CN116940707A - 用于处理腔室的改良的隔离器 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于减少处理腔室内的一个或多个表面上的不期望的残留材料沉积和堆积的装置和方法。在本文公开的实施例中，处理腔室包括腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积的腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖；喷头，所述喷头设置在腔室盖中并具有与处理容积相邻的底表面；隔离器，所述隔离器设置在腔室盖和一个或多个侧壁之间。隔离器包括接触喷头的第一端；与第一端相对的第二端；连接到第一端并从第一端朝向第二端径向向外延伸的倾斜内壁；以及与倾斜内壁成不同角度的下内壁。隔离器的第一端和倾斜内壁形成小于90°的第一角度。

Description

用于处理腔室的改良的隔离器
背景
领域
本文所描述的实施例总体上涉及半导体器件制造领域，并且更具体地，涉及具有改良的流动的用于化学气相沉积(CVD)腔室的隔离器。
背景技术
诸如化学气相沉积(CVD)和等离子体增强CVD(PECVD)工艺之类的沉积工艺通常用于半导体器件制造中，以通过使一种或多种气态前驱物或其活化物质与基板表面或在基板表面上反应来沉积材料层。气态前驱物通常包括气相前驱物和蒸气相前驱物中的一者或两者。
不幸的是，气态前驱物及其反应副产物还不期望地将材料(本文中称为残留材料)沉积在设置在处理腔室的处理容积中的壁和其他组件的表面上。通常，随着每个基板的处理，残留材料沉积物的厚度会增加。厚的残留材料沉积物最终会从处理腔室表面剥落，导致处理容积中出现不期望的颗粒污染，这会对沉积在基板上的材料层的质量产生负面影响。因此，CVD和PECVD处理腔室应定期清洁以去除其中的残留材料。通常，腔室清洁包括基板处理操作之间的周期性清洁循环与打开腔室进行清洁和定期维护中的一者或两者，这两者都会导致较低的基板产量和增加的腔室停机时间(无法用于基板处理的时间)，因此会造成处理腔室的生产能力的损失。
因此，本领域需要用于防止未反应的前驱物及其反应副产物在处理腔室的处理容积中的表面上的期望的沉积的装置和方法。
发明内容
本文公开的实施例总体上涉及一种用于化学气相沉积(CVD)腔室的隔离器，所述隔离器改善了处理气体的流动，并且更具体地，涉及一种减少靠近喷头的低流量的处理气体，以及减少在喷头上的不期望的残留材料沉积的隔离器。
在至少一个实施例中，处理腔室包括腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积的腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖；喷头，所述喷头设置在腔室盖中并具有与处理容积相邻的底表面；以及隔离器，所述隔离器设置在腔室盖和一个或多个侧壁之间。隔离器包括：接触喷头的第一端；与第一端相对的第二端；倾斜内壁，所述倾斜内壁连接到第一端并从第一端朝向第二端径向向外延伸。隔离器的第一端和倾斜内壁形成小于90°的第一角度。隔离器包括下内壁，所述下内壁连接到倾斜内壁并以与倾斜内壁不同的角度朝向第二端延伸。
在至少一个实施例中，处理腔室包括腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积的腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖。处理腔室包括设置在腔室盖中并具有与处理容积相邻的底表面的喷头、设置在处理容积中的基板支撑件、以及设置在腔室盖和一个或多个侧壁之间的隔离器。隔离器包括接触喷头的第一端、与第一端相对的第二端、连接到第一端并从第一端朝向第二端径向向外延伸的倾斜内壁、连接到第二端并从第二端向第一端径向向内延伸的锥形内壁，以及将倾斜内壁连接到锥形内壁的平坦内壁。
在至少一个实施例中，一种用于处理腔室的隔离器包括环形主体。环形主体具有：第一端；与第一端相对的第二端；连接到第一端并从第一端朝向第二端径向向外延伸的倾斜内壁；连接到第二端并从第二端朝向第一端径向向内延伸的锥形内壁；以及将倾斜内壁连接到锥形内壁的平坦内壁。
