TWI638070B - 石英的上部及下部圓頂 - Google Patents

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TWI638070B TW102147992A TW102147992A TWI638070B TW I638070 B TWI638070 B TW I638070B TW 102147992 A TW102147992 A TW 102147992A TW 102147992 A TW102147992 A TW 102147992A TW I638070 B TWI638070 B TW I638070B
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C23C16/45504—Laminar flow

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Abstract

本揭示內容的實施例關於一種圓頂裝置。該圓頂裝置包括一上部圓頂與一下部圓頂。該上部圓頂包括：一中心窗部；以及一上部周邊凸緣，該上部周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該周邊凸緣的一平坦上部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該上部周邊凸緣的一相交處。該下部圓頂包括：一下部周邊凸緣；以及一底部，該底部連接該下部周邊凸緣與一中心開孔，其中在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部周邊凸緣的一平坦底部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該下部周邊凸緣與該底部的一相交處。

Description

石英的上部及下部圓頂
本發明的實施例一般係關於用於加熱基板的設備。
半導體基板經過處理而用於多種應用，包括積體元件與微元件的製造。處理基板的一個方法包括沉積材料(例如，介電質材料或導電金屬)於基板的上表面上。例如，磊晶是一種沉積處理，將薄的、超純的層(通常是矽或鍺)生長於基板的表面上。藉由平行於定位於支座上的基板的表面而流動處理氣體，並且熱解該處理氣體以沉積來自該氣體的材料於基板表面上，可在橫向流動腔室中沉積該材料。
現代矽技術中所使用之最通常的磊晶(epi,epitaxial)膜沉積反應器在設計上是相似的。但是，除了基板與處理環境，反應器設計對於磊晶生長的膜品質是相當重要的，磊晶生長使用了精確的氣體流動與準確的溫度控制之組合。流量控制、腔室體積、與腔室加熱係仰賴上部及下部圓頂的設計，上部及下部圓頂的設計會影響磊晶沉積均勻性。先前技術中的上部圓頂設計會限制處理的均勻性，這是因為基板之上的橫剖面面積突然的大改變，此種橫剖面面積的突然大改變會 負面影響流動均勻性、引致擾流、且影響基板之上的沉積氣體濃度的整體均勻性。相似的，先前技術中的下部圓頂設計會限制處理的均勻性，這是因為基板之下的橫剖面面積突然的大改變，此種橫剖面面積的突然大改變會負面影響溫度均勻性且將燈頭移動遠離基板，導致不良的整體熱均勻性與最小的區域控制。這接著會限制處理的均勻性與整體腔室處理的維持性。
因為流動特性直接影響基板上的膜性能，所以需要一種沉積設備，該沉積設備可以藉由強大的中心至邊緣微調能力而提供橫越基板的均勻熱場，並且提供遍佈處理腔室的平衡流動場。
本發明的實施例係關於一種圓頂裝置，用於使用在一熱處理腔室中。該圓頂裝置包括一上部圓頂與一下部圓頂。該上部圓頂包括：一中心窗部；以及一上部周邊凸緣，該上部周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該周邊凸緣的一平坦上部表面所界定的一平面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該上部周邊凸緣的一相交處。該下部圓頂包括：一中心開孔；一下部周邊凸緣；以及一底部，該底部連接該下部周邊凸緣與該中心開孔，其中在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部周邊凸緣的一平坦底部表面所界定的一平面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該下部周邊凸緣與該底部的一相交處。
在另一實施例中，提供一種熱處理腔室，用於處理一基板。該熱處理腔室包括：一上部圓頂、一下部圓頂與一加熱臺。該上部圓頂包括：一中心窗部；以及一上部周邊凸緣，該上部周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該上部周邊凸緣的一平坦上部表面所界定的一平面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該上部周邊凸緣的一相交處。該下部圓頂相對於該上部圓頂而設置，其中該上部圓頂與該下部圓頂大體上界定該熱處理腔室的一內部區域，該下部圓頂包括：一中心開孔；一下部周邊凸緣；以及一底部，該底部徑向向外延伸而連接該下部周邊凸緣與該中心開孔，其中在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部周邊凸緣的一平坦底部表面所界定的一平面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該下部周邊凸緣與該底部的一相交處。該加熱臺設置於該熱處理腔室內，該加熱臺用於支撐一基板並且相對於該下部圓頂而移動該基板。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧燈
103‧‧‧裝載埠
104‧‧‧背側
105‧‧‧升舉銷
106‧‧‧基板支座
107‧‧‧環狀基板支座
108‧‧‧基板
110‧‧‧前側
114‧‧‧下部圓頂
116‧‧‧裝置側
118‧‧‧高溫計
122‧‧‧反射體
126‧‧‧通道
128‧‧‧上部圓頂
130‧‧‧夾環
132‧‧‧中心軸
134‧‧‧方向
136‧‧‧基座環
141‧‧‧燈泡
145‧‧‧燈頭
149‧‧‧通道
156‧‧‧處理氣體區域
158‧‧‧淨化氣體區域
162‧‧‧淨化氣體源
163‧‧‧襯墊裝置
164‧‧‧淨化氣體入口
165‧‧‧流動路徑
166‧‧‧流動路徑
167‧‧‧圓形屏蔽部
172‧‧‧處理氣體供應源
173‧‧‧流動路徑
174‧‧‧處理氣體入口
175‧‧‧流動路徑
178‧‧‧氣體出口
180‧‧‧真空泵
182、184‧‧‧O型環
190‧‧‧基板支座
192a、192c、192e‧‧‧支撐臂部
192b、192d、192f‧‧‧虛擬臂部
194‧‧‧中心軸
196‧‧‧角部
200‧‧‧上部圓頂
202‧‧‧中心窗部
203‧‧‧上部表面
204‧‧‧周邊凸緣
205‧‧‧外部周邊表面
206‧‧‧支撐介面
207‧‧‧切線
209‧‧‧底部表面
210‧‧‧外側表面
212‧‧‧內側表面
213‧‧‧轉變部
300‧‧‧氣體入口機構
330‧‧‧注射嵌入襯墊裝置
302‧‧‧主體
304‧‧‧第一進氣道
305‧‧‧第一入口
306‧‧‧第二進氣道
307‧‧‧方向
308‧‧‧第二入口
309‧‧‧方向
310‧‧‧外部通路
331a‧‧‧第一組氣體通路
331b‧‧‧第二組氣體通路
372‧‧‧處理氣體供應源
400‧‧‧夾環
402‧‧‧緊固座
404‧‧‧冷卻導管
406‧‧‧坡道
408‧‧‧入口
410‧‧‧出口
412‧‧‧氣體入口
414‧‧‧入口氣室
416‧‧‧表面
418‧‧‧分配氣室
420‧‧‧入口氣室
422‧‧‧入口歧管
424‧‧‧出口歧管
426‧‧‧出口氣室
428‧‧‧收集氣室
430‧‧‧氣體出口
504‧‧‧燈頭位置
512‧‧‧連接插槽
514‧‧‧間隔物
520‧‧‧燈裝置
522‧‧‧燈泡
523‧‧‧燈座
524‧‧‧撓性間隙器
525‧‧‧唇部
526‧‧‧插座
528‧‧‧接觸轉接器
545‧‧‧燈頭
552‧‧‧印刷電路板
600‧‧‧襯墊裝置
602‧‧‧氣體入口埠
603‧‧‧內部表面
604‧‧‧氣體出口埠
606‧‧‧裝載埠
608‧‧‧上部襯墊
610‧‧‧下部襯墊
612‧‧‧排氣襯墊
614‧‧‧注射器襯墊
616‧‧‧凹陷特徵
700‧‧‧下部圓頂
702‧‧‧柄部
703‧‧‧表面
704‧‧‧周邊凸緣
706‧‧‧底部
707‧‧‧切線
708‧‧‧中心開孔
710‧‧‧外側表面
712‧‧‧內側表面
713‧‧‧轉變部
726‧‧‧外部周邊表面
803‧‧‧裝載埠
810‧‧‧上部環
812‧‧‧下部環
814‧‧‧表面
816‧‧‧表面
817‧‧‧內部圓周
818‧‧‧上部溝槽
820‧‧‧下部溝槽
822‧‧‧上部冷卻劑通道
824‧‧‧下部冷卻劑通道
825‧‧‧外部
826‧‧‧頂部內部壁部
827‧‧‧內部
828‧‧‧頂部環狀溝槽
829‧‧‧外部
830‧‧‧底部內部壁部
831‧‧‧內部
832‧‧‧底部環狀溝槽
836‧‧‧基座環
874‧‧‧處理氣體入口
878‧‧‧氣體出口
因此，藉由參照實施例，可更詳細瞭解本發明之上述特徵，且對簡短總結於上的本發明有更具體的敘述，某些實施例是例示於所附圖式中。但是，注意到，所附圖式只例示本發明之一般實施例且因此不視為限制其範圍，因為本發明可容許其他等效實施例。
第1A圖根據本發明之一實施例為背側加熱處理腔室的示意剖面視圖。
第1B圖例示沿著第1A圖的線1B-1B所取之處理腔室的示意側視圖。
第1C圖例示基板支座的透視圖，該基板支座具有三個支撐臂部以及三個虛擬臂部的設計。
第2A圖根據本發明的一實施例例示上部圓頂的橫剖面視圖。
第2B圖例示第2A圖所示的上部圓頂的頂視圖。
第2C圖為接合接頭的放大視圖，例示了頭帶半徑。
第3A圖根據本發明之一實施例例示了氣體入口機構的部分透視橫剖面視圖，氣體入口機構可使用在第1A圖的處理腔室中。
第3B圖例示第一進氣道的次要入口係配置在相對於第一進氣道的垂直通路的角度(α)處。
第3C圖例示第一進氣道與第二進氣道流體連通於處理氣體供應源。
第4A圖根據本發明之一實施例例示了夾環的透視圖，夾環可用於取代第1A圖的夾環。
第4B圖例示下部表面中的開孔，開孔連通於分配氣室，分配氣室形成通過夾環。
根據一實施例，第5A圖與第5B圖為一或更多個燈裝置的示意例示圖，燈裝置包括一或更多個間隙器。
第6圖根據本發明的一實施例例示了襯墊裝置的透視圖，該襯墊裝置可用於取代第1圖的襯墊裝置。
第7A圖與第7B圖根據本發明之一實施例為下部圓 頂的示意例示圖，下部圓頂可用於取代第1A圖的下部圓頂。
第7C圖為接合接頭的放大視圖，例示了頭帶半徑。
第8A圖繪示範例的基座環的透視橫剖面視圖，該基座環可用於取代第1A圖與第1B圖的基座環。
第8B圖根據本發明的一實施例為第8A圖的基座環從另一角度觀看的透視圖，繪示了上部環與下部環。
第8C圖為第8B圖的基座環的放大、部分橫剖面視圖，繪示了分別形成於基座環的頂部表面與底部表面中的上部溝槽與下部溝槽，上部溝槽與下部溝槽分別用於接收上部環與下部環。
為了促進瞭解，已經在任何可能的地方使用相同的元件符號來表示圖式中共同的相同元件。可瞭解到，一實施例的元件與特徵可有利地併入在其他實施例中，而不用另外詳述。
