温度控制的反应室的制作方法

1.本公开总体涉及一种衬底处理设备，尤其涉及一种温度控制的反应室，其有助于在衬底上的反应室内的表面上的更均匀处理。


背景技术：

2.集成电路包括通过各种技术沉积的多层材料，包括化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)、等离子体增强cvd(pecvd)和等离子体增强ald(peald)。因此，在半导体衬底上沉积材料是制造集成电路过程中的关键步骤。在衬底表面上执行均匀的处理是重要的，但处理结果经常由于各种原因而变化，例如温度分布、闸阀方向和/或电场强度的不均匀性。
3.出现不均匀温度的主要原因是由于朝向连接到晶片传送室的闸阀的大的热通量的存在。结果，闸阀侧的室壁的温度总是变得低于相对侧的温度。
4.本部分中阐述的任何讨论(包括对问题和解决方案的讨论)已被包括在本公开中，仅仅是为了提供本公开的背景，并且不应被认为是承认任何或所有讨论在本发明被做出时是已知的或以其他方式构成现有技术。


技术实现要素：

5.提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些概念。这些概念在以下公开的示例实施例的详细描述中被进一步详细描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
6.在一些实施例中，提供了一种用于处理衬底的设备。该装置包括：设置有室壁的反应室；设置在壁上的闸阀；可操作地连接到闸阀的衬底传送室；衬底传送机器人，其设置在衬底传送室内，用于通过闸阀在反应室和衬底传送室之间传送衬底；衬底支撑件，其设置有设置在反应室内的加热器；以及设置在与闸阀相对的壁上的冷却器。
7.冷却器可以设置有冷却通道。该设备可以构造和/或布置成通过冷却通道提供冷却流体。冷却流体可以是冷却液体。冷却液体可以包括通过冷却通道的水和全氟聚醚中的一种。
8.可替代地，冷却流体可以是冷却气体。冷却气体可以包括通过通道的空气、氮气和惰性气体中的至少一种。
9.根据本公开的附加示例，该设备可以进一步包括设置在冷却器和壁的内表面之间的绝缘体。
10.根据本公开的附加示例，该设备还可以包括设置在闸阀附近的壁上的壁加热器。该设备还可以包括设置在闸阀附近的壁上的附加壁加热器。该设备还可以包括设置在与闸阀相对的壁上的第二壁加热器。
11.根据本公开的附加示例，该设备还可以包括控制器，用于控制冷却器和至少一个壁加热器的温度。控制器可以配置成将与闸阀相对的壁的第一部分的温度和在闸阀附近的壁的一部分的温度控制为相同值。
12.根据本公开的附加示例，该设备还可以包括气体供应单元，其构造和布置成面向衬底支撑件。气体供应单元可以包括设置有用于向衬底供应气体的多个孔的喷淋头。
13.通过参考附图对某些实施例的以下详细描述，这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得显而易见；本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
14.当结合以下说明性附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可以获得对本公开的示例性实施例的更完整理解。
15.图1是用于处理衬底的设备的示意图。
16.应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以有助于提高对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
17.尽管下面公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本公开延伸到具体公开的实施例和/或本公开的用途及其明显的修改和等同物之外。因此，意图是本公开的范围不应被这里描述的特定实施例所限制。
18.本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、设备、结构或器件的实际视图，而仅仅是用于描述本公开实施例的表示。
