專利名稱：瞄準(zhǔn)筒反應(yīng)器噴嘴的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及材料在半導(dǎo)體晶片上的化學(xué)汽相淀積，更具體點(diǎn)說涉及一種方法和裝置，用來準(zhǔn)確地確定并調(diào)節(jié)筒反應(yīng)器噴嘴的取向，以便提高淀積在半導(dǎo)體晶片上的材料的厚度均勻性。
化學(xué)汽相淀積是一種在半導(dǎo)體晶片上生長起一薄層材料使其晶格結(jié)構(gòu)與晶片的晶格結(jié)構(gòu)相同的方法。采用這種方法，可在半導(dǎo)體晶片上敷設(shè)一層具有不同導(dǎo)電率的材料來得到需要的電學(xué)性能?；瘜W(xué)汽相淀積法被廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)中，以便在晶片表面上建立起外延層來得到晶片需要的電學(xué)性能。例如，將輕度摻雜的外延層淀積在重度摻雜的基片上，由于基片的低電阻，可使CMOS器件在獲得抗閉鎖性方面優(yōu)化。也可獲得其他好處，如精確控制摻雜物濃度分布和免除氧氣。
化學(xué)汽相淀積是在各種反應(yīng)器內(nèi)完成的，在該器內(nèi)反應(yīng)氣體流過半導(dǎo)體晶片的表面。筒(筒形)反應(yīng)器是半導(dǎo)體工業(yè)中采用的最普通的反應(yīng)器型式。傳統(tǒng)的筒反應(yīng)器具有碳化硅涂覆的石墨接受器，它們是一些多角形的管子，其壁在朝向底部的方向上略微向外傾斜。沿著每一個(gè)接受器壁垂直地排列著許多圓形的凹部，以便用來接受半導(dǎo)體晶片。在反應(yīng)室內(nèi)接受器被懸掛并轉(zhuǎn)動(dòng)，反應(yīng)氣體在該室頂部的附近通過兩個(gè)噴嘴而被引入，這兩個(gè)噴嘴通常將水平的氣體射流導(dǎo)入到室內(nèi)。射流組合件夾持并瞄準(zhǔn)噴嘴，使兩個(gè)射流在一個(gè)位在接受器和反應(yīng)室內(nèi)壁之間的點(diǎn)上互相沖撞，理想地消除氣體射流的圓周分速度?；旌系臍怏w射流一般向下流動(dòng)，越過被接受器夾持的晶片上暴露的表面，來到反應(yīng)室的底部。
與在筒反應(yīng)器中的化學(xué)汽相淀積有關(guān)的主要問題之一是如何保持淀積材料在晶片間和晶片內(nèi)的厚度均勻性。隨著集成電路線寬的變細(xì)，厚度均勻性變得越來越重要。集成電路的變細(xì)的線寬需要極其平的表面，以便適應(yīng)光刻時(shí)受限制的景深能力。
影響厚度均勻性的眾多因素有噴嘴的方向通過每一噴嘴的氣體的流率和接受器的斜角。一般地說，調(diào)節(jié)噴嘴方向影響到沿著接受器的垂直方向上的厚度均勻性，而調(diào)節(jié)噴嘴間的相對(duì)質(zhì)量流率影響到水平方向上的厚度均勻性。另外，厚度均勻性的小量改變可以通過溫度的調(diào)節(jié)和通過接受器的清掃氣流的改變來做到。
在過去，噴嘴方向的校驗(yàn)和調(diào)節(jié)包括下列步驟打開筒反應(yīng)器，在反應(yīng)室內(nèi)發(fā)自每個(gè)噴嘴的氣體射流在理論上應(yīng)該指向的地方懸掛一塊目標(biāo)柵格，并安裝一根管狀指示器使它套在噴嘴端頭上。當(dāng)需要調(diào)節(jié)時(shí)，先須將從反應(yīng)氣體源到射流組合件的輸送管線斷開，并將組合件內(nèi)的一個(gè)鎖緊螺帽松開，使噴嘴能夠移動(dòng)而不損壞組合件。當(dāng)將噴嘴移動(dòng)到理想位置使指示器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)再將鎖緊螺帽擰緊，并將輸送管線重新接上。
這種噴嘴瞄準(zhǔn)程序不僅花費(fèi)時(shí)間，而且還是污染的潛在根源。一般地說，化學(xué)汽相淀積涉及要把揮發(fā)性的反應(yīng)劑(如SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2或SiH4)和承載氣體(通常為氫)引入到反應(yīng)器內(nèi)。這些反應(yīng)劑極能與氧、水蒸汽和有機(jī)化合物起作用。雖然盡力避免污染，但現(xiàn)有技術(shù)的程序在安裝目標(biāo)和指示器時(shí)和在部分拆開并重裝夾持噴嘴的射流組合件時(shí)由于硅淀積的移位，潛在地會(huì)引起污染。
另外，這個(gè)程序由于指示器撤走時(shí)噴嘴有機(jī)會(huì)移動(dòng)，可能會(huì)不準(zhǔn)確。噴嘴的漂移有時(shí)會(huì)使噴嘴在調(diào)節(jié)后離開對(duì)準(zhǔn)的程度比調(diào)節(jié)前更多，特別是在調(diào)節(jié)量較小時(shí)。此外，現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)準(zhǔn)方法取決于指示器與噴嘴之間的配合程度以及指示器的直度。但由于調(diào)節(jié)方法本身的性質(zhì)，指示器的配合和直度會(huì)不利地受到時(shí)間的影響，從而降低調(diào)節(jié)方法的準(zhǔn)確度。
