石英上拱形结构及下拱形结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式大体涉及用于加热基板的设备。
【背景技术】
[0002] 半导体基板经过处理而用于多种应用，包括集成装置与微装置的制造。处理基板 的一个方法包括沉积材料（比如介电材料或导电金属）于基板的上表面上。例如，外延是 一种沉积处理，该处理将薄的、超纯的层（通常是硅层或锗层）生长于基板的表面上。可通 过使处理气体平行于定位于支撑件上的基板的表面而流动，并且热解所述处理气体以沉积 来自所述气体的材料于基板表面上，来在横向流动腔室中沉积材料。
[0003] 现代硅技术中所使用的最常见的外延膜沉积反应器在设计上是相似的。但是，除 了基板与处理环境，反应器设计对于外延生长的膜品质是重要的，外延生长使用精确的气 体流动与准确的温度控制的组合。流动控制、腔室体积和腔室加热依赖上拱形结构及下拱 形结构的设计，上拱形结构及下拱形结构的设计会影响外延沉积均匀性。现有技术的上拱 形结构设计因基板之上的横截面面积突然的大改变而限制处理的均匀性，此种横截面面积 的突然大改变不利地影响流动均匀性、引致紊流且影响基板之上的沉积气体浓度的整体均 匀性。相似的，现有技术的下拱形结构设计因基板之下的横截面面积突然的大改变而限制 处理的均匀性，此种横截面面积的突然大改变不利地影响温度均匀性且将灯头移动远离基 板，导致不良的整体热均匀性和极小的区域控制。这接着会限制处理的均匀性与整体腔室 处理的维持性。
[0004] 因为流动特性直接影响基板上的膜性能，所以需要一种沉积设备，所述沉积设备 通过强大的中心至边缘调整能力而提供横跨基板的均匀热场，并且提供遍布处理腔室的平 衡流动场。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施方式涉及一种用于使用在热处理腔室中的拱形结构组件。所述拱形 结构组件包括上拱形结构和下拱形结构。所述上拱形结构包括：中心窗；以及上周边凸缘， 所述上周边凸缘在所述中心窗的圆周处接合于所述中心窗，其中在所述中心窗的内表面 上的切线（tangentline)相对于由所述周边凸缘的平坦上表面界定的平面成约8°至约 16°的角度，所述切线通过所述中心窗与所述上周边凸缘的相交处。所述下拱形结构包括： 中心开口；下周边凸缘；以及底部，所述底部连接所述下周边凸缘与所述中心开口，其中在 所述底部的外表面上的切线相对于由所述下周边凸缘的平坦底表面界定的平面成约8°至 约16°的角度，所述切线通过所述下周边凸缘与所述底部的相交处。
[0006] 在另一实施方式中，提供一种用于处理基板的热处理腔室。所述热处理腔室包括 上拱形结构、下拱形结构与基座。所述上拱形结构包括：中心窗部；以及上周边凸缘，所述 上周边凸缘在所述中心窗部的圆周处接合于所述中心窗部，其中在所述中心窗部的内表面 上的切线相对于由所述上周边凸缘的平坦上表面所界定的平面成约8°至约16°的角度， 所述切线通过所述中心窗部与所述上周边凸缘的相交处。所述下拱形结构被设置成与所述 上拱形结构相对，其中所述上拱形结构与所述下拱形结构大体上界定所述热处理腔室的内 部区域，所述下拱形结构包括：中心开口；下周边凸缘；以及底部，所述底部径向向外延伸 而连接所述下周边凸缘与所述中心开口，其中在所述底部的外表面上的切线相对于由所述 下周边凸缘的平坦底表面所界定的平面成约8°至约16°的角度，所述切线通过所述下周 边凸缘与所述底部的相交处。所述基座设置于所述热处理腔室内，所述基座用于支撑基板 并且相对于所述下拱形结构而移动所述基板。
【附图说明】
