TWI743446B - 用於原子層沉積(ald)溫度均勻性的熱解氮化硼(pbn)加熱器 - Google Patents

用於原子層沉積(ald)溫度均勻性的熱解氮化硼(pbn)加熱器 Download PDF

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卡西科 拉馬納桑
馬利歐Ｄ 席菲帝
凱文 葛瑞芬
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Abstract

描述了加熱器，加熱器具有有頂部和底部的主體，加熱器包括熱解氮化硼（PBN）、第一加熱器電極、和第二加熱器電極。加熱器電極可以封閉在電絕緣支座內並連接到單獨的匯流條以提供電力。還描述了包括一或多個加熱器的加熱器組件和包括該加熱器組件的處理腔室。

Description

用於原子層沉積（ALD）溫度均勻性的熱解氮化硼（PBN）加熱器
本公開的實施例一般涉及用於處理基板的設備。更具體地，本公開的實施例涉及用於批次處理腔室的加熱器。
原子層沉積（Atomic Layer Deposition，ALD）和電漿增強ALD（Plasma-Enhanced ALD，PEALD）是提供高縱橫比結構中控制膜厚度和保形性的沉積技術。由於半導體工業中元件尺寸的不斷縮小，使用ALD/PEALD的興趣和應用有增長。在一些情況中，只有PEALD可以滿足所需的膜厚度和保形性的規格。
半導體裝置形成通常在包含多個腔室的基板處理平台中進行。在一些情況中，多腔室處理平台或群集工具的目的是在受控制的環境中以基板依序地在基板上實行兩個或更多個處理。然而，在其他情況中，多腔室處理平台可以僅在基板上實行單個處理步驟；額外的腔室旨在最大化平台處理基板的速率。在後者的情況中，在基板上實行的處理通常是批量處理，其中在給定的腔室中同時處理相對大量的基板，例如25個或50個。批量處理對於以經濟上可行的方式在個別基板上實行會是太耗時的製程是特別有益的，例如用於原子層沉積（ALD）製程和一些化學氣相沉積（CVD）製程。
在處理過程中，通常使用管狀加熱器加熱基板，管狀加熱器具有約750℃的溫度上限。儘管加熱器可能達到該溫度，但被加熱的基板或基座組件通常不會高於約550℃。管狀加熱器的瓦特密度高於中央加熱線，從管狀輻射360度，導致向晶圓的低功率密度（~30瓦/ cm2 ）。此外，在750ºC下運行的管狀加熱器具有約三到六個月的使用壽命。
因此，本領域需要能夠將晶圓加熱到高於550℃的溫度，具有更長壽命和/或更高瓦特密度的設備。
本公開的一或多個實施例涉及加熱器，該等加熱器包括具有頂部和底部的主體。主體包含熱解氮化硼（pyrolytic boron nitride，PBN）。第一加熱器電極連接到主體的底部且第二加熱器電極連接到主體的底部。
本公開的另外的實施例涉及加熱器組件，包括圓形主體，其具有底部及側壁，該底部具有在主體的中心處的開口，該側壁形成圍繞底部的主體的外周。側壁和底部在主體內界定一腔。加熱器區域在主體的腔內。加熱器區域包括一或多個加熱器，該一或多個加熱器具有加熱器主體，該加熱器主體包括熱解氮化硼（pyrolytic boron nitride，PBN），第一加熱器電極連接到加熱器主體的底部，且第二加熱器電極連接到該加熱器主體的底部。第一匯流條與第一加熱器電極電連接且第二匯流條與第二加熱器電極電連接並與第一匯流條電隔離。
本公開的實施例提供了一種用於連續基板沉積的基板處理系統，以最大化產量並提高處理效率。在空間原子層沉積腔室方面描述了本公開的一或多個實施例。
如在本說明書和隨附申請專利範圍中所使用的，用語「基板」和「晶圓」可互換使用，兩者均指製程作用上的表面，或表面的一部分。本領域技術人員還將理解，除非上下文另有明確說明，否則對基板的參照也可僅參照至基板的一部分。此外，參照至在基板上的沉積可以意謂裸基板和具有在其上沉積或形成的一或多個膜或特徵的基板。
如本說明書和隨附申請專利範圍中所使用，用語「反應氣體（reactive gas）」、「前驅物（precursor）」、「反應物（reactant）」等可互換使用，表示包含與基板表面反應的物質的氣體。例如，第一「反應氣體」可以簡單地吸附到基板的表面上並且可用於與第二反應氣體的進一步化學反應。
如在本說明書和隨附申請專利範圍中所使用的，用語「餅形」和「楔形」可互換使用，以描述作為圓的扇形的主體。例如，楔形段可以是圓形或盤狀結構的一部分，且多個楔形段可以連接以形成圓形體。扇區可以定義為由圓的兩個半徑和交叉弧所包圍的圓的一部分。餅形區段的內邊緣可以到達一點或者可以被截斷為平坦邊緣或圓形的。在一些實施例中，扇區可以被定義為環（ring）或環（annulus）的一部分。
基板的路徑可垂直於氣體通口。在一些實施例中，每個氣體注入器組件包括複數個細長的氣體通口，氣體通口在基本上垂直於基板橫穿的路徑的方向上延伸，其中氣體分配組件的前面基本平行於壓板。如本說明書和隨附申請專利範圍中所使用的，用語「基本上垂直」意味著基板的一般移動方向是沿著與氣體通口的軸線大致垂直（例如，約45°至90°）的平面。對於楔形氣體通口，氣體通口的軸可以被認為是一線，該線被定義為沿著通口的長度延伸的通口的寬度的中點。
