本申請是2011年8月31日提交的專利申請?zhí)枮?3/222,890的美國專利申請的部分繼續(xù)和2011年8月31日提交的專利申請?zhí)?3/222,840的美國專利申請的部分繼續(xù)，且要求這兩個(gè)美國專利申請的優(yōu)先權(quán)利益，且這兩個(gè)美國專利申請據(jù)此通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的領(lǐng)域涉及半導(dǎo)體處理和噴頭反應(yīng)器，特別涉及用于化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器的噴頭。

背景

在例如集成電路、太陽光伏電池和微機(jī)械加工的半導(dǎo)體晶圓處理中使用各種沉積和蝕刻工藝和工具。在半導(dǎo)體加工中使用的兩種主要類型的反應(yīng)器是在2003年Kluwer Academic Publishers的Daniel M.Dobkin和Michael K.Zuraw的“Principles of Chemical Vapor Deposition”中論述的管型反應(yīng)器和噴頭型反應(yīng)器。

通常，化學(xué)氣相沉積(CVD)噴頭反應(yīng)器在每室單個(gè)晶圓上操作，且因此與在單個(gè)負(fù)載中并行地處理很多晶圓的CVD管反應(yīng)器相比，具有低得多的晶圓處理能力。在噴頭反應(yīng)器中，氣體從噴頭(可選地，蓮蓬頭)分配到晶圓。在管反應(yīng)器中，氣體分配到在船中的平行間隔開的一組晶圓，其中氣體從在管的一端處的入口行進(jìn)到在管的另一端處的排氣口。噴頭反應(yīng)器常常以較高的沉積速率運(yùn)行，以便為了商業(yè)可行性而提高處理能力。

管反應(yīng)器和噴頭反應(yīng)器常常分別被稱為熱壁反應(yīng)器設(shè)計(jì)和冷壁反應(yīng) 器設(shè)計(jì)，其中管反應(yīng)器通常被操作為幾乎等溫的并且噴頭反應(yīng)器具有從反應(yīng)器的一個(gè)部分到另一部分的大溫度梯度。通常，對于等離子產(chǎn)生，與管反應(yīng)器比較，噴頭反應(yīng)器是優(yōu)選的，因?yàn)楣苄偷入x子體反應(yīng)器在機(jī)械設(shè)計(jì)、顆?？刂啤㈦姎庠O(shè)計(jì)和晶圓處理上有困難。管反應(yīng)器適合于需要良好的溫度一致性和高溫的工藝，例如多晶硅沉積。噴頭反應(yīng)器適合于包括各種材料的沉積和蝕刻的基于較低溫度等離子體的工藝。

等離子體反應(yīng)器常常使用金屬噴頭作為一個(gè)等離子體電極和與卡盤電連接的晶圓作為另一等離子體電極。噴頭和晶圓被安裝于其中的室的壁通常由于安全原因而保持接地電位。當(dāng)與壁碰撞時(shí)，在等離子體中的電子將能量流失給室壁。與物理氣相沉積(PVD)比較，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)常常在半導(dǎo)體處理中是優(yōu)選的，因?yàn)橥ㄟ^PECVD沉積的薄膜共形地覆蓋經(jīng)處理的晶圓形貌，填充溝槽或孔，并具有極好的電特性和較低的缺陷密度。

集氣室尺寸和直徑、角度以及孔在噴頭中的放置影響工藝氣體的流動(dòng)。通常，噴頭具有與被處理的硅晶圓或基底大約相同或稍微大于其的直徑，因?yàn)橹尉A或基底的卡盤是這樣。多個(gè)氣體集氣室可布置在噴頭中或之上的圓周環(huán)中，用于分配多種氣體而沒有在集氣室中的混合。

公開號2010/0233879A1的美國專利申請公開了單晶圓多噴頭多卡盤反應(yīng)器。晶圓被移動(dòng)到四個(gè)或五個(gè)不同的卡盤用于在每個(gè)卡盤處的薄膜的一部分的沉積。每個(gè)噴頭引入其自身的隨機(jī)不均勻性。使用幾個(gè)卡盤達(dá)到隨機(jī)不均勻性的平均數(shù)。

