TW202245107A - 防止應用容積中的底部淨化侵入及加熱器下方的處理氣體擴散的硬體 - Google Patents
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Abstract
示例性半導體處理腔室可以包括具有頂表面的基板支撐件。頂表面的外圍邊緣區域可以相對於頂表面的中間區域內凹。腔室可以包括圍繞基板支撐件的外表面所設置的泵送襯裡。腔室可以包括設置在基板支撐件和泵送襯裡之間的襯裡。襯裡可以與外表面間隔開以在襯裡和基板支撐件之間限定淨化管腔。腔室可以包括位於外圍邊緣區域上的邊緣環。邊緣環可以延伸超過基板支撐件的外圍邊緣並且在襯裡的一部分之上。可以在邊緣環的底面和襯裡的頂表面之間形成間隙。間隙和淨化管腔可以流體耦合。
Description
本申請要求於2021年3月26日提交的發明名稱為「HARDWARE TO PREVENT BOTTOM PURGE INCURSION IN APPLICATION VOLUME AND PROCESS GAS DIFFUSION BELOW HEATER」的編號第17/214,011號的美國專利申請的權益和優先權，其透過以下方式併入本文全文作為參考。
本技術涉及用於半導體製造的部件和裝置。更具體地，本技術涉及處理腔室分配部件和其他半導體處理設備。
在諸如化學氣相沉積(CVD)操作的基板處理操作期間，處理氣體可能在基板支撐件的頂表面下方擴散。擴散的處理氣體導致材料沉積到基板支撐件的外表面上和/或基板處理腔室的不是基板的其他部件或表面上。沉積會延遲基板處理操作，導致基板處理腔室的生產停機時間，導致清潔時間增加，降低產量，導致基板上的非均勻沉積，和/或導致基板缺陷。因此，需要改進的系統和方法，以減少處理氣體在基板支撐件的頂表面下方的擴散。本技術解決了這些和其他需求。
示例性半導體處理腔室可以包括基板支撐件，該基板支撐件可以包括頂表面。頂表面的外圍邊緣區域可以相對於頂表面的中間區域內凹。半導體處理腔室可以包括圍繞基板支撐件的外表面來設置的泵送襯裡。半導體處理腔室可以包括設置在基板支撐件和泵送襯裡之間的襯裡。襯裡可以與基板支撐件的外表面間隔開以限定襯裡和基板支撐件之間的淨化管腔。半導體處理腔室可以包括位於基板支撐件的外圍邊緣區域上的邊緣環。邊緣環可以延伸超過基板支撐件的外圍邊緣並且在襯裡的至少一部分之上。可以在邊緣環的底表面和襯裡的頂表面之間形成間隙。間隙和淨化管腔可以彼此流體耦合。
在一些實施例中，襯裡的頂表面的內邊緣和外邊緣之一者或兩者可以是圓形的。當基板支撐件處於處理位置時，邊緣環的頂表面和基板支撐件的頂表面的中間區域可以處於基本相同的高度。該間隙可以將邊緣環的底表面和襯裡的頂表面隔開約80mils和300mils之間的垂直距離。邊緣環的遠端邊緣可以徑向向外延伸超過襯裡厚度的至少一半。襯裡的內表面可以包括朝向基板支撐件的外表面向內延伸的突起。基板支撐件的外表面和突起之間的橫向距離可以在約60mils和100mils之間。襯裡可以包括陶瓷材料。
本技術的一些實施例還可以涵蓋半導體處理腔室。半導體處理腔室可以包括至少部分地限定腔室頂部的噴頭。噴頭可限定延伸穿過噴頭的厚度的複數個孔。半導體處理腔室可以包括設置在噴頭下方的基板支撐件。基板支撐件可以包括頂表面。頂表面的外圍邊緣區域可以相對於頂表面的中間區域內凹。基板可以在腔室內而在處理位置和轉移位置之間垂直平移。半導體處理腔室可包括襯裡，該襯裡橫向設置在基板支撐件的外表面的外側並且與基板支撐件的外表面間隔開以將淨化管腔限定在襯裡和基板支撐件之間。半導體處理腔室可以包括邊緣環，當基板支撐件處於處理位置時，邊緣環位於基板支撐件的外圍邊緣區域上，邊緣環延伸超出基板支撐件的外圍邊緣並且在襯裡的至少一部分之上。可以在邊緣環的底表面和襯裡的頂表面之間形成間隙。間隙和淨化管腔可以彼此流體耦合。
在一些實施例中，當基板支撐件處於轉移位置時，邊緣環可以安置在襯裡的頂表面上。當基板支撐件處於處理位置時，邊緣環的頂表面和基板支撐件的頂表面的中間區域可以處於基本相同的高度。該間隙可以將邊緣環的底表面和襯裡的頂表面隔開約80mils和300mils之間的垂直距離。半導體處理腔室可以包括在襯裡徑向向外的泵送襯裡。襯裡的頂表面的內邊緣和外邊緣之一者或兩者可以被倒角。半導體處理腔室可以包括與淨化管腔底部耦合的淨化氣體源。
本技術的一些實施例還可以涵蓋處理半導體基板的方法。該方法可以包括將前驅物透過噴頭流入半導體處理腔室，噴頭設置在基板支撐件上方，半導體基板位於基板支撐件上。該方法可以包括同時使淨化氣體流過由基板支撐件的外表面和與基板支撐件間隔開的襯裡所限定的淨化管腔。該方法可包括使用邊緣環橫向向外轉向淨化氣體，該邊緣環位於基板支撐件的外圍邊緣頂部且橫向向外延伸到淨化通道的頂端，使得淨化氣體和前驅物相互擴散在半導體基板的斜面徑向向外的擴散位置處。
在一些實施例中，所述方法可以包括在所述淨化管腔和形成在所述邊緣環的底表面和所述襯裡的頂表面之間的間隙中的一者或兩者內阻塞淨化氣體的流。在邊緣環的底表面和襯裡的頂表面之間形成的間隙可以將邊緣環的底表面和襯裡的頂表面隔開約80mils和300mils之間的垂直距離。該方法可以包括透過設置在擴散位置附近的泵送襯裡將前驅物和淨化氣體排出半導體腔室。
