用于处理基板的设备的制作方法

文档序号:12537672阅读:395来源:国知局
用于处理基板的设备的制作方法与工艺

本文所述实施方式一般涉及一种用于将具有不同厚度的无切缝式基板传送通过CVD腔室的设备。更确切地,本文所述实施方式涉及厚度控制变化。



背景技术:

在半导体处理中,基板经受各种工艺(诸如化学气相沉积(CVD)工艺)以便在基板上制造各种装置。一般来说,基板仅仅使用一次,并且最终分成多个装置。在太阳能产业中,与单个基板相关联的硅的成本占到最终太阳能电池模块成本的约40%。硅的高成本会对太阳能技术的可行性和成本效益造成严重限制。

无切缝硅是这样的技术:提供了单个硅模板,并且所述硅模板可作为基板来多次重复用于半导体处理中。单个无切缝式基板可用作用于形成许多单独基板的模板,这可减少与从硅制造基板相关联的成本。无切缝式基板模板(诸如单晶硅基板)一般经受劈裂工艺(cleaving process),其中模板的一部分除去,随后用作用于制造各种半导体装置的基板。一般来说,可在劈裂基板以形成高质量硅基板之前执行外延沉积工艺。随后,模板可被重复使用多次,但是在重复使用模板时,模板厚度将随时间减少。

当工艺结果对气体流场敏感时,许多半导体工艺会受到精细控制,以考虑到诸如沉积均匀性的各种处理参数。气流可尤其对其内保持模板的设备的几何形状敏感。此外,基板搬运可取决于基板厚度。在无切缝硅工艺中,模板厚度在每次重复使用模板时都会减少。如果工艺不考虑到模板厚度的变化,模板的厚度的变化会不利地影响其上所执行的工艺。

因此,本领域所需要的是考虑到无切缝硅基板厚度变化的设备。



技术实现要素:

本文所述实施方式一般涉及一种用于厚度控制变化的设备。

在一个实施方式中,提供一种用于处理基板的设备。所述设备可以包括:第一载体,所述第一载体具有形成在其中的第一多个凹槽;第二载体,所述第二载体具有形成在其中的第二多个凹槽;和一或多个侧壁,所述一或多个侧壁将所述第一载体与所述第二载体耦接起来。所述设备还可具有V形处理空间,所述V形处理空间包括开口和顶(vertex)。所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽可彼此相对地定位。

所述第一载体和所述第二载体可通过基部构件来在所述V形处理空间的出口处耦接。

所述第一载体与所述第二载体之间的角度可在3°与6°之间。

所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中的每个凹槽的深度可被选择为与设置在其中的基板的厚度相适。

所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽的所述深度可在每行凹槽中从所述开口至所述顶而增加。

所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽的所述深度可在每行凹槽中从所述开口至所述顶而减少。

深度选择构件可被设置在所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中,所述深度选择构件可具有以下厚度,所述厚度是针对设置在所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中的基板的厚度所选择的。

所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中的每个凹槽的侧壁可以是渐缩的。

在另一实施方式中,提供一种用于处理基板的设备。所述设备可以包括具有多个凹槽的第一载体和第二载体,所述多个凹槽具有形成在其中的第一深度。一或多个侧壁可以将所述第一载体与所述第二载体耦接,并且V形处理空间可以包括开口和顶。所述第一载体和所述第二载体的所述多个凹槽可彼此相对地定位。

所述第一深度可在800μm与1100μm之间。

所述设备可进一步包括具有第二多个凹槽的第三载体和第四载体,所述第二多个凹槽的深度在500μm与800μm之间。

所述设备可进一步包括具有第三多个凹槽的第五载体和第六载体,所述第三多个凹槽的深度在300μm与500μm之间。

在又一实施方式中,提供一种用于处理基板的设备。所述设备可以包括:第一载体,所述第一载体具有形成在其中的第一多个凹槽;和第二载体,所述第二载体设置成平行于所述第一载体。所述第二载体可以具有形成在其中的第二多个凹槽,所述第二多个凹槽可与所述第一多个凹槽相对定位。一或多个侧壁可以将所述第一载体与所述第二载体耦接起来,并且大体上空间恒定的处理空腔可形成在所述第一载体、所述第二载体以及所述一或多个侧壁之间。

所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽的深度可被选择为与设置在其中的基板的厚度相适。

深度选择构件可被设置在所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中,所述深度选择构件可具有以下厚度,所述厚度与设置在所述第一多个凹槽和所述第二多个凹槽中的基板的厚度相关。

附图说明

因此,为了详细理解本公开内容的上述特征结构的方式,上文简要概述的本公开内容的更具体的描述可以参照实施方式进行,一些实施方式在附图中示出。然而,应当注意,附图仅示出本公开内容的典型实施方式,且因此附图不应被视为本公开内容的范围的限制,因为本公开内容可以允许其他等效实施方式。

图1A至图1E描绘在各个处理阶段的无切缝式基板。

图2是载体设备的横截面透视图。

图3是载体设备的透视图。

图4A是工艺模块的透视图。

图4B是具有设置在其中的图3的载体设备的图4A的工艺模块的透视图。

图5是线性处理设备的示意图。

图6是基板载体的平面图。

图7A至图7D是载体设备的横截面图。

图8是载体设备的横截面图。

图9是载体设备的横截面图。

图10是载体设备的横截面图。

图11是载体设备的横截面图。

为了促进理解,已尽可能使用相同元件符号指定各图所共有的相同元件。可了解到,一个实施方式中公开的元件可有利地用于其他实施方式,而无需具体地详述。

具体实施方式

本文所述实施方式一般涉及一种用于处理具有不同厚度的基板的设备。在无切缝式基板处理中,模板可被重复使用多次以形成基板。在每个重复使用时,模板厚度都会变化。受工艺气体的流动动态性影响的沉积工艺一般会对许多变量敏感,诸如要处理的基板与其内可设置基板的基座表面有关的厚度。对于所重复使用的模板,当模板厚度变化时,反应空间以及边界层动态性变化,并且给定工艺的结果也变化,从而导致工艺间的不均匀性。为了抵消这种不均匀性,将模板设置在具有与模板厚度相适的深度的凹槽中。凹槽深度可选择为使得基板的顶表面和基座表面是大体上共平面的。