尋求在噴頭反應(yīng)器中的提高。本發(fā)明的目的是提高在噴頭反應(yīng)器中的處理能力。

概述

提高噴頭反應(yīng)器中的處理能力的目標(biāo)用半導(dǎo)體處理噴頭反應(yīng)器的平鋪式噴頭(tiled showerhead)來滿足。噴頭“平鋪件(tile)”是具有氣體流出孔的陣列的噴頭。噴頭平鋪件可以與標(biāo)準(zhǔn)噴頭尺寸大約相同，或在尺寸上大 于或小于標(biāo)準(zhǔn)噴頭。平鋪式噴頭可構(gòu)造為高達(dá)大于標(biāo)準(zhǔn)噴頭的尺寸。一些平鋪件可包括排氣口和/或流體溫度控制，而其它平鋪件依賴于用于排氣和/或流體溫度控制的周圍基礎(chǔ)設(shè)施。噴頭平鋪件使平鋪式噴頭能夠通過以模塊化方式增加或減去噴頭平鋪件的重復(fù)副本來增大規(guī)?；驕p小規(guī)模。

平鋪式噴頭具有一起安裝在規(guī)定區(qū)域中的噴頭平鋪件的陣列。每個(gè)噴頭平鋪件具有多個(gè)工藝氣體孔。每個(gè)平鋪件可被定尺寸用于處理相應(yīng)的基底或多個(gè)基底，或整個(gè)陣列可被定尺寸用于處理遍及整個(gè)區(qū)域(areawise)的基底。平鋪式噴頭可用于半導(dǎo)體晶圓或類似基底的同時(shí)處理。

在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)噴頭平鋪件具有相鄰于平鋪件的中心區(qū)域的流體通路。流體通路可包括冷卻集氣室或連接到氣體帷幕孔的排氣通路。有時(shí)具有排氣孔的排氣區(qū)域圍繞噴頭平鋪件的中心區(qū)域。

在另一實(shí)施方式中，每個(gè)噴頭平鋪件具有相鄰于平鋪件的中心區(qū)域的至少一個(gè)流體通路。流體通路可包括冷卻集氣室或連接到氣體帷幕孔的氣體通路，用于反應(yīng)氣體在相應(yīng)尺寸的基底上的沉積。

