本公開內容的實施方式一般地涉及用于在熱沉積腔室中使用的基座，諸如在半導體制造工藝中使用的外延沉積腔室。

背景技術：

用于制造半導體器件的現代工藝需要精確調整許多的工藝參數，以達到高水平的器件性能、產量及產品品質。對于包含在基板上以外延薄膜生長而形成半導體層的工藝而言，許多的工藝參數必須被仔細地控制，包含基板溫度、壓力和流率前驅物材料、形成時間及在環(huán)繞基板的加熱元件之間的功率分配，和除此之外的工藝參數。

對于增加器件產量、和器件數目/基板的需求持續(xù)存在。使用具有用于器件形成的大表面積(surface area)的基板增加了器件數目/基板。然而，基板的表面積的增加產生了各種工藝參數的問題。舉例來說，已發(fā)現僅按比例增加腔室組件以容納較大的基板尺寸并不足以達到所期望的結果。

因此，存在對于在具有較大可用表面積的基板上提供均勻沉積半導體層的改良EPI工藝腔室和組件的需求。

技術實現要素：

在一個實施方式中，提供一種用于在處理腔室中使用的基座。基座包括：外側周邊(peripheral)邊緣，圍繞凹處(pocket)，其中凹處具有凹形表面，凹形表面從外側周邊邊緣凹陷；及成角度的(angled)支撐表面，設置于外側周邊邊緣和凹處之間，其中成角度的支撐表面相關于外側周邊邊緣的水平表面而傾斜。

在另一實施方式中，提供一種用于在處理腔室中使用的預熱環(huán)。預熱環(huán)包括：圓形主體，包括外側周邊邊緣，外側周邊邊緣圍繞開口，其中外側周邊邊緣包括頂表面和底表面，該底表面平行于頂表面；及凹部，形成于外側周邊邊緣的底表面中，其中頂表面從圓形主體的邊緣向內地延伸第一徑向寬度至開口，底表面從圓形主體的邊緣向內地延伸第二徑向寬度至凹部，且第一徑向寬度大于第二徑向寬度，其中圓形主體包括第一厚度和第二厚度，且第二厚度為第一厚度的約75％至約86％。

在又一實施方式中，提供一種處理基板的處理腔室。處理腔室包括：可旋轉基座，設置于處理腔室內，基座包括：第一外側周邊邊緣，第一外側周邊邊緣圍繞凹處，其中凹處具有凹形表面，凹形表面從第一外側周邊邊緣凹陷；及成角度的支撐表面，設置于第一外側周邊邊緣和凹處之間，其中成角度的支撐表面相關于第一外側周邊邊緣的水平表面而傾斜；及下圓底，相對地設置于基座的下方；上圓頂，相對地設置于基座的上方，上圓頂與下圓底相對，且上圓頂和下圓底大體界定處理腔室的內部容積；及預熱環(huán)，設置于處理腔室的內側周緣(periphery)內并繞基座的周邊。

附圖說明

以上簡要概述的本公開內容的上述特征可以被詳細理解的方式、以及本公開內容的更特定描述，可以通過參照實施方式獲得，實施方式的一些實施方式繪示于附圖中。然而，應當注意，附圖僅繪示本公開內容的典型實施方式，因而不應被視為對本公開內容的范圍的限制，因為本公開內容可允許其它等同有效的實施方式。

圖1為依據本公開內容的一個實施方式的基座的示意性等距圖。

圖2為圖1的基座的截面圖。

圖3為圖2的基座的放大截面圖。

圖4為依據本公開內容的一個實施方式的預熱環(huán)的示意性等距圖。

圖5為圖4的預熱環(huán)的截面圖。

圖6為圖5的預熱環(huán)的放大截面圖。

圖7為可用以實施本公開內容的實施方式的處理腔室的示意性截面圖。

具體實施方式

圖1為依據于此所述的實施方式的基座100的示意性等距圖?；?00包含外側周邊邊緣105，外側周邊邊緣105圍繞凹陷凹處110，于凹陷凹處110處可支撐基板(未圖示)?；?00可被置于半導體處理腔室中，諸如化學氣相沉積腔室或外延沉積腔室?？捎靡詫嵤┍竟_內容的實施方式的一個示例的腔室圖示于圖7中。凹陷凹處110經調整尺寸以接收基板的大部分。凹陷凹處110可包含表面200，表面200從外側周邊邊緣105而凹陷。凹處110因此避免基板于處理期間滑出?；?00可為由陶瓷材料或石墨材料所制成的環(huán)形板，石墨材料諸如可為以碳化硅涂布的石墨。升降銷孔103示出于凹處110中。

