专利名称：用于沉积工艺的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例一般涉及处理设备和使用所述处理设备的方法。
背景技术：
在工艺中，可使用基座板(susceptor plate)以支撑基板，而所述工艺例如为外延沉积、蚀刻、热氧化或类似工艺。在部分工艺中，基座板可配置有中央凹槽(或凹穴〈pocket〉)和支撑突出部(ledge)，用以在接近所述基板的外边缘处支撑正在进行处理的所述基板。所述凹穴可通过将自基板背侧辐射的能量反射而往回朝向所述基板，以协助基板温度的控制。所述凹穴还可在处理中作为升降销处于缩回位置时的支撑表面。此种设备所使用的一种工艺为选择性外延沉积，所述选择性外延沉积利用交替的沉积和蚀刻工艺。选择性外延沉积的交替的沉积和蚀刻工艺必须在实质不同的压力下进 行。举例来说，沉积工艺可以在约10托(Torr)的压力下进行，蚀刻工艺可以在约300托的压力下进行。此压力差需要重复地改变腔室压力，因而不期望地使工艺生产量降低。此外，本发明人还发现必须缓慢地改变压力，以避免基板的前侧与背侧之间的压力差所导致基板在基座板上的移动。不幸地，沉积与蚀刻工艺之间的缓慢压力改变会进一步使工艺生产量降低。本发明人还已发现升降销可能会不期望地影响来自基板背侧的辐射能量的反射。因此，在基座凹穴中的升降销的现存配置，会造成基板上的不期望的非均一温度分布。因此，本发明人已发明了新颖的基座设计、工艺设备以及沉积工艺，以克服上述的限制。
发明内容
本发明提供用于沉积工艺的方法和设备。在部分实施例中，一种设备可包括基板支撑件，所述基板支撑件包括基座板(susceptor plate),所述基座板具有凹穴(pocket)和唇部，所述凹穴设置在基座板的上表面中，所述唇部形成在所述上表面中，且所述唇部外接(circumscribe)所述凹穴，而所述唇部配置为将基板支撑在唇部上；以及多个通气孔(vent)，所述多个通气孔从凹穴延伸至基座板的上表面，以将基板设置在唇部上时，在基板的背侧与凹穴之间所捕捉(trapped)的气体排出。在部分实施例中，一种设备可包括基座环，所述基座环具有内边缘，以将基板支撑在内边缘上；中央支撑件，所述中央支撑件具有支撑构件，所述支撑构件从中央支撑件径向延伸，以将基座环支撑在支撑构件上，所述支撑构件具有多个升降销支撑表面，所述多个升降销支撑表面位于支撑构件的面向基座环侧(susceptor ring facing side),各个升降销支撑表面具有孔，所述孔穿设各个升降销支撑表面，且所述孔位于所述面向基座环侧与支撑构件的背侧之间；以及多个升降销，各个升降销可移动地穿设各个升降销支撑表面中的所述孔，且当升降销处于缩回位置时，各个升降销由升降销支撑表面所支撑。在部分实施例中，一种基板支撑件可包括基座板，所述基座板具有凹穴和唇部，所述凹穴设置在基座板的上表面中，所述唇部形成在所述上表面中，且所述唇部外接所述凹穴，而所述唇部配置为将基板支撑在唇部上；以及多个通气孔，所述多个通气孔从凹穴延伸至基座板的背侧，以将存在有基板时，在基板的背侧与凹穴之间所捕捉的气体排出，其中所述多个通气孔经配置而使得在平行于基座板的中心轴的方向上，由凹穴至基座板的背侧并无视线(line of sight)存在。在部分实施例中，一种设备可包括处理腔室，具有此处所述的任何实施例的基板支撑件，所述基板支撑件设置在处理腔室中，其中处理腔室具有内部容积，所述内部容积包括第一容积与第二容积，所述第一容积设置于基板支撑件上方，所述第二容积设置于基板支撑件的下方；第一气体入口，设置在基板支撑件上方，所述第一气体入口用于将处理气体提供至第一容积，以对设置在基板支撑件上的基板进行处理；以及第二气体入口，设置在基板支撑件的表面下方，所述第二气体入口用于将加压气体提供至第二容积，以利于采用期望的压力斜升率(ramping rate)而使腔室压力升高至期望的腔室压力。在部分实施例中，所述设备更包括压力控制阀，所述压力控制阀耦接在气体面板(gas panel)与所述第一气体入口、所述第二气体入口之间,所述气体面板用于供应处理气 体与加压气体，其中所述压力控制阀调节处理气体与加压气体的流量，而使得在采用所述期望的压力斜升率而使压力斜升的过程中，腔室压力不会实质超过期望的腔室压力。