附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性噴頭平鋪件的俯視圖。

圖2是由圖1的噴頭平鋪件的陣列形成的平鋪式噴頭的俯視圖。

圖3是作為圖1的噴頭平鋪件的可選實(shí)施方式的噴頭平鋪件的俯視圖。

圖4是由圖3的噴頭平鋪件的陣列形成的、作為圖2的平鋪式噴頭的可選實(shí)施方式的平鋪式噴頭的俯視圖。

圖5是作為圖1和3的噴頭平鋪件的可選實(shí)施方式的噴頭平鋪件的俯視圖。

圖6是由圖5的噴頭平鋪件形成的噴頭平鋪件的陣列的俯視圖。

圖7A是使用圖6所示的陣列的、作為圖2和4的平鋪式噴頭的可選實(shí)施方式的平鋪式噴頭的俯視圖。

圖7B是作為圖2的平鋪式噴頭的可選實(shí)施方式的另一平鋪式噴頭的 俯視圖。

圖8A是使用圖6中所示的陣列的、作為圖2、4和7A的平鋪式噴頭的可選實(shí)施方式的平鋪式噴頭的俯視圖。

圖8B是作為圖4的平鋪式噴頭的可選實(shí)施方式的另一平鋪式噴頭的俯視圖。

圖9是適合于使用圖2、4、7或8的平鋪式噴頭的包括噴頭組件和氣體分配導(dǎo)管的噴頭固定裝置的透視圖。

圖10是適合于使用圖9的噴頭固定裝置的噴頭反應(yīng)器的入口或出口的透視圖。

圖11A是兩個(gè)鄰接的模塊化噴頭反應(yīng)器的入口和出口的透視圖。

圖11B是具有多個(gè)基底的圖11A的兩個(gè)鄰接的模塊化噴頭反應(yīng)器的入口和出口的透視圖。

圖12是在模塊化噴頭反應(yīng)器中連續(xù)地被處理的半導(dǎo)體基底的俯視圖。

圖13是在圖10所示的類型的噴頭反應(yīng)器中被并行地處理的半導(dǎo)體基底的俯視圖。

圖14A是在圖10中所示的類型的噴頭反應(yīng)器中被并行地處理的成組的半導(dǎo)體基底的俯視圖。

圖14B是在圖10中所示的類型的噴頭反應(yīng)器中被并行地處理的成組的半導(dǎo)體基底的另一俯視圖。

圖14C是在圖10中所示的類型的噴頭反應(yīng)器中被并行地處理的成組的半導(dǎo)體基底的附加的俯視圖。

圖15A-15G是在圖1、3、5和6中所示的類型的噴頭平鋪件的陣列的例子。

詳細(xì)描述

參考圖1-9，示出根據(jù)本發(fā)明的噴頭平鋪件、平鋪式噴頭和噴頭固定 裝置。平鋪式噴頭具有在模塊化整個(gè)區(qū)域的布置中的噴頭平鋪件的陣列。平鋪式噴頭適合于在圖10和11的噴頭反應(yīng)器中同時(shí)處理多個(gè)半導(dǎo)體晶圓時(shí)使用，從而與單晶圓噴頭反應(yīng)器比較提高晶圓處理能力。在圖12-14中示出了半導(dǎo)體晶圓或在噴頭反應(yīng)器中正被處理的其它基底的例子。在圖15A-15G中示出了平鋪式噴頭的另外的陣列的例子。

平鋪式噴頭可處理在各種噴頭反應(yīng)器中的多個(gè)基底。可在單室噴頭反應(yīng)器中使用具有平鋪式噴頭的單個(gè)固定裝置以在室中以一個(gè)或一系列處理反應(yīng)來處理多個(gè)基底。可在具有多個(gè)反應(yīng)室的長線性噴頭反應(yīng)器中使用多個(gè)平鋪式噴頭(每個(gè)室具有相應(yīng)的平鋪式噴頭)以在每個(gè)室中并行地和在相繼的室中連續(xù)地處理多個(gè)基底。使用模塊化反應(yīng)器(每個(gè)具有帶有相應(yīng)的平鋪式噴頭的一個(gè)或多個(gè)室)的模塊化噴頭反應(yīng)器可被組裝以在每個(gè)室中并行地和在相繼的室中連續(xù)地處理多個(gè)基底。相應(yīng)的室具有以各種組合圍繞室和/或使室與相鄰室分離的物理壁、氣體隔離壁和/或排氣區(qū)。

分別在圖1、3和5中所示的噴頭平鋪件100、300和500是正方形的并具有帶有多個(gè)工藝氣體孔的正方形中心區(qū)域。這樣的正方形噴頭平鋪件適合于處理例如在某些類型的光伏太陽能電池中使用的正方形半導(dǎo)體晶圓，并且適合于處理直徑小于或大約等于具有工藝氣體孔的正方形中心區(qū)域的側(cè)邊的長度的圓形半導(dǎo)體晶圓。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)其它形狀的噴頭平鋪件和在平鋪件上的各種區(qū)域(例如六邊形、矩形、多邊形或圓形)。通過焊接來連接平鋪件，且所以為焊縫提供很少數(shù)量的平鋪件邊界區(qū)域?？墒褂每蛇x的連接(例如螺栓連接)。在這個(gè)方面，每個(gè)平鋪件可由凸緣圍繞，用于連接或用于冷卻或用于排氣。

參考圖1，噴頭平鋪件100具有正方形中心區(qū)域2，其中多個(gè)工藝氣體孔4由正方形環(huán)形區(qū)6圍繞。正方形環(huán)形區(qū)6包括相鄰于噴頭平鋪件100的中心區(qū)域2的兩個(gè)流體通路8和10。正方形環(huán)形區(qū)6由具有多個(gè)排氣孔14且以另一正方形環(huán)的形狀的排氣區(qū)12圍繞。排氣區(qū)12包括如可被容易設(shè)計(jì)的鄰近的排氣狹槽、多個(gè)連接的排氣狹槽或各種形狀或尺寸的多個(gè)孔。以又一正方形環(huán)的形狀的凸緣16圍繞排氣區(qū)12。從中心區(qū)域2向外，噴頭平鋪件100因此具有工藝氣體孔4的同心區(qū)、流體通路、排氣孔14和 凸緣16。