在至少一个实施例中，处理腔室包括腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖，以及设置在腔室盖中的喷头。喷头包括与处理容积相邻的底表面；穿过底表面设置的多个开口；以及径向向外围绕多个开口的平坦的、未穿孔区域。处理腔室包括设置在腔室盖和一个或多个侧壁之间的隔离器。在隔离器的内径向边缘内部测量的平坦区域的径向宽度小于约7/16英寸。
附图说明
为了可以详细理解本公开的上述特征的方式，可以通过参考实施例来获得对上面简要概括的主题的更具体的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅图示了本公开的典型实施例，因此不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。
图1A是根据至少一个实施例的示例性处理腔室的示意性截面视图。
图1B是图1A的一部分的特写视图。
图2是根据至少一个实施例的图1A的放大的局部截面视图，示出了安装在处理腔室中的另一示例性隔离器。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图共有的相同元件。预期一个实施例的元件和特征可以有益地结合到其他实施例中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本文所公开的实施例提供了用于减少例如在化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺期间在处理腔室内的一个或多个表面上的不期望的残留材料沉积和堆积的装置和与其相关的方法。本文的实施例进一步使用处理腔室提供改良的生产率。
在CVD和PECVD工艺期间，通过周向设置在腔室壁中的排气通道从位于基板支撑件和喷头之间的处理容积的一部分(本文中称为第一容积)中去除处理气体。排气通道从第一容积的中心区域径向向外抽吸处理气体，其中中心区域在基板的中心上方。然后，处理气体通过排气口从排气通道中排出，所述排气口在周向上或基本上在周向上穿过腔室壁形成并流体连接至真空源，诸如一个或多个专用真空泵。
在传统的CVD和PECVD工艺期间，不期望的残留材料沉积和堆积发生在形成于喷头的底表面的没有开口的非活动(non-active)周边部分上的平坦区域(即，未穿孔区域)上，并且当处理气体从第一容积流向排气通道时，所述平坦区域暴露在处理容积内。
沿着喷头的平坦区域流动的处理气体中的至少一些处理气体表现出不期望的低流量(例如，零流量)或在平坦区域附近的再循环中的一者或两者，这导致不期望的残留材料沉积和堆积。平坦区域上的残留材料沉积和堆积增加了碎片和其他残留颗粒从平坦区域落下并落在基板表面上的可能性，这增加了所处理的基板上的缺陷形成。
防止处理气体沉积在平坦区域上的一种方法是增加处理腔室中的温度。然而，在传统的处理腔室中，温度受到其他因素的限制，诸如密封元件的最大允许温度和基板上期望的膜特性。
因此，在本文公开的实施例中，围绕喷头的平坦区域的隔离器具有改善跨平坦区域的处理气体流动并减少平坦区域上的不期望的残留材料沉积和堆积的设计。因此，本文的实施例的益处包括减少残留材料在喷头上的沉积、减少所需的清洁循环、计划维护之间的更多时间、增加的生产能力、提高的产量以及减少所处理的基板上的缺陷形成。
图1A是示例性处理腔室100的示意性截面视图。处理腔室100可以是CVD腔室、PECVD腔室、原子层沉积(ALD)腔室或蚀刻腔室，以及其他类型的真空腔室。处理腔室100包括腔室主体102，腔室主体102具有共同限定处理容积103的一个或多个侧壁104、腔室底座106和腔室盖组件108，以及设置在处理容积103中的基板支撑件120。处理容积103包括第一容积109和第二容积110。第一容积109由侧壁104的内表面、腔室盖组件108的内表面、以及当基板支撑件120处于升高的基板处理位置(如图所示)时基板支撑件120的面向腔室盖组件的(多个)表面(诸如第一表面120a)限定。第二容积由一个或多个侧壁104的内表面、当基板支撑件处于升高的基板处理位置时基板支撑件120的面向腔室底座的(多个)表面(诸如第二表面120b)、以及腔室底座106的内表面限定。通常，第一容积109小于处理容积103的约10％，例如小于处理容积103的约5％。