第1圖示出包括氣體分配組件120（也稱為注射器或注射器組件）和基座組件140的處理腔室100的橫截面。氣體分配組件120是在處理腔室中使用的任何類型的氣體輸送裝置。氣體分配組件120包括面向基座組件140的前表面121。前表面121可以具有任何數量或種類的開口以將氣流朝向基座組件140輸送。氣體分配組件120還包括在所示實施例中實質上為圓形的外周邊緣124。
使用的特定類型的氣體分配組件120可以根據所使用的特定處理而變化。本公開的實施例可以與任意類型的處理系統使用，在該處理系統中基座和氣體分配組件之間的間隙被控制。儘管可以利用各種類型的氣體分配組件（例如，噴淋頭），本公開的實施例對於具有複數個實質上平行的氣體通道的空間ALD氣體分配組件可能是特別有用的。例如在本說明書和隨附申請專利範圍中所使用的，用語「實質上平行」是指氣體通道的細長軸在相同的一般方向上延伸。氣體通道的平行度可能存在有輕微的缺陷。複數個實質上平行的氣體通道可以包括至少一個第一反應氣體A通道、至少一個第二反應氣體B通道、至少一個淨化氣體P通道、和/或至少一個真空V通道。從第一反應氣體A通道、第二反應氣體B通道、和淨化氣體P通道流出的氣體被導向晶圓的頂表面。一些氣流通過淨化氣體P通道水平移動穿過晶圓的表面並流出處理區域。從氣體分配組件的一端移動到另一端的基板將依序暴露於每個處理氣體，在基板表面上形成一層。
在一些實施例中，氣體分配組件120是由單個注射器單元製成的剛性固定主體。在一或多個實施例中，氣體分配組件120由複數個單獨的扇形（sectors）（例如，注射器單元122）組成，如第2圖所示。單件主體或多扇形主體可以與所描述公開的各種實施例一起使用。
基座組件140定位於氣體分配組件120下方。基座組件140包括頂表面141和頂表面141中的至少一個凹部142。基座組件140亦具有底表面143和邊緣144。依據正在處理的基板60的形狀和尺寸，凹部142可以是任何合適的形狀和尺寸。在第1圖所示的實施例中，凹部142具有平坦的底部以支撐晶圓的底部；然而，凹部的底部可以變化。在一些實施例中，凹部具有圍繞凹部的外周邊緣的階梯區域，其尺寸被設置成支撐晶圓的外周邊緣。由階梯支撐的晶圓的外周邊緣的量可以根據，例如，晶圓的厚度以及已存在於晶圓背側的特徵的存在而有變化。
在一些實施例中，如第1圖所示，基座組件140的頂表面141中的凹部142的尺寸設置成使得支撐在凹部142中的基板60具有與基座140的頂表面141實質上共面的頂表面61。如本說明書和隨附申請專利範圍中所使用的，用語「實質上共面」是指晶圓的頂表面和基座組件的頂表面於±0.2mm之內共面。在一些實施例中，頂表面於±0.15mm、±0.10mm、或±0.05mm內共面。一些實施例的凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的內徑（ID）位於距基座的中心（旋轉軸）約170mm至約185mm的範圍內。在一些實施例中，凹槽142支撐晶圓，使得晶圓的外徑（OD）位於距基座的中心（旋轉軸）約470mm至約485mm的範圍內。
第1圖的基座組件140包括能夠提升、降低、和旋轉基座組件140的支撐柱160。基座組件可包括在支撐柱160的中心內的加熱器、或氣體管線、或電子部件。支撐柱160可以是增加或減小基座組件140和氣體分配組件120之間的間隙的主要手段，其將基座組件140移動到合適的位置。基座組件140還可以包括微調致動器162，其可對基座組件140進行微調，以在基座組件140和氣體分配組件120之間形成預定間隙170。在一些實施例中，間隙170的距離在約0.1mm至約5.0mm的範圍內，或在約0.1mm至約3.0mm的範圍內，或在約0.1mm至約2.0mm的範圍內，或在約0.2mm至約1.8mm的範圍內，或在約0.3mm至約1.7mm的範圍內，或在約0.4mm至約1.6mm的範圍內，或在約0.5mm至約1.5mm的範圍內，或在約0.6mm至約1.4mm的範圍內，或在約0.7mm至約1.3mm的範圍內，或在約0.8mm至約1.2mm的範圍內，或在約0.9mm至約1.1mm的範圍內，或約1mm。
圖式中所示的處理腔室100是旋轉架式腔室，基座組件140可固持複數個基板60於該腔室中。如第2圖所示，氣體分配組件120可以包括複數個單獨的注射器單元122，當晶圓在注射器單元下方移動時，每個注射器單元122能夠在晶圓上沉積膜。兩個餅狀注射器單元122被示為定位在基座組件140的接近對側和上方。這個數量的注射器單元122僅用於說明的目的而示出。應理解，可包括更多或更少的注射器單元122。在一些實施例中，存在有足夠數量的餅狀注射器單元122，以形成符合基座組件140的形狀之形狀。在一些實施例中，各個餅狀注射器單元122中的每一個可獨立地移動、移除、和/或更換，而不影響任何其他注射器單元122。例如，可升高一個部分以允許機器人進入基座組件140和氣體分配組件120之間的區域以附載/卸載基板60。