在下面的敘述中，為了解釋的目的，提出各種具體細節，以提供本發明的徹底瞭解。在某些實例中，熟知的結構與裝置係用方塊圖的形式來顯示(而非詳細繪出)，以避免混淆本發明。這些實施例係敘述得足夠詳細，以使本領域中熟習技藝者可以實做本發明，且應瞭解，可使用其他實施例並且可以做出邏輯的、機械的、電性的與其他的改變而不偏離本發明的範圍。
第1A圖根據本發明之一實施例例示了背側加熱處理腔室100的示意剖面視圖。第1B圖例示沿著第1A圖的線 1B-1B所取之處理腔室100的示意側視圖。注意到，為了清楚的緣故，已經從第1B圖省略了襯墊裝置163與圓形屏蔽部167。處理腔室100可用於處理一或更多個基板，包括將材料沉積於基板108的上部表面上。處理腔室100可包括輻射加熱燈102陣列，用於加熱設置於處理腔室100內的基板支座106的背側104以及加熱其他元件。在某些實施例中，輻射加熱燈陣列可設置於上部圓頂128之上。基板支座106可為如同所示的類似圓盤狀的基板支座106，或者基板支座106可為如同第1B圖所示的不具有中心開口的類似環狀的基板支座107，基板支座106從基板的邊緣支撐基板，以促進基板曝露至燈102的熱輻射。
範例的基板支座
在某些實施例中，基板支座106可為多臂部的設計，如同第1C圖所示。在第1C圖所示的實施例中，基板支座190具有三個支撐臂部192a、192c與192e以及三個虛擬臂部192b、192d與192f，支撐臂部與虛擬臂部的每一者都向外延伸並且圍繞著軸「G」彼此有角度地相間隔，軸「G」延伸通過中心軸194。可設想到更多或更少的支撐臂部或虛擬臂部。虛擬臂部192b、192d與192f的每一者的角部196沿著支撐臂部之長度方向可被去角，以獲得較佳的光學效果。支撐臂部與虛擬臂部192a-192f的每一者可在相對於軸「G」大約95°至大約105°的角度「A」處。在一範例中，角度「A」為大約100°。支撐臂部192a、192c與192e的端部可向上彎曲， 限制基板，防止基板橫向移動。
虛擬臂部192b、192d與192f通常不接觸或支撐基板。而是，虛擬臂部係設計來提供來自燈102的熱的更均勻分配或更佳的熱轉移平衡，藉此促進在處理期間基板的準確溫度控制。在處理期間，基板支座190吸收來自燈的熱能量，該燈用於加熱基板支座及/或基板。所吸收的熱從基板支座190輻射。基板支座190(具體地為支撐臂部192a、192c與192e)所輻射的輻射熱係由基板支座190及/或基板吸收。因為支撐臂部192a、192c與192e相對於基板支座190或基板的較靠近位置，熱容易輻射至基板支座190，導致相鄰於支撐臂部192a、192c與192e的區域的增加溫度。但是，利用虛擬臂部192b、192d與192f可以促進來自支撐臂部192a、192c與192e的熱更均勻地輻射至基板支座190及/或基板，且因此，減少熱點的發生。例如，利用虛擬臂部192b、192d與192f可以產生基板支座的更均勻輻射，而非鄰近支撐臂部192a、192c與192e的三個局部熱點/線。
返回參見第1A圖，基板支座106位於處理腔室100內、在上部圓頂128與下部圓頂114之間。上部圓頂128、下部圓頂114以及設置於上部圓頂128與下部圓頂114之間的基座環136大體上界定了處理腔室100的內部區域。基板108(未依照尺寸繪製)可通過裝載埠103而放入處理腔室100中並且定位於基板支座106上，裝載埠103在第1A圖中被基板支座106遮住，但是在第1B圖中可以看到。
基板支座106係圖示在升高的處理位置中，但是基 板支座106可藉由致動器(未圖示)而垂直橫越至處理位置之下的裝載位置，以允許升舉銷105接觸下部圓頂114、通過基板支座106中的孔、且從基板支座106將基板108升舉。機器人(未圖示)可之後進入處理腔室100中，以通過裝載埠103而接合於基板108且將基板108從處理腔室100移動。基板支座106之後可受到致動升高至處理位置，以將基板108放置於基板支座106的前側110上(基板108的裝置側116朝上)。
當基板支座106位於處理位置時，基板支座106將處理腔室100的內部容積分成處理氣體區域156(處理氣體區域156在基板的上方)與淨化氣體區域158(淨化氣體區域158在基板支座106之下)。基板支座106在處理期間藉由中心軸132而旋轉，以最小化處理腔室100內熱與處理氣體流動的空間異常的效應，且因此促進基板108的均勻處理。基板支座106由中心軸132支撐，中心軸132在基板108的裝載與卸載期間(且在某些實例中，在基板108的處理期間)在向上與向下的方向134中移動基板108。基板支座106可由碳化矽或塗覆有碳化矽的石墨形成，以吸收來自燈102的輻射能量並且將輻射能量傳導給基板108。
通常，上部圓頂128的中心窗部與下部圓頂114的底部係由光學上透明的材料形成，例如石英。如同下文將相關於第2A圖更詳細討論的，上部圓頂128的曲度與厚度可根據本發明而配置，以提供較平坦的幾何外形來用於處理腔室中的均勻流動均勻性。
一或更多個燈(例如燈102陣列)可用指定的、最佳化的所欲方式圍繞著中心軸132而設置於下部圓頂114之下與附近，以在處理氣體通過時，在基板108的多個區域處獨立地控制溫度，藉此促進將材料沉積於基板108的上部表面上。雖然在此並未詳細討論，沉積的材料可包括砷化鎵、氮化鎵或氮化鎵鋁。
燈102可配置成包括燈泡141，且燈102可配置成將基板108加熱至大約攝氏200度至大約攝氏1600度的溫度範圍內。每一燈102耦接於電力分配板(未圖示)，通過電力分配板將電力供應給每一燈102。燈102定位於燈頭145內，燈頭145可在處理期間或在處理之後藉由例如冷卻流體來冷卻，冷卻流體可引入位於燈102之間的通道149中。燈頭145傳導性且輻射性地冷卻下部圓頂114，部分是因為燈頭145相當靠近下部圓頂114。燈頭145也可冷卻燈周圍的反射體(未圖示)的壁部與燈壁。或者，下部圓頂114可藉由對流的方式來冷卻。取決於應用，燈頭145可或可不接觸於下部圓頂114。燈頭145的進一步敘述將相關於第5A圖與第5B圖在下文討論。
圓形屏蔽部167可選擇性地設置於基板支座106的周圍並且由襯墊裝置163圍繞。屏蔽部167防止或最小化來自燈102的熱/光雜訊洩漏至基板108的裝置側116，同時提供用於處理氣體的預熱區域。屏蔽部167可由CVD SiC、塗覆有SiC的燒結石墨、生長的SiC、不透明的石英、塗覆的石英、或者可以抵抗處理氣體與淨化氣體所引起之化學故障的 任何相似、合適的材料製成。
襯墊裝置163的尺寸經過設計，以巢坐於基座環136的內部圓周內或由基座環136的內部圓周圍繞。襯墊裝置163屏蔽了處理容積(亦即，處理氣體區域156與淨化氣體區域158)免於接觸於處理腔室100的金屬壁部。金屬壁部可能與先驅物反應並且導致處理容積中的污染。雖然襯墊裝置163係圖示為單一主體，襯墊裝置163可包括一或更多個具有不同配置的襯墊，如同將相關於第3A圖至第3C圖與第6圖在下文討論的。
因為從基板支座106來背側加熱基板108，可執行使用光學高溫計118，以用於基板支座上的溫度測量/控制。光學高溫計118的此溫度測量也可在具有未知之發射率的基板裝置側116上執行，因為以此方式來加熱基板前側110係與發射率無關。因此，光學高溫計118可僅感測來自熱基板108的輻射(該輻射係傳導自基板支座106)，其中來自燈102、直接到達光學高溫計118的背景輻射會最小。
反射體122可選擇性地設置於上部圓頂128之外，以將基板108輻射出的紅外光反射回基板108上。使用夾環130，可將反射體122固定至上部圓頂128。夾環130的詳細敘述將相關於第4A圖與第4B圖進一步在下文討論。反射體122可由金屬製成，例如鋁或不鏽鋼。藉由用高反射性塗層(例如，金)來塗覆反射體區域，可改良反射效率。反射體122可具有一或更多個機械加工的通道126，通道126連接至冷卻源(未圖示)。通道126連接至形成於反射體122的側部上 的通路(未圖示)。該通路係配置來運送流體(例如，水)的流動，且該通路可用任何所欲的形態沿著反射體122的側部水平地運行，以覆蓋反射體122的部分或整個表面，來冷卻反射體122。
供應自處理氣體供應源172的處理氣體通過處理氣體入口174而引入至處理氣體區域156中，處理氣體入口174形成於基座環136的側壁中。處理氣體入口174係配置來以大體上徑向向內的方向導引處理氣體。在膜形成處理期間，基板支座106可定位在處理位置中(處理位置相鄰於處理氣體入口174且與處理氣體入口174在大約相同的高度處)，以允許處理氣體以層狀流動的方式沿著流動路徑173橫越基板108的上部表面向上地且循環地流動。處理氣體通過氣體出口178而離開處理氣體區域156(沿著流動路徑175)，氣體出口178位於處理腔室100之相對於處理氣體入口174的側部上。藉由耦接於氣體出口178的真空泵180，可促進通過氣體出口178來移除處理氣體。因為處理氣體入口174與氣體出口178彼此對準且設置於大約相同的高度處，因此相信，此種並列配置與較平坦的上部圓頂128(將在下文詳細討論)結合時，會促成橫越基板108的大體上平坦的、均勻的氣體流動。藉由透過基板支座106來旋轉基板108，可提供進一步的徑向均勻性。
範例的氣體入口，具有有角度的注射
在某些實施例中，處理氣體供應源172可配置來供 應多種處理氣體，例如III族的前驅物氣體與V族的前驅物氣體。可通過相同的處理氣體入口174或通過個別的氣體入口，將多種處理氣體引入處理腔室100中。在需要個別的氣體入口的實例中，可採用替代的方式來改良處理腔室中的處理氣體的混合。第3A圖根據本發明之一實施例例示氣體入口機構300的部分透視橫剖面視圖，氣體入口機構300可使用在第1A圖與第1B圖的處理腔室中，以提供一或更多種流體(例如，處理氣體或氣體電漿)至處理容積(亦即，處理氣體區域156與淨化氣體區域158)。氣體入口機構300可當作注射器襯墊(例如，第6圖的襯墊裝置600的注射器襯墊614)，且氣體入口機構300可設置於注射嵌入襯墊裝置330上或由注射嵌入襯墊裝置330支撐，注射嵌入襯墊裝置330流體連通於處理氣體供應源372，像是第1A圖的處理氣體供應源172。如同可在第3C圖中更容易看到的，注射嵌入襯墊裝置330可包括第一組氣體通路331a與第二組氣體通路331b，第一組氣體通路331a與第二組氣體通路331b交替地排列並且配置來以受控的方式傳送不同的處理氣體。
通常，氣體入口機構300設置於處理氣體將被引入處理腔室的位置處。氣體入口機構300包括主體302，主體302具有第一進氣道304與第二進氣道306。第一進氣道304與第二進氣道306各自流體連通於一或更多個處理氣體供應源372。主體302大體上配置在處理腔室100的一部分內部圓周的周圍。主體302可包括圓柱形的內部直徑，圓柱形的內部直徑的尺寸經過設計而能裝配於上部襯墊與排氣襯墊中所 形成的切除部(例如，第6圖的上部襯墊608與排氣襯墊612)。因此，主體302係可移動地結合於襯墊裝置的上部襯墊與排氣襯墊。襯墊裝置的進一步細節將相關於第6圖在下文討論。
第一進氣道304具有縱向軸，該縱向軸實質上正交於第一氣體通路331a的縱向軸，第一氣體通路331a形成於注射嵌入襯墊裝置330內。第一處理氣體可從處理氣體供應源372流動通過第一組氣體通路331a進入第一進氣道304，第一進氣道304流體連通於第一入口305。第一入口305可配置來提供第一處理氣體進入處理腔室中，例如第1A圖所示的處理氣體區域156。氣體入口機構300可具有一或更多個第一入口305，例如大約3至20個第一入口，每一第一入口305連接至個別的第一進氣道304，第一進氣道304導引至第一氣體通路331a與處理氣體供應源372。可設想到更多或更少的第一入口305。