[0007] 为了能详细了解本发明的上述特征，可通过参照实施方式获得上面简要概述的本 发明的更特定描述，一些实施方式示于附图中。但是，应注意到，附图只例示本发明的典型 实施方式且因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他等同有效的实施方 式。
[0008] 图1A是根据本发明的一个实施方式的背面加热处理腔室的示意截面图。
[0009] 图1B示出沿图1A的线1B-1B截取的处理腔室的示意侧视图。
[0010] 图1C示出基板支撑件的透视图，所述基板支撑件具有三个支撑臂以及三个虚拟 (dummy)臂设计。
[0011] 图2A示出根据本发明的一个实施方式的上拱形结构的截面图。
[0012] 图2B示出图2A所示的上拱形结构的顶视图。
[0013] 图2C为接合接头的放大视图，示出了圆角半径（filletradius)。
[0014] 图3A示出根据本发明的一个实施方式的气体入口机构的部分透视截面图，气体 入口机构可使用在图1A的处理腔室中。
[0015] 图3B示出第一入口通道的次级入口，所述次级入口被配置成相对于第一入口通 道的垂直通路成角度（a)。
[0016] 图3C示出第一入口通道与第二入口通道流体连通于处理气体供给源。
[0017] 图4A示出根据本发明的一个实施方式的夹环的透视图，该夹环可用于取代图1A 的夹环。
[0018] 图4B示出下表面中的开口，开口连通于分配气室，分配气室通过夹环而形成。
[0019] 图5A与图5B为根据一个实施方式的一或更多个灯组件的示意图，灯组件包括一 或更多个弹性间隙器（standoff)。
[0020] 图6示出根据本发明的一个实施方式的衬垫组件的透视图，所述衬垫组件可用于 取代图1的衬垫组件。
[0021] 图7A与图7B是根据本发明的一个实施方式的下拱形结构的示意例示图，该下拱 形结构可用于取代图1A的下拱形结构。
[0022] 图7C为接合接头的放大视图，示出了圆角半径。
[0023] 图8A绘示示例性基环的透视截面图，该基环可用于取代图1A与图1B的基环。
[0024] 图8B为图8A的基环从另一角度观看的透视图，绘示了根据本发明的一个实施方 式的上环与下环。
[0025] 图8C为图8B的基环的放大、部分截面图，绘示了分别形成于基环的顶表面与底表 面中的上沟槽与下沟槽，上沟槽与下沟槽分别用于接收上环与下环。
[0026] 为了促进了解，已尽可能使用相同的标记数字来表示各图中共同的相同元件。应 了解到，一个实施方式的元件与特征可有利地并入其他实施方式中，而无需另外详述。
【具体实施方式】
[0027] 在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的充分 了解。在一些实例中，熟知的结构与装置用方块图表的形式来显示而非详细绘出，以避免混 淆本发明。这些实施方式被描述得足够详细，以使本领域技术人员能够实施本发明，且应了 解，可使用其他实施方式并且在不背离本发明的范围的情况下可以做出逻辑的、机械的、电 气的以及其他的改变。
[0028] 图1A例示根据本发明的一个实施方式的背面加热处理腔室100的示意截面图。图 1B例示沿着图1A的线1B-1B截取的处理腔室100的示意侧视图。注意到，为了清楚起见， 已经从图1B省略了衬垫组件163与圆形屏蔽件167。处理腔室100可用于处理一或更多 个基板，包括将材料沉积于基板108的上表面上。处理腔室100可包括辐射加热灯102阵 列，用于在其他部件中加热设置于处理腔室100内的基板支撑件106的背面104。在一些实 施方式中，辐射加热灯阵列可设置于上拱形结构128之上。基板支撑件106可为如图所示 的类似盘状的基板支撑件106,或者基板支撑件106可为如图1B所示的不具有中心开口的 类似环状的基板支撑件107,基板支撑件107从基板的边缘支撑基板，以促进基板暴露至灯 102的热辐射。
