用于外延生長裝置的腔室部件的制作方法
【專利摘要】公開了用于外延生長裝置的腔室部件。反應(yīng)腔室由頂板來界定和形成。反應(yīng)氣體在側(cè)壁中所設(shè)置的反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑中整流，使得在所述反應(yīng)腔室中的所述反應(yīng)氣體的流動方向上的水平分量對應(yīng)于從所述反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑的開口的中心延伸的方向上的水平分量。對所述外延生長裝置的上側(cè)壁、基座和整流板的改進已使得提高了基板上形成的外延層的均勻性和形成速度，從而使得產(chǎn)量更高并且缺陷更少。
【專利說明】
用于外延生長裝置的腔室部件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開內(nèi)容涉及使用外延生長來進行的成膜方法以及外延生長裝置，并且更確切地說，涉及實現(xiàn)所述方法的用于此類外延生長裝置的腔室部件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，作為用于使用外延生長使外延膜在基板上生長的外延生長裝置，一種包括工藝腔室和設(shè)置在工藝腔室中的可旋轉(zhuǎn)基板支撐件并配置成圍繞旋轉(zhuǎn)軸線來旋轉(zhuǎn)基板的裝置是已知的，在這種裝置中，反應(yīng)氣體在平行于基板的方向上被引入至基板，以便將膜形成在基板支撐件上的基板上。
[0003]在這種外延生長裝置中，目前存在對增加生長速率的需要。然而，在反應(yīng)氣體中包括大量源氣(source gas)以進一步地增加生長速率并非是優(yōu)選的，例如，因為這會引起成膜成本增加或者顆粒數(shù)量增加。
[0004]在外延生長中，當(dāng)基板表面上的邊界層的厚度(在流速為反應(yīng)氣流的主流的流速的99%的位置處)減小時，已知的是，期望生長速率增加。另一方面，當(dāng)邊界層的厚度簡單減小時，就會形成反應(yīng)氣體在基板表面上朝基板的周邊(circumferential edge)逸出的流，并且因此難以調(diào)整膜厚度分布或電阻率分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施方式中，本文公開了一種用于外延生長裝置的上側(cè)壁。所述上側(cè)壁包括主體。所述主體包括上表面、底表面以及第一凸出部分和第二凸出部分。所述上表面具有被配置成與頂板形成鄰接的環(huán)形形狀。所述環(huán)形形狀圍繞中心軸而設(shè)置。所述底表面包括鄰接表面(abutment surface)和導(dǎo)流表面(flow guiding surface)。所述鄰接表面被配置成與支撐所述上側(cè)壁的下側(cè)壁形成鄰接。所述導(dǎo)流表面被配置成將前驅(qū)物氣體(precursorgas)引導(dǎo)至基板和從基板引導(dǎo)前驅(qū)物氣體。所述第一凸出部分和所述第二凸出部分各自從所述底表面延伸。所述導(dǎo)流表面設(shè)置在所述第一凸出部分與所述第二凸出部分之間。
[0006]在另一實施方式中，本文公開了一種整流板(rectificat1n plate)。所述整流板包括伸長主體(elongated body)、多個通孔以及緊固件孔。所述伸長主體包括第一表面和第二表面。所述第二表面與所述第一表面相對。所述多個通孔從所述第一表面延伸至所述第二表面。所述多個通孔被分配成至少三組。所述緊固件孔設(shè)置在所述至少三組中的相鄰?fù)字g。所述緊固件孔從所述第一表面延伸至所述第二表面。
[0007]在另一實施方式中，本文公開了一種用于支撐基板于外延生長裝置內(nèi)的基座。所述基座包括環(huán)形主體和多個通孔。所述環(huán)形主體從中心軸延伸至外部半徑。所述環(huán)形主體包括頂表面和與所述頂表面相對的底表面。所述頂表面包括凹入部分、非凹入部分和過渡部分。所述凹入部分設(shè)置在所述中心軸處，并延伸至內(nèi)部半徑。所述非凹入部分沿所述環(huán)形主體的周圍而設(shè)置。所述過渡部分將所述凹入部分連接至所述非凹入部分。所述過渡部分被配置成與所述基板形成鄰接并支撐所述基板。當(dāng)所述頂表面面向上并且所述中心軸豎直設(shè)置時，所述過渡部分處于比所述非凹入部分更高的高度。所述多個通孔從所述頂表面延伸至所述底表面。所述多個通孔定位在所述凹入部分和所述非凹入部分內(nèi)。在所述凹入部分和所述非凹入部分中的所述多個通孔的密度為每平方厘米有至少5.0個通孔。
【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的外延生長裝置的整個構(gòu)造的橫截面圖。
[0009]圖2是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的反應(yīng)腔室的構(gòu)造的分解透視圖。
[0010]圖3是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的反應(yīng)腔室的外部構(gòu)造的分解透視圖。
[0011]圖4是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的頂板部分的構(gòu)造的透視橫截面圖。
[0012]圖5是示意性地示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的側(cè)壁的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
[0013]圖6是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑的橫截面圖。
[0014]圖7A和圖7B是示意性地示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑的圖。
[0015]圖8A和圖8B是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的整流板的實例的透視圖。
[0016]圖9是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座環(huán)的實例的部分橫截面圖。
[0017]圖10是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座環(huán)的另一實例的部分橫截面圖。
[0018]圖11是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座的實例的頂部平面視圖。
[0019]圖12A至圖12J分別是圖11的基座的另一實施方式的頂透視圖、底透視圖、頂視圖以及底視圖。
[0020]圖13是示意性地示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座支撐件的構(gòu)造的圖。
[0021]圖14是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座軸的透視圖。
[0022]圖15是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基板升降裝置(substratelift)的實例的透視圖。
[0023]圖16是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的氣體排放管道的實例的透視圖。
[0024]圖17是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的上反射器的實例的透視圖。
[0025]圖18是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的下反射器的實例的平面圖。
[0026]圖19是示出實例和對比例的結(jié)果的圖。
[0027]圖20A至圖20F是圖1的上側(cè)壁的頂透視圖、底透視圖、底視圖、左側(cè)視圖以及左橫截面圖。
[0028]圖21是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置的反應(yīng)腔室的外部構(gòu)造的分解透視圖。
[0029]圖22是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置的上反射器的實例的平面圖。