這種技術可以提供優於傳統系統和技術的許多好處。例如，處理系統可以提供可以遠遠超出慣用設計的多基板處理能力。另外，每個腔室系統可以包括邊緣環，其確保處理氣體和淨化氣體在遠離基板和基板支撐件的位置處相互擴散。結合以下描述和附圖更詳細地描述這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
基板處理操作可以包括將處理氣體輸送到基板支撐件以在晶片或其他基板上沉積膜。處理腔室內的處理氣體的擴散不僅會導致材料沉積在晶片上，還會導致材料沉積在基板支撐件的表面上。例如，殘留物可能沉積在基板支撐件的橫向外表面上，這可能難以清潔。這種殘留物可能會延遲基板處理操作，導致產生基板處理腔室的生產停機時間、導致清潔時間增加、降低產量、導致基板上的不均勻沉積，和/或導致基板缺陷。
傳統系統可能試圖透過使用底部淨化氣流來防止在基板支撐件和/或其他腔室部件上形成殘留物，這可能會阻礙處理氣體在腔室部件附近的區域處的流動。然而，很難完美地平衡處理氣體和淨化氣體的流速以在晶片邊緣和基板支撐件的界面處提供淨化氣體和處理氣體的擴散或混合位置。這會導致處理的問題。例如，如果淨化氣體到達晶片的斜面和/或其他邊緣部分，則整個晶片表面可能存在膜均勻性問題。如果處理氣體到達基板支撐件的橫向外表面，基板上將形成殘留物。
本技術透過利用邊緣環來克服這些挑戰，該邊緣環將處理氣體和淨化氣體兩者的流動從晶片和基板支撐件兩者向外轉移。這移動使擴散位置遠離晶片和基板支撐件，並確保晶片與淨化氣體隔離，並且基板支撐件的橫向外表面與處理氣體隔離。
儘管剩餘的公開內容將例行地識別利用所公開技術的特定沉積處理，但是將容易理解，系統和方法同樣適用於其他沉積和清潔腔室，以及可能發生在所述腔室中的處理。因此，不應認為該技術僅限於與這些特定的沉積處理或腔室一起使用。在描述根據本技術實施例的對該系統的附加變化和調整之前，本公開發明將討論根據本技術實施例的可包括基座的一種可能的系統和腔室。
圖1A示出了根據一種實施方式的示例性基板處理腔室100的示意性截面視圖。基板處理腔室100(例如)可以是化學氣相沉積(CVD)腔室或電漿增強CVD腔室。本公開發明設想可以使用其他腔室，例如原子層沉積(ALD)腔室或物理氣相沉積(PVD)腔室。基板處理腔室100可以具有腔室主體102和設置在腔室主體102上的腔室蓋104。腔室主體102可在腔室主體102和腔室蓋104的一個或多個側壁與基部之間限定內部部分容積106。腔室主體102可以由一個主體構成，也可以由兩個以上主體構成。
基板處理腔室100可以包括氣體分配組件116，其耦合到腔室蓋104或設置在腔室蓋104中以透過噴頭101將一種或多種處理氣體109的流輸送到處理區域110中。一種或多種處理氣體可包括Ar和/或C
3H
6中的一種或多種，以及其他氣體。在一個示例中，一種或多種處理氣體可以包括一種或多種反應氣體。噴頭101可以包括背板126和面板130。氣體分配組件116可以包括氣體歧管118，該氣體歧管118聯接到形成在腔室蓋104中的氣體入口通道120。氣體歧管118可以接收來自一個或多個氣體源122的一種或多種處理氣體流。雖然示出了兩個氣體源122，但是在各種實施例中可以提供任意數量的氣體源。從一個或多個氣體源122接收的處理氣體流可以分佈在氣箱124上，流過背板126的複數個開口191，並且進一步分佈在由背板126和面板130限定的整個氣室128上。處理氣體109的流然後可以透過形成在噴頭101的面板130的下表面119中的一個或多個氣體開口132流入內部部分容積106的處理區域110。
基板支撐件138可以設置在由腔室主體102限定的內部部分容積106內。基板支撐件138可以是如圖所示的基座，但也可以使用許多其他配置。基板支撐件138可以支撐基板處理腔室100內的基板136。基板支撐件138可以將基板136支撐在基板支撐件138的支撐表面139上。基板支撐件138可以包括設置在其中的加熱器和/或電極。電極可以接收直流(DC)電壓、射頻(RF)能量和/或交流(AC)能量以促進處理。噴頭101的面板130的下表面119可以面對基板支撐件138的支撐表面139。支撐表面139可以面對噴頭101的面板130的下表面119。基板支撐件138可以由單個主體或兩個或更多個主體製成。
基板支撐件138可以透過提升系統195可移動地設置在內部部分容積106中。基板支撐件138的移動可促進基板136透過形成於腔室主體102的狹縫閥進出內部部分容積106。基板支撐件138也可以移動到不同的處理位置以處理基板136。
在基板處理期間，隨著處理氣體（例如處理氣體109)流入處理區域110，加熱器可以加熱基板支撐件138和支撐表面139。同樣在基板處理期間，基板支撐件138中的電極可以傳播射頻(RF)能量、交流電(AC)或直流電(DC)電壓，以促進在處理區域110中的電漿的產生和/或便於夾持基板136至基板支撐件138。來自基板支撐件138中的電極的熱量、氣體和能量可以促進在基板處理期間將膜沉積到基板136上。面板130（可以透過耦合到腔室主體102和基板支撐件138的電極而接地）可以促進電容電漿耦合的形成。當向基板支撐件138中的電極供電時，可以在面板130和基板支撐件138之間產生電場，使得存在於基板支撐件138和面板130之間的處理區域110中的氣體的原子被電離並且釋放電子。電離的原子加速到基板支撐件138以促進在基板136上的膜形成。