一般来说,硅CVD沉积工艺可以在质量传输模式内进行。提供给基板的工艺气体一般将在边界层上扩散,吸收到基板表面上,在基板表面上迁移并且分离,从基板表面处成核并且生长,通过解吸离开基板表面,并且扩散回到边界层上。沉积工艺执行的时间量影响基板上沉积的材料量。基板上沉积均匀性可以通过边界层的厚度、在边界层上的工艺气体质量传输,和基板表面上的反应物种反应速率来控制。

工艺气体的流动动态性会对边界层的厚度造成强烈影响。将处理的基板可保持在基座或载体的凹槽或凹坑内。边界层的厚度会受设置在基座表面下方的凹槽中的基板的深度的影响。例如,与250μm厚的基板在相同基座中处理的1000μm厚的基板将相对于基座表面经历750μm偏移。如先前所提及,厚度变化以及与基座表面的关系对边界层造成巨大影响,这最终影响沉积均匀性。

图1A至图1E描绘在各个处理阶段的无切缝式基板的实例。图1A描绘模板102,诸如可用作为用于硅基板的模板的单晶硅基板。模板102可以具有在约700μm与约1300μm之间、诸如约1000μm的厚度。模板102可以具有表面104,所述表面可经受各种工艺以形成无切缝式基板。

图1B描绘具有双多孔层110形成在其上的模板102。本文所用术语“双多孔的”可定义为具有不同的孔隙度的一或多个层。双多孔层110可以包括高多孔层106和低多孔层108。高多孔层106可具有比低多孔层108更大的孔密度。湿法阳极氧化工艺可使用湿化学品执行以形成双多孔层110。例如,包括氟化氢、异丙醇和去离子水的溶液的湿化学品可提供给模板102,并且可施加电流来形成双多孔层110以将湿化学品溶液的离子驱使至模板102。双多孔层110可以具有在约1μm与约10μm之间、诸如约5μm的厚度。高多孔层106可以具有在约0.01μm与约0.50μm之间、诸如约0.25μm的厚度。在双多孔层110已形成在模板102上之后,低多孔层108可退火以形成平滑的硅表面。退火工艺可以在氢气环境下进行,并且可以通过各种加热方法(诸如激光退火或加热灯)执行。

图1C描绘低多孔层108上形成的装置基板层112。装置基板层112可以通过诸如硅外延沉积工艺的CVD工艺沉积。预见的是,除了硅以外的材料(诸如III-V族材料以及其他IV族材料)也可通过CVD工艺沉积。图1D描绘具有形成在其上的装置114且与模板102分离的装置基板层112。装置114可以是适于执行所需功能的任何装置,诸如太阳能电池、逻辑装置、存储装置或类似装置。装置基板层112可以通过劈裂高多孔层106(未示出),诸如通过机械分离工艺或通过退火工艺(诸如激光退火)与模板102分开。在已将具有装置114形成在其上的装置基板层112从模板102上劈出后,模板102的表面104可退火以使得模板表面104变得平滑。

图1E描绘在劈裂和平滑后的模板102。模板102的厚度已经过将材料从模板102表面除去而减少。模板102厚度可减少约双多孔层110的厚度。随后,模板可被重复使用多次,但是对于每个后续工艺周期而言,模板102厚度都将减少。因此,适配成考虑到模板102厚度的变化的用于传送和处理模板102的设备是有用的。

图2是载体设备200的横截面透视图。载体设备200可以具有第一载体202,所述第一载体可以具有形成在其中的第一多个凹槽208。第二载体204可以具有形成在其中的第二多个凹槽(未示出)。第一载体202和第二载体204可彼此相对地定位。一或多个侧壁206可将第一载体202和第二载体204 耦接。第一载体202、第二载体204以及一或多个侧壁206可以包含石墨材料。石墨材料可涂布有诸如碳化硅的陶瓷材料。涂层可以通过CVD工艺形成在石墨材料上,并且涂层可以具有在约60μm与约120μm之间的厚度。

第一载体202和第二载体204可以彼此相对,使得第一多个凹槽208面向第二多个凹槽。载体设备200可以具有其中工艺气体可进入工艺空间205的开口201,以及其中工艺气体可从工艺空间205排放出的出口区域203。工艺空间205可以包括V形形状,使得第一载体202和第二载体204形成从约3°至约6°的角度。所述角度可从假想顶点测量,所述假想顶点可为在第一载体202和第二载体204延伸以彼此相接触的情况下,第一载体202和第二载体204将会相交的点。工艺空间205可以从开口201向出口区域203逐渐减少。空间减少可为从开口201向出口区域203大体上线性的。

