TW201203445A - Methods and apparatus for deposition processes - Google Patents

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201203445 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施例一般係涉及製程設備及使用該製程設 備的方法。 【先前技術】 在製程可使用基座板（susceptor plate )以支樓一 基板，而該製程例如為磊晶沉積、蝕刻、熱氧化或類似 者。在部分製程中’基座板可配置有中央凹槽（或凹穴 〈pocket〉）以及支稽突出部（ie(jge )，而該支樓突出部 係用以在接近該基板之外邊緣處支撐正在進行製程的該 基板。該凹穴藉由將輻射自基板背側的一能量反射而往 回朝向該基板，以協助基板溫度的控制。該凹穴亦可在 裝程中作為升舉銷處於縮回位置時的支撐表面。 此種設備所使用的一種製程為選擇性磊晶沉積，該選 擇性磊晶沉積利用交替的沉積及蝕刻製程。選擇性磊晶 沉積之交替的沉積及蝕刻製程必須在實質不同的壓力下 進行。舉例來說，沉積製程可以在約10托（T〇rr )的壓 力下進行，蝕刻製程可以在約300托的壓力下進行。此 壓力差需要重複地改變腔室壓力，因而不期望地使製程 生產量減退。此外，本發明人亦發現必須緩慢地改變壓 力，以避免基板的前側與背側之間的壓力差所導致基板 在基座板上的移動。不幸地，沉積與蝕刻製程之間的緩 201203445 慢壓力改變會進一步使製程生產量減退。 本發明人亦已發現升舉銷可能會不期望地影響來自基 板背侧之輻射能量的反射。嚴格來說，在基座凹穴中的 升舉銷之現存配置，會造成基板上之不期望的非均一溫 度分佈。 因此’本發明人已發明了新穎的基座設計、製程設備 以及沉積製程，以克服上述的限制。 【發明内容】 本發明係提供用於沉積製程的方法及設備。在部分實 施例中’ 一設備可包括一基板支撐件，該基板支撐件包 括：一基座板（susceptor plate)，具有一凹穴（p〇cket) 以及一突唇’該凹穴係設置在基座板的一上表面令，該 突唇係形成在上表面中’且該突唇係外接（circumscribe) 該凹穴，而該突唇係配置以將一基板支撐在突唇上；以 及複數個通氣孔（vent )’該些通氣孔係由凹穴延伸至基 座板的上表面’以將基板設置在突唇上時，在基板之背 側與凹穴之間所捕捉（trapped )的氣體排出。 在部分實施例中，一設備可包括：一基座環，具有一 内邊緣’以將一基板支撐在内邊緣上；一中央支撐件， 具有一支樓構件，該支樓構件係由中央支樓件而徑向延 伸，以將基座環支撐在支撐構件上，該支撐構件具有複 數個升舉銷支撐表面，該些升舉銷支撐表面係位於支撐 201203445 構件的一面向基座環側（susceptor ring facing side)，各 個升舉銷支撐表面具有一孔洞，該孔洞係穿設各個升舉 銷支撐表面’且該孔洞係位於該面向基座環側與支樓構 件的一背側之間；以及複數個升舉銷’各個升舉銷係可 移動地穿設各個升舉銷支撐表面中的該孔洞，且當升舉 銷處於一縮回位置時，各個升舉銷係由升舉銷支撐表面 所支撐。 在部分實施例中’ 一基板支撐件可包括：一基座板， 具有一凹穴以及一突唇，該凹穴係設置在基座板的—上 表面中，該突唇係形成在上表面中，且該突唇係外接該 凹穴，而該突唇係配置以將一基板支禮在突唇上；以及 複數個通氣孔，該些通氣孔係由凹穴延伸至基座板的一 背側，以將存在有一基板時，在基板之背側與凹穴之間 所捕捉的氣體排出，其中該些通氣孔係經配置而使得在 平行於基座板之一中心軸的一方向上，由凹六至基座板 的背側並無視線（line of sight)存在。 在部分實施例中，一設備包括：一製程腔室，具有此 處所述之任何實施例的基板支撐件，該基板支撐件係設 置在製程腔至中’其中製程腔室具有一内部容積，該内 部容積包括一第一容積與一第二容積，該第一容積係設 置於基板支撐件上方，該第二容積係設置於基板支樓件 的下方；一第一氣體入口，係設置在基板支撐件上方， 該第一氣體入口係用於將一製程氣體提供至第一容積， 以針對設置在基板支撐件上的一基板進行製程；以及一 201203445 第二氣體入口，係設置在基板支撐件的表面下方，該第 一軋體入口係用於將一加壓氣體提供至第二容積，以利 於採用-期望的壓力斜升率（ramping me)而使腔室壓 力升高至一期望的腔室壓力。 在部分實施例中，該設備更包括一壓力控制間，該壓 力控制閥係耦接在一氣體面板（gas panel)與該第一及 第二氣體入口之間，該氣體面板係用於供應製程氣體與 加壓氣體’其中該壓力控係調節製程氣體與加壓氣 體的流動，而使得在採用職望的麗力斜升率而使壓力 斜升的過程中，腔室壓力不會實質超過期望的腔室壓力。 