在本發(fā)明的好幾個(gè)目的和特征中要提出的是提供一種裝置，以便筒反應(yīng)器的噴嘴定位得更為準(zhǔn)確，從而使晶片內(nèi)和晶片間外延層厚度的均勻性提高；提供這樣一種裝置，使安裝目標(biāo)和指示器來校驗(yàn)噴嘴位置的頻度減少；提供這樣一種裝置，使在進(jìn)行噴嘴調(diào)節(jié)時(shí)不需部分拆開或松開硬件；提供這樣一種裝置，使反應(yīng)室內(nèi)被污染的潛在危險(xiǎn)減少；提供這樣一種裝置，使噴嘴能被定位而可不必打開筒反應(yīng)器；提供這樣一種裝置，使噴嘴的定位能夠高度準(zhǔn)確地重現(xiàn)；提供這樣一種裝置，使能進(jìn)行小而準(zhǔn)確的噴嘴位置調(diào)節(jié)；以及提供這樣一種裝置，使噴嘴能夠相對(duì)于目前的噴嘴位置重新定位。
另外本發(fā)明還提供一種用于校正帶刻度的噴嘴定位器的方法，便能得到高度準(zhǔn)確地重現(xiàn)的和準(zhǔn)確的結(jié)果。
簡(jiǎn)要地說，本發(fā)明的射流組合件具有一個(gè)噴嘴和一個(gè)定位裝置。該噴嘴適宜安裝在一個(gè)與反應(yīng)氣體供應(yīng)源有管路連通的筒反應(yīng)器上，以便有選擇地從供應(yīng)源將反應(yīng)氣體的射流發(fā)放到反應(yīng)室。該噴嘴可相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)，以便有選擇地改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。定位裝置被連接到噴嘴上，以便用來使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)，從而改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。定位裝置的構(gòu)造使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置能夠定量地測(cè)出，從而能夠重現(xiàn)地瞄準(zhǔn)噴嘴，以便選擇反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。
在另一方面，本發(fā)明的裝置具有一個(gè)噴嘴、一個(gè)連接器和一個(gè)多軸臺(tái)座。噴嘴可相對(duì)于筒反應(yīng)器環(huán)繞第一和第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以便有選擇地改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。第二軸線通常垂直于第一軸線。連接器被連接到噴嘴上并向外伸出離開筒反應(yīng)器，以便使噴嘴根據(jù)連接器的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)噴嘴裝在筒反應(yīng)器上時(shí)多軸臺(tái)座被設(shè)置在反應(yīng)室的外側(cè)并具有第一和第二兩個(gè)滑塊單元。第一單元連接到連接器上，第二單元連接到筒反應(yīng)器上。第一單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第一平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第二軸線旋轉(zhuǎn)。第二單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第二平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種優(yōu)化瞄準(zhǔn)筒反應(yīng)器上噴嘴的方法。該方法包括下列步驟瞄準(zhǔn)噴嘴使它向著筒反應(yīng)器內(nèi)的第一目標(biāo)點(diǎn)，使噴嘴繞樞軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)預(yù)定的數(shù)量而指向與第一目標(biāo)點(diǎn)間隔開的第二目標(biāo)點(diǎn)，測(cè)量這兩目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，從而可建立一個(gè)與噴嘴在現(xiàn)有的和希望的反應(yīng)氣體發(fā)放點(diǎn)之間的移動(dòng)距離有關(guān)的校正因數(shù)。
本發(fā)明的其他一些目的和特征部分可自明，部分將在下面指出。
現(xiàn)在簡(jiǎn)要說明附圖

圖1為一筒反應(yīng)器的局部的概略透視圖2為一氣體環(huán)和氣體噴射器的射流組合件的頂視平面圖；圖3為一射流組合件和多軸臺(tái)座的部分剖開的局部的側(cè)視圖；圖3A為圖3的射流組合件的內(nèi)側(cè)端的放大的局部橫剖面圖；及圖4為一多軸臺(tái)座的后視圖。
在所有這些附圖中用相應(yīng)的標(biāo)號(hào)指示相應(yīng)的部件。
現(xiàn)在參閱附圖特別是圖1，在晶片W的一個(gè)表面上用化學(xué)汽相淀積一層半導(dǎo)體材料而使用的筒反應(yīng)器用標(biāo)號(hào)10總體地示出。筒反應(yīng)器包括一個(gè)總體地用標(biāo)號(hào)12指出的殼體，該殼體限定一個(gè)反應(yīng)室14，晶片W就放置在其內(nèi)以便進(jìn)行化學(xué)汽相淀積。殼體具有一個(gè)倒置的石英鐘形瓶或反應(yīng)室容器20、一個(gè)氣體環(huán)22和一個(gè)密封板24。