可以使用具有多個氣體注入器的處理腔室來同時處理多個晶圓，使得晶圓經歷相同的處理流程。例如，如第3圖所示，處理腔室100具有四個氣體注射器組件和四個基板60。在處理開始時，基板60可以位於注射器組件30之間。將基座組件140旋轉(17) 45°將導致氣體分配組件120之間的每個基板60被移動到用於膜沉積的氣體分配組件120，如由氣體分配組件120下的虛線圓圈所示。額外的45º旋轉將會將基板60移離開注射器組件30。利用空間ALD注射器，在晶圓相對於注射器組件移動期間，薄膜沉積在晶片上。在一些實施例中，基座組件140以增量旋轉，其避免基板60在氣體分配組件120下方停止。基板60和氣體分配組件120的數量可以是相同的或不同的。在一些實施例中，處理的晶圓數量是如氣體分配組件一樣相同的數量。在一或多個實施例中，被處理的晶圓的數量是氣體分配組件的數量的分數或整數倍。例如，若有四個氣體分配組件，則有4x個晶圓被處理，其中x是大於或等於1的整數值。
第3圖中所示的處理腔室100僅代表一種可能的配置，且不應被認為是對本文的範圍的限制。在此，處理腔室100包括複數個氣體分配組件120。在所示的實施例中，在處理腔室100周圍均勻間隔分佈有四個氣體分配組件（也稱為注射器組件30）。所示的處理腔室100是八角形的；然而，本技術領域具有通常知識者將理解，這是一種可能的形狀，並且不應被認為是限制本公開的範圍。所示的氣體分配組件120是梯形的，但是可以是單個圓形部件，或者由複數個餅狀部分組成，如第2圖所示。
第3圖所示的實施例包括負載鎖腔室180，或類似緩衝站的輔助腔室。此腔室180連接到處理腔室100的一側，以允許，例如，基板（亦參照為基板60）從處理腔室100裝載/卸載。晶圓機器人可以定位在腔室180中以將基板移動到基座上。
旋轉架（例如，基座組件140）的旋轉可以是連續的或是不連續的。在連續處理中，晶圓不斷地旋轉，使得他們依序暴露於每個注射器。在不連續的處理中，晶圓可以移動到注射器區域並停止，且接著移動到注射器之間的區域84並停止。例如，旋轉架可旋轉，使得晶圓從注射器間區域穿過注射器移動（或者停止在注射器附近），並且移動到下一個注射器間區域，在該區域旋轉架可以再次暫停。注射器之間的暫停，可為每層沉積之間的附加處理步驟提供時間（例如，暴露於電漿）。
第4圖示出氣體分配組件220的扇形（sector）或部分，其可參照為注射器單元122。注射器單元122可以單獨使用或與其他注射器單元組合使用。例如，如第5圖所示，第4圖的注射器單元122中的四個被組合以形成單個氣體分配組件220。（為了清楚，未示出分離四個注射器單元的線。）儘管第4圖的注射器單元122除了淨化氣體通口155和真空通口145之外，還具有第一反應氣體通口125和第二反應氣體通口135，注射器單元122不完全需要這些部件。
參照至第4圖和第5圖，根據一或多個實施例的氣體分配組件220可包括複數個扇形（或注射器單元122），每個扇形是相同的或不同的。氣體分配組件220定位在處理腔室中，並且包括在氣體分配組件220的前表面121中的複數個細長氣體通口125、135、145。複數個細長氣體通口125、135、145、和真空通口155從鄰近內周邊緣123的區域向鄰近氣體分配組件220的外周邊緣124的區域延伸。所示的複數個氣體通口包括第一反應氣體通口125、第二反應氣體通口135、圍繞第一反應氣體通口和第二反應氣體通口中的每一個的真空通口145、和淨化氣體通口155。
參照至第4圖或第5圖所示之實施例，然而，當說明通口從至少約一內周區域延伸到至少約一外周區域時，通口可不只是徑向地從內區域延伸到外區域。當真空通口145包圍反應氣體通口125和反應氣體通口135時，通口可以切向地（tangentially）延伸。在第4圖和第5圖所示的實施例中，楔形反應氣體通口125、135透過真空通口145包圍其所有邊緣，包括鄰近的內周區域和外周區域。
參照至第4圖，當基板沿著路徑127移動時，基板表面的每個部分暴露於各種反應氣體。跟從路徑127，基板將暴露於，或「看到」，淨化氣體通口155、真空通口145、第一反應氣體通口125、真空通口145、淨化氣體通口155、真空通口145、第二反應氣體通口135、和真空通口145。因此，在第4圖中所示的路徑127的末端，基板已經暴露於來自第一反應氣體通口125和第二反應氣體通口135的氣流以形成層。所示的注射器單元122形成四分之一圓，但可以更大或更小。第5圖所示的氣體分配組件220可被認為是第4圖的注射器單元122的四個的串聯的組合。
第4圖的注射器單元122示出分離反應氣體的氣幕150。用語「氣幕」用於描述將反應氣體分離而不混合的氣流或真空的任何組合。第4圖所示的氣幕150包括靠近第一反應氣體通口125的真空通口145的一部分、中間的淨化氣體通口155、和靠近第二反應氣體通口135的真空通口145的一部分。氣流和真空的這種組合可用於防止或最小化第一反應氣體和第二反應氣體的氣相反應。
