TW201625824A - 處理腔室 - Google Patents

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Abstract

本揭示案之實施例提供處理腔室，該處理腔室具有頂部、底部，及側壁，該頂部、底部及側壁耦接在一起以界定圍封空間；氣體分配器，該氣體分配器圍繞該側壁；基板支撐件，該基板支撐件安置在圍封空間中，該基板支撐件具有中心開口及圍繞中心開口分佈之複數個基板位置；泵送埠，該泵送埠位於基板支撐件下方；及能源，該能源耦接至頂部或底部。能源可為輻射源、熱源、紫外線源，或電漿源。基板支撐件可藉由使用磁性轉子及空氣軸承而旋轉。氣體分配器可具有圍繞氣體分配器之圓周分佈的複數個通路。

Description

處理腔室
本揭示案之實施例總體上係關於半導體處理之方法及設備。更特定而言，本案中描述之實施例係關於用於執行原子層磊晶之方法及設備。
磊晶是涉及向層狀表面進行材料之化學添加之製程。該種製程常見於半導體處理中，在半導體處理中該等製程用於構造邏輯及記憶體裝置之某些組件。在用於製造邏輯裝置之典型製程中，矽層在基板上磊晶生長以提供有序晶體結構。此矽層通常成為電晶體之通道組件。
磊晶是緩慢製程。在當今最尖端的製造設施中，磊晶製程通常耗費約1小時以處理300mm圓形基板。存在提高磊晶製程產量之需求。
本揭示案之實施例提供處理腔室，該處理腔室具有頂部、底部，及側壁，該頂部、底部及側壁耦接在一起以界定圍封空間；氣體分配器，該氣體分配器圍繞該側壁；基板支撐件，該基板支撐件安置在圍封空間中，該基板支撐件具有中心開口及圍繞中心開口分佈之複數個基板位置；泵送埠，該泵送埠位於基板支撐件下 方；及能源，該能源耦接至頂部或底部。能源可為輻射源、熱源、紫外線源，或電漿源。基板支撐件可藉由使用磁性轉子及空氣軸承而旋轉。氣體分配器可具有圍繞氣體分配器之圓周分佈的複數個通路。
本案亦揭示處理腔室，該處理腔室具有頂部、底部，及側壁，該頂部、底部及側壁耦接在一起以界定圍封空間；氣體分配器，該氣體分配器圍繞該側壁；基板支撐件，該基板支撐件安置在圍封空間中，該基板支撐件具有中心開口、圍繞中心開口分佈之複數個基板位置及磁性定子；泵送埠，該泵送埠位於基板支撐件下方；及能源，該能源耦接至頂部或底部。
本案亦揭示處理腔室，該處理腔室具有頂部、底部，及側壁，該頂部、底部及側壁耦接在一起以界定圍封空間；磁性轉子，該磁性轉子在環形圍封空間中沿底部安置；環形空氣軸承，該空氣軸承安置在環形圍封空間上；氣體導管，該氣體導管耦接至空氣軸承之內徑，且自該空氣軸承之內徑伸出前往處理腔室之中心軸並貫穿底部；位於底部之排氣埠；圍繞側壁之泵送氣室，該泵送氣室耦接至側壁中之泵送埠；基板支撐件，該支撐件包括：界定處理平面之上表面(該上表面具有複數個基板位置)、貫穿上表面中心區域而形成之排氣裝置、圍繞上表面周邊延伸及離開處理平面之基板支撐件側壁(該基板支撐件側壁具有複數個通風口且在第一端部耦接至上表面)，及耦接至與第一端部相對之基板 支撐件側壁第二端部的環狀磁性定子，該環狀磁性定子具有支撐表面(該支撐表面面對空氣軸承之出氣口表面且圍繞空氣軸承延伸之擋板)，該磁性定子、基板支撐件側壁及上表面界定從上表面的排氣裝置起穿過通風口到達泵送氣室的排氣路徑；耦接至泵送氣室上方之側壁的突出部分；在突出部分上方形成於側壁中之凹槽；位於突出部分上抵靠凹槽及與凹槽共同界定氣室的圓柱形可移除氣體分配器，該氣體分配器具有穿過該氣體分配器而形成的複數個通路，該等通路圍繞氣體分配器圓周而分佈，且沿氣體分配器之軸而分佈，該基板支撐件、氣體分配器及頂部共同界定處理體積，該處理體積藉由該等通路流體連接至氣室；及耦接至頂部的能源。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧基板支撐件
104‧‧‧基板位置
106‧‧‧處理表面
108‧‧‧中心開口
110‧‧‧氣體分配器
112‧‧‧側壁
113‧‧‧襯裡
114‧‧‧氣體通路
115‧‧‧狹縫閥
116‧‧‧頂部
117‧‧‧襯裡
118‧‧‧底部
120‧‧‧體積
122‧‧‧能源
124‧‧‧燈
125‧‧‧功率連接裝置
126‧‧‧圍封空間
127‧‧‧輻射發射器
128‧‧‧能量室
129‧‧‧分離器
130‧‧‧處理區域
131‧‧‧氣源
132‧‧‧氣體導管
134‧‧‧入口
135‧‧‧第三溫度感測器
136‧‧‧側壁
137‧‧‧第二溫度感測器
138‧‧‧排氣入口
139‧‧‧第一溫度感測器
140‧‧‧排氣導管
141‧‧‧氣室襯裡
142‧‧‧壓力調整器
143‧‧‧突出部分
144‧‧‧第一壓力感測器
145‧‧‧唇緣
146‧‧‧第二壓力感測器
147‧‧‧下部襯裡
148‧‧‧控制器
149‧‧‧開口
150‧‧‧上端
151‧‧‧升舉銷
152‧‧‧第一密封件
153‧‧‧可選致動器
154‧‧‧第二密封件
156‧‧‧周邊部分
157‧‧‧反射構件
158‧‧‧緊固件
159‧‧‧反射體
160‧‧‧第一氣室
161‧‧‧分離器
162‧‧‧第一區域
163‧‧‧入口
164‧‧‧第二區域
165‧‧‧排氣導管
166‧‧‧第三區域
167‧‧‧側緣
169‧‧‧內部
171‧‧‧浮動表面
174‧‧‧第一氣體導管
175‧‧‧孔
176‧‧‧第二氣體導管
177‧‧‧氣體導管
178‧‧‧第三氣體導管
179‧‧‧空氣軸承環件
180‧‧‧第二氣室
182‧‧‧氣體導管
183‧‧‧驅動表面
184‧‧‧通風口
185‧‧‧凹槽
186‧‧‧側壁
187‧‧‧軸承構件
188‧‧‧內部
189‧‧‧軸承
190‧‧‧旋轉驅動器
191‧‧‧機械轉子
192‧‧‧下部部分
193‧‧‧緊固件
194‧‧‧肩部
