CN116949422A - 包括排气管的衬底处理设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种衬底处理设备。示例性衬底处理设备包括设置有室壁的反应室；设置在反应室内以支撑衬底的基座；气体供应单元，用于向衬底供应气体；以及设置在反应室内的排气管，包括：包括第一内端和第二内端的内环；其中第一内端配置为接触室壁的底部；以及设置有多个孔的外环，该外环包括第一外端和第二外端；其中第一外端配置为接触室壁的一侧，第二外端配置为与第二内端接合。

Description

包括排气管的衬底处理设备
技术领域
本发明总体涉及衬底处理设备。更具体地，本公开的示例性实施例涉及包括排气管的衬底处理设备。
背景技术
需要排出衬底处理室中的气体，例如化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)操作。排气管设置在衬底处理室中。排气管通过前级管线流体联接到真空泵。
然而，由于排气管的未对准，衬底周围的气体排出有时是不对称的，这会导致不均匀的处理。因此，需要一种允许气体对称排出的解决方案，这可以带来更均匀的衬底处理。
本部分中阐述的任何讨论，包括对问题和解决方案的讨论，已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有的讨论在本发明被做出时是已知的，或者构成现有技术。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
根据本公开的示例性实施例，提供了一种衬底处理设备。该衬底处理设备可以包括：设置有室壁的反应室；设置在反应室内以支撑衬底的基座；气体供应单元，用于向衬底供应气体；以及设置在反应室内的排气管，包括：包括第一内端和第二内端的内环；其中，第一内端可以配置为接触室壁的底部；以及设置有多个孔的外环，该外环包括第一外端和第二外端；其中第一外端可以配置为接触室壁的一侧，第二外端可以配置为与第二内端接合。
在各种实施例中，内环可以具有L形横截面。
在各种实施例中，第二内端可以具有倾斜表面。
在各种实施例中，第二外端可以具有倾斜表面，以可滑动地放置在第二内端上。
在各种实施例中，排气管可以包括铝、Al2O3或AlN。
在各种实施例中，每个孔可以是圆形的。
在各种实施例中，孔直径可以是1至30mm。
在各种实施例中，孔的数量可以是1到100。
在各种实施例中，衬底处理设备还可以包括排气口，其设置在室壁的底部，以流体联接到孔。
在各种实施例中，排气口可以通过前级管线流体联接到真空泵。
在各种实施例中，气体供应单元可以包括喷淋头，其设置有用于向衬底供应气体的多个孔。
在各种实施例中，一种衬底处理设备可以包括设置有室壁的反应室；设置在反应室内以支撑衬底的基座；气体供应单元，用于向衬底供应气体；以及设置在反应室内的排气管，包括：内环，该内环包括第一内端和第二内端，并且其中第一内端可以包括多个第一突起和一个第二突起；其中多个第一突起可以配置为接触室壁的底部；以及设置有多个孔的外环，该外环包括第一外端和第二外端；其中第一外端可以配置为接触室壁的一侧，第二外端配置为与第二内端接合。
在各种实施例中，第二内端可以具有倾斜表面。
在各种实施例中，第二外端可以具有倾斜表面，以可滑动地放置在第二内端上。
在各种实施例中，在第二突起和室壁的底部之间可以设置有间隙。
在各种实施例中，排气口可以设置在室壁的底部，以通过第一突起之间的空间流体联接到孔和间隙。
在各种实施例中，第一突起可以每隔120度设置。
附图说明
当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整理解。
图1是可用于本发明实施例的具有双室模块的半导体处理设备的示意平面图。
图2是现有反应室的横截面示意图。
图3A是现有排气管的示意性剖视图。
图3B是本发明实施例中的排气管的示意性剖视图。
图4是本发明另一实施例中的排气管的示意性剖视图。
图5是图4的排气管的示意性仰视图。
应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助理解本公开的所示实施例。
具体实施方式
尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本公开延伸到具体公开的实施例和/或本公开的使用及其明显的修改和等同物之外。因此，意图是本公开的范围不应被这里描述的特定实施例限制。
本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、装置、结构或设备的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的表示。