19.在本公开中，“气体”可以包括在常温常压下为气体的材料、蒸发的固体和/或蒸发的液体，并且根据情况可以由单一气体或气体混合物构成。除了处理气体之外的气体，即不经过气体供应单元(例如喷淋头、其他气体分配装置等)而引入的气体，可以用于例如密封反应空间，并且可以包括密封气体，比如稀有气体。
20.如本文所用，术语“衬底”可以指可以使用的或者在其上可以形成器件、电路或膜的任何一种或多种底层材料。
21.如本文所用，术语“原子层沉积”(ald)可以指在处理室中进行沉积循环优选多个连续沉积循环的气相沉积过程。通常，在每个循环期间，前体被化学吸附到沉积表面(例如衬底表面或先前沉积的下层表面，比如来自先前ald循环的材料)，形成不容易与附加前体反应的单层或亚单层(即自限制反应)。此后，如果需要，反应物(例如另一种前体或反应气体)可以随后被引入到处理室中，用于将化学吸附的前体转化为沉积表面上的期望材料。通常，该反应物能够与前体进一步反应。此外，吹扫步骤也可以在每个循环期间使用，以在化学吸附的前体转化之后，从处理室移除过量的前体和/或从处理室移除过量的反应物和/或反应副产物。此外，这里使用的术语“原子层沉积”也意味着包括由相关术语指定的过程，比如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ale)、分子束外延(mbe)、气体源mbe或有机金属mbe以及当用前体组合物、反应气体和吹扫气体(例如惰性载气)的交替脉冲执行时的化学束外延。
22.如本文所用，术语“化学气相沉积”(cvd)可以指其中衬底暴露于一种或多种挥发性前体的任何过程，所述挥发性前体在衬底表面上反应和/或分解以产生期望的沉积。
23.如本文所用，术语“膜”和“薄膜”可以指通过本文公开的方法沉积的任何连续或不
连续的结构和材料。例如，“膜”和“薄膜”可以包括2d材料、纳米棒、纳米管或纳米颗粒，或者甚至部分或全部分子层或者部分或全部原子层或者原子和/或分子的簇。“膜”和“薄膜”可包括具有针孔的材料或层，但仍至少部分连续。
24.用于ald、cvd等的设备可用于多种应用，包括在衬底表面上沉积和蚀刻材料。图1是用于处理衬底80的设备1的示意图。设备1包括设置有室壁11、12的反应室10；设置在壁11上的闸阀40；可操作地连接到闸阀40的衬底传送室50；衬底传送机器人90，其设置在衬底传送室50内，用于通过闸阀40在反应室10和衬底传送室50之间传送衬底80；设置有设置在反应室10内的加热器31的衬底支撑件30；以及设置在与闸阀40相对的壁12上的冷却器20。
25.设备1可以具有气体供应单元70，其构造和布置成面向衬底支撑件30。气体供应单元70可以包括喷淋头72，其设置有用于供应气体以在衬底80上形成薄膜的多个孔。
26.冷却器20可以设置有冷却通道21。设备1可以构造和/或布置成通过冷却通道21提供冷却流体。冷却流体可以是冷却液体。冷却液体可以包括通过冷却通道21的水和全氟聚醚中的一种。
27.可替代地，设备1可以构造和布置成通过冷却通道21提供冷却气体作为冷却流体。冷却气体可以包括通过通道21的空气、氮气和惰性气体中的至少一种。
28.设备1还可以包括设置在冷却器20和壁12的内表面之间的空间24，以更精确地控制温度。绝缘体可以放置在空间24中。
29.设备1还可以包括设置在闸阀附近的壁11上的壁加热器22或条形加热器。设备1还可以包括设置在闸阀40附近的壁11上的附加壁加热器25。设备1还可以包括设置在与闸阀40相对的壁12上的第二壁加热器26或筒式加热器。
30.设备1可以进一步包括控制器60，用于控制冷却器20和壁加热器22、25和26中的至少一个的温度。控制器60可以配置为将与闸阀40相对的壁11的第一部分的温度和在闸阀40附近的壁12的一部分的温度控制为相同值，从而提高处理均匀性。举例来说，反应室内的温度(例如衬底或衬底支撑件的温度)可以为500℃至约700℃。
31.上述公开的示例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的示例。任何等同实施例都在本发明的范围内。实际上，除了在此示出和描述的那些之外，本公开的各种修改比如所描述的元件的可替换的有用组合对于本领域技术人员来说从描述中会变得显而易见。这种修改和实施例也旨在落入所附权利要求的范围内。