有一個(gè)總體地用標(biāo)號(hào)30指出的提升組合件通常設(shè)置在反應(yīng)室14之上，以便提升和降下一根石英吊桿32和一個(gè)五邊形的涂覆硅的石墨接受器34，使它們走出和進(jìn)入鐘形瓶20。接受器34懸掛在吊桿32上。接受器34在每個(gè)側(cè)壁上具有三個(gè)在垂直方向上排列的凹部36，其大小可夾持150mm的半導(dǎo)體晶片W。接受器34的側(cè)壁在朝向底部的方向上略微向外傾斜，使晶片W擱置在接受器上時(shí)由重力保持在位。另外，這個(gè)傾斜當(dāng)氣體在接受器34和鐘形瓶20之間向下流動(dòng)時(shí)能夠減少邊界層效應(yīng)，因而能提高外延層厚度的均勻性。應(yīng)該知道的是，接受器34可具有不同數(shù)目的側(cè)壁和晶片凹部，并可構(gòu)造得可以用來加工不同大小的晶片，但這些都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
有一支承密封板24的蓋罩40設(shè)在接受器34之上。連接到蓋罩40的提升臂42使蓋罩能被提升和降下，從而可相對(duì)于鐘形瓶20而提升和降下密封板24，吊桿32和接受器34。有一用來使吊桿32和接受器34環(huán)繞其縱長軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)組合件44和一用來控制驅(qū)動(dòng)組合件的控制器46設(shè)在蓋罩40的頂部。連接通過蓋罩40的清掃氣體管線48將清掃氣體送到密封板24和驅(qū)動(dòng)組合件44上。上述筒反應(yīng)器10的構(gòu)造為半導(dǎo)體工業(yè)所熟知。因此，本文只一般地說明其特征和操作方法。
如圖2所示，氣體環(huán)22包括兩個(gè)射流口空腔50，這兩空腔分別在環(huán)的兩個(gè)相對(duì)側(cè)沿水平方向延伸通過氣體環(huán)。每一空腔50都是沿著一個(gè)與徑向偏斜的方向延伸通過氣體環(huán)的。另外，這兩空腔50的取向使它們的中心線相交在兩個(gè)空腔之間的中間一點(diǎn)P上，該點(diǎn)在圓周上離開每一空腔的間隔約為90°。一個(gè)總體地用標(biāo)號(hào)52指出的噴射氣體的射流組合件部分被接納在每一個(gè)射流口空腔50內(nèi)。在化學(xué)汽相淀積過程中，反應(yīng)氣體通過這兩個(gè)射流組合件52被輸送到反應(yīng)室14內(nèi)。
圖3示出一個(gè)噴射氣體的射流組合件52。有一總體地用標(biāo)號(hào)60指出的噴嘴被設(shè)置在組合件52的內(nèi)端(圖3中的左邊)。噴嘴60被夾持在一個(gè)內(nèi)部的管狀體62內(nèi)，而該內(nèi)部體62被固緊在一個(gè)外部的管狀體64上，該外部體64在其外側(cè)端連結(jié)著一個(gè)撓性的伸縮管66。內(nèi)部體62、外部體64和伸縮管66一起組成一個(gè)噴嘴殼體組合件。有一形式為桿的連接器68從噴嘴60向外延伸到一個(gè)總體地用標(biāo)號(hào)70指出的定位裝置。連接器68可長到1英尺或更多。
內(nèi)部件62和外部件64用一連結(jié)螺帽72連結(jié)在一起。有一保持在內(nèi)部體62一個(gè)槽內(nèi)的O形環(huán)72將內(nèi)部體62和外部體64之間的界面密封起來。內(nèi)部體62靠近其內(nèi)端有一帶螺紋的外部76，以便用來與氣體環(huán)22的射流口空腔50內(nèi)的螺紋嚙合而將射流組合件52連結(jié)在其上。有一第二O形環(huán)78被夾持在內(nèi)部體62和氣體環(huán)22之間，以便用來密封在氣體環(huán)和相應(yīng)的射流組合件52之間的界面。如在圖3A中可最好地看到，在內(nèi)部體62的內(nèi)端內(nèi)設(shè)有一個(gè)由對(duì)置的球形襯套90、92組成的球形襯套組合件，以便用來夾持噴嘴60。有一短管96與襯套92的外側(cè)端接觸并有一帶螺紋的保持器98用螺紋與內(nèi)部體62內(nèi)徑上的螺紋嚙合，以便將襯套組合件和短管保持在體內(nèi)的位置上。
再看圖3，外部體64有一延伸通過其側(cè)邊的出口100，該出口設(shè)有一個(gè)接頭102可用來與管線104(圖1)連接，以便將反應(yīng)氣體供應(yīng)給射流組合件52。伸縮管66在其內(nèi)端有一凸緣106，以便用緊固件108將伸縮管連結(jié)到外部體64上，而在其外端有一圓筒形部110，以便用來夾持一個(gè)具有對(duì)置球形襯套112，114的第二襯套組合件。有一帶螺紋的保持器118用螺紋與伸縮管圓筒部110內(nèi)徑上的螺紋嚙合，以便將襯套組合件夾持在伸縮管66內(nèi)的位置上。
