气相沉积反应器系统及其方法_3

文档序号:9246262阅读:来源:国知局
寸至约4英寸、约1. 5英寸至约2英寸的范围内。
[0182] 反应器盖子组件200可以被耦合于作为热调节系统一部分的至少一个热交换器 并且与作为热调节系统一部分的该至少一个热交换器流体连通。在某些实施方案中,反应 器盖子组件200可以被耦合于两个、三个或更多个热交换器并且与该两个、三个或更多个 热交换器流体连通。
[0183] 反应器盖子组件200的热调节系统190(图1F)包括入口 214a、216a和218a以 及出口 214b、216b和218b,如图2A中描绘的。每对入口和出口被耦合于延伸贯穿反应器 盖子组件200的通路并且与该延伸贯穿反应器盖子组件200的通路流体连通。入口 214a、 216a和218a可以接收来自热交换器的液体,并且出口 214b、216b和218b将液体送回至 热交换器,例如热交换器180a-180c。在某些实施方案中,温度调节系统190利用热交换 器180a-180c将反应器体组件102和/或反应器盖子组件200独立地保持在约250°C至约 350°C、优选约275°C至约325°C、更优选约290°C至约310°C的范围内的温度,例如保持在约 300。。。
[0184] 图2B-2C图示了流体通路224、226和228。流体通路224被布置在入口 214a和出 口 214b之间,入口 214a和出口 214b可以被耦合于热交换器并且与热交换器流体连通。流 体通路224被布置在淋喷头组件700和排气组件800之间。此外,流体通路226被布置在 入口 216a和出口 216b之间,并且流体通路228被布置在入口 218a和出口 218b之间,入口 216a和出口 216b以及入口 218a和出口 218b二者可以独立地被耦合于热交换器并且与热 交换器流体连通。流体通路226被布置在淋喷头组件700和隔离器组件500之间,并且流 体通路228被布置在淋喷头组件700和隔离器组件500之间。
[0185] 流体通路224被部分地形成在凹槽213和板223之间。相似地,流体通路226被 部分地形成在凹槽215和板225之间,并且流体通路228被部分地形成在凹槽217和板227 之间。凹槽213、215和217可以被形成在盖子支撑件210的下表面208内。图2D描绘了 分别覆盖凹槽213、215和217的板223、225和227。
[0186] 在一个实施方案中,提供用于气相沉积的反应器盖子组件200,包括被布置为在盖 子支撑件210上邻近彼此的第一淋喷头组件700和隔离器组件500,以及被布置为在盖子支 撑件210上邻近彼此的第二淋喷头组件700和排气组件800,其中隔离器组件500被布置在 第一淋喷头组件700和第二淋喷头组件700之间,并且第二淋喷头组件700被布置在隔离 器组件500和排气组件800之间。
[0187] 在另一个实施方案中,提供用于气相沉积的反应器盖子组件200,包括具有被布置 为在盖子支撑件210上邻近彼此的第一淋喷头组件700和隔离器组件500的室站160,以及 具有被布置为在盖子支撑件210上邻近彼此的第二淋喷头组件700和排气组件800的室站 162,其中隔离器组件500被布置在第一淋喷头组件700和第二淋喷头组件700之间,并且 第二淋喷头组件700被布置在隔离器组件500和排气组件800之间。
[0188] 在另一个实施方案中,提供用于气相沉积的反应器盖子组件200,包括被连贯地且 线性地布置为在盖子支撑件210上邻近彼此的第一淋喷头组件700、隔离器组件500、第二 淋喷头组件700和排气组件800,其中隔离器组件500被布置在第一淋喷头组件700和第二 淋喷头组件700之间,并且第二淋喷头组件700被布置在隔离器组件500和排气组件800 之间。
[0189] 在另一个实施方案中,提供用于气相沉积的反应器盖子组件200,包括被连贯地且 线性地布置为在盖子支撑件210上邻近彼此的第一淋喷头组件700、隔离器组件500、第二 淋喷头组件700和排气组件800,并且包括具有至少一个液体或流体通路的温度调节系统 190,但是温度调节系统190通常可以具有延伸贯穿盖子支撑件210的两个、三个或更多个 液体或流体通路,例如流体通路224、226和228。温度调节系统190还具有被耦合于流体通 路224、226和228并且与流体通路224、226和228流体连通的至少一个入口例如入口 214a、 216a和218a,以及至少一个出口例如出口 214b、216b和218b。入口 214a、216a和218a以 及出口 214b、216b和218b中的每个可以被独立地耦合于储液器、热交换器或多个热交换器 例如热交换器180a、180b和180c,并且与该储液器、热交换器或多个热交换器例如热交换 器180a、180b和180c流体连通。在一个实施例中,储液器可以包括或可以是水、醇、二醇、 二醇醚、有机溶剂或其混合物的源。
