本发明的实施例总体上涉及用于处理基板的设备。更具体地，本发明涉及用于在基板上执行原子层沉积(ALD)和化学气相沉积(CVD)的批处理平台。
背景技术：
一般在包含多个腔室的基板处理平台中进行形成半导体器件的工艺。在某些实例中，多腔室处理平台或群集工具的目的是在受控环境中在基板上依序执行两个或多于两个的工艺。然而在其他实例中，多腔室处理平台仅可在基板上执行单个处理步骤；附加的腔室意在最大化平台处理基板的速率。在后面的情况中，执行在基板上的工艺通常是批处理工艺，其中在给定的腔室中同时处理相当大数量的基板(如25或50个)。批处理特别有益于以经济可行的方式在各个基板上执行过于耗时的工艺，诸如，特别有益于ALD工艺或某些化学气相沉积(CVD)工艺。
基板处理平台或系统的效率通常由拥有成本(costofownership；COO)来量化。虽然COO受许多因素影响，但COO很大程度上受系统占地面积(footprint)(即操作制造厂中的系统所需要的总占地空间)和系统吞吐量(即每小时处理的基板的数量)影响。占地面积通常包括维护所需要的邻近系统的进出区域。因此，虽然基板处理平台可以相对较小，但如果它需要从各侧进出以便操作与维护，则系统的有效占地面积仍可能非常大。
随着半导体器件的尺寸缩小，半导体工业对于工艺变化性的容忍度连续减小。为了满足更严厉的工艺要求，本工业已发展出了许多满足更严厉工艺窗口要求的新工艺，但这些工艺通常花费更长的时间来完成。例如，对于在高纵横比的表面(65nm或更小的互连特征)上保形地形成铜扩散阻挡层，使用ALD工艺可能是必要的。ALD是CVD的变体，与CVD相比，ALD表现出更佳的阶梯覆盖。ALD基于原子层外延法(ALE)，最初采用原子层ALE来制造电致发光显示器。ALD采用化学吸收以将反应性前驱物分子的饱和单层沉积在基板表面上。这通过使适当反应性前驱物的进入沉积腔室的脉冲周期性地交替来达成。反应性前驱物的每次注入通常由惰性气体净化来隔开以对先前沉积的层提供新的原子层从而在基板的表面上形成均匀的材料层。重复反应性前驱物与惰性净化气体的周期以将材料层形成到所选的厚度。ALD技术的最大缺点是其沉积速率比典型CVD技术小至少一个数量级。例如，某些ALD工艺可能要求从约10到200分钟的腔室处理时间以在基板的表面上沉积高质量层。在为了更好的器件性能而选择这种ALD与外延法工艺的情况中，由于很低的基板吞吐量，在常规单一基板处理腔室中制造器件的成本将增加。因此，当实施这种工艺时，连续的基板处理方法需要是经济可行的。
在本发明领域中，对于以有效且成本高效的方式在基板上均匀地沉积薄膜的设备与方法存在持续的需求。
技术实现要素：
本发明的实施例涉及包括气体分配组件、基座组件以及转向器(diverter)的处理腔室。圆形气体分配组件定位在处理腔室内并且在包括该气体分配组件的正面中的多个细长气体口。多个细长气体口从气体分配组件的内径区域延伸到气体分配组件的外径区域，所述多个气体口包括反应性气体口、净化气体口和真空口，反应性气体口用于将反应性气体传送到处理腔室，净化气体口用于将净化气体传送到处理腔室，真空口用于从处理腔室抽空气体。基座组件在处理腔室内以绕旋转轴沿基本上圆形的路径旋转至少一个基板。基座组件具有由内周边缘与外周边缘界定的顶表面，基座组件定位在气体分配组件下方以使得基座组件的顶表面面对气体分配组件的正面。转向器定位成改变反应性气体的流动方向，以使得当基板在基座组件上时，反应性气体相对于基板表面以小于约90°的角度接触基板的表面。
本发明的附加实施例涉及处理多个基板的方法。在处理方向上旋转基座组件来邻近气体分配组件的正面传递多个基板中的每一个以将基板暴露于来自气体分配组件的反应性气体的流动。转向器经控制以使反应性气体的流动相对于基板表面成小于约90°角。
附图说明
因此，为了可详细地理解本发明的上述特征的方式，可通过参考实现方式对上文中简要概述的本发明进行更特定的描述，这些实现方式中的一些在附图中示出。然而，将注意的是，附图仅示出本发明的典型实现方式，因此附图将不被视作限制本发明的范围，因为本发明可承认其他同样有效的实现方式。
图1是根据本发明的一个或多个实施例的空间原子层沉积腔室的截面侧视图；
图2示出根据本发明的一个或多个实施例的基座的立体图；
图3示出根据本发明的一个或多个实施例的契形气体分配组件的示意图；