在部分實施例中，係揭露-種在一基板上選擇性沉積 -磊晶層的方法’該方法包括：提供一製程腔室，該製 程腔室具有内部容積，而基板支標件係設置在内部容 積中，且基板設置在基板支㈣上，其中，該内部容積 包括一第一内部容積與一第二内部容積，第一内部容積 位於基板切件上方’且第：㈣容積位於基板支標件 的上表面下方’其中基板具有—第_表面，而使得在第 表面與第二表面上沉積一磊晶層；流入一沉積氣體， 以在一第一腔室壓力了，而在基板的第一表面上沉積蟲 晶層H刻氣體流人第-内部容積中，以對於沉積 在第二表面上的一第二層進行選擇性蝕刻；以及在將蝕 刻氣體流人第—内部容積中的同時，將—加壓氣體流入 第:内部容積中，使腔室壓力以—期望的壓力斜升率而 升冋至-第二腔室壓力，該第二腔室壓力大於該第—腔 201203445 室壓力。 本發明之其他及進一步的實施例係揭露於下。 【實施方式】 在此係揭露用於沉積製程的方法及設備。本發明的設 備包括在此揭露的基座設計及/或額外設備，以在製裎過 程中有利地提供基板的前側與背側之間快速的壓力平 衡，該製程係例如在選擇性磊晶沉積製程過程中，於沉 積與蝕刻製程之間切換之時。本發明的設備可進一步= 利地提供跨越基板之改良的溫度均一性。本發明之方法 亦揭露可使用本發明之設備，以快速地使壓力斜升 (ramp )，藉以有利地增進製程生產量。本發明的方法可 進一步在沉積過程中維持選擇性、生長速率及層品質。 第1圖繪示根據本發明的部分實施例之製程腔室 的概要側視圖。製程腔室1 00可以修改自市售之製程腔 至，例如購自加州聖大克勞市的應用材料公司之Rp EPI®反應器’或是適於執行磊晶沉積製程的任何適合之 半導體製程腔室。或者，製程腔室100可適於執行下列 至少其中一者：沉積製程、蝕刻製程、電漿輔助沉積及/ 或触刻製程、熱製程以及在積體半導體元件及電路製造 中所執行的其他製程。特定的說，此種製程可包括（但 不限於為）在製程過程中使用快速壓力改變的製程。 在部分貫施例中，製程腔室100可適於執行如上所述 201203445 之磊晶沉積製程，且該製程腔室100係說明性地包括— 腔室主體110、一支援系統130以及一控制器14〇。腔室 主體110 —般包括一上方部分1〇2、—下方部分1〇4及 外成120，s玄上方部分i 〇2具有一第一内部容積i ， 該下方部分1〇4具有一第二内部容積1〇5。 上方部分102係設置在下方部> 1〇4上，且該上方部 分102包括一蓋1〇6、一夾環1〇8、一襯墊ιΐ6、一基底 板112、一或多個上部燈136與一或多個下部燈us，以 及一上方尚溫計156。在一實施例中，蓋1〇6具有圓頂 狀之形狀因子（form fact〇r )，然:而，亦可預期該蓋具有 其他形狀因子（例如：平坦狀或反曲線蓋）。下方部分 係耦接至一第一氣體入口 114以及一排氣口 且 該下方部分104包括一基底板組件121、一下方圓頂 132、一基板支撐件124A、一預熱環122、一或多個上部 ^ 或夕個下部燈154 ’以及一下方高溫計158。 雖然「環」-詞係用於描述製程腔室之某些部件，例如 預…％ 122或基座環丨23 (討論於下），$，可預期這些 部件的形狀不需要為環形，且可包括任何形狀，該形狀 。括（但不限於為）矩形、多邊形、橢圓形及類似形狀。 在部分實施例中，基板支撐件124A —般包括支撐住的 基座環123、基板支撐組件16、以及基板升舉組件丨6〇, 而該基板支撐組件164八係用於將基座環123支撐在該基 支撐、A件164A上。基座環i 23的概要側視圓係繪示於 第1圖，而側視及頂視圖係繪示於第4A圖。基座環123 10 201203445 具有一内邊緣402，該内邊緣4〇2係用於將基板i25支 撐於該内邊緣402上。基座環123可包括下列至少其中 之一者：塗覆有碳化矽之石墨、固體的碳化矽、固體燒 結的碳化石夕、或是無金屬之固體燒結碳化矽。 本發明人已發現使用基座環設計可有利地限制升舉銷 圖案之效應，此效應是源自在製程過程中，升舉銷支撐 抵靠在習知基座的凹穴之故。再者，基座環設計可提供 基板加熱之改善的均一性，因為基板的背侧直接面向（例 如）製程腔室100的下部燈154 ’而在下部燈154與基 板的背側之間不存在有基座板。再者，基座環設計係消 除了當快速降低腔室壓力時的基板滑動、移動或類似現 象，而該些現象係導因於習知的基座之支撐表面與基板 背側之間所捕捉的（trapped )氣體之間的壓力差所致。 基板支撐組件164A —般包括中央支撐件165，該中央 支撐件165具有一支撐構件163A，該支撐構件163a由該 中央支撐件165而徑向延伸’以將該基座環123支撐在 該支撐構件163A上。支撐構件i63a包括複數個升舉銷 支樓表面167 a，該些升舉銷支樓表面16 7A位於該支樓構 件163a之面向基座環側168。各個升舉銷支撐表面167八 具有升舉銷孔洞169a，而該升舉銷孔洞169a係穿設於升 舉銷支撐表面167A而位於支撐構件163A之面向基座環 側168以及背側170之間。