參照至第5圖，來自氣體分配組件220的氣流和真空的組合形成為複數個處理區域250的分離。處理區域大致界定圍繞各個反應氣體通口125、135，其間具有氣幕150於250其間。第5圖所示的實施例組成八個獨立處理區域250，其間具有八個分開的氣幕150於其間。處理腔室可具有至少兩個處理區域。在一些實施例中，存在至少三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、10個、11個、或12個處理區域。
在處理期間，基板可以在任何給定的時間暴露於多於一個的處理區域250。然而，暴露於不同處理區域的部分將具有分離兩者的氣幕。例如，若基板的前緣進入包括第二反應氣體通口135的處理區域，基板的中間部分將在氣幕150下方，且基板的後緣將處於包括第一反應氣體通口125的處理區域中。
工廠介面280，其可以是，舉例而言，負載鎖腔室，其被示為連接到處理腔室100。基板60被示為重疊在氣體分配組件220上以提供參考框。基板60通常可以位於基座組件上以保持在氣體分配組件120的前表面121附近（也稱為氣體分配板）。基板60透過工廠介面280裝載到處理腔室100中到基板支撐件或基座組件上（見第3圖）。基板60可以被示出為位於處理區域內，因為基板位於鄰近第一反應氣體通口125和在兩個氣幕150a、150b之間。沿著路徑127旋轉基板60將會繞著處理腔室100逆時針移動基板。因此，基板60將暴露於第一處理區域250a到第八處理區域250h，包括其間的所有處理區域。對於處理腔室周圍的每個循環，使用所示的氣體分配組件，基板60將暴露於第一反應氣體和第二反應氣體的四個ALD循環。
批量處理器中習知的ALD序列，如第5圖所示，保持化學品A和B分別自空間分離的噴射器流出，其間具有泵/淨化部分。習知的ALD序列具有起始和結束圖案，這可能導致沉積膜的不均勻性。發明人意外地發現，在空間ALD批量處理腔室中實行的基於時間的ALD製程提供了具有更高均勻性的膜。暴露於氣體A，無反應氣體，氣體B，無反應氣體，這樣的基本製程是掃描噴射器下的基板以分別用化學品A和B浸透表面，以避免在膜中有起始和結束圖案形式。發明人意外地發現，當目標膜厚度是薄的時候，基於時間的方式特別有益（例如，小於20個ALD循環），其中起始和結束圖案對晶圓內均勻性表現具有顯著影響。發明人還發現，如本文所述，產生SiCN、SiCO、和SiCON膜的反應製程不能以時域處理（time-domain process）完成。用於潔淨處理腔室的時間量導致材料從基板表面剝離。所描述的空間ALD過程不會發生剝離，因為氣幕下的時間很短。
因此，本公開的實施例涉及包括處理腔室100的處理方法，處理腔室100具有複數個處理區域250a-250h，每個處理區域透過氣幕150與相鄰區域分離。例如，第5圖所示的處理腔室。依據氣流的佈置，處理腔室內的氣幕和處理區域的數量可以是任何合適的數量。第5圖所示的實施例具有八個氣幕150和八個處理區域250a-250h。氣幕的數量通常等於或大於處理區域的數量。例如，如果區域250a沒有反應氣流，但僅用作裝載區域，則處理腔室將具有七個處理區域和八個氣幕。
複數個基板60定位在基板支撐件上，例如，第1圖和第2圖所示的基座組件140。複數個基板60圍繞處理區域旋轉以進行處理。通常，氣幕150在整個處理中是接合的（氣流和真空作用），包括當沒有反應氣體流入腔室的時間段。
第一反應氣體A流入一或多個處理區域250，同時惰性氣體流入第一反應氣體A沒有流入其中的任何處理區域250。例如，如果第一反應氣體流入處理區域250b到處理區域250h，則惰性氣體將流入處理區域250a。惰性氣體可以流過第一反應氣體端口125或第二反應氣體端口135。
再次參照第1圖，本公開的一些實施例包括位於基座組件140的底表面143附近的加熱器300。加熱器300可以與底表面143被任意合適的距離隔開，或者可以與底表面143直接接觸。所示的加熱器300是具有中心開口305的盤形部件，支撐柱160延伸穿過該中心開口305。加熱器300可以連接到支撐柱160，使得加熱器300與基座組件140一起移動，使得距底表面143的距離保持不變。在一些實施例中，加熱器300與基座組件140一起旋轉。在一些實施例中，加熱器300獨立於基座組件140，因為加熱器300的運動與基座組件140是分離的且是獨立控制的。
第1圖中所示的加熱器300包括加熱元件310。每個加熱元件310可以是獨立控制的單獨元件，或者可以是均勻的材料線圈，其在開口305周圍延伸，當從上方觀察時形成螺旋形狀。所示的加熱元件310佈置在三個徑向區域中，使得每個區域位於與中心開口305不同的距離處。內區域315a是在基座組件140的中心處離支撐柱160最靠近的區域。內區域315a示為三個加熱元件310a的線圈，其可以是單個線圈或多個線圈。在一些實施例中，任何區域中的加熱元件被分成旋轉區域。例如，在所示的實施例中，加熱器300的左側可以具有與右側不同的線圈，使得每個徑向區域具有兩個旋轉區域。
