TW202213584A - 用於批量處理腔室的帶有處理間隙控制的加熱器組件 - Google Patents
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Abstract
一種具有頂部密封件和第二密封件的加熱器組件,其被配置為解決處理高度偏差和加熱器支座的馬達徑流。頂部密封件位於屏蔽板和頂板之間,底部密封件位於加熱器安裝基座和加熱器支座之間。
Description
本公開發明的實施例總體上涉及用於批處理腔室的加熱器組件。特別地,本公開發明的實施例涉及包括積體化熱隔離屏蔽的加熱器組件。
在用於原子層沉積(ALD)或化學氣相沉積(CVD)處理的一些腔室設計中,前驅物和氣體透過多個氣體分配板同時被輸送到大基板支撐件或多個基板支撐件表面。氣體分配板與基板表面間隔開,反之亦然,形成一個或更多個操作間隙。這種腔室對於不同處理站之間的間隙的一致性和均勻性以及隨著腔室的使用隨著時間的推移可能高度敏感。對於一些多站沉積系統,其具有間隙約為1mm,因此在獨立站中執行的處理極易受到微小間隙偏差的影響。
許多處理系統和處理工具在非常緊湊的空間要求下運行。例如,多基板ALD腔室可以在基板表面和氣體分配系統之間進行具0.8到1.5mm間隙的處理。這些小空間透過減少處理容積、最大限度地減少ALD循環時間和清洗時間以及最大限度地提高產量來最大限度地減少化學品消耗。
大容積批量處理腔室經常受加熱器組件相對於處理站的對準的變異,導致加熱器組件和處理站之間的處理間隙和處理容積的偏差。處理間隙和處理容積的偏差會影響處理的可重複性和加熱器的熱均勻性。傳統處理腔室的調平系統和方法使用複雜且昂貴的系統來測量和對準加熱器。由於部件的正常磨損,這些電動系統容易發生故障,從而導致腔室停機以進行維修和預防性維護。
因此,本領域需要用於控制基板支撐件和氣體分配組件之間的間隙的裝置和方法。
本公開發明的一個或更多個實施例涉及加熱器組件,其包括加熱器、加熱器支座、屏蔽軸和屏蔽板。加熱器具有限定厚度的支撐表面和底表面。加熱器支座的頂端與加熱器的底表面接觸。屏蔽軸具有頂端和底端、圍繞開放的內部區域的內表面和外表面。加熱器支座位於開放的內部區域內,加熱器支座的頂端在屏蔽軸的頂端上方延伸。屏蔽板具有頂表面、底表面和外周邊邊緣。屏蔽板還包括在內部從頂表面延伸到底表面的開口。延伸穿過屏蔽板中的開口的加熱器支座和加熱器的底表面與屏蔽板的頂表面間隔一定距離。屏蔽板的頂表面具有凹槽,該凹槽具有圍繞屏蔽板的外圍部分延伸的內表面和外表面。屏蔽板的外表面與屏蔽板的外周邊邊緣間隔開一段距離。
本公開發明的附加實施例涉及具有中心基座、加熱器組件和頂板的基板支撐件。複數個臂從其延伸,每個臂具有與中心基座接觸的內端和外端。加熱器組件連接到每個臂的外端並包括加熱器、加熱器支座、屏蔽軸和屏蔽板。加熱器具有限定厚度的支撐表面和底表面。加熱器支座的頂端與加熱器的底表面接觸。屏蔽軸具有頂端和底端、圍繞開放的內部區域的內表面和外表面。加熱器支座位於開放的內部區域內,且加熱器支座的頂端在屏蔽軸的頂端上方延伸。屏蔽板具有頂表面、底表面和外周邊邊緣。屏蔽板還包括在內部從頂表面延伸到底表面的開口。延伸穿過屏蔽板中的開口的加熱器支座和加熱器的底表面與屏蔽板的頂表面間隔一定距離。屏蔽板的頂表面具有凹槽,該凹槽具有圍繞屏蔽板的外圍部分而延伸的內表面和外表面。屏蔽板的外表面與屏蔽板的外周邊邊緣間隔開一段距離。頂板具有限定頂板厚度的頂表面和底表面,頂板具有貫穿厚度的開口以允許加熱器通過開口,頂板的底表面與流體密封件接觸。
在描述本公開發明的幾個示例性實施例之前,應當理解,本公開發明不限於以下描述中闡述的構造或處理步驟的細節。本公開發明能夠有其他實施例並且能夠以各種方式實踐或執行。
如在本說明書和所附請求項中所使用的,術語「基板」是指處理作用於其上的表面或表面的一部分。所屬技術領域具有通常知識者也將理解,對基板的提及也可僅指基板的一部分,除非上下文另有明確指示。此外,提及沉積在基板上可以指裸基板和具有沉積或形成在其上的一個或更多個膜或特徵的基板。
如本文所用,「基板」是指在製造處理期間在其上進行膜處理的任何基板或形成在基板上的材料表面。例如,可以在其上執行處理的基板表面包括諸如矽、氧化矽、應變矽、絕緣體上矽(SOI)、碳摻雜氧化矽、非晶矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石的材料,以及任何其他材料,例如金屬、金屬氮化物、金屬合金和其他導電材料,其具體取決於應用。基板包括但不限於半導體晶圓。基板可暴露於預處理處理,以拋光、蝕刻、還原、氧化、羥基化、退火、UV固化、電子束固化和/或烘烤基板表面。除了直接在基板本身的表面上進行薄膜處理之外,在本公開發明中,所公開的任何薄膜處理步驟也可以在如下文更詳細公開的基板上形成的底層上進行,並且術語「基板表面」旨在包括上下文所指示的底層。因此,例如,當膜/層或部分膜/層已沉積到基板表面上時,新沉積的膜/層的暴露表面成為基板表面。
如在本說明書和所附請求項中所使用的,術語「前驅物」、「反應物」、「反應氣體」等可互換使用以指代能夠與基板表面表面反應或與在基板表面形成的薄膜反應的任何氣態物質。
本公開發明的一些實施例有利地提供了使用O形環來調平加熱器以用於處理間隙控制而無需複雜的機動化系統的一種成本有效的解決方案。一些實施例提供將加熱器與熱隔離屏蔽、加熱器調平能力和/或用於在多晶圓處理腔室中的單個晶圓的處理容積隔離加以積體化的方式。
本公開發明的一些實施例提供積體化到熱屏蔽組件(也稱為加熱器屏蔽組件)的加熱器組件,以在加熱器支座周圍形成均勻的腔。加熱器屏蔽組件包括屏蔽板和屏蔽軸。加熱器屏蔽組件還包括在屏蔽板和屏蔽軸之間的流體密封件,該流體密封件配置成進行密封以防止洩漏並保持真空完整性。一些實施例的隔熱屏蔽增加了加熱器周圍溫度損失的均勻性。
