CN107835868A - 在处理腔室中的气体控制 - Google Patents
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Abstract
提供一种处理腔室，包括侧壁、基板支撑件、以及设置于基板支撑件上方的排气口。在排气口与基板支撑件之间形成有处理区域，且排气口耦接到排气器件，排气器件经构造以在相对于处理区域的排气口处建立低压。处理腔室进一步包括气体环，气体环包括具有内表面的环形主体，内表面环绕环形区域。气体环进一步包括多个第一喷嘴，多个第一喷嘴耦接到第一气源，并经构造以将第一气体传递至处理区域。气体环进一步包括多个第二喷嘴，多个第二喷嘴耦接到第二气源，并经构造以将第二气体传递至处理区域。
Description
技术领域
本文所述的实施方式通常涉及半导体处理腔室。更特定言之，本公开内容的实施方式涉及适于在基板的表面上控制气体的流量与浓度的半导体处理腔室。
背景技术
在集成电路的制造中，沉积工艺(例如化学气相沉积(CVD)或等离子体增强CVD工艺)用于在半导体基板上沉积各种材料的膜。这些沉积工艺可发生于封闭的处理腔室中。半导体基板上的特征的尺寸持续缩小，以满足现代电子的需求。对于这些尺寸进一步减少需要沉积工艺的不同方面的精确控制，如气体分配均匀性、气体混合均匀性、浓度均匀性、及提供给基板的表面的气体量的控制。因此，持续需要改良的处理腔室，以进一步增强对这些沉积工艺的不同方面的控制。
发明内容
本文所述的实施方式通常涉及半导体处理腔室。在一个实施方式中，提供一种处理腔室，包括侧壁、基板支撑件、以及设置于基板支撑件上方的排气口。在排气口与基板支撑件之间形成有处理区域，并且排气口耦接至排气器件，排气器件经构造以在相对于处理区域的排气口处建立低压。处理腔室进一步包括气体环，气体环包括具有内表面的环形主体，所述内表面环绕环形区域。气体环进一步包括多个第一喷嘴，多个第一喷嘴耦接至第一气源，并经构造以将第一气体传递至处理区域。多个第一喷嘴以第一圆形阵列形成于环形主体中。气体环进一步包括多个第二喷嘴，多个第二喷嘴耦接至第二气源，并经构造以将第二气体传递至处理区域。多个第二喷嘴以第二圆形阵列形成于环形主体中。
在另一实施方式中，提供一种处理腔室，包括侧壁与基板支撑件。基板支撑件包括多个基板固持件(holder)，多个基板固持件环绕基板支撑件设置于不同角度位置。基板支撑件环绕处理腔室内部是能够转动的。处理腔室进一步包括设置于每个基板固持件上方的排气口。在每个排气口与基板支撑件之间形成有处理区域，并且每个排气口耦接至排气器件，排气器件经构造以在相对于处理区域的排气口处建立低压。处理腔室进一步包括气体环，气体环包括具有内表面的环形主体，所述内表面环绕环形区域。气体环包括多个第一喷嘴，多个第一喷嘴耦接至第一气源，并经构造以将第一气体传递至处理区域，其中多个第一喷嘴以第一圆形阵列形成于环形主体中。气体环进一步包括多个第二喷嘴，多个第二喷嘴耦接至第二气源，并经构造以将第二气体传递到处理区域，其中多个第二喷嘴以第二圆形阵列形成于环形主体中。
在另一实施方式中，提供一种处理腔室，包括侧壁与基板支撑件。基板支撑件包括多个基板固持件，多个基板固持件环绕基板支撑件设置于不同角度位置。基板支撑件环绕处理腔室的内部是能够转动的。处理腔室进一步包括设置于每个基板固持件上方的喷淋头，其中在每个喷淋头与基板支撑件之间形成有处理区域。每个喷淋头包括多个第一孔口，多个第一孔口耦接至第一气源。每个喷淋头进一步包括多个第二孔口，多个第二孔口耦接至第二气源，其中环绕每个第一孔口设置有四个或更多个第二孔口。每个喷淋头进一步包括多个第三孔口，多个第三孔口耦接至排气器件，排气器件经构造以在相对于处理区域的第三孔口处建立低压，其中环绕每个第三孔口设置有四或更多个第二孔口。
附图说明
因此，利用可详细理解本公开内容的上述记载特征的方式，上述所总结的本公开内容的更具体描述可参照实施方式来获得，一些实施方式图示于随附附图中。然而，应注意，随附附图仅图示本公开内容的典型实施方式，并因此不应视为对保护范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图1B为根据本公开内容的一个实施方式的用于图1A的处理腔室中的气体环的顶部剖视图。
图1C为根据本公开内容的一个实施方式的图1B的气体环中的第一气体喷嘴的特写侧面剖视图。
图1D为根据本公开内容的一个实施方式的图1B的气体环中的第二气体喷嘴的特写侧面剖视图。
图1E为根据本公开内容的一个实施方式的图1A的处理腔室的不同部件的俯视图。
图2A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图2B为根据本公开内容的一个实施方式的图2A的处理腔室的俯视图。