流體通路8和10在噴頭平鋪件100的實(shí)施方式中用于兩個(gè)不同的目的，即在第一實(shí)施方式和第三實(shí)施方式中用于冷卻和在第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式中用于提供氣體帷幕。在第一實(shí)施方式中，兩個(gè)流體通道8和10可連接以使冷卻流體循環(huán)，其使噴頭平鋪件100冷卻。

在第二實(shí)施方式中，兩個(gè)流體通路8和10可連接到氣體供應(yīng)并通過噴頭平鋪件100的氣體帷幕孔20提供隔離氣體帷幕。氣體帷幕孔20流動(dòng)地連接到兩個(gè)流體通路8和10。氫氣適合作為氣體帷幕的氣體。在另一例子中，氮?dú)膺m合作為氣體帷幕的氣體?？稍O(shè)計(jì)適合于氣體帷幕的另外的氣體。

在第三實(shí)施方式中，兩個(gè)流體通路8和10中的每個(gè)充當(dāng)冷卻集氣室，并在面向被處理的晶圓的噴頭平鋪件100的表面上是開著的。氫氣或穿過流體通路8和10的其它氣體通過從噴頭平鋪件100到冷卻集氣室中的氣體的熱傳遞而使噴頭平鋪件100冷卻。氫氣或其它氣體從冷卻集氣室向外前進(jìn)以形成氣體帷幕。兩個(gè)流體通路8和10中的每個(gè)因此向噴頭平鋪件100提供氣體帷幕和冷卻。

參考圖2，平鋪式噴頭200具有圖1的噴頭平鋪件100的三乘三陣列28。以正方形環(huán)的形狀的凸緣30圍繞噴頭平鋪件100的陣列28。平鋪式噴頭200可用于處理多個(gè)半導(dǎo)體晶圓100。在一個(gè)例子中，被處理的半導(dǎo)體晶圓的數(shù)量等于在噴頭平鋪件的陣列中的噴頭平鋪件的數(shù)量。在這個(gè)例子中，有九個(gè)噴頭平鋪件100。因此，在一個(gè)例子中，平鋪式噴頭200可在適當(dāng)?shù)膰婎^反應(yīng)器中同時(shí)處理例如以三乘三陣列的晶圓的九個(gè)半導(dǎo)體晶圓。在另一例子中，平鋪式噴頭200的每個(gè)平鋪件100可處理多個(gè)半導(dǎo)體晶圓或基底。例如，陣列的一個(gè)平鋪件可處理4、6或9個(gè)晶圓或基底或任何其它期望數(shù)量的晶圓或基底。在其中噴頭200的每個(gè)平鋪件100處理4個(gè)基底的例子中，36個(gè)基底由平鋪式噴頭200處理。在噴頭200的每個(gè)平鋪件100處理6個(gè)基底的情況下，54個(gè)基底由平鋪式噴頭200處理，而在噴頭200的每個(gè)平鋪件100處理9個(gè)基底的情況下，81個(gè)基底由平鋪式噴頭200處理。

參考圖3和4，可通過將排氣孔從噴頭平鋪件移動(dòng)到平鋪式噴頭400來設(shè)計(jì)更緊湊的平鋪式噴頭400。在圖3中，噴頭平鋪件300具有帶有多個(gè)工藝氣體孔34的正方形中心區(qū)域32。正方形中心區(qū)域32由包括相鄰于噴頭平鋪件300的中心區(qū)域32的兩個(gè)流體通路38和40的正方形環(huán)形區(qū)36圍繞。噴頭平鋪件300缺乏噴頭平鋪件100的排氣區(qū)，且因此比噴頭平鋪件100更緊湊。在噴頭平鋪件300的第一變形、第二變形和第三變形中，流體通路38和40執(zhí)行類似的功能并被與噴頭平鋪件100的流體通路8和10類似地配置。

在圖4中，平鋪式噴頭400具有圖3的三乘三陣列48的噴頭平鋪件300。以正方形環(huán)的形狀的氣體帷幕區(qū)42圍繞該陣列48的噴頭平鋪件300并具有多個(gè)氣體帷幕孔50。以另一正方形環(huán)的形狀并具有多個(gè)排氣孔54的排氣區(qū)52圍繞氣體帷幕區(qū)42和噴頭平鋪件300的陣列48。在變形中，排氣區(qū)52包括如可容易設(shè)計(jì)的鄰近的排氣狹槽、多個(gè)連接的排氣狹槽或各種形狀或尺寸的多個(gè)孔。以又一正方形環(huán)的形狀的凸緣56圍繞排氣區(qū)52。作為使用與噴頭平鋪件100相比更緊湊的噴頭平鋪件300的結(jié)果，平鋪式噴頭400比平鋪式噴頭200更緊湊。