本公開發明提供了與單基板或多基板(也稱為批處理)處理腔室一起使用的基板支撐件。圖1和圖2示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理腔室100。圖1示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的被圖示為截面等距視圖的處理腔室100。圖2以截面示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理腔室100。圖3至圖6示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件200。
處理腔室100具有帶有側壁104和腔室底板106的外殼102。外殼102與腔室蓋300一起限定處理容積109,也稱為內部容積109。
所示的處理站110包括三個主要部件:腔室蓋300(也稱為蓋)、泵/清洗插入件330和氣體注射器112。處理腔室100還包括複數個處理站110。處理站110位於外殼102的內部容積109中並且以圍繞基板支撐件200的旋轉軸211的圓形佈置定位。每個處理站110包括具有前表面114的氣體分配板112(也稱為氣體噴射器)。在一些實施例中,每個氣體噴射器112的前表面114基本上是共面的。處理站110被定義為可以進行處理的區域。例如,在一些實施例中,處理站110被定義為由如下所述的基板支撐件200的支撐表面231和氣體噴射器112的前表面114所界定的區域。在圖示的實施例中,加熱器230充當基板支撐表面並形成基板支撐件200的一部分。每個加熱器230包括限定加熱器230厚度的支撐表面231和底表面232。在一些實施例中,支撐表面231還包括供應用於延伸穿過支撐表面231的至少三個升降銷。
處理站110可以被配置為執行任何合適的處理並提供任何合適的處理條件。所使用的氣體分配板112的類型將取決於例如正在執行的處理類型和噴頭或氣體噴射器的類型。例如,被配置為作為原子層沉積裝置來操作的處理站110可以具有噴頭或渦流型氣體噴射器。然而,被配置為作為電漿站來操作的處理站110可以具有一個或更多個電極和/或接地板配置以在允許電漿氣體流向基板的同時產生電漿。圖2所示的實施例在圖的左側(處理站110a)與在圖的右側(處理站110b)具有不同類型的處理站110。合適的處理站110包括但不限於熱處理站、微波電漿、三電極CCP、ICP、平行板CCP、UV曝光、雷射處理、泵腔室、退火站和計量站。
圖3至圖6示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件200。支撐組件200包括可旋轉的中心基座210。可旋轉中心基座210可具有對稱或非對稱形狀並限定旋轉軸211。旋轉軸211,如圖6所示,沿第一方向延伸。第一方向可稱為垂直方向或沿z軸;然而,應當理解,以這種方式使用的術語「垂直」不限於垂直於重力的方向。
支撐組件200包括至少兩個支撐臂220,支撐臂220連接到中心基座210並從中心基座210延伸。支撐臂220具有內端221和加熱器安裝基座222。內端221與中心基座210接觸,使得當中心基座210圍繞旋轉軸211旋轉時,支撐臂220也隨之旋轉。支撐臂220可以透過緊固件(例如,螺栓)或透過與中心基座210一體形成而在內端221處連接到中心基座210。
在一些實施例中,支撐臂220垂直於旋轉軸211延伸,使得內端221或加熱器安裝基座222中的一者比在同一支撐臂220上的內端221和加熱器安裝基座222中的另一者更遠離旋轉軸211。在一些實施例中,支撐臂220的內端221比同一支撐臂220的加熱器安裝基座222更靠近旋轉軸211。
支撐組件200中的支撐臂220的數量可以變異。在一些實施例中,存在至少兩個支撐臂220、至少三個支撐臂220、至少四個支撐臂220或至少五個支撐臂220。在一些實施例中,存在三個支撐臂220。在一些實施例中,有四個支撐臂220。在一些實施例中,有五個支撐臂220。在一些實施例中,有六個支撐臂220。
支撐臂220可以圍繞中心基座210對稱地佈置。例如,在具有四個支撐臂220的支撐組件200中,每個支撐臂220圍繞中心基座210而以90°間隔定位。在具有三個支撐臂220的支撐組件200中,支撐臂220圍繞中心基座210而以120°的間隔定位。換句話說,在具有四個支撐臂220的實施例中,支撐臂被佈置為提供圍繞旋轉軸211的四重對稱。在一些實施例中,支撐組件200具有n個支撐臂220並且n個支撐臂220被佈置為提供圍繞旋轉軸211的n重對稱。
加熱器230位於支撐臂220的加熱器安裝基座222處。在一些實施例中,每個支撐臂220具有加熱器230。加熱器230的中心位於距旋轉軸211一定距離處,使得在中心基座210旋轉時,加熱器230沿圓形路徑移動。
加熱器230具有可支撐基板的支撐表面231。在一些實施例中,加熱器230與支撐表面231基本上是共面的。如以這種方式使用的,「基本共面」意味著由各個支撐表面231形成的平面在由另一個支撐表面231所形成的平面的±5°、±4°、±3°、±2°或±1°內。
在一些實施例中,加熱器230直接定位在支撐臂220的加熱器安裝基座222上。在一些實施例中,如圖所示,加熱器230透過加熱器支座234被提升到支撐臂220的加熱器安裝基座222上方。加熱器支座234具有基本上圓柱形的主體並且可以是任何尺寸和長度以增加加熱器230的高度。
在一些實施例中,通道236形成在中心基座210、支撐臂220和/或加熱器支座234中的一者或更多者中。通道236可用於路由電連接或提供氣流。
加熱器可以是所屬技術領域具有通常知識者已知的任何合適類型的加熱器。在一些實施例中,加熱器是在加熱器主體內具有一個或更多個加熱元件的電阻加熱器。