图2C为根据本公开内容的一个实施方式的用于图2A与图2B的处理腔室的气体环的顶部剖视图。
图2D为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图2E为根据本公开内容的一个实施方式的图2D的处理腔室的俯视图。
图3A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图3B为根据本公开内容的一个实施方式的图3A的处理腔室的俯视图。
图3C为根据本公开内容的一个实施方式的用于图3A的处理腔室的喷淋头的局部底视图。
图3D为根据本公开内容的一个实施方式的图3C的喷淋头的局部侧面剖视图。
图4为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图5为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
图6为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室的侧面剖视图。
为了便于理解，在可能情况下，已使用相同的元件符号来指定附图中共通的相同元件。也考虑到，一个实施方式所描述的元件可以有利地用于其他实施方式，而不需要特定叙述。
具体实施方式
本文所述的实施方式通常涉及半导体处理腔室。更特定言之，本公开内容的实施方式涉及适于在基板的表面上控制气体的流量与浓度的半导体处理腔室。
图1A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室100的侧面剖视图。图1B为用于处理腔室100的气体环150的顶部剖视图。如图1B所示，下文所述的多个第一喷嘴151可被加工到气体环150中，如图1B所示。处理腔室100包括腔室主体102，腔室主体102具有一个或多个侧壁104、底部106、以及设置于侧壁104上的顶部108。侧壁104、底部106、及顶部108界定了处理腔室100的内部区域105。
处理腔室100包括基板支撑件120与排气口130，排气口130设置于基板支撑件120上方。在排气口130与基板支撑件120之间形成有处理区域。基板支撑件120可在处理腔室100中的沉积工艺期间用于支撑基板50。排气口130可用于从处理腔室100移除气体，例如处理气体。基底支撑120包括具有中心123的基板支撑表面122。排气口130具有朝向基板支撑表面122的排气入口131。排气入口131可包括多个通道134，多个通道134延伸通过排气口130，而形成排气路径的一部分，所述排气路径用于从处理腔室100的内部区域105移除气体。通道134可采取跨越排气入口131设置的环的形式，例如跨越排气入口131设置于不同径向位置的环。在其他实施方式中，通道134可采取跨越排气入口131布置的多个孔口的形式，例如在板中的孔口的规则阵列。排气口130可覆盖(overlie)基板支撑表面122的中心123。举例而言，排气入口131的中心133可覆盖基板支撑表面122的中心123。在一些实施方式中，排气入口131覆盖大部分的基板支撑表面122。在其他实施方式中，排气入口131覆盖所有的基板支撑表面122。
处理腔室100进一步包括气体环150，气体环150设置于基板支撑件120与排气口130之间的垂直位置。气体环150包括环形主体158，环形主体158具有环绕环形区域150R的内表面159。气体环150包括多个第一喷嘴151，多个第一喷嘴151耦接至第一气源161，并经构造以将第一气体从第一气源161传递至内部区域105。多个第一喷嘴151以第一圆形阵列形成于环形主体158中。从第一气源161传递的第一气体可以是氧化剂，例如H2O或NH3。气体环150进一步包括多个第二喷嘴152，多个第二喷嘴152耦接至第二气源162，而经构造以将第二气体传递至内部区域105。多个第二喷嘴152以第二圆形阵列形成于环形主体158中。从第二气源162传递的第二气体可以是沉积气体前驱体，例如五(二甲基氨基)钽(pentakis(dimethylamino)tantalum，PDMAT)或四乙基甲基氨基铪(tetrakis-ethyl-methylaminohafnium，TEMAHf)。第一喷嘴151的第一圆形阵列与第二喷嘴152的第二圆形阵列可环绕气体环150以交替形式布置。
尽管许多本文所述的部件(如气体环150)描述为具有圆形的几何形状，也可考虑其他环形几何形状，例如多边形环、椭圆环、或具有不规则形状的环。
