專利名稱：反應器組件和處理方法
技術領域：
本發明涉及一種用于處理襯底的反應器組件，特別涉及一種使氣體和/或反應物流進和流出反應器組件的分配系統。
背景技術：
在很多半導體制造工藝中，通過氣體分配器將處理氣體引入到反應器組件的處理室中。可以由該氣體形成等離子體，以便蝕刻襯底上的特征結構、在襯底上墊積材料層等。在處理期間產生的氣態副產物經排氣系統從處理室排出。在蝕刻工藝中，整個襯底上的特征結構的形狀和尺寸的非均勻性受到氣體物質在襯底上的分布的影響，特別是當被蝕刻的特征結構的尺寸和間隔很小時。相似地，在淀積工藝期間，淀積的層的厚度和成分在整個襯底表面上是變化的，這取決于氣體物質在襯底表面上的分布。
軸向流反應器組件通常在襯底上不能提供氣體和/或反應氣體物質的均勻分布，這導致被蝕刻的特征結構的形狀和尺寸、淀積層的厚度等的變化。軸向流反應器組件通常包括位于上部并與襯底同軸的軸對稱氣體入口，即直接位于被處理襯底的上面。因而，氣體和/或反應流垂直于襯底表面，這產生一般橫向于襯底表面的隨后產生的徑向流圖形。在氣體和/或反應物暴露于襯底表面時，由于來自襯底表面的處理的流出物與進入氣體流組合，這可能導致流動異常和非均勻性。
在試圖使非均勻性最小化時，已經采用了具有處理室的位于襯底上游的氣體分配系統。氣體分配系統通常包括使用專用板，這些專用板難以通過試驗和誤差實驗法分析性地預測和大量地設計。例如，已經使用專用擋板并且通常靠近氣體入口設置，以便嘗試著提高在襯底表面的氣體和/或反應物質分配的均勻性。然而，使用設置在襯底上游的擋板和/或氣體分配板的一個問題是存在反應物質再化合的潛在問題。由與處理氣體流相鄰的這些板提供的附加表面提供大表面面積，這有助于反應物質再化合。反應物質的再化合可能降低處理的總效率，由此增加了處理時間和降低了產量。為了避免反應物質再化合，設置在氣體入口處或其附近的擋板和/或氣體分配板需要使用對工作環境呈現惰性的物質材料，如石英、氧化鋁、其它陶瓷、具有非反應涂層如硬陽極處理的專用鋁合金等。使用這些材料使總成本增加并且增加了反應器組件的復雜性。而且，有些特殊合金如鋁基合金通常使用結合在擋板本身內或作為附加器件增加的專門冷卻改性部件，以便防止擋板、氣體分配板受到襯底和/或高溫等離子氣體的加熱。擋板的加熱可能引起處理室內的襯底溫度控制的損失，因為現在由擋板內含有的能量而不是由室加熱器件即燈陣列、受熱卡盤等加熱每個后來的襯底。使用擋板和/或氣體分配板也增加了處理室的內部容積，需要增加外部尺寸，特別是如果采用冷卻裝置或冷卻工藝。此外，增加的容積增加了氣體停留時間，這在沒有反應率限制的工藝中是反生產的，如整體光致抗蝕劑剝離工藝，導致處理時間增加。
襯底上的氣體分配還可以通過經多個噴嘴輸送氣體來提高，其中所述多個噴嘴穿過處理室的頂板或壁延伸。然而，具有陶瓷壁或陶瓷頂板的處理室難以制造成具有從其延伸的噴嘴通孔。多晶陶瓷材料的陶瓷壁，如氧化鋁或硅，是易碎材料并且難以在不破壞或損傷陶瓷的情況下在這些材料中加工通孔。而且，在不增加反應器組件的總尺寸(高度)的情況下，其它部件，如通常與陶瓷壁相鄰設置的RF感應線圈進一步減小了用于通過陶瓷壁設置氣體噴嘴的可獲得空間。因此，需要一種具有氣體分配系統的處理室，在不需要通過室壁加工的額外數量的通孔或不增加氣體分配機構和冷卻硬件的情況下提供在處理室內的均勻氣體分配，其中上述氣體分配機構和冷卻硬件如果存在的話，位于反應氣體入口和襯底表面之間。
向處理室內分配氣體還受到排氣導管如氣體出口的位置和對稱性的影響。軸對稱設置的排氣導管可能導致在襯底表面上的氣體的非對稱流速，產生非均勻性問題。此外，隨著襯底的直徑增加到300nm和以外，處理室的體積和襯底的表面面積的相應增加使得更難以在襯底的整個表面上提供均勻的處理氣體分布。