第一處理氣體可為特定的處理氣體或數種處理氣體的混合物。或者，取決於應用，一或更多個第一入口305可提供不同於至少一個其他第一入口的一或更多個處理氣體。在一實施例中，每一第一入口305可配置在相對於水平平面「P」的角度「θ」處，水平平面「P」大體上平行於基板108的縱向方向，使得第一處理氣體在離開第一入口305之後在沿著如同所示的每一方向307的角度流動。在第一入口305的縱向方向與水平平面「P」之間的角度「θ」可小於大約90°，例如小於45°，像是從大約5°至大約30°，例如大約15°。在 第3B圖所示的範例中，第一入口305係配置在相對於第一進氣道304大約25°至大約85°的角度(α)處，例如大約45°至大約75°。
關於氣體入口的數量與將要引入的處理氣體，第二進氣道306在設計上可實質上相似於第一進氣道304。例如，第二進氣道306可流體連通於一或更多個處理氣體供應源372。第二處理氣體(可為數種處理氣體的混合物)可從處理氣體供應源372流動通過第二組氣體通路331b進入第二進氣道306，第二進氣道306流體連通於第二入口308。或者，一或更多個第二入口308可提供不同於至少一個其他第二入口的一或更多個處理氣體。第二入口308可配置來提供第二處理氣體進入處理腔室中，例如第1A圖所示的處理氣體區域156。具體地，在第二處理氣體離開第二入口308之後，每一第二入口308係配置來提供在第二方向309中的第二處理氣體，第二方向309不同於第一方向307(見第3B圖)。第二方向309大體上平行於水平平面「P」，水平平面「P」平行於基板的縱向方向。
相似的，氣體入口機構300可具有一或更多個第二入口308，例如大約3至20個第二入口，每一第二入口308連接至個別的第二進氣道，第二進氣道導引至氣體通路與處理氣體供應源372。可設想到更多或更少的第二入口308。
可設想到，每一第一與第二入口305、308處的流動速率、處理氣體複合物與類似者可獨立地控制。例如，在某些範例中，某些第一入口305在處理期間可閒置或脈衝式供 應，以達成與第二入口308所提供之第二處理氣體的所欲流動交互作用。在第一與第二進氣道304、306僅包括單一次要入口的某些實例中，次要入口可脈衝式供應，如同上面所討論的相似理由。
第一進氣道304的第一入口305與第二進氣道306的第二入口308可沿著處理腔室的內部圓周相對於彼此垂直地偏移配置。或者，第一進氣道304的第一入口305與第二進氣道306的第二入口308可配置成垂直對準於彼此。在任一實例中，第一與第二入口305、308係配置成使得來自第一入口305的第一處理氣體與來自第二入口308的第二處理氣體適當地混合。相信，因為第一入口305的角度設計，第一與第二處理氣體的混合也改良了。第一進氣道304的第一入口305可緊鄰於第二進氣道306的第二入口308。但是，在某些實施例中，有利的是提供第一與第二入口305與308之間的適當距離，以防止第一處理氣體與第二處理氣體在離開入口之後馬上太早地混合在一起。
氣體入口機構300的主體302可具有減少的高度，以匹配於上部圓頂的近乎平坦結構，如同相關於第2A圖在下文討論的。在一實施例中，主體302的整體高度可在大約2mm至大約30mm之間，例如大約6mm至大約20mm，例如大約10mm。主體302面向處理氣體區域156的側部上的高度「H1」可為大約2mm至大約30mm，例如大約5mm至大約20mm。因為主體302的高度減少，第一進氣道304的高度可相應地減少，以維持強度。在一範例中，第一進氣道304的 高度「H2」(相對於高度「H1」)為大約1mm至大約25mm，例如大約6mm至大約15mm。降低外部通路310將導致較窄的注射角度。
返回參見第1A圖，淨化氣體可通過選擇性的淨化氣體入口164(或通過處理氣體入口174)從淨化氣體源162供應至淨化氣體區域158，淨化氣體入口164形成於基座環136的側壁中。淨化氣體入口164設置於處理氣體入口174之下的高度處。若使用圓形屏蔽部167或預熱環(未圖示)，圓形屏蔽部或預熱環可設置於處理氣體入口174與淨化氣體入口164之間。在任一實例中，淨化氣體入口164係配置來以大體上徑向向內的方向導引淨化氣體。在膜形成處理期間，基板支座106可定位在一位置中，使得淨化氣體以層狀流動的方式沿著流動路徑165橫越基板支座106的背側104向下地且循環地流動。不受限於任何特定理論，相信淨化氣體的流動會防止或實質上避免處理氣體流動進入淨化氣體區域158，或者減少處理氣體擴散進入淨化氣體區域158(亦即，基板支座106之下的區域)。淨化氣體離開淨化氣體區域158(沿著流動路徑166)並且通過氣體出口178而排出處理腔室，氣體出口178位於處理腔室100之相對於淨化氣體入口164的側部上。
相似的，在淨化處理期間，基板支座106可定位於升高的位置中，以允許淨化氣體橫向流動橫越基板支座106的背側104。本領域中熟習技藝者應瞭解到，處理氣體入口、淨化氣體入口與氣體出口係為了例示的目的而圖示，因為氣 體入口或出口的位置、尺寸或數量可調整，以進一步促進基板108上的材料的均勻沉積。
若需要，淨化氣體入口164可配置成以向上的方向導引淨化氣體，以將處理氣體限制在處理氣體區域156中。
範例的夾環
第4A圖根據本發明之一實施例為夾環400的透視圖，夾環400可用於取代第1A圖的夾環130。夾環400設置於基座環(例如，第1A圖至第1B圖與第8A圖至第8C圖的基座環)的較上方，且夾環400藉由設置於夾環400周圍的緊固座402而緊固至腔室100。緊固件(未圖示)設置通過緊固座402並且進入處理腔室100的側壁中的凹槽，以將夾環400固定至處理腔室100。
夾環400可設有冷卻特徵，例如冷卻導管404。冷卻導管404使冷卻流體(例如，水)循環通過夾環400且循環於夾環400的周圍。冷卻流體通過入口408而引入冷卻導管404中，且冷卻流體循環通過導管404，以通過出口410而湧出。冷卻導管404可由坡道406連接，坡道406允許冷卻流體從一導管404流動至另一導管404。
在第4A圖的實施例中，一導管404可設置於夾環400的內部周圍，而第二導管404可設置於夾環400的外部周圍。冷卻流體係引入至設置於夾環400的內部周圍的導管404，因為夾環400的內部曝露至最多的熱、最靠近腔室100的處理環境。冷卻流體最有效率地從夾環400的內部吸收熱， 因為冷卻流體係以較低的溫度引入。當冷卻流體到達設置於夾環400的外部周圍的導管404時，冷卻流體的溫度已經升高，但是冷卻流體仍然調節夾環400的外部的溫度，夾環400的外部加熱得比內部少。以此方式，冷卻流體以逆流的方式流動通過夾環400。
第4A圖的夾環400也具有氣體流動特徵，氣體流動特徵係設置來冷卻上部圓頂128。用於冷卻氣體的入口歧管422供應冷卻氣體至腔室100的上部圓頂128。氣體入口412連通於入口氣室414，入口氣室414將氣體沿著入口氣室414分配。較低表面416中的開孔(開孔未圖示)連通於分配氣室418，分配氣室418形成通過於夾環400，這圖示在第4B圖中。
第4B圖為根據另一實施例的處理腔室的蓋部的橫剖面視圖。蓋部包括夾環400。氣體流動進入分配氣室418並且進入上部圓頂128的周邊附近的入口氣室420。氣體沿著上部圓頂128的上部表面流動，以調節上部圓頂128的溫度。
再次參見第4A圖，氣體流動進入出口歧管424，出口歧管424具有出口氣室426，出口氣室426連通於收集氣室428與氣體出口430。調節上部圓頂128的熱狀態可以防止熱應力超過容忍度並且減少上部圓頂128的下部表面上的沉積。減少上部圓頂128上的沉積可以將通過上部圓頂128至反射體122且返回通過上部圓頂128的能量通量維持在標稱的位準，以最小化在處理期間基板108的溫度不規則與不均勻。
範例的燈頭裝置
根據本發明的實施例，第5A圖與第5B圖為一或更多個燈裝置520的示意例示圖，燈裝置520可用於取代第1A圖的燈頭145。燈裝置520包括一或更多個撓性間隙器(standoff)524。第5A圖根據一實施例例示下部圓頂114的橫剖面視圖，下部圓頂114具有燈頭545與印刷電路板552。如同將在下文討論的，每一燈裝置520可附接於撓性間隙器524，撓性間隙器524根據所用的下部圓頂114的角度可具有不同的高度。燈裝置520、撓性間隙器524與燈頭545為燈頭裝置的部件，並排於其他元件，例如反射體(未圖示)。第5B圖根據一實施例例示一或更多個撓性間隙器524，一或更多個撓性間隙器524連接於一或更多個燈裝置520。如同將在下文相關於第7A圖至第7B圖敘述的，下部圓頂114可形成為大體上圓形、窄的馬丁尼玻璃杯或者具有中心開孔702的煙囪的形狀。燈裝置520可用指定的、最佳化的所欲方式圍繞著中心軸(例如，第1A圖的中心軸132)而設置於下部圓頂114之下與附近，以在基板的多個區域處獨立地控制溫度。
第5A圖繪示下部圓頂114、PCB 552與一或更多個燈裝置520，在此圖示為六個燈裝置520。本領域中熟習技藝者將清楚得知，為了清楚的緣故，已經在敘述中略去某些元件。PCB 552可為任何標準的電路板，設計來控制電力分配給一或更多個燈裝置520。PCB 552可另外包括一或更多個連接插槽512(在此圖示為六個連接插槽)，用於連接於一或更多 個燈裝置520。雖然PCB 552在此是繪示為平坦的，PCB可根據處理腔室的需求而塑形。在一實施例中，PCB板係定位成平行於燈頭545。
一或更多個燈裝置520的每一者通常包括燈泡522與燈座523。燈泡522可為能夠將基板加熱且維持在指定溫度的燈，例如鹵素燈、紅外線燈與採用作為加熱裝置的類似者。燈裝置520可連接於一或更多個撓性間隙器524，如同參照第5B圖更詳細敘述的。
下部圓頂114可包括半透明材料，例如石英，且下部圓頂114可併入本揭示案中參照下部圓頂所述的一或更多個元件。下部圓頂可為4mm與6mm之間的厚度。燈頭545可定位於下部圓頂114之下並且緊鄰下部圓頂114。在一實施例中，燈頭545距離下部圓頂114大約1mm。
燈頭545具有複數個固定的燈頭位置504，燈頭位置504確保燈泡522的特定位置與定向。燈頭545可具有400或更多個固定的燈頭位置504。固定的燈頭位置504可在多個共中心的圓形定向中。隨著孔從內部半徑延伸至外部半徑，固定的燈頭位置504可增加深度。固定的燈頭位置504可為燈頭545中的鑽孔。在一實施例中，燈座523藉由燈頭545而固持在固定的定向中並且藉由燈頭545而冷卻。
燈裝置520與連接插槽512係圖示為一組六個，此數量不打算作為限制。可有更多或更少的燈裝置520與連接插槽512，如同維持適當的基板溫度所需要的。另外，重要的是要瞭解到，這是三維結構的側視圖。因此，雖然元件看起 來是定位成線性的方式，但是可能有任何的位置或位置組合。例如，在圓形的PCB 552上，燈可用3cm的間隔定位於X與Y軸兩者上，因此填滿圓形PCB。本領域中熟習技藝者將瞭解到，此實施例有多種變化。
第5B圖根據一實施例繪示撓性間隙器524。在此圖示的撓性間隙器524包括插座526與接觸轉接器528。撓性間隙器524在此係繪示為具有在插座526處的標準Mill-Max插座與在接觸轉接器528處的同等接觸轉接器，因此產生燈/間隙器介面與間隙器/PCB介面。但是，此設計選擇並不打算作為限制。插座設計可為多種現存設計或尚未產生之設計的一者，可以從電源傳送電力至燈522。在一實施例中，撓性間隙器永久地附接於PCB 545，例如藉由焊接。