每个第一喷嘴151可以第一径向角153引导，其中第一径向角153从半径R偏移约0.3度至约30度，例如约0.5度至约15度，半径R从气体环150的环形区域150R的中心150C延伸。每个第二喷嘴152可以第二径向角157引导，其中第二径向角157从半径R偏移约0.3度至约30度，例如约0.5度至约15度，半径R从气体环150的环形区域150R的中心150C延伸。通过将喷嘴151、152分别对准径向角153、157，可实现基板50上方的水平面中的处理气体的涡旋运动(swirling motion)。处理气体的涡旋运动可开始于环绕基板50的外边缘，然后接着朝向基板50的中心上方的区域向内继续。随着处理气体朝向基板50的中心上方的区域向内涡旋，排气口130抽出朝向排气口130并离开内部区域105的一些处理气体，如下文所讨论。
排气口130耦接至排气器件140，例如真空泵。排气器件140可经构造以在相对于处理区域的排气口130处建立低压，以从处理腔室100的内部区域105移除处理气体。排气入口131及/或基板支撑件120可耦接至RF源170。排气入口131可以由与RF源170耦接的金属材料形成。基板支撑件120可包括电极129，电极129设置在与RF源170耦接的基板支撑件120中。在一些实施方式中，排气入口131耦接至RF源170的功率终端，而基板支撑件120中的电极与RF源170的接地终端通信。RF源170可产生射频，如13.56MHz或40MHz。RF源170可耦接至排气入口131与基板支撑件120，并且RF源170可用于在处理期间在处理腔室100中形成包含有前驱体与氧化剂气体的等离子体。在一些实施方式中，也将DC偏压应用至设置于基板支撑件120中的电极(未图示)，使得基板支撑件120可用作静电夹具。此外，在一些实施方式中，第一气源161及/或第二气源162可包括远程等离子体源，远程等离子体源设置于气体传递源(例如气体瓶、安瓿、气源等)与气体环150之间。前驱体与氧化剂也可在被供应到处理腔室100之前，一起被供应到远程等离子体源。
图1C为根据本公开内容的一个实施方式的图示出气体环150的环形主体158中的第一气体喷嘴151的定向的特写侧面剖视图。图1D为根据本公开内容的一个实施方式的图示气体环150的环形主体158中的第二气体喷嘴152的特写侧面剖视图。第一喷嘴151可以第一角度155引导。第一角度155可从向下垂直方向(由向下垂直线V1示出)偏移约0度至约30度，例如约5度至约15度。向下垂直线V1可以大致垂直于基板支撑件120的基板支撑表面122。每个第二喷嘴152可以第二角度156引导。第二角度156从向下垂直方向(有向下垂直线V2示出)偏移约0度至约30度，例如约5度至约15度。向下垂直线V2可以大致垂直于基板支撑件120的基板支撑表面122。第一角度155与第二角度156可用于混合基板支撑件120上的基板50上方的氧化剂与前驱体。尽管图1C与图1D图示第一喷嘴151与第二喷嘴152通过环形主体158的底表面154排气，在一些实施方式中，第一喷嘴151与第二喷嘴152可通过内表面159排气。
图1E为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室100中的不同部件的俯视图，以进一步说明气体环150、基板支撑件120、及排气口130的相对尺寸。如图所示，气体环150可以围绕比基板支撑表面122的面积大的面积。调整气体环150的尺寸以围绕大于基板支撑表面122的面积能够确保处理气体可设置于环绕基板支撑表面122上的基板50的所有边缘。此外，排气入口131可以遮盖比基板支撑表面122的面积小的面积。将排气入口放置于基板支撑表面122的中心123上方，并调整排气入口131的尺寸以遮盖小于基板支撑表面122的面积可用于增加以下可能性：传递气体在从处理腔室100被移除之前将具有更长停留时间。
此外，如上所述，第一喷嘴151的第一径向角153与第二喷嘴152的第二径向角157可用于在基板的表面上建立处理气体的涡旋运动，基板设置于基板支撑表面122上。举例而言，所述处理气体可朝向基板支撑表面122的中心123上方的区域涡旋。因此，基板支撑表面122的中心123上方的气体可以比靠近气体环150的气体具有更长的停留时间。相反地，在具有朝向基板支撑件外设置的排气路径的已知处理腔室的设计中，在基板上方的具有较长停留时间的气体会更难以从内部区域105移除。具有较长停留时间的气体可能在等离子体环境中形成不期望的分子、颗粒、或自由基，而可能导致基板支撑件上方的处理气体不太均匀的分布，而会反过来降低沉积膜的品质。
图2A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室200的侧面剖视图。图2B为处理腔室200的俯视图。处理腔室200包括腔室主体202，腔室主体202具有一个或多个侧壁204、底部206、及设置于侧壁204上的顶部208。侧壁204、底部206、及顶部208界定了处理腔室200的内部区域205。