图4是根据本发明的一个或多个实施例的配置有具有装载站的四个气体分配组件单元的基板处理系统的示意性平面图；
图5是配置有三个气体分配组件单元的基板处理系统的示意性平面图；
图6示出根据本发明的一个或多个实施例的处理腔室的截面图；
图7示出根据本发明的一个或多个实施例的基座组件与气体分配组件单元的立体图；
图8示出根据本发明的一个或多个实施例的处理腔室的截面图；
图9示出根据本发明的一个或多个实施例的契形气体分配组件的示意图；
图10示出根据本发明的一个或多个实施例的具有气体转向器的气体分配组件的立体图；
图11示出根据本发明的一个或多个实施例的气体转向器的立体图；以及
图12根据本发明的一个或多个实施例的具有气体转向器的气体分配组件的截面图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种用于连续基板沉积的基板处理系统以最大化吞吐量并改善处理效率与均匀性。基板处理系统也可以用于沉积前与沉积后的基板处理。本发明的实施例涉及用于增加批处理器中的沉积均匀性的设备与方法。
当前沉积设备相对于基座组件/晶片表面调平(level)注入器组件以使得从内周边缘到外周边缘存在均匀的间隙。在某些处理条件中，跨晶片发生沉积非均匀性。相信此源自于从基座组件的内周边缘径向延伸到外周边缘的均匀间隔。
本发明的实施例帮助调谐或增加批处理器中获得的沉积均匀性和膜质量。用于喷淋头模块的板或插入物已被设计成在径向与切向方向上调整距基座组件/晶片的间隔。可以手动地或自动地调整板在径向与切向方向上的倾斜程度。
如本说明书与所附权利要求书所用，术语“基板”与“晶片”交替使用，这两者都指工艺所作用的表面或表面的部分。除非上下文清楚地指明，否则对于基板的引用也可以仅指基板的一部分，这对于本领域技术人员而言是可以理解的。例如，参考图1描述的空间分隔的ALD中，各前驱物被传送到基板，但在任意给定时间，任何单独的前驱物流仅被传送到基板的一部分。此外，对于在基板上沉积的引用可意味着裸基板以及具有沉积或形成在基板上的一个或多个膜或特征的基板。
如在说明书与所附权利要求书中所使用，术语“反应性气体”、“前驱物”、“反应物”等交替使用以表示包含一种在原子层沉积工艺中起反应的物质的气体。例如，第一“反应性气体”可仅吸附在基板的表面上并且可进一步与第二反应性气体起化学反应。
图1是根据本发明的一个或多个实施例的处理腔室20的一部分的示意性截面图。处理腔室20通常是可密封的壳体，其在真空或至少低压条件下操作。该系统包括能够跨基板60的顶表面61分配一个或多个气体的气体分配组件30。气体分配组件30可以是本领域技术人员已知的任意适合的组件，并且描述的特定气体分配组件不应作为对本发明的范围的限制。气体分配组件30的输出面面对基板60的第一表面61。
用于本发明的实施例的基板可以是任意适合的基板。在某些实施例中，基板是刚性的、离散的、大体上平坦的基板。如在本说明书与所附权利要求书中所使用，当涉及基板时，术语“离散的(discrete)”表示基板具有固定尺寸。一个或多个实施例的基板是半导体基板，例如200mm或300mm直径的硅基板。在某些实施例中，基板是硅、硅锗、砷化镓、氮化镓、锗、磷化镓、磷化铟、蓝宝石和碳化硅中的一个或多个。
气体分配组件30包括多个气体口与多个真空口，多个气体口用于将一个或多个气体流传输到基板60，多个真空口设置在每个气体口之间以将气体流传输至处理腔室20外。在图1的实施例中，气体分配组件30包括第一前驱物注入器120、第二前驱物注入器130和净化气体注入器140。注入器120、130、140可由系统计算机(未示出)(诸如主机)来控制(未示出)或者由腔室专用的控制器(诸如可编程逻辑控制器)来控制。前驱物注入器120通过多个气体口125将化合物A的反应性前驱物的连续(或脉冲)流注入处理腔室20。前驱物注入器130通过多个气体口135将化合物B的反应性前驱物的连续(或脉冲)流注入处理腔室20。净化气体注入器140通过多个气体口145将非反应性或净化气体的连续(或脉冲)流注入处理腔室20。净化气体将反应性材料与反应副产物从处理腔室20中移除。净化气体通常是惰性气体，诸如氮、氩和氦。气体口145设置在气体口125与气体口135之间以便将化合物A的前驱物与化合物B的前驱物分开，从而避免前驱物间的交叉污染。