圖2為圖1的基座100的側截面圖?；?00包含從基座100的外徑測量的第一尺寸D1?；?00的外徑小于半導體處理腔室(例如圖7的處理腔室)的內側周緣。第一尺寸D1大于凹處110的第二尺寸D2，凹處110的第二尺寸D2從外側周邊邊緣105的內徑測量?；?00可包含突出部分300(見圖3)，突出部分300設置在表面200的外徑和外側周邊邊緣105的內徑之間。凹處110也包含從突出部分300的內徑測量的第三尺寸D3。第三尺寸D3小于第二尺寸D2。尺寸D1、D2及D3的每一者可為基座100的直徑。在一個實施方式中，第三尺寸D3為第二尺寸D2的約90％至約97％。第二尺寸D2為第一直徑D1的約75％至約90％。對于450mm的基板而言，第一尺寸D1可為約500mm至約560mm，例如520mm至約540mm，舉例來說約535mm。在一個實施方式中，凹處110(即，尺寸D2和/或尺寸D3)可經調整尺寸以接收450mm的基板。

表面200的深度D4從外側周邊邊緣105的頂表面107可為約1mm至約2mm。在一些實施方式中，表面200稍微成凹形，以防止在處理期間下垂的基板的下側部分接觸基座。表面200可包含約34,000mm至約35,000mm的凹處表面半徑(球半徑)，例如約34,200mm至約34,300mm。凹處表面半徑可用以防止于處理期間，即使當基板彎曲時，基板表面和表面200的一部分之間的接觸。凹陷凹處110的高度和/或凹處表面半徑基于由基座100所支撐的基板的厚度是可變化的。

圖3為示出圖2的基座的一部分的放大截面圖。外側周邊邊緣105從基座的上表面突出。在一些實施方式中，成角度的支撐表面302，作為用于基板的支撐表面的一部分，設置于凹處110和外側周邊邊緣105之間。特別地，成角度的支撐表面302介于外側周邊邊緣105(即，尺寸D2)和突出部分300的內徑(即，尺寸D3)之間。當基板的邊緣由成角度的支撐表面302支撐時，成角度的支撐表面302可減少基板和基座100之間的接觸表面積。在一個實施方式中，外側周邊邊緣105的頂表面107以尺寸D5高于成角度的支撐表面302，尺寸D5可小于約3mm，例如約0.6mm至約1.2mm，舉例來說約0.8mm。

在一個實施方式中，圓角半徑“R1”形成于外側周邊邊緣105和成角度的支撐表面302相會的界面處。圓角半徑R1可為連續(xù)彎曲的凹形。在各個實施方式中，圓角半徑“R1”的范圍在約0.1英寸與約0.5英寸之間，例如在約0.15英寸與約0.2英寸之間。

成角度的支撐表面302可相關于水平表面(例如，外側周邊邊緣105的頂表面107)而傾斜。成角度的支撐表面302可傾斜約1度至約10度之間，例如約2度至約6度之間。改變成角度的支撐表面302的坡度或尺寸可控制在基板的底部和凹處110的表面200之間的間隙的尺寸，或基板的底部相對于凹處110的高度。在圖3中所示的實施方式中，截面圖示出成角度的支撐表面302以一高度從圓角半徑R1朝表面200徑向向內延伸，該高度作為尺寸D6示出，尺寸D6可低于約1mm。成角度的支撐表面302終止于表面200的外徑處。