各個升舉銷孔洞丨69a可經配 置而使升舉銷12 8可移動地穿設於升舉銷孔洞16 9 A中。 各個升舉銷支撐表面167A可經配置以當升舉銷處於縮回 11 201203445 位置時，用於支撐升舉銷128。 在部分貫施例中，支撐構件丨63a更包括複數個支撐臂 U4a。各個支撐臂134a可具有一升舉銷支撐表面μ、 以及一升舉銷孔洞169a，而該升舉銷支撐表面167a係設 置在支# # 134A上，该升舉鎖孔洞169A則穿設該支樓 臂134A。在部分實施例中，各個支撐臂13、可更包括一 支撐銷166，該支撐銷166係用以將支撐臂耦接至基座 裱123。在部分實施例中，支撐臂134八的數量為三個， 且升舉銷128的數量為三個。 或者，支撐構件為單部件（Single_piece )圓錐構件（圖 中未示）。圓錐構件可更包括穿設於該圓錐構件的複數個 t氣孔該些通乳孔係用於將基板12 5的背側與製程腔 至1 〇〇的第二内部容積丨05流體耦接。在此實施例中， 該圓錐構件對於製程過程中所提供的輻射能量具有吸收 性或是穿透性，以如期望地控制基板的溫度。 基板升舉組件160可設置在中央支撐件165的周圍， 且該基板升舉組件160可沿著中央支撐件165而軸向移 動。基板升舉組件160包括一基板升舉軸桿126以及複 數個升舉銷模組161，而該些升舉銷模組161係選擇性 地支撐在基板升舉軸桿126的各個墊127上。在部分實 施例中’升舉銷模1且16 1包括一可選擇的底纟1 29，而 升舉銷128係耦接至該底座129。或者，升舉銷128的 底刀可直接地支撐在墊127上。另外，可使用其他 用於使升舉銷128升高及降低的機構。 12 201203445 各個升舉銷128可動地穿設各個支撐臂U4a中的升舉 銷孔洞1 69A，且當升舉銷i28處於縮回位置時，例如， 當基板125已降低至基座環123上時，升舉銷128可停 在升舉銷支撐表面167Ai。運轉時，移動基板升舉軸桿 126以與升舉銷128接合。接合時，升舉銷丨28可提升 基板125高於基板支撐件124或降低基版125至基座環 123 上。 基板支撐件124A為此處所揭露之本發明的基板支撐件 之一實施例。然而，基板支撐件的額外實施例可以與製 程腔室1〇〇 —同使用，例如：原位（in_situ)繪示於第2 圖之製程腔室100中，且於第4B圖之概要側視及頂視圖 中的基板支撐件124B ;或者是原位繪示於第3圖之製程 腔室100中，且於第4C圖之概要側視及頂視圖中的基板 支撐件124c。 第2及4B圖中所描述的基板支撐件124b可包括一基 座板404、一基板支撐組件164β、以及如上所討論之一 基板升舉組件160。該基座板404具有設置在該基座板 404之上表面408内的一凹穴406，而該基板支撐組件 164b係用於將基座板404支撐在該基板支撐組件164β 上。 基座板404可包括如上所討論之基座環丨23的類似材 料。基座板404更包括一突唇410，該突唇410係形成 在上表面408中’且外接（circuinscribe)該凹穴406。 該突唇410可配置以在該突唇410上擱置或支樓基板 13 201203445 125，如圖所示般。凹穴4〇6的表面4〇7可以為凹形（如 圖所示），或是用於吸收與反射輻射能量，藉以可控且均 一地加熱基板125的任何適合形狀。 基板支撐件124B包括複數個通氣孔4丨2，該些通氣孔 412由凹穴406延伸至基座板404的上表面408，以將捕 捉在凹穴406中的氣體排放至製程腔室之上方部分1〇2 的第一内部容積1 03。如上所討論者，例如在製程過程 中（或類似情況下），當基板最初放置在基板支撐件124β 上時，若不存在有通氣孔，則氣體會被捕捉住。若例如 在腔室壓力的快速壓力降低過程中，氣體仍然為被捕捉 狀態，則被捕捉的氣體會膨脹以抵抗降低的腔室壓力， 而造成基板125跳動、移位，或者是從該基板125在基 板支撐件124B上的位置移動。 在部分實施例中，一或多個通氣扎412可以為溝槽414 (如第4B圖所示）。各個溝槽414可以由凹穴4〇6的内 部分416控向延伸至越過基座板4〇4之突唇41〇的一 點，以利於將來自凹穴406的氣體排至基座板4〇4的上 表面408。在部分實施例中，—或多個通氣孔412可以 為溝槽，5玄溝槽係由凹穴的内部部分416徑向延伸至 基座板404的突唇410之一部分，而該溝槽係徑向地越 過當基板125設置在突唇41〇上時之該基板125的邊緣 位置（如第4B圖之虚線409所示）。各個溝槽可以被切 割至適合的深度及/或長度，且溝槽的數量及/或溝槽之間 的間距可經選擇，而使能從凹穴4〇6快速地排氣。舉例 14 201203445 來說’溝槽可完全地延伸穿過基座板404 (如第2圖所 示），或者溝槽可僅部分延伸穿過基座板4〇4 (如第4B 圖所示）。 在部分實施例中，一或多個通氣孔4丨2可以為設置而 鄰近突唇410的孔洞’且該孔洞具有一直徑，而使得孔 洞徑向延伸越過突唇410而進入基座板4〇4的上表面 408，並進入凹穴406。