用于基板处理腔室的泵送设备与方法与流程

背景技术：

本公开内容的各方面总体上涉及用于基板处理腔室的泵送装置、泵送装置的部件以及与泵送装置相关联的方法。

相关技术说明

有时需要在诸如化学气相沉积(cvd)操作之类的基板处理操作期间或之后排出基板处理腔室中的流体。然而，基板周围的流体的排空有时是不对称的，这可能导致腔室中的不均匀处理和残留物的形成，这可对操作产生有害影响。残留物会在处理期间剥落到基板上，从而在基板中产生缺陷。

使流体排空更加对称的努力已导致泵送排气流速降低，从而影响了操作时间线和整个处理系统的产量。这些努力还导致设计受到基板处理腔室中或周围的其他部件的限制，从而导致腔室的部件的尺寸和/或构造的改变。

因此，需要一种增加排气操作的对称性并维持泵送能力的泵送装置。

技术实现要素：

本公开内容的实施方式总体上涉及用于基板处理腔室的泵送装置。

在一个示例中，一种用于基板处理腔室的泵送环包括主体。主体包括上壁、下壁、内径向壁和外径向壁。泵送环还包括由上壁、下壁、内径向壁和外径向壁限定的环状体。泵送环还包括在主体中的第一排气口和在主体中的第二排气口，第一排气口流体耦接至环状体，第二排气口流体耦接至环状体。泵送环还包括设置在环状体中与第一排气口相邻的第一挡板，以及设置在环状体中与第二排气口相邻的第二挡板。

在一个示例中，用于基板处理腔室的泵送环包括主体，主体具有上表面、上壁、下壁、内径向壁和外径向壁。泵送环还包括在主体中的一个或多个开口，所述一个或多个开口被配置成引导流体通过其中。泵送环还包括在主体中的第一排气口和在主体中的第二排气口。

在一个示例中，基板处理腔室包括腔室主体、设置在腔室主体中的底座、以及围绕底座设置的泵送环。泵送环具有上壁、下壁、内径向壁和外径向壁。环状体由上壁、下壁、内径向壁和外径向壁限定。基板处理腔室还包括在泵送环中的第一排气口和在泵送环中的第二排气口，第一排气口流体耦接至环状体，第二排气口流体耦接至环状体。基板处理腔室还包括前级管道，所述前级管道流体耦接到第一排气口和第二排气口。

附图说明

为了详细理解本公开内容的上述特征的方式，可参考实施方式对以上简要概述的本公开内容进行更具体描述，附图中示出了实施方式中的一些。然而，应注意到，附图仅示出本公开内容的一般实施方式，并且因此不应被视为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。

图1a是根据一种实施方式的基板处理腔室的示意性截面图。

图1b是根据一种实施方式的图1a中所示的基板处理腔室的放大的示意性局部截面图。

图1c是根据一种实施方式的图1b中所示的基板处理腔室的放大的示意性局部截面图。

图1d是根据一种实施方式的图1a中所示的泵送装置的放大的示意性局部截面图。

图1e是根据一种实施方式的图1b中所示的沿着线1e-1e截取的泵送装置与底座的示意性局部截面图。

图1f是根据一种实施方式的图1d所示的泵送装置的底部示意性局部视图。

为了促进理解，已尽可能使用相同的附图标记来指示附图中共有的相同元件。已构想到，在一种实施方式中公开的元件可有益地用于其他实施方式而无需具体叙述。

具体实施方式

本公开内容涉及用于基板处理腔室的泵送装置、泵送装置的部件以及与泵送装置相关联的方法。

图1a是根据一种实施方式的基板处理腔室100的示意性截面图。

基板处理腔室100可以例如是化学气相沉积(cvd)腔室或等离子体增强cvd腔室。基板处理腔室100具有腔室主体102和腔室盖104。腔室主体102在其中包括内部容积106。内部容积106是由腔室主体102和腔室盖104限定的空间。