表面200可從突出部分300的底部凹陷以所示為尺寸D7的高度。尺寸D7可大于尺寸D6。在一個實施方式中，尺寸D6為尺寸D7的約65％至約85％，舉例來說約尺寸D7的77％。在其它實施方式中，尺寸D7比尺寸D6增加約30％。在一個實例中，尺寸D6為約0.05mm至約0.15mm，舉例來說約0.1mm。在一些實施方式中，底表面107可被粗糙化成約5Ra至約7Ra。

具有于此所述的特征(例如，成角度的支撐表面和凹處表面半徑)的基座

100已被測試，且結果顯示在基板和表面200之間的無接觸下基板和表面200之間的良好熱傳遞。突出部分300的使用提供以基板和成角度的支撐表面302之間的最小接觸的熱傳遞。

圖4為依據于此所述的實施方式的預熱環(huán)400的示意性等距圖。預熱環(huán)400可置于半導體處理腔室中，諸如化學氣相沉積腔室或外延沉積腔室中。特別地，當基座位于處理位置時，預熱環(huán)400經構造以繞基座(例如，圖1-3的基座100)的周邊而設置?？捎靡詫嵤┍竟_內容的實施方式的一個示例的處理腔室圖示于圖7中。預熱環(huán)400包含外側周邊邊緣405，外側周邊邊緣405圍繞開口410，基座(例如圖1-3的基座100)可被安置于開口410處。預熱環(huán)400包含由陶瓷材料或碳材料所制成的圓形主體，碳材料諸如以碳化硅涂布的石墨。

圖5為圖4的預熱環(huán)400的側截面圖。預熱環(huán)400包含從外側周邊邊緣405的外徑測量的第一尺寸D1，及從外側周邊邊緣405的內徑測量的第二尺寸D2。外側周邊邊緣的外徑具有周緣，該周緣小于半導體處理腔室(例如圖7的處理腔室)的周緣。第二尺寸D2可實質等于開口410的直徑。第一尺寸D1小于半導體處理腔室(例如圖7的處理腔室)的內側周緣。預熱環(huán)400也包含形成在外側周邊邊緣405的底表面(例如，底表面409)中的凹部415。凹部415包含從凹部145的外徑測量的第三尺寸D3。第三尺寸D3小于第一尺寸D1，但大于第二尺寸D2。尺寸D1、D2及D3的每一者可為預熱環(huán)400的直徑。

凹部415可被用以接觸使用中的基座(未圖示)，且第三尺寸D3可實質等于或稍大于基座的外徑(例如圖2的尺寸D1)。

在一個實施方式中，尺寸D3為第一尺寸D1的約90％至約98％，舉例來說第一尺寸D1的約94％至約96％，且第二尺寸D2為第一尺寸D1的約80％至約90％，舉例來說第一尺寸D1的約84％至約87％。對于450mm的基板而言，第一尺寸D1可為約605mm至約630mm，例如約615mm至約625mm，舉例來說620mm。在一個實施方式中，預熱環(huán)400可經調整尺寸以被利用于450mm基板的處理中。

圖6為圖5的預熱環(huán)400的放大截面圖。預熱環(huán)400，為圓形主體，可包含所示為尺寸D4的第一厚度(即，外側厚度)及所示為尺寸D5的第二厚度(即，內側厚度)。尺寸D4大于尺寸D5。在一個實施方式中，尺寸D5為尺寸D4的約75％至約86％，舉例來說尺寸D4的81％。預熱環(huán)400的外側周邊邊緣405包含實質平行(即，低于約1.0mm的平行度)的頂表面407及底表面409。頂表面407從預熱環(huán)400的邊緣向內地延伸第一徑向寬度至開口410，而底表面409從預熱環(huán)400的邊緣向內地延伸第二徑向寬度至凹部415。第一徑向寬度大于第二徑向寬度。在一個實施方式中，第一徑向寬度為約5mm至約20mm，例如約8mm至約16mm，舉例來說約10mm。在一些實施方式中，至少底表面409包含低于約1.0mm的平坦度。圓角半徑“R”形成于凹部415的轉角處。倒角“R’”也可形成在預熱環(huán)400的轉角上，例如開口410的外側邊緣和外側周邊邊緣405的內側邊緣相會的界面處。在一個實施方式中，R和R’的一者或兩者可為低于約0.5mm。在一個實施方式中，尺寸D5為約6.00mm。