各個孔洞可以經過機械加工至任 何適合深度及/或直徑，且孔洞的數量及/或孔洞之間的間 距可經選擇，而使能從凹穴4〇6快速地排氣。 基板支樓組件164B —般包括一中央支撐件ι65，而該 中央支撐件165具有由該中央支撐件165延伸的一支撐 構件163B，而該支撐構件1630係用以將基座板4〇4支撐 在該支撐構件163B上。支撐構件163b 一般係與支撐構 件163A不同，而不同之處在於支撐構件163^並不包括 升舉銷支撐表面（用於當升舉銷128處於縮回位置時， 支撐各升舉銷128之用）。在部分實施例中，支撐構件 M3b更包括複數個支撐臂134b。在部分實施例中，各個 支撐I 134B可更包括支撐銷166，該支撐銷166用於將 支樓臂純至基座板4〇4。在部分實施例中，係提供有 三個支撐臂134B，然亦可使用更多數量的支撐臂134b。 基板支樓件124b更包括複數個升舉銷孔洞i69fi，該些 升舉銷孔洞169b設置在基座板4〇4中，並位於凹穴4〇6 與基座板404的背侧418之間。基板支樓件更包括 複數個升舉銷128’各個升舉銷128係配置以可移動地 15 201203445 穿設於各個升舉銷孔洞169b。基板切件％ 數個升舉銷支撐表面167b，而各個升舉銷Μ表面^ 係設置在各個升舉銷孔洞的面向凹 Β .^ ^ 训420上，且各個 升舉勒支撐表面167β係配置以當升舉鎖處於縮回位置 時，用於支撐升舉銷128。 各個升舉銷支撑表面167β可配置以符合各個升舉銷 128的輪廓’舉例來說’用以預防升舉銷128掉落通尚 升舉銷孔洞169β，及/或使得各個升舉銷128的上方部= (例如：頭）係實質與凹穴406的表自4〇7齊平以: 如使得來自凹穴4〇6之表面術的輕射能量之吸收與反 射的干擾最小化。舉例來說，在部分實施例中（緣示於 第4Β圖中)’各個升舉銷支標表面叫可包括圓錐表面 422，該圓錐表面422係符合升舉銷128之安裝表面 (seating surface ) 424 的輪廓。 基板支撐件124B更包括基板升舉組件16〇，該基板升 舉組件160係設置在中央支撐件165的周圍，並I該基 板升舉組件160可沿著中央支撐件165而軸向移動，^ 以接合該升舉銷128而相對於基板支撐件Μ、使基板 125升高及降低。基板升舉組件16〇的實施力已於上方 洋細討論之。 根據本發明之部分實施例的基板支撐件丨2 4 c係原位繪 示於第3圖之製程腔室100十，且於第4C圖之概要側視 及頂視圖中。基板支撐件124c包括一基座板426、基板 支撐組件164B以及如上所討論之基板升舉組件丨6〇，該 201203445 基座板426具有一凹穴406，該凹穴406係設置在該基 座板426的一上表面428中，而基板支撐組件164B係用 以將基座板426支撐在該基板支撐組件164B上。除了基 座板426以外，基板支撐件124c可實質類似於如上所討 論之基板支樓件124b。 基座板426可包括與如上所討論之基座板123及基座 板404之類似材料。基座板426更包括一突唇41〇，該 突唇410係形成在上表面428中，且外接該凹穴4〇6。 該突唇410可配置以在該突唇41〇上擱置或支撐基板 125，如圖所示般。凹穴406的表面407可以為凹形乂如 圖所示）’或是用於吸收與反射輻射能量’藉以可控且均 一地加熱基板125的任何適合形狀。 基板支樓件124c包括複數個通氣孔430，該些通氣孔 430係穿設該基座板426。該些通氣孔430由凹穴406延 伸至基座板426的背側432，以當基板存在時，利於將 捕捉在凹穴406中的氣體排出。通氣孔43〇係經配置而 使得在平行於基座板426之中心軸434的方向上，由凹 穴406至基座板426的背側432並無垂直視線。本發明 人已發現到，在不存在有通往基座板426的背側432之 直接視線的情況下，係有利地限制由凹穴4〇6所洩漏出 的（而非反射的）輻射能量。在部分實施例卞，各個通 氣孔430為一狹縫433，該狹縫433係設置而鄰近該凹 穴的周圍邊緣，並沿著凹穴的外邊緣而環繞設置。 基板支撐件i24c的其他部件（例如，基板支撐件 17 201203445 124B、基板升舉組件16〇、升舉銷i28以及類似者）係 實質近似於上方針對基板支復件124B所描述者。 回到製程腔室100,在製程過程令，基板125係設置 在基板支撐件124上。燈136、138、152、154為紅外線 (IR)輻射（即，熱）來源’並且在操作中，產生跨越 基板125的預定溫度分佈。在部分實施例中，蓋1〇6、 夾環108及下方圓$ 132係由石英形成，然而，亦可使 用其他紅外線透性（IR_transparent )及製程相容材料來 形成這些部件。 製程腔室100更包括一氣體面板113,該氣體面板113 係用於供應製程氣體至製程腔室100的第一及第二内部 容積103、1〇5。