腔室盖组件108通过设置在与一个或多个侧壁104之间的环形隔离器162来与一个或多个侧壁104电隔离。隔离器162由电绝缘材料形成。例如，隔离器162可以由陶瓷材料形成，所述陶瓷材料诸如氧化铝(例如，Al2O3)。设置在腔室盖组件108中并与腔室盖组件108耦合的喷头112具有穿过其中设置的多个开口117，多个开口117将来自前驱物源111的一种或多种气态前驱物均匀地分配到第一容积109中。多个开口117可以在周向上排列成一个或多个同心圆环。喷头112可以包括面板、挡板和其他间歇扩散板中的一者或多者。
在本文中，喷头112由诸如铝之类的导电材料形成，并且耦合到第一电源142(诸如RF电源)，第一电源142提供电力以通过与气态前驱物电容耦合来点燃和维持气态前驱物的等离子体。正极性或负极性的DC电源或脉冲DC电源、以及脉冲RF电源中的至少一者也可以耦合到喷头112。
喷头112的底表面114与处理容积103相邻。在一个示例中，喷头112包括面板，并且喷头112的底表面114对应于面板的面向处理容积103的下表面。喷头112的底表面114具有径向向外围绕多个开口117的平坦区域118。平坦区域118是未穿孔的。平坦区域118形成在喷头112的底表面114的没有开口的非活动周边部分上并且暴露在处理容积103内。例如，平坦区域118的内径可以被限定在多个开口117中的最外面的开口的径向外侧(例如，一个或多个同心环中的最外面的一个同心环的外侧)。平坦区域118的外径可以被限定在隔离器162的径向内侧(例如，在隔离器162的内径向边缘172内部，如图1B所示)。下面参考图1B和图2更详细地描述平坦区域118。
如图1B和图2所示，基板支撑件120包括面向腔室盖组件108的第一表面120a以用于接收基板101、与第一表面120a相对并且面向腔室底座106的第二表面120b、以及周向的第三表面120c，第三表面120c连接第一表面120a和第二表面120b。第三表面120c面向一个或多个侧壁104并且与第一表面120a和第二表面120b正交。第一表面120a具有第一平面，而第二表面120b具有与第一平面基本上平行的第二平面。如本文所用，术语“基本上平行”至少意味着第一平面和第二平面将不会在处理腔室100的处理容积103内相交。
通常，在进行处理以在基板101上形成薄膜期间，基板101通过静电夹紧(ESC)力固定到基板支撑件120的第一表面120a。夹紧力是提供给嵌入基板支撑件120的介电材料中的夹紧电极124的电压与设置在基板支撑件120上的基板101之间的电位的函数。通常，夹紧电极124耦合到第二电源148，诸如DC电源。基板支撑件120可以包括嵌入其中的一个或多个加热器(未示出)，诸如一个或多个电阻加热元件。基板支撑件120可以包括设置在其中的一个或多个冷却通道(未示出)，所述一个或多个冷却通道通过一个或多个冷却剂管线(未示出)与冷却剂源(未示出)流体耦合并且流体连通。通常，冷却剂源是具有相对高电阻的制冷剂源或水源。在一个示例中，基板支撑件120包括一个或多个加热器和一个或多个冷却通道这两者，以实现对基板支撑件120和设置在基板支撑件120上的基板101的温度的精细控制。
基板支撑件120耦合到支撑轴121，支撑轴121耦合到升降致动器115，升降致动器115提升和降低支撑轴121、以及耦合到支撑轴121的基板支撑件120，以便于处理基板101并将基板101传送到处理腔室100和从处理腔室100传送。围绕支撑轴121的波纹管107耦合到腔室底座106和升降致动器115，以在腔室底座106和升降致动器115之间提供柔性密封并保持处理容积103的真空完整性。升降致动器115被配置为在用于促进将基板101传送到处理容积103和从处理容积103传送的降低位置(未示出)和用于处理基板101的升高位置(如图所示)之间移动基板支撑件120。
基板101通过一个或多个侧壁104中的一者中的开口154装载到处理容积103中和从处理容积103中移除，在基板处理期间，开口154常规地用门或阀(未示出)密封。通常，处理腔室100进一步包括传统的升降杆系统(未示出)，所述升降杆系统用于在基板支撑件120处于降低位置(未示出)时将基板101从基板支撑件120上抬起，这使得能够由机器人处理机(handler)(未示出)访问基板101。