在质量传输模式操作下,工艺气体内的反应物种的量通常随着沉积的继续而减少。工艺空间205的几何形状会影响膜沉积。在前驱物流入开口201、穿过处理空间205、并且穿过开口区域203离开的反应模式下,反应物种可以初始浓度在开口201附近提供。随着沉积进行,反应物种从流过处理空间205的前驱气体去除,并且可用于沉积在基板上的反应物种的量随着工艺气体朝出口区域203移动而减少。为了防止反应物种继续减少,工艺空间205可渐缩以使得工艺空间205从开口201至出口区域203在空间上减少。渐减少的工艺空间205提供工艺气体的流体动态性(诸如基板沉积表面和载体表面是共平面的),使得基板上的沉积对于载体设备200内设置的基板而言从开口201至出口区域203可以是均匀的。

第一载体202和第二载体204可以由基部构件218在出口区域203处耦接。基部构件218可以包含碳化硅涂布的石墨材料或是石英材料,并且可以适配成与用于传送载体设备200通过在线处理设备中各种处理模块的轨道配合。基部构件218可以具有穿过其中而设置的一或多个出口端口,以便允许工艺气体在出口区域203处从处理空间205中排放出去。由此,当载体设备200在处理模块中进行处理时,处理空间205可耦接至排放系统。

在操作中,载体设备200可设置在框架设备212中,框架设备212可在传输和处理期间为载体设备200提供定位支撑。框架设备212可以具有顶部部分214,所述顶部部分可以在开口附近支撑载体设备200;和底部部分210,所述底部部分能够耦接至基部构件218。基部构件218可整体地设置在底部部分210内。基部构件218背对处理空间250的表面可以连同可适配成与轨道配合的底部部分210形成具有延伸部的轨道。基部构件218可耦接至轨道,或可沿着轨道滑动。轨道可以突出穿过工艺模块。框架设备212可包含碳化硅、碳化硅涂布的石墨、或石英材料。热反射器220可邻近于一或多个侧壁206设置,并且可以设置在一或多个侧壁206与框架设备212之间。将在下文参考图3更详细地论述热反射器。

图3是载体设备300的透视图。所述载体设备可类似于关于图2所述载体设备200。第一载体202和第二载体204可由一或多个侧壁(诸如第一侧壁206和第二侧壁207)耦接。第一载体202可以具有形成在其中的第一多个凹槽(未示出),并且第二载体204可以具有形成在其中的第二多个凹槽(未示出)。第一载体202和第二载体204可以彼此相对,使得第一多个凹槽和第二多个凹槽面向彼此。

类似图2,基部构件218可适配成沿着轨道302行进。基部构件218可直接与轨道302配合,或者底部部分210(参见图2)可与轨道302配合。如果大小适当,底部部分210还可消除从耐热材料制造轨道302的需要。轨道302可以包含热稳定的材料,诸如不透明的石英或碳化硅涂布的石墨,并且轨道302可适配成沿着线性路径移动载体设备300。一或多个热反射器220、222耦接至轨道302。第一热反射器222可邻近于第一侧壁206来耦接至轨道302。第一热反射器222可与第一侧壁206隔开一定距离。第一热反射器222可适配成沿着轨道302行进,使得第一热反射器222在载体设备300沿着轨道302行进时维持与第一侧壁206的固定距离。第二热反射器220可邻近于第二侧壁207来耦接至轨道302。第二热反射器222可与第二侧壁207隔开一定距离。第二热反射器220可适配成沿着轨道302行进,使得第二热反射器220在载体设备300沿着轨道302行进时维持与第二侧壁207的固定距离。底部部分210(参见图2)也可以是热反射器。

热反射器220、222可以包含可在大于约1000℃的温度下热稳定的材料,诸如石英材料。石英材料还可为反射的,这会致使电磁辐射远离石英材料指向。可反射的石英材料可在处理期间将提供给载体设备300的杂散辐射远离载体设备300指向。由此,热反射器220、222可以形成热屏蔽件,以有助于控制载体设备300温度。热反射器220、222还可以适配成在处理过程中维持载体设备300附近的热量并且控制载体设备300的温度。

图4A是工艺模块400的透视图。工艺模块400可以包括处理腔室,或者可以设置在处理腔室内。工艺模块400可以具有框架402,所述框架大小适于允许载体设备(诸如载体设备200或载体设备300)在处理期间容纳在其中。框架402可由诸如不锈钢的材料形成。框架402可在处理期间经受高温,诸如约1000℃以上,并且框架402的内部部分可以衬有包含热稳定材料(诸如不透明的石英)的衬层404。衬层404可耦接至框架402,并且可以充当热屏蔽件以防止框架402的过热。虽然示为被耦接至框架402的底部部分,但是衬层404也可以耦接至可经受高温的框架的任何部分。

轨道接收构件406可耦接至框架402,并且可适配来接收平移构件,诸如载体设备300的轨道302(参见图3)。类似衬层404,轨道接收构件406可以包含诸如不透明的石英的热稳定材料。一或多个排放端口408可设置成穿过轨道接收构件406,并且可适配成将工艺气体从工艺模块400排放出来。另外,可将排放端口408耦接至泵。排放端口408可以可操作的方式来耦接至穿过基部构件218(参见图2相关描述)设置的孔并且可以排放载体设备200(参见图2)的工艺空间中存在的工艺气体。

工艺模块400可进一步包括诸如气体注入板的气体歧管410,以向工艺模块400提供工艺气体。气体歧管410可耦接至气源(未示出),所述气源可向工艺模块400提供工艺气体,诸如三氯硅烷等等。气体歧管410可以包含诸如不锈钢的惰性材料,这种材料耐受处理气体。

图4B是具有图3的载体设备设置在其中的图4A的工艺模块的透视图。在操作中,载体设备300可以沿着轨道302线性移动,使得载体设备300可以设置在工艺模块400内。轨道302可以随着载体设备300移动,或者载体设备300可相对于可以是固定的轨道302移动。虽然并未描绘,但是工艺模块400或者说是其内可设置工艺模块400的腔室另外还可包括电磁辐射源,诸如一或多个加热灯。在操作中,所述电磁辐射源可将载体设备300加热至所需温度以处理载体设备300内设置的基板。处理温度(诸如约600℃至约1200℃)会影响材料在基板上的沉积,使得硅在基板上的沉积会如先前所述那样在质量传输模式下进行。