[0190] 在一个实施例中,第一淋喷头组件700可以被布置在温度调节系统190的延伸穿 过反应器盖子组件200的两个独立流体通路之间。在另一个实施例中,第二淋喷头组件700 可以被布置在温度调节系统190的延伸穿过反应器盖子组件200的两个独立流体通路之 间。在另一个实施例中,隔离器组件500可以被布置在温度调节系统190的延伸穿过反应 器盖子组件200的两个独立流体通路之间。在另一个实施例中,排气组件800可以被布置 在温度调节系统190的延伸穿过反应器盖子组件200的两个独立流体通路之间。
[0191] 在另一个实施方案中,提供用于气相沉积的反应器盖子组件200,包括:具有被布 置为在盖子支撑件210上邻近彼此的第一淋喷头组件700和隔离器组件500的室站160, 具有被布置为在盖子支撑件210上邻近彼此的第二淋喷头组件700和排气组件800的室站 162,以及温度调节系统190,其中隔离器组件500被布置在第一淋喷头组件700和第二淋喷 头组件700之间。
[0192] 在一个实施方案中,第一淋喷头组件700、隔离器组件500、第二淋喷头组件700和 排气组件800被连贯地布置为邻近彼此并且沿着盖子支撑件210的长度。在某些实施方案 中,隔离器组件500可以具有比第一淋喷头组件700或第二淋喷头组件700长的宽度。在其 他实施方案中,隔离器组件500可以具有比第一淋喷头组件700或第二淋喷头组件700短 的长度。在某些实施方案中,排气组件800可以具有比第一淋喷头组件700或第二淋喷头 组件700长的宽度。在其他实施方案中,排气组件800可以具有比第一淋喷头组件700或 第二淋喷头组件700短的长度。
[0193] 在某些实施例中,第一淋喷头组件700、隔离器组件500、第二淋喷头组件700和 排气组件800独立地具有矩形的几何形状。在其他实施例中,第一淋喷头组件700和第二 淋喷头组件700具有正方形的几何形状。盖子支撑件210可以包括诸如钢、不锈钢、300系 列不锈钢、铁、镍、铬、钥、铝、其合金或其组合的材料,或由诸如钢、不锈钢、300系列不锈钢、 铁、镍、铬、钥、铝、其合金或其组合的材料制造。
[0194] 实施方案提供了 :隔离器组件500或第一淋喷头组件700或第二淋喷头组件700 中的每个独立地具有:主体502或702,主体502或702包括被布置在下部分504或704上 的上部分506或706 ;中央通道516或716,中央通道516或716延伸穿过上部分506或706 和下部分504或704,在主体502或702的内表面509或709之间,并且平行于延伸穿过主 体502或702的中心轴线501或701 ;以及具有第一多个孔532或732并且被布置在中央 通道516或716内的可选择的扩散板530或730。隔离器组件500或第一淋喷头组件700 或第二淋喷头组件700独立地具有:上管板540或740,上管板540或740具有第二多个孔 542或742并且被布置在中央通道516或716内并且可选择地在扩散板530或730下方;以 及下管板550或750,下管板550或750具有第三多个孔552或752并且被在上管板540或 740下方布置在中央通道516或716内。淋喷头组件700或隔离器组件500中的任何一个 独立地还可以具有从上管板540或740延伸至下管板550或750的多个气体管580或780, 其中气体管580或780中的每个被耦合于来自第二多个孔542或742的分别的孔和来自第 三多个孔552或752的分别的孔,并且与该来自第二多个孔542或742的分别的孔和该来 自第三多个孔552或752的分别的孔流体连通。