在另一个方面，远程等离子体源(未示出)可在将前驱物注入处理腔室20前连接至前驱物注入器120和前驱物注入器130。反应性物质的等离子体可通过对远程等离子体源内的化合物施加电场来产生。可使用能够激活目标化合物的任何电源。例如，可使用利用基于DC、射频(RF)和微波(MW)的放电技术的电源。如果使用RF电源，其可被电容性地或电感性地耦合。也可通过基于热学的技术、气体解离技术、高能光源(例如UV能)或暴露于X射线源来产生此激活。示例性远程等离子体源能够从供货商(诸如万机科技股份有限公司(MKSInstruments,Inc.)与艾仪有限公司(AdvancedEnergyIndustries,Inc.))购买到。
该系统进一步包括连接至处理腔室20的泵送系统150。泵送系统150一般配置成通过一个或多个真空口155将气体流排出处理腔室20。真空口155设置在每个气体口之间以便在气体流与基板表面起反应后将气体流排出处理腔室20并且进一步限制前驱物之间的交叉污染。
该系统包括多个分隔物160，其设置在每个口之间的处理腔室20上。每个分隔物的下部分延伸接近基板60的第一表面61，例如，距离第一表面61约0.5mm或更多。以此方式，分隔物160的下部与基板表面隔开一距离，该距离足以在气体流与基板表面起反应后，允许气体流围绕所述下部朝向真空口155流动。箭头198指示气体流的方向。因为分隔物160用作对于气体流的物理阻挡物，所以它们还限制前驱物之间的交叉污染。所示配置仅作为说明而不应作为对本发明的范围的限制。本领域技术人员将理解到，所示气体分配系统仅仅是一个可能的分配系统并且可采用其他类型的喷淋头与气体分配组件。
此种原子层沉积系统(即，其中多个气体在同一时间分开地流向基板)被称为空间ALD。在操作中，基板60(例如通过机器人)被传送到处理腔室20且在进入处理腔室之前或之后可放置在梭65上。梭65沿着轨道70或某些其他适合的移动机构移动、经过处理腔室20、传递到气体分配组件30之下(或之上)。在图1所示的实施例中，梭65以线性路径移动通过腔室。如以下进一步解释的图3示出晶片以圆形路径移动通过旋转式传送带(carousel)处理系统的实施例。
往回参见图1，当基板60移动通过处理腔室20，基板60的第一表面61反复地暴露于来自气体口125的反应性气体A与来自气体口135的反应性气体B并且其间暴露于来自气体口145的净化气体。净化气体的注入被设计成在使基板表面110暴露于下一个前驱物以前从前一个前驱物中去除未反应的材料。在对于多种气体流(例如反应性气体或净化气体)的每一次暴露之后，气体流由泵送系统150通过真空口155排出。因为真空口可设置在每一个气体口的两侧，气体流通过两侧上的真空口155排出。因此，气体流从相应的气体口竖直地向下流向基板60的第一表面61，跨过基板表面110并且围绕分隔物160的下部，并且最终向上流向真空口155。以此方式，每种气体可跨基板表面110均匀地分配。箭头198指示气体流动的方向。也可在基板60暴露于多种气体流时旋转基板60。基板的旋转可有助于防止在形成的层中形成条带。基板的旋转可以是连续的或在离散的步骤中且可以在基板正在气体分配组件30下方经过时或当基板处于气体分配组件30之前和/或之后的区域时发生基板的旋转。
通常在气体分配组件30的后面提供充足的空间以确保对于最后气体口的完全暴露。一旦基板60完全传递到气体分配组件30之下，第一表面61就完全暴露于处理腔室20中的每个气体口。基板然后可以沿相反方向往回运输或向前运输。如果基板60沿相反方向移动，基板表面能以与第一暴露相反的次序再次暴露于反应性气体A、净化气体和反应性气体B。
例如，基板表面110暴露于每种气体的程度可由每种气体从气体口出去的流动速率与基板60的移动速率来确定。在一个实施例中，控制每种气体的流动速率以致于不会从基板表面61移除吸附的前驱物。每一个分隔物之间的宽度、设置在处理腔室20上的气体口的数量以及跨气体分配组件传递基板的次数也可确定基板表面61暴露于各种气体的程度。因此，沉积的膜的数量与质量可通过改变上述因素来优化。
虽然利用气体分配组件30向下朝向定位在气体分配组件下方的基板引导气体的流动来作出本工艺的描述，但可以理解此取向可以是不同的。在某些实施例中，气体分配组件30向上朝向基板表面引导气体的流动。如在本说明书与所附权利要求书中所用，术语“跨……传递(passedacross)”意味着基板已从气体分配组件的一侧移动到另一侧以使得基板的整个表面暴露于来自气体分配板的每种气体流。没有附加的描述，术语“跨……传递”没有暗示气体分配组件、气体流动或基板位置的任何特定取向。