基板处理腔室100包括气体分配组件116，气体分配组件116耦接至腔室盖104或设置在腔室盖104中，以将一种或多种气体的气流输送到处理区域110中。气体分配组件116包括气体歧管118，气体歧管118耦接至形成在腔室盖104中的气体入口通道120。气体歧管118从一个或多个气体源122(示出了两个)接收气体流。从一个或多个气体源122接收的气体流分布在气体箱124上，流过背板126的多个开口191，并且进一步分布在由背板126和面板130限定的气室128上。气体流然后通过面板130的多个开口132流入内部容积106的处理区域110中。

内部容积106包括设置在腔室主体102中的底座138。底座138在基板处理腔室100内支撑基板136。底座138将基板136支撑在底座138的支撑表面139上。底座138包括加热器和设置在其中的电极。电极可以向内部空间106和/或处理区域110供应直流(dc)电压、射频(rf)能量或交流(ac)能量。

底座138通过升降系统195可移动地设置在内部容积106中。底座138的移动促进穿过狭缝阀往返于内部容积106转移基板136，所述狭缝阀穿过腔室主体102形成。底座138也可以移动到用于处理基板136的不同处理位置。

在基板处理期间，当气体流过多个开口132并流入处理区域110中时，加热器加热底座138和支撑表面139。同样在基板处理期间，底座138中的电极传播射频(rf)能量、交流(ac)或直流(dc)电压，以促进在处理区域110中的等离子体生成和/或促进将基板136吸附至底座138。来自底座138中的电极的热量、气体和能量促进在基板处理期间将膜沉积到基板136上。面板130(经由耦合到腔室主体102而接地)和底座138的电极促进电容性等离子体耦合的形成。当向底座138中的电极供电时，在面板130和底座138之间产生电场，使得存在于底座138和面板130之间的处理区域110中的气体原子被电离并释放电子。被电离的原子加速到底座138，以促进基板136上的膜形成。

泵送装置103设置在基板处理腔室100中。泵送装置103促进从内部容积106和处理区域110去除气体。泵送装置103排出的气体包括处理气体和/或处理残留物中的一者或多者。处理残留物可由将膜沉积到基板136上的工艺产生。

泵送装置103包括设置在腔室主体102的台阶表面193上的泵送环160。台阶表面193从腔室主体102的底表面154向上升阶。台阶表面193支撑泵送环160。泵送环160包括主体107(在图1b中示出)。泵送环160的主体107由包括铝、氧化铝和/或氮化铝中的一种或多种的材料制成。泵送环160通过第一导管176和第二导管178流体耦接至前级管道172。前级管道172包括第一垂直导管131、第二垂直导管134、水平导管135和出口导管143。在一个示例中，出口导管143是第三垂直导管。在一个示例中，第一导管176和第二导管178是形成在腔室主体102中的开口，并且从台阶表面193延伸到腔室主体102的下部外表面129。本公开内容构想到第一导管176和第二导管178可以是在腔室主体102的表面(诸如底表面154)与泵送环160之间延伸的其他流动装置的管。作为示例，第一导管176和第二导管178可以分别是第一垂直导管131和第二垂直导管134的一部分。在这样的示例中，第一垂直导管131和第二垂直导管134可以延伸穿过腔室主体102并且耦接至泵送环160。

第一导管176在第一端处流体耦接到泵送环160，并且在第二端处流体耦接到前级管道172的第一垂直导管131。第二导管178在第一端处流体耦接到泵送环160，并且在第二端处流体耦接到前级管道172的第二垂直导管134。第一垂直导管131和第二垂直导管134流体耦接至水平导管135。水平导管135包括耦接至第一垂直导管131的第一部分137、耦接至第二垂直导管134的第二部分140、以及耦接至出口导管143的第三部分141。水平导管135包括与第一垂直导管131相邻的第一端149和与第二垂直导管134相邻的第二端151。水平导管135可以由单个主体构成，或者可以由一个或多个部件制成。

第一导管176、第二导管178、第一垂直导管131、第二垂直导管134和水平导管135被配置为引导气体通过其中。本公开内容构想到第一导管176、第二导管178、第一垂直导管131和第二垂直导管134不需要是完全垂直的，并且可以是成角度的或者可包括一个或多个弯曲和/或角度。本公开内容还构想到水平导管135不需要为完全水平，并且可以是成角度的或可以包括一个或多个弯曲和/或角度。