被使用平鋪式噴頭400處理的三乘三陣列的晶圓可以比被使用平鋪式噴頭200處理的三乘三陣列的晶圓更緊湊。使用平鋪式噴頭400的噴頭反應(yīng)器可以比使用平鋪式噴頭200的噴頭反應(yīng)器更緊湊。

參考圖5-8，可通過將噴頭平鋪件分組來設(shè)計(jì)平鋪式噴頭的另外的變形(例如平鋪式噴頭700和平鋪式噴頭800)。在圖5中，噴頭平鋪件500具有多個(gè)工藝氣體孔62。如所描繪的，噴頭平鋪件500缺乏氣體帷幕孔或排氣孔，且因此比具有氣體帷幕孔和/或排氣孔的噴頭平鋪件更緊湊。可使用具有氣體帷幕孔、排氣孔或這兩者的噴頭平鋪件來設(shè)計(jì)具有分組的噴頭平鋪件的平鋪式噴頭的另外的變形。

在圖6中，噴頭平鋪件500的二乘二陣列600被形成為分組的噴頭平鋪件。在圖7A和8B中的平鋪式噴頭700和800中，以二乘二陣列的陣列600的噴頭平鋪件500來重復(fù)陣列600的噴頭平鋪件500。陣列的各種另外的陣列、分組的陣列、陣列的分組、分組的分組等可由本領(lǐng)域中的技術(shù) 人員來設(shè)計(jì)。噴頭平鋪件500的陣列600可由如圖7A中所示的周邊排氣區(qū)72和陣列間排氣區(qū)74的組合圍繞，或所有噴頭平鋪件500的陣列600可由如圖8A中所示的周邊排氣區(qū)82圍繞。在各種例子中，排氣區(qū)使用如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)的多個(gè)排氣孔、單個(gè)開口或狹槽、多個(gè)互連的開口或狹槽或用于排氣的其它組合。在變形中，可添加圍繞陣列600的氣體隔離區(qū)。氣體隔離區(qū)可以在排氣區(qū)的一部分和氣體帷幕孔中的至少一個(gè)氣體帷幕孔之間，例如在排氣區(qū)和噴頭平鋪件之一之間，在成組的噴頭平鋪件之間，在一組噴頭平鋪件和排氣區(qū)的一部分之間，等等。在各種例子中，凸緣76、84、77或85或其它區(qū)可圍繞排氣區(qū)。

如圖7B中所示，與在圖2的噴頭200中看到的相比，噴頭701包括更少的單獨(dú)噴頭平鋪件100。例如，在噴頭中可使用四個(gè)平鋪件501的陣列。每個(gè)平鋪件100的中心正方形環(huán)形區(qū)可由排氣區(qū)12圍繞，且平鋪件可具有如由虛線所表示的和如先前關(guān)于平鋪件100討論的流體通路8、10。

如圖8B中所示，與在圖3的噴頭400中看到的相比，噴頭801包括更少的單獨(dú)噴頭平鋪件300。例如，在噴頭中可使用四個(gè)平鋪件503的陣列。平鋪件300的陣列可由排氣區(qū)52和氣體帷幕區(qū)42圍繞，并包括如由虛線所表示的和如先前關(guān)于平鋪件300討論的兩個(gè)流體通路38和40。

參考圖9，具有多個(gè)分支906的氣體導(dǎo)管904將氣體流提供到在噴頭固定裝置900中的噴頭組件902。噴頭組件902包括一個(gè)或多個(gè)集氣室908和910及一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散器板912以及噴頭板914。噴頭組件902可使用常規(guī)噴頭或可使用圖2、4、7或8的平鋪式噴頭之一。氣體導(dǎo)管904的每個(gè)分支906將氣體流提供到相應(yīng)的噴頭平鋪件或成組的噴頭平鋪件。根據(jù)本公開，容易設(shè)計(jì)氣體隔離帷幕和/或排氣的導(dǎo)管。在變形中，每個(gè)噴頭平鋪件或每組噴頭平鋪件具有相應(yīng)的氣體分配線或多個(gè)氣體分配線。