撓性間隙器524可包括導電與不導電的元件，使得燈從電源接收電力。在一範例中，導電金屬(例如，黃銅或銅)用於傳送電力至燈522，且導電金屬由不導電的殼體圍繞，例如由塑膠、撓性玻璃或陶瓷纖維或小珠所製成的殼體。撓性間隙器524可為各種長度，適於適當幅射傳送至下部圓頂114。因為撓性間隙器524長度可以改變，燈裝置520沿著下部圓頂114可以維持大體上相同的尺寸與形狀。
另外，撓性間隙器524不需要是直的。撓性間隙器524可以有曲度，使得燈軸不需要平行於處理腔室的中心軸。換句話說，撓性間隙器524可以允許燈軸有所欲的極性角(polar angle)。本文所述的撓性間隙器524可包括撓性材料，例如具有彈性體的塑膠。
本文所述的撓性間隙器524可提供可互換性與定向兩者的優點。當撓性間隙器524併入彎曲結構或撓性材料時，撓性間隙器524可連接於具有固定的燈頭位置504並非定向垂直於PCB 552的燈頭545。另外，撓性間隙器524可設計為不可消耗的。當燈裝置520故障時，燈裝置520可由單一尺寸的燈裝置520替換，因此造就燈裝置520在腔室中的可互換性，而不管燈裝置520在PCB 552上或在燈頭545中的位置。
撓性間隙器524可提供固定的燈頭位置504(形成於燈頭545中)與連接插槽512(形成於PCB 552中)之間的適當定位。燈頭545可包括導熱材料，例如銅。在另一實施例中，燈頭545可為銅的圓錐形部分或旋轉的環形物，具有內部半徑可以將燈頭545帶至緊鄰中心軸132，且具有外部半徑大概是標齊於下部圓頂114的邊緣。
一或更多個支撐結構可形成於PCB 552之上，例如間隔物514。間隔物514(如同此範例所示)可與PCB 552以及燈裝置520聯合作用將燈泡522維持在特定方向中，例如將燈裝置520維持在垂直方向中。另外，撓性間隙器524可具有可與間隔物514互相作用的一或更多個結構，例如唇部525。在此實施例中，唇部525確保撓性間隙器的完全插入並且維持撓性間隙器524與燈泡522兩者的方向。
範例的襯墊裝置
第6圖根據本發明的實施例例示了範例的襯墊裝置 的透視圖，該襯墊裝置可用於取代第1A圖的襯墊裝置163。襯墊裝置600係配置來劃分處理腔室內的處理區域，例如第1A圖與第1B圖的處理腔室。襯墊裝置600大體上提供氣體入口埠602、氣體出口埠604與裝載埠606。襯墊裝置600可與第8A圖至第8C圖的基座環聯合作用，使得氣體入口埠602、氣體出口埠604與裝載埠606的位置在實質上相同的高度處分別匹配於處理氣體入口874、氣體出口878與裝載埠803。相同位準的氣體入口/出口促成至處理腔室的較短流動路徑，促成高傳導性的排氣與注射。因此，層狀氣體流動與傳送更受控制。
襯墊裝置600可巢坐於設置於處理腔室中的基座環(例如，第1A圖至第1B圖與第8A圖至第8C圖的基座環)內或由基座環圍繞。襯墊裝置600可形成為整合件，或者襯墊裝置600可包括可以組裝在一起的多個件。在一範例中，襯墊裝置600包括多個件(或襯墊)，多個件係有模的且適於個別地或全體地被替換，以提供額外的彈性與成本節省(因為該有模的設計)。襯墊裝置600的有模的設計促成簡單的適用性與增加的功能性(亦即，不同注射器的改變，例如第3A圖所示的次要入口305)。在一實施例中，襯墊裝置167包括垂直堆疊的至少上部襯墊608與下部襯墊610。排氣襯墊612可與部分的上部襯墊608結合，以改良位置穩定性。
上部襯墊608與排氣襯墊612可切除，以接收注射器襯墊614。注射器襯墊614大體上對應於第3A圖的主體302，且注射器襯墊614可包括氣體入口機構，例如上面相關 於第3A圖至第3C圖討論的氣體入口機構300。上部襯墊608、下部襯墊610、排氣襯墊612與注射器襯墊614的每一者包括大體上圓柱形的外部直徑，該外部直徑的尺寸經過設計，以巢坐於基座環(未圖示)內。襯墊608、610、612、614的每一者可由基座環藉由重力及/或互扣裝置(未圖示)來支撐，互扣裝置例如是形成於某些襯墊608、610、612上或中的突伸部與匹配凹槽。上部襯墊608與下部襯墊610的內部表面603曝露至處理容積(例如，處理氣體區域156與淨化氣體區域158)。
在一實施例中，上部襯墊608沿著圓周方向可在外部圓周表面上設有凹陷特徵616。凹陷特徵616可沿著上部襯墊608的整個外部圓周表面設置或以相等的間隔設置。凹陷特徵616可促成上部襯墊608上的淨化性能，藉此防止襯墊裝置上的非所欲沉積，同時控制襯墊裝置的溫度。
範例的上部圓頂
第2A圖與第2B圖根據本發明的實施例為上部圓頂200的示意例示圖，上部圓頂200可用於取代第1A圖的上部圓頂128。第2A圖例示上部圓頂200的橫剖面視圖。第2B圖例示上部圓頂200的頂視圖。上部圓頂200具有實質上圓形的形狀(第2B圖)，且上部圓頂200具有稍微凸出的外側表面210與稍微凹入的內側表面212(第2A圖)。如同下文將更詳細討論的，凸出的外側表面210係足夠彎曲，以在基板處理期間抵抗外部大氣壓力的壓縮力，相對於處理腔室中 減小的內部壓力，同時凸出的外側表面210係足夠平坦，以促進處理氣體的有序流動與反應物材料的均勻沉積。
上部圓頂200大體上包括中心窗部202(用於傳送熱輻射)與周邊凸緣204(用於支撐中心窗部202)。中心窗部202係圖示為具有大體上圓形的周邊。周邊凸緣204沿著支撐介面206在中心窗部202的圓周處與周圍接合於中心窗部202。周邊凸緣204可藉由O型環(第1A圖中以184標示)而密封於處理腔室的側壁內，以提供密封來防止處理腔室內的處理氣體逃脫進入周遭環境中，O型環設置於周邊凸緣與該等側壁之間。雖然在此並未詳細討論，可設想到，使用O型環(第1A圖中以182標示)，可類似地將下部圓頂支撐於處理腔室的側壁內。可使用更少或更多數量的O型環182、184。
周邊凸緣204可做成不透明的或者由透明的石英形成。上部圓頂200的中心窗部202可由例如透明石英的材料形成，透明石英對於來自燈的直接輻射大體上是光學上透明的而沒有顯著的吸收。或者，中心窗部202可由具有窄頻帶濾波性能的材料形成。從已加熱之基板與基板支座再輻射出的某些熱輻射會傳送進入中心窗部202，而由中心窗部202顯著吸收。這些再輻射在中心窗部202內產生熱，產生熱膨脹力。周邊凸緣204(周邊凸緣204可做成不透明的，以防止O型環直接曝露至熱輻射)維持比中心窗部202更冷，藉此導致中心窗部202向外彎曲超過初始的室溫彎曲。中心窗部202做成薄的並且具有足夠彈性來調節該彎曲，而周邊凸緣 204是厚的並且具有足夠的剛性來限制中心窗部202。因此，中心窗部202內的熱膨脹係表示為熱補償彎曲。中心窗部202的熱補償彎曲隨著處理腔室的溫度增加而增加。
周邊凸緣204與中心窗部202藉由焊接接頭「B」而在它們的相對端固定。周邊凸緣204係建構成沿著尺寸轉變部213具有頭帶半徑「r」，尺寸轉變部213係界定成從中心窗部202的厚度平順且逐漸地改變成周邊凸緣204的大小。第2C圖繪示了接合接頭「B」的放大視圖，例示了周邊凸緣204的頭帶半徑。頭帶半徑係連續彎曲的凹部，可以視為是三個曲部，三個曲部包括周邊凸緣204的內側的底部、轉變部213的主體、以及匹配於中心窗部202的該部分。因此，三個曲部可能有不同的半徑。通常藉由決定頭帶半徑的表面輪廓並且之後數學地決定最適於此輪廓的球面，而測量該頭帶半徑。此最適球面的半徑就是頭帶半徑。
頭帶半徑消除了周邊凸緣204與中心窗部202相交處的接頭的介面處的尖角。尖角的消除也促成將被沉積於設備的接頭上的塗層會比具有尖角的接頭來得更均勻且更厚。選擇頭帶半徑，以提供周邊凸緣204的增加的徑向厚度，來用於較佳的流動，以及提供中心窗部202的「近乎平坦」曲率與逐漸變化(將在下文討論)，導致減少的流動擾流與較佳的均勻性。最重要的，具有頭帶半徑的接頭也減小或消除了接頭處的剪力。在各種實施例中，周邊凸緣的頭帶半徑「r」的範圍在大約0.1吋與大約5吋之間，例如在大約0.5吋與大約2吋之間。在一範例中，頭帶半徑「r」為大約1吋。
具有較大頭帶半徑的周邊凸緣204在處理熱與大氣壓力方面是理想的。如同先前討論的，在基板處理期間，因為處理腔室內的減小的內部壓力與作用於上部圓頂上的外部大氣壓力之間的巨大壓力差異，上部圓頂200負擔了高的張力應力。高的張力應力可能導致上部圓頂變形。但是，已經發現到，若向內施加橫向壓力「P」於周邊凸緣204的側部(第2A圖)，則在處理期間可以大大減小上部圓頂200的張力應力。施加於周邊凸緣204上的橫向壓力使中心窗部202向外彎曲，且因此補償了圓頂的變形。本文的橫向壓力「P」係指：施加於周邊凸緣204的外部周邊表面205上每平方英吋給定數量鎊(psi,pounds per square inch)的負載力。在一實施例中，橫向壓力「P」可為大約200psi或以上。在另一實施例中，橫向壓力「P」可在大約45psi與大約150psi之間。在一範例中，橫向壓力「P」為大約80psi至大約120psi。
已經發現到，當施加橫向壓力於周邊凸緣204時，周邊凸緣204的張力應力會從沒有橫向壓力「P」時的1300psi至2000psi減少至1000psi以下。併入先前提及的較大頭帶半徑「r」，則當施加大約80psi的橫向壓力「P」於周邊凸緣204時，周邊凸緣204的張力應力會大大減少。若橫向壓力「P」增加至大約150psi，則可進一步減少張力應力。
中心窗部202的向外彎曲與厚度經過選擇，以確保可以解決熱補償彎曲。在第2A圖的實施例中，中心窗部202的內部彎曲係圖示為球形，該球形由具有沿著軸「A」的中心「C」與大的曲率半徑「R」之球體的剖面所形成。中心窗部 202在沿著中心窗部202的範圍或長度的任何點處可具有大約1122mm加或減300mm的曲率半徑「R」，以提供足夠的彎曲來承受基板溫度在室溫與大約1200℃或以上的處理溫度之間時的零與一大氣壓力之間的壓力差異。可設想到，曲率半徑的範圍係打算僅為了範例的目的，因為取決於上部圓頂角度(θ)、直徑與厚度、周邊凸緣厚度或寬度以及作用於上部圓頂200的表面210、212上的壓力差異等等，曲率半徑會改變。在各種範例中，曲率半徑「R」可為大約900mm至大約2500mm。
參見第2A圖，在一實施例中，上部圓頂200係以此方式建構：中心窗部202相對於水平平面「E」傾斜了角度(θ)。水平平面「E」大體上平行於基板的縱向方向(未圖示，例如第1A圖的基板108)，或者水平平面「E」大體上平行於基板支座106的基板接收表面所界定的水平平面。或者，水平平面「E」可視為是從周邊凸緣204的平坦上部表面203徑向延伸的一平面。因此，水平平面「E」實質上平行於周邊凸緣204的平坦上部表面203。角度(θ)可更具體地界定為周邊凸緣204的平坦上部表面203(或水平平面「E」)與中心窗部202的凹入內側表面212上的切線207之間的角度，切線207通過中心窗部202與周邊凸緣204的相交處。因為中心窗部202的厚度是做成實質上固定的，在凸出的外側表面210與凹入的內側表面212處測量應該會獲得相同的角度。在各種實施例中，水平平面「E」與切線207之間的角度(θ)大體上小於22°。在一實施例中，角度(θ)為大約6° 至大約20°，例如在大約6°與大約8°、大約8°與大約10°、大約10°與大約12°、大約12°與大約14°、大約14°與大約16°、大約16°與大約18°、大約18°與大約20°之間。在一範例中，角度(θ)為大約10°。傾斜大約10°的中心窗部202提供比傳統的上部圓頂還要更平坦的上部圓頂，傳統的上部圓頂通常具有大約22°或更大的角度(θ)。角度(θ)的減小也導致上部圓頂200向下移動大約0.05吋至大約0.8吋，例如大約0.3吋，相較於傳統的上部圓頂。