泵送元件103可以設置在基板處理腔室100中。泵送元件103可以促進從內部部分容積106和處理區域110去除氣體。泵送元件103排出的氣體可以包括處理氣體和處理殘留物中的一種或多種。處理殘留物可能來自將膜沉積到基板136上的處理。
泵送元件103可以包括設置在腔室主體102上的泵送襯裡160。例如，泵送襯裡160可以安置在腔室主體102的階梯表面193上，並且襯裡159可以設置在基板支撐件138和泵送襯裡160之間。階梯表面193可以從腔室主體102的底表面154階梯向上。泵送襯裡160可以由單個主體或兩個或更多個主體製成。泵送襯裡160可以由包括鋁、氧化鋁和/或氮化鋁中的一種或多種的材料製成。襯裡159可以由電絕緣材料製成，例如陶瓷材料。在一個示例中，襯裡159可以由石英、包括鋁的陶瓷材料（例如氧化鋁和/或氮化鋁）或任何其他合適的材料中的一種或多種製成。泵送襯裡160可以圍繞基板支撐件138設置並且可以圍繞基板支撐件138。淨化氣體流動路徑111的一部分可以由襯裡159的內表面和基板支撐件138的橫向外表面限定。基板處理腔室100可以包括設置在腔室主體102底部的淨化氣體入口113。淨化氣體入口113可以是形成在腔室主體102的底表面中的開口。淨化氣體入口113可與淨化氣體源114流體耦合，淨化氣體源114將一種或多種淨化氣體179供應到淨化氣體入口113。滾筒（bowl）112可以設置在內部部分容積106中。滾筒112可以限定淨化氣體容積115。一個或多個波紋管117可以設置在淨化氣體容積115中。一個或多個淨化氣體擋板161可以設置在淨化氣體容積115中。一個或多個波紋管121可設置在滾筒112的水平部分112b上方和基板支撐件138的底表面198下方。一個或多個波紋管121可將死容積163與位於一個或多個波紋管121和滾筒112的垂直部分112a之間的淨化氣體流動路徑111的一部分分隔開。
在基板處理操作期間，當處理氣體109從噴頭101流入處理區域110時，淨化氣體入口113可使一種或多種淨化氣體179流入淨化氣體容積115中。滾筒112的水平部分112b可包括一個或多個淨化氣體開口197，淨化氣體179從淨化氣體容積115流入淨化氣體流動路徑111。一個或多個淨化氣體開口197可設置在一個或多個波紋管121的徑向外側。在處理氣體109流向基板136以在基板136上沉積膜的同時，淨化氣體179可以在淨化氣體流動路徑111中向上流動以防止處理氣體109向下擴散到淨化氣體流動路徑111中。處理氣體109和淨化氣體179可以在靠近支撐表面139的擴散位置相遇和/或混合。處理氣體109和淨化氣體179可以混合以形成由泵送元件103排出的氣體混合物148。泵送元件103可以包括泵送襯裡160和襯裡159。
一種或多種淨化氣體179可包括一種或多種惰性氣體，例如Ar和/或N
2中的一種或多種。一種或多種處理氣體109可以第一流速從噴頭101流入處理區域110。在一個示例中，第一流速可以是具有標準立方厘米每分鐘(SCCM)單位的容積流速。一種或多種淨化氣體179可以第二流速從淨化氣體入口113流入淨化氣體容積115。在一個示例中，第二流速可以是具有SCCM單位的容積流速。第二流速可以是相對於第一流速的比率R1。例如，比率R1可以在第一流速的0.25到0.75的範圍內、在第一流速的0.25到0.50的範圍內，或在0.48到0.52的範圍內。在可以與其他實施例組合的一個實施例中，比率R1可以是第一流速的約0.25、0.30、0.40或0.5。第二流速相對於第一流速的比率R1的範圍和示例可以產生益處，例如在基板處理操作期間防止處理氣體的至少一部分擴散到支撐表面139下方的淨化氣體流動路徑111中。減少或防止這種擴散會減少或消除了處理氣體109將材料沉積到除了基板136之外的表面上的可能性。減少基板136以外的表面上的沉積會減少或消除了延遲、產量減少、操作成本、清潔時間和/或基板缺陷。
基板處理腔室100可以是基板處理系統180的一部分，基板處理系統180包括耦合到基板處理腔室100的控制器181。控制器181可以是非暫時性電腦可讀媒體的一部分。
控制器181可以在基板處理期間控制基板處理腔室100的各個態樣。控制器181包括中央處理單元(CPU)182、記憶體183和CPU 182的支援電路184。控制器181可以促進對基板處理腔室100的部件的控制。控制器181可以是可以在工業環境中用於控制各種腔室部件和子處理器的電腦。記憶體183可儲存指令，例如軟體(源代碼或目標代碼)，其可被執行或調用以以本文所述的方式控制基板處理腔室100的整體操作。控制器181可以操縱基板處理腔室100中的可控部件的相應操作。例如，控制器181可以控制引入處理氣體的氣體源122的操作、引入淨化氣體的淨化氣體源114的操作、和/或排出氣體的真空泵133(下文描述)的操作，以消除或減少在基板處理腔室中的污染物顆粒（例如殘留物）。例如，控制器181可以控制提升系統195升高和降低基板支撐件138，並且控制供應熱量和能量的基板支撐件138的加熱器和電極以促進處理。