[0195] 在另一个实施方案中,排气组件800包括:主体802,主体802具有被布置在下部 分804上的上部分806 ;中央通道816,中央通道816延伸穿过上部分806和下部分804,在 主体802的内表面809之间,并且平行于延伸穿过主体802的中心轴线801 ;排气出口 860, 排气出口 860被布置在主体802的上部分806上;具有第一多个孔832并且被布置在中央 通道816内的可选择的扩散板830 ;上管板840,上管板840具有第二多个孔842并且被布 置在中央通道816内并且可选择地在扩散板830(如果存在的话)下方;下管板850,下管板 850具有第三多个孔852并且被在上管板840下方布置在中央通道816内。排气组件800 还可以包括多个排气管880,多个排气管880从上管板840延伸至下管板850,其中排气管 880中的每个被耦合于来自第二多个孔842的分别的孔和来自第三多个孔852的分别的孔 并且与该来自第二多个孔842的分别的孔和该来自第三多个孔852的分别的孔流体连通。
[0196] 图4A-4E描绘了根据本文描述的一个实施方案的晶片承载器轨道400。在另一个 实施方案中,提供了用于使衬底衬托器(susceptor)例如漂浮晶片承载器480在气相沉积 反应器系统例如反应器100内漂浮和横移的晶片承载器轨道400,晶片承载器轨道400包 括被布置在晶片承载器轨道400的下节段(lowersegment)412上的晶片承载器轨道400 的上节段410。气体空腔430被形成在晶片承载器轨道400的上节段410和下节段412之 间。两个侧表面416沿着晶片承载器轨道400的上节段410并且平行于彼此延伸。导向路 径420在两个侧表面416之间并且沿着上节段410的上表面418延伸。多个气体孔438被 布置在导向路径420内并且从上节段410的上表面418延伸,经过上节段410,并且进入气 体空腔430中。
[0197] 在另一个实施方案中,上搭接接合部(upperlapjoint)440被布置在晶片承载器 轨道400的一端处并且下搭接接合部450被布置在晶片承载器轨道400的相对端处,其中 上搭接接合部440沿着侧表面416和导向路径420的一部分延伸。上搭接接合部440具有 比下节段412延伸得更远的下表面442。下搭接接合部450具有比晶片承载器轨道400的 导向路径420和侧表面416延伸得更远的上表面452。
[0198] 通常,晶片承载器轨道400的上节段410和/或下节段412可以独立地包括石英。 在某些实施例中,晶片承载器轨道400的下节段412可以是石英板。晶片承载器轨道400 的上节段410和下节段412可以被熔合在一起。在一个具体的实施例中,上节段410和下 节段412二者都包括石英并且被熔合在一起,形成在它们之间的气体空腔。在晶片承载器 轨道400的上节段410和/或下节段412中包括的石英通常是透明的,但是在某些实施方 案中,晶片承载器轨道400的部分可以包括不透明的石英。
[0199] 在另一个实施方案中,气体口 434从晶片承载器轨道400的侧表面402延伸并且 延伸入气体空腔430中。在一个实施例中,气体口 434延伸穿过上节段410。多个气体孔 438的数量可以是约10个孔至约50个孔,优选约20个孔至约40个孔。气体孔438中的每 个可以具有在约〇. 005英寸至约0. 05英寸、优选约0. 01英寸至约0. 03英寸的范围内的直 径。
[0200] 在其他实施方案中,晶片承载器轨道系统可以包括两个或更多个被布置为端至端 串联的晶片承载器轨道400,如在图4D-4E中描绘的。在一个实施方案中,提供晶片承载器 轨道系统,包括被布置在第二晶片承载器轨道400的下搭接接合部450上的第一晶片承载 器轨道400的上搭接接合部440 ;排气口,排气口被形成在第一晶片承载器轨道400的上搭 接接合部440和第二晶片承载器轨道400的下搭接接合部450之间;以及第一导向路径,第 一导向路径在第一晶片承载器轨道400的上表面上且与在第二晶片承载器轨道400的上表 面上的第二导向路径对准。在某些实施例中,第二晶片承载器轨道400的上搭接接合部440 可以被布置在第三晶片承载器轨道400 (未示出)的下搭接接合部450上。
[0201]在另一个实施方案中,提供了用于使漂浮晶片承载器480在气相沉积反应器系统 例如反应器100内漂浮和横移的晶片承载器轨道400,其包括晶片承载器轨道400,晶片承 载器轨道400具有在内部形成的气体空腔430 ;导向路径420,导向路径420沿着晶片承载 器轨道400的上表面延伸;多个气体孔438,多个气体孔438在导向路径420内并且从晶片 承载器轨道400的上表面延伸并且延伸入气体空腔430中;以及上搭接接合部440,上搭接 接合部440被布置在晶片承载器轨道400的一端处;以及下搭接接合部450,下搭接接合部 450被布置在晶片承载器轨道400的相对端处,其中上搭接接合部440沿导向路径420的一 部分延伸并且下搭接接合部450具有比晶片承载器轨道400的导向路径420延伸得更远的 上表面。