在部分实施例中，一种在基板上选择性沉积外延层的方法，所述方法包括提供处理腔室，所述处理腔室具有内部容积，而基板支撑件设置在内部容积中，且基板设置在基板支撑件上，其中，所述内部容积包括第一内部容积与第二内部容积，第一内部容积位于基板支撑件上方，且第二内部容积位于基板支撑件的上表面下方，其中基板具有第一表面和第二表面，在所述第一表面上沉积外延层；流入沉积气体，以在第一腔室压力下，而在基板的第一表面上沉积外延层；将蚀刻气体流入第一内部容积中，以对沉积在第二表面上的第二层进行选择性蚀刻；以及在将蚀刻气体流入第一内部容积中的同时，将加压气体流入第二内部容积中，使腔室压力以期望的压力斜升率而升高至第二腔室压力，所述第二腔室压力大于所述第一腔室压力。在下文对本发明的其它和进一步的实施例进行描述。附图简单说明通过参照附图中描绘的本发明的示例性实施例，可以理解如上简要概括的并且在下文更详细讨论的本发明的实施例。需注意的是，虽然附图仅图示本发明的典型实施例，但并非用以限定本发明的范围，本发明可允许其他等效的实施方式。图I描绘根据本发明的部分实施例的处理腔室的示意侧视图。图2描绘根据本发明的部分实施例的处理腔室的示意侧视图。图3描绘根据本发明的部分实施例的处理腔室的示意侧视图。图4A至图4C描绘根据本发明的部分实施例的基板支撑件的多个实施例的示意侧视图。图5描绘根据本发明的部分实施例而在基板上选择性沉积外延层的方法的流程图。图6A至图6D描绘根据图5的方法而在基板上选择性沉积外延层的多个阶段。为便于了解，所有图中相同的元件符号表示相同的元件。所有图未照比例描绘且为明了易懂而简化。可以预期，一个实施例采用的元件和特征可应用到其它实施例，而不需特别详述。具体描述在此公开用于沉积工艺的方法和设备。本发明的设备包括在此公开的基座设计和/或额外设备，以在处理过程中有利地提供基板的前侧与背侧之间快速的压力平衡，所述处理例如在选择性外延沉积工艺过程中，在沉积与蚀刻工艺之间切换时。本发明的设备可进一步有利地提供跨越基板的改善的温度均一性。还公开了本发明的方法，本发明的方法可与本发明的设备一起使用，以快速地使压力斜升(ramp)，从而有利地提高工艺生产量。本发明的方法可进一步在沉积过程中维持选择性、生长速率和层质量。图I描绘根据本发明的部分实施例的处理腔室100的示意侧视图。处理腔室100可以修改自市售的处理腔室，例如购自加州圣克拉拉市的应用材料公司的RP EPI 反应器，或是适于执行外延沉积工艺的任何适合的半导体处理腔室。或者，处理腔室100可适于执行下列工艺中的至少一种工艺沉积工艺、蚀刻工艺、等离子体增强沉积和/或蚀刻工 艺、热工艺以及在集成半导体器件和电路制造中所执行的其它工艺。特定的说，这类工艺可包括(但不限于为)在处理过程中使用快速压力改变的工艺。在部分实施例中，处理腔室100可适于执行如上所述的外延沉积工艺，且所述处理腔室100说明性地包括腔室主体110、支持系统130以及控制器140。腔室主体110 —般包括上方部分102、下方部分104和外壳120，所述上方部分102具有第一内部容积103，所述下方部分104具有第二内部容积105。上方部分102设置在下方部分104上，且所述上方部分102包括盖106、夹环108、衬垫116、基底板112、一或多个上部灯136与一或多个下部灯138，以及上方高温计156。在一个实施例中，盖106具有圆顶状的形状因子(form factor)，然而，亦可预期所述盖具有其它形状因子(例如平坦状或反曲线盖)。下方部分104耦接至第一气体入口 114和排气口 118，且所述下方部分104包括基底板组件121、下方圆顶132、基板支撑件124A、预热环122、一或多个上部灯152与一或多个下部灯154，以及下方高温计158。虽然“环”一词用于描述处理腔室的某些部件，例如预热环122或基座环123 (如下文讨论)，然而，可预期这些部件的形状不需要为环形，且可包括任何形状，所述形状包括(但不限于为)矩形、多边形、椭圆形及类似形状。在部分实施例中，基板支撑件124A—般包括受支撑的基座环123、基板支撑组件164a以及基板升降组件160，而所述基板支撑组件164A用于将基座环123支撑在所述基板支撑组件164A上。基座环123的示意侧视图描绘于