噴嘴60有一管狀段120(圖3A)將成為射流的反應(yīng)氣體導(dǎo)入到反應(yīng)室14內(nèi)。在管狀段120的外端制出一個(gè)球形樞軸122，該樞軸被緊握在內(nèi)部體62內(nèi)的兩個(gè)對(duì)置的球形襯套90、92內(nèi)，從而使噴嘴60和內(nèi)部體之間的界面密封，使噴嘴可在噴嘴殼體組合件內(nèi)繞樞軸旋轉(zhuǎn)。連接桿68與對(duì)著管狀段120的樞軸122是成為一個(gè)整體制出的。桿68有一內(nèi)部通道124從桿本身延伸出來，通過樞軸122和管狀段120。有一孔眼126垂直地延伸通過桿68，使得在噴嘴的殼體內(nèi)部和內(nèi)部通道120之間構(gòu)成流體連通，借以將反應(yīng)氣體從殼體組合件的內(nèi)部導(dǎo)向噴嘴的管狀段120，使反應(yīng)氣體可進(jìn)入到反應(yīng)室14內(nèi)。雖然其他取向也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，但我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩個(gè)射流組合件52的孔眼126相互采用相似的取向時(shí)可得到均勻的外延層厚度。最好，兩個(gè)射流組合件52的桿68這樣取向，使孔眼126的中心線垂直。桿68被連接到定位裝置70上，以便使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器10繞樞軸旋轉(zhuǎn)，從而改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室14的方向。有一定位在第二襯套組合件110內(nèi)的球軸承128可滑動(dòng)地接納著連接桿68。該軸承128可在襯套組合件110內(nèi)繞樞軸旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)噴嘴60在襯套組合件90內(nèi)環(huán)繞球形樞軸122旋轉(zhuǎn)時(shí)，球軸承128不會(huì)受到約束。在連接桿和球軸承128之間有一O形環(huán)130將兩者之間的界面密封。
現(xiàn)在參閱圖3和4，定位裝置具有一個(gè)多軸臺(tái)座，該臺(tái)座包括一個(gè)按水平運(yùn)動(dòng)取向的第一滑動(dòng)單元140和一個(gè)連接在第一單元上并按垂直運(yùn)動(dòng)取向的第二滑動(dòng)單元142。連接桿68裝在第一滑動(dòng)單元140上，而第二滑動(dòng)單元連接到一個(gè)底部144上，該底部裝在筒反應(yīng)器10周圍的一個(gè)工作臺(tái)146(圖1)上，使當(dāng)?shù)谝缓偷诙瑒?dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)噴嘴60可相對(duì)于反應(yīng)室14而運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)滑動(dòng)單元除取向不同外，其余基本相同。
第一滑動(dòng)單元140包括一個(gè)通常為槽形的部分150和一個(gè)被接納在槽形部分的槽內(nèi)的長方形部分152。有一對(duì)帶保持器的直線滾珠軸承組合件154(其保持器可在圖4中看到)在槽的兩個(gè)反對(duì)側(cè)內(nèi)形成的溝(未示出)內(nèi)走動(dòng)，其時(shí)長方部152的兩側(cè)面對(duì)這兩個(gè)反對(duì)側(cè)。有一用緊固件158固定地裝在第一滑動(dòng)單元140的長方部152上的支架156支承著一個(gè)球軸承和襯套的組合件160，該組合件160用螺紋通過支架的一個(gè)向下伸出部162的下端而被連結(jié)著。連接桿68通過軸承和襯套組合件160自由端上的孔而被接納著，該組合件使連接桿68和支架156之間可進(jìn)行任意的繞樞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
有一沖擊板164固定地連接在長方部152的左端(可從圖4看到)。從沖擊板164伸出的兩根導(dǎo)桿166可滑動(dòng)地被接納在槽形部150內(nèi)。在導(dǎo)桿166內(nèi)的圈簧(未示出)可使長方部152返回到右邊，如圖4所示。從沖擊板164頂部向右伸出的舌片168上設(shè)有一條縱長槽(未示出)，通過該槽定位緊固件170可被接納在槽形部150的端板172的頂部?jī)?nèi)。只要定位緊固件170沒有被擰緊，舌片168和沖擊板164就可相對(duì)于槽形部150的端板172運(yùn)動(dòng)。擰緊定位緊固件170就可使長方部150和槽形部152相互相對(duì)地各自固定在位。
裝在第一滑動(dòng)單元140的槽形部150的端板172上的測(cè)微計(jì)174延伸通過端板并與一個(gè)埋在長方部152的沖擊板164內(nèi)的硬化的球軸承176接合。測(cè)微計(jì)174沒有與軸承176或沖擊板164連接。但導(dǎo)桿內(nèi)的圈簧可將軸承偏壓在測(cè)微計(jì)上，并且槽形部150和長方部152另外在中間用片簧178連接起來，該片簧也向右偏壓長方部(如圖4)，從而可使硬化的軸承176始終與測(cè)微計(jì)174的端頭接合。
