[发明专利]反应室

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年11月7日提交的临时专利申请号61/112,604的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种半导体处理系统(semiconductor processing system)，且特别是涉及一种用于半导体处理系统的反应室(reaction chamber)。

背景技术

在诸如晶体管、二极管及集成电路半导体装置的处理中，通常在一半导体材料薄片(例如基板、晶片(wafer)或工件)上同时制作多个该种装置。在该种半导体装置的制造过程的半导体处理步骤的一实例中，通常将基板传送至反应室中，且在反应室中将材料薄膜或层沉积在晶片的外露表面上。一旦已将所期望厚度的半导体材料层沉积在基板的表面上，便将基板传送出反应室以供包装或进一步处理。

用以将材料薄膜沉积在基板表面的已知方法包括(但不限于)(常压或低压)气相沉积、溅镀(sputtering)、喷涂及退火(spray-and-anneal)及原子层沉积(atomic layer deposition)。例如，化学气相沉积(Chemical vapor deposition；CVD)系为通过某些气态化合物在反应室内发生热反应或分解，而在受热基板上形成稳定的化合物。反应室提供受控环境，以在基板上安全地沉积稳定化合物。

用于特定工具或过程的反应室的类型可视所执行过程的类型而不同。常用于CVD方法的一种反应室是水平流式冷壁型反应室(horizontal flow，cold-wall reaction chamber)，其中该反应室包括大致细长的室，而欲处理的基板即插入该室中。将过程气体喷射入或引入反应室的一端，且沿纵向长度流动，穿过基板后自相对端排出反应室。当过程气体穿过反应室内的受热基板时，在基板的表面处发生反应而使一材料层沉积在基板上。

当气体沿水平流式反应室的长度流动时，流型(flow pattern)可能会不均匀，或者是因为气体接触反应室内的各种结构(例如基座、基板或反应室本身的壁)而形成局部区域的紊流。当局部区域的紊流与所处理的基板的表面交迭时，基板表面上的沉积均匀性将变差。与基板反应的过程气体所造成的局部区域紊流可能导致形成凸块、脊或其它会降低沉积均匀性的局部沉积物。由在至少有一部分通过反应室的是非层状且不稳定的气体流，因该沉积后的基板表面轮廓(profile)变得不可预测。

因该，需要一种改良的反应室，该改良的反应室是可调节的，以减少或消除穿过反应室的过程气体流有不均匀的现象或者是在局部区域为紊流，进而在所处理基板上提高沉积的均匀性或产生可预测的沉积轮廓。

发明内容

在本发明的一方面中，提供一种反应室。该反应室包括：上室，具有固定的上壁；以及第一入口，与上室流体连通。第一入口被配置为容许至少一种气体引入上室。该反应室亦包括具有下壁的下室。该下室与上室流体连通。该反应室还包括板，用于分隔上室的至少一部分与下室的至少一部分。该板与上壁以第一距离间隔开，且该板与下壁以第二距离间隔开。出口与第一入口相对地设置。上室为可调节的，以通过调整第一距离而在第一入口与出口之间形成实质稳定的气体层流。

在本发明的另一方面中，提供一种方法，使在半导体处理工具的反应器中的基板上的沉积均匀性达到最佳化。该方法包括提供分流式反应室。分流式反应室包括上室及下室，其中上室及下室通过板而至少部分地隔开，气体可引入上室与下室中。该方法还包括提供位于分流式反应室内的基座，其中基座设置在上室与下室之间。基座被配置为支撑至少一个基板。该方法还包括调节分流式反应室的尺寸，以在上室内形成实质稳定的气体层流。

在本发明的又一方面中，提供一种反应室。该反应室包括上壁、下壁及一对相对的侧壁，该一对相对的侧壁连接上壁与下壁，以在其中界定反应空间。入口位于反应空间的一端，且出口位于反应空间的相对端。可通过相对在下壁而调整上壁，以调节流过反应空间的至少一种气体的速度，进而形成流过反应空间的所述至少一种气体的实质稳定的层流。

在本发明的再一方面，提供一种反应室。该反应室包括反应空间，基板可支撑在该反应空间中，且反应空间具有体积。该反应室亦包括：入口，至少一种气体可透过入口引入反应空间中；出口，反应空间内的气体透过出口排出反应空间。该体积为可调节的，以提供流过反应空间的实质稳定的气体层流。