图1，而侧视及顶视图描绘于图4A。基座环123具有内边缘402，所述内边缘402用于将基板125支撑于所述内边缘402上。基座环123可包括下列材料中的至少一种涂覆有碳化硅的石墨、固体的碳化硅、固体烧结的碳化硅或是无金属的固体烧结碳化硅。本发明人已发现使用基座环设计可有利地限制升降销图案的效应，此效应是由于在处理过程中，升降销支撑抵靠在传统基座的凹穴所造成的。再者，基座环设计可提供基板加热的改善的均一性，因为基板的背侧直接面向(例如)处理腔室100的下部灯154，而在下部灯154与基板的背侧之间不存在有基座板。再者，基座环设计消除了当快速降低腔室压力时的基板滑动、移动或类似现象，而所述现象是由于传统基座的支撑表面与基板背侧之间所捕捉的(trapped)气体之间的压力差所造成的。基板支撑组件164a —般包括中央支撑件165，所述中央支撑件165具有支撑构件163A，所述支撑构件163A从所述中央支撑件165径向延伸，以将所述基座环123支撑在所述支撑构件163A上。支撑构件163A包括多个升降销支撑表面167A，所述多个升降销支撑表面167A位于所述支撑构件163a的面向基座环侧168。各个升降销支撑表面167A具有升降销孔169A，而所述升降销孔169a穿设于升降销支撑表面167A，位于支撑构件163A的面向基座环侧168和背侧170之间。各个升降销孔169a可经配置而使升降销128可移动地穿设于升降销孔169A中。各个升降销支撑表面1674可经配置以当升降销处于缩回位置时，用于支撑升降销128。在部分实施例中，支撑构件163A更包括多个支撑臂134a。各个支撑臂134A可具有升降销支撑表面167a以及升降销孔169A，而所述升降销支撑表面167A设置在支撑臂134A上，所述升降销孔169A则穿设所述支撑臂134a。在部分实施例中，各个支撑臂134A可更包括支撑销166，所述支撑销166用以将支撑臂耦接至基座环123。在部分实施例中，支撑臂134a的数量为三个，且升降销128的数量为三个。
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或者，支撑构件可以为单部件(single-piece)圆锥构件(图中未示)。圆锥构件可更包括穿设于所述圆锥构件的多个通气孔，所述多个通气孔用于将基板125的背侧与处理腔室100的第二内部容积105流体耦接。在此实施例中，所述圆锥构件对于处理过程中所提供的辐射能量具有吸收性或是穿透性，以如期望地控制基板的温度。基板升降组件160可设置在中央支撑件165的周围，且所述基板升降组件160可沿着中央支撑件165而轴向移动。基板升降组件160包括基板升降轴杆126以及多个升降销模块161，而所述多个升降销模块161选择性地支撑在基板升降轴杆126的各个垫127上。在部分实施例中，升降销模块161包括可选择的底座129，而升降销128耦接至所述底座129。或者，升降销128的底部部分可直接地支撑在垫127上。另外，可使用其它用于使升降销128升高和降低的机构。各个升降销128可移动地穿设各个支撑臂134a中的升降销孔169A，且当升降销128处于缩回位置时，例如，当基板125已降低至基座环123上时，升降销128可停在升降销支撑表面167A上。操作时，移动基板升降轴杆126以与升降销128接合。接合时，升降销128可提升基板125高于基板支撑件124或降低基版125至基座环123上。基板支撑件124a为此处所公开的本发明的基板支撑件的一个实施例。然而，基板支撑件的额外实施例可以与处理腔室100 —同使用，例如原位(in-situ)描绘于图2的处理腔室100中，且于图4B的示意侧视及顶视图中的基板支撑件124b ;或者是原位描绘于图3的处理腔室100中，且于图4C的示意侧视及顶视图中的基板支撑件124c。