图5是线性处理设备500的示意图。设备500可适配成用于线性处理无切缝式基板。虽然示为具有十个模块,但是所述设备也可具有适配成执行各种工艺以实现所需处理结果的不同数量的模块。设备500可利用来处理无切缝硅基板。设备500可以包括一或多个工艺模块,诸如工艺模块400(参见图4)或以线性方式来对齐的可供基板载体(诸如载体设备200或载体设备300(分别参见图2和图3))所行进穿过的腔室。

设备500可以包括适配成执行各种工艺的各种类型工艺模块。第一模块502可以包括入口负载锁定腔室,所述入口负载锁定腔室可以接收具有未处理的基板设置在其中的载体设备。第一模块502可耦接至第二模块504,在所述第二模块内,可以执行净化工艺。氮气净化可以在第二模块504中执行,以便制备基板以供处理。

第三模块506可耦接至第二模块504,并且第三模块506可适配成执行净化和预加热工艺。可以执行氢气净化,并且可预加热第三模块506达到在约650℃与约1050℃之间的温度,诸如约850℃。第四模块508可耦接至第三模块506,并且可适配成执行后续的净化和加热工艺。可以执行氢气净化,并且第四模块508的温度可升高至在约1000℃与约1400℃之间的温度,诸如在约1150℃与约1200℃之间的温度。

第五模块510可耦接至第四模块508,第六模块512可耦接至第五模块510,第七模块514可耦接至第六模块512,并且第八模块516可耦接至第七模块514。模块510、512、514和516可以包括CVD腔室。虽然示为具有四个CVD腔室,但是也可提供适配用于CVD处理的更多或更少的模块。模块510、512、514和516可以执行CVD工艺,并且可以沉积各种材料,诸如含硅材料和各种掺杂物材料。在一个实例中,可以外延方式来沉积硅,并且可以沉积各种n或p型掺杂物。

第九模块518可耦接至第八模块516,并且可适配成执行净化工艺以及冷却工艺。例如,第九模块518可以执行氢气净化工艺以及冷却工艺,以将具有先前已在CVD模块510、512、514和516中处理的基板的温度降低至在约650℃与约1050℃之间的温度,诸如约850℃的温度。第十模块520可耦接至第九模块518,并且可适配成执行净化工艺以及冷却工艺。净化工艺可以提供氮气净化,并且冷却工艺可使载体设备以及设置在其中的基板返回它们可搬运时所处温度。负载锁定腔室(未示出)可耦接至第十模块520,并且额外的载体设备制备模块(未示出)可适配成从第十模块520向第一模块502传送载体设备。

图6是基板载体600的平面图。基板载体600可以包括主体602,并且可以具有形成在其中的多个凹槽601。主体602可以包含诸如石墨材料的热稳定材料,所述热稳定材料可涂布碳化硅。所述碳化硅涂层可以在约60μm与约120μm之间,并且可以通过CVD或类似工艺沉积在主体602上。基板载体600可适配成通过处理设备传送一批基板或模板,所述处理设备诸如处理设备500(参见图5)。

多个凹槽601可布置成各种形态。例如,第一行的凹槽604、第二行的凹槽606、第三行的凹槽608以及第四行的凹槽610可布置成网格图案。每行604、606、608、610可以包括四个凹槽,使得多个凹槽601可成行和成列地对齐。虽然示为是大体方形形状的,但是多个凹槽中的每个凹槽可适配成承载具有各种形状的基板,诸如圆形基板。如果凹槽是圆形的,它们可交错以增加载体600上的凹槽密度。预见的是,多个凹槽601的不同配置(诸如2×2网格、3×3网络、4×4网格、5×5网格等等)可以形成在主体602中。在所示实例中,基板载体600可为载体设备200(参见图2)的第一载体202和/或第二载体204。

多个凹槽601中的每个凹槽具有选择来承载具有特定厚度或厚度范围的基板的深度。例如,第一行的凹槽604中的每个凹槽可以具有在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm的第一深度。第二行的凹槽606中的每个凹槽可以具有在约650μm与约900μm之间,诸如约750μm的第二深度。第三行的凹槽608中的每个凹槽可以具有在约400μm与约650μm之间,诸如约500μm的第三深度。第四行的凹槽610中的每个凹槽可以具有在约200μm与约400μm之间,诸如约300μm的第二深度。

基板载体600所承载的基板可承载在多个凹槽601中的可容纳具有一定厚度的基板的一个凹槽中。例如,1000μm基板可由第一行的凹槽604中的凹槽承载,750μm基板可由第二行的凹槽606中的凹槽承载,500μm基板可由第三行的凹槽608中的凹槽承载,并且300μm基板可由第四行的凹槽610中的凹槽承载。如上所述,多个凹槽601的其他配置可以形成在主体602中,并且多个凹槽601的深度可相应地调节以容纳具有各种厚度的基板。处理的基板的表面可以是大体上共平面的。

预见的是,图7至图11所示载体设备可为图2和图3的载体设备,并且可相应地适配用于制造载体设备。

图7A至图7D是载体设备的横截面图。图7A描绘可包括第一载体702和第二载体704的第一载体设备700。第一载体702和第二载体704可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第一载体702和第二载体704可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第一载体702和第二载体704可以限定具有开口701和出口区域703的处理空间750。在操作中,工艺气体可以通过开口701进入处理空间750并且通过出口区域703离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第一载体702和第二载体704承载的基板上。处理空间750可以从开口701至出口区域703在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口701向出口区域703行进时工艺气体中反应物种的减少。