當一部分氣體分配器由金屬制成并位于處理室中的被通電的等離子體外殼內時將出現另一問題。該金屬部件產生局部能量混亂，導致襯底表面上的等離子體能量改變。此外，等離子體物質通常化學地侵蝕金屬，形成污染顆粒，這些污染顆粒淀積在襯底上。例如，鋁氣體分配器快速受到含鹵素等離子體的侵蝕。因此，一般要求通過給金屬表面增加陶瓷涂層來保護氣體分配器的金屬部分不受侵蝕，由此增加了反應器組件的成本和復雜性。此外，板必須與等離子體電絕緣，以便提供更均勻的等離子體分布。這種氣體分配方法可能相當大地增加了兩種材料中的反應器的成本和解決這些問題所需的工程時間。

發明內容
一種反應器組件包括基座單元；設置在基座單元的腔內的卡盤組件，其中卡盤組件包括具有能接收襯底的表面的支架；包括頂壁、底壁和從其延伸的側壁的處理室，其中處理室耦合到基座單元；與被選擇的一個側壁中的處理室的第一開口流體連通的入口歧管組件，其中入口歧管組件包括適于橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應流的流體成形部分；和與側壁中的處理室的第二開口流體連通的排氣歧管組件，所述側壁與所述被選擇的一個側壁徑向相對。
適用于反應器組件的入口歧管組件包括包括圓柱狀導管的入口端部；和包括與入口端部流體連通的第一端開口和第二端開口的流體成形部分，其中流體成形部分的寬度從第一端開口向第二端開口增加，并且對于橫向拉長從入口端部流向流體成形部分的流體是有效的。
使氣體和/或反應物質流過處理室的處理，該處理包括在平行于襯底表面的平面內橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應物質的層狀流；將氣體和/或反應物質流在平行于襯底表面的平面內排出處理室。
上述說明和其它特征由附圖舉例表示并詳細說明。


參照示意性的附圖，其中在幾副圖中相同的元件用相同的標記表示圖1是典型反應器組件的部分透視圖，表示基座單元、卡盤組件、處理室、入口歧管組件、排氣歧管組件和任選的光源組件；圖2是反應器組件的分解透視圖；圖3是反應器組件的頂部平面圖；圖4是基座單元的透視圖；圖5是卡盤組件的分解透視圖；圖6是卡盤組件的頂部平面圖；
圖7是沿著圖6的線A-A截取的卡盤組件的剖面圖；圖8是支架的放大的部分剖面圖；圖9是處理室的透視圖；圖10是入口歧管組件的頂部平面圖；圖11是沿著圖10的線B-B截取的入口歧管組件的剖面圖；圖12是沿著圖10的線C-C截取的入口歧管組件的側面正視圖；圖13是排氣歧管組件的分解透視圖；圖14是排氣歧管組件的頂部平面圖；圖15是限流器的側視圖；圖16是限流器的側視圖；圖17是限流器的側視圖；圖18是限流器的側視圖；圖19是表示對于不同尺寸的管子和稀有氣體壓力，氣體速度作為到管子中心線的徑向距離的函數的曲線；和圖20是表示晶片溫度、卡盤表面溫度、處理室壓力和等離子體處理的時間的曲線。
優選實施例的詳細說明這里公開的是反應器組件和使氣體和/或反應物質均勻流過襯底表面的處理方法。氣體和/或反應物質以基本平行于由該表面限定的平面的層狀流體圖形流過襯底表面。最終的流體圖形均勻地使襯底表面暴露于氣體和/或反應物質。反應器組件采用比現有技術處理室相對小的處理室體積；使用這樣的處理室減少了反應物質的停留時間和提高了反應速度。該反應器組件和處理方法可以用于等離子灰化或蝕刻操作、CVD(化學氣相沉積)等，其中希望提高氣體和/或反應流在襯底表面上的均勻性。用于等離子灰化和蝕刻應用的可使用的反應器組件包括用于下游處理的部件，與ICP、CCP、和二極管型蝕刻處理中采用的部件相同。
用于在反應器組件中產生反應物質的氣體的成分取決于是否可通過化學或物理汽相淀積法將材料淀積到襯底上、是否從襯底上蝕刻掉材料，或者是否從處理室壁和設置在反應器組件內的其它部件清除污染淀積物。例如，用于在襯底上淀積SiO2的典型氣體包括硅源氣體，如SiH4、SiCl2H2，和氧源氣體，如O2；或者含有硅和氧的氣體，如Si(OC2H5)4。作為另一個例子，用于淀積Si3N4的氣體包括SiH4和NH3或N2。典型的蝕刻氣體包括BCl3、Cl2、HCl、SF6、CF4、CHF3。物理汽相淀積工藝使用非反應氣體，如氬、或非反應氣體和反應氣體的混合物。該反應器組件和處理方法不趨于限于任何特殊氣體和/或反應物質。
