用于旋转料架原子层沉积的装置以及方法_3

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图4图示具有数个扇形区段202的基座组件200,数个扇形区段202被径向设置 在可转动中心支座220的周围。每个扇形区段202的至少一部分与可转动中心支座220接 触,使得中心支座220可被用于旋转整个基座组件200,包括每个个别的扇形区段202。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、通常是圆 形的基座组件,而不是由一些假想的或假设的边界分成区段的单一元件。
[0065] 在图4图示的实施例中,可转动中心支座220包括单一石英底座203,单一石英底 座203包含固体圆盘的材料。数个扇形区段202中的每个是由石英底座203所支撑,而且 石英底座是由数个延伸自中心支座220的辐条222所支撑。
[0066] 数个扇形区段202中的每个包括数个整平单元212。此举允许每个扇形区段202 被相对于气体分配组件单独整平,使得在基座组件200的旋转过程中,各个扇形区段202及 任何被固持在扇形区段202上的晶圆与气体分配组件保持均一的距离。
[0067]图5图示基座组件200的另一个实施例,其中底座包含数个辐条222,数个辐条 222从中心轴延伸而形成装有辐条的框架。每个扇形区段202安置于装有辐条的框架的辐 条222上,使得每个区段202的边缘被直接支撑在辐条222上方。这种配置减少了底座的总 重量,因为所需要的材料的宽度足以支撑区段202的边缘,而不需要在边缘之间附加材料。 各个扇形区段202包括数个整平单元212,从而允许每个扇形区段202被独立地整平。
[0068] 图6图示基座组件200的另一个实施例,基座组件200包含数个连接到中心轴220 的扇形区段202。每个扇形区段202的内缘230被至少一个整平单元212连接到中心轴 220。整平单元212提供扇形区段202和中心轴220之间的固定点,还允许每个区段的内缘 被整平。在一些实施例中,扇形区段202被至少两个整平单元212连接到中心轴220,如图 式中所示。每个扇形区段202的外缘231未实体连接到任何元件。因此,在每个扇形区段 202的内缘230上具有至少两个整平单元212有助于防止各个区段202由于中心轴220旋 转所产生的扭矩而扭转。
[0069] 每个扇形区段202的外缘231乘坐在气体轴承环240上(或上方)。气体轴承环 240包括数个气体通道242,数个气体通道242与数个孔244及气源(未图示)流体连通。 气体从气源流到气体轴承环240、流过气体通道242并从数个孔244流出,以施加压力于扇 形区段202的底侧233,为区段202的外缘231提供支撑。可以调整流过气体通道242和从 孔244流出的气体压力,以使区段202的外缘231向上或向下移动,从而改变区段202的倾 斜并允许该等区段被整平。
[0070] 气体轴承环240可以是单个连续件或数个单独的区段。在单个件时,通过气体轴 承的气流在整个环各处将是大约相同的。然而,当使用多个区段时,各个区段可以允许更精 确地控制基座组件相对于气体分配组件的平行度。
[0071] 各个扇形区段202可以由任何适当的材料制成。由于大部分的区段202是由气垫 和在中心轴的连接所支撑,使用重量轻但坚固的材料可能是有用的。在一些实施例中,各个 扇形区段202包含石英。通过有效地使用石英制作基座组件200,可以将加热灯具或光学元 件定位在基座下方,以利用石英的透明度。
[0072] 气体轴承环240可以由任何适当的材料制成。在一些实施例中,气体轴承环240包 含石英。当气体轴承环240是石英时,可以将加热灯具及其他的光学元件定位在环240的 下方而不会减损有效性。
[0073] 气体轴承环240的大小和位置可以改变。气体轴承环240可以从中心轴220的边 缘延伸到超过基座扇形区段202的外周缘231的点。在一些实施例中,气体轴承环240被 定位在中心轴220边缘的2cm内。
[0074] 气体轴承环240可以具有任何适当的大小并包括任意数量的气体通道242。图7 图示包含气体轴承环240的替代实施例。此处,各个扇形区段202被至少一个整平单元212 连接到中心轴220,并且剩余部分的区段被气体轴承环240支撑。此实施例中的气体轴承环 240明显大于图6的气体轴承环240,而且包括许多更多的气体通道242。气体通道242达 成与图6的气体通道相同的目的,该目的是提供扇形区段202的支撑与整平。
[0075] 气体轴承环240也可位于紧靠中心轴220。图9图示这种类型的实施例。紧靠基 座组件200的中心轴220的气体轴承环240使扇形区段202枢转,从而迫使外缘231向上 或向下,以使扇形区段202平行于气体分配组件100。
[0076] 参照图8,本发明另外的实施例是针对包含气体分配组件100和基座组件200的处 理室300。一些实施例的处理室300属于旋转料架类型的配置,其中多个晶圆被基座组件 200支撑,并在气体分配组件100下方旋转。