泵送襯裡160可透過第一導管176和第二導管178流體地連接到前級管線172。前級管線172可包括第一垂直導管131、第二垂直導管134、水平導管135和出口導管143。在一個示例中，出口導管143是第三垂直導管。在一個示例中，第一導管176和第二導管178可以是形成在腔室主體102中的開口。第一導管176和/或第二導管178可以是在腔室主體102的表面(例如底表面154)和泵送襯裡160之間延伸的管子或其他流動裝置。作為示例，第一導管176和/或第二導管178可以分別是第一垂直導管131和第二垂直導管134的一部分。在這樣的示例中，第一垂直導管131和第二垂直導管134可以延伸穿過腔室主體102並且聯接到泵送襯裡160。在可以與其他實施例結合的一個實施例中，第一導管176和第二導管178各自可以是形成在腔室主體102的一個或多個側壁中的開口。
第一導管176可以流體地連接到泵送襯裡160和前級管線172的第一垂直導管131。第二導管178可以流體地連接到泵送襯裡160和前級管線172的第二垂直導管134。第一垂直導管131和第二垂直導管134可以流體聯接到水平導管135。水平導管135可包括連接到第一垂直導管131的第一部分137、連接到第二垂直導管134的第二部分140和連接到出口導管143的第三部分141。水平導管135可包括與第一垂直導管131相鄰的第一端149和與第二垂直導管134相鄰的第二端151。水平導管135可以由單個主體構成或者可以由一個或多個部件製成。
第一導管176、第二導管178、第一垂直導管131、第二垂直導管134和水平導管135可配置成引導氣體通過。第一導管176、第二導管178、第一垂直導管131和/或第二垂直導管134不需要完全垂直並且可以是有角度的或者可以包括一個或多個彎曲和/或角度。本水平導管135不需要完全水平並且可以是有角度的或者可以包括一個或多個彎曲和/或角度。
出口導管143可以流體地連接到真空泵133以控制處理區域110內的壓力並從處理區域110排出氣體和殘留物。真空泵133可透過泵送襯裡160、第一導管176、第二導管178、前級管線172的第一垂直導管131、第二垂直導管134、水平導管135和出口導管143從處理區域110排出氣體。
泵送襯裡160可透過第二導管178、第二垂直導管134和水平導管135流體地連接到出口導管143。氣體混合物148可以從環帶105流動，而通過排氣口145，並進入第二導管178。泵送襯裡160的第二排氣口可以設置在環帶105和第一導管176之間。第二排氣口可以透過第一導管176、第一垂直導管131和水平導管135流體地連接到出口導管143。除了流過排氣口145之外，氣體混合物148還可以流過第二排氣口並進入第一導管176。
第一垂直導管131可使氣體混合物148從第一導管176流入水平導管135的第一部分137。第二垂直導管134可使氣體混合物148從第二導管178流入水平導管135的第二部分140。水平導管135的第一部分137和第二部分可以使氣體混合物148分別從第一垂直導管131和第二垂直導管134流入水平導管135的第三部分141。水平導管135的第三部分141可以使氣體混合物148從水平導管135流入出口導管143。出口導管143可以從排氣口145和設置在環帶105和第一導管176之間的第二排氣口排出氣體混合物148。
儘管示出了兩個導管176、178；兩個垂直導管131、134；具有排氣口145和第二排氣口的泵送襯裡160，但是在各種實施例中可以實施任意數量的導管、垂直導管和/或排氣口。例如，泵送襯裡160可以具有至少三個排氣口，這些排氣口流體地連接到相應的導管和垂直導管。第三導管可以聯接到第三垂直導管並且第三垂直導管可以聯接到水平導管135。三個排氣口可以沿泵送襯裡160的圓周軸線彼此大致等距地設置，例如彼此呈120度。
圖2A示出了根據本技術的一些實施例的示例性半導體處理腔室200的示意性局部截面視圖。圖2A可以包括上面關於圖1討論的一個或多個部件，並且可以說明與該腔室有關的進一步細節。腔室200被理解為包括先前在一些實施例中討論的腔室100的任何特徵或態樣。腔室200可用於執行半導體處理操作，包括如前所述的硬遮罩材料的沉積，以及其他沉積、去除和清潔操作。腔室200可以顯示半導體處理系統的處理區域的局部視圖，並且可以不包括所有部件，並且這些部件被理解為包含在腔室200的一些實施例中。
如上所述，圖2A可以說明處理腔室200的一部分。腔室200可包括多個蓋疊部件，其可促進材料透過處理腔室200輸送或分佈到處理區域210中。腔室蓋板204可以延伸穿過蓋疊的一個或多個板並且可以為各種部件提供結構支撐，例如輸出歧管218。腔室200可包括腔室主體202、氣箱224、背板226和噴頭201。