195‧‧‧容納環
197‧‧‧磁體圍封空間
198‧‧‧磁性定子
199‧‧‧磁性轉子
200‧‧‧腔室
202‧‧‧中心導管
204‧‧‧端部
206‧‧‧基板支撐件
208‧‧‧側壁
209‧‧‧最小間隙
210‧‧‧旋轉驅動器
211‧‧‧下部部分
212‧‧‧通道
213‧‧‧容納環
214‧‧‧底部
216‧‧‧外壁
218‧‧‧蓋子
220‧‧‧下部襯裡
222‧‧‧小間隙
224‧‧‧旋轉驅動器腔室
228‧‧‧入口
230‧‧‧空氣軸承
232‧‧‧內半徑
234‧‧‧延長部分
235‧‧‧突出部分
236‧‧‧第一空氣軸承環件
238‧‧‧第二空氣軸承環件
240‧‧‧第一空氣軸承氣源
242‧‧‧第二空氣軸承氣源
243‧‧‧開口
244‧‧‧外半徑
246‧‧‧開口
247‧‧‧浮動表面
250‧‧‧反射內表面
252‧‧‧升舉銷組合件
254‧‧‧軸向支撐件
256‧‧‧側向支撐件
296‧‧‧氣體分配器
297‧‧‧第一流動特徵
298‧‧‧第二流動特徵
299‧‧‧第三流動特徵
300‧‧‧氣體分配器
302‧‧‧通路
302A‧‧‧頂列
302B‧‧‧底列
304‧‧‧頂部邊緣
306‧‧‧底部邊緣
400‧‧‧氣體分配器
402‧‧‧通路
404‧‧‧半徑
500‧‧‧腔室
502‧‧‧基板支撐件
504‧‧‧中心導管
506‧‧‧能源
508‧‧‧蓋
510‧‧‧腔室
512‧‧‧發射器
514‧‧‧功率連接裝置
516‧‧‧中心通道
518‧‧‧升舉銷組合件
520‧‧‧軸向支撐構件
522‧‧‧側向支撐構件
524‧‧‧致動器
526‧‧‧外壁
528‧‧‧唇緣
530‧‧‧頸部
532‧‧‧內壁
534‧‧‧分離器
536‧‧‧密封件
538‧‧‧氣體導管
540‧‧‧入口
542‧‧‧底表面
544‧‧‧排氣入口
546‧‧‧排氣導管
550‧‧‧空氣軸承
552‧‧‧突出部分
553‧‧‧外半徑
554‧‧‧延長部分
555‧‧‧第一空氣軸承環件
556‧‧‧第二空氣軸承環件
558‧‧‧容納環
600‧‧‧處理腔室
602‧‧‧感應電漿能源
604‧‧‧頂部
606‧‧‧導電線圈
608‧‧‧射頻源
610‧‧‧氣源
612‧‧‧導管
614‧‧‧入口
616‧‧‧能量室
第1圖是根據一個實施例之處理腔室之橫剖面透視圖。
第2A圖是根據一個實施例之氣體分配器之橫剖面透視圖。
第2B圖是第2A圖中腔室之一部分之詳圖。
第3圖是根據一個實施例之氣體分配器的內側表面之橫剖面視圖。
第4圖是根據另一實施例之氣體分配器之橫剖面俯視圖。
第5圖是根據另一實施例之處理腔室之橫剖面透視圖。
第6圖是根據另一實施例之處理腔室之橫剖面透視圖。
為便於理解，在可能之情況下已使用相同元件符號以指定圖式中共有之相同元件。設想在一個實施例中揭示之元件可以有利方式利用於其他實施例，無需特定詳述。
在此揭示案中，術語「頂部」、「底部」、「側」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「水平」、「垂直」等等，並非係指絕對方向。相反，該等術語係指相對於腔室基平面之方向，例如平行於腔室中基板處理表面之平面。
第1圖是根據一個實施例之處理腔室100之橫剖面透視圖。處理腔室100一般具有基板支撐件102，該基板支撐件102在其處理表面106上具有多個基板位置104，該基板支撐件102具有中心開口108，該中心開口108提供均勻氣流並貫穿製程表面106而曝露。處理腔室100亦一般具有圍繞處理腔室100之側壁112之氣體分配器110，該氣體分配器110具有圍繞氣體分配器110之圓周分佈且沿氣體分配器110之軸而分佈之複數個氣體通路114。
腔室100具有頂部116及底部118，該頂部及底部與側壁112共同界定處理腔室100之體積120。基板支撐件102安置於體積120內。耦接在處理腔室 100之頂部116的是能源122，能源122將能量射入體積120前往基板支撐件102。能源122可為輻射源、熱源，或電漿源。輻射源可包括紫外線、紅外線，及可見頻率燈、雷射，及LED，或上述各者之組合。熱源可為雷射、LED，及白熾燈，或上述各者之組合。電漿源可為電容式、電感式，或上述各者之組合。處理腔室100圖示為具有能源122，該能源具有複數個燈124。在此情況下，燈124沿大體上平行於處理表面106的平面排列並徑向定向，每一燈124具有位於能源122周邊處之功率連接裝置125及沿能源122之半徑向能源122中心延伸的輻射發射器127。具有其他種類能源的處理腔室描述如下。應注意，能源122或任何能源亦可耦接至腔室100的底部118。下文中結合第5圖描述該種實施例。
燈124可以任何便利的方式定向。例如，燈124可以列定向，或以行定向。如若需要更高的功率密度，則多層燈可以列或行定向。或者，燈可垂直定向，其中功率連接裝置指向腔室頂部且發射器指向處理表面106。能源可具有反射內表面以增大向處理表面106之功率輸送效率。在具有垂直定向燈的一實施例中，每一燈可安置在反射管中以最大化來自每一燈之功率輸送。
如若需要，則功率輸送可在能源之中心區域減弱，以避免輻射過多功率貫穿基板支撐件102之中心開口108。徑向定向的線性燈可經指定具有一長度，該長度是能源122半徑之一小部分，使得燈的輻射發射不 延長至腔室100中心。可選擇其他燈的排列以提供前往基板支撐件102之環形輻射能圖案。在一些情況下，能源122可為環形的。下文結合第5圖描述了環形能源之實例。