舉例來說，氣體面板113可提供製程氣 體（例如沉積氣體、蝕刻劑或類似者）’及/或其他氣體 (例如載氣、用於稀釋的氣體、用於腔室加壓的氣體或 類似者）。氣體面板113提供氣體至第一氣體入口 114及 第一氣體入口 115，該第二氣體入口 115係在下方圓頂 132處耦接至製程腔室100。第二氣體入口 115的耦接點 (例如在下方圓頂13 2處）僅為示例性，可使用任何允 許第二氣體入口 115提供氣體至第二内部容積1〇5的任 何適合輕接點。 一般來說，第一氣體入口 114提供製程氣體至第一内 部容積103，以對基板125進行製程，而該基板125係 6又置在上方所讨s命之基板支撐件12 4的任一實施例上。 第二氣體入口 115提供加壓氣體至第二内部容積1〇5, 18 201203445 以協助將腔室壓力以期望的斜升率（ramping rate)上升 至期望的腔室壓力《在部分實施例中，期望的腔室壓力 係介於約30〜約600托。在部分實施例中，期望的壓力 斜升率係介於約30〜約15〇托/秒。 在部分實施例中，當在選擇性磊晶沉積製程的蝕刻部 分之過程中，增加腔室壓力，則包括蝕刻劑氣體的製程 氣體可以透過第一氣體入口 114而流入第一内部容積 103。同時’加壓氣體可透過第二氣體入口 11 5而流入第 二内部容積105’以協助將腔室壓力升高至針對選擇性 >儿積製程的蝕刻部分之期望壓力。本發明人已發現，藉 由透過第二氣體入口丨丨5而流入加壓氣體，沉積膜的品 質及選擇性可以維持，並同時改善了製程生產量。 在部分實施例中’製程腔室丨00包括一壓力控制閥 117’該壓力控制閥ι17係耦接於氣體面板113與第一及 第二氣體入口 114、115之間，該氣體面板113係用於供 應製程氣體與加壓氣體。壓力控制閥丨丨7可調節製程氣 體與加壓氣體的流動，藉此，在以期望壓力斜升率而升 南壓力之過程中，腔室壓力不會實質超過期望的腔室壓 力（例如’腔室壓力不會超過期望的腔室壓力大於約1〇 %或是約3 %〜約5 % )。 支援系統130包括用於在製程腔室1〇〇内執行及監控 預定製程（例如’生長磊晶矽膜）的部件。此種部件一 般包括製程腔室100的多種子系統（例如：氣體面板、 氣體分配導管、真空及排氣子系統，及類似者）以及裝 19 201203445 置（例如：電源供應器、製程控制工具及類似者）。這些 部件對於熟悉該技術領域之人士為已知的，並為了清楚 之目的而由圖式中省略之。 控制器140 —般包括一中央處理單元（CPU) 142、一 記憶體144以及支援電路146，且控制器140係直接搞 接至製程腔室100及支援系統130，並控制製程腔室100 及支援系統13 0 (如第1圖所示），或者，控制器14 〇係 透過與製程腔室及/或支援系統相關聯的電腦（或控制 器）而耦接至製程腔室100及支援系統UO，並控制製 程腔室100及支援系統130。 第5圖繪示根據本發明之部分實施例，而在基板上選 擇性地沉積一磊晶層的方法5〇〇之流程圖。本發明的方 法可偕同上方所討論之製程腔室1〇〇與基板支撐件124 之任何實施例使用。然而，本發明的方法將根據第丨及 4A圖的基板支撐件〖24a之實施例而討論如下。再者， 第6圖繪示根據第5圖的方法，而在基板上選擇性沉積 ~~遙晶層的多個階段。 方法500開始於步驟5〇2,提供製程腔室1〇〇，該製程 腔室loo I有一内部容積’而基板支料12〜係設置在 内部容積中，且基板125設置在基板支撐件η、上，其 :，該内部容積包括位於基板支撐件12、上方的第—^ 部容積103 ’以及位於基座123與基板125背側下方 的第—内部容積1G5。對於製程腔室⑽與基板支樓件 124a的簡略概要示圖係描繪於第6A圖中。 20 201203445 在步驟5〇4’所提供之基板125具有一第一表面6〇2 以及相對的第二表面604 (繪示於第6B圖中），石曰思 ^ 猫日日增 ’儿積在該第一表面6〇2上。基板125可包括適合的材 料例如結晶矽（例如：石夕< 1 〇〇>或矽< 1 1 1 > )、氧化石夕、 應變矽（strained silicon )、矽鍺、摻雜或未摻雜的多晶 矽、摻雜或未摻雜的矽晶圓、圖案化或未圖案化的晶圓、 絕緣層上石夕（silicon 〇n insulator ; SOI )、摻雜碳之氧化 矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、或 類似者。再者，基板125可包括多層，或是例如包括部 分製造元件（例如電晶體、快閃記憶體元件及類似者）。 在步驟506，流入沉積氣體，以在第一腔室壓力下’ 而於基板125的第一表面602上沉積一磊晶層6〇6 (繪 示於第6C圖中）。在部分實施例中，第一腔室壓力係介 於約0.1〜約1〇〇托。在部分實施例中，沉積氣體包括下 列至少其中之一者：矽烷（ΜΗ*)、二矽烷（叫仏）、曱 基石夕烷（HsCSiH3)或類似者。在部分實施例中，磊晶層 包括石夕與碳。 