处理腔室200包括具有顶表面212的基板支撑件210。基材支撑210包括多个基板固持件220，多个基板固持件220设置在环绕基板支撑件210的不同角度位置。基板支撑件210在图2B中图示为包括三个基板固持件，但可包括更多或更少的基板固持件。为了不使附图杂乱，图2A仅图示二个基板固持件220。第三基板固持件210可位于图2A所示的基板固持件220其中之一的后面，因此在图2A的侧面视图中是不可见的。基板固持件220的每个包括基板支撑表面222，以在处理期间支撑基板50。每个基板支撑表面222具有中心223。
基板支撑件210环绕处理腔室200的内部区域205可以是能够转动的。举例而言，基板支撑件的轴215可延伸通过具有相应密封件的处理腔室200的底部206，并且轴可被耦接至致动器280(例如马达)，致动器280设置于处理腔室200之外。致动器280可用于旋转基板支撑件210。在一些实施方式中，可在处理期间旋转基板支撑件210，以确保处理腔室200中的每个基板50暴露于处理腔室200中的相同条件中。
处理腔室200进一步包括排气口230，排气口230设置于每个基板固持件220上方。处理区域(例如内部区域205)形成于每个排气口230与基板支撑件210之间。排气口230可用于从处理腔室100移除气体，如处理气体。每个排气口230可耦接至排气器件240，例如真空泵。每个排气器件240可经构造以在相对于处理区域的排气口230处建立低压。在一些实施方式中，每个排气口230可耦接至单独的排气器件240，以独立地调节每个基板固持件220上方的排气。可替代地，单一排气器件240可用于处理腔室200的其他实施方式中。每个排气口230具有面对各别基板固持件220的基板支撑表面222的排气入口231。每个排气入口231可包括通过排气口230的多个通道234。例如，通道234可以参照图1A的通道134而采取如上文讨论的环及/或孔口的形式。
每个排气口230可覆盖各别基板支撑表面222的中心223。举例而言，每个排气入口231的中心233可覆盖各别基板支撑表面222的中心223。在一些实施方式中，每个排气入口231遮盖各别基板支撑表面222的大部分。在这样的实施方式中，排气入口231覆盖比各别基板支撑表面222的面积小的面积，例如图2B的顶视图所示。在其他实施方式中，每个排气入口231覆盖所有的各别基板支撑表面222。尽管图2B图示用于每个基板固持件的排气口230，其他实施方式可包括用于处理腔室200的单一排气口。举例而言，单一排气口对于以下实施方式可以是有用的：在基板支撑件210在处理期间环绕基板支撑件210的中心与中心轴旋转。相对于设置于基板支撑件210上方的不同位置的独立排气口，在这样的实施方式中使用单一排气口可以促进旋转的基板支撑件210上方的更均匀排气。
处理腔室200进一步包括气体环250，气体环250设置于基材支撑210的垂直位置与排气口230的每个的垂直位置之间的垂直位置。在一个实施方式中，气体环250围绕比基板支撑件210的顶表面212的面积大的面积。气体环250可将处理气体(例如上述前驱体与氧化剂)供应到基板的表面，基板设置于处理腔室200中的基板支撑表面222。气体环250参照图2C进一步详细描述于下。
在一些实施方式中，每个排气入口231与每个基板固持件220可耦接至RF源270。每个排气入口231可以由与RF源270耦接的金属材料形成。每个基板固持件220可包括与RF源270耦接的嵌入式电极(未图示)。RF源270可产生射频，例如13.56MHz或40MHz，而可耦接至排气入口231与基板固持件220中的电极，并用于在处理腔室200中形成前驱体与氧化剂的等离子体。在一些实施方式中，排气入口231耦接至RF源270的电源终端(未图示)，而基板固持件220中的电极耦接至RF源270的接地终端(未图示)。在一些实施方式中，也将DC偏压应用至嵌入基板固持件220中的电极(未图示)，使得基板固持件220的每个可用作静电夹具。此外，在一些实施方式中，第一气源261及/或第二气源262可包括远程等离子体源，远程等离子体源设置于气体传递源(例如气体瓶、安瓿、气源等)与气体环250之间。前驱体与氧化剂也可在被供应到处理腔室200之前，一起被供应到远程等离子体源。
