模块化化学气相沉积（CVD）反应器制造技术

本发明专利技术提供一种用于处理半导体基板的装置。具体地，本发明专利技术提供一种模块化处理单元。本发明专利技术的模块化半导体处理单元包括具有注入盖（２１３）的腔室（２０１），以及被配置成通过注入盖将一种或多种处理气体提供至腔室的气体面板模块（２０７），其中气体面板模块（２０７）邻近注入盖放置。处理单元进一步包括置于腔室下方的灯模块（２０３）。灯模块包括多个垂直定位的灯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化化学气相沉积(CVD)反应器
技术介绍
专利
本专利技术涉及一种用于处理半导体基板的设备及方法，尤其涉及一种 用于在半导体基板上形成外延层的设备及方法。相关技术的描述半导体组件被制造于硅及其它半导体基板上，而基板由硅浴挤压出 硅晶棒(ingot)，再将硅晶棒切割成多个基板来制成。在硅的实例中， 基板的材料为单晶体，外延硅层接着形成于基板的单晶材料上。外延硅 层通常掺杂有硼，且其掺质浓度为每立方厘米约1xio^个原子。 一般 外延硅层的厚度为约5微米。相对于单晶硅，外延硅层的材料针对在其 内及其上形成半导体组件较具有可控特性。外延工艺亦可在半导体组件 的制造过程中使用。例如化学气相沉积法(CVD)的气相方法已用于在硅基板上制造硅 外延层。为了利用CVD工艺来形成硅外延层，基板被置于设定于一升高 温度(例如600- 110CTC )以及一减压状态或大气压力下的CVD外延 反应器中。当维持在升高温度及减压状态下时，将含硅气体(例如硅甲 烷气体或二氯硅烷气体)供应至CVD外延反应器，而硅外延层则藉由气 相生长法而生长。CVD外延反应器通常包括反应器腔室、气体源、排气系统、加热源 以及冷却系统。反应器腔室用作所需反应的受控环境。气体源提供反应 物以及净化气体；排气系统则在反应器腔室内维持大气压或真空压力下； 加热源可以是红外线灯或感应源的阵列，且其通常将能量传送至反应器 腔室以加热待处理的基板;冷却系统被导向腔室壁，以使其热膨胀或变 形最小化。现有技术CVD外延反应器通常尺寸较大，且较不易维修或保养。因此，需要一种用于在半导体基板上生长外延层的方法及装置，其 具有较小的尺寸且较易维修
技术实现思路
本专利技术提供用于处理半导体基板的方法及装置。更特别地，本专利技术提供用于群集式工具的模块化CVD外延处理单元。本专利技术之一实施例被提供模块化处理单元。模块化半导体处理单元 包括具有注入盖的腔室；被配置成透过注入盖而将一种或多种处理气 体供应至腔室的气体面板模块，其中气体面板模块被设置成邻近注入盖； 以及灯模块，其被置于腔室下方，该灯模块具有多个垂直定位的灯。本专利技术的另一实施例提供用于处理半导体基板的群集式工具。该群 集式工具包括具有中央机械手的中央传输室；至少一加载锁，其使中央 传输室与工厂接口耦合连接；以及一个或多个附连至中央传输室的模块 化处理单元。其中一个或多个模块化处理单元包括处理室，其具有注 入盖及排气装置，并配置成在其中处理半导体基板；气体面板模块，被 设置成邻近处理室的注入盖；灯模块，具有设置于处理室下方的多个垂 直定位灯；以及设置于处理室上方的上方处理模块。本专利技术的又一实施例提供用于处理半导体基板的腔室。该腔室包括 腔室主体，其定义一处理容积并具有注入盖及排出口；腔室盖，被绞接 至腔室主体；气体面板模块，被配置成向腔室提供处理气体，并置于距 离注入盖约一英尺处；垂直灯模块，被配置成成加热处理容积，并设置 于腔室主体下方；气冷模块，其与腔室主体连接；以及上方反射器模块， 其设置于腔室盖上方。附图简述藉由可详细了解本专利技术的上述特征的方式，以上简单概述的本专利技术 的更具体说明可参照实施例进行，且其一部分亦于所附附图中例示。然而，需注意的是，所附附图仅例示了本专利技术的典型实施例，因此不可賴L 为限制本专利技术的范围，因为本专利技术可允许其它等效实施例。附图说明图1示出根据本专利技术的实施例的用于半导体处理的群集式工具的平 面视图。图2示意性地示出根据本专利技术的模块化CVD外延室的透视图。 图3示意性地示出处理室的实施例的剖面视图，其在图2的模块化 CVD室中具有上方模块及下方模块。图4示意性地示出根据本专利技术 一 实施例的冷却板。图5A示意性地示出根据本专利技术一 实施例的下方反射器。图5B示意性地示出根据本专利技术一实施例的内部反射器。图6示意性地示出根据本专利技术一实施例的处理室。图7示意性地示出根据本专利技术一实施例的上方反射器。图8示意性地示出根据本专利技术一实施例的气冷模块。图9示意性地示出图8的气冷模块的俯视图。图10示意性地示出根据本专利技术一实施例的气体面板模块的前側。图11示意性地示出图10的气体面板模块的后侧。详细描述本专利技术提供单一、独立且模块化的外延室。本专利技术的外延室通常包 括包含处理室的单个模块以及除主AC箱之外的所有子模块。相较于现 有的外延系统，独立的模块化外延室允许较短的安装时间。图1示出根据本专利技术一实施例的用于处理半导体的群集式工具100。 群集式工具100是一模块化系统，其包括多个在半导体制造过程中执行 多种功能的腔室。群集式工具100包括中央传输室101，其经由一对加 载锁105连接至前端环境104。工厂接口机械手108A、 108B被设置于 前端环境104中，并被配置成在加栽锁105和装在前端环境104中的多 个盒103之间运送基板。多个模块化腔室102被装至中央传输室101以进行所需处理。