22对处理气体的流动起一定引导作用，使得处理气体更进一步沿着贴合预热环2和基板31的表面流动，降低气流边界层(boundary layer)厚度，大大改善基,31表面流体的聚集能力，提高膜的外延生长速度。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种预热环，应用于基板处理装置，其特征在于，所述预热环包括呈相对设置的顶表面和底表面，所述预热环中央处设有通孔，至少部分所述顶表面朝向所述通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置。

2.如权利要求1所述的预热环，其特征在于，所述预热环具有内圈和外圈，所述内圈围合形成所述通孔，所述顶表面和所述底表面均连接所述内圈和所述外圈，所述顶表面从所述外圈朝向所述内圈倾斜，并与水平面呈锐角设置。

3.如权利要求1所述的预热环，其特征在于，所述预热环包括呈相对设置的顶表面和底表面，所述预热环中央处设有通孔，至少部分所述顶表面朝向所述通孔倾斜，并与水平面呈锐角设置，使至少部分所述顶表面与所述水平面之间的距离从所述通孔至远离所述通孔不相同。

4.如权利要求2所述的预热环，其特征在于，所述预热环具有内圈和外圈，所述内圈围合形成所述通孔，所述顶表面和所述底表面均连接所述内圈和所述外圈，所述顶表面从所述外圈朝向所述内圈倾斜，并与水平面呈锐角设置，使所述顶表面与所述水平面之间的距离从所述内圈至所述外圈不相同。

5.如权利要求2所述的预热环，其特征在于，所述底表面还设有凹部，所述凹部贯通所述内圈，且所述凹部靠近所述外圈的一端拐角呈圆角设置；

且/或，所述顶表面与所述内圈的连接处呈倒角设置；

且/或，所述底表面邻近所述外圈设有凸起，所述凸起用于与所述基板处理装置的处理室抵接限位。

6.如权利要求1所述的预热环，其特征在于，所述顶表面具有两个第一区域和两个第二区域，两个所述第一区域以所述通孔的中心呈对称设置，两个所述第二区域以所述通孔的中心呈对称设置，且两个所述第一区域的连线与两个所述第二区域的连线呈垂直设置；

两个所述第一区域和两个所述第二区域所对应的顶表面呈倾斜设置，且与水平面形成的锐角相同；且/或，两个所述第一区域所对应的顶表面尺寸与两个所述第二区域所对应的顶表面尺寸大小相同。

7.如权利要求1至6中任一项所述的预热环，其特征在于，定义所述顶表面的倾斜高度为h，所述顶表面的倾斜高度h为1mm～3mm；

且/或，所述顶表面的倾斜角度为1°～15°。

8.一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置包括：

处理室，所述处理室具有处理腔，所述处理室设有连通所述处理腔的第一气道和第二气道，所述第一气道用于向所述处理腔内通入处理气体，所述第二气道用于将处理气体抽出所述处理腔；

如权利要求1至7中任一项所述的预热环，所述预热环设于所述处理腔内，并将所述处理腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一气道和所述第二气道均与所述第一腔连通，所述预热环的顶表面位于所述第一腔内，所述预热环的底表面位于所述第二腔内；及

支撑组件，所述支撑组件与所述处理室活动连接，所述支撑组件的部分穿过所述第二腔，并伸入所述预热环的通孔内，所述支撑组件用于支撑并带动基板转动。

9.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，所述处理室还设有连通所述第二腔的第三气道和第四气道，所述第三气道与所述第四气道呈相对且对称设置，所述第三气道和第四气道用于向所述第二腔内通入调谐气体；

且/或，所述第一气道与所述第二气道呈相对且对称设置，且所述第一气道与所述第二气道的连线不低于所述顶表面的最高处；

且/或，所述支撑组件包括支撑平台和支撑轴，所述支撑平台位于所述通孔内，并与所述通孔内壁形成有间隙，所述支撑平台面向所述第一腔的一侧设有载物平面，所述载物平面用于承载基板，所述支撑轴的一端与所述支撑平台背向所述载物平面的一侧连接，所述支撑轴的另一端贯穿所述第二腔，并与所述处理室转动连接，以带动所述支撑平台在所述通孔内转动；

且/或，所述处理室包括上盖件和下盖件，所述上盖件和所述下盖件通过连接件连接，并围合形成所述处理腔，所述预热环与所述连接件可拆卸连接，所述下盖件设有开口，所述支撑组件的一端活动穿设于所述开口。

10.一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置包括：

处理室，所述处理室具有处理腔，所述处理室设有连通所述处理腔的第一气道和第二气道，所述第一气道用于向所述处理腔内通入处理气体，所述第二气道用于将处理气体抽出所述处理腔；

如权利要求6所述的预热环，所述预热环设于所述处理腔内，并将所述处理腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一气道和所述第二气道均与所述第一腔连通，所述预热环的顶表面位于所述第一腔内，所述预热环的底表面位于所述第二腔内，所述预热环的两个第一区域分别与所述第一气道和所述第二气道对应；及

支撑组件，所述支撑组件与所述处理室活动连接，所述支撑组件的部分穿过所述第二腔，并伸入所述预热环的通孔内，所述支撑组件用于支撑并带动基板转动。

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