在一些實施例中,如圖4所示,屏蔽板240是盤狀的並且圍繞每個加熱器230來定位。在所示實施例中,屏蔽板240位於加熱器230下方,使得屏蔽板240的頂表面241在加熱器的支撐表面231下方。
一些實施例的加熱器230包括附加部件。例如,一些實施例的加熱器包括靜電卡盤。靜電卡盤可以包括各種導線和電極,從而可以在移動加熱器的同時將位於支撐表面231上的基板保持就位。這允許基板在處理開始時被夾在加熱器上,並在移動到不同處理區域時保持在同一加熱器上的相同位置。在一些實施例中,導線和電極經路由而穿過支撐臂220中的通道236。靜電卡盤被配置為設置在加熱器230內的卡盤表面。
在一些實施例中,如圖5所示,頂板245是圍繞所有加熱器230的單個部件,其具有至少一個開口242以允許進出加熱器230的支撐表面231。頂板245具有限定頂板245的厚度的頂表面246和底表面249。開口242可以允許加熱器230穿過頂板245。在一些實施例中,頂板245被固定以便頂板245垂直移動並隨著加熱器230旋轉。
如圖6A所示,在一些實施例中,頂板245具有形成主平面248的頂表面246,該主平面248與由加熱器230的支撐表面231形成的主平面247基本平行。在一些實施例中,頂板245具有形成主平面248的頂表面246,主平面248在支撐表面231的主平面247上方距離D。在一些實施例中,距離D基本上等於待處理的基板390的厚度,使得支撐表面231與頂板245的頂表面246共面,如圖6B所示。如以這種方式使用的,術語「基本共面」是指由基板390的表面形成的主平面在±1mm、±0.5mm、±0.4mm、±0.3mm、±0.2mm或±0.1mm內的共面性。
圖7示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的具有加熱器組件205的支撐組件200的一部分的等距視圖。圖8示出了具有圖7所示的沿線8-8'所截取的加熱器組件205的支撐組件200的一部分的截面視圖。圖中的陰影用於幫助區分不同的組件,並不暗示任何特定的結構材料。在一些實施例中,加熱器組件205包括加熱器230、加熱器支座234和由屏蔽軸250和屏蔽板240組成的屏蔽。
屏蔽軸240具有外表面255和內表面257,內表面257圍繞每個加熱器支座234。屏蔽軸250具有限定屏蔽軸250的長度的頂端252和底端258。一些實施例的屏蔽軸250具有與支座234的形狀同心的形狀。在一些實施例中,屏蔽軸250具有大致圓柱形的主體。以這種方式使用時,術語「大致圓柱形」意味著該形狀給出圓柱形的整體外觀並且包括細長的橢圓形。
在一些實施例中,屏蔽軸250的底端258包括底部凸緣267。一些實施例的底部凸緣267具有限定厚度的頂表面260和底表面262。在一些實施例中,底部凸緣267從外表面255向外延伸。一些實施例的底部凸緣267為緊固件或其他部件提供空間。
在一些實施例中,至少三個孔259延伸穿過底端258的厚度。在一些實施例中,孔259延伸穿過作為底端258的一部分的凸緣267的厚度。在一些實施例中,至少三個孔259圍繞屏蔽軸250的中心軸253而間隔開。在一些實施例中,至少三個孔259圍繞中心軸253而等距間隔開。在一些實施例中,存在圍繞中心軸253等距間隔開的三個孔259,使得從中心軸253測量,孔259以120度的間隔定位。在一些實施例中,至少四個孔延伸穿過底端258的厚度,至少四個孔呈圍繞屏蔽軸250的中心軸的方形平面配置,其中至少四個孔中的每一者被定位彼此成90度角。
在一些實施例中,調平緊固件261設置在至少三個孔259中的每一者內。一些實施例的調平緊固件261用於將屏蔽軸250調平和固定到支撐臂220的外端224的頂表面223。調平緊固件261被配置為相對於加熱器安裝基座222的頂表面223以垂直地調節屏蔽軸250。換句話說,在一些實施例中,調平緊固件261被配置為允許調節屏蔽軸250,使得屏蔽軸的中心軸253基本上垂直於(±2°)加熱器安裝基座222的頂表面223。
在一些實施例中,如下文進一步詳細解釋的,在執行屏蔽軸250相對於支撐臂220的外端224的校準的情況下,一個或更多個厚度可變的墊片(未示出)被定位在調平緊固件261的周圍。在一些實施例中,一個或更多個墊片位於支撐臂220的外端224和屏蔽軸250的底表面262之間。
加熱器支座234包括頂端235和底端237。加熱器支座234的頂端235與加熱器230的底表面232接觸。加熱器支座234的底端237與支座安裝基座310接觸。一些實施例的支座安裝基座310被配置為將加熱器支座234固定到支撐臂220的外端224。在一些實施例中,加熱器支座234具有開放的內部通道239以允許電連接244連接到加熱器230內的靜電卡盤的一個或更多個熱元件219或電極217。所屬技術領域具有通常知識者將熟悉加熱器和靜電卡盤的構造,並且將理解加熱器230內的熱和電部件的佈置可以變異。
在圖示的實施例中,加熱器支座234的頂端235在屏蔽軸250的頂端252之上。在一些實施例中,屏蔽軸250的頂端252在加熱器支座234的頂端235上方延伸。在一些實施例中,屏蔽軸250的頂端252延伸到加熱器支座234的頂端235。
如圖8和9所示,屏蔽板240具有限定厚度的頂表面270、底表面272。屏蔽板240還包括從頂表面270延伸到底表面272的開口271。在一些實施例中,如圖所示,加熱器230的底表面232與屏蔽板240的頂表面270間隔一定距離。在一些實施例中,加熱器230的底表面232與屏蔽板240的頂表面270之間的距離在0.01mm至50mm的範圍內,或在0.25mm至40mm的範圍內,或在0.5mm至30mm的範圍內,或在1mm至20mm的範圍內。