在某些实施例中，梭65是用于携载基板60的基座66。总体上，基座66是帮助形成跨基板的均匀温度的载体。基座66可在双向上(相对于图1的布置，左到右和右到左)或在圆形方向上(相对于图3)移动。基座66具有用于携载基板60的顶表面67。基座66可以是加热的基座以使得可加热基板60用于处理。作为示例，基座66可由设置在基座66下面的辐射热灯90、加热板、电阻线圈或其他加热装置来加热。
在又一实施例中，基座66的顶表面67包括接受基板60的凹槽68，如图2所示。基座66通常比基板的厚度厚以使得在基板下面存在基座材料。在某些实施例中，凹槽68被设计尺寸以使得当基板60设置在凹槽68内时，基板60的第一表面61与基座66的顶表面67齐平，或与基座66的顶表面67基本上共面。换句话说，某些实施例的凹槽68被设计尺寸以使得当基板60设置于其中时，基板60的第一表面61不在基座66的顶表面67上方凸出。如在本说明书与所附权利要求书中使用，术语“基本上共面(substantiallycoplanar)”表示晶片的顶表面与基座组件的顶表面在±0.2mm内是共面的。在某些实施例中，顶表面在±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm内是共面的。
图1示出处理腔室的截面图，其中示出各个气体口。此实施例可以是各个气体口的宽度跨气体分配板的整个宽度基本上相同的线性处理系统，或者是各个气体口改变宽度以符合契形(pie-shaped)的契形段。图3示出契形气体分配组件30的一部分。基板将沿弧形路径32跨此气体分配组件30传递。各个气体口125、135、145、155的每一个在气体分配组件30的内周边缘33附近具有较窄的宽度并且在气体分配组件30的外周边缘34附近具有较大的宽度。各个气体口的形状或深宽比可以与气体分配组件30段的形状或深宽比成比例或不同。在某些实施例中，各个口成形为使得遵循路径32跨气体分配组件30传递的晶片的每一点在每个气体口下有大约相同的停留时间。基板的路径可以与气体口垂直。在某些实施例中，气体分配组件的每一个包括多个细长的气体口，所述多个细长的气体口在与基板横穿的路径基本上垂直的方向上延伸。如在本说明书与所述权利要求书中所用，术语“基本上垂直”意味着通常的移动方向大致垂直于气体口的轴。对于契形气体口，气体口的轴可以被视为被定义为沿着口的长度延伸的口的宽度的中点的线。如以下进一步描述，各个契形段的每一个可配置成传送单一反应性气体或空间上分开的或组合的多个反应性气体(例如在典型的CVD工艺中)。
可以使用具有多个气体注入器的处理腔室来同时处理多个晶片以使得晶片经历相同的工艺流程。例如，如图4所示，处理腔室100具有四个气体分配组件30(也称为注入器组件)与四个基板60。在处理的开头，基板60可定位在气体分配组件30(也称为注入器组件)之间。将旋转式传送带的基座66旋转45°将使得每个基板60移动到气体分配组件30(也称为注入器组件)以用于膜沉积。这是图4所示的位置。附加的45°旋转将移动基板60离开气体分配组件30(也称为注入器组件)。利用空间ALD注入器，在晶片相对于注入器组件的移动期间，膜沉积在晶片上。在某些实施例中，旋转基座66以使得基板60不停止在气体分配组件30(也称为注入器组件)之下。基板60与气体分配组件30的数量可以相同或不同。在某些实施例中，存在与气体分配组件的数量相同的被处理的晶片的数量。在一个或多个实施例中，被处理的晶片的数量是气体分配组件的数量的整数倍。例如，如果有四个气体分配组件，则有4x个被处理的晶片，其中x是大于或等于一的整数。
图4中所示的处理腔室100仅代表一个可能的配置而不应作为对本发明范围的限制。此处，处理腔室100包括多个气体分配组件30。在所示实施例中，有绕处理腔室100均匀地隔开的四个气体分配组件30。所示处理腔室100是八边形，然而，本领域技术人员将理解到，这是一个可能的形状且不应作为对本发明范围的限制。所示气体分配组件30是矩形，但本领域技术人员将理解到，气体分配组件可以是契形段，像图3中所示的那样。此外，每段可配置成将以其中多个不同反应性气体从相同段中流出的空间类型配置的方式传送气体或者可配置成传送单一反应性气体或反应性气体的混合物。