噴頭組件902的變形根據(jù)以平鋪件的噴頭平鋪件陣列的數(shù)量和布置而形成所需尺寸并進(jìn)行配備。一個(gè)集氣室或多個(gè)集氣室對于氣體的均勻分布應(yīng)是足夠大的。較大噴頭平鋪件陣列的較大噴頭應(yīng)具有更高的集氣室、更多的集氣室和/或更多的擴(kuò)散器板。相反，在更小噴頭平鋪件陣列的中的更少數(shù)量的噴頭平鋪件的更小噴頭可具有更短的集氣室、更少的集氣室和/ 或更少的擴(kuò)散器板。

參考圖10，噴頭反應(yīng)器1000可用于通過使用在一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)室的每個(gè)中的平鋪式噴頭200、400、700、800中的一個(gè)或多個(gè)或其變形來同時(shí)處理多個(gè)半導(dǎo)體晶圓或其它基底。一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)或處理室、隔離區(qū)、過渡區(qū)和/或其它區(qū)或區(qū)域由反應(yīng)器壁1002、反應(yīng)器底板1014和反應(yīng)器蓋1004圍住。滾筒組件1008或其它運(yùn)輸機(jī)構(gòu)移動(dòng)晶圓或可以在晶圓或基底載體上的其它基底通過噴頭反應(yīng)器1000。如可被設(shè)計(jì)的加熱單元1006(例如紅外燈、電阻加熱器、感應(yīng)加熱單元或其它熱源)可加熱晶圓或其它基底。

在平鋪式噴頭200、400、700、701、800或800中的每個(gè)噴頭平鋪件100、300或500及其變形將工藝氣體分配到在噴頭反應(yīng)器1000中的相應(yīng)的晶圓或多個(gè)晶圓或基底。在變形中，氣體帷幕由如在平鋪式噴頭200中的噴頭平鋪件100的第二變形或第三變形或由平鋪式噴頭400或平鋪式噴頭700、701、800或801的例子提供。排氣由在平鋪式噴頭200中的每個(gè)噴頭平鋪件100或由平鋪式噴頭400、700、701、800或801提供。

參考圖11A——半導(dǎo)體晶圓1106或其它基底或參考圖11B——多個(gè)晶圓或基底106可被在第一噴頭反應(yīng)器1102中處理且隨后被在第二噴頭反應(yīng)器1104中處理。晶圓1106或多個(gè)晶圓1107可在正方向1108上移動(dòng)并從第一噴頭反應(yīng)器1102的出口1118轉(zhuǎn)移出，然后轉(zhuǎn)移到第二噴頭反應(yīng)器1104的入口1120內(nèi)。

在模塊化噴頭反應(yīng)器中，第一噴頭反應(yīng)器1102是噴頭反應(yīng)器模塊，而第二噴頭反應(yīng)器1104是另一噴頭反應(yīng)器模塊，其可具有相同或不同的結(jié)構(gòu)和特征。在模塊化噴頭反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施方式中，第一噴頭反應(yīng)器和第二噴頭反應(yīng)器1102、1104是模塊并在方向1110、1112上朝著彼此移動(dòng)。第一噴頭反應(yīng)器1102的出口表面1114用適當(dāng)?shù)挠布兔芊饩o固到第二噴頭反應(yīng)器1104的入口表面1116。一個(gè)基底或多個(gè)基底可從第一噴頭反應(yīng)器1102直接傳遞到第二噴頭反應(yīng)器1104。

參考圖12-14，示出了用于處理在噴頭反應(yīng)器中的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶圓或其它基底的各種并行和連續(xù)處理布置。在圖12中，晶圓1202、1204 和1206或其它基底被在噴頭反應(yīng)器1000或其變形中連續(xù)地處理。每個(gè)處理區(qū)1210、1212、1214由如周邊保護(hù)區(qū)1216和基底間保護(hù)區(qū)1218或單獨(dú)的周邊保護(hù)區(qū)1220提供的保護(hù)區(qū)圍繞，其中每個(gè)保護(hù)區(qū)提供氣體隔離帷幕、排氣或這兩者。每個(gè)晶圓1202在正方向1224上沿著從反應(yīng)器的入口到反應(yīng)器的出口的路徑1222從一個(gè)處理區(qū)1210移動(dòng)到另一處理區(qū)1212。