在可与其他实施例组合的一个实施例中，泵送环160设置在腔室主体102的内部，而第一垂直导管131、第二垂直导管134、水平导管135和出口导管143被设置在或延伸到腔室主体102的外部。在这样的实施例中，第一导管176和第二导管178穿过腔室主体102设置。

出口导管143流体耦接至真空泵133，以控制处理区域110内的压力，并从处理区域110排出气体和残留物。真空泵133通过前级管道172的泵送环160、第一导管176、第二导管178、第一垂直导管131、第二垂直导管134、水平导管135和出口导管143从处理区域110排出气体。

图1b是根据一种实施方式的图1a中所示的基板处理腔室100的放大的示意性局部截面图。泵送环160围绕底座138设置。支撑表面139被配置为在支撑表面139上支撑基板136。泵送环160的主体107包括上壁196、下壁194、内径向壁192和外径向壁190。泵送环160的环状体105由上壁196、下壁194、内径向壁192和外径向壁190限定。泵送环160包括与内径向壁192和上壁196相邻的弯曲部分157。可选的绝缘环159设置在泵送环160与底座138之间。可选地，在底座138与升降系统195之间存在空间188，并且可选地，在升降系统195与腔室主体102之间存在空间189。可选的空间188和空间189可以被消除。空间188和/或空间189可以被底座138、泵送环160、腔室主体102和/或任何其他部件或材料部分地或全部地占据。本公开内容构想到泵送环160可以由单个主体形成，或者可以由多个部件形成。

泵送环160包括在主体107的上部199中一个或多个开口146。本公开内容构想到一个或多个开口146可以在泵送环160的另一部分中，诸如在主体107的底部部分中。一个或多个开口146被配置为将诸如处理气体和处理残留物之类的流体148从处理区域110和内部容积106引导到环状体105中。一个或多个开口146在图1b中示出为相对于处理区域110和/或底座138成角度并且向下且径向向外定向。一个或多个开口146从顶表面147延伸并穿过主体107的弯曲部分157。本公开内容构想到一个或多个开口146可以是线性的或成角度的，并且可以垂直地或水平地设置。一个或多个开口146可设置在泵送环160的顶表面147中的任何位置。一个或多个开口146的(多个)位置、(多个)大小、(多个)形状和/或(多个)深度可基于工艺要求和/或排气要求来修改。图1b中所示的一个或多个开口146的成角度的取向促进膜在基板136上的均匀沉积和流体148的均匀排出。作为示例，一个或多个开口146的成角度的取向可以拉长一个或多个开口146的深度、调节背压、并为流体148提供额外的膨胀体积。成角度的取向还可以减小或消除在泵送环160中的流体148的压力梯度和/或速度梯度的积累，从而促进流体148的均匀排出和均匀沉积到基板136上。流体148包括处理气体、处理残留物和/或净化气体中的一种或多种。

泵送环160包括在主体107中的第一排气口144和第二排气口145。第一排气口144和第二排气口145被设置在底座138的支撑表面139的径向外侧。第一排气口144和第二排气口145流体耦接至环状体105。第一排气口144通过第一导管176流体耦接至第一垂直导管131。第一排气口144被配置成将流体148从环状体105引导并进入到第一导管176中。第二排气口145通过第二导管178流体耦接至第二垂直导管134。第二排气口145被配置成将流体148从环状体105引导并进入到第二导管178中。第一排气口144和第二排气口145设置在泵送环160的相对侧上。例如，第一排气口144和第二排气口145相对于彼此成大约180度。

泵送环160包括与第一排气口144相邻并且在第一排气口144的径向向内的第一挡板161。泵送环160还包括与第二排气口145相邻并且在第二排气口145的径向向内的第二挡板162。第一挡板161和第二挡板162设置在环状体105中。第一挡板161设置在第一排气口144和泵送环160的内径向壁192之间。第二挡板162设置在第二排气口145与泵送环160的内径向壁192之间。在可以与其他实施例组合的一个实施例中，第一挡板161和第二挡板162耦接至泵送环160的上壁196和下壁194。第一挡板161和第二挡板162可与泵送环160的主体107形成为单个主体。