图2C为用于处理腔室200的气体环250的顶部剖视图。在一些实施方式中，气体环250可大致类似于上述气体环150的设计。气体环250包括环形主体258，环形主体258具有环绕环形区域250R的内表面259。气体环250进一步包括多个第一喷嘴251，多个第一喷嘴251耦接至第一气源261，并经构造以将第一气体传递至处理区域。多个第一喷嘴251以第一圆形阵列形成于环形主体258中。气体环250进一步包括多个第二喷嘴252，多个第二喷嘴252耦接至第二气源262，并经构造以将第二气体传递至处理区域。多个第二喷嘴252以第二圆形阵列形成于环形主体258中。第一喷嘴251的第一圆形阵列与第二喷嘴252的第二圆形阵列可环绕气体环250以交替形式布置。此外，第一喷嘴251与第二喷嘴252可类似于参照图1C而讨论于上的喷嘴151、152、角度155、156、及径向角153、157而被定向。
图2D为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室290的侧面剖视图。图2E为图2D的处理腔室290的俯视图。处理腔室290类似于图2A与图2B的处理腔室200，不同的是，处理腔室290包括气体环295，气体环295被定位以围绕及/或部分包围形成于每个基板固持件220与排气口230之间的内部区域，以代替结合处理腔室200的上述单一气体环250的设计。为了不使附图杂乱，图2D并未图示至第一气源261与第二气源262的连接，但多个气源(如第一气源261与第二气源262)中的每个可耦接至每个气体环295。
气体环295可以是气体环250的按比例缩小版本，气体环250包括环形主体中的多个第一喷嘴与多个第二喷嘴。在一些实施方式中，由于相对于气体环250，气体环295包围较小的环形区域，气体环295可能具有比气体环250更少的喷嘴。在一些实施方式中，图1A-1E所示的处理腔室100的气体环150可用于处理腔室290的气体环295中的每个。
在处理腔室290中，每个排气口230可覆盖各别基板支撑表面222的中心223。举例而言，每个排气入口231的中心233可覆盖各别基板支撑表面222的中心223。在一些实施方式中，每个排气入口231覆盖各别基板支撑表面222的大部分。在这样的实施方式中，排气入口231遮盖比各别基板支撑表面222的面积小的面积，例如图2E的顶视图所示。在其他实施方式中，每个排气入口231覆盖所有的各别基板支撑表面222。气体环295可以围绕比基板支撑表面222的面积大的面积。调整气体环295的尺寸以围绕比基板支撑表面222更大的面积可确保处理气体设置于环绕基板支撑表面222上的基板50的所有边缘。通过将单独的气体环295放置于每个基板固持件220上方，允许基板固持件220中每个上方的处理气体的流量的独立控制。此外，使用基板固持件上方的单独气体环295与排气口230可减少存在于未覆盖基板固持件220的处理腔室290的区域中的处理气体的量。减少未覆盖基板固持件220的区域中的处理气体的量可减少腔室部件上的不期望沉积，如处理腔室290的侧壁204或处理腔室中经常使用的任何保护衬垫。减少这些不期望沉积的发生可减少处理腔室290的清洁程序的频率及/或持续时间，而这可增加处理腔室290的机器正常运行时间与整体生产。
图3A为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室300的侧面剖视图。图3B为处理腔室300的俯视图。图3C为用于处理腔室300的喷淋头330的底部局部视图。图3D为图3C的喷淋头330的局部侧面剖视图。
处理腔室300包括腔室主体302，腔室主体302具有一个或多个侧壁304、底部306、及设置于侧壁304上的顶部308。侧壁304、底部306、及顶部308界定了处理腔室300的内部区域305。
处理腔室300包括具有顶表面312的基板支撑件310。基板支撑件310包括多个基板固持件320，多个基板固持件320设置在环绕基板支撑件310的不同角度位置。基板支撑件310在图3B中图示为包括三个基板固持件，但可包括更多或更少的基板固持件。为了不使附图杂乱，图3A仅图示二个基板固持件220。第三基板固持件320可位于图3A所示的基板固持件320其中之一的后面，因此在图3A的侧面视图中是不可见的。基板固持件320的每个包括基板支撑表面322，以在处理期间支撑基板50。每个基板支撑表面322具有中心323。类似于上述图2A的基板支撑件210的如何旋转，基板支撑件310环绕处理腔室300的内部区域305可以是能够旋转的。