第二區域315b被示出為位於凹槽142下方，凹槽142支撐基板60。第二區域315b中的加熱元件310b顯示為比內區域315a的加熱元件310a更靠近基座組件140的底表面143。在一些實施例中，內區域315a的加熱元件310a比第二區域315b加熱元件310b更靠近底表面143。在一些實施例中，內區域315a的加熱元件310a和第二區域315b的加熱元件310b與底表面143的距離大約相同。
第一區域315a的加熱元件310a被第一屏蔽320a與第二區域315b的加熱元件310b分離。第一屏蔽320a的尺寸和形狀可以是任何合適的尺寸，並且可以定位在距基座組件140的底表面143的任何距離處。在一些實施例中，沒有第一屏蔽320a將內區域315a與第二區域315b分開。
外區域315c的加熱元件310c示出為位於基座組件140的外部。在一些實施例中，外區域315c的加熱元件310c被第二屏蔽320b與第二區域315b的加熱元件310b分離。在一些實施例中，外區域315c的加熱元件310c與基座組件140的底表面143的距離與內區域315a和/或第二區域315b中的一個或多個不同。在一些實施例中，加熱器300包括多於或少於三個區域。例如，在一些實施例中，存在有四個加熱器區域（未示出）、內加熱區域、第二加熱區域、第三加熱區域、和外加熱區域。
本公開的一或多個實施例有利地提供可以將晶圓加熱到800℃或更高的加熱器。一些實施例有利地提供可以安全地達到約1200℃的表面溫度的熱解氮化硼/熱解石墨（PBN / PG）加熱器。本公開的一些實施例提供了可以提供小於或等於約2℃的晶圓溫度均勻性的設備。一些實施例提供了在大的平坦表面具有非常高的瓦特密度（高達100 Watt/cm2 ）的加熱器。
一些實施例的批量處理腔室使用大直徑石墨基座（板）來支撐、加熱、並允許同時處理六個晶圓。該板在處理期間旋轉，並從固定在下方腔室腔中的加熱器接收熱。該腔位於基座下方，並由保持在低溫（例如，40-60℃）的流體冷卻體形成。該腔提供穿透（penetration）以為多個加熱、泵感測、基座定位相機觀察、和人眼觀察的區域饋送電力。加熱區域可以在基座下方的任何高度處（例如，35mm至150mm）定位於腔中，因為基座可以向下平移以轉移晶圓。
PBN/PG加熱器可以提供具有極高瓦特密度（例如，高達100W/cm2 ）的平坦表面。多個PBN加熱器可以連接到腔室內的一對電隔離匯流條（busbars）的公共區域電源，該腔室允許每個區域的PBN元件的陣列。PBN元件，與公共電源並聯連接，可以具有相等的電阻，以提供相等的功率輸出和操作溫度。
一些實施例有利地提供平板PBN加熱器，其在徑向離散的控制區域中之石墨基座處具有高密度向上引導的能量。例如，三個單獨的控制區域可以提供管理均勻的晶圓溫度到小於一度的能力。
在一些實施例中，內區域加熱器被以PBN加熱器取代。內區域PBN加熱器可透過在基座的中心引入高功率來提供良好的溫度均勻性。更換的內區域管狀加熱器可能不在基座的中心處提供足夠的功率，這是由於，例如，沿旋轉軸向下並且直到鋁注射器的高熱損失。一些實施例的PBN加熱器具有比有更高功率密度的管狀加熱器更小的外徑，並且可以將能量聚焦在更靠近基座的中心的位置。在一些實施例中，扁平PBN加熱器可以更靠近基座定位，以提供比用管狀加熱器所能達到的更有效的溫度控制。
參照至第6A圖、第6B圖、和第7圖，本公開的一或多個實施例涉及加熱器400。第6A圖示出了加熱器400的頂視圖且第6B圖示出了加熱器400的底視圖。如以此方式所使用，相對的用語「頂」和「底」用於描述加熱器400的不同觀點，且不應被視為暗示特定空間方向。加熱器400具有主體410，主體410具有頂部412和底部414。
在一些實施例中，主體410是具有直邊的矩形部件。在一些實施例中，如圖所示，主體410是彎曲部件，其具有透過弧形內端418和弧形外端419連接的第一端416和第二端417。
主體410可由任何合適的材料製成。在一些實施例中，主體410包括熱解氮化硼（PBN）、熱解石墨（PG）、或PBN/PG的混合物。在一些實施例中，PBN/PG的混合物具有在約100：1至約1：100的範圍內的PBN：PG比率。在一些實施例中，加熱器400的主體410基本上由PBN組成。如以這種方式使用，用語「基本上由PBN組成」是意指組合物基於重量大於99%或99.5%的PBN。
加熱器400包括連接到主體410的底部414的第一加熱器電極421和第二加熱器電極422。第一加熱器電極421和第二加熱器電極422可以由能夠有效地導電的任何合適材料製成。在一些實施例中，第一加熱器電極421和/或第二加熱器電極422由包含鉬的材料所製成。
加熱器電極的定位可以根據，例如，電源連接的位置而變化。在一些實施例中，第一加熱器電極421比第二加熱器電極422更靠近內端418或外端419。第8圖示出了加熱器400的底視圖，示出了第一加熱器電極421，其比內端418更靠近外端419，且第二加熱器電極422比外端149更靠近內端418。