图1c是根据一种实施方式的图1b中所示的基板处理腔室100的放大的示意性局部截面图。一个或多个开口146中的每个开口包括第一部分1000和第二部分1001，第一部分1000打开通向泵送环160的环状体105，第二部分1001在第一部分1000与处理区域110之间。第一部分1000在第二部分1001和环状体105之间。第二部分1001比第一部分1000更宽。第二部分1001朝向第一部分1000颈缩。第二部分1001由绝缘环159的锥形表面1002和泵送环160的凹陷表面1003限定。凹陷表面1003设置在由相应开口146的第一部分1000限定的内表面1004的径向外侧。肩部1005在凹陷表面1003与内表面1004之间。锥形表面1002以角度β与内表面1004的线性轮廓1006相交，使得锥形表面1002不与内表面1004共面。在一个示例中，第一部分1000为圆形形状，并且第二部分1001为圆锥形形状。

开口146的至少第一部分1000被设置成相对于水平轴线1007成一定角度。第一部分1000被设置成使得第一部分1000的中心线轴线1009相对于水平轴线1007成角度α。在一个示例中，角度α在-90度至90度的范围内，诸如-45度至45度。在一个示例中，角度α为45度。

图1d是根据一种实施方式的图1a中所示的泵送装置103的放大的示意性局部截面图。第一排气口144通过第一导管176、第一垂直导管131和水平导管135流体耦接到出口导管143。第二排气口145通过第二导管178、第二垂直导管134和水平导管135流体耦接至出口导管143。

第一垂直导管131被配置为将流体148从第一导管176引导并进入到水平导管135的第一部分137中。第二垂直导管134被配置为将流体148从第二导管178引导并进入到水平导管135的第二部分140中。水平导管135的第一部分137和第二部分140被配置成分别将流体148从第一垂直导管131和第二垂直导管134引导并进入到水平导管135的第三部分141中。水平导管135的第三部分141被配置成将流体148从水平导管135引导并进入到出口导管143中。出口导管143被配置成从第一排气口144和第二排气口145排出流体148。

图1e是根据一种实施方式的图1b中所示的沿着线1e-1e截取的泵送装置与底座的示意性局部截面图。第一挡板161被配置为围绕第一挡板161的第一端163和第二端164引导流体148。流体148在环状体105内流动，经过第一表面165，并经过第二表面166到达第一排气口144。在一个示例中，第一表面165是设置成面向泵送环160的内径向壁192的凹面。在一个示例中，第二表面166是被设置为面对第一排气口144的凸面。

第二挡板162被配置为围绕第二挡板162的第一端167和第二端168引导流体148。流体148在环状体105内流动，经过第一表面169，并经过第二表面170到达第二排气口145。在一个示例中，第一表面169是设置成面向泵送环160的内径向壁192的凹面。在一个示例中，第二表面170是设置成面向第二排气口145的凸面。

在可以与其他实施例组合的一个实施例中，第一挡板161和/或第二挡板162中的一个或多个具有弯曲的轮廓，如图1e所示。

第一排气口144和第二排气口145在其间限定线性轴线171。线性轴线171被设置为使得线性轴线171穿过第一挡板161的中心和第二挡板162的中心。

第一挡板161以第一挡板角度a1和第二挡板角度a2设置。在线性轴线171与第一挡板轴线173之间测量第一挡板角度a1。第一挡板轴线173是线性的，并且穿过第一挡板161的第二端164和泵送环160的几何中心174。在线性轴线171与第一挡板161的第二挡板轴线177之间测量第二挡板角度a2。第二挡板轴线177是线性的，并且穿过第一挡板161的第一端163和泵送环160的几何中心174。

第二挡板162以第一挡板角度a3和第二挡板角度a4设置。在线性轴线171与第一挡板轴线175之间测量第一挡板角度a3。第一挡板轴线175是线性的，并且穿过第二挡板162的第二端168和泵送环160的几何中心174。在线性轴线171与第二挡板162的第二挡板轴线179之间测量第二挡板角度a4。第二挡板轴线179是线性的，并且穿过第二挡板162的第一端167和泵送环160的几何中心174。线性轴线171穿过泵送环160的几何中心174。