处理腔室300进一步包括设置于每个基板固持件320上方的喷淋头330。每个喷淋头330与基板支撑件310之间形成有单独处理区域。每个喷淋头330包括多个第一孔口331，多个第一孔口331耦接至第一气源361。第一气源361可以是氧化剂，例如H2O或NH3。每个喷淋头330进一步包括多个第二孔口332，多个第二孔口332耦接至第二气源362。第二气源362可以是前驱体，例如五(二甲基氨基)钽(pentakis(dimethylamino)tantalum，PDMAT)或四乙基甲基氨基铪(tetrakis-ethyl-methylamino hafnium，TEMAHf)。在一些实施方式中，四个或更多个第二孔口332环绕每个第一孔口331而设置。举例而言，图3C图示四个第二孔口332环绕每个第一孔口331而布置成正方形图案。图3D图示图3C所示的孔口的布置的侧面剖视图。在其他实施方式中，第二孔口332可环绕第一孔口331布置成其他图案。举例而言，六个第二孔口332可环绕每个第一孔口331布置成六边形图案。
每个喷淋头330进一步包括多个第三孔口333，多个第三孔口333耦接至排气器件340，例如真空泵。排气器件340可经构造以在相对于处理区域的各别喷淋头330的多个第三孔口333处建立低压。如图3D所示，多个第三孔口可耦接至公共气室338，而气室338可耦接至排气器件340。气室338相对于通路的更大空间导致第三孔口333能够在整个气室338产生均匀压力，例如跨越整个气室的不同径向与角度位置。因此，使用气室338可实现通过第三孔口333中的每个的更均匀的气体流，这是因为，由于相对于第三孔口333的每个的尺寸的气室338的几何尺寸或体积，气室338中或整个气室338的压力差将为很小或不存在。由于第三孔口333都具有类似的通过喷淋头330的长度，且在所有的第三孔口333与气室338之间的界面的压力将会相对相同，因此气室338的设计将建立在整个喷淋头330中为均匀的通过第三孔口333的气体流。通过多个第三孔口333的均匀气体流使得在基板上方的气体的更均匀的排气成为可能，从而可改良产品品质。在一些实施方式中，四个或更多个第二孔口332环绕每个第三孔口333而设置。举例而言，图3C图示四个第二孔口332环绕每个第三孔口333布置成正方形图案。在其他实施方式中，第二孔口332可环绕第三孔口333布置成其他图案。举例而言，六个第二孔口332可环绕每个第三孔口333布置成六边形图案。
每个喷淋头330可覆盖各别基板支撑表面322的中心323。举例而言，每个喷淋头330的中心335可覆盖各别基板支撑表面322的中心323。在一些实施方式中，每个喷淋头330覆盖大部分的各别基板支撑表面322。在这样的实施方式中，喷淋头330遮盖比各别基板支撑表面322的面积小的面积，例如图3B的顶视图所示。在其他实施方式中，每个喷淋头330覆盖所有的各别基板支撑表面322。尽管图3B图示用于每个基板固持件320的喷淋头330，其他实施方式可包括用于处理腔室300的单一喷淋头。举例而言，单一排气口可以在以下实施方式中是有用的：在处理期间基板支撑件310是旋转的，例如通过使用类似于上述致动器280的致动器。相对于设置于基板支撑件310上方的不同位置的独立排气口，在这样的实施方式中使用单一排气口可以促进旋转的基板支撑件上方的更均匀排气。
在一些实施方式中，每个排气喷淋头330与每个基板固持件320可耦接至RF源370。每个喷淋头330可由与RF源370耦接的金属材料形成。每个基板固持件320可包括与RF源370耦接的电极(未图示)。RF源370可产生射频(例如13.56MHz或40MHz)，可耦接至喷淋头330与基板固持件320中的电极(未图示)，并可用于在处理腔室300中形成包含前驱体与氧化剂气体的等离子体。在一些实施方式中，喷淋头330耦接至RF源370的功率终端，而基板固持件320中的电极耦接至RF源370的接地终端。在一些实施方式中，也将DC偏压应用至基板固持件320中的电极(未图示)，使得基板固持件320的每个可用作静电夹具。此外，在一些实施方式中，第一气源361及/或第二气源362可包括远程等离子体源，远程等离子体源设置于气体传递源(例如气体瓶、安瓿、气源等)与喷淋头330之间。前驱体与氧化剂也可在被供应至处理腔室300之前，一起被供应至远程等离子体源。
图4为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室400的侧面剖视图。处理腔室400类似于图2A至图2C的处理腔室200，不同的是，处理腔室400包括在所有基板固持件220上方的单一排气口430，而非上述结合处理腔室200的设置于基板固持件220上方的单独排气口230。
排气口430可用于从处理腔室400移除气体，如处理气体。排气口430可耦接至排气器件240，排气器件240可以是真空泵。排气器件240可经构造以在相对于处理区域的排气口430处建立低压，处理区域在排气口430与基板支撑件210之间。排气口230具有面向各别基板固持件220的基板支撑表面222的排气入口431。排气入口431可包括通过排气口430的多个通道434。例如，通道434可以参照上述图1A的通道134采取环及/或孔口的形式。排气入口431可包括不包括通道的中心部分436。中心部分436定位于不包括基板固持件220的基板支撑件210的区域上。中心部分436的位置允许在通道434处产生的低压将处理气体保持在基板固持件220上方，从而允许在处理期间对基板50上方的气体的增强控制。