能源122一般包括圍封空間126，該圍封空間形成能量室128以用於能量發射(在燈之情況下)或能量施用(在電感電漿之情況下)。分離器129可將能源122與鄰近於處理表面106處的體積120隔離。分離器129及處理表面106共同界定處理區域130。分離器129可為耐熱材料，如石英，且可對能量室128中發射之能量為透明，以將該能量傳輸至處理區域130內。分離器129可為能量室128與處理區域130之間的氣流阻障層，或分離器129可具有通路以允許能量室128與處理區域130之間的氣流。在諸如第1圖之實施例的一輻射能實施例中，分離器129是氣流阻障層，但在電感電漿實施例中，分離器129可允許電漿自能量室128經由通路流至處理區域130。在電感電漿實施例中，分離器129可為偏壓構件，例如柵格或多孔板，該偏壓構件可利用電偏壓通電以激勵離子從電漿流入處理區域130。
在第1圖之實施例中，可從氣源131經由進入能量室128內的氣體導管132及入口134向能量室128提供惰性氣體。入口134可形成於能量室128之頂部116中或側壁136中。排氣入口138可形成於頂部116或側壁136中，且可藉由能量室排氣導管140耦接至真 空源(未圖示)。可提供惰性氣體用於能量室128中輻射發射器之冷卻，用於冷卻分離器129以防止在分離器129中面對處理之表面上的有害沉積，並用以向能量室128提供壓力控制以防止損壞分離器129。壓力調整器142可安置在能量室排氣導管140中以調整能量室128中之壓力。第一壓力感測器144可用以監測能量室128中之壓力。第二壓力感測器146可監測處理區域130中之壓力。控制器148可控制壓力調整器142以維持能量室128中之壓力略高於處理區域130中之壓力，以防止處理氣體侵入能量室128。
分離器129定位於側壁112上端150與頂部116之間。第一密封件152可安置在分離器129與側壁112之間。第二密封件154可安置在分離器129與頂部116之間。頂部116可具有接觸側壁112上端150之周邊部分156。周邊部分156可藉由一或更多個緊固件158而緊固至側壁112，例如螺釘或螺桿。緊固件158可在密封件152、154上提供密封力。分離器129一般對輻射發射器127之所選擇發射為透明或透射的，以允許來自發射器127之能量進入處理區域130以用於基板之處理。
能量室128之內表面(除分離器129表面之外)可在需要時具有內襯或塗覆有反射材料。反射材料可為任何能夠耐受能量室128環境之反射材料。可選擇冷卻氣流以將能量室128內表面之溫度維持在所需水平 以避免損害內表面。可使用之反射材料包括金、銀，或其他金屬，及介電反射體。分離器129中面對能量室128之表面可在需要時塗覆有抗反射材料。
氣體分配器110安置在處理區域130周邊周圍鄰近於側壁112處。第一氣室160可形成於側壁112中鄰近於氣體分配器110處以圍繞氣體分配器110提供均勻氣體分佈。形成於氣體分配器中之複數個氣體通路114在第一氣室160與處理區域130之間提供流體連接。氣體分配器110可為用耐熱及/或抗化學腐蝕材料。在諸如磊晶之熱製程中，氣體分配器110可由石英、藍寶石、石英與藍寶石之組合，或另一耐熱及抗化學腐蝕材料製成。在電漿製程中，氣體分配器110可由(或塗覆有)諸如氧化釔或另一陶瓷材料之電漿耐蝕材料製成。氣體分配器110可位於自側壁112徑向向內延伸之突出部分111及突出部分143上。腔室襯裡113亦可沿突出部分111安置。狹縫閥115可形成於側壁112中以為基板提供進入及離開腔室100的通路。狹縫閥115亦可具有襯裡117。襯裡113及117可為石英、藍寶石，或任何耐熱及抗化學腐蝕材料。
氣體通路114可根據任何便利排列而排列，以向基板支撐件102上的基板提供均勻氣體曝露。在第1圖之實施例中，氣體通路114排列在五列相隔半間距交錯的均勻間隔的通路中。第一氣室160可藉由一或更多個分離器161而分為複數個區域，以在需要時提供流量 可選擇性。在第1圖之實施例中，第一氣室160具有第一區域162、第二區域164，及第三區域166。第一氣室160之分離器161是貫穿第一氣室160圍繞側壁112圓周而安置的水平環形壁。每一分離器161自側壁112穿過第一氣室160延伸至氣體分配器110。如需要，則一或更多個凹槽(未圖示)可形成於氣體分配器110中以收納分離器161，因此在區域162、164，及166之間提供改良的隔離。個別氣體導管可向進氣氣室區域162、164、166提供可選擇氣體。第一氣體導管174可耦接至第一區域162，第二氣體導管176可耦接至第二區域164，及第三氣體導管178可耦接至第三區域166。每一氣體導管174、176、178可提供經選擇的氣體或氣體混合物，該氣體或氣體混合物可根據特定製程需要而為反應性或惰性的。為每一獨立區域提供諸如氣體導管174、176、178之氣體導管，該等區域如區域162、164及166。在氣室160僅具有一個區域而沒有分離器161之情況下，僅提供一個導管。氣室160可由此依據特定製程需要而定用於向腔室100輸入氣體或用於從腔室100中排出氣體。
第二氣室180形成於側壁112中，且真空源(未圖示)可藉由氣體導管182耦接至第二氣室180，在第1圖之實施例中，該氣體導管182是第四氣體導管。處理氣體可流經導管174、176、180中之一或更多者進入氣室160，流經氣體通路114，及前往基板支撐件 102。安置在基板支撐件102之基板位置104上的基板曝露於處理氣體，該等處理氣體沿基板支撐件102之處理表面106流動及穿過開口108。可在基板支撐件102之側壁186中提供一或更多個通風口184，以向流動穿過開口108的氣體提供退出路徑。然後，氣體可流入基板支撐件102之內部188，流經通風口184，進入第二氣室180內，及經由氣體導管182離開。
