Epi預熱環(huán)的制作方法
【技術領域】
[0001]本揭示案的實施方式大體涉及使用在基板處理室中的預熱環(huán)。
【背景技術】
[0002]半導體裝置的尺寸持續(xù)減小依賴于對例如輸送至半導體處理室的處理氣體的流動及溫度的更精確的控制。通常，在橫流(cross-flow)處理室中，處理氣體可被輸送至所述室且被引導經(jīng)過待處理的基板的表面。處理氣體的溫度可通過例如圍繞基板支撐件的預熱環(huán)來控制。
[0003]圖1圖示橫流處理室100的示意截面視圖。處理室100具有設置于處理區(qū)域內的旋轉式基板支撐件102，所述處理區(qū)域由上拱形結構104、下拱形結構106及室側壁108界定。由處理氣體源110供應的處理氣體經(jīng)由處理氣體入口 114被引入至上處理區(qū)域112。處理氣體入口 114被配置成以層流(laminar flow)方式(例如，如流動路徑116所指示的大體徑向向內的方向)引導處理氣體。在處理期間，也從凈化氣體源122以一壓力經(jīng)由凈化氣體入口 124引入凈化氣體至下處理室126，所述壓力較上處理室112中的處理氣體的壓力相對地大。一部分的凈化氣體會向上流動而滲入基板支撐件102與預熱環(huán)103之間且流入上處理區(qū)域112。凈化氣體向上流動防止處理氣體流入下處理室126，由此最小化下拱形結構106上非所欲的反應物產物的沉積，所述沉積不利地減小來自下拱形結構106下放置的燈的熱輻射。處理氣體及凈化氣體經(jīng)由耦接至排氣裝置120的氣體出口 118(與處理氣體入口 114相對)離開上處理區(qū)域112。
[0004]然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)凈化氣體向上流入上處理區(qū)域112可引起稀釋基板128邊緣附近的處理氣體濃度。所述稀釋主要產生于基板128邊緣附近而形成紊流及額外流阻(如區(qū)域“A”所指示)，處理氣體必須擴散經(jīng)過所述紊流及額外流阻而前進至基板128的表面。因此，在基板邊緣處的沉積效率變差。雖然在沉積期間旋轉基板能產生旋轉對稱沉積，但由于由所述稀釋所造成的不良沉積效率而導致膜的均勻性(特別是基板128邊緣附近)降低。因此，基板邊緣附近的膜厚度減小(邊緣滾降效應(edge roll-off effect))。
[0005]由于流動特征直接影響基板上的膜均勻性，因此需要改進的沉積設備，所述改進的沉積設備減低或消除基板邊緣附近的處理氣體稀釋且防止處理氣體在處理期間進入處理室的下處理區(qū)域。

【發(fā)明內容】

[0006]本揭示案的實施方式大體涉及具有用于加熱處理氣體的改進的預熱環(huán)的處理室。在一個實施方式中，處理室包含:室主體，所述室主體界定內部處理區(qū)域;基板支撐件，所述基板支撐件設置于所述室主體內，所述基板支撐件具有基板支撐表面以支撐基板;及預熱環(huán)，所述預熱環(huán)安置于設置于所述室主體內的環(huán)支撐件上，其中所述預熱環(huán)的一部分相對于所述基板支撐表面以一角度朝向氣體排放側傾斜，以促使凈化氣體流動穿過氣體排放側較氣體注射側更多。
[0007]在另一實施方式中，提供用于半導體處理室中的環(huán)組件。所述環(huán)組件具有環(huán)形主體，所述環(huán)形主體具有中央開口、內周邊邊緣及外周邊邊緣，所述環(huán)形主體包括第一半圓形部分及第二半圓形部分，其中所述第二半圓形部分相對于所述第一半圓形部分的上表面以一角度朝向氣體排放側傾斜，以促使凈化氣體流動穿過氣體排放側較氣體注射側更多。
[0008]在又另一實施方式中，提供用于處理基板的處理室。所述處理室包含:能旋轉的基板支撐件，所述基板支撐件設置于所述處理室內，所述基板支撐件具有基板支撐表面以支撐基板;下拱形結構，所述下拱形結構設置于所述基板支撐件的相對下方;上拱形結構，所述上拱形結構設置于所述基板支撐件的相對上方，所述上拱形結構與所述下拱形結構相對;環(huán)主體，所述環(huán)主體設置于所述上拱形結構與所述下拱形結構之間，其中所述上拱形結構、所述環(huán)主體、及所述下拱形結構大體界定所述處理室的內部容積，所述環(huán)主體具有一個或更多個氣體注射(gas inject)，這些氣體注射以至少一個線性群組排列而提供足夠寬以實質覆蓋所述基板的直徑的氣體流動;預熱環(huán)，所述預熱環(huán)設置于耦接至所述環(huán)主體的環(huán)支撐件上，其中所述預熱環(huán)的一部分相對于所述基板支撐表面以預定角度朝向氣體排放側傾斜，以促使凈化氣體流動穿過氣體排放側較氣體注射側更多。
【附圖說明】
[0009]為了能詳細理解本揭示案的上述特征，可通過參考實施方式獲得以上簡要概述的本揭示案的更特定描述，一些實施方式圖示于附圖中。然而，應注意附圖僅圖式本揭示案的典型實施方式，因此不應被認為是對其范圍的限制，因為本揭示案可允許其他等效的實施方式。
[0010]圖1描述橫流處理室的示意截面視圖。
