[发明专利]自动定心基座环组件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体处理工具，以及更具体地，涉及围绕基座的基座环组件，在半导体制造过程中基板位于该基座上。

背景技术

在例如晶体管，二极管，以及集成电路的半导体装置的处理中，多个这样的装置通常被同时安装在半导体材料的薄层上，该薄层被称为基板，晶片，或工件。在这样的半导体装置制造期间的半导体处理步骤的实例中，该基板或其他工件通常被送入反应室内，在该反应室中将材料的薄膜，或薄层镀在该基板的暴露面上。一旦已经被镀上了该材料层的所需厚度，该基板可在该反应室内进一步地被处理或被运出该反应室以进一步地处理。

该基板通常通过晶片处理机构被传送到该反应室中。该晶片处理机构将该基板从该反应室外部位置升起并通过该反应室壁中形成的阀或门将该基板插入该反应室。一旦该基板被传送入该反应室，该基板降落在基座上。当在该基座上容纳到该基板后，该晶片处理机构从该反应室出撤回，以及关闭该阀以开始该基板的处理。在实例中，基座环位于该基座的附近并围绕该基座，在处理期间该基板被放置在该基座上。这样的环可用来最小化来自在处理期间的该晶片/基座边缘和/或如热传感器的封装组件处的热损耗。

图1-3示出了通常用于由ASM America，Inc.of Phoenix，AZ生产的Epsilon工具中的已知的反应室10和基板支撑组件12。当正处理基板18时，该基板支撑组件12被构造为容纳和支撑在该反应室10内的基板18。该基板支撑组件12包括基座支撑构件14和基座16。基座环组件20围绕在该反应室10内的该基座16。该基座环组件20提供了在该基座环的内向边缘和该基座的外向边缘之间的小空隙。该基座环组件20可吸收径向能量以减少或消除在处理期间的该基座16和基板18处的热损耗。通常用于该Epsilon工具中的该基座环组件20包括基座环，其包括下基座环22和上基座环24，以及基座环支撑构件26。

在处理反应室内的基板期间，该反应室内的温度变化并可具有在室温和大约1200℃之间的温度范围。当该反应室内的温度上升或降低时，相应地，该反应室内的各个组件热膨胀或收缩。在图1-3中所示的普遍已知的基板支撑组件12和基座环组件20位于该反应室10内并当该反应室10内的温度上升或降低时进行热膨胀和/或收缩。该基座支撑构件14和该基座环支撑构件26通常由保温材料如石英构成，以及该基座16，下基座环22，和上基座环24由吸热材料如涂SIC石墨构成。该基座环支撑构件26包括由该基座环容纳以在该反应室10内积极定位该基座环的多个销28。

该下基座环22，如图3的仰视图所示，包括其中形成的第一缝隙30，第二缝隙32，和第三缝隙34。这些缝隙被构造为容纳从该基座环支撑构件26处延伸的销28(见图1)。该第一缝隙30位于该上支撑环24的前缘36附近，紧靠该进气口，以及该第二和第三缝隙32，34位于该上支撑环24的后缘38附近，紧靠该排气口。该第一缝隙30成形为贯穿从该下基座环22延伸而来的凸部的圆孔。设计该第一缝隙30的大小以提供在该孔和从该基座环支撑构件26延伸的销28之一之间的滑动配合。该第二缝隙32成形为大于其所容纳销28的外径的圆孔。该第三缝隙34成形为被构造为容纳此处销28中的另一个的长槽。

当在处理基板18期间该反应室10中的温度上升时，该下和上基座环22，24热膨胀。该基座16，下基座环22，和上基座环24通常由石墨构成，而该基座支撑构件14，基座环支撑构件26，和销28通常由石英构成。由石墨构成的组件(16，22，和24)具有相对于由石英构成组件(14，26，和28)的热膨胀系数显著大的热膨胀系数，其中反应于同一温度变化，该石墨组件比该石英部分膨胀更多。为了调节这些在温度膨胀中的差异，该第二和第三孔32，34大于其所容纳的相应销28，该下或上基座环22，24能够自由地热膨胀使得在该基座环膨胀或收缩时，该销28移入该第二和第三孔32，34。但是，由于该第一缝隙30提供了与相应销28的滑动配合，阻止该基座环从接近该上基座环24的前缘36的该基座处热膨胀开来。当该基座环的后部自由热膨胀时，该基座环的前部基本上被相对于该基座而销住。该基座环的无法移动归因于接近该基座环前缘的热膨胀通常减少了在该基座环和接近该前缘的基座之间的空隙，当在该基座环和接近该前缘的基座之间的空隙增大时。