在圖13中，兩個(gè)晶圓1302和1304或其它基底被處理并在正方向1308、1310上沿著路徑1306并行地移動(dòng)穿過噴頭反應(yīng)器1000或其變形。反應(yīng)器的尺寸和噴頭的尺寸或布置相應(yīng)地形成。

在圖14A中，多個(gè)晶圓1402或其它基底被處理并在正方向1408上沿著路徑1410并行地移動(dòng)穿過噴頭反應(yīng)器1000或其變形。多個(gè)晶圓1402被示為平鋪件的陣列，其被分組，使得平鋪件陣列是成組的平鋪件的陣列。一組晶圓1406是四組晶圓1404的陣列。每組1404具有四個(gè)晶圓1402。在一個(gè)例子中，在組1406中的16個(gè)晶圓1402中的每個(gè)與在平鋪式噴頭700或800中的噴頭平鋪件500中的相應(yīng)噴頭平鋪件相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭700或800之下時(shí)進(jìn)行處理。在另一例子中，較大組1406的每組晶圓1404與在平鋪式噴頭701或801中的噴頭平鋪件100或300中的相應(yīng)噴頭平鋪件相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭701或801之下時(shí)進(jìn)行處理。噴頭平鋪件的尺寸和形狀根據(jù)要處理的晶圓的尺寸、形狀和/或數(shù)量而改變。因此只需要四個(gè)噴頭平鋪件100或300以處理16個(gè)基底1402。作為例子，在組1406中的16個(gè)晶圓1402在平鋪式噴頭700、701、800或801之下的反應(yīng)或處理區(qū)中被處理之后，晶圓移動(dòng)到隨后的反應(yīng)或處理區(qū)，并在應(yīng)用相似或不同的氣體和條件的另一平鋪式噴頭之下被進(jìn)一步處理。

在圖14b中，多個(gè)晶圓1403或其它基底被處理并在正方向1408上沿著路徑1410并行地移動(dòng)穿過噴頭反應(yīng)器1000或相應(yīng)地形成所需尺寸的其變形。多個(gè)晶圓1403被示為平鋪件陣列，其被分組使得平鋪件陣列是成組的平鋪件的陣列。一組晶圓1409是四組晶圓1407的陣列。每組1407具有六個(gè)晶圓1403。在一個(gè)例子中，在組1407中的24個(gè)晶圓1403中的每個(gè)與在平鋪式噴頭(未示出)中的噴頭平鋪件500中的相應(yīng)噴頭平鋪件 相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭之下時(shí)進(jìn)行處理。在另一例子中，較大組1409的每組晶圓1407與在平鋪式噴頭701或801中的噴頭平鋪件100或300中的相應(yīng)噴頭平鋪件相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭701或801之下時(shí)進(jìn)行處理。噴頭平鋪件的尺寸和形狀根據(jù)要處理的晶圓的尺寸、形狀和/或數(shù)量而改變。作為例子，在組1409中的24個(gè)晶圓1403在平鋪式噴頭701或801之下的反應(yīng)或處理區(qū)中被處理之后，晶圓被移動(dòng)到隨后的反應(yīng)或處理區(qū)，并在應(yīng)用相似或不同的氣體和條件的另一平鋪式噴頭之下被進(jìn)一步處理。

在圖14c中，多個(gè)晶圓1411或其它基底被處理并在正方向1408上沿著路徑1410并行地移動(dòng)穿過噴頭反應(yīng)器1000或相應(yīng)地形成所需尺寸的其變形。多個(gè)晶圓1411被示為平鋪件陣列，其被分組使得平鋪件陣列是成組的平鋪件的陣列。一組晶圓1415是四組晶圓1413的陣列。每組1413具有九個(gè)晶圓1403。在一個(gè)例子中，在組1415中的36個(gè)晶圓1411中的每個(gè)與在平鋪式噴頭(未示出)中的噴頭平鋪件中的相應(yīng)噴頭平鋪件相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭之下時(shí)進(jìn)行處理。在另一例子中，較大組1415的每組晶圓1413與在平鋪式噴頭701或801中的噴頭平鋪件500中的相應(yīng)噴頭平鋪件相關(guān)，用于當(dāng)晶圓位于在噴頭反應(yīng)器1000內(nèi)部的平鋪式噴頭701或801之下時(shí)進(jìn)行處理。噴頭平鋪件的尺寸和形狀根據(jù)要處理的晶圓的尺寸、形狀和/或數(shù)量而尺寸不同。作為例子，在組1415中的36個(gè)晶圓1411在平鋪式噴頭701或801之下的反應(yīng)或處理區(qū)中被處理之后，晶圓被移動(dòng)到隨后的反應(yīng)或處理區(qū)，并在應(yīng)用相似或不同的氣體和條件的另一平鋪式噴頭之下被進(jìn)一步處理。