图2和图4B中所描述的基板支撑件124B可包括基座板404、基板支撑组件164B以及如上所讨论的基板升降组件160。所述基座板404具有设置在所述基座板404的上表面408内的凹穴406，而所述基板支撑组件164B用于将基座板404支撑在所述基板支撑组件164B 上。基座板404可包括如上所讨论的基座环123的类似材料。基座板404更包括唇部410,所述唇部410形成在上表面408中，且外接(circumscribe)所述凹穴406。所述唇部410可配置成在所述唇部410上搁置或支撑基板125，如图所示。凹穴406的表面407可以为凹形(如图所示)，或任何适合形状，用于吸收与反射辐射能量，以可控且均一地加热基板125。基板支撑件124b包括多个通气孔412，所述多个通气孔412从凹穴406延伸至基座板404的上表面408，以将捕捉在凹穴406中的气体排放至处理腔室的上方部分102的第一内部容积103。如上所讨论的，例如在处理过程中(或类似情况下)，当基板最初放置在基板支撑件124B上时，若不存在有通气孔，则气体会被捕捉住。若例如在腔室压力的快速压力降低过程中，气体仍然为被捕捉状态，则被捕捉的气体会膨胀以抵抗降低的腔室压力，而造成基板125跳动、移位，或者是从所述基板125在基板支撑件124b上的位置移动。在部分实施例中，一或多个通气孔412可以为沟槽414 (如图4B所示)。各个沟槽414可以从凹穴406的内部部分416径向延伸至越过基座板404的唇部410的一点，以利于将来自凹穴406的气体排至基座板404的上表面408。在部分实施例中，一或多个通气孔412可以为沟槽，所述沟槽从凹穴的内部部分416径向延伸至基座板404的唇部410的一部分，所述沟槽径向地越过当基板125设置在唇部410上时的所述基板125的边缘位置(如 图4B的虚线409所示)。各个沟槽可以被切割至适合的深度和/或长度，且沟槽的数量和/或沟槽之间的间距可经选择，而使能从凹穴406快速地排气。举例来说，沟槽可完全地延伸穿过基座板404 (如图2所示),或者沟槽可仅部分延伸穿过基座板404 (如图4B所示)。在部分实施例中，一或多个通气孔412可以为设置而邻近唇部410的孔，且所述孔具有直径，而使得孔径向延伸越过唇部410而进入基座板404的上表面408，并进入凹穴406。各个孔可以经过机械加工至任何适合深度和/或直径，且孔的数量和/或孔之间的间距可经选择，而能够从凹穴406快速地排气。基板支撑组件164b —般包括中央支撑件165，所述中央支撑件165具有从所述中央支撑件165径向延伸的支撑构件163B，所述支撑构件163B用以将基座板404支撑在所述支撑构件163B上。支撑构件163B —般与支撑构件163A不同,不同之处在于支撑构件163B并不包括升降销支撑表面(用于当升降销128处于缩回位置时，支撑各升降销128)。在部分实施例中，支撑构件163B更包括多个支撑臂134b。在部分实施例中，各个支撑臂134B可更包括支撑销166，所述支撑销166用于将支撑臂耦接至基座板404。在部分实施例中，提供有三个支撑臂134B，然而也可使用更多数量的支撑臂134b。基板支撑件124b更包括多个升降销孔169B，所述多个升降销孔169B设置在基座板404中，并位于凹穴406与基座板404的背侧418之间。基板支撑件124B更包括多个升降销128，各个升降销128配置以可移动地穿设于各个升降销孔169b。基板支撑件124b更包括多个升降销支撑表面167B，各个升降销支撑表面167B设置在各个升降销孔的面向凹穴侧420上，且各个升降销支撑表面167B配置以当升降销处于缩回位置时，用于支撑升降销128。各个升降销支撑表面167B可配置以符合各个升降销128的轮廓，举例来说，用以预防升降销128通过升降销孔169b掉落，和/或使得各个升降销128的上方部分(例如头)实质与凹穴406的表面407齐平，以例如使得对来自凹穴406的表面407的辐射能量的吸收与反射的干扰最小化。举例来说，在部分实施例中(描绘于图4B中)，各个升降销支撑表面167b可包括圆锥表面422，所述圆锥表面422符合升降销128的安装表面(seatingsurface) 424 的轮廓。