图5为根据本公开内容的一个实施方式的处理腔室500的侧面剖视图。处理腔室500类似于图2D与图2E的处理腔室290，不同的是，处理腔室500包括用于每个基板固持件520的单独基板支撑件510。处理腔室500也可包括基板升降器件511，基板升降器件511可用于从独立基板支撑件510移除基板50。基板升降器件511可耦接至致动器581，以在基板50被转移至基板支撑件510中的一个或从基板支撑件510中的一个转移出基板50的期间，提供基板升降器件511的垂直运动。尽管图5未图示，每个基板50可包括悬于基板支撑件510上的多个部分，以允许基板升降器件511而将基板50转移至基板支撑件510或从基板支撑件510转移出基板50。悬于基板支撑件510上的基板50的多个部分位于图5的Y方向上的不同深度，而因此在图5中是不可见的。
每个基板固持件520包括在处理期间支撑基板50的基板支撑表面522。每个基板支撑表面522具有中心523。排气入口231的中心223可覆盖基板支撑表面522的中心。基板支撑件510中的每个系耦接至独立致动器580。每个致动器580可旋转基板支撑件510，并控制基板支撑件510的旋转速度，基板支撑件510耦接至致动器580。通过利用处理腔室500的独立基板支撑件510代替图2D的处理腔室290的单一基板支撑件210，每个基板50可以在处理腔室500中利用独立气体环295、排气口230、及基板支撑件510而被处理，以进一步增强获得跨越整个基板50的表面的均匀处理能力。与图2D类似，为了不使附图杂乱，图5并未图示图2A所示的至第一气源261与第二气源262的连接，但是多个气源中的每个(如第一气源261与第二气源262)可耦接至每个气体环295。
上述实施方式中的每个提供一种包括排气路径(例如排气口130、230与喷淋头330)的处理腔室，排气路径在基板支撑件的(多个)基板支撑表面上方。处理期间直接在基板上方的区域中的气体对于处理期间(例如沉积工艺)在基板上形成的膜的形成具有实质影响。将处理气体的排气通路放置于不同于基板上方的其他位置可以建立不期望的分子、颗粒、或自由基在处理期间停留在基板上方区域的机会。允许不期望的分子或自由基在处理期间在基板上方具有较长停留时间，从而会降低沉积膜的品质。将排气路径(例如排气口130、230与喷淋头330)放置于基板支撑件的(多个)基板支撑表面上方允许这些不期望的分子或自由基在处理期间从基板上方的区域移除。这些分子或自由基从基板上方的区域的移除允许更均匀的气体分布在处理期间被保持在基板的表面上方，并因此取得一致而成功的产品。此外，处理腔室200、290、及300提供可以如何利用允许多个基板的同时处理的设计增加产量的实例，且也提供如上所述的处理期间设置于基板上方的排气路径的优点。
此外，排气口130、230、及喷淋头330的第三孔口333使得(多个)基板支撑表面上方的气体的均匀移除成为可能。将这些排气口与孔口直接放置于基板支撑表面的上方增强了基板上的处理环境的控制。气体的均匀移除可改良沉积膜的品质，并控制支撑处理腔室部件(例如处理遮罩、腔室壁)上的不想要的沉积量。
此外，使用围绕基板支撑表面上方的区域的气体环(例如气体环150)与排气口(例如，排气口130)的实施方式可实质减少腔室部件(如侧壁与通常用于处理腔室中的保护衬垫)中的不想要的沉积。举例而言，处理腔室通常环绕处理腔室的周边排气，例如环绕腔室壁。在这些已知的处理腔室中，大量处理气体可接触各种腔室部件，例如侧壁或放置于侧壁上的保护衬垫。相反地，在此设计中，处理气体在基板支撑表面上从气体环(例如气体环150)朝内引导，然后在基板支撑表面上方排出，从而可实质减少气体与朝向气体环外设置的腔室部件(例如侧壁或放置于侧壁与处理腔室的内部之间的保护衬垫)之间的接触量。这些不想要的沉积的减少可减少在处理腔室中执行的清洁程序的频率及/或持续时间，从而可增加处理腔室的机器正常运行时间与整体生产。此外，控制或减少支撑处理腔室部件上的不想要的沉积量将减少颗粒的产生，颗粒的产生会影响器件的成品率，并减少移除涂覆部件及/或清洁这些不想要的沉积物所需要的处理腔室停机时间。