屏蔽板240具有內部分274、外部分275和外周邊邊緣281。在一些實施例中,外部分275的厚度大於內部分274的厚度。在一些實施例中,屏蔽板240的底表面272與屏蔽軸250的頂端252接觸並且被穿過至少三個孔254延伸的緊固件256加以固定,該至少三個孔254延伸穿過頂端252。在一些實施例中,底表面272焊接到屏蔽軸250的頂端252。在一些實施例中,屏蔽板240的底表面272具有更大的厚度,其中頂端252與屏蔽板240的底表面272接觸。較大的厚度用於適應配置成接收緊固件256的緊固件孔。
圖9示出了具有頂板245和屏蔽板240的加熱器230的外邊緣的一部分。在圖示的實施例中,屏蔽板240位於頂板245的至少一個開口242之一的下方。屏蔽板240的頂表面270還包括凹槽278,該凹槽278具有圍繞屏蔽板240的外圍部分276延伸的內表面279和外表面280,外表面280與屏蔽板240的外圍邊緣281間隔一定距離。
在至少一個開口242的每一者處,頂板245的底表面249與屏蔽板240的頂表面270的外圍部分276接觸。第一流體密封件392(也稱為「頂部流體密封件」)設置在外圍邊緣281的環形凹槽278內以維持處理站110內的低壓條件。第一流體密封件392被配置為圍繞屏蔽板240的外圍而不均勻地壓縮,使得在屏蔽板240和頂板245之間施加不均勻壓力的情況下,第一流體密封件392仍然在該處理站內保持大氣條件。
在一些實施例中,具有厚度的環形墊片350位於屏蔽板240的頂表面241(其在加熱器230的支撐表面231下方)和頂板245的底表面249之間。環形墊片350被配置為壓縮至少部分地位於屏蔽板240的凹槽278內的第一流體密封件392。在一些實施例中,環形墊片350的厚度可以被配置為適應屏蔽板240的頂表面241和頂板245的底表面249之間的可變距離。在一些實施例中,環形墊片350在環的外圍周圍具有可變的厚度。在一些實施例中,環形墊片350包括組裝成環形的複數個單獨部件。
在一些實施例中,在環形墊片350和頂板245之間形成氣室283。氣室283可以是所屬技術領域具有通常知識者將理解的任何合適的形狀和/或尺寸。一些實施例的氣室283連接到真空源(例如,真空泵、前級管線)以防止處理氣體從處理站中的處理區域洩漏出。
在一些實施例中,環形墊片350和第一流體密封件392都被配置為進行密封以防止氣體洩漏進或出處理站並保持處理站中的真空完整性。在一些實施例中,第一流體密封件392被配置為進行密封以在處理站110內有達1.5mm、1.25mm、1mm、0.75mm或0.5mm的垂直處理間隙變異。垂直處理間隙由支撐表面231和每個氣體噴射器112的前表面114之間的垂直距離限定。在一些實施例中,在處理間隙太小的情況則提供具有較大厚度的墊片350。在一些實施例中,在處理間隙太大的情況則提供具有較小厚度的墊片350。同樣,第一流體密封件392的尺寸可以過大以解決過小的處理間隙。在一些實施例中,第一流體密封件被配置為進行密封以防止洩漏並且在腔室內保持達1mm的垂直間隙變異的真空完整性。
第一流體密封件392可以是所屬技術領域具有通常知識者已知的與處理氣體和處理條件相容的任何合適的可壓縮部件。在一些實施例中,第一流體密封件392被配置為具有12%至13%的最大壓縮。在一些實施例中,第一流體密封件392被配置為具有在第一流體密封件392的初始厚度的1%至15%、或5%至14%、或10%至13%範圍內的最大壓縮。
第一流體密封件392被配置成不均勻地壓縮以解決支撐表面231的平面變異。由於馬達跳動或由於加熱器支座234、屏蔽軸250、支座安裝基座310、支撐臂220、屏蔽板240和頂板245中的一者或更多者的機械公差的變異,故可能會發生平面變異。在一些實施例中,第一流體密封被配置為適應屏蔽板240和頂板245之間達0.5mm的垂直間隙變異。
參照圖10,在一些實施例中,支座安裝基座310連接到加熱器支座234的底端237和屏蔽軸250的底端258。支座安裝基座310被配置為將加熱器支座234和屏蔽軸250固定到支撐臂220的外端224。支座安裝基座310具有頂端312和底端314,頂端312的直徑大於底端314的直徑。頂端312的頂表面316與加熱器支座234的底部接觸。
支座安裝基座310的底端314被配置為在支撐臂220的頂表面223的開口225內交叉。在一些實施例中,底端314延伸到支撐臂220的開口225中一定深度。在一些實施例中,底端314壓配合或緊配合在開口225內。
在一些實施例中,屏蔽軸250的底端258具有開口251以允許支座安裝基座310的下部分238延伸穿過。
在一些實施例中,支座安裝基座310的頂端312還包括複數個階梯表面315。在一些實施例中,複數個階梯表面315中的每一者具有從支座安裝基座310的頂表面316到支座安裝基座310的底表面318逐漸變小的直徑。複數個階梯表面315中的每一者具有底表面317,其與屏蔽軸250的內凸緣264的對應階梯接觸。在一些實施例中,複數個階梯表面315的每個底表面318中的一者或更多者進一步包括用於接收複數個流體密封件311的通道313。複數個流體密封件311被配置為在複數個流體密封件311被壓縮在複數個階梯表面315中的每一者的底表面317與屏蔽軸250的內凸緣264的對應台階之間時維持屏蔽軸250內的低大氣環境。在一些實施例中,頂表面316部分地凹入支座安裝基座310的頂端312內。
在具有複數個處理站110的實施例中,支撐臂220包括如前所述的外端221。在具有單個處理站的實施例中,加熱器安裝基座222包括與屏蔽軸250的底表面262相鄰的頂表面223。加熱器安裝基座222的頂表面223包括連接到加熱器安裝基座222的開放的內部區域的開口225。開口225部分地延伸穿過頂表面223。開口225同心地位於加熱器安裝座222的中心軸上。開口225被配置為允許用於電纜、流體通道和氣體通道穿過加熱器安裝基座222的開放的內部區域且通過支座安裝基座310而進入加熱器支座234的開放內部通道的通路。在一些實施例中,開口225被配置為接收支座安裝基座310的底部分314。