現在回到圖1-3，其中示出了用于處理襯底12的典型反應器組件10。反應器組件10一般包括基座單元14、卡盤組件20、處理室40、入口歧管組件60、和排氣歧管組件80。圖1還示出了任選的光源組件，一般表示為100。用于制造這些部件的材料包括金屬、陶瓷、剝離、聚合物、再化合材料和包括前述材料的至少一種的組合物。例如，合適的金屬包括陽極化鋁、和/或不銹鋼。合適的陶瓷材料包括碳化硅、或氧化鋁。應該指出的是，盡管用于處理襯底12如晶片的反應器組件10用于表示本公開內容，反應器組件10還可以用于處理其它襯底，如平板顯示器、電路板、液晶顯示器等，對于本領域技術人員來說，鑒于本公開這是顯而易見的。
如圖4所示，基座單元14包括從其延伸的底壁16和側壁17，從而形成腔18。在一個實施例中，基座單元14的底壁16還包括機械耦合裝置，例如連接器、管腳、槽等，用于將基座單元14(反應器組件10)固定到第二反應器組件上，如用于垂直疊置組件的。
圖5-8示出了卡盤組件20，例如靜電吸盤組件、重力吸盤組件等。如本領域技術人員一般公知的，重力吸盤組件采用重力作為將襯底固定到支架表面上的手段，從而通過襯底重量以外的任何裝置不強制襯底與支架表面接觸。卡盤組件20設置在基座單元14的腔18中。卡盤組件20一般包括支架22、環形隔離環24、和提升桿組件機構25。環形隔離環24密封地設置在支架22的下表面和基座單元14之間。
支架22包括平坦表面，在處理期間在該平坦表面上設置襯底12。支架22的平坦表面可以任選地包括多個周邊桿23。在優選實施例中，支架22是固定的，即非旋轉的。支架22優選包括氣體傳送孔26和從其延伸的通道28，以便熱傳遞氣體如氦等可通過孔26和/或通道28，以便提高襯底12和支架22表面之間的熱傳遞速度。孔26和/或通道28還可以用于給襯底12的背面側提供真空，用于增加襯底12的底表面和支架22的表面之間的接觸點的數量，如通過襯底的彈性變形。如果利用保持下降的真空，則由該真空產生的襯底12和支架22的表面之間的接觸點的數量增加使襯底12達到處理溫度的速度提高。在這種情況下，孔26和/或通道28優選連接到真空線30，而真空線30又連接到處理室隔離閥、流路控制閥等(未示出)的下游。有利地，時間與處理溫度的減小減少了總的處理時間，如在整體光致抗蝕劑除去工藝中，這是因為反應速度如蝕刻速度通常是處理溫度的函數。
還可以在支架22中加工或鑄造形成通道31(圖7)，以便來自冷卻系統的流體可以循環，以便進一步調節襯底12的溫度。通過這種方式，流體通過與通道31流體連通的冷卻導管32循環。還可以向支架22中鑄造耐熱元件34(圖7)，這能提高處理溫度，用于提高加工產量，如當進行整體光致抗蝕劑剝離或蝕刻工藝時。支架22優選具有對應襯底12的形狀，并優選能在大約30℃到大約300℃的工作范圍內工作。在優選實施例中，可以優選使用具有加熱和冷卻能力的比例積分微分(PID)控制器經反饋或閉合回路控制系統改變支架22的工作溫度。該控制器將交替地給加熱元件34輸送電流或給支架22中的通道31輸送冷卻流體(空氣或水)。到PID控制器的反饋應該通過在處理期間使用溫度測量裝置如安裝在支架22的表面內的彈簧激活熱電偶35測量襯底12的溫度來提供，如圖8所示。彈簧33是與熱電偶35可操作連通的，以便熱電偶35保持與襯底12的背面接觸。或者，可以通過在處理的合適時刻調整輸送給加熱元件34的電流和允許流體流(空氣或水)流過鑄造到支架22中的通道31而用開回路處理(即沒有反饋裝置)來控制支架22的溫度。這些方法只是示意性的并允許襯底12保持在恒定溫度，如圖20所示。在圖20中，使用閉合回路控制系統將處理期間的溫度保持在大約120℃。支架22優選由能抵制處理氣體的腐蝕的金屬制成，如具有陽極化鋁氧化涂層的鋁。