[0077] 定位感测器320,以测定气体分配组件100与基座组件200之间的距离。感测器可 以是任何适当的感测器,包括但不限于能够量测距离的激光感测器。
[0078] 气体分配组件100和晶圆的顶表面之间的距离可以被调整,并且可以对来自气体 分配组件的气流效率产生影响。假使该距离过大,则气流会在碰到晶圆表面之前向外扩散, 导致原子层沉积反应的效率较低。假使该距离过小,则气流可能无法流过整个表面到达气 体分配组件的真空口。在一些实施例中,晶圆表面和气体分配组件之间的缝隙是在约0. 5_ 至约2. 0mm的范围中,或在约0. 7mm至约1. 5mm的范围中,或在约0. 9mm至约1. 1mm的范围 中,或约1. 〇mm。
[0079] 基座组件200可以是如上参照图3至图7所描述的单件或多件基座组件。将气体 轴承垫240定位于基座组件下方,位在基座组件200的外周缘231。还将气体轴承垫245定 位于基座组件上方,位在基座组件的外周缘231。气体轴承垫340、345可被结合用于整平基 座组件。
[0080] 反馈电路321被连接到感测器320和数个气体轴承垫240、245。反馈电路321传 送来自感测器320的距离量测值,并提供指令给气体轴承垫340、345,以将全部的或部分的 基座组件200移动到更靠近及/或进一步远离气体分配组件100。
[0081] 如图8所图示,基座组件200可以包括升降器310,以在垂直方向上移动整个基座 组件200。升降器310可被连接到基座组件200的中心轴220。当定位基座组件时,中心轴 220被升降到适当的位置,并且调整基座的外周缘,以使基座平行于气体分配组件。
[0082] 在一些实施例中,气体轴承垫240被连接到独立的升降致动器330,以将气体轴承 垫240移动到更靠近和进一步远离气体分配组件100及/或基座组件200。替代的或附加 地,改变气体轴承垫240中的气体压力,升降致动器330可以升高或降低气体轴承垫240,以 影响基座组件相对于气体分配组件的平行度。
[0083] 加热器340或加热组件可被定位在基座组件200下方及/或邻近气体轴承垫240。 加热器可以位于处理室内任何适当的位置,该位置包括但不限于基座组件200下方及/或 基座组件200与气体分配组件100相对的侧。加热器340提供足够的热到处理室,以使晶 圆的温度上升到可用于工艺的温度。适当的加热组件包括但不限于电阻加热器及辐射加热 器(例如数个灯具),该辐射加热器将辐射能导往基座组件的底表面。
[0084] 加热器340还可以被用来影响基座组件200相对于气体分配组件100的平行度。 升高基座组件200的一部分扇形区段202的温度可以使组件枢转,从而升高或降低基座组 件的外周缘。此外,加热器可被用来改变离开气体轴承垫240、245的气体的温度,从而影响 撞击基座组件200的气体的压力。
[0085] 在图8图示的实施例中,气体轴承垫240、245被定位于基座组件200和扇形区段 202的外周缘231。图9图示处理室300的替代实施例,其中气体轴承垫240、245的位置移 往基座组件200的中心轴220并邻近扇形区段202的内缘230。在一些实施例中,如图9所 图示,扇形区段202的外周缘231未被支撑。
[0086] 图10图示处理室300的另一个实施例,其中基座组件下方的气体轴承垫240大约 从扇形区段202被连接到中心轴220的点延伸到区段202的外周缘231。此与图7图示的 实施例类似。另外,气体轴承垫245被定位在基座组件和气体分配组件之间。此气体轴承 垫可以是局部的垫,意味着存有缝隙,以允许来自气体分配组件的气体从中通过而接触基 座组件上的晶圆。上方的气体轴承垫还可以是大致透明的,像是石英,以允许光学量测及光 从中通过。
[0087] 参照图11A和图11B,用以旋转基座组件200及/或升高/降低基座组件200的机 构可以被定位在数个位置。图11A图示位于基座组件200和气体分配组件100上方的旋转 器/致动器机构。该机构可以延伸通过气体分配组件100的中央区域到达基座组件。在图 11B中,旋转器/致动器机构被定位在基座组件200下方。
[0088] 图12图示依据一些实施例的处理室300,其中晶圆被装载或卸载。在本实施例中, 将基座组件200向下移动远离气体分配组件100,以提供足够的空间供机器人技术400递 送晶圆60,或从基座组件200拾取晶圆60。当向下移动该基座组件时,致动器330、升降器 310、加热器340及气体轴承垫240中的每一者可以被独立地移动或群组地移动。一旦晶 圆60被放入其中一个扇形区段202的凹槽中,则该基座组件可以旋转,以允许放入下一个 晶圆,或是可以被往气体分配组件100移动。完成装载/卸载工艺之后,基座组件200被向 上移往气体分配组件100。在这样
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