腔室100之內表面可具有內襯。下部襯裡147可沿側壁112安置。下部襯裡147可具有位於側壁112之突出部分111上的唇緣145。下部襯裡147可從突出部分111延伸至腔室100之底部118。在一個態樣中，下部襯裡147可為兩件，第一件是圓柱形的且在腔室100底部沿側壁112安置，而第二件具有位於突出部分111上之唇緣145。兩件之間的間隙可允許氣體在處理區域130與第二氣室180之間流動。在另一個態樣中，下部襯裡147可為一件，該襯裡從突出部分111延伸至腔室底部，下部襯裡147中之開口允許氣體在處理區域130與第二氣室180之間流動。氣室襯裡141亦可安置在第二氣室180中。襯裡147、117，及141可由耐熱及抗化學腐蝕材料製成，如石英、藍寶石，或石英與藍寶石之組合。下部襯裡147可具有自約3mm至約10mm之厚度，例如約5mm之厚度。氣室管線141可具有約1mm與約5mm之間的厚度，例如約2mm之厚度。
基板支撐件102是可旋轉的，且在旋轉組合件190通電時可藉由旋轉組合件190旋轉。旋轉組合件190形成於基板支撐件102之下部部分192。下部部分192從基板支撐件側壁186向下延伸至通風口184下方，且可提供下部部分192之肩部194以在需要時引導氣流前往第二氣室180。
旋轉組合件190可經磁力致動，且可藉由空氣軸承支撐件支撐。第1圖之基板支撐件102具有安置在下部部分192中之磁性定子198。磁性定子198可為在下部部分192內側，在圍繞基板支撐件102圓周的環形環件中定向之複數個磁體。下部部分192及側壁186共同形成一環形圍封空間，該圍封空間界定處理表面106下方之基板支撐件102之內部188。磁性定子198經定位以與磁性轉子199磁性耦接，該磁性轉子199安置在由容納環195界定的磁體圍封空間197中。容納環195是可藉由諸如螺釘或螺桿之一或更多個緊固件193附於底部118的環形構件。磁性轉子199可由機械轉子191致動，該機械轉子貫穿底部118而突出，且在磁體圍封空間197內側耦接至磁性轉子199。磁性轉子199可由軸承189支撐，該軸承可為滾珠軸承軌道，包括一或更多個軸承構件187。磁性轉子199可包括凹槽185，該凹槽收納一或更多個軸承構件187。磁性轉子199亦可包括驅動表面183，該驅動表面耦接至機械轉子191以提供磁性轉子199之旋轉。磁性轉子199與磁性定子 198之磁耦合將旋轉運動從磁性轉子199傳輸至基板支撐件102。
在旋轉處理期間可由空氣軸承181阻止基板支撐件102接觸容納環195。空氣軸承181可具有一個以上配置。本案中描述三個不同的空氣軸承配置。第1圖之空氣軸承181是一個配置。空氣軸承181包括安置在基板支撐件102之下部部分190與容納環195之間的空氣軸承環件179。空氣軸承181亦包括耦接至空氣軸承環件179的一或更多個氣體導管177以向空氣軸承環件179提供氣體。氣體導管177可耦接至常見供氣裝置，如第1圖所示。複數個孔175形成於空氣軸承環件179的表面173中，該表面173面對基板支撐件102之下部部分190的浮動表面171。來自氣體導管177之氣體流入空氣軸承環件179之內部169，且在空氣軸承環件179之整個內部169圍繞空氣軸承環件179圓周而分佈。氣體流經孔175並提供抵靠基板支撐件102浮動表面171之分離力。在操作時，基板支撐件102由此在空氣軸承環件179與浮動表面171之間的氣墊上浮動。側緣167在空氣軸承環件179旁邊從浮動表面171延伸，以提供受限流徑以便氣體從空氣軸承環件179徑向向外流動。向外徑向方向上之受限流徑激勵空氣軸承氣體徑向向內流至基板支撐件102之內部188。真空源可經由空氣軸承排氣導管165及入口163耦接至基板支撐件102之內部188以移除空氣軸承氣體。經由基板支撐件 102之內部188移除空氣軸承氣體可預防進入第二氣室180之較大氣流使處理區域130中之壓力控制複雜化。能量室排氣導管140可在需要時耦接至空氣軸承排氣導管165，以利用一個真空源用於兩種公用氣體，利用適合之閥控以提供壓力平衡。
反射體159可安置在基板支撐件102之內部188以反射穿過開口108傳播的或由基板或基板支撐件102透射或輻射的任何輻射，使輻射返回基板支撐件102之支撐表面106。反射體159可具有反射構件157及支撐構件155。支撐構件155可耦接至腔室100底部118，或可貫穿底部118延伸至可選致動器153，該致動器可按需伸出或收回反射構件157。
反射體159可包括從反射構件157延伸向基板支撐件102之支撐表面106的一或更多個升舉銷151。一或更多個升舉銷151中之每一者可與開口149對齊安置在基板位置104處，以便當基板支撐件102相對於反射體159及升舉銷151軸向移動時，升舉銷151可貫穿開口149突出以接觸安置在基板位置104處的基板，且使基板與基板支撐件102分離。然後，機器人葉片(未圖示)可延伸貫穿狹縫閥115以收回基板且從腔室100中移除基板。基板亦可沉積在延伸的升舉銷151上，該等升舉銷因此能夠縮回以將基板定位在基板位置104中。在一個態樣中，升舉銷151可藉由基板支撐件102在空氣軸承181上之移動而貫穿開口149伸出及縮 回。可停用空氣軸承181以便將基板支撐件102置於空氣軸承環件179上。如若適當選擇升舉銷151的尺寸，則升舉銷151可由此貫穿開口149突出以提供基板運輸。當隨後啟動空氣軸承181時，基板支撐件102可移動以接觸基板，且升舉銷151可縮回至支撐表面106下方。然後，基板支撐件102位於處理位置，且可在不接觸升舉銷151之情況下自由旋轉。在另一個態樣中，反射體159可經致動以按需伸出及縮回升舉銷151。