[0030]圖23是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置的下反射器的實例的平面圖。
[0031]圖24A至圖24C分別是圖8A和圖8B的整流板的另一實施方式的前視頂透視圖、前視圖以及頂視圖。
[0032]圖25A和圖25B分別是圖24A的整流板上游的反應(yīng)氣體引入部分的前視底透視圖和后視底透視圖。
[0033]圖25C是圖1的外延生長裝置的實例的部分頂透視分解圖，描繪圖24A的整流板和圖25A的反應(yīng)氣體引入部分。
【具體實施方式】
[0034]本公開內(nèi)容在考慮到以上所提到情形的情況下做出，以便提供使用外延生長來進行的成膜方法以及外延生長裝置，這能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定且高的生長速率，同時確保膜從膜厚度分布或電阻率分布的視角(viewpoint)而言的質(zhì)量。更確切來說，本公開內(nèi)容描述實現(xiàn)成膜方法的用于這類外延生長裝置的腔室部件。示例性的腔室部件包括上側(cè)壁、基座和整流板，對這些部件的改進已引起基板上所形成的外延層的均勻性和速度的提高，從而使得產(chǎn)量更高并且缺陷更少。
[0035]根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施方式，公開了用于外延生長裝置的上側(cè)壁。上側(cè)壁包括主體，主體包括具有被配置成與頂板形成鄰接的環(huán)形形狀的上表面，其中環(huán)形形狀圍繞中心軸而設(shè)置。上側(cè)壁進一步包括底表面，底表面包括鄰接表面和導(dǎo)流表面。鄰接表面被配置成與支撐上側(cè)壁的下側(cè)壁形成鄰接，并且導(dǎo)流表面被配置成將前驅(qū)物氣體引導(dǎo)至基板和從基板引導(dǎo)前驅(qū)物氣體。上側(cè)壁進一步包括第一凸出部分和第二凸出部分，第一凸出部分和第二凸出部分各自從底表面延伸，其中導(dǎo)流表面設(shè)置在第一凸出部分與第二凸出部分之間。以此方式，可以更大的均勻性來將前驅(qū)物氣體引導(dǎo)至基板和從基板引導(dǎo)前驅(qū)物氣體。
[0036]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施方式，公開了用于外延生長裝置的前驅(qū)物氣體子系統(tǒng)。前驅(qū)物氣體子系統(tǒng)包括:反應(yīng)氣體引入部分，反應(yīng)氣體引入部分包括輸出表面；以及多個輸出通道，多個輸出通道被配置成將至少一種前驅(qū)物氣體輸送至輸出表面。前驅(qū)物氣體子系統(tǒng)進一步包括整流板。整流板包括第一表面、與第一表面相對的第二表面、緊固件孔以及多個通孔，多個通孔從第一表面延伸至第二表面并分配成多組。多組分別與多個輸出通道相關(guān)聯(lián)，并且緊固件孔被配置成供緊固件插入穿過以將整流板附接(attach)至反應(yīng)氣體引入部分。以此方式，可以在基板上形成更均勻的外延層，因為多個輸出通道之間交叉流泄漏(cross flow leakage)減少。
[0037]根據(jù)本公開內(nèi)容的另一實施方式，公開了用于支撐基板于外延生長裝置內(nèi)的基座?；ōh(huán)形主體，環(huán)形主體從中心軸延伸至外部半徑。環(huán)形主體包括頂表面和與頂表面相對的底表面。頂表面包括凹入部分，凹入部分設(shè)置在中心軸處，并延伸至內(nèi)部半徑。頂表面進一步包括非凹入部分，非凹入部分沿環(huán)形主體的周圍而設(shè)置。頂表面進一步包括過渡部分，過渡部分將凹入部分連接至非凹入部分。過渡部分被配置成與基板形成鄰接并支撐基板，其中當(dāng)頂表面面向上并且中心軸豎直設(shè)置時，過渡部分處于比凹入部分更高的高度并且處于比非凹入部分更低的高度?；M一步包括多個通孔，多個通孔從頂表面延伸至底表面，其中多個通孔定位在凹入部分和非凹入部分內(nèi)。在凹入部分和非凹入的部分中的多個通孔的密度為每平方厘米有至少五(5)個通孔。以此方式，可將基板支撐在外延生長裝置內(nèi)，使其具有更均勾(homogeneous)的熱特性，從而提高外延層形成均勾性。
[0038]在此，優(yōu)選的是，頂板由支撐件支撐，使得頂板與基板的頂表面之間的距離等于或小于預(yù)定值(predetermined value)。
[0039]反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑可以形成為從反應(yīng)氣體的入口逐漸地上升(ascend)至連接至反應(yīng)腔室的出口的階梯形狀。在這種情況下，作為反應(yīng)氣體的原材料的多種源氣在階梯形的反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑中混合。
[0040]氣體排放路徑可連接至設(shè)置在側(cè)壁外部的氣體排放部分，并且氣體排放部分可形成為具有從連接至氣體排放路徑的內(nèi)部向外部逐漸地變窄的開口。
[0041]基座環(huán)可以設(shè)置在基板安裝部分的外周上，以便預(yù)熱反應(yīng)氣體?；h(huán)可以包括以下兩個構(gòu)件:外環(huán)部分，外環(huán)部分安裝在設(shè)置于側(cè)壁中的凸緣部分上；以及內(nèi)環(huán)部分，內(nèi)環(huán)部分安裝在設(shè)置于外環(huán)部分的頂表面上的凹入部分上，并且內(nèi)環(huán)部分可以具有一種內(nèi)徑，該內(nèi)徑減少基板安裝部分的周邊與基板安裝部分的內(nèi)周邊和外環(huán)部分的內(nèi)周邊之間的間隙。在此情形中，通過使用內(nèi)環(huán)部分來防止反應(yīng)氣體從基板安裝部分的外周邊流動至基板安裝部分的底表面。
[0042]基板安裝部分可以具有多個通孔。
[0043]用于將反應(yīng)腔室加熱至預(yù)定生長溫度的第一加熱工具(heatingmeans)可設(shè)置在反應(yīng)腔室上方，第一反射器可設(shè)置在第一加熱工具上方，用于將反應(yīng)腔室加熱至預(yù)定生長溫度的第二加熱工具可設(shè)置在反應(yīng)腔室下方，并且第二反射器可設(shè)置在第二加熱工具下方。在此情形中，優(yōu)選的是，第一反射器包括將來自第一加熱工具的熱波(heat wave)反射至反應(yīng)腔室的中心的第一傾斜部分(slope port1n)和反射來自第一加熱工具的熱波于豎直下降方向上的第一平坦部分，并且第一傾斜部分和第一平坦部分被布置成使得第一傾斜部分和第一平坦部分的面積比(area rat1)為預(yù)定的比率，并且第一傾斜部分和第一平坦部分的分布并不偏置(bias)。另外，優(yōu)選的是，第二反射器包括將來自第二加熱工具的熱波反射至反應(yīng)腔室的中心的第二傾斜部分和反射來自第二加熱工具的熱波于豎直上升方向上的第二平坦部分，并且第二傾斜部分和第二平坦部分被布置成使得第二傾斜部分和第二平坦部分的面積比為預(yù)定的比率，并且第二傾斜部分和第二平坦部分的分布并不偏置。
[0044]在根據(jù)本公開內(nèi)容的使用外延生長的成膜方法以及外延生長裝置中，由于支撐件從頂板的外側(cè)和上側(cè)支撐頂板，因此基板頂部與頂板之間的距離小，并且可能甚至在熱應(yīng)力高時令人滿意地支撐頂板。因此，就有可能減小邊界層的厚度，從而促進生長速率增加。另一方面，在將反應(yīng)氣體引入反應(yīng)腔室中之前，反應(yīng)氣體在側(cè)壁中所設(shè)置的反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑中整流，使得在反應(yīng)腔室中的反應(yīng)氣體流動方向上的水平分量(h ο r i z ο n t a Icomponent)對應(yīng)于(correspond to)從反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑面對反應(yīng)腔室的開口的中心延伸至反應(yīng)腔室中心的方向上的水平分量。因此，就有可能抑制反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔室中的基板表面上朝基板的周邊逸出的流隨著邊界層的厚度的減小而增大，從而促進反應(yīng)氣流的穩(wěn)定性。因此，就有可能實現(xiàn)穩(wěn)定且高的生長速率，同時確保膜從膜厚度分布或電阻率分布的視角而言的質(zhì)量。