外側周邊邊緣405的徑向寬度用以吸收能量源(例如示出于圖7中的燈735)的熱量。前驅物氣體通常經構造以實質平行頂表面407的方式流動越過外側周邊邊緣405，且氣體在抵達置于在處理腔室中的基座(例如第1-3圖的基座100)上的基板前被預熱。預熱環(huán)400已被測試且結果顯示前驅物氣體的流動可在預熱環(huán)400的頂表面407上且遍布預熱環(huán)400的頂表面407建立層流邊界層。特別地，邊界層，改善從預熱環(huán)至前驅物氣體的熱傳導，在前驅物氣體抵達基板之前經完全地發(fā)展。因此，前驅物氣體在進入處理腔室之前，獲得足夠的熱量，此轉而增加了基板的產出和沉積的均勻性。

圖7為可用以實施本公開內容的實施方式的示例的處理腔室700的示意性截面圖。處理腔室700經構造以處理300mm的基板或更大者，舉例來說450mm的基板。雖然處理腔室700被描述于下以用以實施于此所述的各種實施方式，來自不同制造商的其它半導體處理腔室也可用以實施于此公開內容中所述的實施方式。處理腔室700可被調適成用以執(zhí)行化學氣相沉積，諸如外延沉積工藝。

處理腔室700示例地包含腔室主體702、支援系統(tǒng)704及控制器706。腔室主體702具有界定內部處理區(qū)域712的上圓頂726、側壁708和底壁710。用以支撐基板的基座714(例如圖1至圖3中所示的基座100)可設置于內部處理區(qū)域712中?；?14被旋轉且被支撐柱716支撐，支撐柱716與支撐臂718連接，支撐臂718從軸720延伸。于操作期間，設置在基座714上的基板可由基板舉升臂722通過升降銷724而被抬升。

上圓頂726設置于基座714的上方，且下圓底728設置于基座714的下方。沉積工藝一般發(fā)生于基板的上表面上，該基板設置在內部處理區(qū)域712內的基座714上。

上襯墊730設置于上圓頂726的下方且經調適以防止非所欲的沉積于腔室組件上，例如繞中央視窗部分733的周緣與上圓頂726的中央視窗部分733耦接的基底環(huán)729或周邊凸緣731上。上襯墊730鄰近預熱環(huán)732而設置。當基座714位于處理位置中時，預熱環(huán)732經構造以繞基座714的周邊而設置。預熱環(huán)732的徑向寬度延伸成在基座714和環(huán)支撐件734之間的一角度，以防止或最小化來自燈735的熱干擾或光干擾噪音至基板的器件側，同時提供用于工藝氣體在預熱區(qū)上流動的預熱區(qū)。預熱環(huán)732可移除地設置于環(huán)支撐件734上，環(huán)支撐件734支撐并定位預熱環(huán)732，使得工藝氣體以層流方式(例如，以如流動路徑770所指的大體徑向向內方向)跨基座714的上表面而流進內部處理區(qū)域712。環(huán)支撐件734可為設置在處理腔室內的襯墊。

基底環(huán)729可具有經調整尺寸以適配于處理腔室700的內周緣的環(huán)主體。環(huán)主體可具有大體的圓形形狀?；篆h(huán)729的內側周緣經構造以接收環(huán)支撐件734。在一個實例中，環(huán)支撐件734經調整尺寸以嵌套于基底環(huán)729的內側周緣內或由基底環(huán)729的內側周緣所環(huán)繞。