处理腔室100包括基板支撑设备，示为圆形基座66或基座组件。基板支撑设备或基座66能够将多个基板60移动到气体分配组件30的每一个之下。负载锁定82可连接到处理腔室100的一侧以允许从腔室100装载/卸载基板60。
处理腔室100可包括多个或一组第一处理站80，定位在多个气体分配组件30的任意一个或每一个之间。在某些实施例中，第一处理站80的每一个对基板60提供相同的处理。
处理站的数量与不同类型的处理站的数量可以依据工艺而改变。例如，可以有一、二、三、四、五、六、七或更多个处理站定位在气体分配组件30之间。每个处理站可以独立地提供与每个其他处理站组不同的处理，或可存在相同类型与不同类型的处理的混合。在某些实施例中，各个处理站中的一个或多个提供与其他各处理站中的一个或多个不同的处理。
在图5中所示的实施例中，一组第二处理站85定位在第一处理站80与气体分配组件30之间以使得通过处理腔室100旋转的基板60会依据基板60开始的地方而在遇到以下各者中的任何一个的第二个之前遇到气体分配组件30、第一处理站80和第二处理站85。例如，如图5所示，如果基板在第一处理站80处开始，则在遇到第二个的第一处理站85之前，会依次看到第一处理站80、气体分配组件30和第二处理站85。
处理站可以对基板、基板上的膜或基座组件提供任何适合类型的处理。例如，UV灯、闪光灯、等离子体源与加热器。晶片接着在具有气体分配组件30的位置到具有例如对晶片传送等离子体的喷淋头的位置之间移动。等离子体站被称为处理站80。在一个或多个示例中，可在每一沉积层之后利用等离子体处理来形成氮化硅膜。由于只要表面饱和，ALD反应在理论上就自我限制，所以对于沉积气体的附加暴露将不会对膜造成损害。
旋转式传送带的旋转可以是连续的或非连续的。在连续的处理中，晶片不断地旋转以使得它们轮流暴露于注入器的每一个。在非连续处理中，晶片可以被移动到注入器区域并停止，以及接着被移动到注入器之间的区域84并停止。例如，旋转式传送带可旋转以使得晶片从跨注入器的注入器中间的(inter-injector)区域起移动(或邻近注入器停止)并且继续移动到下一个其可以再暂停的注入器中间的区域。注入器之间的暂停可在每一个层沉积之间提供用于附加的处理步骤(例如暴露于等离子体)的时间。
在某些实施例中，处理腔室包括多个气体幕40。每一个气体幕40创建阻挡层以防止或最小化来自气体分配组件30的处理气体的移动从气体分配组件区域迁移并且防止或最小化来自处理站80的气体从处理站区域迁移。气体幕40可以包括气体与真空流的任何适合的组合，可以将各个处理段与相邻段隔离。在某些实施例中，气体幕40是净化(或惰性)气体流。在一个或多个实施例中，气体幕40是将气体从处理腔室移除的真空流。在某些实施例中，气体幕40是净化气体与真空流的组合，以使得依序存在净化气体流、真空流和净化气体流。在一个或多个实施例中，气体幕40是真空流与净化气体流的组合，以使得依序存在真空流、净化气体流和真空流。图4中所示气体幕40定位在气体分配组件30与处理站80的每一个之间，但将理解的是，这些幕可以定位在沿着处理路径的任一点或多点处。
图6示出包括气体分配组件220(也称为注入器)和基座组件230的处理腔室200的实施例。在此实施例中，基座组件230是刚体。某些实施例的刚体具有不大于0.05mm的下垂公差(drooptolerance)。例如，致动器232放置在基座组件230的外径区域的三个位置处。如在本说明书与所附权利要求书中所用，术语“外径”与“内径”分别是指靠近外周边缘与内边缘的区域。外径不是在基座组件230的极外边缘(例如靠近轴240)的特定位置，而是靠近基座组件230的外边缘231的区域。这可以在图6中从致动器232的放置看出。致动器232的数量可以从一个到适合可用物理空间的任何数量变化。某些实施例具有二、三、四或五组致动器232，其定位在外径区域231中。如在本说明书与所附权利要求书中所用，术语“致动器”是指能够将基座组件230或基座组件230的一部分移向或移离气体分配组件220的任何单部件或多部件机构。例如，致动器232可以用于确保基座组件230基本上平行于注入器组件220。在这方面上，如在本说明书与所附权利要求书中所用，术语“基本上平行”意味着部件的平行度的变化相对于部件之间的距离不会超过5％。