一或多个第一凹槽706可以形成在第一载体702中。第一凹槽706可由第一基部区域712以及一或多个第一侧壁714限定。一或多个第二凹槽708可以形成在第二载体704中。第二凹槽708还可以由第一基部区域712以及一或多个第一侧壁714限定。第一载体702和第二载体704两者可以包括第一端部区域711、709和第一隔板705、707,所述第一端部区域和第一隔板可以限定一或多个第一侧壁714并且可从它们的相应载体702、704朝向工艺空间750延伸。例如,第一载体702的第一端部区域711和第一隔板705可从第一基部区域712延伸,以便形成第一凹槽706。第一隔板705和707可从第一基部区域712延伸,以便形成另一第一凹槽706。第一隔板707和第一端部区域709可从第一基部区域712延伸,以便形成又一第一凹槽706。第二载体704的第二凹槽708可以类似方式限定。

第一载体702的第一端部区域711、709和第一隔板705、707的表面710可以占据与处理空间750邻近的第一平面。第二载体704的第一端部区域711、709和第一隔板705、707的表面710可以占据与处理空间750邻近的第二平面。在第一载体702的第一端部区域711的表面710与第二载体704的第一端部区域711的表面710之间的距离可以大体限定开口701。在第一载体702的第一端部区域709的表面710与第二载体704的第一端部区域709的表面710之间的距离可以大体限定出口区域703。

第一凹槽706的深度D1可以限定在第一基部区域712与表面710之间。类似地,第二凹槽708的深度D1可以限定在第一基部区域712与表面710之间。例如,第一凹槽706和第二凹槽708的深度D1可以在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm。因此,第一载体702和第二载体704可适配来处理具有约1000μm厚度的基板。因此,处理的基板的表面可与表面710是大体上共平面的,这就可在沉积工艺期间提供改良的气流动态。基板表面和表面710可以限定形成减少的处理空间750空间的平面,这可抑制反应物种消耗并且提高边界层动态性。

图7B描绘可包括第三载体722和第四载体724的第二载体设备720。第三载体722和第四载体724可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第三载体722和第四载体724可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第三载体722和第四载体724可以限定具有开口701和出口区域703的处理空间750。在操作中,工艺气体可以通过开口701进入处理空间750并且通过出口区域703离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第三载体722和第四载体724承载的基板上。处理空间750可以从开口701至出口区域703在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口701向出口区域703行进时工艺气体中反应物种的减少。

一或多个第三凹槽726可以形成在第三载体722中。第三凹槽726可由第二基部区域732以及一或多个第二侧壁734限定。一或多个第四凹槽728可以形成在第四载体724中。第四凹槽728还可以由第二基部区域732以及一或多个第二侧壁734限定。第三载体722和第四载体724两者可以包括第二端部区域723、729和第二隔板725、727,所述第二端部区域和第二隔板可以限定一或多个第二侧壁734并且可从它们的相应载体722、724朝向工艺空间750延伸。例如,第三载体722的第二端部区域723和第二隔板725可从第二基部区域732延伸,以便形成第三凹槽726。第二隔板725和727可从第二基部区域732延伸,以便形成另一第三凹槽726。第二隔板727和第二端部区域729可从第二基部区域732延伸,以便形成又一第三凹槽726。第四载体724的第四凹槽728可以类似方式限定,其描述为了简略起见将省略。

第三载体722的第二端部区域723、729和第二隔板725、727的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第一平面。第四载体724的第二端部区域723、729和第二隔板725、727的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第二平面。在第三载体722的第二端部区域723的表面710与第四载体724的第二端部区域723的表面710之间距离可以大体限定开口701。在第三载体722的第二端部区域729的表面710与第四载体724的第二端部区域729的表面710之间距离可以大体限定出口区域703。

第三凹槽726的深度D2可以限定在第二基部区域732与表面710之间。类似地,第四凹槽728的深度D2可以限定在第二基部区域732与表面710之间。第三凹槽726和第四凹槽728的深度D2可以在约650μm与约900μm之间、诸如约750μm。因此,第三载体722和第四载体724可适配来处理具有约750μm厚度的基板。因此,处理的基板的表面可与表面710是大体上共平面的,这就可在沉积工艺期间提供改良的气流动态。

图7C描绘可包括第五载体742和第六载体744的第三载体设备740。第五载体742和第六载体744可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第五载体742和第六载体744可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第五载体742和第六载体744可以限定具有开口701和出口区域703的处理空间750。在操作中,工艺气体可以通过开口701进入处理空间750并且通过出口区域703离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第五载体742和第六载体744承载的基板上。处理空间750可以从开口701至出口区域703在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口701向出口区域703行进时工艺气体中反应物种的减少。

一或多个第五凹槽746可以形成在第五载体742中。第五凹槽746可由第三基部区域752以及一或多个第三侧壁754限定。一或多个第六凹槽748可以形成在第六载体744中。第六凹槽748还可以由第三基部区域752以及一或多个第三侧壁754限定。第五载体742和第六载体744两者可以包括第三端部区域743、749和第三隔板745、747,所述第三端部区域和第三隔板可以限定一或多个第三侧壁754并且可从它们的相应载体742、744朝向工艺空间750延伸。例如,第五载体742的第三端部区域743和第三隔板745可从第三基部区域752延伸,以便形成第五凹槽746。第三隔板745和747可从第三基部区域752延伸,以便形成另一第五凹槽746。第三隔板747和第三端部区域749可从第三基部区域752延伸,以便形成又一第五凹槽746。第六载体744的第六凹槽748可以类似方式限定,为了简略起见,其描述将省略。