[0045]以下將描述根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的外延生長裝置以及利用外延生長裝置執(zhí)行的使用外延生長的成膜方法。還描述了尤其有益于獲得所述成膜方法的優(yōu)點的用于此類外延生長裝置的腔室部件。
[0046]外延生長裝置的構(gòu)造
[0047]首先，將對根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的外延生長裝置I的構(gòu)造進行示意性地描述。圖1是示出外延生長裝置I的整個構(gòu)造的橫截面圖。圖2是示出外延生長裝置I的反應(yīng)腔室2的構(gòu)造的分解透視圖。圖3是示出外延生長裝置I的反應(yīng)腔室2的外部構(gòu)造的分解透視圖。
[0048]外延生長裝置I是能夠使得例如硅膜外延生長在基板W上的成膜裝置。
[0049]外延生長裝置I包括反應(yīng)腔室2。反應(yīng)腔室2包括上面安裝有基板W的基座3、側(cè)壁4和頂板5。
[0050]基座3是具有從上側(cè)看為圓形形狀的板狀構(gòu)件，并且具有略微大于基板W的尺寸?；?設(shè)有基板凹入部分3a，基板W安裝在基板凹入部分3a上?；?由具有多個臂的基座支撐件6支撐。
[0051]基座支撐件6在支撐基座3的同時，還對基座3進行升降。基座3的安裝有基板W的表面的升降范圍從成膜位置Pl至基板運載位置P2，在Pl處，膜形成在基座3上的基板W上，在P2處，基板W被放入外延生長裝置I以及從外延生長裝置I取出?；渭?被配置成能夠通過在成膜位置Pl處圍繞基座支撐件6的軸旋轉(zhuǎn)來使基座3和基板W旋轉(zhuǎn)。
[0052]環(huán)形基座環(huán)7圍繞基座3設(shè)置在成膜位置Pl處。基座環(huán)7包括第一環(huán)11和放置在第一環(huán)11上的第二環(huán)12，然而下文將描述細(xì)節(jié)?；h(huán)7由設(shè)置在反應(yīng)腔室2的側(cè)壁4中的凸緣部分13來支撐。
[0053]頂板部分5包括頂板21和支撐頂板21的支撐件22。頂板21具有可滲透性，并被配置成通過傳輸來自設(shè)置在頂板21外部上方的加熱工具23(例如，鹵素?zé)?以及上反射器26的熱來加熱反應(yīng)腔室2的內(nèi)部。也就是說，根據(jù)本實施方式的外延生長裝置I是冷壁型外延生長裝置。在該實施方式中，頂板21由石英形成。
[0054]支撐頂板21的支撐件22具有環(huán)形形狀。頂板21被固定至支撐件22的內(nèi)緣內(nèi)部的開口 24的靠近基板W的端部。固定方法的實例為焊接方法。
[0055]側(cè)壁4包括環(huán)形上側(cè)壁31和環(huán)形下側(cè)壁32。凸緣部分13設(shè)置在下側(cè)壁32的內(nèi)周上?；暹\載端口 30設(shè)置在凸緣部分13下方。上側(cè)壁31具有傾斜部分，該傾斜部分對應(yīng)于上側(cè)壁31的頂表面上的支撐件22的突起25外部的傾斜部分。支撐件22設(shè)置在上側(cè)壁31的傾斜部分上。
[0056]在下側(cè)壁32的頂表面中，下側(cè)壁32的外周的一部分被切割掉未形成切口(cutout)的區(qū)域，以便用作上面安裝有上側(cè)壁31的安裝表面33。第一凹入部分34借助對下側(cè)壁32的切割(cutout)形成在下側(cè)壁32中。也就是說，第一凹入部分34是形成在下側(cè)壁32的頂表面的未形成有安裝表面33的部分中的凹入部分。在上側(cè)壁31中，在上側(cè)壁安裝在下側(cè)壁32上的同時，第一凸出部分36形成在對應(yīng)于第一凹入部分34的位置處，以便與第一凹入部分34的形狀對應(yīng)并且在第一凹入部分34與第一凸出部分之間形成間隙35。第一凸出部分36與第一凹入部分34之間的間隙35用作反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41(供應(yīng)路徑)。后文將描述反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41的細(xì)節(jié)。
[0057]在與下側(cè)壁32的第一凹入部分34相對的區(qū)域中，下側(cè)壁32的頂表面的外周部分的一部分被切割掉，以形成第二凹入部分37。在上側(cè)壁31中，在將上側(cè)壁安裝在下側(cè)壁32上的同時，第二凸出部分39形成在對應(yīng)于第二凹入部分37的位置處，以便與第二凹入部分37的形狀對應(yīng)并且在第二凹入部分37與第二凸出部分之間形成間隙38。氣體排放路徑42是由第二凹入部分37和上側(cè)壁31的第二凸出部分39形成的。
[0058]以此方式，反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41和氣體排放路徑42在反應(yīng)腔室2中面對彼此，并且反應(yīng)腔室2中的反應(yīng)氣體在水平方向上流過基板W。
[0059]排放凈化氣體所通過的凈化孔44形成在壁表面43中，從而構(gòu)成下側(cè)壁32的第二凹入部分37。凈化孔44形成在凸緣部分13下方。由于凈化孔44形成在壁表面43中，從而構(gòu)成第二凹入部分37，所以凈化孔44與氣體排放路徑42連通。因此，將反應(yīng)氣體和凈化氣體兩者通過氣體排放路徑42排放。
[0060]環(huán)形平臺45設(shè)置在側(cè)壁4的下側(cè)壁32的底表面?zhèn)壬?，并且?cè)壁4放置在平臺45上。平臺可以設(shè)置在環(huán)形夾緊部分51(參見圖1)內(nèi)。
[0061]環(huán)形夾緊部分51設(shè)置在頂板部分5、側(cè)壁4和平臺45的外周側(cè)上，并且環(huán)形夾緊部分51夾緊并且支撐頂板部分5、側(cè)壁4和平臺45。夾緊部分51設(shè)有與反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41連通的供應(yīng)側(cè)連通路徑52以及與氣體排放路徑42連通的排放側(cè)連通路徑53。氣體引入管道55插入到供應(yīng)側(cè)連通路徑52中。氣體排放管道58插入到排放側(cè)連通路徑53中。
[0062]反應(yīng)氣體引入部分54設(shè)置在夾緊部分51外部，并且反應(yīng)氣體引入部分54和供應(yīng)側(cè)連通路徑52彼此連通。在該實施方式中，第一源氣和第二源氣從反應(yīng)氣體引入部分54被引入。第二源氣還用作載氣。可將三種或更多種類型氣體的混合物用作反應(yīng)氣體。整流板56設(shè)置在供應(yīng)側(cè)連通路徑52與反應(yīng)氣體引入部分54的接合部分中，以便垂直于氣流通道。整流板56在沿周向方向的線路中設(shè)有多個孔56a，并且第一源氣和第二源氣被混合并且通過致使反應(yīng)氣體穿過孔56a進行整流。氣體排放部分57設(shè)置在夾緊部分51外部。氣體排放部分57設(shè)置在面對反應(yīng)氣體引入部分54的位置處，反應(yīng)腔室2的中心介于氣體排放部分57與反應(yīng)氣體引入部分54之間。
[0063]裝置底部部分61設(shè)置在平臺45的內(nèi)周側(cè)的下部部分中。另一加熱工具62以及下反射器65設(shè)置在裝置底部部分61外部，并且基板W可從下側(cè)被加熱。
[0064]裝置底部部分61的中心設(shè)有凈化氣體引入部分(未示出)，基座支撐件6的軸部分63插入穿過凈化氣體引入部分并且凈化氣體通過凈化氣體引入部分被引入。凈化氣體從凈化氣體引入工具(未示出，并且設(shè)置在凈化氣體引入部分中)被引入由裝置底部部分61、下側(cè)壁32和平臺45形成的下反應(yīng)腔室部分64中。凈化孔44與下反應(yīng)腔室部分64連通。
[0065]使用外延生長的成膜方法的概述
[0066]以下將描述使用根據(jù)本實施方式的外延生長裝置的成膜方法。