一旦由致动器232对基座组件230施加压力，基座组件230就可以被调平。当致动器232施加压力时，间隙210距离可以被设定在约0.1mm到2.0mm的范围内，或约0.2mm到约1.8mm的范围内，或约0.3mm到约1.7mm的范围内，或约0.4mm到约1.6mm的范围内，或约0.5mm到约1.5mm的范围内，或约0.6mm到约1.4mm的范围内，或约0.7mm到约1.3mm的范围内，或约0.8mm到约1.2mm的范围内，或约0.9mm到约1.1mm的范围内，或约1mm。
基座组件230定位在气体分配组件220之下。基座组件230包括顶表面241并且任选地包括顶表面241中的至少一个凹槽243。凹槽243可以根据被处理的晶片260的形状与尺寸而是任何适合的形状与尺寸。在所示的实施例中，凹槽243具有围绕外周边缘的阶梯区域。这些阶梯可以被尺寸设定成支撑晶片260的外周边缘。由阶梯支撑的晶片260的外周边缘的量例如依据晶片的厚度与已存在于晶片背侧上的特征的存在而变化。
在某些实施例中，如图6中所示，基座组件230的顶表面241中的凹槽243被尺寸设定成使得支撑在凹槽243中的晶片260具有与基座组件230的顶表面241基本上共面的顶表面261。如在本说明书与所附权利要求书中使用，术语“基本上共面”意味着晶片的顶表面与基座组件的顶表面在±0.2mm内是共面的。在某些实施例中，顶表面在±0.15mm、±0.10mm或±0.05mm内是共面的。
图6的基座组件230包括支撑柱240，该支撑柱240能够举升、下降并旋转基座组件230。基座组件230可包括加热器、或气体线，或在支撑柱240的中心内的电部件。支撑柱240可以是增加或减少基座组件230与气体分配组件220之间的间隙、将基座组件230移动到粗略位置的主要装置。致动器230然后可对基座组件的位置作出微调整以创建所选的间隙。
图6所示的处理腔室100是旋转式传送带类型的腔室，其中基座组件230可以保持多个晶片260。气体分配组件220可包括多个分开的注入器单元221，当晶片移动到注入器单元221之下时，各注入器单元221能够在晶片260上沉积膜或膜的一部分。图7示出旋转式传送带类型处理腔室200的立体图。示出两个契形注入器单元221定位在基座组件230的大致相对侧且在基座组件230上方。仅出于说明性目的示出注入器单元221的数量。将理解的是，可包括更多或更少的注入器单元221。在某些实施例中，存在足够数量的契形注入器单元221以形成符合基座组件230形状的形状。在某些实施例中，可独立地移动、移除和/或替换各个契形注入器单元221中的每一个而不影响任何其他注入器单元221。例如，可升起一段以允许机器人进出基座组件230与气体分配组件220之间的区域以装载/卸载晶片260。
图8示出本发明的另一个实施例，其中基座组件230不是刚体。在某些实施例中，基座组件230具有不大于约0.1mm的下垂公差、或不大于约0.05mm的下垂公差、或不大于约0.025mm的下垂公差、或不大于约0.01mm的下垂公差。因此，存在放置在基座组件230的外径区域231与内径区域239处的致动器232。致动器232可定位在基座组件230的内周与外周周围的任何适合数量的位置处。在某些实施例中，致动器232放置在外径区域231与内径区域239两者处的三个位置处。外径区域231与内径区域239两者处的致动器232对基座组件230施加压力。
现在参考图9到图12，本发明的一个或多个实施例针对包括具有转向器的圆形气体分配组件和基座组件的处理腔室。圆形气体分配组件220(可以在图9中看到该圆形气体分配组件220的一部分)定位在处理腔室内且包括在气体分配组件220的正面225中的多个细长气体口125、135、145。多个细长气体口125、135、145从邻近气体分配组件220的内周边缘227的区域朝向邻近外周边缘228的区域延伸。图9中示出的多个气体口包括第一反应性气体口125、第二反应性气体口135、绕第一反应性气体口与第二反应性气体口的每一个的净化气体口145以及真空口155。