測(cè)微計(jì)174為一慣常使用的游標(biāo)測(cè)微計(jì)，其上有一螺旋部180可在套殼182內(nèi)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)捏手184便可使螺旋部相對(duì)于套殼而伸出或縮進(jìn)。分別設(shè)在捏手和套殼上的游標(biāo)刻度186、188使螺旋部180相對(duì)于套殼182的位置能夠得到精確的測(cè)量。如果將測(cè)微計(jì)174的捏手按順時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)(圖4中從右邊看去)，螺旋部180便從套殼182內(nèi)伸出，從而推動(dòng)沖擊板164(于是連同長方部152)向左相對(duì)于槽形部移動(dòng)。當(dāng)將測(cè)微計(jì)174按反時(shí)針向轉(zhuǎn)動(dòng)以便使螺旋部180縮進(jìn)到套殼182內(nèi)時(shí)，片簧178便會(huì)動(dòng)作使長方部152向右移動(dòng)。由于第一滑動(dòng)單元140的長方部152被連接到連接桿68上，因此噴嘴60環(huán)繞一條通過球形樞軸122中心的垂直軸線旋轉(zhuǎn)，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微計(jì)174使噴嘴在一水平的平面上精確地定向。
第二滑動(dòng)單元142具有與第一單元140基本相同的構(gòu)造。只是第二單元142是在從圖4中第一單元140的位置按反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°的位置上定向的。第二單元142包括一個(gè)通常為槽形的部分190和一個(gè)被接納在槽形部分的槽內(nèi)的長方形部分192。有一對(duì)帶保持器的線性滾珠軸承(未示出)可滑動(dòng)地將長方部192連接到槽形部190上。第一單元140的槽形部150被固定地連接到第二單元142的長方部192上，以便使第一單元的垂直運(yùn)動(dòng)與第二單元的長方部結(jié)合。連接到支架156的連接桿68被連接到第一單元140上，和第二單元142的長方部192一起在垂直方向上移動(dòng)。第二單元142的槽形部190被固定地連結(jié)在底部144上，而該底部則裝在筒反應(yīng)器10周圍的工作臺(tái)146(圖1)上。
在第二單元142的長方部192的下端固定地連接著一塊沖擊板202。有兩根從沖擊板202向上延伸的導(dǎo)桿204可滑動(dòng)地被接納在槽形部190內(nèi)。在導(dǎo)桿204內(nèi)的圈簧(未示出)向上偏壓長方部192。從沖擊板202的左端向上伸出的舌片206(可從圖4看到)有一條縱長溝208(圖3)，通過該溝定位緊固件210可被接納在固定在槽形部190上的端板212的左端內(nèi)。只要定位緊固件210沒有被擰緊，舌片206就可與沖擊板202一起相對(duì)于槽形部190的端板運(yùn)動(dòng)。擰緊定位緊固件210可使第二單元144的長方部192和槽形部192相互相對(duì)地各自固定在位。
裝在第二滑動(dòng)單元142的槽形部190的端板212上的第二測(cè)微計(jì)214延伸通過端板并與一個(gè)埋在長方部192的沖擊板202內(nèi)的硬化的球軸承216接合。測(cè)微計(jì)214沒有與軸承216或沖擊板204連接，但導(dǎo)桿內(nèi)的圈簧可將軸承偏壓在測(cè)微計(jì)上。另外槽形部190和長方部192在中間用片簧218連接起來，該片簧也將長方部向上偏壓，從而可使硬化的軸承216始終與測(cè)微計(jì)214的端頭接合。
總體地用標(biāo)號(hào)214指出的第二測(cè)微計(jì)也是一個(gè)慣常使用的游標(biāo)測(cè)微計(jì)，其上有一螺旋部220可在套殼222內(nèi)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)捏手224便可使螺旋部相對(duì)于套殼而伸出或縮進(jìn)。分別設(shè)在捏手和套殼上的游標(biāo)刻度226、228使螺旋部220相對(duì)于套殼222的位置能夠得到精確的測(cè)量?？梢灶A(yù)見，其他型式的測(cè)微計(jì)及/或執(zhí)行件如數(shù)字電子測(cè)微計(jì)可被用來替代較優(yōu)實(shí)施例中人工模擬的第一和第二測(cè)微計(jì)174、214，但這仍未離開本發(fā)明的范圍。如果將第二測(cè)微計(jì)214的捏手224按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)(從頂上看去)，螺旋部220便從套殼222內(nèi)伸出，從而推動(dòng)沖擊板202(因此連同長方部192)向下相對(duì)于槽形部190運(yùn)動(dòng)。當(dāng)將第二測(cè)微計(jì)214轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋部220縮進(jìn)到套殼222內(nèi)時(shí)，片簧218和導(dǎo)桿204內(nèi)的圈簧便會(huì)動(dòng)作使長方部192向上移動(dòng)。這樣可以看到，只要轉(zhuǎn)動(dòng)第二測(cè)微計(jì)214，便可在一垂直平面上使噴嘴60進(jìn)行非常精確的繞樞軸旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榈谝粏卧?40和連接桿68的安裝已使其垂直運(yùn)動(dòng)與第二單元142的長方部192結(jié)合在一起。