腔室200可以包括基板支撐件238，其可以包括支撐表面239，基板236可以支撐在該支撐表面239上。支撐表面239可以包括限定基板座的中間區域231和外圍邊緣區域233。外圍邊緣區域233的頂表面可以內凹和/或以其他方式低於中間區域231的頂表面。基板支撐件238可以包括設置在其中的加熱器和/或電極。電極可以接收直流(DC)電壓、射頻(RF)能量和/或交流(AC)能量以促進處理。基板支撐件238可沿基板支撐件238的中心軸線在所示的轉移位置和處理位置之間垂直平移。例如，提升系統295可用於在轉移位置和一個或多個處理位置之間升高和降低基板支撐件238。在轉移位置，基板236可經由形成於腔室主體202的狹縫閥傳送至基板支撐件238或從基板支撐件238傳送出。
可圍繞基板支撐件238的外表面設置泵送襯裡260。襯裡259可以設置在基板支撐件238和泵送襯裡260之間。例如，襯裡259的外表面可以靠著泵送襯裡260的內表面定位，其中襯裡259的內表面與基板支撐件238的外表面間隔開。基板支撐件238的外表面和襯裡259的內表面可以限定作為淨化管腔211操作的間隙，該淨化管腔211可以與淨化氣體源214耦合。襯裡259可由電絕緣材料製成，例如陶瓷材料。在一個示例中，襯裡259可以由石英、包括鋁的陶瓷材料（例如氧化鋁和/或氮化鋁）和/或任何其他合適的材料製成。襯裡259的頂部內邊緣和/或頂部外邊緣可以是圓形的和/或倒角的，這可以幫助減少或消除可能產生流動分離和/或以其他方式影響通過淨化管腔211的流動均勻性的表面奇異性。
腔室200可以包括邊緣環270，該邊緣環位於支撐表面239的中間區域231的徑向外側。例如，邊緣環270的內部部分可以與支撐表面239的外圍邊緣區域233垂直對齊，而邊緣環270的外部部分與襯裡259的至少一部分垂直對齊。邊緣環270的中間部分可以在淨化管腔211上延伸。當基板支撐件238處於圖2A所示的轉移位置時，邊緣環270的外部部分可以安置在襯裡259的頂表面上，並且邊緣環270。當使用提升系統295將基板支撐件238提升到處理位置時，支撐表面239的外圍邊緣區域233接觸邊緣環270的內部部分並將邊緣環270提升離開襯裡259的頂表面。如圖2B所示，在處理位置，邊緣環270位於支撐表面239的外圍邊緣區域233上，邊緣環270的外部部分延伸超出基板支撐件238的外圍邊緣並且在襯裡259的至少一部分上方，使得在邊緣環270的底表面和襯裡259的頂表面之間形成間隙272。間隙272可以與淨化管腔211流體地連接。
圖2C示出了當基板支撐件238處於處理位置時位於支撐表面239的外圍邊緣區域233上的邊緣環270的示意性局部截面視圖。在該位置，邊緣環270的頂表面可以與支撐面239的中間區域231的頂表面處於相同高度或基本上相同高度。例如，邊緣環270可以具有等於或基本等於中間區域231的頂表面和支撐表面239的外圍邊緣區域233之間的距離的厚度。這種佈置可以幫助防止來自靠近基板236的邊緣的噴頭201的處理氣體的流模式的任何渦流、其他循環和/或其他變化的形成，其可能影響基板236上的膜沉積。如本文所用，術語基本上可以理解為表示在(或約為)10％以內、在(或約為)5％以內、在(或約為)3％以內、在(或約為)1％以內或更少。邊緣環270可以定位在外圍邊緣區域233上，其中邊緣環270的內邊緣鄰接於形成在中間區域231和外圍邊緣區域233之間的過渡區域237，使得邊緣環270和過渡區237之間不存在間隙。過渡區域237可以是如這裡所示的錐形，或者可以是垂直台階的形式。邊緣環270的內部部分和/或中間部分可以比邊緣環270的外部部分厚，這可以更好地促進邊緣環270的底表面和襯裡259的頂表面之間的間隙272的形成。邊緣環270的較厚部分和較薄部分之間的過渡可以是錐形和/或階梯狀的。
邊緣環270的中間部分在淨化管腔211的頂部上方延伸，並且邊緣環270的遠側邊緣274在襯裡259上方徑向向外延伸。例如，遠側邊緣274可以延伸超過襯裡259的厚度的至少或約10%、襯裡259的厚度的至少或約20%、襯裡259的厚度的至少或約30%、襯裡259的厚度的至少或約40%、襯裡259的厚度的至少或約50%、襯裡259的厚度的至少或約60%、襯裡259的厚度的至少或約70%或更多。如箭頭280所示，邊緣環270的這種定位可以迫使來自淨化管腔211的淨化氣體徑向向外流動透過間隙272並朝向泵送襯裡260流動，而來自噴頭201的處理氣體向外流動而朝向在噴頭201和邊緣環270的頂表面之間的泵送襯裡260，如箭頭285所示。這可以徑向向外移動擴散位置275（淨化氣體和處理氣體混合的地方）並遠離基板236和基板支撐件238。透過將擴散位置275從基板支撐件238移開，淨化管腔211和間隙272的淨化氣體的流可以防止處理氣體接觸基板支撐件的橫向側，從而可以防止任何膜殘留物積聚在這些表面上。類似地，向外設置的擴散位置275可以使處理氣體能夠流動以防止淨化氣體到達基板236以確保在基板236上實現更好的膜均勻性。