基座组件230定位在处理腔室内以绕旋转轴沿基本上圆形的路径旋转至少一个基板。如在本说明书与所附权利要求书中所用，术语“基本上圆形”意味着如果基板要完成完全的旋转，该路径是圆形的。基座组件具有由内周边缘229与外周边缘231所界定的顶表面241(如图8所示)。基座组件230定位在气体分配组件220的下方以使得基座组件230的顶表面241面对气体分配组件220的正面225。
图10-12中所示的转向器290定位成改变反应性气体的流动方向以使得当基板在基座组件230上时，反应性气体相对于基板表面以小于约90°的角度接触晶片260的表面261。该角度是从相对于基座组件230的旋转取向或径向取向中测得的。在典型处理腔室中，气体流动意在以90°接触基板的表面。此处，转向器290导致气体流动偏斜而使得其不为90°。
转向器290改变反应性气体的流动的方向可变化。在某些实施例中，沿着旋转的方向(向前)、逆着旋转的方向(向后)、朝向内周边缘(向内)或朝向外周边缘(向外)引导流动。在一个或多个实施例中，转向器导致反应性气体的流动向内且向后倾斜、或向内且向前倾斜、或向外且向后倾斜、或向外且向前倾斜。
转向器290可以通过合并有角度的孔径291或通过使用直的但以一角度定位的孔径291来改变流动方向。图10示出定位在气体分配组件220的正面225处的转向器290。转向器290可以定位在正面225处以与此正面大致共面或者可以定位在气体口125、135内。
在某些实施例中，转向器290沿着基座组件的旋转的方向改变气体的流动。气体可被转向到的角度相对于基板表面可以是小于约90°的任何角度。在某些实施例中，该角度大于约45°、或50°、或55°、或60°、或65°、或70°、或75°、或80°或85°。在某些实施例中，该角度在约45°到约89°的范围内，或在约55°到约89°的范围内、或在约70°到约89°的范围内。
在某些实施例中，转向器290将气体的流动改变为逆着基座组件的旋转的方向引导。气体可被转向到的角度相对于基板表面可以是小于约90°的任何角度。在某些实施例中，该角度大于约45°、或50°、或55°、或60°、或65°、或70°、或75°、或80°或85°。在某些实施例中，该角度在约45°到约89°的范围内，或在约55°到约89°的范围内、或在约70°到约89°的范围内。
在某些实施例中，转向器290将气体的流动改变为基座组件的内周边缘引导。气体可被转向到的角度相对于基板表面可以是小于约90°的任何角度。在某些实施例中，该角度大于约45°、或50°、或55°、或60°、或65°、或70°、或75°、或80°或85°。在某些实施例中，该角度在约45°到约89°的范围内，或在约55°到约89°的范围内、或在约70°到约89°的范围内。
在某些实施例中，转向器290将气体的流动改变为基座组件的外周边缘引导。气体可被转向到的角度相对于基板表面可以是小于约90°的任何角度。在某些实施例中，该角度大于约45°、或50°、或55°、或60°、或65°、或70°、或75°、或80°或85°。在某些实施例中，该角度在约45°到约89°的范围内，或在约55°到约89°的范围内、或在约70°到约89°的范围内。
转向器290也可以顺着沿着或逆着旋转以及朝向内周边缘或朝向外周边缘的组合的先前方向中的任一个改变气体的流动。
图11示出可以附连到气体分配组件的正面225的转向器290。转向器290包括具有内周边缘293与外周边缘294的主体292。转向器290可以附连到气体分配组件的正面以使得气体流动的角度固定在单一角度，或者可以连接到控制器，所述控制器可以导致转向器倾斜以改变流动方向。
参考图12，气体分配组件220的一部分以截面示出。转向器290被示为定位在反应性气体口125内。致动器298连接到转向器290的外周边缘294并与转向器控制器299电连接。虽然只示出一个致动器298，但是将理解到转向器控制器299可以控制任意数量的致动器以对转向器290的倾斜提供完全控制。图12所示的实施例使转向器290的外周边缘294，相比转向器290的内周边缘293从组件220的正面225进一步延伸出。这将导致穿过转向器的反应性气体转向器朝向基座组件的内周边缘成角度。可以包括附加的致动器298，所述附加的致动器298允许转向器在该图的取向内以及垂直于该图的取向倾斜转向器。
