用于旋转料架原子层沉积的装置以及方法_2

文档序号:9332267阅读:来源:国知局
在一或更多个实施例中,三个气体轴承垫在内径附近支撑和浮起单件基座。基座 被旋转,并被整合的旋转马达和升降致动器升降,用于缝隙控制。旋转马达和升降器可以被 安装在喷头的顶部或腔室的底部上。
[0044] 在一些实施例中,石英窗的整个顶表面具有用于浮动单件或多件基座的气体轴承 能力,该基座被耦接到旋转马达的石英扭矩轴从中心驱动。石英窗将由两个板制成,底板将 具有用于气体的辑乳通道(milledchannel),而顶板若被机械加工到平可用以覆盖凹槽。 该两个板可以用高温胶黏合或可以被熔合在一起。石英气体轴承台可以不旋转,但可以被 升降致动用于控制与扇形注射器的缝隙。
[0045] 在一或更多个实施例中,石英气体轴承只在基座的外径上。所以,基座的外缘在气 体轴承环上浮动,而单件或多件扇形基座的中心被机械整平和固定在扭矩轴上,该扭矩轴 驱动所有的基座件。这给出了低的旋转质量,并需要小的扭矩马达。可能需要使扇形喷头 只在外径和内径表面上浮在基座的顶部上。
[0046] 在一些实施例中,升降致动器可以被安装在喷头的顶部上或腔室的底部上。安装 在顶部的致动可以具有比安装在底部更佳的缝隙管理的益处,因为基准可以被从喷头顶部 转移,而安装在底部可能无法与喷头平面有直接的关联。
[0047] 在一或更多个实施例中,晶圆的传送可以通过几种方法完成。在一种方法中,所有 的扇型喷头(包括虚设的)是静止的,但整个基座组件被上升和下降用于晶圆传送和缝隙 控制。这意味着每次完成晶圆传送时,再次检查缝隙,并用来自激光感测器的反馈进行校 正。在另一种方法中,虚设的扇形喷头被升起用于晶圆传送,然后将虚设的扇形喷头回落到 与静止的扇形喷头相同的平面。然而,在Z方向上基座组件在工艺和传送过程中皆是静止 的。这允许缝隙在整个工艺和传送步骤中被维持住。
[0048]在一些实施例中,虚设的喷头空间可以是用于清洗晶圆和等离子体的双目的性 的。
[0049] 因此,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100的俯视图。图 2图示图1的气体分配组件100的一部分的仰视图。术语"气体分配组件"、"喷头"、"喷头 组件"及类似者可互换使用。
[0050] 参照图1和图2,气体分配组件包含:数个围绕中心轴104径向设置的扇形区段 102。如图1所图示,中心轴104可以是假想的点或轴,该数个扇形区段102被围绕该假想 的点或轴配置。在一些实施例中,该等区段是分开的元件,该等分开的元件可以被组装形成 完整的、通常为圆形的气体分配组件,而且不是被气体通道或一些其他假想的或假设的边 界分割成区段的单一元件。
[0051] 有效扇形区段102包括数个径向通道106。图示的每个径向通道106具有符合扇 形区段102形状的形状。意思是,径向通道106的形状使得通过径向通道106下方的晶圆 的每个点将具有大约相同的、在通道下方的滞留时间。例如,在扇形区段102下方围绕中心 轴104转动的晶圆的内缘将以不同于同一晶圆的外缘的线性速度前进。径向通道106在外 缘具有比在内缘更大的宽度,所以对晶圆的内缘和外缘来说,尽管线性速度上有此差异,但 在通道下方花费的时间量将大约是相同的。换言之,径向通道106可以具有在相对尺寸上 类似于扇形区段102形状的扇形。每个通道的实际尺寸可以与相邻的通道不同,如图2所 图示。这可以允许某些气体对比其他气体有较长的曝露时间。
[0052] 如本说明书和所附权利要求书中使用的,"有效(active) "扇形区段102为其中可 以完成晶圆处理者。有效扇形区段102可以包括径向通道106或喷头型配置,或是任何其他 的处理配置。「虚设(dummy)」区段为其中没有进行处理者。例如,固体扇形区段可被用来 作为"虚设"区段。"虚设"区段在结构上可以与有效区段相同,只是没有被用来处理晶圆。 每个扇形区段可以独立地为有效区段或虚设区段。
[0053] 气体分配组件100可以包括一或更多个气体歧管108。图示的气体歧管108由导 管110连接到个别的扇形区段102。气体歧管108可以与处理气源(例如气体钢瓶、壳体 气体管线或前体安瓿)流体连通。处理气体从处理气源流入气体歧管108,在气体歧管108 该处理气体被引导到有效扇形区段102。虽然图式中仅图示出单一个气体歧管108,但将 了解的是,可以将一个以上的气体歧管108与每个通过导管连接到有效扇形区段的歧管合 并。此外,图示的单一歧管108壳体可设以同时分配一种以上的气体到有效扇形区段102。 例如,气体歧管108可以与第一反应气体、第二反应气体、净化气体及真空源流体连通。这 些气体和真空中的每一者可以被独立地引导到一或更多个扇形区段。