提升桿機構25設置在支架22的下面并包括氣缸等，用于在處理期間激勵提升桿37通過提升桿孔36。有利地，提升桿機構25一般被限制到基座單元14的腔18，以便允許反應器組件10的垂直堆疊，如果希望的話。操作提升桿機構25所需的空氣線路以及用于反應器組件所需的任何其它管道優選設置在基座單元14中的被選擇的一個側壁中。
處理室40耦合到基座單元14。如圖9中更清楚示出的，處理室40包括頂壁42和從其延伸的側壁44。處理室40優選由對操作環境呈現惰性的材料制成，其中所述操作環境包括但不限于處理氣體、反應物和反應副產物。在優選實施例中，頂壁42可從側壁除去。
在一個實施例中，頂壁42由基本上透明的材料制造。通過這種方式，任選的光源組件100可以設置在頂壁42的上面，用于將光線例如紅外線、紫外線、可見光等投射到處理室40內。例如，在紫外光的情況下，頂壁42優選選自如石英的材料，并且對于大約100納米(nm)到大約400nm、更優選從大約130nm到大約256nm的紫外光是基本上透明的。
處理室40的側壁44包括多個開口。一個開口46的尺寸被設置成可以將襯底12送進或送出處理室40。開口48、50也形成在直徑相對的側壁中，用于提供分別與入口歧管組件60和排氣歧管組件80的流體連通，這將在下面更詳細地說明。而且，在與含有開口48、50的側壁相鄰的側壁中還存在用于將襯底送進或送出處理室40的開口46。用于本領域公知的目的，也可以在側壁中設置其它開口，例如用于監控等離子灰化處理中的結束點檢測的光學端口、用于分析在處理期間產生的氣體物質的質譜儀入口等。
入口歧管組件60固定到處理室40的被選擇的一個側壁44上，并且如圖10-12所示，包括與流體成形部分64流體連通的入口端部62，用于通過處理室40的開口48引入氣體和/或反應物。可除去的蓋子65(圖11、12)設置在流體成形部分64的上面。任選地，流體成形部分64可由一個或多個部件形成。入口端部62被表示為圓柱形導管，盡管可以采用其它形狀。入口端部62與從等離子體發生器等(未示出)延伸的導管的排放出口流體連通，用于將氣體和/或反應物引入處理室40。流體成形部分64從入口端部62橫向地向外部延伸并與處理室40流體連通。優選地，流體成形部分64是三角形的或扇形的，盡管可以采用其它形狀。在一個實施例中，由流體成形部分64提供的流體通道從在一端由入口端部62的直徑限定的開口高度(H1)向由開口68限定的高度(H2)逐漸成錐形，如圖11所示。凹槽70優選圍繞開口68形成，以便允許安裝任選的擋板(其合適的例子示于圖15-18中)。通過這種方式，氣體和/或反應物可以流過由流體成形部分64限定的開口68、流過擋板(如果存在的話)，并進入處理室40。在優選實施例中，入口歧管組件60不含有擋板。
在氣體和/或反應物從入口端部62流進處理室40時，流體成形部分64對于橫向拉長氣體和/或反應物的流是有效的。如下面更詳細地說明，已經發現得到的流體圖形在大致平行于由襯底表面限定的平面的方向流動，即流體與襯底表面共面，并且從襯底中心到其邊緣都保持相同的氣體速度，因此提高了處理均勻性和意想不到的提高的反應性。
在優選實施例中，流體成形部分64的中點位置與襯底12對準或共面。換言之，如圖3所示，從入口導管流體成形部分64的寬度中點向排氣導管接收部分82的寬度中點繪制的線Y優選與卡盤組件20的長軸一致，或者，可選擇的是，優選沿著其中心軸P將襯底12切成兩份。流體成形部分64的垂直中點位置優選處于支架22的表面和處理室40的頂壁42之間的距離的中點。