加熱器400的一些實施例包括在主體410的底部414上的第一凹部431和第二凹部432。凹部可以是任何合適的形狀和寬度。在第6B圖所示的實施例中，凹部431、432是圓形的，且第一加熱器電極421在第一凹部431的邊界內，且第二加熱器電極431在第二凹部432的邊界內。在所示實施例中，在第一凹部431中有第一凸起部分433，且在第二凹部432中具有第二凸起部分434。凸起部分433、434的尺寸經設置以使得凹部431、432具有合適的寬度以支撐單獨的部件。在一些實施例中，凹部431、432具有外徑在約40mm至約150mm的範圍內，或者在約50mm至約140mm的範圍內，或者在約60mm至約130mm的範圍內。在一些實施例中，凹部431、432的寬度大於或等於約2mm、3mm、4mm、5mm、10mm、或15mm。
在一些實施例中，如第7圖所示，第一支座451位於第一凹部431中，且第二支座452位於第二凹部432中。支座451、452可以由可被用以隔離電源連接的任何合適的電絕緣（即，非導電）材料製成。在一些實施例中，支座451、452是石英。在一些實施例中，支座具有包括電絕緣材料的底部，例如，石英。
透過與匯流條連接器（busbar connector）的連接，可以通過加熱器電極421、422達成與電源的連接。匯流條連接器可以形成在支座的底部並且延伸穿過支座，或者可以是連接到電極的單獨部件。匯流條連接器可視為支座的一部分，即使匯流條是單獨的部件。在一些實施例中，如第9圖中所示，第一匯流條連接器461是單獨的部件，其穿過匯流條蓋540以接觸第一匯流條521。
在一些實施例中，第一導線471將第一匯流條連接器461連接到第一加熱器電極421。在類似的佈置中，第二導線（未示出）將第二匯流條連接器（未示出）連接到第二加熱器電極422。第一導線471位於第一支座451內，且第二導線位於第二支座內。
第一導線471可以透過任何合適的連接器連接到第一加熱器電極421和第一匯流條連接器461。在一些實施例中，螺釘474和，選擇性地，墊圈（未示出）將第一導線471連接到第一加熱器電極421。在一些實施例中，螺釘475和，選擇性地，墊圈或連接環（未編號），將第一導線471連接到第一匯流條連接器461。第二導線可以透過類似於第一導線471的合適的連接器連接到第二加熱器電極和第二匯流條連接器。在一些實施例中，導線包括編織鉬。在一些實施例中，螺釘和選擇性的墊圈是鉬。
參照至第10圖，一些實施例包括匯流條組件500。匯流條組件500可包括電絕緣匯流條殼體510（也稱為跑道），其包括兩個通道511、512。第一匯流條521可定位在第一通道511內，且第二匯流條522可定位在第二通道512內。在使用中，第一匯流條521與第一匯流條連接器461電連通，且第二匯流條522與第二匯流條連接器462電連通。第一匯流條521和第二匯流條522可以連接到一個或多個電源，以在第一匯流條521和第二匯流條522之間提供電壓差。
匯流條殼體510可由任何合適的電絕緣材料製成。在一些實施例中，匯流條殼體510包括氧化鋁。在一些實施例中，匯流條殼體510由分段的氧化鋁製成，其可做用於在使用期間將熱從匯流條傳導離開。
參照回第9圖，匯流條組件500的一些實施例包括匯流條蓋540。匯流條蓋540可具有通道或開口542，以允許匯流條連接器461、462與匯流條521、522接觸。
參照至第11圖，本公開的一些實施例涉及加熱器組件600。一些實施例的加熱器組件600具有圓形主體610，其具有底部612和位於主體610的中心的開口614。側壁611形成主體610的外周，其圍繞底部612。側壁611和底部612界定在主體610內的腔615。
加熱器組件600包括至少一個加熱器區域621。在第11圖所示的實施例中，存在有三個徑向區域：內區域621、第二區域622、和外區域623。每個徑向區域可以獨立於其他區域而控制。在一些實施例中，存在有多於三個徑向區域。可透過隔熱屏蔽將任何區域與相鄰的區域分開（如第1圖所示）。內區域是最靠近開口614的區域，並且可以稱為第一區。外區域是最靠近側壁611的區域。內區域621和外區域623之間的區域稱為第二區、第三區、第四區等。內區域可以位於距開口614一定距離處，這允許加熱區域形成為圍繞支撐柱160的周邊（見第1圖）。
每個徑向區域可以由一或多個旋轉區域構成。在所示的實施例中，內區域621具有由加熱器400a、加熱器400b、和加熱器400c組成的三個旋轉區域。第二區域622具有兩個旋轉區域，旋轉區域由加熱元件624a和加熱元件624b組成。外區域623亦具有兩個旋轉區域，旋轉區域由加熱元件625a和加熱元件625b組成。在一些實施例中，每個徑向區域具有相同數量的旋轉區域。
在所示的實施例中，內區域621包括PBN加熱器400，且第二區域622和外區域623是管狀加熱元件。在一些實施例中，內區域621、第二區域622、和外區域623包括PBN加熱器400。