在某些实施例中，在等离子体增强原子层沉积(PEALD)工艺期间，可形成一层或多层。在某些工艺中，等离子体的使用提供充足能量来促使物质进入激发态，在激发态中表面反应变得有利且可能。可以连续或脉冲地将等离子体引入该工艺中。在某些实施例中，前驱物(或反应性气体)与等离子体的顺序脉冲用于处理层。在某些实施例中，反应物可被本地地(即在处理区域内)或远程地(即在处理区域外)电离。在某些实施例中，远程电离可以发生在沉积腔室的上游，以使得离子或其他高能或光发射物质不与沉积膜直接接触。在某些PEALD工艺中，等离子体在从处理腔室外部产生，诸如通过远程等离子体产生系统。等离子体可经由对于本领域技术人员已知的任何适当的等离子体产生工艺或技术来产生。例如，等离子体可通过微波(MW)频率产生器或射频(RF)产生器中的一个或多个来产生。等离子体的频率可依据使用的特定反应性物质来调谐。适合的频率包括但不局限于2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz与100MHz。虽然可在本文中公开的沉积工艺期间使用等离子体，但应注意到可不需要等离子体。事实上，其他实施例涉及在没有等离子体的非常温和的条件下的沉积工艺。
根据一个或多个实施例，基板在形成层之前和/或之后经受处理。可以在相同腔室中或在一个或多个分开的处理腔室中执行此处理。在某些实施例中，基板从第一腔室移动到分开的第二腔室以便进一步处理。基板可以从第一腔室直接移动到分开的处理腔室，或者其可以从第一腔室移动到一个或多个转移腔室，并接着移动到分开的处理腔室。因此，处理设备可包括与转移站连通的多个腔室。此种设备可被称为“群集工具”或“群集系统”等。
一般来说，群集工具是包括多个腔室的模块化系统，所述多个腔室执行多种功能，包括基板中心寻找与取向、脱气、退火、沉积和/或蚀刻。根据一个或多个实施例，群集工具至少包括第一腔室与中央转移腔室。中央转移腔室可容纳机器人，机器人可以使基板穿梭于处理腔室与负载锁定腔室之间和之中。转移腔室通常维持在真空条件并且提供用于使基板从一个腔室穿梭到另一个和/或负载锁定腔室的中间阶段，所述负载锁定腔室定位在群集工具的前端。可适用于本发明的两个公知群集工具是可从加州圣克拉拉市的应用材料公司购买到的与一个这种分阶段真空基板处理设备的细节公开在Tepman等人在1993年2月16日发布的名为“分阶段真空晶片处理设备与方法(Staged-VacuumWaferProcessingApparatusandMethod)”的美国专利No.5,186,718中。然而，可出于执行如本文所述的工艺的特定步骤的目的而改变腔室的确切配置与组合。可使用的其他处理腔室包括但不局限于循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洗、化学清洗、诸如RTP之类的热处理、等离子体氮化、脱气、取向、羟化以及其他基板工艺。通过在群集工具上的腔室中执行工艺，可以避免具有大气杂质对基板的表面污染而无需在沉积后续膜之前进行氧化。
根据一个或多个实施例，当基板从一个腔室移动到下一个腔室时，基板连续处于真空或“负载锁定”的条件下，而不暴露于环境空气。因此转移腔室要在真空下并且在真空压力下“抽空(pumpdown)”。惰性气体可存在于处理腔室或转移腔室中。在某些实施例中，惰性气体用作净化气体以在基板的表面上形成层之后移出反应物中的一些或全部。根据一个或多个实施例，净化气体注入在沉积腔室的出口以防止反应物从沉积腔室移动到转移腔室和/或附加的处理腔室。因此，惰性气体的流动在腔室的出口形成幕。
在处理期间，基板可以被加热或冷却。可通过任何适合的方式实现此加热或冷却，包括但不受限于：改变基板支撑件(例如基座)的温度以及使加热或冷却的气体流到基板表面。在某些实施例中，基板支撑件包括加热器/冷却器，加热器/冷却器可以被控制为传导地改变基板温度。在一个或多个实施例中，所采用的气体(反应性气体或惰性气体)经加热或冷却以局部地改变基板温度。在某些实施例中，加热器/冷却器定位在邻近基板表面的腔室内对流地改变基板温度。
基板也可以在处理期间静止或旋转。旋转基板可以被连续地旋转或以离散的步骤旋转。例如，基板可在整个工艺中一直旋转，或者基板可以在暴露于不同反应性或净化气体之间旋转一小量。在处理期间旋转基板(连续地或依步骤)可通过最小化例如气体流动几何中局部变化的影响来帮助产生更均匀的沉积或蚀刻。
虽然以上内容针对本发明的实施例，但是可设计本发明的其他和进一步的实施例而不背离本发明的基本范围，并且本发明的范围由所附权利要求书来确定。