頂表面223還包括環形凹槽227,以用於接收圍繞開口225設置的第二流體密封件229(也稱為「底部流體密封件」)。第二流體密封件229與屏蔽軸250的底表面268接觸。第二流體密封件229被配置為允許屏蔽軸250相對於加熱器安裝基座222的頂表面223移動。
第二流體密封件229被配置為允許至少一個墊片(未示出)被定位在屏蔽軸250的底表面268和加熱器安裝基座222的頂表面223之間。在一些實施例中,至少一個墊片是圍繞開口225而定位的環形墊片。在一些實施例中,至少一個墊片位於將屏蔽軸250的底端258固定到支撐臂220的頂表面223的緊固件之間。
在一些實施例中,第一流體密封件392和第二流體密封件229是O形環。在一些實施例中,第一流體密封件392和第二流體密封件229是V形環。在一些實施例中,第一流體密封件392和第二流體密封件229是L形環。
屏蔽板240和屏蔽軸250形成均勻的加熱器屏蔽組件。加熱器屏蔽組件形成由第一流體密封件392和第二流體密封件299所密封以防止洩漏的均勻腔,而保持均勻腔內的真空完整性。加熱器屏蔽組件(也稱為熱屏蔽組件)增加了加熱器230周圍溫度均勻性損失。
如圖11和12所示,加熱器230的每個支撐表面231與加熱器230的其他每個支撐表面231基本上共面。在一些實施例中,支撐表面231相對於加熱器支座234成角度θ,校准後,角度θ為90度,從而為支撐表面231提供水平地水平表面。
如圖12所示,馬達偏轉會導致支撐表面231和加熱器支座234處於不正確對準的狀態,其中角度θ不再基本上是90度。連續循環和扭力掃描也會導致不正確的對準,從而導致擺動、處理腔室內的內部容積變異或分離間隙距離的變異。
在一些實施例中,利用複數個位移感測器來機械地校正不正確的對準,由此使支撐表面231與頂板245正確對準。在一些實施例中,機械校正包括但不限於在加熱器支座234和加熱器230之間的連接點或凸緣上加墊片填隙、在加熱器支座234和支撐臂220之間的連接點加墊片填隙、調整屏蔽軸250的頂端252、屏蔽軸250的底端258的緊固件。校準還可包括在屏蔽軸250的頂端252的緊固件256之間放置墊片,在屏蔽軸250的底端258的調平緊固件261之間放置墊片。機械校準還可包括放置或調整環形墊片350的厚度以適應垂直處理間隙偏差。
在一些實施例中,如下文進一步詳細描述的,由於如圖12中所示的不正確對準加熱器支座234而引起的偏轉和擺動會被校準。在將加熱器支座234的偏轉和擺動進行校正並使其正確對準之後,使角度θ進入大致90度的正確對準。
在一些實施例中,複數個位移感測器優選地是雷射位移感測器,藉此雷射束被導向支撐表面231。位移感測器被配置為測量從感測器到支撐表面231上的點的距離。在一些實施例中,位移感測器還被配置為測量感測器與頂板245的頂表面246上的點之間的距離。
在所描述的實施例中,位移感測器是至少一組三個感測器的一部分。三個感測器的集合中的每一者被配置為測量從感測器到表面上的點的距離,由此三個感測器測量到所述表面上的三個點的距離。在一些實施例中,該組三個感測器以等邊三角形配置彼此等距定位,該三角形配置位於x-y平面中,而具有相對於被校準用於共面性的表面的中心軸。
在所描述的實施例中,位移感測器被配置為測量支撐表面231相對於對應的一組三個感測器的平行度。所述表面相對於一組三個感測器的平行度係透過三個感測器中的每一者與表面上的點之間的距離計算,該距離係在相對於感測器的三角形配置的x-y平面的z平面中。在一些實施例中,位移感測器被配置為測量相對支撐表面231相對於對應的兩組三個感測器的平行度。在一些實施例中,位移感測器被配置為測量多個支撐表面231相對於位移感測器的平行度。在一些實施例中,位移感測器被配置為測量頂板245的頂表面246相對於對應的一組三個感測器的平行度。
圖14示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理平台400。圖4所示的實施例僅代表一種可能的配置並且不應被視為限制本公開發明的範圍。例如,在一些實施例中,處理平台400具有與所示實施例不同數量的一個或更多個處理腔室100、緩衝站420和/或機器人430配置。
示例性處理平台400包括具有複數個側面411、412、413、414的中央轉移站410。所示的轉移站410具有第一側411、第二側412、第三側413和第四側414。儘管示出了四個邊,但是所屬技術領域具有通常知識者將理解,取決於(例如)處理平台400的整體配置,轉移站410可以有任何合適數量的邊。在一些實施例中,轉移站410具有三邊、四邊、五邊、六邊、七邊或八邊。
轉移站410具有定位在其中的機器人430。機器人430可以是能夠在處理期間移動基板的任何合適的機器人。在一些實施例中,機器人430具有第一臂431和第二臂432。第一臂431和第二臂432可以獨立於另一個臂移動。第一臂431和第二臂432可在x-y平面內和/或沿-軸移動。在一些實施例中,機器人430包括第三臂(未示出)或第四臂(未示出)。每個臂可以獨立於其他臂移動。
所示實施例包括六個處理腔室100,其中兩個連接到中央轉移站410的第二側412、第三側413和第四側414中的每一者。每個處理腔室100可以被配置為執行不同的處理。
處理平台400還可以包括一個或更多個緩衝站420,其連接到中央轉移站410的第一側411。緩衝站420可以執行相同或不同的功能。例如,緩衝站可以保持一基板盒被處理的基板並將該基板返回到原始基板盒,或者緩衝站之一可以保持未處理的基板,該基板在處理之後被移動到另一個緩衝站。在一些實施例中,一個或更多個緩衝站被配置為在處理之前和/或之後預處理、預熱或清潔基板。