在基板处理或腔室清洁操作期间，可以将净化气体输送到第二容积110。净化气体通过一个或多个开口119流入第二容积110，一个或多个开口119围绕支撑轴121或在从支撑轴121径向向外的一个或多个位置处穿过腔室底座106设置。一个或多个开口119具有对称的横截面形状，诸如圆形横截面形状。在另一示例中，一个或多个开口119具有不对称的横截面形状。净化气体由与一个或多个开口119流体连通的净化气体源113提供。净化气体可以包括惰性气体和含氧气体中的一者或两者，所述惰性气体诸如N2、Ar、Ne、Kr或其组合，所述含氧气体诸如O2、N2O、CO2或其组合。
设置在处理容积103中的排气衬里组件130被配置为通过促进从第一容积109均匀去除处理气体来减少在腔室主体102的内壁和设置在第二容积110中的腔室部件的表面上的不期望的残留材料沉积，并且配置为防止净化气体从第二容积110流入第一容积109。排气衬里组件130包括截面形状为C形通道的周向衬里150(下文中称为C形衬里150)、周向隔离器162和周向顶衬里140，周向衬里150、周向隔离器162和周向顶衬里140限定了在基板处理期间的处理气体和净化气体的流动路径，如下面更详细描述的。处理腔室100可以包括设置在顶衬里140和腔室底座106之间的周向底衬里165，周向底衬里165内衬于一个或多个侧壁104的面向处理容积103的表面的至少一部分。
在本文中，隔离器162和相应的衬里140、150和165由诸如氧化铝之类的陶瓷材料制成，或适当地抵抗来自含卤素清洁等离子体(诸如基于NF3的等离子体)的热量和腐蚀的其他材料。隔离器162和衬里140和150可以定期地从处理腔室100中移除，以进行计划的清洁或更换。
在本文中，C形通道衬里150设置在位于基板支撑件120下方并从基板支撑件120径向向外的周向通道中。周向通道由隔离器162、一个或多个侧壁104和固定到一个或多个侧壁104的顶板105来限定。顶板105与隔离器162相邻定位并且从隔离器162径向向外设置。当基板支撑件120处于升高的基板处理位置(如图所示)时，周向通道和设置在其中的C形通道衬里150位于基板支撑件120的第二平面下方。
图1B是图1A的一部分的特写视图。隔离器162的一部分在C形通道衬里150和腔室盖组件108之间的位置处、沿着腔室盖组件108的内表面在一个或多个侧壁104的径向内侧延伸，并且在当基板支撑件120处于升高的基板处理位置时的基板支撑件120的径向外侧并且接近基板支撑件120处终止。顶衬里140设置在C形通道衬里150的径向内侧。顶衬里140和C形通道衬里150的表面限定排气通道152，排气通道152通过穿过C形通道衬里150形成的排气口172并且进一步穿过一个或多个侧壁104中的一者而与真空源(诸如一个或多个专用真空泵)流体连通。
隔离器162是具有第一端164的环形主体，第一端164接触喷头112的底表面114。隔离器162的与第一端164相对的第二端166设置在C形通道衬里150上。隔离器162的倾斜内壁168连接到第一端164并且从第一端164朝向第二端166径向向外延伸。第一端164和隔离器162的倾斜内壁168形成角度170。角度170为小于90°，诸如约60°或更小，诸如约45°或更小，诸如约0°至约90°，诸如约30°至约45°，诸如约35°，诸如约40°，以便改善跨平坦区域118的处理气体流动并减少平坦区域118上不期望的残留材料沉积。例如，当角度170小于90°时，减少了平坦区域118中处理气体的低流量和再循环的发生。
由喷头112的底表面114和隔离器162的倾斜内壁168限定的处理容积103的形状169形成角度171。应当理解，在所示实施例中，角度171取决于隔离器162的角度170。角度171为大于90°，诸如约135°或更大，诸如约90°至约180°，诸如约135°至约150°，诸如约140°，诸如约145°，以便如上所述地改善跨平坦区域118的处理气体流动并减少在平坦区域118上不期望的残留材料沉积。例如，处理容积103的角度170和形状169可以确保处理气体沿着平坦区域118的层流。
倾斜内壁168在隔离器162的内径向边缘172处连接到第一端164。在内径向边缘172内部测量的隔离器162的内径D1为约13又3/8英寸至约13又1/2英寸，诸如约13又7/16英寸。在隔离器162的内径向边缘172内部和多个开口117中的最外侧开口外部(例如，一个或多个同心环的最外侧同心环的外部)测量的平坦区域118的径向宽度W1为约7/16英寸至约1/2英寸，诸如约0.46英寸。平坦区域118与平坦区域118内部的喷头112的底表面114的剩余区域的比率为约12％至约15％，诸如约14.5％。