[0067]首先，將基座3移動至基板運載位置P2，將基板W從基板運載端口 30放入，并且將基座3移動至成膜位置Pl。例如，具有200mm直徑的硅基板用作基板W。隨后，利用加熱工具23和62來將基板從待機溫度(standby temperature)(例如，800°C)加熱至生長溫度(例如，1100°C )。將凈化氣體(例如氫)從凈化氣體引入部分引入下反應(yīng)腔室部分64中。通過反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41將反應(yīng)氣體(例如三氯硅烷作為第一源氣而氫作為第二源氣)從反應(yīng)氣體引入部分54引入反應(yīng)腔室2中。反應(yīng)氣體在基板W的表面上形成了邊界層，并且反應(yīng)發(fā)生于邊界層中。因此，硅膜形成在基板W上。將反應(yīng)氣體從與反應(yīng)腔室2連通的氣體排放路徑42排放出來。通過凈化孔44將凈化氣體排放至氣體排放路徑42。在外延生長以此方式結(jié)束后，溫度降至待機溫度，并且取出基板W并將基板W移動至半導(dǎo)體制造裝置的另一腔室。
[0068]使用外延生長裝置的成膜方法的細(xì)節(jié)
[0069]以下將描述根據(jù)本實施方式的外延生長裝置I的組成構(gòu)件的細(xì)節(jié)以及根據(jù)本實施方式的成膜方法的細(xì)節(jié)。
[0070]圖4是示出該實施方式中的頂板部分5的構(gòu)造的透視橫截面圖。如圖中所示，支撐頂板21的支撐件22的內(nèi)緣具有朝基板緩緩減小的直徑。頂板21被固定至內(nèi)緣的面向基板W的端部部分。從后側(cè)(底側(cè))觀察支撐件22時，內(nèi)周部分突出以形成突起25。突起25形成為具有在突起方向上緩緩減小的直徑。以此方式，支撐件22包括兩個傾斜部分。也就是說，支撐件22在頂板21的周邊處從周邊的上側(cè)和外側(cè)支撐頂板21。突起25通過增加支撐件22在與頂板的界面(interface)處的厚度并且由此避免本來在沒有突起25情況下會形成在支撐件22中的應(yīng)力集中(stress concentrat1n)來防止熱引發(fā)的應(yīng)力開裂在支撐件22中發(fā)生。
[0071]圖20A至圖20F是圖1的上側(cè)壁31的頂透視圖、底透視圖、底視圖、左側(cè)視圖和左橫截面圖。上側(cè)壁31包括主體199，所述主體199具有頂表面200，頂表面200被配置成鄰接抵靠(abut against)支撐件22的突起25。頂表面200可形成有具有中心軸Al的彎曲環(huán)形形狀。彎曲環(huán)形形狀可為沿上側(cè)壁的周圍均勻的。這樣的均勻性使得支撐件22能夠有效形成與上側(cè)壁31的界面。另外，頂表面的qo角度可相對于垂直于中心軸Al的方向成至少18度的角度，以使突起25能夠延伸穿過上側(cè)壁31或大致上延伸穿過上側(cè)壁31，以便在形成鄰接界面時將頂板21設(shè)置得更低，并且由此減小基板W與頂板21之間的距離H。
[0072]上側(cè)壁31進一步包括從上側(cè)壁31的底表面202平行于中心軸Al延伸的第一凸出部分36和第二凸出部分37。第一凸出部分36和第二凸出部分37可分別包括內(nèi)表面205A、205B，這兩個內(nèi)表面面對彼此并且可與中心軸Al等距設(shè)置。第一凸出部分36和第二凸出部分37與下側(cè)壁32的第一凹入部分34和第二凹入部分39的形狀對應(yīng)，其中分別設(shè)置在第一凸出部分與第一凹入部分之間和第二凸出部分與第二凹入部分之間的間隙35、38用作反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41和氣體排放路徑42。第一凸出部分36和第二凸出部分37可以各自根據(jù)相應(yīng)角長
(angular length)q1、q2沿上側(cè)壁31的周圍延伸。角長在從七十五(75)度至一百--KllO)
度的范圍內(nèi)。角長q1、q2使得前驅(qū)物氣體能夠均勾覆蓋在基板W上，并且在橫越(traverse)基板W后離開反應(yīng)腔室2(圖1)。角長q1、q2可以是彼此不同的，以考慮到在前驅(qū)物氣體進入和離開反應(yīng)腔室2時的前驅(qū)物氣體的溫度變化和質(zhì)量變化，但優(yōu)選角長是相同的。上側(cè)壁的底表面202可包括設(shè)置在第一凸出部分36與第二凸出部分37之間的導(dǎo)流表面204A、204B。導(dǎo)流表面204A、204B分別用以將反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41引導(dǎo)至反應(yīng)腔室2并從反應(yīng)腔室2引導(dǎo)反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41。導(dǎo)流表面204A可設(shè)置成平行于或大致上平行于基板W(或正交于中心軸Al)，以便促進前驅(qū)物氣體在基板W處形成均勻的邊界層。導(dǎo)流表面204B可設(shè)置成相對于中心軸Al成非正交的角度，以便促進在前驅(qū)物氣體已經(jīng)橫越基板W后將前驅(qū)物氣體從基板W有效移除。以此方式，上側(cè)壁31可將前驅(qū)物氣體引導(dǎo)至基板W以及從基板W引導(dǎo)前驅(qū)物氣體，以增強均勻性。
[0073]應(yīng)當(dāng)注意，上側(cè)壁31的底表面202還包括鄰接表面206A、206B，這些鄰接表面被布置成形成與下側(cè)壁32鄰接。鄰接表面206A、206B可與中心軸Al正交設(shè)置，以便促進有效安裝在下側(cè)壁32上。上側(cè)壁31的主體還可包含用于在操作過程中實現(xiàn)低熱膨脹和耐高溫性的石英。上側(cè)壁31的主體可整體形成以使操作過程中發(fā)生熱應(yīng)力開裂的機率最小化。
[0074]以此方式，在該實施方式中，由于支撐件22被形成為使得應(yīng)力集中小于現(xiàn)有技術(shù)中的形狀，因此基板W與頂板21之間的距離H可以減小，即小于10mm。
[0075]確切地說，來自加熱工具23的大多數(shù)的紅外射線穿過頂板21，但是頂板21從基座3或基板W吸收輻射熱。所吸收的熱通過與支撐件22的接合部分從頂板21輸入至支撐件22。在此，當(dāng)基板W與頂板21之間的距離H減小時，所吸收的輻射熱的量增加，并且輸入至支撐件22的熱的量減少。因此，當(dāng)支撐件22就如現(xiàn)有技術(shù)中的頂板部分5’那樣具有大致上矩形的拐角(COrner)25’時，應(yīng)力可集中于拐角25’，以產(chǎn)生開裂或類似情形。
[0076]另一方面，在該實施方式中，通過在支撐件22中形成突起25并且在頂板21的周邊處從周邊的上側(cè)和外側(cè)支撐頂板21可將頂板21支撐至基板側(cè)，而不形成其上易使應(yīng)力盡可能小地集中的拐角(25’)。
[0077]在該實施方式中，由于頂板21與基板W之間的距離減小以使邊界層如上所述而變窄，因此反應(yīng)氣體有可能逸出至基板W外部并且基板的膜厚度分布可能并非良好地均勻化，優(yōu)選應(yīng)防止這種情況。因此，在該實施方式中，引導(dǎo)部分設(shè)置在反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41中，以使氣流均勻化，如下文所述。
[0078]以下將參照圖5至圖7B詳細(xì)描述反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41中所設(shè)置的引導(dǎo)部分。如上所述，反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41由下側(cè)壁32的第一凹入部分34和上側(cè)壁31的第一凸出部分36形成，并且借助供應(yīng)側(cè)連通路徑52中的氣體引入管道55來與反應(yīng)氣體引入部分54連通。反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41包括:第一供應(yīng)路徑71，所述第一供應(yīng)路徑71在對應(yīng)于氣體引入方向的方向(水平方向)上從反應(yīng)氣體引入部分54延伸;第二供應(yīng)路徑72，所述第二供應(yīng)路徑72與第一供應(yīng)路徑71連通并且在垂直于氣體引入方向的方向(豎直方向)上延伸；以及第三供應(yīng)路徑73，所述第三供應(yīng)路徑73與第二供應(yīng)路徑72連通并且在平行于氣體引入方向的方向(水平方向)上延伸。第三供應(yīng)路徑73與反應(yīng)腔室2連通。也就是說，反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41被形成為從供應(yīng)側(cè)連通路徑52(其為反應(yīng)氣體入口)向出口(其為反應(yīng)氣體出口，并連接至反應(yīng)腔室2)逐漸地上升的階梯形狀.