第五载体742的第三端部区域743、749和第三隔板745、747的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第一平面。第六载体744的第三端部区域743、749和第三隔板745、747的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第二平面。在第五载体742的第三端部区域743的表面710与第六载体744的第三端部区域743的表面710之间的距离可以大体限定开口701。在第五载体742的第三端部区域749的表面710与第六载体744的第三端部区域749的表面710之间的距离可以大体限定出口区域703。

第五凹槽746的深度D3可以限定在第三基部区域752与表面710之间。类似地,第六凹槽748的深度D3可以限定在第三基部区域752与表面710之间。例如,第五凹槽746和第六凹槽748的深度D3可以在约400μm与约650μm之间,诸如约500μm。因此,第五载体742和第六载体744可适配来处理具有约500μm厚度的基板。因此,处理的基板的表面可与表面710是大体上共平面的,这就可在沉积工艺期间提供改良的气流动态。

图7D描绘可包括第七载体762和第八载体764的第四载体设备760。第七载体762和第八载体764可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第七载体762和第八载体764可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第七载体762和第八载体764可以限定具有开口701和出口区域703的处理空间750。在操作中,工艺气体可以通过开口701进入处理空间750并且通过出口区域703离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第七载体762和第八载体764承载的基板上。处理空间750可以从开口701至出口区域703在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口701向出口区域703行进时工艺气体中反应物种的减少。

一或多个第七凹槽766可以形成在第七载体762中。第七凹槽766可由第四基部区域772以及一或多个第四侧壁774限定。一或多个第八凹槽768可以形成在第八载体764中。第八凹槽768还可以由第四基部区域772以及一或多个第四侧壁774限定。第七载体762和第八载体764两者可以包括第四端部区域763、769和第四隔板765、767,所述第四端部区域和第四隔板可以限定一或多个第四侧壁774并且可从它们的相应载体762、764朝向工艺空间750延伸。例如,第七载体762的第四端部区域763和第四隔板765可从第四基部区域772延伸,以便形成第七凹槽766。第四隔板765和767可从第四基部区域772延伸,以便形成另一第七凹槽766。第四隔板767和第四端部区域769可从第四基部区域772延伸,以便形成又一第七凹槽766。第八载体764的第八凹槽768可以类似方式限定,其描述为了简略起见将省略。

第七载体762的第四端部区域763、769和第四隔板765、767的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第一平面。第八载体764的第四端部区域763、769和第四隔板765、767的表面710可以占据与处理空间750邻近设置的第二平面。在第七载体762的第四端部区域763的表面710与第八载体764的第四端部区域763的表面710之间距离可以大体限定开口701。在第七载体762的第四端部区域769的表面710与第八载体764的第四端部区域769的表面710之间的距离可以大体限定出口区域703。

第七凹槽766的深度D4可以限定在第四基部区域772与表面710之间。类似地,第八凹槽768的深度D4可以限定在第四基部区域772与表面710之间。例如,第七凹槽766和第八凹槽768的深度D4可以在约200μm与约400μm之间,诸如约300μm。因此,第七载体762和第八载体764可适配来处理具有约300μm厚度的基板。因此,处理的基板的表面可与表面710是大体上共平面的,这就可在沉积工艺期间提供改良的气流动态。

各自包括两个相应载体的载体设备700、720、740、760可用于处理设备(诸如设备500(参见图5))中。具有不同厚度的模板(或基板)可承载于载体设备700、720、740、760的一个载体设备中,所述载体设备700、720、740、760中的相应凹槽包括与将处理的模板的厚度匹配的深度。预见的是,载体设备700、720、740、760可一起用于适配成处理具有不同厚度的模板的系统。然而,载体设备700、720、740、760还可本身用来处理模板,所述模板具有与载体设备700、720、740、760内设置的凹槽深度相关的厚度。

虽然图7A至图7D中描绘为具有四个载体设备700、720、740、760,但是也可利用更多或更少的载体设备来一起用来处理具有不同厚度的模板。例如,可以利用三个载体设备。在这个实例中,第一载体设备可以具有深度在约800μm与约1100μm之间的凹槽,第二载体设备可以具有深度在约500μm 与约800μm之间的凹槽,并且第三载体设备可以具有深度在约200μm与约500μm之间的凹槽。

载体设备700、720、740、760被描绘为各自具有三行凹槽。预见的是,更多行或更少行的凹槽可以形成在载体设备700、720、740、760中。例如,具有四行的载体,诸如载体600(参见图6)可用作为载体设备中的载体。载体设备700、720、740、760中的两个载体可为大体上相同的。载体设备700、720、740、760可为在延伸穿过开口701和出口区域703的垂直的对称线上大体对称。另外,放在载体设备700、720、740、760的凹槽中的模板可通过力的组合来保持在凹槽中,诸如载体设备700、720、740、760所定位的角度以及重力。

图8描绘可包括第一多深度的载体802和第二多深度的载体804的多深度的载体设备800。第一多深度的载体802和第二多深度的载体804可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第一多深度的载体802和第二多深度的载体804可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第一多深度的载体802和第二多深度的载体804可以限定具有开口801和出口区域803的处理空间850。在操作中,工艺气体可以通过开口801进入处理空间850并且通过出口区域803离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第一多深度的载体802和第二多深度的载体804承载的基板上。处理空间850可以从开口801至出口区域803在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口801向出口区域803行进时工艺气体中反应物种的减少。