可從下到上組裝腔室100。機械致動器191可貫穿底部118而安置，且軸承189被放置就位。磁性轉子199可安置在軸承189上，且容納環195可由此被緊固到位。空氣軸承環件179可定位在容納環195上，且導管177可耦接至空氣軸承環件179。反射體159可因此安置就位，且基板支撐件102安置在空氣軸承環件179上。下部襯裡147及該室襯裡141可安置就位，可隨後插入氣體分配器110，分離器129安置在氣體分配器110上方，而隨後，頂部116可緊固到位以閉合腔室100。氣體、真空，及電力可隨後耦接至腔室100外側的多個入口及連接裝置。
諸如高溫計之溫度感測器可安置在腔室100中多個位置以監測特定製程中可能顯著的多個溫度。第一溫度感測器139可安置在及/或貫穿基板位置104中之一或更多者以允許溫度感測器139不受限地進出基板以用於監測基板溫度。如若旋轉基板支撐件102，則第 一溫度感測器139可具有無線功率及資料傳輸。第二溫度感測器137可安置在反射構件157中、上，或貫穿該反射構件，以查看基板支撐件表面106之底面以監測基板支撐件表面106之溫度。第三溫度感測器135可安置在分離器129中、上，或貫穿分離器129以查看安置在基板位置104及/或基板支撐件表面106中的基板，以監測彼等組件之溫度。第二溫度感測器137及第三溫度感測器135可為有線或無線。
第2A圖是根據另一實施例之處理腔室200之橫剖面透視圖。腔室200是多基板處理腔室，如第1圖之腔室100，該腔室200具有眾多類似處及少量差異。腔室200與腔室100之主要差異是氣流、空氣軸承配置，及旋轉驅動器配置。腔室200亦具有氣體分配器296，該氣體分配器296由於包括下文中進一步描述的流動特徵而不同於腔室100之氣體分配器110。
腔室200具有中心氣流配置，而非腔室100之環形氣流排列。貫穿腔室之底部118提供中心導管202，該導管之端部204接近開口108。氣體可流經中心導管202並貫穿開口108，而非貫穿基板支撐件側壁中之開口。腔室200由此具有基板支撐件206，該基板支撐件206具有實心側壁208，而非如腔室100中一樣具有開口之側壁。腔室200之氣流圖案使基板支撐件206之內部188更少地曝露於處理氣體，此舉可減少基板支撐件206內表面上之有害沉積。
基板支撐件206具有磁性的旋轉驅動器210，其類似於腔室100之旋轉驅動器190，但磁性定子198是安置在圍繞側壁208形成的開放通道212中之獨立件。通道212具有底部214及外壁216，磁性定子198安置在該底部上。磁性定子198藉由移動空氣軸承至基板支撐件206內部188而定位在腔室200中更靠近磁性轉子199之處。基板支撐件206之下部部分211與磁性轉子199的容納環213之間維持最小間隙209。由此，可在旋轉驅動器210中獲得更近的磁性耦合。
可藉由蓋子218使通道212屏蔽隔離處理區域130中之處理氣體，該蓋子在第2A圖中圖示為下部襯裡220之徑向延長部分。第2A圖之蓋子218自下部襯裡220徑向向內延伸向側壁208，從而與側壁208形成小間隙222。蓋子218、側壁208、下部襯裡220、容納環213，及腔室底部118共同界定旋轉驅動器腔室224。淨化氣體可藉由淨化導管226及入口228耦接至旋轉驅動器腔室224，以穿過間隙222使淨化氣體流經旋轉驅動器腔室224。淨化氣流可預防來自處理區域130之處理氣體穿過間隙222侵入旋轉驅動器腔室224。此可保護磁性定子免受處理氣體的化學侵蝕。
第2B圖是第2A圖中腔室200之一部分之詳圖。空氣軸承230沿基板支撐件206之內半徑232而定位。空氣軸承230安置在容納環213之延長部分234與突出部分235之間，該延長部分234從容納環213起向 內徑向延伸，且突出部分235從基板支撐件206之側壁208起徑向向內延伸。突出部分235可為獨立件，或可與基板支撐件206為一整體。空氣軸承230包括第一空氣軸承環件236及第二空氣軸承環件238。第一空氣軸承環件236是定中心軸承，而第二空氣軸承環件238是浮動軸承。第二空氣軸承環件238安置在第2A圖及第2B圖中之第一空氣軸承環件236上。
第一空氣軸承氣源240耦接至第一空氣軸承環件236，且第二空氣軸承氣源242耦接至第二空氣軸承環件238。兩個氣源240、242提供對中心軸承推力及浮動軸承推力之單獨控制。亦可使用常見的氣源。第一空氣軸承環件236具有沿第一空氣軸承環件236外半徑244之複數個開口243，以引導氣體前往側壁208。來自第一空氣軸承環件236之氣流在側壁208與空氣軸承環件236、238之間產生氣墊，由此在操作期間為基板支撐件206提供定中心。第二空氣軸承環件238在其浮動表面247中具有複數個開口246，該浮動表面247面對突出部分235。來自第二空氣軸承環件238之氣流在第二空氣軸承環件238與突出部分235之間產生氣墊，以防止基板支撐件206與第二空氣軸承環件238之間在操作期間的接觸。來自兩個空氣軸承環件236、238之氣體可在第二空氣軸承環件238與突出部分235之間流入基板支撐件206內部188，及穿過入口163流出。氣體亦可在側壁208與第一空氣軸承環件236之間流 動，流經間隙209，進入旋轉驅動器腔室224內，及流經間隙222進入處理區域130內。處理區域130中之氣體可流動穿過基板支撐件206中之開口108及經由導管202(第2A圖)而流出。或者，處理氣體可經由導管202及端部204流入腔室200，流經開口108進入處理區域130，然後流經氣體分配器110及第一氣室160而流出。
腔室200不具有腔室100之反射體159。相反，腔室200之底部118可具有反射內表面250，該內表面可為反射塗層或反射襯裡，該內表面一般安置在容納環213之內半徑內側。容納環213之內半徑亦可塗覆有或襯有反射材料。升舉銷151安置在升舉銷組合件252上，該組合件包括軸向支撐件254及側向支撐件256。軸向支撐件254可耦接至底部118，或穿過底部118耦接至致動器153。