隔离器162的锥形内壁174连接到第二端166并且从第二端166朝向第一端164径向向内延伸。隔离器162的下内壁176将倾斜内壁168连接到锥形内壁174。下内壁176以与倾斜内壁168不同的角度朝向第二端166延伸。下内壁176可以相对于倾斜内壁168是基本上平坦的(例如，具有与倾斜内壁168的非竖直取向相比的基本上竖直的取向)。隔离器162的倾斜内壁168和下内壁176形成角度178。角度178为小于270°，诸如约240°或更小，诸如约225°至约240°，诸如约230°，诸如约235°。由倾斜内壁168和隔离器162的下内壁176限定的处理容积103的形状177形成角度179。应当理解，在所示实施例中，角度179取决于隔离器162的角度178。角度179为大于90°，诸如约120°或更大，诸如约90°至约180°，诸如约120°至约135°，诸如约125°，诸如约130°。形状177的曲率半径可以是约0.3英寸或更小，诸如约0.05英寸至约0.2英寸，诸如约0.1英寸。
顶衬里140设置在隔离器162的第一端164和腔室底座106之间。顶衬里140设置在一个或多个侧壁104和C形通道衬里150的径向内侧。顶衬里140至少包括内壁144、倾斜外壁145、将内壁144连接到倾斜外壁145的第一端146、以及与第一端146相对的第二端147(如图1A所示)。顶衬里140可以包括将第二端147连接到内壁144的锥形内壁149(如图1A所示)。锥形内壁149从内壁144向第二端147径向向外延伸。当设置在处理腔室100中时，内壁144围绕基板支撑件120的外周基本上平行于基板支撑件120的第三表面120c。当顶衬里140设置在处理腔室100中时，第二端147可以搁置在底衬里165的表面上。
隔离器162的倾斜内壁168的第一平面和顶衬里140的倾斜外壁145的第二平面在其间限定角度143。角度143为约30°或更小，诸如约10°或更小。在一个示例中，第一平面和第二平面基本上平行(例如，在+/-10度内，诸如+/-5度内，诸如+/-3度内，诸如+/-1度内)。隔离器162的一个优点是角度143在隔离器162的倾斜内壁168和顶衬里140的倾斜外壁145之间提供不受限制的处理气体流动。
基板支撑件120的第三表面120c(处于升高位置)、顶衬里140和隔离器162限定了具有第一入口123和第二入口125的组合气体排气容积122。第一入口123位于隔离器162的倾斜内壁168和基板支撑件120的第三表面120c之间。第二入口125位于顶衬里140的内壁144和基板支撑件120的第三表面120c之间。
进入组合气体排气容积122的第一入口123的开口位于第一表面120a的第一平面上方，使得处理气体沿平坦区域118的流动不受限制。倾斜内壁168和基板支撑件120的第三表面120c(其对应于第一入口123)之间的最小距离(例如，距离173)为大于约0.2英寸，诸如约0.25英寸至约0.4英寸，诸如约3/8英寸。隔离器162的一个优点是，与其中最小距离通常小于0.2英寸(这限制了处理气体的流动)的传统设备相比，第一入口123具有增加的流动面积。本文公开的具有通过第一入口123的增加的流动面积的隔离器实施例减少了平坦区域118上的不期望的残留材料沉积，从而减少了在处理腔室100中处理的基板上的缺陷形成。
进入组合气体排气容积122的第二入口125的开口位于第二表面120b的第二平面上方，使得净化气体被吸入组合气体排气容积122并阻止处理气体流入第二容积110。从组合气体排气容积122进入排气通道152的出口126由在C形通道衬里150的臂的内端处的周向壁和顶衬里140的面向侧壁的表面限定。
在基板处理期间，来自第一容积109的处理气体从基板101上方的区域径向向外流动并直接流入组合气体排气容积122，这与其中处理气体被迫流过基板支撑件120的第三表面120c周围的受限区域的传统装置形成对比。同时，第二容积110中的净化气体通过第二入口125被吸入组合气体排气容积122。然后，处理气体和净化气体两者通过出口126从组合气体排气容积122被抽吸并进入排气通道152中，在排气通道152中气体通过排气口172从处理腔室100排出。顶衬里140的倾斜外壁145面向组合气体排气容积122并且引导处理气体流经第一入口123而远离第二入口125，以防止处理气体不期望地进入第二容积110。