基板支撑件124b更包括基板升降组件160，所述基板升降组件160设置在中央支撑件165的周围，并且所述基板升降组件160可沿着中央支撑件165而轴向移动，用以接合所述升降销128而相对于基板支撑件124b使基板125升高和降低。基板升降组件160的实施例已于上文详细讨论。根据本发明的部分实施例的基板支撑件124。原位描绘于图3的处理腔室100中，且描绘于图4C的示意侧视及顶视图中。基板支撑件124。包括基座板426、基板支撑组件164b以及如上所讨论的基板升降组件160，所述基座板426具有凹穴406，所述凹穴406设置在所述基座板426的上表面428中，而基板支撑组件164b用以将基座板426支撑在所述基板支撑组件164B上。除了基座板426以外，基板支撑件124。可实质类似于如上所讨论的基板支撑件124b。基座板426可包括与如上所讨论的基座板123和基座板404的类似材料。基座板426更包括唇部410，所述唇部410形成在上表面428中，且外接所述凹穴406。所述唇部 410可配置以在所述唇部410上搁置或支撑基板125，如图所示。凹穴406的表面407可以为凹形(如图所示)，或任何适合形状，用于吸收与反射辐射能量，以可控且均一地加热基板125。基板支撑件124。包括多个通气孔430，所述多个通气孔430穿设所述基座板426。所述多个通气孔430从凹穴406延伸至基座板426的背侧432，以在基板存在的情况下，利于将捕捉在凹穴406中的气体排出。通气孔430经配置而使得在平行于基座板426的中心轴434的方向上，由凹穴406至基座板426的背侧432并无垂直视线。本发明人已发现至IJ，在不存在有通往基座板426的背侧432的直接视线的情况下，有利地限制由凹穴406所泄漏出的(而非反射的)辐射能量。在部分实施例中，各个通气孔430为狭缝433，所述狭缝433设置为邻近所述凹穴的周围边缘，并沿着凹穴的外边缘环绕设置。基板支撑件124。的其它部件(例如，基板支撑件124B、基板升降组件160、升降销128以及类似物)实质类似于上方针对基板支撑件124B所描述的那些部件。回到处理腔室100，在处理过程中，基板125设置在基板支撑件124上。灯136、138、152、154为红外线(IR)辐射(即，热)来源，并且在操作中，产生跨越基板125的预定温度分布。在部分实施例中，盖106、夹环108和下方圆顶132由石英形成，然而，亦可使用其它红外线透过性(IR-transparent)和工艺相容材料来形成这些部件。处理腔室100更包括气体面板113，所述气体面板113用于供应处理气体至处理腔室100的第一和第二内部容积103、105。举例来说，气体面板113可提供处理气体(例如沉积气体、蚀刻剂或类似物)，及/或其它气体(例如载气、用于稀释的气体、用于腔室加压的气体或类似物)。气体面板113提供气体至第一气体入口 114和第二气体入口 115，所述第二气体入口 115在下方圆顶132处耦接至处理腔室100。第二气体入口 115的耦接点(例如在下方圆顶132处)仅为示例性，可使用任何适合耦接点，以允许第二气体入口 115提供气体至第二内部容积105。一般来说，第一气体入口 114提供处理气体至第一内部容积103，以对基板125进行处理，而所述基板125设置在上方所讨论的基板支撑件124的任一实施例上。第二气体入口 115提供加压气体至第二内部容积105，以协助将腔室压力以期望的斜升率(rampingrate )上升至期望的腔室压力。在部分实施例中，期望的腔室压力介于约30托 约600托。在部分实施例中，期望的压力斜升率介于约30托/秒 约150托/秒。在部分实施例中，当在选择性外延沉积工艺的蚀刻部分的过程中，增加腔室压力，则包括蚀刻剂气体的处理气体可以经由第一气体入口 114而流入第一内部容积103。同时，加压气体可经由第二气体入口 115而流入第二内部容积105，以协助将腔室压力升高至针对选择性沉积工艺的蚀刻部分的期望压力。