固定到與入口歧管組件60直徑相對設置的側壁44上的排氣歧管組件80包括排氣接收部分82和出口端部84，如圖13和14所示。排氣接收部分82與側壁44中的開口50是流體連通的，并且橫向向內延伸到與出口端部84流體連通，以便氣體和/或反應物流以及在處理期間產生的任何副產物大致平行于由襯底表面12限定的平面流動。排氣接收部分82優選是三角形的，盡管也可以采用其它形狀。蓋子83設置在排氣接收部分82上。凹槽88圍繞排氣接收部分82的開口86設置并優選其尺寸允許接收限流器90，例如擋板。盡管可以采用其它形狀，出口端部84表示為圓柱形管道，即通常在標準真空處理室中采用的排氣管道的形狀。
限流器90優選包括具有一個或多個通道94的板92，所述通道94用于限制氣體、反應物和/或副產物流過排氣歧管組件80。典型的限流器90被示于圖15-18中，并且不限于此。通道94包括多個圓形開口，盡管可以采用其它形狀，例如縫隙、橢圓形、正方形通道、包括至少一個前述形狀的組合形狀等。根據所希望應用，板92可以是平面的或可以具有一定曲率。在一優選實施例中，限流器90包括形成在板的被選一半中的通道94，即設置在被限制為小于或等于板的高度尺寸的約一半的區域中，其中板的長度尺寸大于高度尺寸(例如，圖15)。這允許限流器90可以安裝成使通道94在襯底的平面的上方取向，或者旋轉180度，并安裝成使得來自處理室40的流出物在襯底平面的下面排出。在更優選的一實施例中，最下部通道或一行通道與襯底表面共面，即處于襯底表面平面中或之上。在不希望受到理論限制時，相信限流器90可與多孔膜起到同樣的作用，從而通過每個通道的氣體流速基本上相同。
通過利用限流器90限制進入排氣歧管組件80的氣體、反應物和/或副產物的流，在處理室40的內部和排氣接收部分82之間產生壓力差。已經發現這種壓力差的存在提高了在襯底表面上的等離子體的總體均勻性。優選地，穿過限流器90的壓力差大于大約50毫托，更優選大于大約300毫托，甚至更優選大于大約500毫托。
有利地，由于限流器90是從處理室40的下游使用的，即在反應物與襯底12反應之后，因此消除了涉及反應物再化合的問題。由于限流器90位于下游，因此限流器90可以用陽極化鋁等制造。與使用防止反應物再化合的材料(上游)相比，使用陽極化鋁等是相對便宜的，如石英、氧化鋁、陶瓷、具有非反應涂層如硬陽極化的專用鋁合金等。限流器90優選機械地固定到凹槽88上。
在反應器組件10工作期間，傳送機器人端部操縱裝置(未示出)等用于通過開口46將襯底12送進和送出處理室40。機器人端部操縱裝置將襯底12放在卡盤組件20的升高的提升桿37上。然后機器人端部操縱裝置從處理室40縮回，然后降低提升桿37。通過這種方式，襯底12設置成與支架22接觸。在一個實施例中，隨著襯底12靠近支架表面，即隨著提升桿機構縮回提升桿37，優選打開高真空閥，將襯底12的背面通過支架22中的孔26和通道28暴露于前級壓力。根據襯底傳送期間處理室40內的主要壓力，可能穿過襯底產生壓力差，使支架22的輪廓發生輕微的彈性變形。通過這種方式，提高了襯底12和支架22之間的熱接觸。結果是，襯底溫度傾斜率可優選上升到大約20℃/sec。隨著處理室40接近所希望的處理壓力，穿過襯底12的壓力差將下降到最小值。
然后，利用如微波、RF線圈等離子體施加器等，在處理室40上游的等離子體管等中產生氣體和/或反應物，如等離子體。或者，可以在適于ICP或CCP型處理的處理室中產生等離子體。例如，ICP源可包括合適的硬件，如感應線圈，它安裝在與處理室40的頂壁42相鄰的位置。在平行板型反應器的情況下，將用上部電極組件代替頂壁42，并且卡盤組件20將用作下部電極，它通過環形隔離環24與反應器組件的平衡棒電絕緣和熱絕緣。
等離子體可以表述為粘性流，因而當等離子體流進處理室40時，產生拋物線形層狀流體圖形，其中在流體圖形的最中心部分發現最高氣體速度(Vmax)，在流體圖形的最外側部分發現最低速度(V＝0)，即沿著入口歧管組件60的入口端部62的壁。隨著等離子體進入入口歧管組件60的流體成形部分64，氣體中心線速度開始延遲，同時保持基本上拋物線形層狀流體圖形，如圖19所示。然后等離子體流進處理室40并穿過襯底表面12。然后反應物通過與入口歧管組件60直徑相對的排氣歧管組件80離開處理室40，由此穿過襯底表面12提供恒定的層狀流體。已經發現，在層狀流體中沿著襯底橫截面的每個點的速度、壓力和其它流體性能保持相對恒定。通過這種方式，在襯底表面上保持氣體和/或反應物的均勻停留時間。而且，由于入口歧管組件60和排氣歧管組件80是對稱設置的，因此提高了橫向流均勻性。