在步驟5 06的沉積製程中，第二層608可形成在第二 表面604上。第二層608可以與磊晶層606的化學組成 類似，但是化學結構不同。舉例來說，第二層6〇8可以 為非結晶、多晶、非晶、或是與磊晶層606不同的任何 適0之結Ba或非結晶結構’且該結構對於選擇性姓刻製 程更為敏感，下方將討論之。 在步驟5 0 8 ’钮刻氣體係流入第一内部容積1 〇 3，以選 21 201203445 擇I"生蝕刻沉積在第二表面6〇4上的第二層6〇8。舉例來 說，蝕刻氣體可透過如上所討論之第一氣體入口 114而 桃入第一内部容積1 〇3。在部分實施例中，蝕刻氣體包 括下列至少其中之—者：氣化氫（hci )、氣（)、鍺 烧（GeH4)、氣化鍺（GeCl4)、四氣化矽（siCi4)、四氣 化石反（CCI4)或類似者。 在步驟5 1 〇，在將蝕刻氣體流入第一内部容積丨〇3的 同時，將加壓氣體流入第二内部容積i 〇5，以採期望的 壓力斜升率使腔室壓力升高至第二腔室壓力，且該第二 腔室壓力大於第一腔室壓力。舉例來說，加壓氣體可透 過如上所討論之第二氣體入口 115而流入第二内部容 積。在部分實施例中’加壓氣體包括下列至少其中之一 者.氮氣（N2 )、氫氣（h2 )、氬氣（Ar )、氦氣（He ) 或類似者。在部分實施例令，第二腔室壓力係介於約3〇 〜約600托。在部分實施例中，期望的壓力斜升率係介 於約30〜約150托/秒。 触刻製程一般發生在第二壓力下。在部分實施例中， 在將蝕刻氣體流入第一内部容積103的同時（例如：步 辱508與510同時發生或是重疊），藉由將加壓氣體流入 第一内部容積1 〇 5，則壓力可以斜升（例如由第一壓力 至第二壓力）。此方法可有利地改善製程生產量。然而， 由於蝕刻僅發生在當壓力高於某個臨界壓力（例如··約 8〇托，或是介於約30〜約600托），故在部分實施例中， 可首先利用加壓氣體而斜升該第二壓力（例如在步驟 22 201203445 510) ’接著將名虫刻氣體今 蝕刻第—内部容積1G3中以進行 進=Γ 5ί)8)。如上所討論而在步驟則之前 了數M 51Q，可提供較佳的製程控制，然，此亦耗費 數=、鐘的斜升時間（例如··高達7秒），而並未進行姓 刻。藉由同時流人㈣丨氣體，則在斜相過程中，會發 生部分的敍刻現象’因而縮短了在穩定的第二腔室壓力 下所需的钮刻時間。麸而 ,._ ^ …、而，大多數的蝕刻仍然會在到達 至堅力之後進行。就其本身而論步驟及 可以採任_順序進行，或是部分或完全重疊。 2合㈣氣體而使用加壓氣體，則腔錢力可以升高 的腔至壓力，以選擇性蝕刻第二層6〇8，如第 6D圖所繪示者。沉積與蝕刻製程可以重複數次，或是直 J期望厚度之猫晶層沉積在基板上為止。舉例來說，在 選擇性飯刻製程完成之後，Μ室塵力可快速地降低以進 行接續的沉積步驟。如上所討論者，藉由缺少凹穴（例 如基板支撐件12 4Α)或是使用通氣的凹穴（例如基板支 撐件124B、124c)，則在針對沉積製程的腔室壓力快速降 低過程中’基板125在基板支撐件上仍維持穩定。 因此’沉積製程之方法與設備已在此揭露。本發明的 設備可包括如上所揭露之基座設計及/或額外設備，以有 利地在製程過程中（例如在使用不同壓力的沉積與蝕刻 製程之間切換時）’於基板的前側與背側之間提供快速地 壓力平衡。本發明之設備可進一步有利地提供跨越基板 之改善的溫度均一性。本發明之方法亦已揭露以快速地 23 201203445 使壓力斜升，並同時在沉積過程中維持選擇性、生長速 率及層品質，且該方法可以與本發明的設備一同使用。 惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精 神和範圍内所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範 脅0 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施 明’其部分乃繪示如附圖式。須注意的是雖然所 附圖式揭露本發明特定實施例，但其並非用以限定本發 明之精神與範圍，任何熟習此技藝者，當可作各種之更 動與潤飾而得等效實施例。 第1圖，繪示根據本發明之部分實施例的製程腔室之 概要側視圖。 第2圖，繪示根據本發明之部分實施例的製程腔室之 概要側視圖。 第3圖，繪不根據本發明之部分實施例的製程腔室之 概要側視圖。 第4A〜4C圖，繪示根據本發明之部分實施例的基板支 撐件之多個實施例的概要側視圖。 第5圖’繪示根據本發明之部分實施例而在基板上選 擇性沉m層的方法之流程圖。 24 201203445 第6圖，繪示根據第5圖之方法而在基板上選擇性沉 積"一挪晶層的多個階段。 為便於了解’圖式中相同的元件符號表示相同的元 件。圖式未照比例描繪且為達明瞭易懂而簡化。某一實 施例採用的元件及特徵不需特別詳述而可應用到其他實 施例。 