图2是图1A的放大部分截面视图，示出了安装在处理腔室100中的另一个示例性隔离器262。与隔离器162相比，隔离器262具有不同的形状。特别地，邻近处理容积103设置的隔离器262的表面具有不同的轮廓，这可以进一步改善平坦区域218中处理气体的流动并减少平坦区域218上的残留材料沉积。与隔离器162相比，隔离器262的第一端264在径向上比第一端164更宽，并且内径向边缘272的内径D2小于内径D1。在内径向边缘272内部测量的隔离器262的内径D2为小于约13又3/8英寸，诸如约13英寸至约13又1/4英寸，诸如约13又1/8英寸。作为结果，平坦区域218的径向宽度W2小于平坦区域118的径向宽度W1。在隔离器262的内径向边缘272内部和多个开口117的最外侧开口外部(例如，一个或多个同心环的最外侧同心环的外部)测量的平坦区域218的径向宽度W2为小于约7/16英寸，诸如约1/4英寸至约7/16英寸，诸如约1/4英寸至约5/16英寸，诸如约5/16英寸。隔离器262比传统装置覆盖更多的平坦区域218，这为不期望的残留材料沉积和堆积提供更少的区域，从而减少在处理腔室100中处理的基板上的缺陷形成。
如图2所示，隔离器262的内径向边缘272与顶衬里140的内壁144基本对齐。在另一个示例(未示出)中，隔离器262的内径向边缘272设置在顶衬里140的内壁144的径向内侧。平坦区域218与平坦区域218内部的喷头112的底表面114的剩余区域的比率为小于约10％，诸如约8％至约10％，诸如约9％至约10％，诸如约9.5％。
如图2所示，隔离器262的第一端264和倾斜内壁268形成小于角度170的角度270。作为结果，由喷头112的底表面114和隔离器262的倾斜内壁268限定的处理容积103的形状269会形成较宽的角度271，这进一步改善了跨平坦区域218的处理气体流动。
与隔离器162相比，隔离器262的倾斜内壁268和下内壁276形成大于角度178的角度278。此外，由隔离器262的倾斜内壁268和下内壁276限定的处理容积103的形状277形成小于角度179的角度279。形状277的曲率半径大于对应的形状177。例如，形状277的曲率半径可以是约0.3英寸或更大，诸如约0.4英寸至约0.6英寸，诸如约0.5英寸。
一种基板处理方法可以包括分别使一种或多种气态前驱物流入第一容积；形成一种或多种气态前驱物的等离子体；将基板暴露于等离子体；以及在基板上沉积材料层。所述方法可以包括(与沉积材料层)同时通过至少部分地设置在第一表面的第一平面和第二表面的第二平面之间的组合气体排气容积，将包含未反应的气态前驱物或气态前驱物反应副产物和净化气体中的一者或两者的处理气体从处理容积中抽出。
等离子体可以通过与一种或多种气态前驱物电容耦合来形成，其中提供给设置在腔室盖中的喷头或喷头的面板的功率在约100W和约3000W之间。在另一示例中，处理腔室包括感应等离子体产生器，并且等离子体通过与一种或多种气态前驱物的感应耦合形成。
一种或多种气态前驱物可包含含硅前驱物，诸如硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、二乙基硅烷、原硅酸四甲酯(TMOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)、八甲基四硅氧烷(OMTS)、八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、四甲基环四硅氧烷(TOMCATS)，或其混合物。一种或多种气态前驱物可包含含硅前驱物、以及含氧前驱物和含羟基前驱物中的一者或两者的混合物，所述含氧前驱物诸如氧气(O2)、臭氧(O3)、NO、NO2或它们的混合物，所述含羟基前驱物诸如H2O、过氧化氢或它们的混合物。一种或多种气态前驱物可以在流入处理容积之前与诸如He、N2、Ar或其组合的载气组合。