上部圓頂200可具有大約200mm至大約500mm的總外部直徑，例如大約240mm至大約330mm，例如大約295mm。中心窗部202可具有大約2mm至大約10mm的固定厚度「T1」，例如大約2mm至大約4mm、大約4mm至大約6mm、大約6mm至大約8mm、大約8mm至大約10mm。在某些範例中，中心窗部202為大約3.5mm至大約6.0mm的厚度。在一範例中，中心窗部202為大約4mm的厚度。較薄的中心窗部202提供較小的熱質量，促成上部圓頂200可以快速地加熱與冷卻。中心窗部202可具有大約130mm至大約250mm的外部直徑「D1」，例如大約160mm至大約210mm。在一範例中，中心窗部202為大約190mm的直徑。周邊凸緣204可具有大約25mm至大約125mm的厚度「T2」，例如大約45mm至大約90mm。「T2」大體上界定為平坦上部表面203與平坦底部表面209之間的厚度。在一範例中，周邊凸緣204為大約70mm的厚度。周邊凸緣204可具有大約5mm至大約90mm的寬度「W1」，例如大約12mm至大約60mm， 寬度「W1」可隨著半徑改變。在一範例中，周邊凸緣204為大約30mm的寬度。若襯墊裝置並未使用在處理腔室中，周邊凸緣204的寬度會增加大約50mm至大約60mm，且中心窗部202的寬度會減少相同的量。在此種實例中，周邊凸緣204的厚度與圓頂角度(θ)會相應地減少，且本領域中熟習技藝者可根據本說明書來計算該數量。
若採用較低的圓頂角度，周邊凸緣204會朝向中心窗部202更進來。但是，中心窗部202直徑的限制因素係為：反射體(例如，第1圖的反射體122)必須能夠將光反射回基板的區域以及預熱環(若有使用)。因此，有利的是把周邊凸緣204向內稍微移動，同時能夠提供中心窗部202有大約130mm至大約300mm的直徑。
當結合於基座環(例如，第8A圖的基座環836)與較平坦的下部圓頂(例如，第7A圖與第7B圖的下部圓頂700)時，上部圓頂200的「近乎平坦」結構形成窄的、球形的幾何外形，發明人已經觀察到，這種幾何外形可以有效地承受處理腔室的內部與外部之間的壓力差異一尤其是當執行減小的壓力或低壓力應用時(例如，磊晶沉積處理)。另外，已經觀察到，上部圓頂200的「近乎平坦」結構(其中有橫向壓力施加於周邊凸緣204上)導致位於周邊凸緣204與中心窗部202之間的焊接接頭「B」的區域中的較小剪力應力。雖然藉由使用較厚的窗部可以解決因為壓力差異而施加給中心窗部202的應力，但是厚的窗部會提供太大的熱質量，這導致穩態處理的時間延遲。因此，整體生產量會減少。另外， 具有厚的窗部的上部圓頂在處理期間呈現太貧乏的彈性並且導致周邊凸緣204處的高剪力應力，同時中心窗部202被周邊凸緣204徑向地包納。另外，厚的窗部會花較長的時間散熱，這會影響基板的穩定性。因為球形的幾何外形本質上有效地處理了減小的壓力，上部圓頂200可使用比傳統容器所用的還要更薄的石英壁部，傳統容器所用的石英壁部在基板之上的橫剖面面積有突然的大改變。
上部圓頂200的中心窗部202的厚度在如同上面所討論的範圍中選擇，以確保可以解決周邊凸緣204與中心窗部202之間的介面處所發生的剪力應力(第2C圖)。較薄的石英壁部(亦即，中心窗部202)是較有效率的熱轉移媒介，使得較少的能量被石英吸收。上部圓頂因此維持得較冷。較薄的圓頂壁部在穩定溫度方面也較快並且對於對流冷卻的反應也較快，因為較少的能量被儲存並且到外側表面的傳導路徑也較短。因此，上部圓頂200的溫度可更接近地維持在所欲的設定點，以提供橫越中心窗部202的較佳熱均勻性。另外，雖然中心窗部202徑向傳導至周邊凸緣204，較薄的圓頂壁部導致基板之上的改良的溫度均勻性。有利的是，不會過度加熱周邊凸緣204，以保護設置於周邊凸緣204周圍的O型環。也有利的是，不會在徑向方向中過度冷卻中心窗部202，因為這樣會導致非所欲的溫度梯度，這將反映在正在處理的基板的表面上並且導致膜均勻性受損。
下面的表1根據本發明的實施例提供上部圓頂200的非限制詳細說明，上部圓頂200係給定作為例示的範例。
藉由使上部圓頂200平坦化，處理腔室的輻射熱轉移特性可以大大改良，對於溫度感測器有較低的寄生性損失與較少的雜訊，因為高溫計可以定位成盡可能地靠近基板表面。改良的上部圓頂與下部圓頂(如同將相關於第7A圖至第7C圖在下文討論)也導致減小的整體腔室容積，減小的整體腔室容積可以改良氣體傳送的時間並且降低泵抽與排出的時間，導致較低的循環時間與改良的基板生產量。另外，上部 圓頂的「近乎平坦」結構可以避免或顯著地最少化腔室的上部處理區域中的氣體流動擾流或循環，因為上部圓頂的「近乎平坦」結構可以避免先前技術的設計中在基板之上具有橫剖面面積突然改變所牽涉的問題，橫剖面面積突然改變會負面影響流動均勻性。近乎平坦且具有增加的凸緣半徑也可以促進橫越腔室橫剖面的固定排放氣體壓力均勻性，導致基板之上的高度均勻流動場。
範例的下部圓頂
第7A圖與第7B圖根據本發明之一實施例為下部圓頂700的示意例示圖，下部圓頂700可用於取代第1A圖的下部圓頂114。第7A圖例示下部圓頂700的橫剖面視圖。第7B圖例示下部圓頂700的頂視圖。下部圓頂700具有稍微凸出的外側表面710與稍微凹入的內側表面712。如同第7A圖中可見的，下部圓頂700可形成為大體上圓形、窄的馬丁尼玻璃杯或者具有中心開孔708的煙囪的形狀。下部圓頂700徑向對稱於中心軸「C」(第7B圖)。中心開孔708(如同先前討論的)在基板的裝載與卸載期間提供軸(例如，第1圖的中心軸132)自由地移動通過。下部圓頂700通常包括柄部702、周邊凸緣704與底部706，底部706徑向延伸而連接柄部702與周邊凸緣704。周邊凸緣704係配置成圍繞底部706的圓周。或者，周邊凸緣704可至少部分圍繞底部706，取決於腔室的設計。在任一實例中，周邊凸緣704在底部706的圓周處接合於底部706。周邊凸緣704與底部706結合於上部 圓頂與基座環時(例如，第1圖的上部圓頂128與基座環136)，大體上界定了處理腔室的內部容積。
如同下文將討論的，底部706做成薄的並且具有足夠彈性來調節在處理期間的彎曲，而周邊凸緣704是厚的並且具有足夠的剛性來限制底部706。周邊凸緣704可做成不透明的，以保護O型環(第1圖中以182標示)免於直接曝露至熱輻射。或者，周邊凸緣704可由透明的石英形成。下部圓頂700的底部706可由一種材料形成，該材料對於來自燈的直接輻射大體上是光學上透明的而沒有顯著的吸收。
周邊凸緣704與底部706藉由焊接接頭「B」而在它們的相對端處固定。周邊凸緣704係建構成沿著尺寸轉變部713具有頭帶半徑「r」，尺寸轉變部713係界定成從底部706的厚度平順且逐漸地改變成周邊凸緣704的大小。第7C圖繪示了接合接頭「B」的放大視圖，例示了周邊凸緣704的頭帶半徑。頭帶半徑係連續彎曲的凹部，可以視為是三個曲部，三個曲部包括周邊凸緣704的頂部、轉變部713的主體、以及匹配於底部706的該部分。因此，三個曲部可能有不同的半徑。通常藉由決定頭帶半徑的表面輪廓並且之後數學地決定最適於此輪廓的球面，而測量該頭帶半徑。此最適球面的半徑就是頭帶半徑。
頭帶半徑消除了周邊凸緣704與底部706相交處的接頭的介面處的尖角。尖角的消除也促成將被沉積於設備的接頭上的塗層會比具有尖角的接頭來得更均勻且更厚。選擇頭帶半徑，以提供周邊凸緣704的增加的徑向厚度，以及提 供底部706的「近乎平坦」結構與逐漸的變化(將在下文討論)，提供均勻的輻射熱轉移至基板，因為燈可設置得更靠近基板。最重要的，具有頭帶半徑的接頭也減小或消除了接頭處的剪力。在各種實施例中，周邊凸緣704的頭帶半徑「r」的範圍可在大約0.1吋與大約5吋之間，例如在大約0.5吋與大約2吋之間。在一範例中，頭帶半徑「r」為大約1吋。
具有較大頭帶半徑的周邊凸緣704在處理熱與大氣壓力方面是理想的。在基板的處理期間，因為處理腔室內的減小的內部壓力與作用於下部圓頂上的外部大氣壓力之間的巨大壓力差異，下部圓頂700負擔了高的張力應力。高的張力應力可能導致下部圓頂變形。但是，已經發現到，若向內施加橫向壓力「P」於周邊凸緣704的側部(第7A圖)，則在處理期間可以大大減小下部圓頂的張力應力。施加於周邊凸緣704上的橫向壓力使底部706向外彎曲，且因此補償了圓頂的變形。本文的橫向壓力「P」係指：施加於周邊凸緣704的外部周邊表面726上每平方英吋給定數量鎊(psi,pounds per square inch)的負載力。在一實施例中，橫向壓力「P」可為大約280psi或以上。在另一實施例中，橫向壓力「P」可在大約60psi與大約250psi之間。在一範例中，橫向壓力「P」為大約80psi。
已經發現到，當施加橫向壓力於周邊凸緣704時，周邊凸緣704的張力應力會從沒有橫向壓力「P」時的1300psi至2000psi減少至1000psi以下。併入先前提及的較大頭帶半徑「r」，則當施加大約80psi的橫向壓力「P」於周邊凸 緣704上時，周邊凸緣704的張力應力會大大減小。
參見第7A圖，在一實施例中，下部圓頂700係以此方式建構：底部706相對於水平平面「A」傾斜了角度(θ)。水平平面「A」大體上平行於基板的縱向方向(未圖示，例如第1A圖的基板108)，或者水平平面「A」大體上平行於基板支座106的基板接收表面所界定的水平平面。或者，水平平面「A」可視為是從周邊凸緣704的底部上部表面703徑向延伸的一平面。因此，水平平面「A」實質上平行於周邊凸緣704的平坦底部表面703。角度(θ)可更具體地界定為周邊凸緣704的平坦底部表面703(或水平平面「A」)與底部706的凸出外側表面710上的切線707之間的角度，切線707通過底部706與周邊凸緣704的相交處。因為底部706的厚度是做成實質上固定的，在凸出的外側表面710與凹入的內側表面712處測量應該會獲得相同的角度。在各種實施例中，水平平面「A」與切線707之間的角度(θ)大體上小於22°。在一實施例中，角度(θ)為大約6°至大約20°，例如在大約6°與大約8°、大約8°與大約10°、大約10°與大約12°、大約12°與大約14°、大約14°與大約16°、大約16°與大約18°、大約18°與大約20°之間。在一範例中，角度(θ)為大約10°。傾斜大約10°的底部706提供比傳統的下部圓頂還要更平坦的下部圓頂700，傳統的下部圓頂通常具有大約22°或更大的角度(θ)。角度(θ)的減小會導致下部圓頂700向上移動大約0.3吋至大約1吋，例如大約0.6吋，相較於傳統的下部圓頂。
下部圓頂700的底部706的厚度經過選擇，以確保 可以解決周邊凸緣704與底部706之間的介面處所發生的剪力應力(第2C圖)。在本發明的各種實施例中，底部706可具有範圍從大約2mm至大約16mm的固定厚度「T2」，例如大約2mm至大約4mm、大約4mm至大約6mm、大約6mm至大約8mm、大約8mm至大約10mm、大約10mm至大約12mm、大約12mm至大約14mm、大約14mm至大約16mm。在某些範例中，底部706為大約3.5mm至大約10mm的厚度。在一範例中，底部706可具有大約6mm的厚度。較薄的底部706提供較小的熱質量，促成下部圓頂700可以快速地加熱與冷卻。底部706可具有大約300mm至大約600mm的外部直徑「D2」，例如大約440mm。周邊凸緣704可具有範圍從大約20mm至大約50mm的厚度「T2」，例如大約30mm，以及可具有大約10mm至大約90mm的寬度「W2」，例如大約50mm至大約75mm，寬度「W2」可隨著半徑改變。在一範例中，下部圓頂700可具有大約500mm至大約800mm的總外部直徑，例如大約600mm。中心開孔708可具有大約300mm至大約500mm的外部直徑，例如大約400mm。在另一實施例中，中心開孔708可具有大約10mm至大約100mm的外部直徑，例如大約20mm至大約50mm，例如大約35mm。可設想到，下部圓頂的尺寸、角度(θ)與厚度可以改變，取決於腔室設計以及作用於下部圓頂700的側部上的壓力差異。
