用于旋转料架原子层沉积的装置以及方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例大体而言是关于用于原子层沉积的装置及方法。特定言之，本发 明的实施例是针对用于旋转料架原子层沉积的装置及方法，该旋转料架原子层沉积使用包 含数个可独立控制的扇形（pie-shaped)区段的喷头组件及/或基座组件。
【背景技术】
[0002] 目前，线性空间原子层沉积（ALD)的单晶圆反应器具有单件的、以石墨为基础的 基座来携带晶圆。此设计有利于在固定喷头下的往复式单炔基座用于多层埃级（angstrom level)的沉积。每个循环晶圆必须加速/减速，这会影响额外时间和产量。同时，由于静止 的注射器必须覆盖整个晶圆区域，故基座必须比晶圆直径的三倍更长。这将腔室体积和抽 气量增加为九倍。每次晶圆需要进行交换时，腔室需要重新稳定压力、温度及流量，从而花 费大量的额外时间。因此，目前的线性腔室没有足够大的产量。
[0003] 线性腔室在真空内具有线性马达和机械导轨，而且元件变得更加昂贵，并且对真 空相容性需要较长的提前期。为更好的产量，基座必须更快速地往复移动，使得需要将晶圆 真空夹持于基座。这增加了移动和系统设计的复杂性。
[0004] 典型地，需要将晶圆和喷头之间的缝隙控制到小于约1mm，以利最佳的ALD性能。 但因为基座是如此的长，所以无法严格地控制基座的平整度，而且因为基座被固定在四个 点，所以基座会不均匀地扩展。目前腔室设计中的缝隙约为1.2_。没有有效的、用于控制晶 圆和喷头之间的缝隙的缝隙控制。垫片被用来控制缝隙，这使得此举为试错法（trailand error)。同时，基座被支撑在线性致动器上的四个地方，这使得整合困难而且膨胀不均匀。
[0005] 因此，在现有技术中需要有能够在空间原子层沉积的过程中保持严格控制的缝隙 的方法和装置。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施例是针对包含数个扇形区段的气体分配组件。该数个扇形区段围绕 中心轴径向设置并包括数个径向通道。该等径向通道中的每者所具有的形状符合该等扇形 区段的形状。
[0007] 在一些实施例中，该等扇形区段中的至少一者进一步包含至少三个整平单元。在 一或更多个实施例中，该三个整平单元中的每一者是独立为运动支架和音圈中的一者。
[0008] -些实施例进一步包含可移动的先导扇形区段。在一或更多个实施例中，该可移 动的先导扇形区段为可移动的，以允许基板被放在该气体分配组件下方。
[0009] 在一些实施例中，该数个扇形区段与该可移动的先导扇形区段组合而形成大致圆 形的形状。在一或更多个实施例中，该可移动的先导扇形区段为有效区段、虚设区段、加热 区段及等离子体处理区段中的一或更多者。在一些实施例中，该可移动的先导扇形区段为 可被具有不同效用的扇形区段取代的虚设区段。
[0010] 在一些实施例中，该数个扇形区段中的每一者可独立地移动离开该气体分配组 件。
[0011] 本发明的附加实施例是针对基座组件，该基座组件包含可转动中心支座以及数个 扇形区段。该数个扇形区段围绕该可转动中心支座径向设置。每个扇形区段的至少一部分 与该可转动中心支座接触。
[0012] 在一些实施例中，该可转动中心支座包含石英底座，而且该数个扇形区段中的每 一者由该石英底座支撑。在一或更多个实施例中，该石英底座包含固体圆盘，该固体圆 盘支撑全部的该数个扇形区段中的每一者。在一些实施例中，该石英底座包含数个辐条 (spoke)，该数个辐条延伸自中心轴而形成装有辐条的框架，而且该等扇形区段中的每一者 安置（reston)于至少一辐条上。在一或更多个实施例中，该石英底座包含数个气体通道， 该数个气体通道与数个孔流体连通，以允许气体流经该等气体通道而离开该等通道并施加 压力于该等扇形区段。
[0013] 在一些实施例中，该等扇形区段中的每一者通过至少两个连接点连接至该中心支 座。在一或更多个实施例中，该等扇形区段中的每一者为石英。在一些实施例中，全部的该 等扇形区段被石英气体轴承环支撑于外周缘。
[0014] 一些实施例进一步包含升降器，以在垂直方向上移动整个基座组件。
[0015] 本发明进一步的实施例是针对处理室，该处理室包含气体分配组件、基座组件、感 测器、数个气体轴承垫以及反馈电路。该气体分配组件可以是任何描述的气体分配组件。该 基座组件可以是任何描述的基座组件。该感测器被定位来测定该气体分配组件和该基座组 件之间的距离。该反馈电路被连接至该感测器和数个气体轴承垫，该数个气体轴承垫用以 将全部的或一部分的该基座组件移动至更靠近及进一步远离该气体分配组件。
[0016] 在一些实施例中，该等气体轴承垫位于该基座组件上方和下方，以独立移动该等 扇形区段中的每一者。在一或更多个实施例中，该等气体轴承垫被连接至独立的升降致动 器，以将该气体轴承垫移动至更靠近及进一步远离该气体分配组件。在一些实施例中，该等 气体轴承垫位于该基座组件的外周缘。