在一个示例中，沉积材料层包括氧化硅(例如，SiO2)，气态前驱物包括TEOS，并且通过腔室底座中的一个或多个开口引入到第二容积中的净化气体包括O2。通常，TEOS前驱物流速在约5克/分钟(gm/min)和约30gm/min之间，诸如约5gm/min和约25gm/min。处理容积通常保持在约10毫托和约20托之间，诸如约1托和约10托之间的压力。基板保持在约350℃和约550℃之间，诸如约400℃和约500℃之间，诸如约425℃的温度。面板的温度保持在约100℃和约300℃之间。Ar载气流速在约1slm和约20slm之间，诸如在约5slm和约15slm之间。O2净化气体流速在约1slm和约20slm之间，诸如在约1slm和约10slm之间，诸如约5slm。基板支撑件的第一表面与喷头之间的间距介于约150mil和约300mil之间，诸如约200mil和约250mil。上述数值适用于尺寸设计成用于处理300mm基板的处理腔室。适当的缩放可用于尺寸设计成用于其他基板的处理腔室。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但是可以在不背离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种处理腔室，包括：
腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积的腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖；
喷头，所述喷头设置在所述腔室盖中并具有与所述处理容积相邻的底表面；以及
隔离器，所述隔离器设置在所述腔室盖和所述一个或多个侧壁之间，所述隔离器包括：
第一端，所述第一端接触所述喷头；
第二端，所述第二端与所述第一端相对；
倾斜内壁，所述倾斜内壁连接至所述第一端并从所述第一端朝向所述第二端径向向外延伸，其中所述第一端与所述隔离器的所述倾斜内壁形成小于90°的第一角度；以及
下内壁，所述下内壁连接到所述倾斜内壁并且以与所述倾斜内壁不同的角度朝向所述第二端延伸。
2.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一角度为约30°至约45°。
3.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述喷头的所述底表面和所述隔离器的所述倾斜内壁形成大于90°的第二角度。
4.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述第二角度为约135°至约150°。
5.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述倾斜内壁在所述隔离器的内径向边缘处连接到所述第一端。
6.根据权利要求5所述的处理腔室，其中在所述隔离器的所述内径向边缘内部测量的所述喷头的平坦的未穿孔区域的径向宽度小于约7/16英寸。
7.根据权利要求5所述的处理腔室，其中在所述内径向边缘内部测量的所述隔离器的内径小于约13又3/8英寸。
8.如权利要求5所述的处理腔室，进一步包括：
衬里，所述衬里设置在所述隔离器的所述第一端和所述腔室底座之间，并且设置在所述一个或多个侧壁的径向内侧，所述衬里包括：
内壁；
倾斜外壁；以及
第一端，所述第一端将所述内壁连接到所述倾斜外壁；以及
第二端，所述第二端与所述第一端相对；
其中所述隔离器的所述内径向边缘与所述衬里的所述内壁基本对齐或设置在所述衬里的所述内壁的径向内侧。
9.如权利要求1所述的处理腔室，进一步包括基板支撑件，其中所述基板支撑件包括：
第一表面；
第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；以及
第三表面，所述第三表面围绕所述基板支撑件的周边连接所述第一表面和所述第二表面；
其中所述倾斜内壁与所述基板支撑件的所述第三表面之间的最小距离大于约0.2英寸。
10.根据权利要求1所述的处理腔室，进一步包括设置在所述隔离器的所述第一端和所述腔室底座之间并且设置在所述一个或多个侧壁的径向内侧的衬里，所述衬里包括：
内壁；
倾斜外壁；
第一端，所述第一端将所述内壁连接到所述倾斜外壁；以及
第二端，所述第二端与所述第一端相对；
其中所述隔离器的所述倾斜内壁的第一平面和所述衬里的所述倾斜外壁的第二平面形成约30°或更小的第三角度。
11.根据权利要求10所述的处理腔室，其中所述第三角度为约10°或更小。
12.根据权利要求10所述的处理腔室，其中所述第一平面和所述第二平面基本上平行。
13.一种用于处理腔室的隔离器，包括：
环形主体，所述环形主体具有：
第一端；