當結合於基座環(例如，第8A圖的基座環836)與較平坦的上部圓頂(例如，第2A圖至第2B圖的上部圓頂200) 時，下部圓頂700的「近乎平坦」結構形成窄的、球形的幾何外形，這種幾何外形已經證明可以有效地承受處理腔室的內部與外部之間的壓力差異-尤其是當執行減小的壓力或低壓力應用時(例如，磊晶沉積處理)。另外，已經觀察到，下部圓頂700的「近乎平坦」結構(其中有橫向壓力施加於周邊凸緣704上)導致位於周邊凸緣704與底部706之間的焊接接頭「B」的區域中的較小剪力應力。雖然藉由使用較厚的圓頂壁部(亦即，底部706)可以解決因為壓力差異而施加給底部706的應力，但是厚的圓頂壁部會導致太大的熱質量，這導致穩態處理的時間延遲。因此，整體生產量會減少。另外，厚的圓頂壁部在處理期間呈現太貧乏的彈性並且導致周邊凸緣704處的高剪力應力，同時底部706被周邊凸緣704徑向地包納。厚的圓頂壁部也會花較長的時間散熱，這會影響基板的穩定性。因為球形的幾何外形本質上有效地處理了減小的壓力，下部圓頂700可使用比那些傳統容器還要更薄的圓頂壁部，傳統容器所用的圓頂壁部在基板之下的橫剖面面積有突然的大改變。
下面的表2根據本發明的實施例提供下部圓頂700的非限制詳細說明，下部圓頂700係給定作為例示的範例。
藉由使下部圓頂700與上部圓頂200平坦化(如同上面討論的)，可以減小處理腔室的處理容積，這接著減少泵抽與排出的時間。因此，改良了基板生產量。改良的下部圓頂也提供固定、均勻的輻射熱轉移至加熱臺與基板，因為輻射加熱燈可以設置成盡可能地靠近基板的背側，導致加熱臺 的背側上(若使用盤狀的基板支座(第1A圖))或基板的背側(若使用環狀的基板支座(第1B圖))上更佳的傳輸、更完全的區域均勻性，藉此降低寄生性損失，因為輻射加熱燈可以配置成盡可能地平行於上面設置有基板的加熱臺。若需要的話，可沿著流動路徑在石英圓頂之間引入高電阻接觸，以減輕串擾。
範例的基座環
第8A圖繪示範例的基座環的透視橫剖面視圖，該基座環可用於取代第1A圖與第1B圖所示的基座環136。基座環836可由鋁或任何合適的材料(例如，不鏽鋼)形成。基座環836通常包括裝載埠803、處理氣體入口874與氣體出口878，且裝載埠803、處理氣體入口874與氣體出口878的功能相似於第1A圖與第1B圖所示的裝載埠103、處理氣體入口174與氣體出口178。基座環836包括環主體，環主體的尺寸經過設計，以容納於第1圖的處理腔室的內部圓周內。環主體可具有大體上橢圓的形狀，其中裝載埠803上是長側，且處理氣體入口874與氣體出口878上是短側。裝載埠803、處理氣體入口874與氣體出口878可相對於彼此角度偏移大約90°。在一範例中，裝載埠803位於處理氣體入口874與氣體出口878之間之基座環836的一側上，其中處理氣體入口874與氣體出口878設置於基座環836的相對端處。在各種實施例中，裝載埠803、處理氣體入口874與氣體出口878彼此對準並且設置於與第1A圖至第1B圖的裝載埠103、處理氣 體入口174與氣體出口178實質上相同的位準處。
基座環836的內部圓周817係配置來接收襯墊裝置，例如第1A圖的襯墊裝置136或上面相關於第6圖所討論的襯墊裝置600。基座環836的裝載埠803、處理氣體入口874與氣體出口878可配置成與襯墊裝置(第6圖)以及氣體入口機構(第3A圖至第3C圖)一起作用，以提供一或更多個處理氣體/淨化氣體進入處理容積中。
雖然並未圖示，緊固件可設置通過緊固座(未圖示，形成於基座環836的頂部表面814上)並且進入夾環(例如，第1A圖的夾環130或第4A圖的夾環400)中的凹槽(未圖示)，以將上部圓頂128的周邊凸緣固定在基座環836與夾環之間。
在一實施例中，裝載埠803可具有大約0.5吋至大約2吋的高度「H4」，例如大約1.5吋。基座環836可具有大約2吋至大約6吋的高度「H3」，例如大約4吋。基座環836的高度係設計成使得基座環836的整體高度為大約0.5吋至大約1吋，比傳統的基座環高度更短。因此，基板與光學高溫計(未圖示，例如第1A圖的光學高溫計118)之間的距離也減小。因此，光學高溫計的讀取解析度可以大大改良。在一範例中，基板與光學高溫計之間的距離為大約250mm。藉由減小基板與高溫計之間以及上部圓頂與下部圓頂之間的距離，處理腔室的輻射熱轉移特性可以大大改良，對於溫度感測器有較低的寄生性損失與較少的雜訊，以及從輻射加熱燈至基板與從上部反射體至基板之更多的熱轉移(具有改良的 中心至邊緣均勻性)。基座環836的減小高度以及上面相關於第2A圖至第2B圖所討論之上部圓頂的「近乎平坦」結構也可以促成500℃以下的較低溫度時的可靠與準確的高溫量測。處理氣體入口874與氣體出口878的配置可以促成共中心的處理套組(例如，襯墊裝置)，這大大促進了襯墊的性能來容納光洩漏，允許高溫量測在500℃以下的溫度時更準確。
因為基座環836係由導熱材料形成並且基座環836因為下部圓頂的近乎平坦結構而更靠近輻射加熱燈，所以基座環836可包括一或更多個冷卻劑通道形成於其中，通過冷卻劑通道來流動冷卻流體(例如，水)，以冷卻基座環。冷卻劑通道可在靠近O型環(例如，第1A圖的O型環182、184)的區域中設置於基座環836的圓周周圍。第8B圖根據本發明的一實施例為第8A圖的基座環836從另一角度觀看的透視圖，繪示了上部環810與下部環812。上部環810與下部環812係配置成分別設置於基座環836的頂部表面814與底部表面816上。上部環810與下部環812具有環狀形狀，且一旦上部環810與下部環812組裝於基座環836時，上部環810與下部環812大體上為共中心或同軸的。
第8C圖為第8B圖的基座環836的放大、部分橫剖面視圖，繪示了分別形成於基座環836的頂部表面814與底部表面816(第8B圖)中的上部溝槽818與下部溝槽820，上部溝槽818與下部溝槽820分別用於接收上部環810與下部環812。為了容易瞭解，基座環836係示意圖示為兩個分離 的部件。上部與下部溝槽818、820可形成為相鄰於基座環836的內部圓周817。上部環810可形成為大體上「H」形，使得當上部環810放置於上部溝槽818內時，在上部環810與上部溝槽818之間界定出環狀流體流動路徑，且環狀流體流動路徑形成基座環836的上部冷卻劑通道822。相似的，下部環812可形成為大體上「H」形，使得當下部環812放置於下部溝槽820內時，在下部環812與下部溝槽820之間界定出環狀流體流動路徑，且環狀流體流動路徑形成基座環836的下部冷卻劑通道824。上部環810、下部環812與基座環836可焊接在一起而形成整合的主體。上與下部環810、812可形成為任何所欲的形狀，只要冷卻流體循環通過上與下部環810、812以及基座環836之間所界定的個別環狀流體流動路徑，以適當地冷卻基座環836。
在一實施例中，基座環836可包括頂部內部壁部826，頂部內部壁部826從基座環836的頂部表面814向上延伸。頂部內部壁部826係配置於基座環836的內部圓周817周圍，使得頂部內部壁部826的外部825與上部環810的內部827界定出頂部環狀溝槽828，頂部環狀溝槽828靠近上部溝槽818並且用於設置O型環(未圖示，例如，第1A圖的O型環182、184)。相似的，基座環836也可包括底部內部壁部830，底部內部壁部830從基座環836的底部表面816向下延伸。底部內部壁部830係配置於基座環836的內部圓周817周圍，使得底部內部壁部830的外部829與下部環812的內部831界定出底部環狀溝槽832，底部環狀溝槽832靠近下部 溝槽820並且用於設置O型環(未圖示，例如，第1A圖的O型環182、184)。
在處理期間，冷卻流體從冷卻源(未圖示)引入至設置於基座環836的內部圓周817周圍的上部與下部冷卻劑通道822、824，因為基座環836的內部圓周817曝露至最多的熱、最靠近處理腔室100的處理環境。冷卻流體從基座環836的內部圓周817吸收熱是最有效率的，因為冷卻流體不斷地引入。冷卻流體以逆流的方式流動通過上部與下部冷卻劑通道822、824，以協助維持基座環836與O型環在較低的溫度。
雖然前述是關於本發明之實施例，本發明之其他與進一步實施例可被設想出而無偏離其基本範圍，且其範圍是由下面的申請專利範圍來決定。

Claims (19)

  1. 一種圓頂裝置，用於使用在一處理腔室中，該圓頂裝置包括：一上部圓頂，該上部圓頂包括：一中心窗部；及一周邊凸緣，該周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中該周邊凸緣具有大約0.5吋至大約2吋的一頭帶半徑，且其中在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該周邊凸緣的一平坦上部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該周邊凸緣的一相交處。
  2. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該切線係在相對於該周邊凸緣的該平坦上部表面大約10°的一角度處。
  3. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該周邊凸緣的該平坦上部表面係實質上平行於由一基板支座的一基板接收表面所界定的一水平平面，該基板支座設置於該處理腔室內。
  4. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該中心窗部具有一厚度為大約3.5mm至大約6mm。
  5. 如請求項4所述之圓頂裝置，其中該中心窗部沿著該中心窗部的該範圍具有一曲率半徑為大約900mm至大約2500 mm。
  6. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該周邊凸緣的一外部周邊表面在處理期間係受到一橫向壓力為大約45psi至大約200psi或更大。
  7. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該周邊凸緣係由一不透明或光學上透明的材料製成，且該中心窗部係由一光學上透明的材料形成。
  8. 如請求項1所述之圓頂裝置，其中該周邊凸緣具有一寬度為大約10mm至大約70mm，且該中心窗部具有一外部直徑為大約130mm至大約250mm。
  9. 如請求項1所述之圓頂裝置，進一步包括：一下部圓頂，該下部圓頂相對於該上部圓頂而設置，其中該上部圓頂與該下部圓頂大體上界定該處理腔室的一內部區域，該下部圓頂具有一中心開孔，該下部圓頂包括：一周邊凸緣，該周邊凸緣具有一平坦底部表面；及一底部，該底部在該周邊凸緣與該中心開孔之間徑向延伸，其中在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部圓頂的該周邊凸緣的該平坦底部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該下部圓頂的該周邊凸緣與該底部的一相交處。