在一个示例中，第一挡板161的轮廓和第二挡板162的轮廓不平行于线性轴线171。

第一挡板161的第一挡板角度a1和/或第二挡板162的第一挡板角度a3中的一个或多个在大约0.01度至大约90度的范围内，诸如大约0.01度至大约45度，或大约10度至大约90度。在一个示例中，第一挡板161的第一挡板角度a1和/或第二挡板162的第一挡板角度a3中的一个或多个是30度、40度、45度或55度。在一个示例中，第一挡板161的第一挡板角度a1和/或第二挡板162的第一挡板角度a3中的一个或多个在大约30度至大约55度的范围内。在一个示例中，第一挡板161的第一挡板角度a1和/或第二挡板162的第一挡板角度a3中的一个或多个为大约30度。

第一挡板161的第二挡板角度a2是第一挡板角度a1相对于线性轴线171的相反值。第二挡板162的第二挡板角度a4是第一挡板角度a3相对于线性轴线171的相反值。作为第一挡板161的第一挡板角度a1为45度并且第二挡板162的第一挡板角度a3为45度的示例，第二挡板角度a2和第二挡板角度a4分别为-45度。

在一个示例中，线性轴线171穿过最靠近第一挡板161的开口146和最靠近第二挡板162的开口146。

第一挡板161在第二表面166与外径向壁190之间限定第一间隙l3。第二挡板162在第二表面170与外径向壁190之间限定第二间隙l4。第一间隙l3是用于流体148流向第一排气口144的流动路径的一部分。第一间隙l3具有横截面积。第一排气口144限定横截面积，流体148通过所述横截面积排出。第一排气口144的横截面积与第一间隙l3的横截面积之比在0.5至2.0的范围内。在一个示例中，第一间隙l3的横截面积基本上等于第一排气口144的横截面积。第二间隙l4是用于流体148流向第二排气口145的流动路径的一部分。第二间隙l4具有横截面积。第二排气口145限定了横截面积，流体148通过所述横截面积排出。第二排气口145的横截面积与第二间隙l4的横截面积之比在0.5至2.0的范围内。在一个示例中，第二间隙l4的横截面积基本上等于第二排气口145的横截面积。

第一排气口144和第二排气口145设置在泵送环160的相对端处。第一排气口144和第二排气口145围绕泵送环160的主体107的圆周轴线180彼此等距地设置。第一排气口144和第二排气口145围绕主体107的圆周轴线180设置为相对于彼此成大约180度。通过将第一排气口144和第二排气口145沿着圆周轴线180设置在某些相对位置处，来促进气体从基板处理腔室100和围绕基板136的对称排出。促进气体围绕基板的对称排出减少在基板上形成缺陷和/或基板的不均匀处理的可能性。

尽管图1a-图1d示出了两个导管176、178；两个垂直导管131、134；以及具有两个排气口144、145的泵送环160；但本公开内容构想到可以实现更大数量的导管、垂直导管和/或排气口。例如，泵送环160可具有至少三个排气口，所述三个排气口分别流体耦接至至少三个导管和至少三个垂直导管。第三导管可耦接至第三垂直导管，并且第三垂直导管可耦接至水平导管135。第一排气口144、第二排气口145和第三排气口可沿着泵送环160的主体107的圆周轴线180设置成彼此大致等距，诸如相对于彼此成120度。