第二端，所述第二端与所述第一端相对；
倾斜内壁，所述倾斜内壁连接到所述第一端并从所述第一端朝向所述第二端径向向外延伸；
锥形内壁，所述锥形内壁连接到所述第二端并从所述第二端朝向所述第一端径向向内延伸；以及
平坦内壁，所述平坦内壁将所述倾斜内壁连接到所述锥形内壁。
14.根据权利要求13所述的隔离器，其中所述隔离器的所述第一端和所述倾斜内壁形成小于90°的第一角度。
15.根据权利要求14所述的隔离器，其中所述第一角度为约30°至约45°。
16.根据权利要求13所述的隔离器，其中所述隔离器的所述倾斜内壁和所述平坦内壁形成小于270°的第二角度。
17.根据权利要求16所述的隔离器，其中所述第二角度为约225°至约240°。
18.一种处理腔室，包括：
腔室主体，所述腔室主体具有限定处理容积的腔室底座、一个或多个侧壁和腔室盖；
喷头，所述喷头设置在所述腔室盖中，所述喷头包括：
底表面，所述底表面与所述处理容积相邻；
多个开口，所述多个开口穿过所述底表面设置；以及
平坦的未穿孔区域，所述平坦的未穿孔区域径向向外围绕所述多个开口；以及
隔离器，所述隔离器设置在所述腔室盖和所述一个或多个侧壁之间，其中在所述隔离器的内径向边缘内部测量的所述平坦区域的径向宽度小于约7/16英寸。
19.根据权利要求18所述的处理腔室，其中所述平坦区域与在所述平坦区域内部的所述喷头的所述底表面的剩余区域的比率小于约10％。
20.根据权利要求18所述的处理腔室，其中所述多个开口周向对齐成一个或多个同心环，并且其中所述平坦区域的所述径向宽度是在所述一个或多个同心环的最外侧同心环的外部测量的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116288279B (zh) * 2023-05-23 2023-08-18 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种气相沉积装置及基片处理方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW323387B (zh) * 1995-06-07 1997-12-21 Tokyo Electron Co Ltd
US6106625A (en) * 1997-12-02 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Reactor useful for chemical vapor deposition of titanium nitride
US6159299A (en) * 1999-02-09 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Wafer pedestal with a purge ring
WO2003065424A2 (en) * 2002-01-25 2003-08-07 Applied Materials, Inc. Apparatus for cyclical deposition of thin films
US8778813B2 (en) * 2010-05-12 2014-07-15 Applied Materials, Inc. Confined process volume PECVD chamber
KR102438139B1 (ko) * 2014-12-22 2022-08-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 높은 처리량의 프로세싱 챔버를 위한 프로세스 키트
JP2018513567A (ja) * 2015-04-24 2018-05-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ フローアイソレータリングを含むプロセスキット
WO2021003005A1 (en) * 2019-07-04 2021-01-07 Applied Materials, Inc. Isolator apparatus and method for substrate processing chambers

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