置于中央传输室101中的中央机械手106被配置成在加栽锁105与模块化腔 室102之间，或是在各模块化腔室102之间运送基板。在一实施例中， 多个模块化腔室102的至少其中之一是模块化外延室。图2示意性地示出根据本专利技术一实施例的模块化CVD外延室200 的透视图。模块化CVD外延室200包括处理室201以及附连至处理室 201的子模块。在一实施例中，处理室201被附连至支承框架204,该 支承框架204被设置成支承模块化CVD外延室200。处理室201还包 括一腔室主体以及绞接至腔室主体的腔室盖(在以下进一步描述)。上方反射器模块202可设置于处理室201上方。为了满足不同的工 艺需求，各种模块可互换地设置于处理室201的上方，诸如具有集成 高温计的水冷式反射板、具有气冷式上圆盖的水冷式反射板模块、用于 低温沉积的紫外光辅助(UV assisted )模块，以及用于清洗处理室201 的远程等离子体源。配置成在处理过程中加热处理室201的下方灯模块203被附连至处 理室201的底侧。在一实施例中，下方灯模块203包括多个垂直定位的 灯，这些灯可容易地从下方灯模块203的底侧替换。此外，垂直配置的 下方灯模块203可用水替代空气来进行冷却，因而减轻系统气冷的负担。 可选择地，下方灯模块203亦可以是具有多个水平定位灯的灯模块。气冷模块205被设置于处理室201的下方。藉由将气冷模块205设 置于处理室201下方，气冷导管210、 211可缩短，由此可降低总空气 阻力并允许使用较小和/或较少的气冷风扇。故相较于设置于其它位置的 气冷系统，气冷模块205较为便宜、安静且较易维修。气体面板模块207、 AC分配模块206、电子模块208以及水分配模 块209被一起堆叠在位于处理室201旁边的延伸支承框架中。气体面板模块207被配置成将处理气体提供至处理室201。气体面 板模块207被放置成与处理室201的注入盖213直接相邻。在一实施例 中，气体面板模块207被置于距离注入盖213—英尺处。藉由将气体面 板模块207设置成与注入盖213直接相邻，可改进对处理气体掺杂物的8浓度控制，并增进进行循环气体递送控制的能力，且减小排气与沉积步骤之间气体递送管线的压力变化。此外，气体面板模块207被配置成容 纳各种处理气体递送组件，例如流比控制器、辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化半导体处理单元，包括：　腔室，具有注入盖；　气体面板模块，被配置成通过所述注入盖将一种或多种处理气体供应至所述腔室，其中所述气体面板模块邻近所述注入盖放置；以及　灯模块，其置于所述腔室下方，所述灯模块具有多个垂直 定位灯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-6-30 60/818,072;US 2007-6-25 11/767,6191. 一种模块化半导体处理单元，包括腔室，具有注入盖；气体面板模块，被配置成通过所述注入盖将一种或多种处理气体供应至所述腔室，其中所述气体面板模块邻近所述注入盖放置；以及灯模块，其置于所述腔室下方，所述灯模块具有多个垂直定位灯。2. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 气体面板模块被置于距离所述腔室的所述注入盖约 一 英尺处。3. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 腔室包括腔室主体以及绞接至所述腔室主体的腔室盖。4，如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，进一步包括置于所 述腔室上方的紫外光辅助模块和远程等离子体发生器之一。5. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，进一步包括置于所 述腔室上方的上方反射器模块。6. 如权利要求5所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 上方反射器模块为水冷式。7. 如权利要求5所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 上方反射器模块为气冷式。8. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 腔室包括至少为2英寸的排气管路。9. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，其特征在于，所述 气体面板模块包括一个或多个模块化气体板。10. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，进一步包括耦联至所述腔室及所述灯模块的气冷模块。11. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，进一步包括邻近 所述腔室设置的水分配模块。12. 如权利要求1所述的模块化半导体处理单元，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：BH伯罗斯，CR梅茨纳，DL笛玛斯，RN安德森，JM查新，DK卡尔森，DM石川，J坎贝尔，RO柯林斯，KM马吉尔，I阿夫扎尔，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]