可以選擇淨化管腔211和/或間隙272的尺寸以進一步改變擴散位置275的位置，以確保處理氣體不會到達基板支撐件238的橫向外表面。例如，襯裡259可以與基板支撐件238的外表面間隔開以形成淨化管腔211，其具有介於(或約為)20mils和600mils之間、介於(或約為)40mils和500mils之間、介於(或約為)60mils和300mils，或介於(或約為)80mils和200mils之間的寬度，其中較薄的淨化管腔211導致更高的局部淨化氣流速度，防止處理氣體進入間隙272和/或淨化管腔211並到達基板支撐件238的橫向外部部分表面。類似的效果可以透過調整襯裡259相對於邊緣環270的底表面的高度來調整間隙272的大小來實現。例如，間隙272可以將邊緣環的底表面和襯裡的頂表面隔開一垂直距離，該垂直距離介於(或約為)80mils和300mils之間、介於(或約為)100mils和250mils之間、或介於(或約為)120mils和200mils之間，其中較小的間隙272導致更高的局部淨化氣流速度，以防止處理氣體進入間隙272和/或淨化管腔211。
間隙272和/或淨化管腔211的尺寸可以是恆定的或基本上定的，如此處所示。在一些實施例中，可調整襯裡259的設計以在一個或多個位置產生具有可變截面的淨化氣體流動路徑。例如，圖2D示出了具有襯裡259d的腔室200的示意性局部截面視圖。襯裡259d可以類似於襯裡259，但可以包括形成在襯裡259d的內表面上的突起261。例如，突起261可以向內延伸到基板支撐件238的外表面，這可以使淨化管腔211d的寬度變窄並產生增加局部淨化氣體流速的阻塞點。例如，基板支撐件238的外表面和突起261之間的橫向距離可以在(或約為)60mils和100mils之間、在(或約為)70mils和90mils之間、或約80mils。圖2E示出了具有襯裡259e的腔室200的示意性局部截面視圖。襯裡259e可以類似於襯裡259，但可以包括頂表面，該頂表面在朝泵送襯裡260的向外方向上逐漸變細和/或以其他方式向下傾斜。這可以產生一個間隙272e，該間隙272e在下游方向上朝向泵送襯裡260而具有增加的截面，這可以改變擴散位置275。應當理解，可以利用襯裡設計的其他變化來調整淨化氣體的流特性，以產生將基板236與淨化氣流隔離並且將基板支撐件238的橫向外表面與處理氣流隔離的擴散位置275。
圖3示出了根據本技術的一些實施例的半導體處理的示例性方法300的操作。方法300可以在各種處理腔室中執行，包括上述處理腔室100和200，其可以包括根據本技術的實施例的邊緣環和襯裡，例如邊緣環270和襯裡259。方法300可以包括多個可選操作，這些可選操作可以與根據本技術的方法的一些實施例具體關聯或不關聯。
方法300可以包括一種處理方法，該處理方法可以包括用於形成硬遮罩膜的操作或其他沉積操作。該方法可以包括在方法300開始之前的可選操作，或者該方法可以包括附加操作。例如，方法300可以包括以與所示不同的順序執行的操作。在一些實施例中，方法300可包括將前驅物經由噴頭流入半導體處理腔室，該噴頭設置在基板支撐件上方，在操作305，半導體基板位於該基板支撐件上。方法300可包括在操作310同時使淨化氣體流過由基板支撐件的外表面和與基板支撐件間隔開的襯裡限定的淨化管腔。方法300可以包括使用邊緣環橫向向外轉向淨化氣體，該邊緣環位於基板支撐件的外圍邊緣頂部並且橫向向外延伸到淨化通道的頂端，使得淨化氣體和前驅物在操作315會在半導體基板的斜面徑向向外的擴散位置處彼此擴散。可以選擇擴散位置，從而防止淨化氣體透過來自噴頭的流或處理氣體到達基板，並且使得防止處理氣體透過淨化氣體的流到達基板支撐件的橫向外表面。這有助於確保在基板上實現更好的膜均勻性，同時消除在基板支撐件的橫向外表面上形成的膜殘留物。
在一些實施例中，方法300可包括阻塞淨化管腔和/或形成在邊緣環的底表面和襯裡的頂表面之間的間隙內的淨化氣體的流。例如，襯裡可以經設計和/或定位成產生一個或多個阻塞點，這些阻塞點增加局部淨化氣體流速以幫助徑向向外推動擴散點。該方法可以包括透過設置在擴散位置附近的泵送襯裡將前驅物和淨化氣體排出半導體腔室。在邊緣環的底表面和襯裡的頂表面之間形成的間隙將邊緣環的底表面和襯裡的頂表面隔開約80mils和300mils之間的垂直距離。
在前面的描述中，為了解釋的目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於所屬技術領域具有通常知識者來說顯而易見的是，某些實施例可以在沒有這些細節中的一些的情況下或具有附加細節的情況下實施。
已經公開了幾個實施例，所屬技術領域具有通常知識者將認識到，在不背離實施例的精神的情況下，可以使用各種修改、替代構造和等效物。此外，為了避免不必要地混淆本技術，沒有描述許多眾所周知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範圍。
在提供值的範圍的情況下，應理解的是，除非上下文另外明確指出，否則在所述範圍的上限和下限之間的每個中間值，直到下限單位的最小部分亦被具體公開。在闡明的範圍中的任何闡明的值或未闡明的中間值之間的任何較窄範圍以及該闡明的範圍中的任何其他闡明值或中間值被涵蓋。那些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在所述範圍中或排除在所述範圍之外，並且限值中的任一者、兩者都不或兩者都包括在較小範圍中的每個範圍也涵蓋在本技術內，受限於闡明的範圍中的任何具體排除的限值。在闡明的範圍包括限值中的一者或兩者的情況下，排除那些限值中的一者或兩者的範圍也被包括。