【主要元件符號說明】 100 製程腔室 1〇2 上方部分 103 第一内部容積 1〇4 下方部分 105 第二内部容積 1〇6 蓋 108 夾環 110 腔室主體 112 基底板 113 氣體面板 114 第一氣體入口 Π5 第二氣體入口 116 襯墊 117 壓力控制閥 118 排氣口 12〇 外殼 121 基底板組件 122 預熱環 123 基座環 124A-c 基板支撐件 125 基板 126 基板升舉軸桿 127 墊 128 升舉銷 129 底座 13〇 支援系統 132 圓頂 1 34a.b 支撐臂 136 上部燈 138 下部燈 25 201203445 140 控制器 142 中央處理單元 144 記憶體 146 支援電路 152 上部燈 154 下部燈 156 南溫計 158 ifj溫計 160 基板升舉組件 161 升舉銷模組 163A-b 支撐構件 1 64 A，B 基板支撐組件 165 中央支撐件 166 支撐銷 167a.b 升舉銷支撐表面 168 面向基座環側 169a.b 升舉銷孔洞 170 背側 402 内邊緣 404 基座板 406 凹穴 407 表面 408 上表面 409 虛線 410 突唇 412 通氣孔 414 溝槽 416 内部部分 418 背側 420 面向凹穴側 422 圓錐表面 424 安裝表面 426 基座板 428 上表面 430 通氣孔 432 背側 433 狹縫 434 中心轴 500 方法 502 步驟 504 步驟 506 步驟 508 步驟 510 步驟 602 第一表面 604 第二表面 606 蟲晶層 608 第二層 26

Claims (1)

1. 201203445 七、申請專利範圍： 1. 一種基板支標件，包括： 一基座板（susceptor plate)，具有一凹穴（p0Cket) 以及一突唇，該凹穴係設置在該基座板的一上表面令， 該突唇係形成在該上表面中’且該突唇係外接 (circumscribe )該凹穴，而該突唇係配置以將一基板支 撐在該突唇上；以及 複數個通氣孔（vent )’該些通氣孔係由該凹穴延伸 至該基座板的該上表面，以將該基板設置在該突唇上 時’在該基板之一背側與該凹穴之間所捕捉（trappe(J) 的氣體排出。 2. 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件’其中各個 通氣孔為一溝槽，該溝槽係由該凹穴的一内部部分而控 向延伸至越過該基座板的該突唇。 3·如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中各個 通氣孔為一溝槽，該溝槽係由該凹穴的一内部部分而徑 向延伸至該基座板的該突唇之一部分，而該溝槽係徑向 地越過當該基板設置在該突唇上時之該基板的一邊緣位 置。 4.如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中各個 27 201203445 通氣孔為一孔洞，該孔洞係設置而鄰近該突唇，且該孔 洞具有一位置及一直徑，而使得該孔洞係部分地形成在 該基座板的該上表面中，並且部分地位於該凹穴中。 5· —種基板支撐件，包括： 一基座板’具有一回穴以及一突唇，該凹穴係設置在 該基座板的一上表面中’該突唇係形成在該上表面中， 且該突唇係外接該凹穴，而該突唇係配置以將一基板支 撐在該突唇上；以及 複數個通氣孔’該些通氣孔係由該凹穴延伸至該基座 板的一背側’以將存在有一基板時，在該基板之該背側 與該凹穴之間所捕捉的氣體排出，其中該些通氣孔係經 配置而使得在平行於該基座板之一中心轴的一方向上， 由該凹穴至該基座板的該背側並無視線（Hne 〇f sight) 存在。 6. 如申請專利範圍第5項所述之基板支撐件 ，其中各個 通氣孔為一狹縫，該狹縫係設置而鄰近該凹穴的一周圍 邊緣，並且沿著該周圍邊緣而環繞設置。 7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之基板支撐 件’其中該凹穴的該表面為凹形的。 8. 如申凊專利範圍第1至6項中任一項所述之基板支撐 28 201203445 件’更包括： 中央支撐件’具有一支撐構件’該支撐構件係由該 、 牛而彳二向延伸，以將該基座板支樓在該支撑構 申明專利範圍第8項所述之基板支撐件，更包括： 複數個升舉銷孔洞，係穿設該基座板，且該些升舉銷 同係位於該凹穴與該基座板的-背側之間；以及 複數個升舉銷，各個升舉銷係可移動地穿設一各自的 升舉銷孔洞。 〇·如申°月專利範圍第9項所述之基板支樓件’更包括： 複數個升舉銷支樓表面，各個升舉銷支撐表面係設置 在各個升舉銷孔洞的_面向凹穴側（hcing 。e )且备該升舉銷處於一縮回位置時，各個升舉銷支 撐表面係配置以支撐一升舉銷。 