處理平台400還可以包括在中央轉移站410和處理腔室100中的任一個之間的一個或更多個狹縫閥418。狹縫閥418可以打開和關閉以將處理腔室100內的內部容積與中央轉移站410內的環境隔離。例如,如果處理腔室將在處理期間產生電漿,則關閉該處理腔室的狹縫閥以防止偶然電漿損壞轉移站中的機器人可能是有幫助的。
處理平台400可以連接到工廠界面450以允許將基板或基板盒裝載到處理平台400中。工廠界面450內的機器人455可用於將基板或基板盒移入和移出緩衝站。基板或基板盒可以透過中央轉移站410中的機器人430在處理平台400內移動。在一些實施例中,工廠界面450是另一個集群工具(即,另一個多腔室處理平台)的轉移站。
控制器495可被提供並耦合到處理平台400的各種組件以控制其操作。控制器495可以是控制整個處理平台400的單個控制器,或控制處理平台400的各個部分的多個控制器。例如,一些實施例的處理平台400包括用於單獨處理腔室100、中央轉移站410、工廠界面450和/或機器人430中的一者或更多者的單獨控制器。
在一些實施例中,處理腔室100還包括控制器495,其連接到複數個基本共面的支撐表面231,其配置為控制第一溫度或第二溫度中的一者或更多者。在一或多個實施例中,控制器495控制基板支撐件200(圖2)的移動速度。
在一些實施例中,控制器495包括中央處理單元(CPU)496、記憶體497和支援電路498。控制器495可以直接控制處理平台400,或透過與特定處理腔室和/或支援系統部件相關聯的電腦(或控制器)來控制。
控制器495可以是任何形式的通用電腦處理器中的一種,其可以在工業環境中用於控制各種腔室和子處理器。記憶體497或控制器495的電腦可讀媒體可以是容易獲得的記憶體中的一種或多種,例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟、光儲存媒體(例如,光碟或數位影像光碟)、閃存驅動器或任何其他形式的本端或遠程數位儲存。記憶體497可以保留可由處理器(CPU 496)操作以控制處理平台400的參數和組件的指令集。
支援電路498耦合到CPU 496以用於以常規方式支援處理器。這些電路包括高速緩存、電源、時脈電路、輸入/輸出電路和子系統等。一個或更多個處理可以作為軟體例程儲存在記憶體498中,其在被處理器執行或調用時使處理器以本文所述的方式控制處理平台400或單獨處理腔室的操作。軟體例程還可以由遠離由CPU 496控制的硬體的第二CPU(未示出)儲存和/或執行。
本公開發明的一些或全部處理和方法也可以在硬體中執行。因此,該處理可以在軟體中實現並使用電腦系統在硬體中(作為(例如專用積體電路或其他類型的硬體實現))來執行,或者作為軟體和硬體的組合來執行。當由處理器執行時,軟體例程將通用電腦轉換為控制腔室操作的專用電腦(控制器),從而執行處理。
在一些實施例中,控制器495具有一種或多種配置來執行單獨的處理或子處理以執行該方法。控制器495可以連接到中間組件並被配置為操作中間組件以執行方法的功能。例如,控制器495可以連接到並被配置為控制氣閥、致動器、馬達、狹縫閥、真空控制或其他部件中的一者或更多者。
電源530連接到電極521、522以在電極521、522之間產生電壓差。電源530透過傳輸線531、532連接到電極521、522。傳輸線531、532由任何合適的絕緣體電隔離以防止短路或電弧。
一些實施例的電源530向電極521提供第一電壓(也稱為電勢)並且向電極522提供不同於第一電壓的第二電壓。在一些實施例中,電源530被配置為向電極521、522提供高壓直流(DC)和低壓交流(AC)分量。
在本公開發明的一個或更多個實施例中,電源530包括或連接到電容感測器535。在一些實施例中,電容感測器535是基板支撐件500的主體502內的單獨感測器,如圖2所示。在一些實施例中,電容感測器是電源530的電子設備的一部分。
在一些實施例中,控制器590連接到至少一個加熱元件540並且被配置為控制到至少一個加熱元件540的功率。在一些實施例中,控制器590連接到溫度感測器(例如,高溫計、熱電偶等)以測量基板或基板支撐件500的溫度並改變加熱元件540的功率以保持預定溫度。
在一些實施例中,控制器590連接到位移感測器並且被配置為決定至少垂直處理間隙的偏差。控制器590還被配置為決定支撐表面231的共面性並提供用於機械校準的加墊片填隙值。控制器590還被配置為測量:基板和噴頭之間的處理間隙、升降銷致動平面、頂表面平坦度、加熱器支座234偏轉、加熱器支座234由於加熱器到噴頭的真空和平行度引起的偏轉中的一者或更多者。
描述了根據本公開發明的一個或更多個實施例的在真空下校準處理腔室100的方法。該方法包括以下步驟:將位於內部容積109內的一個或更多個支撐表面231的頂表面與腔室蓋300對齊以建立處理間隙,該一個或更多個支撐表面231連接到支撐柱190,支撐柱190延伸穿過腔室底板106中的開口120且附接到腔室底板106的底表面118的支撐板320中的開口;並且在內部容積109內產生真空環境,導致腔室底板106向內部容積109偏轉,同時保持處理間隙。處理間隙在1mm到2mm之間。
返回參考圖1、2、3A和3B,本公開發明的一個或更多個實施例涉及處理腔室100。處理腔室包括支撐板320,其用於減輕由於內部容積109內的低大氣條件引起的腔室底板106的偏轉效應。支撐柱190延伸穿過腔室底板106和支撐板320,同時波紋管組件340將內部容積109外部的大氣環境與內部容積109內的真空或低大氣條件分開。
在整個說明書中對「一個實施例」、「某些實施例」、「一個或更多個實施例」或「一實施例」的引用意味著結合實施例描述的特定特徵、結構、材料或特性會包括在本公開發明的至少一個實施例。因此,諸如「在一個或更多個實施例中」、「在某些實施例中」、「在一個實施例中」或「在一實施例中」之類的短語在貫穿本說明書的各個地方的出現不一定是指本公開發明的相同實施例。此外,特定特徵、結構、材料或特性可以在一個或更多個實施例中以任何合適的方式組合。