本发明人已发现，通过经由第二气体入口 115而流入加压气体，沉积膜的质量和选择性可以维持，并同时改善了工艺生产量。在部分实施例中，处理腔室100包括压力控制阀117，所述压力控制阀117耦接于气体面板113与第一和第二气体入口 114、115之间，所述气体面板113用于供应处理气体与加压气体。压力控制阀117可调节处理气体与加压气体的流量，从而在以期望压力斜升率而升高压力的过程中，腔室压力不会实质超过期望的腔室压力(例如，腔室压力不会超过期望的腔室压力大于约10%或是约3% 约5%)。支持系统130包括用于在处理腔室100内执行和监控预定工艺(例如，生长外延硅膜)的部件。此种部件一般包括处理腔室100的各种子系统(例如气体面板、气体分配导 管、真空和排气子系统，及类似物)以及装置(例如电源供应器、工艺控制工具及类似物)。这些部件对于熟悉所述技术领域的人为已知的，并为了清楚的目的而在图中省略。控制器140 —般包括中央处理单元(CPU)142、内存144以及支持电路146，且控制器140直接耦接至处理腔室100和支持系统130，并控制处理腔室100和支持系统130 (如图I所示)，或者，控制器140通过与处理腔室和/或支持系统相关联的计算机(或控制器)而耦接至处理腔室100和支持系统130，并控制处理腔室100和支持系统130。图5描绘根据本发明的部分实施例，在基板上选择性地沉积外延层的方法500的流程图。本发明的方法可与上方所讨论的处理腔室100与基板支撑件124的任何实施例一起使用。然而，下文将根据图I和图4A的基板支撑件124a的实施例来讨论本发明的方法。另外，图6A 图6D描绘根据图5的方法，在基板上选择性沉积外延层的多个阶段。方法500开始于步骤502，提供处理腔室100，所述处理腔室100具有内部容积，基板支撑件124A设置在内部容积中，且基板125设置在基板支撑件12\上，其中，所述内部容积包括位于基板支撑件124a上方的第一内部容积103，以及位于基座环123与基板125背侧下方的第二内部容积105。对于处理腔室100与基板支撑件124a的简略示意图描绘于图6A中。在步骤504，所提供的基板125具有第一表面602以及相对的第二表面604 (描绘于图6B中),外延层沉积在所述第一表面602上。基板125可包括适合的材料,例如结晶硅(例如硅〈100〉或硅〈111>)、氧化硅、应变硅(strained silicon)、硅锗、掺杂或未掺杂的多晶硅、掺杂或未掺杂的硅晶片、图案化或未图案化的晶片、绝缘体上硅(si I icon oninsulator ;S0I)、掺杂碳的氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃、蓝宝石或类似物。此夕卜，基板125可包括多层，或是例如包括部分制造器件(例如晶体管、闪存器件及类似物)。在步骤506,流入沉积气体，以在第一腔室压力下，在基板125的第一表面602上沉积外延层606 (描绘于图6C中)。在部分实施例中，第一腔室压力介于约0. I托 约100托。在部分实施例中，沉积气体包括下列气体中的至少一种娃烧(S;LH4)、乙娃烧(Si2H6)、甲基硅烷(H3CSiH3)或类似物。在部分实施例中，外延层包括硅与碳。在步骤506的沉积工艺中，第二层608可形成在第二表面604上。第二层608可以与外延层606的化学组成类似，但是化学结构不同。举例来说，第二层608可以为非结晶、多晶、非晶或任何适合的结晶或非结晶结构，所述适合的结晶或非结晶结构与外延层606不同，所述结构可以对于选择性蚀刻工艺更为敏感，下方将讨论。在步骤508，蚀刻气体流入第一内部容积103，以选择性蚀刻沉积在第二表面604上的第二层608。举例来说，蚀刻气体可经由如上所讨论的第一气体入口 114而流入第一内部容积103。在部分实施例中，蚀刻气体包括下列气体中的至少一种氯化氢(HC1)、氯(Cl2),锗烷(GeH4)、氯化锗(GeCl4)、四氯化硅(SiCl4)、四氯化碳(CCl4)或类似物。在步骤510，在将蚀刻气体流入第一内部容积103的同时，将加压气体流入第二内部容积105，以期望的压力斜升率使腔室压力升高至第二腔室压力，且所述第二腔室压力大于第一腔室压力。举例来说，加压气体可经由如上所讨论的第二气体入口 115而流入第二内部容积。在部分实施例中，加压气体包括下列气体中的至少一种氮气(N2)、氢气(H2)、氩气(Ar)、氦气(He)或类似物。在部分实施例中，第二腔室压力介于约30托 约600托。在部分实施例中，期望的压力斜升率介于约30托/秒 约150托/秒。