在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成，这取决于情况。不经过气体供应单元(例如喷淋板等)而引入的气体可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，例如稀有气体或其他惰性气体。术语惰性气体指在可感知的程度上不参与化学反应的气体和/或当施加等离子体功率时可以激发前体的气体。
如本文所用，术语“衬底”可以指可以使用的或者可以在其上形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料，其通常是半导体晶片。
如本文所用，术语“膜”和“薄膜”可以指通过本文公开的方法沉积的任何连续或不连续的结构和材料。例如，“膜”和“薄膜”可以包括2D材料、纳米棒、纳米管或纳米颗粒，或者甚至部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子的簇。“膜”和“薄膜”可包括具有针孔的材料或层，但仍至少部分连续。
图1是本发明实施例中的具有双室模块的衬底处理设备的示意平面图。衬底处理设备可以包括：(i)四个处理模块1a-1d，每个具有并排布置的两个反应室12、22，它们的前部对齐成线；(ii)衬底处理室4，包括两个后端机器人3(衬底处理机器人)；以及(iii)用于同时装载或卸载两个衬底的负载锁定室5，该负载锁定室5附接到衬底处理室4的一个附加边，其中每个后端机器人3可接近负载锁定室5。每个后端机器人3具有至少两个可同时接近每个单元的两个反应室的末端执行器，衬底处理室4具有多边形形状，具有分别对应于并附接到四个处理模块1a-1d的四个边，以及用于负载锁定室5的一个附加边，所有边都设置在同一平面上。每个反应室12、22的内部和负载锁定室5的内部可以通过闸阀9与衬底处理室4的内部隔离。
例如，在一些实施例中，控制器(未示出)可以存储被编程为执行衬底传送序列的软件。控制器还可以：检查每个处理室的状态；使用感测系统在每个处理室中定位衬底，控制每个模块的气体箱和电气箱；基于存储在FOUP8和负载锁定室5中的衬底的分配状态，控制设备前端模块6中的前端机器人7；控制后端机器人3；以及控制闸阀9和其他阀。
本领域技术人员可以理解，该设备包括一个或多个控制器，该控制器被编程或以其他方式配置为进行本文其他地方描述的沉积和反应器清洁过程。如本领域技术人员将理解，控制器可以与各种电源、加热系统、泵、机器人、气流控制器或阀通信。
在一些实施例中，该设备可以具有多于一个的任何数量的反应室和处理模块(例如2、3、4、5、6或7个)。在图1中，设备具有8个反应室，但是它可以具有10个或更多个。在一些实施例中，模块的反应器可以是用于加工或处理晶片的任何合适的反应器，包括CVD反应器(例如等离子体增强CVD反应器和热CVD反应器)或ALD反应器(例如等离子体增强ALD反应器和热ALD反应器)。通常，反应室可以是用于在晶片上沉积薄膜或层的等离子体反应器。在一些实施例中，所有模块可以是相同类型的，具有相同的处理晶片的能力，使得卸载/装载可以顺序地且有规律地定时，从而提高生产率或产量。在一些实施例中，模块可以具有不同的能力(例如不同的处理)，但是它们的处理时间可以基本相同。
图2是现有反应室的示意横截面图。在反应室12中，可以设置喷淋板14和基座13。基座13可以支撑衬底17，并被内置加热器或外部加热器加热，从而控制衬底的温度。
喷淋板14可被构造和布置成面向基座13。喷淋板14可以设置有多个孔，使得处理气体被供应到放置在基座13上的衬底，从而导致薄膜沉积到衬底17上。
远程等离子体单元(RPU)(未示出)可以设置在反应室12上方。清洁气体可以从清洁气体源(未示出)供应到RPU，从而转变成气体自由基、气体离子或两者(反应性气体)。反应室12包括室壁。排气管30设置在反应室12内。
图3A是现有排气管的示意性剖视图。排气管30是环形的。由于排气管30的未对准，因为排气管和室壁的侧壁之间的间隙不均匀，所以围绕衬底的气体排出有时是不对称的。
图3B是本发明实施例中的排气管50的示意性剖视图。在该实施例中，排气管50可以包括内环51，其包括第一内端52和第二内端53。第一内端52可以配置为接触室壁的底部。第一内端52可以设置有多个孔57。第一内端可以在端部具有多个狭缝，并且配置为部分地接触室壁的底部。孔57和狭缝可以用作排气口。
排气管50还可以包括设置有多个孔75的外环71。孔75可以用作排气口。每个孔75可以是圆形的。孔75的孔径可以是1至30mm，并且孔75的数量可以是1至100。外环71可以包括第一外端72和第二外端73。第一外端72可以配置为接触室壁的一侧，第二外端73可以配置为与第二内端53接合。外环75可被分割，例如三个外环可以每隔120度设置。内环51可以具有L形横截面。