图6为根据本公开内容的另一实施方式的处理腔室600的侧面剖视图。处理腔室600类似于上述处理腔室100，不同的是，处理腔室600包括歧管601与远程等离子体源602。排气器件140可通过处理管道605连接至歧管601。远程等离子体源602可流体耦接至歧管601的顶部。远程等离子体源602可在清洁或其他操作期间用于将等离子体提供至处理腔室600。歧管601使得排气口130耦接至排气器件140与远程等离子体源602，而相对于其他处理腔室增加处理腔室600的功能成为可能。因此，排气口130可用于从处理腔室600排出气体，并将等离子体及/或其他气体供应至处理腔室600。
尽管先前叙述针对本公开内容的实施方式，但可在不脱离其保护范围的情况下，设计本公开内容的其他与进一步实施方式，而其保护范围有随附的权利要求书所决定。
Claims (15)
1.一种处理腔室，包含：
侧壁；
基板支撑件；
排气口，设置于所述基板支撑件上方，其中在所述排气口与所述基板支撑件之间形成有处理区域，并且所述排气口耦接至排气器件，所述排气器件经构造以在相对于所述处理区域的所述排气口处建立低压；
气体环，所述气体环包含：
环形主体，具有内表面，所述内表面环绕环形区域；
多个第一喷嘴，所述多个第一喷嘴耦接至第一气源，并经构造以将第一气体传递至所述处理区域，其中所述多个第一喷嘴以第一圆形阵列形成于所述环形主体中；以及
多个第二喷嘴，所述多个第二喷嘴耦接至第二气源，并经构造以将第二气体传递至所述处理区域，其中所述多个第二喷嘴以第二圆形阵列形成于所述环形主体中。
2.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述第一喷嘴的所述第一圆形阵列与所述第二喷嘴的所述第二圆形阵列环绕所述气体环以交替形式布置。
3.根据权利要求2所述的处理腔室，其中每个所述第一喷嘴以第一角度引导，其中所述第一角度从垂直方向偏移约2度至约30度。
4.根据权利要求3所述的处理腔室，其中每个所述第二喷嘴以第二角度引导，其中所述第二角度从所述垂直方向偏移约2度至约30度。
5.根据权利要求1所述的处理腔室，其中所述基板支撑件包括具有中心的基板支撑表面，并且所述排气口覆盖所述基板支撑表面的所述中心。
6.根据权利要求5所述的处理腔室，其中所述排气口具有面向所述基板支撑表面的排气入口，其中所述排气入口遮盖的面积小于所述基板支撑表面的面积。
7.根据权利要求5所述的处理腔室，其中所述气体环环绕的面积大于所述基板支撑表面的面积。
8.一种处理腔室，包含：
侧壁；
基板支撑件，包括多个基板固持件，所述多个基板固持件环绕所述基板支撑件设置于不同角度位置，所述基板支撑件环绕所述处理腔室的内部区域是能够转动的；
排气口，设置于每个所述基板固持件上方，其中在每个所述排气口与所述基板支撑件之间形成有处理区域，并且每个所述排气口耦接至排气器件，所述排气器件经构造以在相对于所述处理区域的所述排气口处建立低压；
气体环，包含：
环形主体，具有内表面，所述内表面环绕环形区域；
多个第一喷嘴，所述多个第一喷嘴耦接至第一气源，并经构造以将第一气体传递至所述处理区域，其中所述多个第一喷嘴以第一圆形阵列形成于所述环形主体中；以及
多个第二喷嘴，所述多个第二喷嘴耦接至第二气源，并经构造以将第二气体传递到所述处理区域，其中所述多个第二喷嘴以第二圆形阵列形成于所述环形主体中。
9.根据权利要求8所述的处理腔室，其中所述气体环环绕的面积大于所述基板支撑件的顶表面的面积。
10.根据权利要求8所述的处理腔室，其中所述第一喷嘴的所述第一圆形阵列与所述第二喷嘴的所述第二圆形阵列环绕所述气体环以交替形式布置。
11.根据权利要求8所述的处理腔室，其中每个所述排气口具有面向所述基板固持件中的一个的基板支撑表面的排气入口，其中所述排气入口遮盖的面积小于所述基板支撑表面的面积。
12.根据权利要求11所述的处理腔室，其中每个所述排气入口耦接至RF源。
13.根据权利要求8所述的处理腔室，其中每个所述第一喷嘴以第一径向角引导，其中所述第一径向角从所述气体环的半径偏移约0.3度至约30度。
14.一种处理腔室，包含：
侧壁；
基板支撑件，包括多个基板固持件，所述多个基板固持件环绕所述基板支撑件设置于不同角度位置，所述基板支撑件环绕所述处理腔室的内部区域是能够转动的；
喷淋头，设置于每个所述基板固持件上方，其中在每个所述喷淋头与所述基板支撑件之间形成有处理区域，每个喷淋头包含：
多个第一孔口，耦接至第一气源；
多个第二孔口，耦接至第二气源，其中环绕每个第一孔口设置有四个或更多个第二孔口；以及
多个第三孔口，耦接至排气器件，所述排气器件经构造以在相对于所述处理区域的所述多个第三孔口处建立低压，其中环绕每个所述第三孔口设置有四个或更多个所述第二孔口。
15.根据权利要求14所述的处理腔室，其中四个所述第二孔口环绕每个所述第一孔口布置成正方形图案。
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