[0011 ]圖2根據(jù)一個實施方式描述示例性處理室的示意截面視圖。
[0012]圖3根據(jù)一個實施方式描述可用于取代圖2的預熱環(huán)的預熱環(huán)的透視視圖。
[0013]圖4根據(jù)另一實施方式描述可用于取代圖2的預熱環(huán)的預熱環(huán)的俯視圖。
[0014]圖5根據(jù)又另一實施方式描述可用于取代圖2的預熱環(huán)的預熱環(huán)的俯視圖。
[0015]為了便于理解，已盡可能使用相同標號來表示各圖中共用的相同元件。應考慮到一個實施方式的元件及特征可有利地并入其他實施方式，而無須進一步詳述。
【具體實施方式】
[0016]在以下描述中，為了解釋的目的，闡述許多特定細節(jié)以提供本揭示案的全面理解。在一些實例中，熟知的結構及裝置以方塊圖的形式顯示，而非詳細示出，以便避免使本揭示案晦澀不清。這些實施方式被足夠詳細地描述，以使發(fā)明所屬領域的技術人員能夠實現(xiàn)本揭示案，且應理解可利用其他實施方式，且在不背離本揭示案的范圍的情況下可做出邏輯的、機械的、電氣的及其他改變。
[0017]示例性處理室
[0018]圖2根據(jù)一個實施方式圖示示例性處理室200的示意截面視圖。一個合適的處理室的非限制性實例為RP EPI反應器，可從加利福尼亞州圣克拉拉市的應用材料公司(AppliedMaterials, Inc.0f Santa Clara ,Calif)購得。雖然以下描述利用處理室200來實現(xiàn)多種描述于此的實施方式，但也可用來自不同制造商的其他半導體處理室來實現(xiàn)本揭示案所描述的實施方式。處理室200可適于執(zhí)行化學氣相沉積，比如外延沉積處理。處理室200說明性地包含室主體202、支持系統(tǒng)204及控制器206。室主體202具有界定內部處理區(qū)域212的上拱形結構226、側壁208及底壁210。用于支撐基板的基板支撐件214設置于內部處理區(qū)域212中。基板支撐件214由支撐柱216旋轉及支撐，支撐柱216與支撐臂218連接，支撐臂218從軸220延伸。在操作期間，設置于基板支撐件214上的基板可由基板升降臂222通過升降銷224升起。基板支撐件214可為如所示的盤狀基板支撐件或可為不帶有中央開口的環(huán)狀基板支撐件，環(huán)狀基板支撐件從基板邊緣支持基板以便于將基板暴露于燈235的熱輻射。
[0019]上拱形結構226設置于基板支撐件214之上，下拱形結構228設置于基板支撐件214之下。沉積處理一般發(fā)生于設置于內部處理區(qū)域212內的基板支撐件214上的基板的上表面上。
[0020]上襯里230設置于上拱形結構226之下，且適于防止到室部件(比如基環(huán)229或繞著上拱形結構226的中央窗部233的周長而與中央窗部233接合的周邊凸緣231)上的不需要的沉積。上襯里230被安置成與預熱環(huán)232相鄰。預熱環(huán)232經(jīng)配置以在基板支撐件214在處理位置時繞著基板支撐件214的周邊設置。預熱環(huán)232的徑向寬度在基板支撐件214與環(huán)支撐件234之間延伸至一程度，以在為流動于其上的處理氣體提供預熱區(qū)域的同時，防止或最小化來自燈235的熱/光噪聲泄漏至基板的裝置側。預熱環(huán)232可移除地設置于環(huán)支撐件234上，環(huán)支撐件234支撐且安置預熱環(huán)232使得處理氣體以層流方式(例如，如流動路徑270所指示的大體徑向向內的方向)流入內部處理區(qū)域212而經(jīng)過基板支撐件214的上表面。環(huán)支撐件234可為設置于處理室內的襯里。
[0021]預熱環(huán)232可由任何合適的材料制造以從燈(比如燈235)吸收能量。在一些實施方式中，預熱環(huán)232可由以下材料制成:石英、碳化硅(SiCy)、涂覆碳化硅(SiCy)的石墨、不透明石英、涂覆的石英、或任何類似、合適的對處理氣體造成的化學分解具有抵抗性的材料，其中y代表已知的碳化硅成分。在一個實施方式中，預熱環(huán)232包括涂覆碳化硅的石墨。
[0022]基環(huán)229可具有環(huán)主體，所述環(huán)主體被調整大小以適配于處理室200的內圓周內。所述環(huán)主體可具有大體圓形形狀。基環(huán)229的內圓周經(jīng)配置以接收環(huán)支撐件234。在一個實例中，環(huán)支撐件234被調整大小以嵌套于基環(huán)229的內圓周內或被基環(huán)229的內圓周圍繞。雖然使用用語“環(huán)”來描述處理室的某些部件，比如預熱環(huán)232或基環(huán)229，但應想到這些部件的形狀不必為圓形且可包含任何形狀，所述形狀包含但不限于矩形、多邊形、橢圓形及類似形狀。
[0023]處理室200包含多個熱源，比如燈235，所述多個熱源適于提供熱能至安置于處理室200內的部件。例如，燈235可適于提供熱能至基板及預熱環(huán)232，導致處理氣體熱分解于基板上以在基板上形成一或更多層。在一些