請再次參看第2A圖，腔室200可包括可選流動特徵，以按所需方式引導氣流。第2A圖圖示三個示意性流動特徵。第一流動特徵297提供在氣體分配器296上。第一流動特徵297可以任何所需方式經塑形、彎曲、定向，及/或輪廓化，以在腔室200中提供有利的氣流圖案。第一流動特徵297可與氣體分配器296為一整體或附於氣體分配器296。第一流動特徵297可與氣體分配器296為相同材料，或不同材料。
基板支撐件206可具有第二流動特徵298及第三流動特徵299。第二流動特徵298經示意性圖示安 置在基板支撐件表面106上。第三流動特徵299經示意性圖示安置在基板支撐件206之中心開口108中。第二及第三流動特徵298、299可以任何所需方式同樣地經塑形、彎曲、定向，及/或輪廓化，以提供有利的氣流圖案。第二及第三流動特徵298、299可與基板支撐件206為一整體，或附於基板支撐件206，且可與基板支撐件206為相同材料或不同材料。圖中圖示每一流動特徵297、298、299中之一者，但可提供任何數目之每一流動特徵。
第3圖是根據一個實施例之氣體分配器300內側表面之橫剖面視圖。氣體分配器300可在腔室100或腔室200中任一者中用作氣體分配器110。氣體分配器300具有複數個通路302以用於使氣體流經氣體分配器300。通路302經傾斜以在所需方向引導氣體。在第3圖之實施例中，圍繞氣體分配器300之圓周形成頂列302A之通路302向氣體分配器300之頂部邊緣304傾斜，而圍繞氣體分配器300圓周形成底列302B之通路302向氣體分配器300之底部邊緣306傾斜。
通路302可在任何所需方向傾斜以產生方向性氣流。如若氣體分配器300用於腔室100或腔室200中之任一者中，分離器161安置在第一氣室160中，則通路302之頂列302A可用以向處理腔室提供惰性氣體以作為沖洗氣體，以防止分離器129上之沉積。在該種實施例中，沖洗氣體將流向分離器129，沿分離器129 流向腔室100或腔室200之中心軸，然後穿過開口108離開腔室。該種氣流圖案亦將產生流包封以引導反應性氣體前往基板支撐件表面106，及在基板位置104中安置在表面106上的任何基板。任何數目之開口，及任何數目成列之通路302或通路114可在諸如氣體分配器300之氣體分配器中提供。氣體分配器300具有97個可見通路302，因此整個氣體分配器300將具有5列共190個通路302。通路302(或114)可排列為一個列、兩個列、三個列、四個列，或根據特定實施方式中所需之大於五列之任何數目之列。氣體分配器300(及氣體分配器110)具有恆定通路302密度，但如需要則可具有不同密度。通路302可依據通路302之總數目而確定尺寸，以提供所需氣流。通路302可具有約2mm與約2cm之間的直徑，如約5mm與約1cm之間，例如為約7mm。
如上所述，氣體分配器300可由耐熱及抗化學腐蝕材料製成，如石英、藍寶石，或石英及藍寶石之組合。氣體分配器300，及氣體分配器110，或本案中描述之氣體分配器中任一者，可在需要時由諸如氣泡石英之不透明材料製成，以防止在氣體退出通路302之前進行加熱。或者，氣體分配器300(或本案中描述的其他氣體分配器)之內半徑可塗覆有反射、耐火，或非透射材料，如金或介電反射體。
第4圖是根據另一實施例之氣體分配器400之橫剖面俯視圖。氣體分配器400具有複數個通路402，該等通路形成相對於氣體分配器400之半徑404的角度γ。通路402由此向流經氣體分配器400之氣體提供旋流。如若氣體分配器400用於腔室100或腔室200中之任一者(或本案中描述的任何腔室)，可在氣體進入處理區域130時向氣體施予旋流，以補充、抵消，或以其他方式與基板支撐件102或者206之旋轉相互作用。該種流動圖案在一些情況下可改良處理均勻性。第4圖的傾斜角度可以任何所需方式與第3圖之傾斜角度組合。
第5圖是根據另一實施例之一處理腔室500之橫剖面透視圖。腔室500在眾多方面類似於腔室100及腔室200。腔室500是多基板處理腔室，該處理腔室具有磁性可旋轉基板支撐件502，該基板支撐件502具有中心開口108，如腔室100及腔室200中。腔室500具有中心導管504，類似於腔室200。腔室500主要在能源放置方面不同於腔室100及腔室200。腔室500具有位於腔室底部118附近的能源506，與腔室100及腔室200具有耦接至腔室100及200之頂部116之能源相反。腔室500具有蓋508，該蓋緊固在側壁112之上端150。
能源506具有圍封空間508，該圍封空間形成具有發射器512之能量室510，該等發射器可為燈。 在第5圖之實施例中，能源506是環形構件，具有容納該中心導管504之中心通道516。腔室500之升舉銷組合件518包括軸向支撐構件520，該支撐構件穿過中心通道516。在第5圖之實施例中，軸向支撐構件520經圖示穿過中心導管504。在一替代性實施例中，中心性導管504可穿過升舉銷組合件之軸環支撐件而安置，該軸環支撐件安置在中心導管504周圍。軸向支撐構件520支撐側向支撐構件522，該構件支撐升舉銷151。升舉銷組合件518亦可具有致動器524，該致動器藉由伸出及縮回軸向支撐構件520而伸出及縮回升舉銷151。發射器512圍繞能源506周邊安置。功率導管(未圖示)可穿過能源506外壁526及穿過腔室底部118而經引導至功率連接裝置514。能源506可緊固至腔室底部118，例如藉由耦接至頸部530之凸緣528，該頸部530環繞中心導管504。頸部530從能源506內壁532伸出，並與內壁532共同界定中心通路518。