如本文和請求項要求中所使用的，除非上下文另有明確規定，否則單數形式「一」和「該」包括複數參考。例如，提及「加熱器」包括複數個這樣的加熱器，提及「突起」包括提及本領域具有通常知識者已知的一或更多個突起及其等效物，等等。
此外，當在本說明書和以下請求項中使用語「包含」、「包括」、「含有」、「具有」和「含」時，旨在指定所述特徵、整數、部件或操作的存在，但不排除一個或複數個其他特徵、整數、部件、操作、動作或組的存在或添加。
100:基板處理腔室
102:腔室主體
104:腔室蓋
116:氣體分配組件
101:噴頭
109:處理氣體
110:處理區域
126:背板
130:面板
118:氣體歧管
120:氣體入口通道
122:氣體源
124:氣箱
191:開口
128:氣室
119:下表面
132:氣體開口
106:內部部分容積
138:基板支撐件
136:基板
139:支撐表面
195:提升系統
103:泵送元件
160:泵送襯裡
193:階梯表面
159:襯裡
154:底表面
111:淨化氣體流動路徑
113:淨化氣體入口
114:淨化氣體源
179:淨化氣體
112:滾筒
115:淨化氣體容積
117:波紋管
161:淨化氣體擋板
112b:水平部分
198:底表面
163:死容積
121:波紋管
112a:垂直部分
179:淨化氣體
197:淨化氣體開口
180:基板處理系統
181:控制器
182:中央處理單元(CPU)
183:記憶體
184:支援電路
122:氣體源
133:真空泵
176:第一導管
178:第二導管
172:前級管線
131:第一垂直導管
134:第二垂直導管
135:水平導管
143:出口導管
140:第二部分
143:出口導管
141:第三部分
149:第一端
151:第二端
105:環帶
145:排氣口
148:氣體混合物
200:腔室
210:處理區域
204:腔室蓋板
218:輸出歧管
202:腔室主體
224:氣箱
226:背板
201:噴頭
238:基板支撐件
239:支撐表面
236:基板
231:中間區域
233:外圍邊緣區域
260:泵送襯裡
259:襯裡
211:淨化管腔
214:淨化氣體源
270:邊緣環
272:間隙
274:遠側邊緣
280:箭頭
275:擴散位置
259d:襯裡
261:突起
211d:淨化管腔
259e:襯裡
272e:間隙
295:提升系統
300:方法
305:操作
310:操作
315:操作
可以透過參考說明書的其餘部分和附圖來實現對所公開技術的性質和優點的進一步理解。
圖1示出了根據本技術的一些實施例的基板處理腔室的示意性截面視圖。
圖2A示出了根據本技術的一些實施例的基板處理腔室的示意性截面視圖，其中基板支撐件處於轉移位置。
圖2B示出根據本技術的一些實施例的圖2A的基板處理腔室的示意性截面視圖，其中基板支撐件處於處理位置。
圖2C示出根據本技術的一些實施例的圖2A的基板處理腔室的放大示意性局部截面視圖。
圖2D示出根據本技術的一些實施例的圖2A的基板處理腔室的放大示意性局部截面視圖。
圖2E示出根據本技術的一些實施例的圖2A的基板處理腔室的放大示意性局部截面視圖。
圖3示出了根據本技術的一些實施例的處理半導體基板的示例性方法的操作。
包括若干附圖作為示意圖。應當理解，這些圖是為了說明的目的，並且不被認為是特定尺度或比例，除非特別說明是特定尺度或比例的。此外，作為示意圖，提供這些圖形是為了幫助理解，可能不包括與現實表示相比的所有態樣或資訊，並且可能包括用於說明目的的誇大材料。
在附圖中，相似的部件和/或特徵可以具有相同的元件符號。此外，相同類型的各種部件可以透過在元件符號後加上區分相似部件的字母來區分。如果說明書中只使用了第一個元件符號，則說明適用於任何一個具有相同第一個元件符號的類似部件，而與字母無關。
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
200:腔室
210:處理區域
204:腔室蓋板
218:輸出歧管
202:腔室主體
224:氣箱
226:背板
201:噴頭
238:基板支撐件
239:支撐表面
236:基板
231:中間區域
233:外圍邊緣區域
260:泵送襯裡
259:襯裡
211:淨化管腔
214:淨化氣體源
270:邊緣環
295:提升系統
Claims (20)