雖然已經參考特定實施例描述了本文的公開,但是所屬技術領域具有通常知識者將理解所描述的實施例僅是對本公開發明的原理和應用的說明。對所屬技術領域具有通常知識者顯而易見的是,在不脫離本公開發明的精神和範圍的情況下,可以對本公開發明的方法和設備進行各種修改和變異。因此,本公開發明可以包括在所附申請專利範圍及其等同物的範圍內的修改和變異。
100:處理腔室
200:支撐組件
104:側壁
106:腔室底板
102:外殼
300:腔室蓋
109:處理容積
109:內部容積
110:處理站
330:插入件
112:氣體注射器
200:基板支撐件
211:旋轉軸
114:前表面
112:氣體分配板
231:支撐表面
230:加熱器
232:底表面
110a:處理站
110b:處理站
210:中心基座
220:支撐臂
221:內端
222:加熱器安裝基座
236:通道
240:屏蔽板
241:頂表面
245:頂板
242:開口
246:頂表面
249:底表面
248:主平面
247:主平面
D:距離
390:基板
205:加熱器組件
250:屏蔽軸
255:外表面
257:內表面
234:加熱器支座
252:頂端
258:底端
267:凸緣
260:頂表面
262:底表面
259:孔
253:中心軸
261:調平緊固件
224:外端
223:頂表面
235:頂端
237:底端
310:支座安裝基座
239:內部通道
244:電連接
219:熱元件
217:電極
270:頂表面
272:底表面
271:開口
274:內部分
275:外部分
256:緊固件
280:外表面
279:內表面
281:外圍邊緣
276:外圍部分
392:第一流體密封件
278:凹槽
350:環形墊片
283:氣室
312:頂端
314:底端
225:開口
251:開口
238:下部分
315:階梯表面
316:頂表面
318:底表面
317:底表面
264:內凸緣
311:流體密封件
313:通道
221:外端
314:底部分
229:第二流體密封件
268:底表面
400:處理平台
420:緩衝站
430:機器人
411、412、413、414:側面
410:轉移站
431:第一臂
432:第二臂
418:狹縫閥
450:工廠界面
495:控制器
496:中央處理單元(CPU)
497:記憶體
498:支援電路
530:電源
521、522:電極
531、532:傳輸線
535:電容感測器
502:主體
590:控制器
540:加熱元件
500:基板支撐件
190:支撐柱
120:開口
118:底表面
320:支撐板
340:波紋管組件
為了能夠詳細理解本公開發明的上述特徵的方式,可以透過參考實施例獲得對本公開發明的更具體的描述(其已於上述簡要概括),其中一些在附圖中示出。然而,要注意的是,附圖僅示出了本公開發明的典型實施例,因此不應被認為是對其範圍的限制,因為本公開發明可以允許其他同樣有效的實施例。
圖1示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理腔室的截面等距視圖;
圖2示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理腔室的截面視圖;
圖3示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件的底部透視圖;
圖4示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件的頂部透視圖;
圖5示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件的頂部透視圖;
圖6A示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件的示意性截面視圖;
圖6B示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的支撐組件的示意性截面視圖;
圖7示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的前透視圖;
圖8示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的截面視圖;
圖9示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的詳細截面視圖;
圖10示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的詳細截面視圖;
圖11示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的示意性截面視圖;
圖12示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的加熱器組件的示意性截面視圖;和
圖13示出了根據本公開發明的一個或更多個實施例的處理平台的示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
230:加熱器
220:支撐臂
221:內端
222:加熱器安裝基座
240:屏蔽板
250:屏蔽軸
255:外表面
257:內表面
234:加熱器支座
252:頂端
258:底端
267:凸緣
260:頂表面
262:底表面
259:孔
253:中心軸
261:調平緊固件
224:外端
223:頂表面
235:頂端
237:底端
310:支座安裝基座
239:內部通道
244:電連接
219:熱元件
217:電極