這樣設(shè)計(jì)時(shí)，噴嘴60的方向(因此也就是氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室14的方向)可以通過每一個(gè)測(cè)微計(jì)捏手184、224的轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)。每一氣體噴射組合件52的第一測(cè)微計(jì)174都可被調(diào)節(jié)，使第一單元140的相應(yīng)的長方部152相對(duì)于工作臺(tái)146水平地移動(dòng)，從而使連接桿68環(huán)繞垂直軸線旋轉(zhuǎn)而在水平面上調(diào)整噴嘴60。與此相似，第二測(cè)微計(jì)214可被調(diào)節(jié)使第二單元142相對(duì)于工作臺(tái)146而垂直地移動(dòng)，從而使連接桿68環(huán)繞水平軸線旋轉(zhuǎn)而在垂直平面上調(diào)整噴嘴60。將第一和第二滑動(dòng)單元140、142的運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來便可瞄準(zhǔn)噴嘴60使它朝向一個(gè)與空腔50中心線垂直的平面上的任何一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)(在噴嘴和滑動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)范圍之內(nèi))。所有這些噴嘴的調(diào)節(jié)都可影響沿著接受器34垂直方向的晶片內(nèi)和晶片間的材料厚度的均勻性。由于測(cè)微計(jì)具有刻度186、188、226、228，因此位置可以重復(fù)得出，垂直的厚度均勻性可以得到精確的控制。
一旦瞄準(zhǔn)后，噴嘴60便可準(zhǔn)備將反應(yīng)氣體發(fā)送到筒反應(yīng)器的反應(yīng)室14內(nèi)。反應(yīng)氣體通過進(jìn)入口100進(jìn)入每一個(gè)噴嘴殼體組合件內(nèi)，流動(dòng)通過孔眼126，然后進(jìn)入到內(nèi)部通道124內(nèi)。噴嘴60將成為射流的氣體導(dǎo)引到反應(yīng)室14內(nèi)。從每一噴嘴出來的射流沖撞在一個(gè)點(diǎn)P上(圖2)，當(dāng)各射流的質(zhì)量流率相等時(shí)可理想地消除圓周方向的分速度。氣體先經(jīng)過充分混和，然后通常是在接受器34和反應(yīng)室14的內(nèi)壁之間向下流動(dòng)，越過夾持在接受器內(nèi)的各個(gè)晶片W的暴露表面。
為了定期校驗(yàn)本裝置，可將一個(gè)目標(biāo)柵格裝設(shè)在反應(yīng)室14內(nèi)射流理想上應(yīng)該射向的地方，該目標(biāo)柵格與上面說過的在現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)準(zhǔn)方法內(nèi)所使用的相似。如同現(xiàn)有技術(shù)的方法那樣，在噴嘴的端頭上也裝上一個(gè)管狀指示器(未示出)。調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)174、214直到指示器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)柵格上的目標(biāo)中心為止，相應(yīng)刻度186、188、226、228的位置被讀出并記錄下來。然后調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)174使指示器對(duì)準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，該目標(biāo)點(diǎn)位在中心目標(biāo)點(diǎn)的右面或左面離開一個(gè)預(yù)定的距離(如5mm)，再一次將刻度位置186、188讀出并記錄下來。與此相似，測(cè)微計(jì)174被調(diào)回到中心目標(biāo)位置上，然后調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)214使指示器對(duì)準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，該目標(biāo)點(diǎn)位在中心目標(biāo)點(diǎn)的正上面或正下面離開一個(gè)預(yù)定的距離，將刻度位置226、228讀出并記錄下來。這樣，在噴嘴的柵格位置和測(cè)微計(jì)讀數(shù)之間的相關(guān)因數(shù)便可計(jì)算出來，從而噴嘴的運(yùn)動(dòng)可與測(cè)微計(jì)的伸出和縮進(jìn)精確地關(guān)聯(lián)起來。例如當(dāng)指示器走過兩個(gè)目標(biāo)柵格時(shí)第一測(cè)微計(jì)174移動(dòng)十個(gè)單位，那么為了使噴嘴在目標(biāo)平面上走過一個(gè)柵格單位，測(cè)微計(jì)就須移動(dòng)五個(gè)單位。以這樣的方式，操作者可在關(guān)聯(lián)的公式中采用慢常使用的柵格單位來求得測(cè)微計(jì)的設(shè)定位置。