[0029] 示例件基板I撑件
[0030] 在一些实施方式中，基板支撑件106可为多臂设计，如图1C所示。在图1C所示的 实施方式中，基板支撑件190具有三个支撑臂192a、192c与192e以及三个虚拟臂（dummy arm) 192b、192d与192f，支撑臂与虚拟臂的每一臂都向外延伸并且围绕轴"G"彼此有角度 地间隔开，轴"G"延伸通过中心轴194。可设想到更多或更少的支撑臂或虚拟臂。虚拟臂 192b、192d和192f的每一臂的角部196沿着支撑臂的纵向方向可被倒角，以获得较佳的光 学效果。支撑臂与虚拟臂192a-192f中的每一臂可相对于轴"G"成约5°至约15°的角度 "A"。在一个实例中，角度"A"为约10°。支撑臂192a、192c与192e的端部可向上弯曲，以 限制基板，从而防止基板横向移动。
[0031] 虚拟臂192b、192d与192f通常不接触或以其他方式支撑基板。替代地，虚拟臂被 设计以提供来自灯102的热的更均匀分配或更佳的传热平衡，由此促进在处理期间基板的 精确温度控制。在处理期间，基板支撑件190吸收来自灯的热能量，所述灯用于加热基板 支撑件和/或基板。所吸收的热从基板支撑件190辐射。基板支撑件190 (尤其是支撑臂 192a、192c与192e)所辐射的辐射热由基板支撑件190和/或基板吸收。因为支撑臂192a、 192c与192e的位置相对靠近基板支撑件190或基板，因此热容易辐射至基板支撑件190， 导致相邻于支撑臂192 &、192〇与1926的区域温度升高。但是，对虚拟臂19213、192(1与192€ 的使用促进来自支撑臂192a、192c与192e的热更均匀地辐射至基板支撑件190和/或基 板，且因此，减少热点的产生。例如，利用虚拟臂192b、192d与192f能产生基板支撑件的均 匀辐射，而非邻近支撑臂192a、192c与192e的三个局部热点/线。
[0032] 返回参见图1A，基板支撑件106位于处理腔室100内、在上拱形结构128与下拱形 结构114之间。上拱形结构128、下拱形结构114以及设置于上拱形结构128与下拱形结 构114之间的基环136大体上界定了处理腔室100的内部区域。基板108(未依照比例绘 制）可通过装载端口 103而放入处理腔室100中并且定位于基板支撑件106上，装载端口 103在图1A中被基板支撑件106遮住，但是在图1B中可以看到。
[0033] 基板支撑件106被图示在升高的处理位置中，但是基板支撑件106可通过致动 器（未图示）而垂直移动至处理位置之下的装载位置，以允许升降销105接触下拱形结构 114、通过中心轴132与基板支撑件106中的孔、且从基板支撑件106升举基板108。机器人 (未图示）可之后进入处理腔室100中，以接合于基板108且通过装载端口 103将基板108 从处理腔室100移除。基板支撑件106之后可被致动升高至处理位置，以将基板108放置 于基板支撑件106的正面110上（基板108的装置面116朝上）。
[0034] 当基板支撑件106位于处理位置时，基板支撑件106将处理腔室100的内部容积 分成处理气体区域156 (处理气体区域156在基板的之上）与净化气体区域158 (净化气体 区域158在基板支撑件106之下）。基板支撑件106在处理期间通过中心轴132而旋转，以 最小化处理腔室100内热与处理气体流动的空间偏差（anomaly)的影响，且因此促进基板 108的均匀处理。基板支撑件106由中心轴132支撑，中心轴132在基板108的装载与卸 载期间（且在一些实例中，在基板108的处理期间）在向上与向下的方向134中移动基板 108。基板支撑件106可由碳化硅或涂覆有碳化硅的石墨形成，以吸收来自灯102的辐射能 量并且将辐射能量传导给基板