圖19示出了用于入口歧管組件60的不同尺寸的入口開口部分62的氣體流速圖形。與22mm的管道直徑相比，具有35毫米(mm)的管道直徑的入口端部62提供穿過襯底的提高的速度均勻性。利用較大直徑和較低的處理壓力將中心與邊緣的氣體速度差減小到2.5分之一。結果表明，大的氣體入口開口和較低的壓力一般有助于減小處理的非均勻性。而且，限流器90和較低處理壓力的結合使用通過在處理室40內產生增壓效果而降低了中心線氣體速度。這種組合允許在處理室40內的反應物的更好的空間分布，并通過達到由限流器90提供的通道在Y方向(圖3)產生基本均勻的速度。通過處理壓力為0.8托到1.5托和質流速度為2.5-3.5標準公升每分鐘，在處理室40中的停留時間令人驚訝地低，這有助于從反應表面快速除去流出物和使直接在限流之前的區域中的反應物的稀釋最小化。
反應器組件10不趨于限于任何特殊半導體處理工具并可獨立地適用于采用射頻能、微波能或其它高頻能源的等離子體產生工具或其組合，以便產生等離子體。處理室40內的工作壓力優選為大約100毫托到大約3托，更優選為大約200毫托到大約2托，甚至更優選為大約500毫托到大約1.5托。而且，處理室10還可包括附加的結構，這取決于應用。例如，可以安裝石英窗口，并且靠近晶片放置UV光源。這種非柱形光源可以具有與UV(紫外線)準分子激光器相同的波長，其中準分子激光器在整體剝離應用中呈現增強的光致抗蝕劑除去特性，并且可以與微波等離子體產生反應氣體并行使用。而且，對于光源的前置和后置光致抗蝕劑剝離曝光還提供殘余物除去和注入的抗蝕劑除去優點。上方的RF源、光學端口、氣體分析儀、附加光源等也可獨立地或組合地與處理室40使用，提供極柔性的處理平臺。
下列例子只是用于說明目的，不限制被公開的范圍。
例1在本例中，在采用橫向流反應器組件的等離子灰化器中采用整體剝離光致抗蝕劑除去工藝，并且與用于相同應用而構成的常規軸向流反應器組件相比較。用光致抗蝕劑涂覆襯底并將其暴露于整體光致抗蝕劑剝離除去工藝。軸向流等離子體反應器組件包括GES等離子灰化器和MCU等離子灰化器，這兩者都可從Axcelis TechnologiesCorporation商業獲得的。橫向流反應器組件包括使用設置在排氣歧管組件中的限流器，如前所述。采用的限流器是具有類似于圖15中所示的限流器的圓形通道結構的平板。該限流器安裝在排氣歧管組件80的凹槽88中，并具有朝向處理室40的頂部定向的通道圖形，以便下一行圓形通道與襯底表面共面。襯底溫度相對恒定地保持在120℃和270℃。
在橫向流反應器組件中采用的工藝包括流動的3200sccm氧、300sccm形成氣體(氮氣中含有5％氫)，并且壓力為1.5.托，微波功率為1500瓦。與在270℃的光致抗蝕劑收縮相關的作用從在該溫度的灰化速度中減去。用于MCU和GES反應器組件的處理方案被優化以提供最佳性能。灰化除去速度示于表1中。

*對比例在使用橫向流反應器構成的整體剝離光致抗蝕劑除去工藝，結果意想不到地表明了用于與光致抗蝕劑的表面反應可獲得的活性物質數量的增加，如通過相對于MCU和GES軸向流反應器的增加的灰化速度證實的。與使用相同處理條件、處理氣體、光致抗蝕劑和襯底類型的軸向流處理室結構相比，灰化速度是其大約2倍或以上。用于橫向流反應器的觀察到的反應速度驚人地大于在使用氟處理化學物質如CF4和其它含氟化合物的軸向流反應器中通常觀察到的反應速度，所述的其它含氟化合物一般與O2組合使用，以便提高反應速度。有利地，橫向流處理室結構的處理均勻性基本上與軸向流反應器組件等效。