一或多个凹槽806、808、810可形成在第一多深度的载体802和第二多深度的载体804中。虽然示为具有三行凹槽806、808、810,但可预见的是,可以在多深度的载体802、804中形成更多或更少行。为了简略起见,第一多深度的载体802和第二多深度的载体804的凹槽806、808、810以及其他特征将会一起描述,其中这些特征是大体类似的。在必要时,将会描述第一多深度的载体802和第二多深度的载体804之间的差异。较浅深度凹槽806可以形成在多深度的载体802、804中。较浅深度凹槽806可由较浅底部区域816以及一或多个较浅侧壁814限定。较浅侧壁814可从表面812延伸到载体802、804中,到达较浅底部区域816。较浅深度凹槽806可以形成在较浅端部区域805与第一双深度的隔板815之间。第一双深度的隔板815可以包括与较浅深度凹槽806邻近的较浅侧壁814。

中等深度凹槽808可以形成在多深度的载体802、804中。中等深度凹槽808可由中等底部区域820以及一或多个中等侧壁818限定。中等侧壁818可从表面812延伸到载体802、804中,到达中等底部区域820。中等深度凹槽808可以形成在第一双深度的隔板815与第二双深度的隔板825之间。第一双深度的隔板815可以包括与中等深度凹槽808邻近的中等侧壁818。第二双深度的隔板825可以包括与中等深度凹槽808邻近的中等侧壁818。

较深深度凹槽810可以形成在多深度的载体802、804中。较深深度凹槽810可由较深底部区域824以及一或多个较深侧壁822限定。较深侧壁822可从表面812延伸到载体802、804中,到达较深底部区域824。较深深度凹槽810可以形成在第二双深度的隔板825与较深端部区域835之间。第二双深度的隔板825可以包括与较深深度凹槽810邻近的较深侧壁822。较深端部区域835可以包括与较深深度凹槽810邻近的较深侧壁822。

凹槽806、808、810布置可反过来。例如,载体设备800可绕水平轴线翻转180°,使得较深深度凹槽810可取向在开口801附近,并且较浅深度凹槽806可取向在出口区域803附近。然而,第一多深度的载体802和第二多深度的载体804可以维持开口801,就像载体设备800未反过来那样。还预见了载体设备800可绕垂直轴线旋转180°,使得第二多深度的载体804可取向在第一多深度的载体802的位置处,如图8所示。在这个实例中,第一多深度的载体802可取向在第二多深度的载体804的位置处。使得载体设备绕垂直轴线旋转的能力是载体设备800显示的对称性的结果。

多深度的载体设备800被描绘为具有呈三个不同深度的凹槽。在一个实例中,较浅深度凹槽806可以具有在约800μm与约1100μm之间的深度。中等深度凹槽808可以具有在约500μm与约800μm之间的深度。较深深度凹槽810可以具有在约200μm与约500μm之间的深度。凹槽806、808、810可适配成承载具有在上述深度范围内的厚度的基板。

虽然示为具有三个不同深度凹槽,但是载体设备800可具有不同深度的更多或更少的凹槽。在另一实例中,载体设备800可具有四个不同深度的凹槽。例如,返回参考图6,具有第一行的凹槽604、第二行的凹槽606、第三行的凹槽608和第四行的凹槽610的基板载体600可以是第一多深度的载体802和第二多深度的载体804。在这个实例中,第一行的凹槽604可以具有在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm的第一深度。第二行的凹槽606可以具有在约650μm与约900μm之间,诸如约750μm的第二深度。第三行的凹槽608可以具有在约400μm与约650μm之间,诸如约500μm的第三深度。第四行的凹槽610可以具有在约200μm与约400μm之间,诸如约300μm的第四深度。

图9描绘可包括第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904的恒定深度载体设备900。本文所用术语“恒定深度”可指处理具有范围可从约150μm至约1100μm的厚度的基板的能力。恒定深度载体设备900可大体类似于载体设备700(参见图7A)。一或多个深度选择构件912、914可以设置在凹槽906、908、910中的一或多个凹槽之内,以便修改凹槽906、908、910深度。

第一恒定深度凹槽906可以形成在第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904两者内。第一恒定深度凹槽906可以具有在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm的深度。第一深度选择构件912可以设置在第一恒定深度凹槽906内。第一深度选择构件912可为薄片,并且可由化学上惰性且热稳定的材料(诸如碳化硅或碳化硅涂布的石墨)制成。第一深度选择构件912可为烧结或中空的,并且大小可设定为配合在第一恒定深度凹槽906内。第一深度选择构件912可以具有约700μm的厚度。具有第一深度选择构件912设置在其中的第一恒定深度凹槽906的已修改深度可为约300μm,并且可适配来用于处理具有小于约300μm的厚度的基板。基板可放在第一恒定深度凹槽906中,接触第一深度选择构件表面911。因此,处理的基板的表面可与第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904的表面916是大体上共平面的。

第二恒定深度凹槽908可以形成在第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904两者内。第二恒定深度凹槽908可以具有在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm的深度。第二深度选择构件914可以设置在第二恒定深度凹槽908内。第二深度选择构件914或者薄片可由化学上惰性且热稳定的材料(诸如碳化硅或碳化硅涂布的石墨)制成。第二深度选择构件914可烧结或中空,并且大小可设定为配合在第二恒定深度凹槽908内。第二深度选择构件914可以具有约250μm的厚度。具有第二深度选择构件914设置在其中的第二恒定深度凹槽908的已修改深度可为约750μm,并且可适配来用于处理具有在约300μm与约750μm之间的厚度的基板。基板可放在第二恒定深度凹槽908中,接触第二深度选择构件表面913。因此,处理的基板的表面可与第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904的表面916是大体上共平面的。