270:頂表面
272:底表面
271:開口
274:內部分
275:外部分
280:外表面
279:內表面
281:外圍邊緣
392:第一流體密封件
278:凹槽
350:環形墊片
283:氣室
Claims (20)
- 一種加熱器組件,其包括: 一加熱器,該加熱器包括限定一厚度的一支撐表面和一底表面; 一加熱器支座具有一頂端和一底端,該頂端與該加熱器的該底表面接觸; 一屏蔽軸,該屏蔽軸具有一頂端和一底端、圍繞一開放的內部區域的一內表面和一外表面,該加熱器支座位於該開放的內部區域內,且該加熱器支座的該頂端延伸在該屏蔽軸的該頂端上方;和 一屏蔽板,該屏蔽板具有一頂表面、一底表面和一外周邊邊緣,該屏蔽板在一內部分具有從該頂表面延伸到該底表面的一開口,該加熱器支座延伸穿過該屏蔽板中的該開口,該加熱器的該底表面與該屏蔽板的該頂表面間隔一距離,該屏蔽板的該頂表面具有一凹槽,該凹槽具有圍繞該屏蔽板的一周邊部分延伸的一內表面和一外表面,該外表面與該屏蔽板的該外周邊邊緣間隔開一距離。
- 如請求項1所述的加熱器組件,其中,該屏蔽軸包括從該外表面向外延伸的一頂部凸緣,且該屏蔽軸透過穿過該頂部凸緣延伸的緊固件而連接到該屏蔽板。
- 如請求項1所述的加熱器組件,還包括連接到該支座的該底端的一支座安裝基座。
- 如請求項3所述的加熱器組件,其中,該支座安裝基座連接到該屏蔽軸的該底端。
- 如請求項4所述的加熱器組件,其中,該屏蔽軸的該底端具有一開口以允許該支座安裝基座的一下部分延伸穿過。
- 如請求項5所述的加熱器組件,還包括具有一頂表面的一加熱器安裝基座,該屏蔽軸的該底表面位於鄰近於該加熱器安裝基座的該頂表面的位置。
- 如請求項6所述的加熱器組件,其中該加熱器安裝基座的該頂表面包括連接到該加熱器安裝基座的一開放的內部區域的一開口。
- 如請求項7所述的加熱器組件,其中該支座安裝基座的下部分至少部分地延伸到該加熱器安裝基座的該頂表面中的該開口中,以允許電連接穿過該加熱器安裝基座的該開放的內部區域而穿過該支座安裝基座並進入該加熱器支座的一開放式內部通道。
- 如請求項6所述的加熱器組件,其中一流體密封件設置在該加熱器安裝基座的該頂表面的一圓形凹槽內,該流體密封允許該屏蔽軸相對於一加熱器安裝基座的該頂表面呈垂直地移動。
- 如請求項9所述的加熱器組件,其中該屏蔽軸的該底表面包括從該外表面向外延伸的一底部凸緣。
- 如請求項10所述的加熱器組件,還包括複數個調平緊固件,該調平緊固件延伸穿過該屏蔽軸的底部凸緣而到該加熱器安裝基座中,該調平緊固件被配置為相對於該加熱器安裝基座的該頂表面垂直地調整該屏蔽軸。
- 如請求項1所述的加熱器組件,還包括一頂板,該頂板具有限定該頂板厚度的一頂表面和一底表面,該頂板具有穿過該厚度的一開口以允許該加熱器穿過該開口,該頂板的該底表面與該屏蔽板的該頂表面中的該凹槽中的一流體密封件接觸。
- 如請求項12所述的加熱器組件,還包括一環形墊片,該環形墊片具有限定該環形墊片的一厚度的一頂表面和一底表面,該環形墊片定位在該屏蔽件的該頂表面和該頂板的該底表面之間的該加熱器的周圍。
- 如請求項13所述的加熱器組件,其中該流體密封件被配置為進行密封以防止大氣並保持真空完整性,該真空完整性在該屏蔽板的該頂表面和該板的該底表面之間的垂直間隙變異達1mm。
- 如請求項14所述的加熱器組件,其中該流體密封件被配置成被非均勻壓縮。
- 如請求項14所述的加熱器組件,其中該流體密封件被配置成適應該密封平台和該密封板之間達0.5mm的垂直間隙變異。
- 如請求項14所述的加熱器組件,其中該流體密封件被配置為在該密封平台和該密封板之間的0.5mm間隙處具有2%至3%的一最小壓縮。
- 如請求項14所述的加熱器組件,其中該流體密封件被配置為具有12%至13%的一最大壓縮。
- 一種積體化至一加熱器組件的隔熱屏蔽,其包括: 一屏蔽軸,該屏蔽軸具有一頂端和一底端、圍繞一開放的內部區域的一內表面,和一外表面,該開放的內部區域被配置為圍繞加熱器支座; 一屏蔽板,該屏蔽板具有一頂表面、一底表面和一外周邊邊緣,該屏蔽板在一內部分具有從該頂表面延伸到該底表面的一開口,該加熱器支座延伸穿過該屏蔽板中的該開口,該加熱器的該底表面與該屏蔽板的該頂表面間隔一距離,該屏蔽板的該頂表面具有一凹槽,該凹槽具有圍繞該屏蔽板的一周邊部分延伸的一內表面和一外表面,該外表面與該屏蔽板的該外周邊邊緣間隔一距離; 一第一流體密封件,該第一流體密封件設置在該屏蔽板的該凹槽內以維持該處理站內的低壓條件;和 一第二流體密封件,該第二流體密封件設置在該屏蔽軸的該底表面和一支撐臂的一頂表面之間。
- 一種基板支撐件,其包括: 一中心基座,該中心基座具有從其延伸的複數個臂,每個臂具有與該中心基座接觸的一內端和一外端; 一加熱器組件,該加熱器組件連接到每個臂的該外端,該加熱器組件包括: 一加熱器,該加熱器包括限定一厚度的一支撐表面和一底表面; 一加熱器支座,該加熱器支座具有一頂端和一底端,該頂端與該加熱器的該底表面接觸; 一屏蔽軸,該屏蔽軸具有一頂端和一底端、圍繞一開放的內部區域的一內表面和一外表面,該加熱器支座位於該開放的內部區域內且該加熱器支座的該頂端在該屏蔽軸的該頂端上方延伸;和 一屏蔽板具有一頂表面、一底表面和一外周邊邊緣,該屏蔽板在一內部分具有從該頂表面延伸到該底表面的一開口,該加熱器支座延伸穿過該屏蔽板中的該開口,該加熱器的該底表面與該屏蔽板的該頂表面間隔一距離,該屏蔽板的該頂表面具有一凹槽,該凹槽具有圍繞該屏蔽板的一周邊部分而延伸的一內表面和一外表面,該外表面與該屏蔽板的該外周邊邊緣間隔一距離; 一頂板,該頂板具有限定該頂板的一厚度的一頂表面和一底表面,該頂板具有穿過該厚度的一開口以允許該加熱器穿過該開口,該頂板的該底表面與該流體密封件接觸。
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