能源506可具有分離器534，該分離器防止發射器512曝露於處理區域130中之處理氣體。能量室510可藉由密封件536密封，且惰性氣體可藉由使用氣體導管538而流經能量室510，該氣體導管538耦接至能源506底表面542中之入口540，及穿過腔室底部118到達氣源(未圖示)。氣體可向發射器512提供冷卻，並向能量室510提供壓力控制。氣體可經由排氣入口544及排氣導管546排出，該排氣入口及排氣導管可具 有由控制器148基於壓力感測器144及146而控制的壓力調整器142，如腔室100及腔室200中。
腔室500具有空氣軸承550，該空氣軸承不同於腔室100及腔室200之空氣軸承。與腔室100及腔室200之空氣軸承相反，空氣軸承550安置在基板支撐件502之外壁216周圍。突出部分552自外壁216向外徑向地延伸。腔室500具有容納環558，該容納環在容納環558之外半徑553上具有延長部分554。空氣軸承550安置在延長部分554與突出部分552之間的延長部分554上。空氣軸承550包括安置在延長部分554上之第一空氣軸承環件555，該環件內半徑上具有開口以抵靠外壁216而引導氣流以用於基板支撐件502之定中心。空氣軸承550具有安置在第一空氣軸承環件555上之第二空氣軸承環件556，該環件在上表面中具有開口以抵靠突出部分552引導氣流。當啟動時，第二空氣軸承環件556在第二空氣軸承環件556與突出部分552之間產生氣墊以使基板支撐件502浮動。當啟動時，第一空氣軸承環件555在空氣軸承550與外壁216之間產生氣墊以使基板支撐件506定中心。
第6圖是根據另一實施例之處理腔室600之橫剖面透視圖。處理腔室600類似於處理腔室200，但具有不同的能源。腔室600具有耦接至腔室600頂部604之電感電漿能源602。頂部604可為圓頂，且電感電漿能源602可包括安置在頂部604周圍並電耦接至射 頻源608的複數個導電線圈606。氣源610可藉由導管612及形成於頂部604中之入口614耦接至頂部604。氣源610可向頂部604內側的能量室616提供電漿氣體。導電線圈606可經激勵以將射頻能耦合至能量室616中的電漿氣體中。電漿可形成於能量室616中，且可用以活化處理區域130中之處理氣體。來自電漿之離子及電子可根據腔室600中之壓力梯度而自能量室616流入處理區域130，且可與經由氣體分配器296進入腔室600的處理氣體相互作用及活化該等處理氣體。諸如偏壓構件129(第6圖未圖示)之偏壓構件可在需要時包括在腔室600中，以激勵離子流入處理區域130。偏壓構件可為導電柵格或多孔板，該構件可塗覆有絕緣體，且可定位在頂部604與側壁212之間。
腔室100、200、500及600之外表面一般為金屬，如不銹鋼。由此，腔室主體及側壁、底部及蓋一般為金屬。腔室100、200，及500之內表面一般經覆蓋、加內襯或塗覆有耐熱及抗化學腐蝕材料，如石英、藍寶石，或石英與藍寶石之組合。基板支撐件102、206、502通常由高發射率低熱質量材料製成，如碳化矽或塗覆有碳化矽之石墨。分離器127及534對於所選能量波長通常為透明或透射的，且可由耐熱及抗化學腐蝕材料製成，如石英、藍寶石，或石英與藍寶石之組合。其他腔室內部零件，如容納環195、213、558，及空氣軸承環件179、236、238、555，及556可為金屬， 例如不誘鋼，或在設想顯著曝露於反應性氣體之情況下是耐熱及抗化學腐蝕的。容納環之磁體圍封空間內側的組件可為任何便利的材料。磁體可為任何已知的永久性磁性材料。
儘管前述內容係針對某些實施例，但可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下設計其他及更多實施例。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧基板支撐件
104‧‧‧基板位置
106‧‧‧處理表面
108‧‧‧中心開口
110‧‧‧氣體分配器
112‧‧‧側壁
113‧‧‧襯裡
114‧‧‧氣體通路
115‧‧‧狹縫閥
116‧‧‧頂部
117‧‧‧襯裡
118‧‧‧底部
120‧‧‧體積
122‧‧‧能源
124‧‧‧燈
125‧‧‧功率連接裝置
126‧‧‧圍封空間
127‧‧‧輻射發射器
128‧‧‧能量室
129‧‧‧分離器
130‧‧‧處理區域
131‧‧‧氣源
132‧‧‧氣體導管
134‧‧‧入口
135‧‧‧第三溫度感測器
136‧‧‧側壁
137‧‧‧第二溫度感測器
138‧‧‧排氣入口
139‧‧‧第一溫度感測器
140‧‧‧排氣導管
141‧‧‧氣室襯裡
142‧‧‧壓力調整器
143‧‧‧突出部分
144‧‧‧第一壓力感測器
145‧‧‧唇緣
146‧‧‧第二壓力感測器
147‧‧‧下部襯裡
148‧‧‧控制器
149‧‧‧開口
150‧‧‧上端
151‧‧‧升舉銷
152‧‧‧第一密封件
153‧‧‧可選致動器
154‧‧‧第二密封件
156‧‧‧周邊部分
157‧‧‧反射構件
158‧‧‧緊固件
159‧‧‧反射體
160‧‧‧第一氣室
161‧‧‧分離器
162‧‧‧第一區域
163‧‧‧入口
164‧‧‧第二區域
165‧‧‧排氣導管
166‧‧‧第三區域
167‧‧‧側緣
169‧‧‧內部
171‧‧‧浮動表面
174‧‧‧第一氣體導管
175‧‧‧孔
176‧‧‧第二氣體導管
177‧‧‧氣體導管
178‧‧‧第三氣體導管
179‧‧‧空氣軸承環件
180‧‧‧第二氣室
182‧‧‧氣體導管
183‧‧‧驅動表面
184‧‧‧通風口
185‧‧‧凹槽
186‧‧‧側壁
187‧‧‧軸承構件
188‧‧‧內部
189‧‧‧軸承
190‧‧‧旋轉驅動器
191‧‧‧機械轉子
192‧‧‧下部部分
193‧‧‧緊固件
194‧‧‧肩部
195‧‧‧容納環
197‧‧‧磁體圍封空間
198‧‧‧磁性定子
199‧‧‧磁性轉子

Claims (25)