[0079]在此，由于第二供應(yīng)路徑72在豎直方向上延伸，如上所述，因此從反應(yīng)氣體引入部分引入的氣體與第二供應(yīng)路徑72面對反應(yīng)氣體引入部分54的壁表面74形成接觸。因此，反應(yīng)氣體擴散，并且反應(yīng)氣體的混合特性得到改進。也就是說，第二供應(yīng)路徑72用作反應(yīng)氣體的混合腔室。在此情形中，在豎直方向上延伸的溝槽75在該實施方式中形成在第二供應(yīng)路徑72的壁表面74中，以使反應(yīng)氣體不必停留于第二供應(yīng)路徑72中，并且溝槽75用作引導(dǎo)部分。由于溝槽75以此方式形成，所以通過接觸第二供應(yīng)路徑72的壁表面74而擴散的氣體可容易地流入第三供應(yīng)路徑73，能夠沿溝槽75整流以改進反應(yīng)氣體的直線流動特性，從而抑制反應(yīng)氣體在反應(yīng)氣體流入反應(yīng)腔室2時擴散。
[0080]以下將詳細(xì)描述溝槽75。多個溝槽75連續(xù)地形成為第二供應(yīng)路徑72的壁表面74的整個表面中的凹入部分。如圖7B中所示，在該實施方式中，作為凹入部分的溝槽75在溝槽寬度方向上彎曲，每個溝槽75從頂側(cè)看是弧形形狀的。由于溝槽75在寬度方向上是彎曲的，因此反應(yīng)氣體并不可能在反應(yīng)氣體接觸壁表面74的溝槽75的底部時擴散(有可能會集中)，并且不可能在反應(yīng)氣體流入反應(yīng)腔室2時擴散至基板W外部。當(dāng)溝槽75的深度過大時，擴散會受抑制，但是反應(yīng)氣體中的第一源氣和第二源氣并不可能混合。在本公開內(nèi)容的實施方式中，溝槽75的深度優(yōu)選地設(shè)置為在Imm至5mm的范圍，并且更優(yōu)選地是3mm。
[0081]溝槽75在下側(cè)壁32的面內(nèi)方向上朝向中心c形成。也就是說，溝槽75沿下側(cè)壁32的周向方向布置。通過以此方式布置溝槽，整流特性可增強，使得在由溝槽75引導(dǎo)并被引入反應(yīng)腔室2中的反應(yīng)氣體的流動方向上的水平分量對應(yīng)于在從反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41面對反應(yīng)腔室2的開口的中心延伸至反應(yīng)腔室2的中心的方向上的水平分量，從而抑制反應(yīng)氣體在反應(yīng)腔室2中擴散。
[0082]溝槽75形成在其中在每個溝槽75的寬度方向上的中心大致上符合(對應(yīng)于)反應(yīng)氣體引入部分54中所設(shè)置的整流板56的每個孔56a的中心的位置處。也就是說，在該實施方式中，壁表面74中的溝槽75的數(shù)量等于孔56a的數(shù)量。因此，由于借助整流板56來整流的反應(yīng)氣體在溝槽75中流動，因此整流性能進一步增強，以改進反應(yīng)氣體的直線流動特性。
[0083]在該實施方式中，溝槽75形成在第二供應(yīng)路徑72的壁表面74的整個表面中，但是也可至少形成在第二供應(yīng)路徑72的壁表面74的端部部分中。端部部分表示對應(yīng)于劃分成整流板56的孔的多個區(qū)域的極端區(qū)域的部分。例如，在圖7A和圖7B中所示的實例中，整流板56分成三個區(qū)域81，并且溝槽75只要形成就為對應(yīng)于極端區(qū)域82和83的孔。由于反應(yīng)氣體有可能逸出至基板W外部，如上所述，因此尤其優(yōu)選的是，溝槽75被形成以增強在反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41的端部部分中的反應(yīng)氣體的直線流動特性。在此情形中，通過形成呈凹入部分形式的用作引導(dǎo)件的溝槽75，有可能容易地獲得這種效果。例如，當(dāng)整流構(gòu)件單獨設(shè)置在第二供應(yīng)路徑72中時，在反應(yīng)氣體的混合特性或制造成本方面可能出現(xiàn)問題。然而，這種問題通過將溝槽75形成為如本實施方式中的凹入部分來解決。
[0084]圖8A和圖8B是示出整流板56的實例的透視圖。如這些圖中所示，整流板56的通孔被配置成遵循(follow)溝槽75的圖案。整流板56的開口率(opening rat1)優(yōu)選地在考慮到諸如洗滌器之類的附帶設(shè)備(incidental equipment)或者外部管道的形狀、長度及類似者的情況下以及從生長速率的角度來看時被確定為最佳值。
[0085]圖24A至圖24C分別是作為圖8A和圖8B的整流板的另一實施方式的整流板56’的頂視前透視圖、前視圖和頂視圖。已觀察到，整流板56’在前驅(qū)物氣體進入反應(yīng)腔室2期間對前驅(qū)物氣體產(chǎn)生更高程度的控制，這便于獲得更好的均勻性。整流板56 ’包括伸長主體209，所述伸長主體209包括第一表面210以及與第一表面210相對并以小于五(5)毫米距離被分開的第二表面212。整流板56’包括從第一表面210延伸至第二表面212的具有圓形的橫截面的通孔214。通孔214可以具有小于3.5毫米的直徑，以用于精確的流量控制。通孔214的中心軸可設(shè)置成與第一表面210和第二表面212正交或非正交，但優(yōu)選地，正交及平行于彼此以將前驅(qū)物氣體引導(dǎo)通過整流板56’，以便促進更均勻的流動。通孔214可被分配成對應(yīng)于三個區(qū)域81、81(82)、81(83)的多組216六、2168、216(:。當(dāng)下側(cè)壁32的溝槽75可設(shè)置成處于相同高度時，通孔214可在沿第一表面210對齊的(aligned)位置處通向(open to)第一表面210。以此方式，通孔214可將前驅(qū)物氣體引至下側(cè)壁32的溝槽75。
[0086]整流板56’的通孔214中的每個通孔的位置和大小可配置成提供前驅(qū)物氣體至溝槽75的預(yù)定分布，并且由此可以不均勻地(unequally)在至少三組216A、216B、216C內(nèi)間隔開來。整流板56’與墊圈220、反應(yīng)氣體引入部分54和環(huán)形夾緊部分51配合操作。就此而言，圖25A和圖25B分別是圖24A的整流板上游的反應(yīng)氣體引入部分54的后視底透視圖和前視底透視圖。反應(yīng)氣體引入部分54可以包括用以將前驅(qū)物氣體接收到氣體混合氣室224中的一個或多個進流單元(flow inlet unit)221A、221B。反應(yīng)氣體引入部分54包括三個輸出通道226(1)至226(3)，三個輸出通道226(1)至226(3)分別對應(yīng)于整流板56’的區(qū)域81、81 (82)、81 (83)。反應(yīng)氣體引入部分54包括輸出表面228，在輸出表面228上，反應(yīng)氣體在整流板56’上游的位置處離開三個輸出通道226 (I)至226(3)。如圖25C中所描繪，反應(yīng)氣體引入部分54可例如利用一個或多個緊固件230被緊固至環(huán)形夾緊部分51，并利用反應(yīng)氣體引入部分54與環(huán)形夾緊部分51之間的墊圈220被密封至環(huán)形夾緊部分51。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)物氣體流過三個輸出通道226(1)至226(3)的流速在一些情況下尚未在整流板56’的各區(qū)域81、81 (82)、81
(83)中的相應(yīng)一個區(qū)域中觀察到，從而導(dǎo)致基板W上的前驅(qū)物氣流的不均勻性。
[0087]為了修正(fix)這種不均勻性，已引入對整流板56’的修改。就此而言，與圖8A的整流板56不同，圖24A的整流板56’包括緊固件孔232A、232B，這些緊固件孔被配置成用于使得緊固件234A、234B在輸出表面228處設(shè)置的固定孔235A、235B處更牢固地將整流板56’附接至反應(yīng)氣體引入部分54。緊固件孔232A、232B的直徑可以大于通孔214的直徑，以使足夠大小的緊固件(例如大于3.5毫米直徑)能夠?qū)⒄靼?6’牢固附接至反應(yīng)氣體引入部分54。緊固件234A、234B幫助防止前驅(qū)物氣體在三個輸出通道226(1)至226(3)與整流板56’的上游之間發(fā)生流量交換(flow exchange)(或者泄漏)。緊固件孔232A、232B可設(shè)置在或者大致上設(shè)置在多組216A、216B、216C中的每個相鄰的對之間，并且固定孔235A、235B可設(shè)置在三個輸出通道226(1)至226(3)中的每個相鄰的對之間。緊固件孔232A、232B還可以與通孔214對齊。以此方式，防止三個輸出通道226(I)至226(3)與整流板56 ’的上游之間發(fā)生流量交換。前驅(qū)物氣體在三個輸出通道226(1)至226(3)處的流速更好地對應(yīng)于整流板56’的各區(qū)域81、81(82)、81(83)的流速，從而使得基板胃上的前驅(qū)物氣體具有高度流均勻性(1^811 levelof flow uniformity)ο