蚀刻工艺一般发生在第二压力下。在部分实施例中，在将蚀刻气体流入第一内部容积103的同时(例如步骤508与510同时发生或是部分同时发生)，通过将加压气体流入第二内部容积105，则压力可以斜升(例如由第一压力至第二压力)。此方法可有利地改善工艺生产量。然而，由于蚀刻仅发生在当压力高于某个临界压力(例如约80托，或是介于约30托 约600托之间)后，因此在部分实施例中，可首先利用加压气体而斜升所述第二压力(例如在步骤510)，接着将蚀刻气体流入第一内部容积103中以进行蚀刻(例如在步骤508)。如上所讨论的在步骤508之前进行步骤510，可提供较佳的工艺控制，然而，这也耗费了数秒钟的斜升时间(例如高达7秒)，而并未进行蚀刻。通过同时流入蚀刻气体，则在斜升的过程中，会发生部分的蚀刻现象，因而缩短了在稳定的第二腔室压力下所需的蚀刻时间。然而，大多数的蚀刻仍然会在达到第二腔室压力之后进行。因此，步骤508和510可以采任一顺序进行，或是部分或完全同时发生。结合蚀刻气体而使用加压气体，则腔室压力可以升高至适合的腔室压力，以选择性蚀刻第二层608，如图6D所描绘。沉积与蚀刻工艺可以重复数次，或是直到期望厚度的外延层沉积在基板上为止。举例来说，在选择性蚀刻工艺完成之后，腔室压力可快速地降低以进行接续的沉积步骤。如上所讨论的，通过不存在凹穴(例如基板支撑件124A)或是使用通气的凹穴(例如基板支撑件124B、124。)，则在针对沉积工艺的腔室压力快速降低过程中，基板125在基板支撑件上仍保持稳定。因此，沉积工艺的方法与设备已在此公开。本发明的设备可包括如上所公开的基座设计和/或额外设备，以有利地在处理过程中(例如在使用不同压力的沉积与蚀刻工艺之间切换时)，在基板的前侧与背侧之间提供快速地压力平衡。本发明的设备可进一步有利地提供跨越基板的改善的温度均一性。本发明的方法亦已公开以快速地使压力斜升，并同时在沉积过程中维持选择性、生长速率和层质量，且所述方法可以与本发明的设备一同使用。虽然前述针对本发明的实施例，但在不脱离本发明的基本范围内可设计本发明的进一步实施例。
权利要求
1.一种基板支撑件，所述基板支撑件包括 基座板，所述基座板具有凹穴和唇部，所述凹穴设置在所述基座板的上表面中，所述唇部形成在所述上表面中，且所述唇部外接所述凹穴，所述唇部配置以将基板支撑在所述唇部上；以及 多个通气孔，所述多个通气孔从所述凹穴延伸至所述基座板的所述上表面，以将所述基板设置在所述唇部上时，在所述基板的背侧与所述凹穴之间所捕捉的气体排出。
2.如权利要求I所述的基板支撑件，其中各个通气孔为沟槽，所述沟槽从所述凹穴的内部部分径向延伸至越过所述基座板的所述唇部，或者所述沟槽从所述凹穴的内部部分而径向延伸至所述基座板的所述唇部的一部分，所述沟槽径向地越过当所述基板设置在所述唇部上时的所述基板的边缘位置。
3.如权利要求I所述的基板支撑件，其中各个通气孔为孔，所述孔设置为邻近所述唇部，且所述孔具有位置和直径，而使得所述孔部分地形成在所述基座板的所述上表面中，并且部分地位于所述凹穴中。
4.一种基板支撑件，所述基板支撑件包括 基座板，所述基座板具有凹穴和唇部，所述凹穴设置在所述基座板的上表面中，所述唇部形成在所述上表面中，且所述唇部外接所述凹穴，所述唇部配置以将基板支撑在所述唇部上；以及 多个通气孔，所述多个通气孔从所述凹穴延伸至所述基座板的背侧，以在存在有基板时，使在所述基板的所述背侧与所述凹穴之间所捕捉的气体排出，其中所述多个通气孔经配置而使得在平行于所述基座板的中心轴的方向上，从所述凹穴至所述基座板的所述背侧并无视线存在。