泵送环160、第一挡板161和第二挡板162的配置促进处理气体的均匀排出，并且促进在环状体105内以基本上相等的流动路径长度排出流体148。例如，当流体148通过设置成与相应的第一排气口144或第二排气口145相距不同距离的不同开口146进入环状体105时，泵送环160以基本上相等的流动路径长度排出流体148。朝向第一排气口144流动的流体148在第一挡板161的第一端163或第二端164中的一个附近汇合。朝向第二排气口145流动的流体148在第二挡板162的第一端167或第二端168中的一个附近汇合。由于汇合，当流体到达相应的第一排气口144或第二排气口145时，流向相应的第一排气口144或第二排气口145的流体148对于通过不同开口146进入环状体105的流体148具有基本上相等的流体路径长度。作为示例，流体148在第一位置处进入环状体105，然后沿着第一流动路径187流动。流体148还在第二位置处进入环状体105，然后沿第二流动路径185流动。沿着第一流动路径187流动的流体148被第一挡板161围绕第一表面165和第二端164引导。沿着第二流动路径185流动的流体148在第一挡板161的第二端164周围流动。沿着第一流动路径187流动的流体148在比沿着第二流动路径185流动的流体148更靠近第一排气口144的位置处进入环状体105。第一流动路径187的长度基本上等于第二流动路径185的长度，从而促进流体148的均匀排出。

图1f是根据一种实施方式的图1d所示的泵送装置103的底部示意性局部视图。水平导管135限定呈半圆形u形的轮廓。在一个示例中，水平导管135限定了呈v形的轮廓。水平导管135的第一部分137和第二部分140从第三部分141分叉。第一部分137相对于第三部分141以角度α设置，并且第二部分140相对于第三部分141以角度β设置。第一部分137设置在第一方向186上，并且第二部分140设置在第二方向184上。第一方向186不同于第二方向184。水平导管135、泵送环160、第一垂直导管131和第二垂直导管134促进不干扰其他部件的更简单的设计。例如，所述设计可以不干扰可设置在图1a所示的基板处理腔室100的下方或突出于图1a所示的基板处理腔室100的下方的升降部件。

在包括第一挡板161和第二挡板162以及第一排气口144和第二排气口145(在图1b中示出)的环状体105中发生第一递归。在耦接到第一垂直导管131和第二垂直导管134的水平导管135中发生第二递归。第一递归和第二递归促进使得流体148的排气路径长度基本上相等。通过第一排气口144排出的流体148与通过第二排气口145排出的流体148在水平导管135的第三部分141中汇合。在进入前级管道172的出口导管143时，流体148已经沿着基本上相等的流动路径长度从一个或多个开口146流到出口导管143。即使流体148通过不同的开口146进入环状体105并流过不同的第一排气口144或第二排气口145，流体148也已经沿基本上相等的流动路径长度流动。

具有基本上相等的排气路径长度，促进以接近或等于具有两个以上排气口的设备的均匀性来排出处理气体。泵送环160促进从基板处理腔室100排出的流体的相等流速。泵送环160可包括两个排气口，并模拟三个或更多排气口的流速。这种配置促进排出流体的流速，并促进了气体围绕基板的对称排出。作为示例，上述配置减少或消除了环状体105、第一导管176、第二导管178、第一垂直导管131、第二垂直导管134和/或水平导管135中流体148的浓度梯度的形成。

本公开内容的益处包括：流体围绕基板的对称排出、减小基板缺陷的可能性、促进产量、减少操作时间、增加排出流体的流速、沿着具有基本上相等长度的流动路径排出流体、以接近或等同于具有超过两个排气口的设备的均匀性排出流体、减少或消除了要排出的流体的浓度梯度的形成、更简单的设计、以及减少或最小化对腔室部件的干扰的设计。本公开内容的各方面包括：泵送环；第一挡板；第二挡板；彼此等距地设置的排气口；第一导管；第二导管；前级管道；第一垂直导管；第二垂直导管；具有第一部分、第二部分和第三部分的水平导管；以及出口导管。

可以构想到的是，本文公开的泵送环的一个或多个方面和/或底座、导管、前级管道、垂直导管、水平导管和/或出口导管的一个或多个方面可以组合。此外，泵送环的一个或多个方面和/或底座、导管、前级管道、垂直导管、水平导管和/或出口导管的一个或多个方面可包括前述益处中的一些或全部。

尽管前述内容涉及本公开内容的实施例，但可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设想本公开内容的其他与进一步的实施例。本公开内容还构想到本文描述的实施例的一个或多个方面可以代替所描述的一个或多个其他方面。本公开内容的范围由所附权利要求确定。