[0017] 在一些实施例中，该等气体轴承垫的位置移往该基座组件的该中心轴并邻近该等 扇形区段的内缘。在一或更多个实施例中，该基座组件的该等扇形区段并非被支撑在外周 缘。一些实施例进一步包含邻近该等气体轴承垫的加热器，以使该等扇形区段被独立地倾 斜而相对于该内缘升高或降低该等扇形区段的该外周缘。
【附图说明】
[0018] 为获得并详细了解上述发明的特征，可参照图示于附图中的实施例而对以上简单 概述的发明作更特定的描述。然而，应注意的是，【附图说明】的只是本发明的典型实施例，因 而不应将【附图说明】视为是对本发明范围作限制，因本发明可认可其他同样有效的实施例。
[0019] 图1图示依据本发明的一或更多个实施例的气体分配组件的部分顶部透视图；
[0020] 图2图示图1的气体分配组件的部分底部透视图；
[0021] 图3图示依据本发明的一或更多个实施例的基座组件；
[0022] 图4图示依据本发明的一或更多个实施例的基座组件；
[0023]图5图示依据本发明的一或更多个实施例的基座组件；
[0024]图6图示依据本发明的一或更多个实施例的基座组件的部分视图；
[0025] 图7图示依据本发明的一或更多个实施例的基座组件的部分视图；
[0026] 图8图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；
[0027] 图9图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；
[0028] 图10图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；
[0029] 图11A图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；
[0030] 图11B图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；
[0031] 图12图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面；以及
[0032] 图13图示依据本发明的一或更多个实施例的处理室的剖面。
[0033] 为了便于理解，已在可能处使用相同的元件符号来表示对于图式为相同的元件。 构思的是，可以将一个实施例的元件和特征有益地并入其他的实施例中而无需进一步详 述。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的实施例是针对制作空间性ALD腔室的装置及方法，该空间性ALD腔室以 在基座上连续处理多个晶圆来提供高的晶圆产量，并最小化缝隙以取得最佳的ALD性能和 最少的前体消耗。"圆盘型（pie-style) "多件喷头和基座使得旋转料架ALD腔室能够容易 地扩展成用于更大的晶圆尺寸。如本说明书和所附权利要求书中所使用的，术语"圆盘型" 意指通常可以被分成多个件的圆形形状。
[0035] 本发明的一些实施例是针对多件的"圆盘型"喷头注射器设计，并具有径向通道， 用于固定的滞留时间。这使得注射器为了平整度而被严格控制，而且容易整合、扩展及可维 修。
[0036] -或更多个实施例具有有效的各个扇形注射器，该等扇形注射器可以被运动支架 机械式地整平在三个点上，并固定在基准结构上，以形成基准平面。扇形注射器可以具有净 化孔，用于使气体轴承浮在基座的顶部上，或是具有安装在上面的气体轴承垫。
[0037] 在一些实施例中，每个扇形注射器皆具有用于在三个点整平的机械、气动或电机 制。例如，在每个注射器的三个点处，机械的使用运动支架，气动的使用气体轴承，而电的使 用音圈致动器。
[0038] 在一些实施例中，一个扇形注射器可被制成非有效的或虚设的，并为了晶圆传送 而被升起，以允许基座在垂直方向上为静止的。这可以通过节省时间、增加产量、使基座的 寿命更长以及降低腔室设计的复杂性来获益。
[0039] 在一或更多个实施例中，大的环状单件或多件"圆盘型"基座携带多个晶圆，该等 晶圆被真空相容的旋转马达旋转，该旋转马达与小的升降致动器整合，用于缝隙控制的。
[0040] 在一些实施例中，多件基座具有在石英板或辐条或环上的"圆盘型"基座件。这使 得基座在平整度和制造方面可被容易地控制。石英具有多种用途，作为扇形基座的支撑底 座、作为加热线圈/灯具的窗口以维持效能、以及作为浮动扇形基座的气体轴承。
[0041] 在一些实施例中，在喷头的顶部上有感测器，以提供有效的缝隙控制，用于获得最 佳的工艺参数。在一或更多个实施例中，气体轴承支撑并浮动基座和喷头注射器，而得到更 佳的平整度控制，以获得最佳的、与喷头注射器的缝隙控制。
[0042] 在一些实施例中，单件或多件的基座被三个气体轴承垫上的陶瓷环支撑在外径 上，气体轴承垫被支撑在独立的升降致动器上，用于缝隙控制。三个致动器在对喷头注射器 平面整平基座平面上提供有效的控制。整合的（诸）旋转马达和（诸）升降器与三个轴承 垫致动器同步，用于维持平面性。
[0043]