處理腔室700包含經調適以提供熱能給設置于處理腔室700內的組件的多個加熱源，例如燈735。舉例來說，燈735可經調適以提供熱能給基板和預熱環(huán)732，導致工藝氣體熱分解于基板上，以在基板上形成一或多層。在一些實施方式中，輻射加熱燈735的陣列可被替代地或額外地設置于上圓頂726的上方。下圓底728可由諸如石英之類的光學透明的材料所形成，以幫助熱輻射從下圓底728通過。于操作期間預熱環(huán)732的溫度可為約100攝氏度至約800攝氏度。于處理期間，基座714可被加熱至1000攝氏度且預熱環(huán)732可被加熱至約650-750攝氏度。當工藝氣體通過工藝氣體入口740而流進處理腔室700中時，經加熱的預熱環(huán)732活化工藝氣體，工藝氣體入口740通過基底環(huán)729而形成。工藝氣體通過工藝氣體出口742而離開處理腔室700，工藝氣體出口742相對于工藝氣體入口740設置。因為在處理期間，工藝氣體入口740、基座714和工藝氣體出口742處于約相同的高度，工藝氣體沿著流動路徑770跨基板(未圖示)的上表面，以大體平坦、層流的方式流至工藝氣體出口742。進一步的徑向均勻性可由通過基座714旋轉基板而提供。

雖然示出一個工藝氣體入口740，工藝氣體入口740可包含兩或更多個氣體入口，用以傳送兩或更多個獨立的氣體流。工藝氣體入口740可經構造以提供具有不同參數(諸如速度、密度或成分)的獨立的氣體流。在調適有多個工藝氣體入口的一個實施方式中，工藝氣體入口740可沿著基底環(huán)729的一部分以實質線性布置的方式分布，以提供足夠寬的氣體流，以實質地覆蓋基板的直徑。舉例來說，工藝氣體入口740可以至少一個線性群組的方式經布置成可能提供大體對應基板的直徑的氣體流的程度。

處理腔室700可包含通過基底環(huán)729而形成的凈化氣體入口750。凈化氣體入口750可以一高度設置于工藝氣體入口740的下方。在一個實例中，預熱環(huán)732設置于工藝氣體入口740和凈化氣體入口750之間。凈化氣體入口250可以大于在處理腔室700的上面部分(即，基座714上方的處理區(qū)域)中的壓力氣體的壓力，提供諸如氫的惰性凈化氣體從凈化氣體源752流至處理腔室700的下面部分754(即，基座714下方的處理區(qū)域)。在一個實施方式中，凈化氣體入口750經構造而以大體徑向向內的方向引導凈化氣體。在薄膜沉積工藝期間，基座714可位于使得凈化氣體以層流方式沿流動路徑772向下并環(huán)繞地流動越過基座714的背側的位置。凈化氣體的流動被認為可防止或實質避免工藝氣體流進下面部分754，或可減少進入下面部分754的工藝氣體的擴散。凈化氣體離開下面部分754并通過工藝氣體出口742而被排出處理腔室700，工藝氣體出口742位于相對凈化氣體入口750的側處。

支援系統(tǒng)704可包含用以執(zhí)行和監(jiān)控預定工藝的組件，預定工藝例如在處理腔室700中的薄膜的生成。控制器706耦接至支援系統(tǒng)704且經調適以控制處理腔室700和支援系統(tǒng)704。

本公開內容的優(yōu)點包含具有改良的預熱環(huán)，預熱環(huán)具有圍繞開口的外側周邊邊緣。外側周邊邊緣具有徑向寬度，徑向寬度允許在前驅物氣體抵達基板之前，前驅物氣體的流動在預熱環(huán)的頂表面上完全地發(fā)展成層流邊界層。邊界層改善從預熱環(huán)至前驅物氣體的熱傳遞。因此，前驅物氣體在進入處理腔室前獲得足夠的熱量，此轉而增加基板產出和沉積均勻性。預熱環(huán)的開口也允許改良的基座被設置于開口中。基座具有由成角度的支撐表面所環(huán)繞的凹陷凹處，此減少在基板和基座之間的接觸表面積。凹陷凹處具有輕微凹形的表面，以防止即便當基板彎曲時，基板和凹陷凹處之間的接觸。

雖然前述針對本公開內容的實施方式，但在不脫離本公開內容的基本范圍的條件下可設計本公開內容的其它的或進一步的實施方式。