有利地，使用橫向流處理室允許反應以比常規軸向流反應器快的速度進行，同時提供襯底溫度的控制，如通過用于120℃灰化工藝的晶片溫度曲線所證實的，如圖20所示。由于在橫向流結構中處理室體積相對較小，因此停留時間最短。而且，在氣體入口沒有擋板，通過減小與氣體接觸的表面面積和減小晶片上游的壓力變化，可有利地減小活性物質的再化合效果。其它優點包括(但不限于)消除了通常在軸向流反應器中備有的擋板中發現的寄生晶片加熱或所謂的“第一晶片”效應；剝離速度比常規軸向流反應器高；由于簡化了設計而降低了制造成本；消除了石英或鋁合金和用于入口氣體分布的涂層；和由于減小了尺寸和垂直高度而使底座較小。感應器組件是通用的并可適用于各種應用。處理室的可除去的頂壁允許容易地接近處理室的內部，用于維修、用于清洗等。而且，使用透明頂壁允許用戶使用光源。此外，如前面指出的，一個或多個反應器組件可垂直堆疊，由此可以以對底座的最小沖擊而具備多個襯底處理能力。
前面已經參照優選實施例介紹了本發明，本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明的范圍的情況下可以進行各種變化和對其元件進行等效替換。此外，在不脫離本發明的主要范圍的情況下可對本發明的教導進行很多修改以適于特殊情況或材料。因此，本發明不限于這里公開的用于實施本發明的最佳方式的特殊實施例，而是本發明將包括落入所附權利要求書的范圍內的所有實施方式。
權利要求
1.一種反應器組件，包括基座單元；設置在基座單元的腔內的卡盤組件，其中卡盤組件包括具有能接收襯底的表面的支架；包括頂壁、底壁和從其延伸的側壁的處理室，其中處理室耦合到基座單元；與被選擇的一個側壁中的處理室的第一開口流體連通的入口歧管組件，其中入口歧管組件包括適于橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應物流的流體成形部分；和與側壁中的處理室的第二開口流體連通的排氣歧管組件，所述側壁與所述被選擇的一個側壁徑向相對。
2.根據權利要求1的反應器組件，其中入口歧管組件的流體成形部分適于將氣體和/或反應物流在大致平行于襯底表面的平面引入處理室中。
3.根據權利要求1的反應器組件，其中流體成形部分是三角形狀的。
4.根據權利要求1的反應器組件，其中處理室的頂壁是可拆卸的。
5.根據權利要求1的反應器組件，其中基座單元的底壁適于堆疊地固定到第二反應器組件上。
6.根據權利要求1的反應器組件，其中排氣歧管組件適于在大致平行于襯底表面的平面從處理室接收氣體和/或反應物流。
7.根據權利要求1的反應器組件，其中排氣歧管組件包括排氣接收部分和限流器，其中限流器附著于排氣接收部分的開口上，并適于限制從處理室通過開口進入排氣接收部分的氣體和/或反應物流。
8.根據權利要求1的反應器組件，其中卡盤組件的支架包括用于調整襯底溫度的裝置。
9.根據權利要求1的反應器組件，其中所述支架還包括耐熱元件和冷卻通道。
10.根據權利要求1的反應器組件，其中卡盤組件的支架是固定的和非旋轉的。
11.根據權利要求1的反應器組件，其中入口歧管組件還包括固定到流體成形部分的開口上的限流器。
12.根據權利要求1的反應器組件，其中頂壁對光源基本上是透明的。
13.根據權利要求1的反應器組件，其中頂壁對UV光源基本上是透明的。
14.根據權利要求1的反應器組件，其中頂壁對紅外光源基本上是透明的。
15.根據權利要求1的反應器組件，其中處理室包括在與第一和第二開口的側壁相鄰的側壁中的第三開口，其中第三開口的尺寸可以將襯底傳送到處理室的內部區域內。
16.根據權利要求1的反應器組件，還包括設置在流體成形部分的開口周圍的擋板。
17.根據權利要求7的反應器組件，其中排氣接收部分是三角形狀的。
18.根據權利要求7的反應器組件，其中限流器包括具有至少一個通道的板。