第二内端53可以具有倾斜表面。第二外端73也可以具有倾斜表面，这可以允许外环71可滑动地放置在内环51上。因此，可以实现精确的对准，同时通过孔75保持恒定的排气，导致衬底的更均匀的处理。
衬底处理设备还可以包括排气口60，其设置在室壁的底部以流体联接到孔75。排气口60可以通过前级管线63流体联接到真空泵65。排气管50可以包括铝、Al2O3或AlN。
图4是本发明另一实施例中的排气管90的示意性剖视图。图5是图4的排气管的示意性仰视图。排气管90可包括内环61，其可包括第一内端62和第二内端63。第一内端62可以包括多个第一突起65和一个第二突起64。多个第一突起65可以配置为接触室壁的底部。第二内端63可以具有倾斜表面，这可以允许外环71可滑动地放置在内环61上。因此，可以实现精确的对准，同时通过孔75保持恒定的排气，导致衬底的更均匀处理。
在该实施例中，间隙67可以设置在第二突起64和室壁的底部之间。排气口60可以通过第一突起65之间的空间流体联接到孔75和间隙67。第一突起65可以每隔120度设置。
上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例。任何等同的实施例都在本发明的范围内。实际上，除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改，例如所描述的元件的可替代的有用组合，对于本领域技术人员来说从描述中会变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种衬底处理设备，包括：
设置有室壁的反应室；
设置在反应室内以支撑衬底的基座；
气体供应单元，用于向衬底供应气体；以及
设置在反应室内的排气管，包括：
包括第一内端和第二内端的内环；
其中第一内端配置为接触室壁的底部；以及
设置有多个孔的外环，该外环包括第一外端和第二外端；
其中第一外端配置为接触室壁的一侧，第二外端配置为与第二内端接合。
2.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中，所述第一内端包括多个孔。
3.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中，所述第一内端包括位于端部的多个狭缝。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的衬底处理设备，其中，所述内环具有L形横截面。
5.根据权利要求4所述的衬底处理设备，其中，所述第二内端具有倾斜表面。
6.根据权利要求5所述的衬底处理设备，其中，所述第二外端具有倾斜表面，以可滑动地放置在所述第二内端上。
7.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中，所述排气管道包括铝、Al2O3或AlN。
8.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中，每个孔是圆形的。
9.根据权利要求8所述的衬底处理设备，其中，所述孔的直径为1至30mm。
10.根据权利要求9所述的衬底处理设备，其中，所述孔的数量为1至100。
11.根据权利要求1所述的衬底处理设备，还包括排气口，其设置在所述室壁的底部以流体联接到所述孔。
12.根据权利要求11所述的衬底处理设备，其中，所述排气口通过前级管线流体联接到真空泵。
13.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中，所述气体供应单元包括喷淋头，其设置有用于向衬底供应气体的多个孔。
14.一种衬底处理设备，包括：
具有室壁的反应室；
设置在反应室内以支撑衬底的基座；
气体供应单元，用于向衬底供应气体；以及
设置在反应室内的排气管，包括：
内环，该内环包括第一内端和第二内端，
其中第一内端包括多个第一突起和一个第二突起；
其中多个第一突起配置为接触室壁的底部；以及
设置有多个孔的外环，该外环包括第一外端和第二外端；
其中第一外端配置为接触室壁的一侧，第二外端配置为与第二内端接合。
15.根据权利要求14所述的衬底处理设备，其中，所述第二内端具有倾斜表面。
16.根据权利要求15所述的衬底处理设备，其中，所述第二外端具有倾斜表面，以可滑动地放置在所述第二内端上。
17.根据权利要求14所述的衬底处理设备，其中，在所述第二突起和所述室壁的底部之间设置有间隙。
18.根据权利要求17所述的衬底处理设备，还包括排气口，其设置在所述室壁的底部，以通过所述第一突起之间的空间流体联接到所述孔和所述间隙。
19.根据权利要求14所述的衬底处理设备，其中，所述第一突起每隔120度设置。
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