[0202] 至少一个侧表面可以被布置在晶片承载器轨道400上并且沿着导向路径420且在 导向路径420上方延伸。在某些实施例中,两个侧表面416被布置在晶片承载器轨道400上 并且沿着导向路径420且在导向路径420上方延伸。导向路径420可以在两个侧表面416 之间延伸。在一个实施方案中,晶片承载器轨道400的上节段410可以被布置在晶片承载 器轨道400的下节段412上。晶片承载器轨道400的上节段410可以具有沿着上表面延伸 的导向路径420。气体空腔430可以被形成在晶片承载器轨道400的上节段410和下节段 412之间。在某些实施例中,晶片承载器轨道400的上节段410和下节段412可以被熔合 在一起。在某些实施方案中,晶片承载器轨道400包括石英。晶片承载器轨道400的上节 段410和下节段412可以独立地包括石英。在一个实施例中,晶片承载器轨道400的下节 段412是石英板。
[0203] 在其他实施方案中,气体口 434从晶片承载器轨道400的侧表面延伸并且延伸进 入气体空腔430中。气体口 434可以被用于使漂浮气体流动经过晶片承载器轨道400的侧 表面,流动进入气体空腔430中并且从在晶片承载器轨道400的上表面上的多个气体孔438 流出。多个气体孔438的数量可以是约10个孔至约50个孔,优选约20个孔至约40个孔。 每个气体孔438可以具有在约0. 005英寸至约0. 05英寸、优选约0. 01英寸至约0. 03英寸 的范围内的直径。
[0204] 在另一个实施方案中,图12A-12E描绘了漂浮晶片承载器480,漂浮晶片承载器 480可以被用于将衬底携带经过多种包括如本文描述的CVD反应器的处理室,以及其他用 于沉积或蚀刻的处理室。漂浮晶片承载器480具有短侧471、长侧473、上表面472和下表 面474。漂浮晶片承载器480被图示为具有矩形的几何形状,但是还可以具有正方形的几何 形状、圆形的几何形状或其他几何形状。漂浮晶片承载器480可以包括石墨或其他材料,或 由石墨或其他材料形成。漂浮晶片承载器480通常行进穿过CVD反应器,使短侧471面向 前并且长侧473面向CVD反应器的侧面。
[0205] 图12A-12B描绘了根据本文描述的一个实施方案的漂浮晶片承载器480。图12A 图示了包括上表面472上的3个凹陷475的漂浮晶片承载器480的俯视图。晶片或衬底在 工艺期间可以被定位在凹陷475内,同时被输送穿过CVD反应器。虽然被图示为具有3个 凹陷475,但是上表面472可以具有更多或更少的凹陷,包括没有凹陷。例如,漂浮晶片承载 器480的上表面472可以包括0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12或更多个用于容纳晶片或衬底 的凹陷。在某些实施例中,一个晶片/衬底或多重晶片/衬底可以被直接地布置在不具有 凹陷的上表面472上。
[0206] 图12B图示了包括下表面474上的凹陷478的漂浮晶片承载器480的仰视图,如 在本文的一个实施方案中描述的。凹陷478可以被用于在气垫(gascushion)被引入到漂 浮晶片承载器480下方时帮助使漂浮晶片承载器480漂浮。气体流可以被引导在凹陷478 处,凹陷478积聚气体以形成气垫。漂浮晶片承载器480的下表面474可以没有凹陷,或可 以具有一个凹陷478(图12B)、两个凹陷478(图12C-12E)、三个凹陷478(未示出)或更多 个。凹陷478中的每个可以具有直的或锥形的侧面。在一个实施例中,每个凹陷478具有 锥形的侧面,使得侧面476比具有更多角度渐变的侧面477陡峭或陡。在凹陷478内的侧 面477可以是锥形的,以补偿在漂浮晶片承载器480上的热梯度。此外,侧面477可以是锥 形的或有角度的,以帮助形成气穴(airpocket)并且以在将漂浮晶片承载器480提升和沿 着晶片承载器轨道400运动/横移时将气穴保持在漂浮晶片承载器480下方。在另一个实 施例中,凹陷478具有直的或实质上直的侧面和锥形的侧面,使得侧面476是直的或实质上 直的,并且侧面477具有锥形/角度,或侧面477是直的或实质上直的,并且侧面476具有 锥形/角度。可选择地,凹陷478可以具有全部直的侧面,使得侧面476和477是直的或实 质上直的。