  1. 一種處理腔室，包括：一頂部、一底部，及一側壁，上述各者耦接在一起以界定一體積；一氣體分配器，圍繞該側壁；一基板支撐件，安置在該體積中，該基板支撐件具有一中心開口及圍繞該中心開口分佈的複數個基板位置；一泵送埠，位於該基板支撐件下方；及一能源，耦接至該頂部或該底部。
  2. 如請求項1所述之處理腔室，其中該能源是一熱能源，且該處理腔室進一步包括一分離器，該分離器將來自該熱能源之熱能傳輸至該體積內。
  3. 如請求項1所述之處理腔室，其中該氣體分配器具有複數個氣體通路，該等氣體通路圍繞該氣體分配器之一圓周及沿該氣體分配器之一軸分佈。
  4. 如請求項1所述之處理腔室，其中該基板支撐件包括一空氣軸承及一磁性定子。
  5. 如請求項4所述之處理腔室，進一步包括在一通道中沿該底部之一磁性轉子。
  6. 如請求項5所述之處理腔室，進一步包括一致動器，該致動器穿過該底部耦接至該磁性轉子。
  7. 如請求項1所述之處理腔室，其中該能源是一電漿源。
  8. 如請求項1所述之處理腔室，其中該能源是一紫外線源。
  9. 如請求項2所述之處理腔室，進一步包括一反射體，該反射體安置在自該能源與該基板支撐件相對之處。
  10. 如請求項7所述之處理腔室，進一步包括一偏壓構件。
  11. 如請求項1所述之處理腔室，進一步包括一分離器及一氣源，該分離器安置在該能源與該基板支撐件之間，且該氣源安置在該分離器與該能源之間。
  12. 如請求項1所述之處理腔室，其中該中心開口是一排氣裝置。
  13. 一種處理腔室，包括：一頂部、一底部，及一側壁，上述各者耦接在一起以界定一體積；一氣體分配器，圍繞該側壁；一基板支撐件，安置在該體積中，該基板支撐件具有一中心開口、圍繞該中心開口分佈的複數個基板位置及一磁性定子； 一泵送埠，位於該基板支撐件下方；及一能源，耦接至該頂部或該底部。
  14. 如請求項13所述之處理腔室，其中該能源是一輻射能源。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，進一步包括在一通道中沿該底部之一磁性轉子，及該磁性轉子與該基板支撐件之間的一空氣軸承。
  16. 如請求項13所述之處理腔室，其中該基板支撐件進一步包括複數個通風口，該等通風口圍繞該基板支撐件之一周邊。
  17. 如請求項16所述之處理腔室，進一步包括位於該基板支撐件下方的一第二泵送埠。
  18. 如請求項17所述之處理腔室，其中該基板支撐件包括一環形擋板，該擋板從該磁性定子中伸出。
  19. 如請求項14所述之處理腔室，進一步包括安置在該基板支撐件下方的一反射體。
  20. 如請求項19所述之處理腔室，進一步包括一升舉構件，該構件從該反射體伸向該基板支撐件。
  21. 如請求項13所述之處理腔室，其中該氣體分配器具有複數個通路，該等通路向該基板支撐件 傾斜及將該圍封空間耦合至該側壁中之一氣室。
  22. 一種處理腔室，包括：一頂部、一底部，及一腔室側壁，上述各者耦接在一起以界定一體積；一磁性轉子，沿該底部安置在一容納環中；一環形空氣軸承，安置在該容納環上；一氣體導管，耦接至該空氣軸承之一內半徑，該氣體導管從該空氣軸承之該內半徑伸向該處理腔室之一中心軸，及穿過該底部；一排氣埠，位於該底部中；一氣室，形成於該腔室側壁中及耦接至該腔室側壁中之一埠；一基板支撐件，包括：一上表面，界定一處理平面，該上表面具有複數個基板位置；一排氣裝置，貫穿該上表面之一中心區域而形成；一基板支撐件側壁，圍繞該上表面之一周邊延伸及離開該處理平面，該基板支撐件側壁具有複數個通風口及在一第一端部耦接至該上表面；及一環狀磁性定子，耦接至該基板支撐件側壁中與該第一端部相對的一第二端部，該環狀磁性定子具 有一支撐表面，該支撐表面面對該空氣軸承之一出氣口表面且圍繞該空氣軸承延伸的一擋板，該磁性定子、該基板支撐件側壁，且該上表面界定一排氣路徑，該路徑從該上表面之該排氣裝置經由該等通風口到達該氣室；一突出部分，在該氣室上方耦接至該腔室側壁；一凹槽，在該突出部分上方形成於該腔室側壁中；一圓柱形可移除氣體分配器，位於該突出部分上抵靠該凹槽之處，並與該凹槽共同界定一氣室，該氣體分配器具有穿過該氣體分配器形成的複數個通路，該等通路圍繞該氣體分配器之一圓周分佈，及沿該氣體分配器之一軸分佈，其中該等通路使該體積與該氣室流體連接；及一能源，耦接至該頂部。
  23. 如請求項22所述之處理腔室，其中該能源是一輻射能源。
  24. 一種處理腔室，包括：一頂部、一底部，及一腔室側壁，上述各者耦接在一起以界定一體積；一磁性轉子，沿該底部安置在一容納環中；一環形空氣軸承，安置在該容納環上；一氣體導管，耦接至該空氣軸承之一外半徑，該氣 體導管從該空氣軸承之該外半徑延伸穿過該腔室側壁；一排氣埠，位於該底部中；一基板支撐件，包括：一上表面，界定一處理平面，該上表面具有複數個基板位置；一開口，貫穿該上表面之一中心區域而形成；一基板支撐件側壁，圍繞該上表面之一周邊而延伸及離開該處理平面；一外壁，面對該空氣軸承之一出氣口表面，並與該基板支撐件側壁共同界定圍繞該基板支撐件側壁之一環形通道；一磁性定子，安置在該通道中及附於該通道之一表面；及一第一突出部分，自該基板支撐件側壁徑向向外延伸，其中該空氣軸承在該容納環與該第一突出部分之間；一第二突出部分，形成於該腔室側壁中；一氣室，形成於該腔室側壁中該第二突出部分上方；一圓柱形可移除氣體分配器，該氣體分配器可安置在該第二突出部分上以圍封該氣室，該氣體分配器具 有穿過該氣體分配器形成的複數個通路，該等通路圍繞該氣體分配器之一圓周分佈，及沿該氣體分配器之一軸分佈，其中該等通路使該體積與該氣室流體連接；及一能源，安置在該腔室的該底部。
  25. 如請求項24所述之處理腔室，其中該能源是一輻射能源。
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