[0054] -些实施例的气体分配组件100具有至少一个扇形区段102,其中气体通道106属 于ABABA的配置。意思是,气体通道依序包含第一反应气体通道、第二反应气体通道、第一 反应气体通道、第二反应气体通道及第一反应气体通道。在任一方向上通过此区段的表面 的晶圆将具有两个层沉积在上面。可以在A和B通道之间包括附加的气体通道,该附加的 气体通道包括净化气体通道和真空通道,以隔离气流并最少化前体的气相反应。在一些实 施例中,至少一个扇形区段102被设置成ABA的配置。各个区段102可以具有相同的配置 或不同的配置,以在晶圆旋转通过整个旋转料架时允许纯的膜或混合的膜的沉积。
[0055] 图式中图示的实施例包括可移动的先导扇形区段103。可移动的先导扇形区段 103可以是可移动的,以允许基板(或晶圆)被放置在气体分配组件100下方。从图式可 以看出,可移动的先导扇形区段103比其余的扇形区段102略高。可移动的先导扇形区段 103可以是与其他的扇形区段102相同的有效区段或虚设区段。
[0056] -些实施例的可移动先导扇形区段103可以被置换成不同的区段。例如,在一个 工艺中,可移动的先导扇形区段103最初可以是没有处理能力的虚设区段。在第一工艺之 后,可移动的先导扇形区段103可以被升举,以允许晶圆被放置在气体分配组件100下方, 然后被有效扇形区段置换。因此,可移动的先导扇形区段可以是任何类型的区段(例如有 效的或虚设的)。在一些实施例中,可移动的先导扇形区段103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,可移动的先导扇形区段103 是可以被具有不同目的的扇形区段(例如有效区段)置换的虚设区段。在一些实施例中, 数个扇形区段102、103中的每一者可被独立地自气体分配组件100移除及/或被独立地置 换。个别的扇形注射器或扇形区段中的任一者可以被制成无效的或虚设的,而且可以为了 晶圆传送而被升举,以允许基座在垂直方向上为静止的。
[0057] 在一些实施例中,气体分配组件100的整体形状(包括所有扇形区段的组合)形 成了大致圆形的形状。如本说明书和所附权利要求书中使用的,术语"大致圆形的"意指气 体分配组件的整体形状通常为圆形的,但并未隐含任何特定的精确或准确度。
[0058] 个别的扇形区段102和可移动的先导扇形区段103中的每一者可以独立于其他的 扇形区段102、103进行整平。在图式中所图示的实施例中,至少一个扇形区段102包括至 少三个整平单元112。通过合并至少三个整平单元112,各个扇形区段102、103可被整平成 平行于基座或晶圆的平面,而不需要整平单个大的气体分配组件100。整平单元112的数量 可以改变。在一些实施例中,有三个整平单元112。此举可以是有用的,因为定义一个平面 需要三个点。然而,也可以包括另外的整平单元112。在一些实施例中,该等扇形区段中的 一或更多者包括4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个整平单元112。
[0059] 整平单元112可以分布于各个扇形区段102、103周围。图示于图1和图2的扇形 区段102、103在大致为三角形的区段的每个角落具有单个整平单元112。这允许独立地整 平扇形区段102、103的内缘和外缘,以允许中央部分的高度被固定,而且外缘的高度被固 定并形成一个角度,使得扇形区段102、103的前面114平行于相关的表面。
[0060] 整平单元112可以独立为任何适当的整平单元。在一些实施例中,整平单元112 包含运动支架。在一些实施例中,整平单元包含音圈。在一或更多个实施例中,三个整平单 元112中的每个皆独立为运动支架和音圈中的一者。个别的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。每个整平单元112可以独 立为机械的、气动的或电的机制,用以在三个点整平扇形区段。例如,在每个注射器的三个 点上具有运动支架的机械机制、具有气体轴承的气动机制以及具有音圈致动器的电机制。
[0061] 基座组件200被用来在处理过程中支撑一或更多个晶圆。图3图示单件基座组件 200,单件基座组件200包括可转动中心支座220和数个延伸自中心支座222的辐条222。 虽然图示出三个辐条222,但将了解的是,可以采用更多或更少的辐条。辐条的长度和厚度 可以视若干因素而改变,该等因素包括但不限于基座201的直径及基座201的重量。图3 中图示的基座组件200包括支撑基座201的底座203。底座203接着被数个辐条222支撑。 底座203可以由任何适当的材料制成,该材料包括但不限于石英和陶瓷。
[0062] 图3中图示的单件基座可以特别有用于图1和图2中图示的多件气体分配组件 100。假设基座201足够平坦,则数个扇形区段102、103可以被整平,使得每个扇形区段平 行于基座201。
[0063] 基座201可以在基座201的顶表面中包括至少一个凹槽(未图示)。可以订制该 凹槽的尺寸,以通过完全与晶圆的背表面接触或通过支撑晶圆的外周缘来支撑晶圆。订制 一些实施例的凹槽尺寸,以确保晶圆的顶表面大致上与基座201的顶表面共面。
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