一旦完成校正，在設(shè)備改變?nèi)绶磻?yīng)室更換前，就不再需要重新校正了。因此操作者只須校核測(cè)微計(jì)設(shè)定位置來驗(yàn)證射流的定位，不需打開反應(yīng)器10及裝設(shè)目標(biāo)柵格和指示器。如果發(fā)現(xiàn)厚度有變化，可在反應(yīng)室的外面調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)使位置稍作改變。由于具有長的連接桿并能用測(cè)微計(jì)作細(xì)小調(diào)節(jié)，因此可以做到非常準(zhǔn)確和可重復(fù)得出的噴嘴調(diào)節(jié)。本裝置可消除上面說過的繁瑣的噴嘴調(diào)節(jié)程序和伴隨而來的操作者發(fā)生錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。由于噴嘴調(diào)節(jié)并不涉及部分拆卸射流組合件，因此任何時(shí)候都可容易而快速地完成，停工時(shí)間較少。另外，由于指示器和目標(biāo)不是經(jīng)常需要安裝并且由于新的程序并不需要拆卸射流組合件，將污染物引入到反應(yīng)室內(nèi)的機(jī)會(huì)就可減少。
從上面可看到，本發(fā)明的幾個(gè)目的都可達(dá)到，其他一些有利的效果也可得到。
由于上述構(gòu)造可以作出各種變化而仍不離開本發(fā)明的范圍，因此在上述說明中含有的和在附圖中示出的所有事項(xiàng)都只能是說明性的而不是限定性的。
權(quán)利要求
1.一種用來發(fā)放反應(yīng)氣體的射流組合件，使氣體從供應(yīng)源發(fā)放到筒反應(yīng)器的反應(yīng)室內(nèi)，以便在化學(xué)汽相淀積的過程中用來將材料淀積在反應(yīng)室內(nèi)放置的半導(dǎo)體晶片上，該射流組合件包括一個(gè)噴嘴，該噴嘴適宜安裝在一個(gè)與反應(yīng)氣體供應(yīng)源有管路連通的筒反應(yīng)器上，以便有選擇地從供應(yīng)源將反應(yīng)氣體的射流發(fā)放到反應(yīng)室，從而完成在反應(yīng)室內(nèi)的化學(xué)汽相淀積過程，該噴嘴可相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)，以便有選擇地改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向；和一個(gè)定位裝置，該裝置被連接到噴嘴上以便用來使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)，從而改變氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向，定位裝置構(gòu)造成使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置能夠定量地測(cè)出，從而能夠重現(xiàn)地瞄準(zhǔn)噴嘴，以便選擇反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。
2.如權(quán)利要求1所述射流組合件，其特征為，定位裝置構(gòu)造成能提供噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置的有關(guān)數(shù)值。
3.如權(quán)利要求1所述的射流組合件，其特征為還包括一個(gè)連接到噴嘴和定位裝置上的連接器，以便用來使噴嘴根據(jù)定位裝置的運(yùn)動(dòng)而繞樞軸旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的射流組合件，其特征為，定位裝置具有一個(gè)多軸臺(tái)座，該臺(tái)座適宜使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器獨(dú)立地環(huán)繞第一和第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第二軸線一般垂直于第一軸線。
5.如權(quán)利要求4所述的射流組合件，其特征為，臺(tái)座具有第一和第二兩個(gè)滑動(dòng)單元，第一單元連接到連接器上，第二單元連接到筒反應(yīng)器上，第一單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第一平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第二軸線旋轉(zhuǎn)，第二單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第二平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的射流組合件，其特征為，臺(tái)座具有至少一個(gè)測(cè)微計(jì)，以便用來確定連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置，從而可重現(xiàn)地確定反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。