[0088]均勻性和邊界層的控制僅是在促進基板W上的外延層的均勻性和生長速率時要考慮的兩個因素。在該實施方式中，由于頂板21與基板W之間的距離減小以使邊界層如上所述而變窄，因此反應(yīng)氣體可容易地流入反應(yīng)腔室2的下部部分中并且基板W的溫度分布可能無法均勻化。因此，在形成厚膜的同時，可能引起膜厚度分布或膜質(zhì)量的劣化(例如電阻率分布或晶體缺陷的出現(xiàn))。在該實施方式中，為了防止這些問題，基座環(huán)7由兩個構(gòu)件形成。這點將在下文進行描述。
[0089]如圖9中所放大，基座環(huán)7的第一環(huán)11設(shè)置成與基座外周間隔開，并且具有低頂表面的階梯狀的部分91形成在第一環(huán)的內(nèi)周中。第二環(huán)12放置在階梯狀的部分91上，并且第二環(huán)12被形成為面對形成在第一環(huán)11與基座3之間的余隙(clearance)部分92，也就是說，第二環(huán)12被形成為突出至余隙部分92。第二環(huán)12設(shè)置成使得其頂表面與基座3的頂表面齊平。通過以此方式使第二環(huán)12的頂表面與基座3的頂表面齊平，可將維持處于在反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41或類似者中被混合和整流的狀態(tài)下的反應(yīng)氣體流暢地供應(yīng)至基板W，而盡可能不太降低流速。本文所提到的基座3的頂表面表示處于未形成基板凹入部分3a(參見圖1、圖2、圖11和圖12)的區(qū)域中的基座3的頂表面。在該實施方式中，考慮到導(dǎo)熱性，第二環(huán)12由碳化硅形成。
[0090]通過以此方式由不同構(gòu)件形成第二環(huán)12和第一環(huán)11，基座環(huán)7可構(gòu)造成準(zhǔn)確性更高。也就是說，基座環(huán)7與基座3之間的距離可減小至極限，并且因此，就有可能減少反應(yīng)氣體流至基板W后側(cè)(也就是說，反應(yīng)腔室的底側(cè)64)并使基板W的溫度分布變得均勻。因此，根據(jù)該實施方式，形成的膜的膜質(zhì)量分布或膜厚度分布是被均勻化的。
[0091]通過提供第一環(huán)11和第二環(huán)12的兩個構(gòu)件，與第一環(huán)11和第二環(huán)12由單個構(gòu)件形成的情況相比，第一環(huán)11和第二環(huán)12之間的熱傳導(dǎo)可更多地受到抑制。
[0092]通過以此方式致使第二環(huán)12面對余隙部分92，就有可能減少在膜形成的同時反應(yīng)氣體朝下側(cè)從基座環(huán)7與基座3之間的泄漏，并且因此，不可能干擾反應(yīng)氣流。由于反應(yīng)氣體至下側(cè)的泄漏可以減少，因此就有可能減少顆粒。
[0093]在此情形中，第二環(huán)12比第一環(huán)11更薄。因此，就有可能抑制從基座3借助輻射導(dǎo)致的熱量損失。由于第二環(huán)12更薄，因此就有可能減少用于將第二環(huán)12維持(預(yù)熱)處于預(yù)定高溫的熱的量。在另一實施方式中，當(dāng)?shù)谝画h(huán)11由具有小導(dǎo)熱率的材料形成時，第一環(huán)11就用作絕熱器，從而進一步地增強以上所提到的效果。
[0094]在該實施方式中，第二環(huán)12被配置成面對余隙部分92，但是本公開內(nèi)容并不限于這種配置?；h(huán)7可制造成具有高精確性，只要第二環(huán)12至少放置在第一環(huán)11的階梯狀的部分91上即可。因此，基座環(huán)7與基座3之間的距離可減小至極限，并且因此，就有可能減少反應(yīng)氣體流至基板W后側(cè)并使基板的溫度分布變得均勻。
[0095]在該實施方式中，由于頂板21與基板W之間的距離減小以致使邊界層變窄，因此頂板21的頂板表面可容易地涂布有反應(yīng)氣體。當(dāng)涂布頂板表面時，頂板表面變暗(bedimmed)，并且因此可能并不能使用借助頂板21使用加熱工具23加熱的冷壁型外延生長裝置來令人滿意地形成膜。相比之下，在該實施方式中，通過在反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑41的壁表面中形成溝槽75并如上所述由兩個構(gòu)件形成基座環(huán)7，反應(yīng)氣體就不可能停留在反應(yīng)腔室2中，并且因此就有可能抑制涂層材料附著。因此，就有可能連續(xù)地且令人滿意地形成膜。
[0096]圖10示出基座環(huán)7的修改實例。該修改實例與圖9中所示的實施方式的不同之處在于，第二環(huán)12A被設(shè)置成覆蓋余隙部分92A。在該修改實例中，第一環(huán)IlA放置在側(cè)壁32A的凸緣部分13A上。第二環(huán)12A被放置在第一環(huán)IlA的階梯狀的部分91A上，并且內(nèi)周面對基座3A的外周。
[0097]在該修改實例中，由于第二環(huán)12A被設(shè)置成覆蓋余隙部分92A，因此有可能進一步抑制流入反應(yīng)腔室2A中的反應(yīng)氣體流至下反應(yīng)腔室部分64A。在此，為了防止第二環(huán)12A阻礙從圖10中未示出的加熱工具23對基座3A進行加熱，優(yōu)選的是，第二環(huán)12A和基座3A的重疊面積是小的。
[0098]在該修改實例中，第二環(huán)12A的厚度優(yōu)選地設(shè)置為例如在0.5mm至2mm的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地是約0.8mm。通過設(shè)置該厚度，就有可能盡可能地抑制因從基座3A至第二環(huán)12A的輻射而造成的熱損失。
[0099]圖11和圖12A-圖12J是分別示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的基座3A和3B的實例的頂部平面視圖。如這些圖中所示，基座3A和3B分別設(shè)有升降桿通孔IlOA和IlOB(I)至IlOB
(3)，升降桿123(參見圖13)穿過升降桿通孔IlOA和IlOB(I)至110B(3)。如圖12A中所示，可以形成多個通孔111B。在氣體可捕集于基板W與基座3B之間的一些情況下，可能出現(xiàn)問題。如果保持被捕集，那么所捕集的氣體可以改變基座3B與基板W之間的傳熱性質(zhì)，從而引起基板W上所形成的外延層的可觀察到的不均勻性。當(dāng)基板W放置在基座3B上并且基板W經(jīng)歷在水平方向上的微小滑動時，所捕集的氣體可經(jīng)由通孔IllB而被釋放。當(dāng)使用包括通孔IllB的基座3B時，基板W上的膜厚度均勻性分布或電阻率分布優(yōu)于使用基座3A的情況。這樣的優(yōu)越性似乎(appear)出現(xiàn)在通孔IllB的直徑變得更小并且通孔IllB的數(shù)量變得更多時。據(jù)信使通孔IllB的密度為每平方厘米有至少約5.0個通孔111B，并且例如每平方厘米有多于約5.1個通孔IllB與優(yōu)越的均勻性相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選的是，開口率大于百分之四(4)，并且更優(yōu)選地，通孔IllB圍繞基座的凹入部分3Ba以及在非凹入的部分3Bb中形成。在一個實施方式中，通孔IllB可具有約Imm的直徑。在圖12E-圖12H中所示的實施方式中，通孔IllB可被布置成交錯的(staggered)圖案。交錯的圖案表示對齊于第一公共半徑(common radius)上的第一組通孔IllB與是對齊于第二公共半徑上的第二組通孔IllB的一部分的通孔IllB為(基本上)非徑向?qū)R的，其中不存在對齊于介于第一組孔的公共半徑與第二組孔的公共半徑之間的公共半徑上的孔。在該實施方式中，通孔IllB可具有每平方厘米至少5.0個通孔IllB諸如每平方厘米至少5.1個通孔11IB或者每平方厘米至少5.2個通孔11IB的密度。如圖12H中所不，通孔11IB可包括第一切面(chamfer )1250和第二切面1252之一或兩者。第一切面1250定位于基座3B的頂表面300處。第二切面1252定位于基座3B的底表面302處。切面1250、1252有助于通過防止裂縫形成來加強基座3B。
[0100]在圖121-圖12J中所示的實施方式中，通孔IllB可布置成徑向?qū)R的圖案。在該實施方式中，通孔11IB可具有每平方厘米至少5.0個通孔11IB諸如每平方厘米至少5.2個通孔或每平方厘米至少5.1個通孔IllB的密度。更高的孔密度提高基板背側(cè)凈化氣體流的均勻性和基板背側(cè)脫氣(outgas)從基板流走。這有助于減少基板背側(cè)缺陷。更高的孔密度通過均勻地分布凈化氣體至頂板部分5還減少側(cè)壁涂布。