第三恒定深度凹槽910可大体上未被深度选择构件修改。恒定深度基部区域918可以形成在第一恒定深度载体902和第二恒定深度载体904之内,并且可以具有在约900μm与约1100μm之间,诸如约1000μm的深度。由此,具有不同的厚度的基板可选择为设置在适当凹槽中以供处理。深度选择构件912、914允许恒定深度载体设备900通过标准化在基板表面与载体设备900的表面916之间的关系而同时处理具有不同的大小的基板。深度选择构件可以用来将多深度的载体转换成恒定深度载体,反之亦然。还预见了在需要时,可将多于一个深度选择构件设置在凹槽中,以便改变凹槽深度。

图10描绘可包括第一斜边载体1002和第二斜边载体1004的斜边载体设备1000。第一斜边载体1002和第二斜边载体1004可以在约3°与约6°之间的角度彼此相对地定位。第一斜边载体1002和第二斜边载体1004可由适于承受处理温度的热稳定材料(诸如碳化硅涂布的石墨)形成。第一斜边载体1002和第二斜边载体1004可以限定具有开口1001和出口区域1003的处理空间1050。在操作中,工艺气体可以通过开口1001进入处理空间1050并且通过出口区域1003离开。在质量流动模式下,材料可以沉积在由第一斜边载体1002和第二斜边载体1004承载的基板上。处理空间1050可以从开口1001至出口区域1003在空间上逐渐减小,以考虑到在气体从开口1001向出口区域1003行进时工艺气体中反应物种的减少。

当考虑斜边凹槽1006、1008、1010的深度时,斜边载体设备1000可大体类似于载体设备700、720、740和760中的任何一个(参见图7A至图7D)。然而,端部区域1015、1025和隔板1005、1007的几何形状可以不同。端部区域1015可从斜边载体1002、1004朝着处理空间1050延伸,并且可以限定开口1001。侧壁1024可从凹槽基部区域1022延伸,并且第一端部区域斜边1018可以形成在侧壁1024与表面1012之间。第一端部区域斜边1018可以限定第一斜边凹槽1006的一部分。类似地,关于从斜边载体1002、1004延伸的端部区域1025,端部区域1025可朝处理空间1050延伸,但是可以限定出口区域1003。侧壁1024可从凹槽基部区域1022延伸,并且第二端部区域斜边1020可以形成在侧壁1024与表面1012之间。第二端部区域斜边1020可以限定第三斜边凹槽1010的一部分。

第一斜边载体1002和第二斜边载体1004的隔板1005、1007还可包括一或多个斜边1014、1016。第一斜边隔板1005可以结合端部区域1015一起限定第一斜边凹槽1006。第一斜边隔板1005可从凹槽基部区域1022朝向处理空间1050延伸。第一斜边1014可以形成在侧壁1024与表面1012之间,并且可以向上面向开口1001。第二斜边1016可以形成在侧壁1024与表面1012之间,并且可以向下面向出口区域1003。第二斜边凹槽1008可由第一斜边隔板1005和第二斜边隔板1007限定。第二斜边隔板1007可大体类似于第一斜边隔板1005。

斜边1014、1016、1018、1020可全部取向成相对于侧壁1024和表面1012成一角度。例如,斜边1014、1016、1018、1020可大体不垂直于侧壁1024或表面1012。斜边1014、1016、1018、1020可以通过减少处理气体可接触设置在斜边凹槽1006、1008、1010内的基板的接触轮廓来减少处理空间1050内的气流湍流。由此,处理的基板的表面可进一步标准化成斜边载体1002、1004的表面1012。质量流传输系统中的气流动态性可以得到提高,这可使得膜沉积均匀性提高。斜边1014、1016、1018、1020还可减少与将基板放在斜边凹槽1006、1008、1010中关联的公差。因此,可以减少基板周围多余宽度,这可以提高气流动态性。

图11描绘空间大体上恒定的载体设备1100,所述载体设备可大体类似于载体设备700、720、740、760(参见图7A至图7D)中的任何一个。空间大体上恒定的载体设备1100还可结合诸如多深度的凹槽(参见图8)、深度选择构件(参见图9)和斜边(参见图10)的元件。为了简略起见,将不描述空间大体上恒定的载体设备1100中类似关于图7至图10所述元件的元件。载体设备1100可以包括第一垂直取向载体1102和第二垂直取向载体1004。第一垂直取向载体1102和第二垂直取向载体1004可以约0°的角度来彼此相对地定位,使得第一垂直取向载体1102和第二垂直取向载体1004沿着相同垂直平面大体对齐。

开口1101可以限定在载体1102、1104的第一端部区域1105之间,并且载体1102、1104的表面112之间的距离A可以限定开口1101的宽度。出口区域1103可以限定在载体1102、1104的第二端部区域1111之间,并且载体1102、1104的表面112之间的距离B可以限定出口区域1103的宽度。空间大体上恒定的处理空间1050可以限定在载体1102、1104之间。距离A和距离B可为大体上相等的。凹槽1106、1108、1110可适配成在处理过程中容纳并且承载基板。基板可通过静电力保持在凹槽1106、1108、1110中。由此,可将静电电荷施加来将基板维持在载体设备1100内。

根据前述实施方式,就可实现具有不同厚度的模板(基板)的无切缝式基板成批处理。上述设备一般可以用于在线CVD设备并且所述设备可以同时对不同厚度的模板进行处理。所述设备可以单独或以各种组合使用,以便实现在同时处理的具有不同厚度的模板上的膜沉积均匀性提高。本文所述的新颖设备提高了生产量,并且最终可降低与基板处理相关联的成本。

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