5.如权利要求4所述的基板支撑件，其中各个通气孔为狭缝，所述狭缝设置为邻近所述凹穴的周围边缘，并且沿着所述周围边缘环绕设置。
6.如权利要求I至5中任一项所述的基板支撑件，其中所述凹穴的所述表面为凹形的。
7.如权利要求I至5中任一项所述的基板支撑件，所述基板支撑件进一步包括 中央支撑件，所述中央支撑件具有支撑构件，所述支撑构件从所述中央支撑件径向延伸，以将所述基座板支撑在所述支撑构件上。
8.如权利要求7所述的基板支撑件，所述基板支撑件进一步包括 多个升降销孔，穿设所述基座板，且所述多个升降销孔位于所述凹穴与所述基座板的背侧之间；以及 多个升降销，各个升降销可移动地穿设各自的升降销孔。
9.一种基板支撑件，所述基板支撑件包括 基座环，所述基座环具有内边缘，以将基板支撑在所述内边缘上； 中央支撑件，所述中央支撑件具有支撑构件，所述支撑构件从所述中央支撑件径向延伸，以将所述基座环支撑在所述支撑构件上，所述支撑构件具有多个升降销支撑表面，所述多个升降销支撑表面位于所述支撑构件的面向基座环侧，各个升降销支撑表面具有孔，所述孔穿设各个升降销支撑表面，且所述孔位于所述面向基座环侧与所述支撑构件的背侧之间；以及 多个升降销，各个升降销可移动地穿设各个升降销支撑表面中的所述孔，且当所述升降销处于缩回位置时，各个升降销由所述升降销支撑表面所支撑。
10.如权利要求9所述的基板支撑件，其中所述支撑构件进一步包括 多个支撑臂。
11.如权利要求10所述的基板支撑件，其中所述多个支撑臂的数量为三个，且所述多个升降销的数量为三个，并且其中各个支撑臂支撑一个升降销。
12.如权利要求8或9所述的基板支撑件，所述基板支撑件进一步包括 基板升降组件，设置在所述中央支撑件周围，并且所述基板升降组件沿着所述中央支撑件可轴向移动以接合各个升降销，从而相对于如权利要求8所述的基座板或如权利要求9所述的基座环使基板升高或下降。
13.如权利要求I至5或9至11中任一项所述的基板支撑件，其中所述基座板或所述基座环包括下列材料中的至少一种涂覆有碳化硅的石墨、固体的碳化硅、固体烧结的碳化硅或无金属的固体烧结碳化硅。
14.一种基板处理腔室，所述基板处理腔室包括 处理腔室，具有如权利要求I至5或9至11中任一项所述的基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述处理腔室的内部容积中，其中所述内部容积包括第一容积与第二容积，所述第一容积设置于所述基板支撑件上方，所述第二容积设置于所述基板支撑件的下方； 第一气体入口，设置在所述基板支撑件上方，所述第一气体入口用于将处理气体提供至所述第一容积，以对设置在所述基板支撑件上的基板进行处理；以及 第二气体入口，设置在所述基板支撑件的所述表面下方，所述第二气体入口用于将加压气体提供至所述第二容积，以利于采用期望的压力斜升率而使腔室压力升高至期望的腔室压力。
15.如权利要求14所述的基板处理腔室，所述基板处理腔室进一步包括 压力控制阀，耦接在气体面板与所述第一气体入口和所述第二气体入口之间，所述气体面板用于供应所述处理气体与所述加压气体，其中所述压力控制阀调节所述处理气体与所述加压气体的流量，使得在采用所述期望的压力斜升率而使压力斜升的过程中，所述腔室压力不会实质超过所述期望的腔室压力。
全文摘要
本发明提供用于沉积工艺的方法和设备。在部分实施例中，一种设备可包括基板支撑件，所述基板支撑件包括基座板，所述基座板具有凹穴和唇部，所述凹穴设置在基座板的上表面中，所述唇部形成在所述上表面中，且所述唇部外接所述凹穴，而所述唇部配置以将基板支撑在唇部上；以及多个通气孔，所述多个通气孔从凹穴延伸至基座板的上表面，以当基板设置在唇部上时，使在基板的背侧与凹穴之间所捕捉(trapped)的气体排出。本发明还公开了使用本发明的设备而在基板上沉积一层的方法。
文档编号C23C14/50GK102763212SQ201180010262
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月26日
发明者凯文·鲍蒂斯塔, 叶祉渊, 尼欧·谬, 舒伯特·S·楚, 金以宽 申请人:应用材料公司