7.一種用來發(fā)放反應(yīng)氣體的射流組合件，使氣體從供應(yīng)源發(fā)放到筒反應(yīng)器的反應(yīng)室內(nèi)，以便在化學(xué)汽相淀積的過程中用來將材料淀積在反應(yīng)室內(nèi)放置的半導(dǎo)體晶片上，該射流組合件包括一個(gè)噴嘴，該噴嘴適宜安裝在一個(gè)與反應(yīng)氣體供應(yīng)源有管路連通的筒反應(yīng)器上，以便有選擇地從供應(yīng)源將反應(yīng)氣體的射流發(fā)放到反應(yīng)室，從而完成在反應(yīng)室內(nèi)的化學(xué)汽相淀積過程，該噴嘴可相對(duì)于筒反應(yīng)器環(huán)繞第一和第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第二軸線一般垂直于第一軸線，以便有選擇地改變反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向；一個(gè)連接器，它連接到噴嘴上并從反應(yīng)室向外伸出，以便用來使噴嘴根據(jù)連接器的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn)；和一個(gè)多軸臺(tái)座，它設(shè)在反應(yīng)室的外側(cè)，此時(shí)噴嘴裝在筒反應(yīng)器上，該臺(tái)座具有第一和第二兩個(gè)滑動(dòng)單元，第一單元連接到連接器上，第二單元連接到筒反應(yīng)器上，第一單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第一平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第二軸線旋轉(zhuǎn)，第二單元使連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器在第二平面上移動(dòng)，從而使噴嘴環(huán)繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的射流組合件，其特征為，臺(tái)座具有至少一個(gè)測(cè)微計(jì)，以便用來確定連接器相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置，從而可重現(xiàn)地確定反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。
9.一種優(yōu)化瞄準(zhǔn)筒反應(yīng)器上噴嘴的方法，該筒反應(yīng)器用于以化學(xué)汽相淀積法將材料淀積在反應(yīng)器內(nèi)放置的一個(gè)半導(dǎo)體晶片上，該方法包括下列步驟將噴嘴瞄準(zhǔn)筒反應(yīng)器內(nèi)的第一目標(biāo)點(diǎn)；使噴嘴繞樞軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)預(yù)定的角度而指向與第一目標(biāo)點(diǎn)間隔開的第二目標(biāo)點(diǎn)；及測(cè)量第一和第二兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)之間的距離，從而建立一個(gè)與噴嘴在現(xiàn)有的和希望的反應(yīng)氣體發(fā)放點(diǎn)之間的移動(dòng)距離有關(guān)的校正因數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征為還包括下列步驟將筒反應(yīng)器運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)過一個(gè)淀積周期，以噴嘴瞄準(zhǔn)第一反應(yīng)氣體發(fā)放點(diǎn)；確定第一發(fā)放點(diǎn)與能提供優(yōu)化的材料淀積的第二反應(yīng)氣體發(fā)放點(diǎn)之間的距離；使噴嘴繞樞軸旋轉(zhuǎn)一定數(shù)量，該數(shù)量等于所確定的在第一和第二反應(yīng)氣體發(fā)放點(diǎn)之間的距離乘上校正因數(shù)。
全文摘要
將反應(yīng)氣體從供應(yīng)源發(fā)放到筒反應(yīng)器的反應(yīng)室以便進(jìn)行化學(xué)汽相淀積的射流組合件,具有一個(gè)裝在筒反應(yīng)器上的噴嘴和一個(gè)與噴嘴連接的定位裝置,后者可用來使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器繞樞軸旋轉(zhuǎn),從而改變氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向,定位裝置的構(gòu)造成使噴嘴相對(duì)于筒反應(yīng)器的位置能夠定量地測(cè)出,從而能夠重現(xiàn)地瞄準(zhǔn)噴嘴,以便選擇反應(yīng)氣體射流進(jìn)入反應(yīng)室的方向。
文檔編號(hào)C23C16/44GK1170784SQ9711152
公開日1998年1月21日 申請(qǐng)日期1997年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月10日
發(fā)明者唐納德·芬恩, 蘭斯·G·黑爾維希 申請(qǐng)人:Memc電子材料有限公司