[0101]繼續(xù)參照圖12A至圖12J的基座3B，基座3B包括環(huán)形主體299，所述主體299具有頂表面300和與頂表面300相對的底表面302。環(huán)形主體299可以從中心軸Ao至外部半徑Ro延伸一段距離，該距離范圍為從一百(100)至一百五十(150)毫米。基座3B可以整體地形成，并且包括堅硬(strong)且耐溫的材料，例如碳石墨(carbon graphite)。在一個實施方式中，基座3B還可包括碳化硅涂層。碳化硅涂層可借助化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝或借助其他合適的工藝來沉積。在一個實施方式中，碳化硅涂布于通孔IllB的內(nèi)徑。頂表面300被配置成與基板W形成鄰接并由此支撐基板W。基座3B的最大厚度可以小于五(5)毫米，以使基座的熱能保持能力最小化，并且從而使基座3B與基板W之間的熱瞬態(tài)(thermal transient)最小化，該熱瞬態(tài)可造成基板W上所形成的外延層的不均勻性。
[0102]頂表面300的凹入部分3Ba可以設(shè)置在基座3B的中心軸Ao處，并向內(nèi)部半徑仏延伸一段距離，該距離范圍為從五十(50)至一百(100)毫米。頂表面300的基座非凹入部分3Bb可沿環(huán)形主體299的周圍設(shè)置，并利用過渡部分3Bc連接至凹入部分3Ba。過渡部分3Bc可僅通過與基板W的平面形的底部形成鄰接來支撐基板W的平面形的底部，并且在外延生長裝置I(圖1)的操作期間可升高至高于凹入部分3Ba小于0.2毫米的高度處。過渡部分3Bc可不具有通孔111B，以防止與通孔IllB相關(guān)聯(lián)的周邊拐角接觸基板W并且產(chǎn)生顆粒。頂表面300的過渡部分3Bc可以在外延生長裝置1(圖1)的操作期間處于比非凹入部分3Bb低至少半毫米的高度，以形成環(huán)形保持表面304，所述保持表面304可以在外延生長裝置I (圖1)的操作期間防止基板W在基座3B的旋轉(zhuǎn)期間發(fā)生水平移動。保持表面304可正交或大致上正交于基座3B的頂表面300的非凹入部分3Bb或凹入部分3Ba中的至少一個。以此方式，基板W可由基座3B支撐。
[0103]基板W放置在基座3B上，并且使用基座支撐件6(后文針對圖13至圖16討論)的至少三(3)個升降桿(未示出)從基座3B被移除?；?B借助包括可圍繞基座3B的中心同心設(shè)置并以一百二十(120)度分開的三(3)個升降桿通孔IlOB(I)至110B(3)促進對三(3)個升降桿的使用。升降桿通孔IlOB(I)至110B(3)可配置成使基座支撐件6的升降桿得以行進通過基座3B，以將基板W從過渡部分3Bc上升以及下降到過渡部分3Bc上。升降桿通孔IlOB(I)至110B(3)可設(shè)置成不延伸至通孔IllB中的任何通孔中，以防止可引起顆粒的尖銳拐角的形成。一旦上升，基板W就可由機械手接取，以用于移入及移出反應(yīng)腔室2。
[0104]基座3B還由基座支撐件6的三個臂支撐(后文針對圖13至圖16論述)。這三個臂可在支撐位置312(1)至312(3)處接觸和支撐基座3B的底表面302。支撐位置312(1)至312(3)可以設(shè)置在底表面302上，并與非凹入部分3Bb直接相對。支撐位置312(1)至312(3)可沒有通孔111B，以使來自三個臂的顆?？赡艿竭_基板W的頂表面的機會最小化。支撐位置312(1)至312(3)各自可以具有至少二 (2)毫米乘至少五(5)毫米的尺寸。支撐位置312(1)至312(3)各自還可相應(yīng)包括凹陷表面314(1)至314(3)，這些凹陷表面可以從底表面302的緊密包圍部分升高至少0.7毫米，以容納來自三個臂的顆粒并且防止這些顆粒到達基板W。圖13至圖16示出如上針對基座3B簡要提及的基座支撐件6的實例。如圖13中所示，基座支撐件6包括基座軸121、基板升降裝置122以及升降桿123。基座3由具有基座軸121的三個臂支撐。基板升降裝置122的三個臂分別設(shè)有基座124，這些基座124具有上面放置有相應(yīng)的升降桿123的下端的凹入部分?；迳笛b置122的軸部分被形成為圓柱形，并且基座軸121的軸部分可以插入到基板升降裝置122的軸部分中。
[0105]在該實施方式中，基座支撐件6中的臂具有小于現(xiàn)有技術(shù)中的厚度的厚度。因此，由于基座支撐件6的影響可以在通過使用加熱工具62加熱基座3上的基板W的同時減小，因此就有可能使得基座3的溫度分布變得均勻。該實施方式中的基座支撐件6的詳細(xì)構(gòu)造和升降操作與本公開內(nèi)容的
【申請人】提交的國際公布W02013/005481的單行本中所描述的基座裝置中的那些詳細(xì)構(gòu)造和升降操作是相同的。然而，上述國際公布的單行本中所描述的基座裝置包括單個基座軸(平臺軸)，但是該實施方式中的基座支撐件6包括三個基座軸(臂)121。
[0106]圖16是示出該實施方式中的氣體排放管道58的實例的透視橫截面圖。如圖中所示，氣體排放管道58被形成為使得開口從反應(yīng)腔室2至氣體排放部分57朝中心而變窄。因此，排氣在中心處被整流，由此提高排氣效率。
[0107]圖21是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置中的反應(yīng)腔室2的外部構(gòu)造的環(huán)形夾緊部分51’的分解透視圖。如圖中所示，將氣體引入管道55和氣體排放管道58與氣體引入管道55’和氣體排放管道58’相比，在該實施方式中，移除了處于其中心部分的完成部分(finished port1n)。因此，影響膜厚度分布的氣流變得平滑。
[0108]反應(yīng)氣體在氣體排放路徑42和凈化孔44的開口率過大時流入下反應(yīng)腔室部分64，并且凈化氣體在該開口率過小時影響反應(yīng)腔室2中的成膜工藝。因此，形成凈化孔的開口使得開口率具有最佳值。
[0109]圖17是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的上反射器26的實例的透視圖。如圖中所示，上反射器26包括將來自加熱工具23的熱波反射至反應(yīng)腔室2的中心的傾斜部分26a以及在豎直下降方向上反射來自加熱工具23的熱波的平坦部分26b。另一方面，圖22是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置中的上反射器26 ’的實例的透視圖。如圖中所示，現(xiàn)有技術(shù)中的上反射器26’包括傾斜部分26a’和平坦部分26b’，但與根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的上反射器26在傾斜部分26a的布置方面有所不同。確切地說，根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的上反射器26具有其中傾斜部分被添加至現(xiàn)有技術(shù)中的上反射器26 ’的平坦部分26b ’的中心的布置。以此方式，通過將傾斜部分26a和平坦部分26b布置成使得傾斜部分26a和平坦部分26b的面積比為預(yù)定比率并且傾斜部分26a和平坦部分26b的分布并不偏置，實現(xiàn)基板W的溫度分布的均勻化。
[0110]圖18是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的下反射器65的實例的透視圖。圖23是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置中的下反射器65 ’的實例的透視圖。類似于上反射器26，下反射器65包括將來自加熱工具62的熱波反射至反應(yīng)腔室2的中心的傾斜部分65a以及在豎直上升方向上反射來自加熱工具62的熱波的平坦部分65b，并且具有其中傾斜部分65a ’被添加至根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的下反射器65 ’的平坦部分65b ’的中心的布置。以此方式，通過將傾斜部分65a和平坦部分65b布置成使得傾斜部分65a和平坦部分65b的面積比為預(yù)定比率并且傾斜部分65a和平坦部分65b的分布并不偏置，實現(xiàn)基板W的溫度分布的均勻化。
[0111]在根據(jù)本實施方式的外延生長裝置中，由于支撐件22支撐頂板21，因此頂板21的中央部分面對反應(yīng)腔室的頂表面與基板W之間的距離H可設(shè)置為小于10mm。因此，根據(jù)本實施方式的外延生長裝置I可以防止由在頂板21與基座3之間流動的反應(yīng)氣體形成的邊界層朝著頂板擴散(spread)并且因此邊界層變窄。隨后，由于邊界層中的氣流速率增加，因此氣體密度隨之增加，并且由此就有可能增強在基板W的表面上的反應(yīng)效率。因此，在外延生長裝置I中，就有可能增強生長速率。
[0112]在本公開內(nèi)容的實施方式中，頂板21與基板W之間的距離H小于10mm，并且優(yōu)選的是，頂板21與基板W之間的距離H小于10mm，并且從形成在基板W上的膜至頂板21的距離等于或大于1mm。通過設(shè)置該范圍，就有可能使得反應(yīng)氣體的氣流平滑，同時形成邊界層。
[0113]也就是說，在本實施方式的反應(yīng)腔室2中，通過將基板W與頂板21之間的距離設(shè)置成小于現(xiàn)有技術(shù)中的該距離(在現(xiàn)有技術(shù)中，約20mm)，就有可能使邊界層變窄，以增強在基板的表面上的反應(yīng)效率，并且由此以提升生長速率。