[0207] 在另一个实施方案中,图12C-12E图示了包括下表面474上的两个凹陷478的漂 浮晶片承载器480的仰视图。两个凹陷478在气垫被引入到漂浮晶片承载器480下方时帮 助使漂浮晶片承载器480漂浮。气体流可以被引导在凹陷478处,凹陷478积聚气体以形 成气垫。凹陷478可以具有直的或锥形的侧面。在一个实施例中,如在图10E中图示的,凹 陷478可以具有全部直的侧面,使得侧面476和477是直的,例如垂直于下表面474的平面。 在另一个实施例中,如在图10F中图示的,凹陷478具有全部锥形的侧面,使得侧面476比 具有更多角度渐变的侧面477陡峭或陡。在凹陷478内的侧面477可以是锥形的,以补偿 在漂浮晶片承载器480上的热梯度。可选择地,凹陷478可以具有直的侧面和锥形的侧面 的组合,使得侧面476是直的并且侧面477具有锥形,或侧面477是直的并且侧面476具有 锥形。
[0208] 漂浮晶片承载器480包括从下表面474延伸至上表面472并且延伸至任何被布置 在上表面472上的衬底的热通量。热通量可以被处理系统的内压力和长度二者控制。漂浮 晶片承载器480的轮廓可以是锥形的,以补偿来自其他源的热损失。在工艺期间,热通过漂 浮晶片承载器480的边缘例如短侧471和长侧473而损失。然而,热损失可以通过减少漂 浮中通道的缝隙来允许更多热通量进入漂浮晶片承载器480的边缘而被补偿。
[0209] 在另一个实施方案中,晶片承载器轨道400包括被布置在导向路径420上的漂浮 晶片承载器480。在某些实施例中,漂浮晶片承载器480具有被布置在下表面内的至少一个 凹陷窝(indentationpocket)。在其他实施例中,漂浮晶片承载器480具有被布置在下表 面内的至少两个凹陷窝。
[0210] 图5A-?描绘了根据本文描述的实施方案的用于气相沉积室例如反应器100的隔 离器组件500。在一个实施方案中,隔离器组件500包括具有上部分506和下部分504的主 体502,以及延伸穿过主体502的上部分506和下部分504的中央通道516。上部分506包 括上表面507。中央通道516在主体502的内表面509之间并且平行于延伸穿过主体502 的中心轴线501延伸。扩散板530包括多个气体孔532并且被布置在中央通道516内。在 一个实施例中,扩散板530被布置在凸缘或突出部分(ledge) 510上。在另一个实施例中, 隔离器组件500不包括被布置在其中的扩散板530。
[0211] 隔离器组件500还包括具有多个气体孔542并且被在扩散板530下方布置在中 央通道516内的上管板540。隔离器组件500还包括具有多个气体孔552并且被在上管板 540下方布置在中央通道516内的下管板550。多个气体管580从上管板540延伸至下管 板550,其中每个管被耦合于来自多个气体孔542的分别的孔和来自多个气体孔552的分别 的孔,并且与该来自多个气体孔542的分别的孔和该来自多个气体孔552的分别的孔流体 连通。在本文描述的许多实施方案中,气体管580中的每个平行于或实质上平行于彼此并 且平行于中心轴线501延伸。在可选择的实施方案(未示出)中,气体管580中的每个可 以以相对于中心轴线501的预先确定的角度延伸,例如在约1°至约15°或更大的范围内。
[0212] 隔离器组件500可以被用于通过提供经过入口孔(inletport)522并且进入空腔 538、548和558的流动路径来分散气体,例如吹扫气体、前驱体气体和/或载气。空腔538 被形成在中央通道516内在上板520和扩散板530之间。空腔548被形成在中央通道516 内在扩散板530和上管板540之间。空腔558被形成在中央通道516内在上管板540和下 管板550之间。
[0213] 在另一个实施方案中,隔离器组件500包括:主体502,主体502包括上部分506和 下部分504,其中上部分506包括在下部分504上延伸的凸缘;中央通道516,中央通道516 延伸穿过主体502的上部分506和下部分504,在主体502的内表面509之间,并且平
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