第12圖示出了具有複數個加熱器400的加熱區域的一部分。為了明確的目的，匯流條521、522未示出於匯流條殼體中。第一支座451和第一匯流條連接器461定位成接觸第一匯流條521。第二支座452和第二匯流條連接器462定位成接觸第二匯流條522。複數個加熱器400可以佈置成形成圍繞開口614的加熱區。
本公開的一些實施例涉及包含加熱器400或加熱組件600的處理腔室。加熱組件600定位在基座組件140下方圍繞支撐柱160。一或多個熱屏蔽可以定位於不同的加熱區域之間。
雖然前述內容涉及本公開的實施例，但可在不脫離本公開的基本範疇的情況下設計本公開的其他和進一步的實施例，並且其中之範疇由隨附申請專利範圍來判定。
30‧‧‧注射器組件 60‧‧‧基板 61‧‧‧頂表面 84‧‧‧區域 100‧‧‧處理腔室 120‧‧‧氣體分配組件 121‧‧‧前表面 122‧‧‧注射器單元 124‧‧‧外周邊緣 125‧‧‧第一反應氣體通口 127‧‧‧路徑 135‧‧‧第二反應氣體通口 140‧‧‧基座組件 141‧‧‧頂表面 142‧‧‧凹部 143‧‧‧底表面 144‧‧‧邊緣 145‧‧‧真空通口 150‧‧‧氣幕 155‧‧‧淨化氣體通口 160‧‧‧支撐柱 162‧‧‧致動器 170‧‧‧間隙 180‧‧‧負載鎖腔室 220‧‧‧氣體分配組件 250‧‧‧處理區域 280‧‧‧工廠介面 300‧‧‧加熱器 305‧‧‧中心開口 310‧‧‧加熱元件 315a‧‧‧內區域 315b‧‧‧第二區域 315c‧‧‧外區域 320a‧‧‧第一屏蔽 320b‧‧‧第二屏蔽 400‧‧‧加熱器 410‧‧‧主體 412‧‧‧頂部 414‧‧‧底部 416‧‧‧第一端 417‧‧‧第二端 418‧‧‧內端 419‧‧‧外端 421‧‧‧第一加熱器電極 422‧‧‧第二加熱器電極 431‧‧‧第一凹部 432‧‧‧第二凹部 433‧‧‧第一凸起部分 434‧‧‧第二凸起部分 451‧‧‧第一支座 452‧‧‧第二支座 461‧‧‧第一匯流條連接器 462‧‧‧第二匯流條連接器 471‧‧‧第一線 475‧‧‧螺釘 500‧‧‧匯流條組件 510‧‧‧殼體 511‧‧‧通道 512‧‧‧通道 521‧‧‧第一匯流條 522‧‧‧第二匯流條 540‧‧‧匯流條蓋 540‧‧‧匯流條蓋 542‧‧‧開口 600‧‧‧加熱器組件 610‧‧‧圓形主體 611‧‧‧側壁 612‧‧‧底部 614‧‧‧開口 615‧‧‧腔 621‧‧‧加熱器區域 622‧‧‧第二區域 623‧‧‧外區域 624‧‧‧加熱元件
因此，可以詳細瞭解本公開的實施例的上述特徵的方法，本公開的實施例的更具體的描述，簡要概述於上，可參照實施例，其中一些實施例描繪在隨附圖式中。然而，應當注意，隨附圖式僅示出本公開的典型實施例，且因此不應將其視為限制其範圍，因為本公開可承認其他等效的實施例。
第1圖示出了根據本公開的一或多個實施例的基板處理系統的示意性剖視圖；
第2圖示出了根據本公開的一或多個實施例的基板處理系統的透視圖；
第3圖示出了根據本公開的一或多個實施例的基板處理系統的示意圖；
第4圖示出了根據本公開的一或多個實施例的注射器單元的前部的示意圖；
第5圖示出了根據本公開的一或多個實施例的氣體分配組件的前部的示意圖；
第6A圖示出了根據本公開的一或多個實施例的加熱器的頂視圖；
第6B圖示出了第6A圖的加熱器的底視圖；
第7圖示出了根據本公開的一或多個實施例的具有支座的加熱器的頂視圖；
第8圖示出了根據本公開的一或多個實施例的加熱器的底視圖；
第9圖示出了根據本公開的一或多個實施例的具有支座和匯流條的加熱器的一部分的剖視圖；
第10圖示出了根據本公開的一或多個實施例的匯流條組件的視圖；
第11圖示出了根據本公開的一或多個實施例的加熱器組件的視圖；和
第12圖示出了根據本公開的一或多個實施例的具有複數個PBN加熱器的加熱區域的局部視圖。
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
60‧‧‧基板
61‧‧‧頂表面
100‧‧‧處理腔室
120‧‧‧氣體分配組件
121‧‧‧前表面
124‧‧‧外周邊緣
140‧‧‧基座組件
141‧‧‧頂表面
142‧‧‧凹部
143‧‧‧底表面
144‧‧‧邊緣
160‧‧‧支撐柱
162‧‧‧致動器
170‧‧‧間隙
300‧‧‧加熱器
305‧‧‧中心開口
310‧‧‧加熱元件
315a‧‧‧內區域
315b‧‧‧第二區域
315c‧‧‧外區域
320a‧‧‧第一屏蔽
320b‧‧‧第二屏蔽

Claims (16)

  1. 一種加熱器，包括：具有一頂部和一底部的一主體，該主體包括熱解氮化硼(pyrolytic boron nitride，PBN)；一第一加熱器電極，其連接到該主體的該底部；一第二加熱器電極，其連接到該主體的該底部，其中該主體的該底部具有一第一凹部和一第二凹部，該第一加熱器電極位於該第一凹部內，且該第二加熱器電極位於該第二凹部內；及一第一支座和一第二支座，該第一支座位於該第一凹部內，該第二支座位於該第二凹部內，該第一支座和該第二支座包括一電絕緣材料。