- 一種半導體處理腔室，包括： 一基板支撐件，該基板支撐件包括一支撐表面，其中該支撐表面的一外圍邊緣區域相對於該支撐表面的一中間區域內凹； 一泵送襯裡，該泵送襯裡設置在該基板支撐件的一外表面的周圍； 一襯裡，該襯裡設置在該基板支撐件和該泵送襯裡之間，其中該襯裡與該基板支撐件的該外表面間隔開以在該襯裡和該基板支撐件之間限定一淨化管腔；和 一邊緣環，該邊緣環位於該支撐表面的該外圍邊緣區域上，該邊緣環延伸超出該基板支撐件的一外圍邊緣並且在該襯裡的至少一部分上方，其中： 一間隙，該間隙形成在該邊緣環的一底表面與該襯裡的一頂表面之間；和 該間隙和該淨化管腔彼此流體耦合。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該襯裡的該頂表面的一內邊緣和一外邊緣之一者或兩者被倒圓(rounded)。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 當該基板支撐件處於一處理位置時，該邊緣環的一頂表面和該基板支撐件的該支撐表面的該中間區域的一頂表面處於一基本相同的高度。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該間隙將該邊緣環的該底表面和該襯裡的該頂表面隔開約80mils到300mils之間的一垂直距離。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該邊緣環的一遠端邊緣徑向向外延伸超過該襯裡的一厚度的至少一半。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該襯裡的一內表面包括一突起，該突起向該基板支撐件的該外表面而向內延伸。
- 如請求項6所述的半導體處理腔室，其中： 該基板支撐件的該外表面和該突起之間的一橫向距離在約60mils和100mils之間。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該襯裡的該頂表面沿該泵送襯裡的一方向向下逐漸變細。
- 如請求項1所述的半導體處理腔室，其中： 該襯裡包括一陶瓷材料。
- 一種半導體處理腔室，包括： 一噴頭，該噴頭至少部分地限定該腔室的一頂部，該噴頭限定複數個孔，該複數個孔延伸穿過該噴頭的一厚度； 一基板支撐件，該基板支撐件設置在該噴頭下方，該基板支撐件包括一支撐表面，其中： 該支撐表面的一外圍邊緣區域相對於該支撐表面的一中間區域內凹；和 該基板可在該處理位置與一轉移位置之間而在該腔室內垂直平移； 一襯裡，該襯裡橫向設置在該基板支撐件的一外表面的外側並與該基板支撐件的該外表面間隔開以在該襯裡和該基板支撐件之間限定一淨化管腔；和 一邊緣環，該邊緣在該基板支撐件處於該處理位置時位於該支撐表面的該外圍邊緣區域上，該邊緣環延伸超出該基板支撐件的一外圍邊緣並且在該襯裡的至少一部分上方，其中： 一間隙，該間隙形成於該邊緣環的一底表面與該襯裡的一頂表面之間；和 該間隙和該淨化管腔彼此流體耦合。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，其中： 當該基板支撐件處於該轉移位置時，該邊緣環位於該襯裡的該頂表面上。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，其中： 當該基板支撐件處於該處理位置時，該邊緣環的一頂表面和該基板支撐件的該支撐表面的該中間區域的一頂表面處於一基本相同的高度。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，其中： 該間隙將該邊緣環的該底表面和該襯裡的該頂表面隔開約80mils到300mils之間的一垂直距離。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，還包括： 一泵送襯裡，該泵送襯裡對該襯裡徑向向外。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，其中： 該襯裡的該頂表面的一內邊緣和一外邊緣之一者或兩者被倒角。
- 如請求項10所述的半導體處理腔室，還包括： 一淨化氣體源，該淨化氣體源與該淨化管腔的一底部連接。
- 一種處理半導體基板的方法，包括以下步驟： 將一前驅物透過一噴頭流入一半導體處理腔室，該噴頭設置在該基板支撐件上方，該半導體基板位於該基板支撐件上； 同時使一淨化氣體流過由該基板支撐件的一外表面和與該基板支撐件間隔開的一襯裡所限定的一淨化管腔；和 使用一邊緣環將該淨化氣體橫向向外轉向，該邊緣環位於該基板支撐件的一外圍邊緣頂部並且橫向向外延伸到該淨化通道的一頂端，使得該淨化氣體和該前驅物在一擴散位置處彼此擴散，該擴散位置在該半導體基板的一斜面的徑向外側。
- 如請求項17所述的處理半導體基板的方法，還包括以下步驟： 在該淨化管腔和形成在該邊緣環的一底表面和該襯裡的一頂表面之間的一間隙中的一者或兩者內阻塞該淨化氣體的流。
- 如請求項17所述的處理半導體基板的方法，其中： 一間隙，該間隙形成於該邊緣環的一底表面和該襯裡的一頂表面之間，該間隙將該邊緣環的該底表面和該襯裡的該頂表面隔開約80mils和300mils之間的一垂直距離。
- 如請求項17所述的處理半導體基板的方法，還包括以下步驟： 經由設置在該擴散位置附近的一泵送襯裡將該前驅物和該淨化氣體排出該半導體腔室。
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