[0114]實例
[0115]以下將參照實例來詳細(xì)描述本公開內(nèi)容。
[0116]實例I
[0117]外延生長通過使用采用圖10中所示的基座環(huán)的外延生長裝置IA(其中基板W的表面與頂板21之間的距離H為9.27_)來以下生長條件下進行。
[0118]第一源氣(三氯硅烷)的量:8.5SLM
[0119]凈化氣體(氫)的量:15.0SLM
[0120]生長時間:600.0秒
[0121]生長溫度:1100.(TC
[0122]旋轉(zhuǎn)速度:20.0RPM
[0123]實例2
[0124]外延生長在與實例I相同的條件下進行，不同之處在于，第一源氣的量改成13.5SLM。
[0125]實例3
[0126]外延生長在與實例I相同的條件下進行，不同之處在于，第一源氣的量改成17.0SLM0
[0127]對比例I
[0128]外延生長在與實例I相同的條件下使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置(其中基板W的表面與頂板21之間的距離H為20mm，并不存在溝槽75，并且基座環(huán)是由單個元件形成)進行，不同之處在于旋轉(zhuǎn)速度改為35.0RPM。
[0129]對比例2
[0130]外延生長在與實例2相同的條件下使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置(其中基板W的表面與頂板21之間的距離H為20mm，并不存在溝槽75，并且基座環(huán)由單個構(gòu)件形成)進行，不同之處在于旋轉(zhuǎn)速度改為35.0RPM。
[0131]對比例3
[0132]外延生長在與實例3相同的條件下使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延生長裝置(其中基板W的表面與頂板21之間的距離H為20mm，并不存在溝槽75，并且基座環(huán)是由單個構(gòu)件形成)進行，不同之處在于旋轉(zhuǎn)速度改為35.0RPM。
[0133]檢測這些實例和比較例中的膜生長速率。檢測到的生長速率與第一源氣之間的關(guān)系不于圖19中。
[0134]如圖19中所示，通過采用根據(jù)本公開內(nèi)容的實施方式的外延生長裝置1A，生長速率提高50%，并且當(dāng)?shù)谝辉礆獾牧吭黾訒r，生長速率的提高程度也增加。因此，生長速率通過使用根據(jù)本實施方式的外延生長裝置來增強。
[0135]附圖標(biāo)記
[0136]標(biāo)記名稱
[0137]IA 外延生長裝置
[0138]I 外延生長裝置
[0139]2A 反應(yīng)腔室
[0140]2 反應(yīng)腔室
[0141]3A 基座
[0142]3B 基座
[0143]3Ba 凹入部分
[0144]3Bb 非凹入部分
[0145]3Bc 過渡部分
[0146]3 基座
[0147]3a 基板凹入部分
[0148]4 側(cè)壁
[0149]5 頂板部分
[0150]6 基座支撐件
[0151]7 環(huán)形基座環(huán)
[0152]IlA 第一環(huán)
[0153]11 第一環(huán)
[0154]12A 第二環(huán)
[0155]12 第二環(huán)
[0156]13A 凸緣部分
[0157]13 凸緣部分
[0158]21 頂板
[0159]22 支撐件
[0160]24 開口
[0161]25 突起
[0162]25’ 矩形拐角
[0163]25’ 拐角
[0164]26上反射器
[0165]26a傾斜部分
[0166]26b平坦部分
[0167]26上反射器
[0168]30基板運載端口
[0169]31環(huán)形上側(cè)壁
[0170]32A側(cè)壁
[0171]32B緊固件孔
[0172]32環(huán)形下側(cè)壁
[0173]33安裝表面
[0174]34第一凹入部分
[0175]35間隙
[0176]36第一凸出部分
[0177]37第二凹入部分
[0178]38間隙
[0179]39第二凹入部分
[0180]41反應(yīng)氣體供應(yīng)路徑
[0181]42氣體排放路徑
[0182]43壁表面
[0183]44凈化孔
[0184]45環(huán)形平臺
[0185]50五十
[0186]51環(huán)形夾緊部分
[0187]52供應(yīng)側(cè)連通路徑
[0188]53排放側(cè)連通路徑
[0189]54部分
[0190]55氣體引入管道
[0191]56整流板
[0192]56a孔
[0193]57氣體排放部分
[0194]58氣體排放管道
[0195]61裝置底部部分
[0196]63軸部分
[0197]64A下反應(yīng)腔室部分
[0198]64下反應(yīng)腔室部分
[0199]65下反射器
[0200]65a傾斜部分[0201 ]65b平坦部分
[0202]65下反射器
[0203]71第一供應(yīng)路徑
[0204]72第二供應(yīng)路徑
[0205]73第三供應(yīng)路徑
[0206]74壁表面
[0207]75溝槽
[0208]81區(qū)域
[0209]82極端區(qū)域
[0210]83極端區(qū)域
[0211]91A階梯狀的部分
[0212]91階梯狀的部分
[0213]92A余隙部分
[0214]92余隙部分
[0215]100一百
[0216]IlOA 升降桿通孔
[0217]IlOB升降桿通孔
[0218]HO一百一^h
[0219]IllB多個通孔
[0220]120一百二十
[0221]121基座軸
[0222]122基板升降裝置
[0223]123升降桿
[0224]124基座
[0225]150一百五十
[0226]199主體
[0227]200頂表面
[0228]202底表面
[0229]204A 導(dǎo)流表面
[0230]204B導(dǎo)流表面
[0231]205A 內(nèi)表面
[0232]205B內(nèi)表面
[0233]206A 鄰接表面
[0234]206B鄰接表面
[0235]209伸長主體
[0236]210第一表面
[0237]212第二表面
[0238]214孔
[0239]216A 組
[0240]216B組
[0241]216C 組
[0242]220墊圈
[0243]221A進流單元
[0244]221B進流單元
[0245]224氣體混合氣室
[0246]226輸出通道
[0247]228輸出表面
[0248]230緊固件
[0249]232A緊固件孔
[0250]232B緊固件孔
[0251]234A緊固件
[0252]234B緊固件
[0253]235A固定孔
[0254]235B固定孔
[0255]299環(huán)形主體
[0256]300頂表面
[0257]302底表面
[0258]304環(huán)形保持表面
[0259]312支撐位置
[0260]314凹陷表面
【主權(quán)項】
1.一種整流板，所述整流板包括: 伸長主體，所述伸長主體包括第一表面以及與所述第一表面相對的第二表面； 多個通孔，所述多個通孔從所述第一表面延伸至所述第二表面并被分配成至少三組；以及 緊固件孔，所述緊固件孔設(shè)置在所述至少三組中的相鄰的組之間，并且所述緊固件孔從所述第一表面延伸至所述第二表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述通孔在沿所述第一表面對齊的位置處通向所述第一表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述緊固件孔以及所述通孔在沿所述第一表面對齊的位置處通向所述第一表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述多個通孔彼此平行。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述多個通孔中的每個通孔包括圓形的橫截面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流板，其特征在于，所述多個通孔的所述圓形的橫截面的直徑比所述緊固件孔中的每個緊固件孔的直徑更小。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的整流板，其特征在于，所述圓形的橫截面的直徑小于3.5毫米。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述多個通孔在所述至少三組內(nèi)不均勻地間隔開。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流板，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面以小于五(5)毫米距離分開。
【文檔編號】C23C16/54GK106011795SQ201610179467
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】大木慎, 大木慎一, 森義信
【申請人】應(yīng)用材料公司