  2. 如請求項1所述之加熱器，其中該加熱器的該主體由熱解氮化硼組成。
  3. 如請求項1所述之加熱器，其中該第一支座和該第二支座包括石英。
  4. 如請求項1所述之加熱器，其中該第一支座和該第二支座各具有一底部，該第一支座之該底座和該第二支座之該底部包括一電絕緣材料。
  5. 如請求項4所述之加熱器，其中該第一支座具有一第一匯流條連接器，該第一匯流條連接器延伸穿過該第一支座之該底部，且該第二支座具有一第二 匯流條連接器，該第二匯流條連接器延伸穿過該第二支座之該底部。
  6. 如請求項5所述之加熱器，進一步包括一第一導線及一第二導線，該第一導線將該第一匯流條連接器連接到該第一加熱器電極，該第二導線將該第二匯流條連接器連接到該第二加熱器電極，該第一導線在該第一支座內，且該第二導線在該第二支座內。
  7. 如請求項6所述之加熱器，進一步包括一第一匯流條和一第二匯流條，該第一匯流條與該第一匯流條連接器電連通，且該第二匯流條與該第二匯流條連接器電連通。
  8. 如請求項7所述之加熱器，其中該第一匯流條和該第二匯流條位於一電絕緣匯流條殼體內，該第一匯流條位於該匯流條殼體中的一第一通道內，且該第二匯流條位於該匯流條殼體中的一第二通道內。
  9. 如請求項1所述之加熱器，其中該主體具有一第一端和一第二端，該第一端和該第二端透過一弧形內端和一弧形外端連接。
  10. 一種加熱器組件，包括：一圓形主體，其具有一底部及側壁，該底部具有在該主體的一中心處的一開口，該側壁形成圍繞該底部的該主體的一外周，該側壁和該底部在該主體內界定 一腔；一加熱器區域，該加熱器區域在該主體的該腔內，該加熱器區域包括一或多個加熱器，該一或多個加熱器具有一加熱器主體，該加熱器主體包括熱解氮化硼(pyrolytic boron nitride，PBN)，一第一加熱器電極連接到該加熱器主體的一底部，及一第二加熱器電極連接到該加熱器主體的該底部；一第一匯流條，其與該第一加熱器電極電連接；一第二匯流條，其與該第二加熱器電極電連接並與該第一匯流條電隔離，其中該加熱器主體的該底部具有一第一凹部和一第二凹部，該第一加熱器電極位於該第一凹部內，且該第二加熱器電極位於該第二凹部內；及一第一支座和一第二支座，該第一支座位於該第一凹部內，該第二支座位於該第二凹部內，該第一支座和該第二支座包括一電絕緣材料。
  11. 如請求項10所述之加熱器組件，其中該加熱器主體由熱解氮化硼組成。
  12. 如請求項10所述之加熱器組件，其中該第一支座和該第二支座包括石英。
  13. 如請求項10所述之加熱器組件，其中該第一支座和該第二支座各具有一底部，該第一支座之該 底座和該第二支座之該底部包括一電絕緣材料，該第一支座具有延伸穿過該第一支座之該底部的一第一匯流條連接器，且該第二支座具有延伸穿過該第二支座之該底部的一第二匯流條連接器，該第一匯流條連接器與該第一匯流條電接觸且該第二匯流條連接器與該第二匯流條電接觸，一第一導線將該第一匯流條連接器連接至該第一加熱器電極，且該第二導線將該第二匯流條連接器連接至該第二加熱器電極，該第一導線在該第一支座內，且該第二導線在該第二支座內。
  14. 如請求項13所述之加熱器組件，其中該第一匯流條和該第二匯流條位於一電絕緣匯流條殼體內，該第一匯流條位於該匯流條殼體中的一第一通道內且該第二匯流條位於該匯流條殼體中的一第二通道內。
  15. 如請求項10所述之加熱器組件，其中該加熱器主體具有一第一端和一第二端，該第一端和該第二端透過一弧形內端和一弧形外端連接。
  16. 一種加熱器組件，包括：一圓形主體，其具有一底部及側壁，該底部具有在該主體的一中心處的一開口，該側壁形成圍繞該底部的該主體的一外周，該側壁和該底部在該主體內界定一腔；一內加熱器區域，該內加熱器區域在該主體的該腔 內，該內加熱器區域圍繞該主體的該中心的該開口佈置，該內加熱器區域包括：一匯流條殼體，其具有一第一通道和一第二通道，該匯流條殼體圍繞該主體的該中心的該開口形成一圓形或拱形路徑，該第一通道內的一第一匯流條，該第二通道內的一第二匯流條，該第二匯流條與該第一匯流條電隔離，及複數個加熱器，該複數個加熱器靠近該匯流條殼體佈置，該複數個加熱器中的每個加熱器成形為圓形段，使得該複數個加熱器形成一圓形內部加熱器，該複數個加熱器中的每個加熱器具有一加熱器主體，該加熱器主體包括熱解氮化硼(PBN)，一第一加熱器電極連接到該加熱器主體的該底部且一第二加熱器電極連接到該加熱器主體的該底部，該第一加熱器電極在一第一支座內並與該第一匯流條和該第二匯流條中的一個電接觸，該第二加熱器電極在一第二支座內並與該第一匯流條和該第二匯流條中的另一個電接觸。
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