  10. 如請求項9所述之圓頂裝置，其中在該底部的該外側表面上的該切線係在相對於該下部圓頂的該周邊凸緣的該平坦底部表面大約10°的一角度處。
  11. 如請求項9所述之圓頂裝置，其中該下部圓頂的該周邊凸緣的該平坦底部表面係實質上平行於由一基板支座的一基板接收表面所界定的一水平平面，該基板支座設置於該處理腔室內。
  12. 如請求項9所述之圓頂裝置，其中該底部具有一厚度為大約4mm至大約10mm。
  13. 如請求項9所述之圓頂裝置，其中該下部圓頂的該周邊凸緣係由一不透明或光學上透明的材料製成，且該底部係由一光學上透明的材料形成。
  14. 如請求項9所述之圓頂裝置，其中該下部圓頂的該周邊凸緣具有一寬度為大約10mm至大約90mm，且該底部具有一外部直徑為大約300mm至大約600mm。
  15. 一種處理腔室，用於處理一基板，該處理腔室包括：一上部圓頂，該上部圓頂包括：一中心窗部，其中該中心窗部是由一光學上透明的材 料形成；及一上部周邊凸緣，該上部周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中該上部周邊凸緣是由一不透明的材料或一光學上透明的材料形成，其中該上部周邊凸緣具有大約0.5吋至大約2吋的一頭帶半徑，且在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該上部周邊凸緣的一平坦上部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該上部周邊凸緣的一相交處；及一下部圓頂，該下部圓頂相對於該上部圓頂而設置，其中該上部圓頂與該下部圓頂大體上界定該處理腔室的一內部區域，該下部圓頂具有一中心開孔，該下部圓頂包括：一下部周邊凸緣，其中該下部周邊凸緣是由一不透明的材料或一光學上透明的材料形成；及一底部，該底部徑向向外延伸而連接該下部周邊凸緣與該中心開孔，其中該底部是由一光學上透明的材料形成，且在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部周邊凸緣的一平坦底部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該下部周邊凸緣與該底部的一相交處；及一基板支座，該基板支座設置於該處理腔室內，該基板支座包括一基板接收表面，該基板接收表面實質上平行於該上部周邊凸緣的該平坦上部表面。
  16. 如請求項15所述之處理腔室，其中該中心窗部具有一厚度為大約3.5mm至大約6mm，且該底部具有一厚度為大約4 mm至大約10mm。
  17. 如請求項15所述之處理腔室，其中該中心窗部沿著該中心窗部的該範圍具有一曲率半徑為大約900mm至大約2500mm。
  18. 如請求項15所述之處理腔室，其中該上部周邊凸緣具有一寬度為大約10mm至大約70mm，且該中心窗部具有一外部直徑為大約130mm至大約250mm，且其中該下部周邊凸緣具有一寬度為大約10mm至大約90mm，且該底部具有一外部直徑為大約300mm至大約600mm。
  19. 一種處理腔室，用於處理一基板，該處理腔室包括：一上部圓頂，該上部圓頂包括：一中心窗部，該中心窗部具有大約3.5mm至大約6mm的一厚度；及一上部周邊凸緣，該上部周邊凸緣在該中心窗部的一圓周處接合於該中心窗部，其中該上部周邊凸緣具有大約0.5吋至大約2吋的一頭帶半徑，且在該中心窗部的一內側表面上的一切線係在相對於該上部周邊凸緣的一平坦上部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該中心窗部與該上部周邊凸緣的一相交處；及一下部圓頂，該下部圓頂相對於該上部圓頂而設置，其中該上部圓頂與該下部圓頂大體上界定該處理腔室的一內部 區域，該下部圓頂具有一中心開孔，該下部圓頂包括：一下部周邊凸緣；及一底部，該底部在該下部周邊凸緣與該中心開孔之間徑向延伸，其中該底部具有大約3.5mm至約10mm的一厚度，且在該底部的一外側表面上的一切線係在相對於該下部周邊凸緣的一平坦底部表面大約8°至大約16°的一角度處，該切線通過該底部與該下部周邊凸緣的一相交處。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140083360A1 (en) * 2012-09-26 2014-03-27 Applied Materials, Inc. Process chamber having more uniform gas flow
US10405375B2 (en) 2013-03-11 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Lamphead PCB with flexible standoffs
US9814099B2 (en) * 2013-08-02 2017-11-07 Applied Materials, Inc. Substrate support with surface feature for reduced reflection and manufacturing techniques for producing same
US11414759B2 (en) * 2013-11-29 2022-08-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Mechanisms for supplying process gas into wafer process apparatus
US11060203B2 (en) 2014-09-05 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Liner for epi chamber
US10760161B2 (en) 2014-09-05 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Inject insert for EPI chamber
KR20170051499A (ko) * 2014-09-05 2017-05-11 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 에피 챔버를 위한 상부 돔
US10872790B2 (en) * 2014-10-20 2020-12-22 Applied Materials, Inc. Optical system
CN107109645B (zh) * 2015-01-02 2021-02-26 应用材料公司 处理腔室
US10475674B2 (en) * 2015-03-25 2019-11-12 SCREEN Holdings Co., Ltd. Light irradiation type heat treatment apparatus and method for manufacturing heat treatment apparatus
US10781533B2 (en) * 2015-07-31 2020-09-22 Applied Materials, Inc. Batch processing chamber
US10770309B2 (en) * 2015-12-30 2020-09-08 Mattson Technology, Inc. Features for improving process uniformity in a millisecond anneal system
JP6847610B2 (ja) * 2016-09-14 2021-03-24 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理装置
IT201600099783A1 (it) * 2016-10-05 2018-04-05 Lpe Spa Reattore per deposizione epitassiale con riflettore esterno alla camera di reazione e metodo di raffreddamento di un suscettore e di substrati
WO2018154823A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
JP7466460B2 (ja) * 2018-01-29 2024-04-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Ｐｖｄプロセスにおける粒子低減のためのプロセスキットの形状寸法
CN214848503U (zh) * 2018-08-29 2021-11-23 应用材料公司 注入器设备、基板处理设备及在机器可读介质中实现的结构
US11032945B2 (en) * 2019-07-12 2021-06-08 Applied Materials, Inc. Heat shield assembly for an epitaxy chamber
JP2021068871A (ja) * 2019-10-28 2021-04-30 株式会社Sumco エピタキシャル成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
CN110981172A (zh) * 2019-12-21 2020-04-10 张忠恕 一种外延工艺石英焊件组件及其加工工艺
US12084770B2 (en) * 2020-08-18 2024-09-10 Globalwafers Co., Ltd. Window for chemical vapor deposition systems and related methods
CN114686849B (zh) * 2020-12-31 2023-12-01 拓荆科技股份有限公司 制造半导体薄膜的装置和方法
KR20230122133A (ko) * 2021-05-11 2023-08-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 에피택시 및 cvd 챔버용 가스 인젝터
US12091749B2 (en) 2021-05-11 2024-09-17 Applied Materials, Inc. Method for epitaxially depositing a material on a substrate by flowing a process gas across the substrate from an upper gas inlet to an upper gas outlet and flowing a purge gas from a lower gas inlet to a lower gas outlet
US12018372B2 (en) 2021-05-11 2024-06-25 Applied Materials, Inc. Gas injector for epitaxy and CVD chamber