u. —種基板支撐件，包括： 一基座環，具有一内邊緣，以將一基板支撐在該内邊 緣上； 中央支撐件，具有一支撐構件，該支撐構件係由該 中央支撐件而徑向延伸，以將該基座環支撐在該支撐構 件上，該支撐構件具有複數個升舉銷支撐表面，該些升 舉銷支撐表面係位於該支撐構件的一面向基座環側 29 201203445 (susceptor ring facing side )，各個升舉銷支撐表面具有 一孔洞，該孔洞係穿設各個升舉銷支撐表面，且該孔洞 係位於忒面向基座環側與該支撐構件的一背側之間；以 及 複數個升舉銷，各個升舉銷係可移動地穿設各個升舉 銷支撐表面中的該孔洞，且當該升舉銷處於一縮回位置 時，各個升舉銷係由該升舉銷支撐表面所支撐。 12·如申請專利範圍第U項所述之基板支撐件’其中該 支撐構件更包括： 複數個支撐臂。 13. 如申請專利範圍第12項所述之基板支撐件，其中該 :支撐身的數量為三個，且該些升舉銷的數量為三個， 並且其中各個支撐臂係支撐一個升舉銷。 14. 如申請專利範圍第i、5或11項所述之基板支樓件， 更包括： 關於申睛專利範圍第1及5項所述之該基板支樓件： 中央支撐件’具有一支撐構件，該支撐構件係由該 中央支樓件而徑向延伸’以將該基座板支撐在該支樓構 件上； 複數個升舉銷孔洞，係穿設該基座板，且該些升舉銷 孔洞係位於該凹穴與該基座板的一背側之間； 201203445 j复數個升舉銷，各個升舉㈣可㈣地穿設一各自的 升舉銷孔洞；以及 -基板升舉組件，係設置在該中央支撐件的周圍，並 且該基板升舉組件沿著該中央支#件而可轴向移動，以 接合各個升舉銷’㈣以相對於該基座板使—基板升高 或下降；或者 關於U利範圍第11項所述之該基板支撲件： 基板升舉組件’係設置在該中央支撐件周圍，並且 該基板升舉組件沿著該中央支標件而可轴向移動，以接 合各個升舉鎖’而藉以相對於該基座環使―基板升高或 下降。 15. 如申請專利範圍第u 6項或ujl 13項中任一項所 述之基板支撐件，其中該基座板或該基座環包括下列至 v其中之者.塗覆有碳化$之石墨、固體的碳化石夕、 固體燒結的碳切、或是無金屬之@體燒結碳化石夕 16. —種基板製程腔室，包括： 一製程腔室，具有如申請專利範圍第丨至6項或U 至13項中任一項所述之該基板支撐件，該基板支撐件係 設置在該製程腔室的一内部容積中，纟中該内部容積包 括一第一容積與一第二容積，該第一容積係設置於該基 板支撐件上方，該第二容積係設置於該基板支撐件的下 31 201203445 方； 一第一氣體入口’係設置在該基板支撐件上方，該第 一氣體入口係用於將一製程氣體提供至該第一容積’以 針對設置在該基板支撐件上的一基板進行製程；以及 一第二氣體入口，係設置在該基板支撐件的該表面下 方，該第二氣體入口係用於將一加壓氣體提供至該第二 各積’以利於採用一期望的壓力斜升率（ramping rate ) 而使腔室壓力升高至一期望的腔室壓力。 1(7.如申請專利範圍第16項所述之基板製程腔室，更包 括： 壓力控制閥’係輕接在一氣體面板（gaS panel )與 該第一及第二氣體入口之間，該氣體面板係用於供應該 製程氣體與該加壓氣體，其中該壓力控制閥係調節該製 程氣體與該加壓氣體的流動，而使得在採用該期望的壓 力斜升率而使壓力斜升的過程中，該腔室壓力不會實質 超過該期望的腔室壓力。 18. —種在一基板上選擇性沉積一磊晶層的方法包括： 提供一製程腔室，該製程腔室具有一内部容積，而一 基板支撐件係設置在該内部容積中，且一基板設置在該 基板支樓件上’其中，該内部容積包括一第一内部容積 與第一内部容積’該第一内部容積位於該基板支撐件 上方，且該第二内部容積位於該基板支撐件的一上表面 32 201203445 下方’其中該基板具有一第一表面，而使得在該第一表 面與一第二表面上沉積一磊晶層； 流入一沉積氣體，以在一第—腔室壓力下，而在該基 板的該第一表面上沉積該磊晶層； 將一蝕刻氣體流入該第一内部容積中，以對於沉積在 該第二表面上的一第二層進行選擇性蝕刻；以及 在將該蝕刻氣體流入該第一内部容積中的同時，將一 加壓氣體流入該第二内部容積中，使腔室壓力以一期望 的壓力斜升率而升高至一第二腔室壓力，該第二腔室壓 力大於該第一腔室壓力。 19.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該沉積氣 體包括下列至少其中之一者：矽烷（SiH4 )、二矽烷 (ShH6)、曱基矽烷（^(^出3);其中該蝕刻氣體包括 下列至少其中之一者：氣化氫（HC1)、氣（cl2)、鍺烷 (GeH4)、氣化鍺（GeCl4)、四氣化矽（siCl4)、四氣化 碳（CCU );以及其中該加壓氣體包括下列至少其中之一 者.氣氣（N2 )、氫氣（H2 )、氬氣（Ar )或氦氣（心）。 2〇.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該第一腔 :壓力係介㈣(U〜約100托(Torr)，其中該第二腔 室壓力係介於約30〜約6〇0托，且其中該期望的壓力斜 升率為介於約30〜約150托/秒。 33