19.根據權利要求7的反應器組件，其中限流器包括長度尺寸比高度尺寸大的矩形板，其中通道設置在小于或等于高度尺寸的大約一半的區域中。
20.根據權利要求7的反應器組件，其中限流器包括陽極化鋁。
21.根據權利要求1的反應器組件，其中入口歧管組件適于在大致平行于襯底表面的平面內引入氣體和/或反應物，排氣歧管組件適于在大致平行于襯底表面的平面內排出氣體和/或反應物。
22.一種使氣體和/或反應物質流過處理室的處理方法，該處理方法包括在大致平行于襯底表面的平面內橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應物質的層狀流；和將氣體和/或反應物質流在大致平行于襯底表面的平面內排出處理室。
23.根據權利要求22的處理方法，其中排出氣體和/或反應物質流還包括限制流體以及在處理室的內部和排氣接收部分的內部之間產生壓力差。
24.根據權利要求22的處理方法，其中排出氣體和/或反應物質流還包括限制流體以及在處理室的內部和排氣接收部分的內部之間產生至少大約50毫托的壓力差。
25.根據權利要求22的處理方法，其中排出氣體和/或反應物質流還包括限制流體以及在處理室的內部和排氣接收部分的內部之間產生至少大約300毫托的壓力差。
26.根據權利要求22的處理方法，其中排出氣體和/或反應物質流還包括限制流體以及在處理室的內部和排氣接收部分的內部之間產生至少大約500毫托的壓力差。
27.根據權利要求22的處理方法，還包括使處理室在大約100毫托到大約3托的壓力下工作。
28.根據權利要求22的處理方法，其中橫向拉長層狀流體包括使中心區域流速和外圍區域流速之間的流速差最小。
29.一種入口歧管組件，包括包括圓柱狀導管的入口端部；和包括與入口端部流體連通的第一端開口和第二端開口的流體成形部分，其中流體成形部分的寬度從第一端開口向第二端開口增加，并且對于橫向拉長從入口端部流向流體成形部分的流體是有效的。
30.根據權利要求29的入口歧管組件，其中流體成形部分包括從第一端開口向第二端開口減小的高度尺寸。
31.根據權利要求29的入口歧管組件，還包括附著于圍繞第二開口周圍的凹槽上的擋板。
32.一種反應器組件，包括基座單元；設置在基座單元的腔內的卡盤組件，其中卡盤組件包括具有能接收襯底的表面的支架；包括頂壁、底壁和從其延伸的側壁的處理室，其中處理室耦合到基座單元；可操作地與透明頂壁連通的光源組件，用于將輻射投射到處理室內；與被選擇的一個側壁中的處理室的第一開口流體連通的入口歧管組件，其中入口歧管組件包括適于橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應物流的流體成形部分；和與側壁中的處理室的第二開口流體連通的排氣歧管組件，所述側壁與所述被選擇的一個側壁徑向相對。
33.根據權利要求32的反應器組件，其中光源組件適于發射輻射并包括外殼和光源。
34.根據權利要求32的反應器組件，其中頂壁包括石英材料。
35.根據權利要求32的反應器組件，其中排氣歧管組件適于在大致平行于襯底表面的平面內從處理室接收氣體和/或反應物流。
36.根據權利要求32的反應器組件，其中透明頂壁是可拆卸的。
全文摘要
一種反應器組件和用于處理襯底的處理方法包括基座單元、卡盤組件、入口歧管組件和排氣歧管組件。入口歧管組件與處理室的第一開口是流體連通的，其中入口歧管組件包括適于橫向拉長進入處理室的氣體和/或反應物流的流體成形部分。排氣歧管組件與處理室的第二開口是流體連通的并與入口歧管組件徑向相對。該處理方法包括在與襯底表面大致共面的方向使氣體和/或反應物流進反應器組件的處理室，提供提高的均勻性和增加的反應性。
文檔編號H01L21/02GK1628368SQ03803423
公開日2005年6月15日 申請日期2003年2月10日 優先權日2002年2月8日
發明者D·金納德, D·費里斯 申請人:艾克塞利斯技術公司