US12060651B2 (en) 2021-05-11 2024-08-13 Applied Materials, Inc. Chamber architecture for epitaxial deposition and advanced epitaxial film applications
KR20230012803A (ko) * 2021-07-16 2023-01-26 주성엔지니어링(주) 기판처리장치용 상부돔 및 기판처리장치
CN115020303B (zh) * 2022-08-09 2022-11-04 北京屹唐半导体科技股份有限公司 晶圆的热处理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075901A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Tokyo Electron Ltd アニール装置、メッキ処理システム、および半導体デバイスの製造方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5085887A (en) * 1990-09-07 1992-02-04 Applied Materials, Inc. Wafer reactor vessel window with pressure-thermal compensation
EP0637058B1 (en) * 1993-07-30 2004-03-31 Applied Materials, Inc. Method of supplying reactant gas to a substrate processing apparatus
TW315493B (en) * 1996-02-28 1997-09-11 Tokyo Electron Co Ltd Heating apparatus and heat treatment apparatus
US6108490A (en) * 1996-07-11 2000-08-22 Cvc, Inc. Multizone illuminator for rapid thermal processing with improved spatial resolution
US6406543B1 (en) * 1998-07-23 2002-06-18 Applied Materials, Inc. Infra-red transparent thermal reactor cover member
US6108491A (en) * 1998-10-30 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Dual surface reflector
US6143078A (en) * 1998-11-13 2000-11-07 Applied Materials, Inc. Gas distribution system for a CVD processing chamber
US6307184B1 (en) 1999-07-12 2001-10-23 Fsi International, Inc. Thermal processing chamber for heating and cooling wafer-like objects
US6770144B2 (en) 2000-07-25 2004-08-03 International Business Machines Corporation Multideposition SACVD reactor
US6350964B1 (en) * 2000-11-09 2002-02-26 Applied Materials, Inc. Power distribution printed circuit board for a semiconductor processing system
US6344631B1 (en) * 2001-05-11 2002-02-05 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly and processing apparatus
US6455814B1 (en) 2001-11-07 2002-09-24 Applied Materials, Inc. Backside heating chamber for emissivity independent thermal processes
US6576565B1 (en) 2002-02-14 2003-06-10 Infineon Technologies, Ag RTCVD process and reactor for improved conformality and step-coverage
US6833322B2 (en) * 2002-10-17 2004-12-21 Applied Materials, Inc. Apparatuses and methods for depositing an oxide film
KR20050067835A (ko) * 2003-12-29 2005-07-05 삼성전자주식회사 프로세스 챔버의 램프 어셈블리
US7396743B2 (en) 2004-06-10 2008-07-08 Singh Kaushal K Low temperature epitaxial growth of silicon-containing films using UV radiation
US7147359B2 (en) * 2004-06-25 2006-12-12 Applied Materials, Inc. Lamp assembly having flexibly positioned rigid plug
US8372203B2 (en) * 2005-09-30 2013-02-12 Applied Materials, Inc. Apparatus temperature control and pattern compensation
US7794667B2 (en) * 2005-10-19 2010-09-14 Moore Epitaxial, Inc. Gas ring and method of processing substrates
KR101036734B1 (ko) * 2005-10-31 2011-05-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공정 저감 반응로
JP5004513B2 (ja) 2006-06-09 2012-08-22 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 気相成長装置及び気相成長方法
US8852349B2 (en) * 2006-09-15 2014-10-07 Applied Materials, Inc. Wafer processing hardware for epitaxial deposition with reduced auto-doping and backside defects
US8317449B2 (en) * 2007-03-05 2012-11-27 Applied Materials, Inc. Multiple substrate transfer robot
US20080220150A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Applied Materials, Inc. Microbatch deposition chamber with radiant heating
US8314368B2 (en) * 2008-02-22 2012-11-20 Applied Materials, Inc. Silver reflectors for semiconductor processing chambers
JP5169299B2 (ja) * 2008-02-22 2013-03-27 株式会社デンソー 半導体製造装置
JP2010040541A (ja) * 2008-07-31 2010-02-18 Sumco Corp エピタキシャル装置
US8294068B2 (en) * 2008-09-10 2012-10-23 Applied Materials, Inc. Rapid thermal processing lamphead with improved cooling
US8150242B2 (en) * 2008-10-31 2012-04-03 Applied Materials, Inc. Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control
DE102009022224B4 (de) 2009-05-20 2012-09-13 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben
CN201448782U (zh) * 2009-07-17 2010-05-05 吴育林 便于调节照射方向的导轨灯
CN201448777U (zh) * 2009-07-22 2010-05-05 吴育林 便于调节照射方向的落地灯
WO2011021549A1 (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
US9127360B2 (en) 2009-10-05 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with cross flow
KR101884003B1 (ko) 2011-03-22 2018-07-31 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학 기상 증착 챔버를 위한 라이너 조립체
US20120270384A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-25 Applied Materials, Inc. Apparatus for deposition of materials on a substrate
US20140026816A1 (en) 2012-07-27 2014-01-30 Applied Materials, Inc. Multi-zone quartz gas distribution apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002075901A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Tokyo Electron Ltd アニール装置、メッキ処理システム、および半導体デバイスの製造方法

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