參考圖15A-15G，平鋪式噴頭200、400、700、701、800或801的另外的實(shí)施方式使用各種陣列的各種形狀的噴頭平鋪件。圖15A示出正方形形狀162的二乘二正方形陣列160。圖15B示出正方形形狀166的四乘四正方形陣列164。圖15C示出正方形形狀170的一乘四或四乘一矩形陣列168。寬度等于一的矩形陣列也被稱為線性陣列。圖15D示出正方形形狀174的二乘四或四乘二矩形陣列172。圖15E示出圓形形狀178的三角形陣列176，其具有120度旋轉(zhuǎn)對稱性。圖15F示出圓形形狀182的六邊形 或蜂窩形陣列180，其具有60度、120度和180度旋轉(zhuǎn)對稱性。圖15G示出六邊形形狀186的六邊形或蜂窩形陣列184，其具有120度旋轉(zhuǎn)對稱性。正方形陣列具有90度和180度旋轉(zhuǎn)對稱性。容易設(shè)計(jì)另外的陣列。噴頭平鋪件可在有或沒有在平鋪件或成組的平鋪件之間的空間的情況下和在有或沒有凸緣的情況下被排列。

再次參考描繪噴頭平鋪件、平鋪式噴頭和平鋪式噴頭固定裝置的圖1-9、描繪噴頭反應(yīng)器的圖10-11、描繪被并行和/或連續(xù)地處理的基底的圖12-14和描繪關(guān)于對噴頭平鋪件進(jìn)行平鋪的陣列的圖15A-15G，可認(rèn)識(shí)到平鋪式噴頭和單室、多室、線性和模塊化噴頭反應(yīng)器的全方位的變化和組合。平鋪式噴頭并行地處理并排的晶圓或其它基底。可在同一室中的同一噴頭之下和/或在另一室中的另一噴頭之下應(yīng)用連續(xù)的處理。

在長線性反應(yīng)器中，不管是否被設(shè)計(jì)為單個(gè)反應(yīng)器或具有多個(gè)模塊的模塊化反應(yīng)器，一系列噴頭都被沿著在一個(gè)或多個(gè)室中的反應(yīng)器的長度放置。每個(gè)室被加寬以處理并排的晶圓(如從一個(gè)室到另一室的任何通路)。每個(gè)平鋪式噴頭將工藝氣體引導(dǎo)到相應(yīng)的基底。排氣通道或端口從基底引導(dǎo)排氣流。氣體隔離帷幕可由從這樣配備有氣體隔離孔的平鋪式噴頭發(fā)出的氣體流來提供。反應(yīng)器的蓋可集成有氣體導(dǎo)管、可集成有噴頭固定裝置或可與其分離。

標(biāo)準(zhǔn)單晶圓噴頭反應(yīng)器通常具有冷壁或熱壁類型。冷壁反應(yīng)器具有未被明確地加熱的壁，并可由于各種工藝氣體的反應(yīng)而經(jīng)歷顆粒在冷壁上的冷凝。熱壁反應(yīng)器具有被明確地加熱的壁，并可經(jīng)歷在已加熱的壁上的反應(yīng)。

相比之下，“零”或無壁反應(yīng)器具有沒有物理壁的室，并替代地具有由氣體流產(chǎn)生的壁(例如氣體隔離帷幕)?！傲恪北诜磻?yīng)器具有冷壁和熱壁反應(yīng)器的很多或所有益處而具有任一壁的較少的缺點(diǎn)或沒有任一壁的缺點(diǎn)。在隔離區(qū)之外的物理壁防止來自大氣的污染物(即防止氣體從沉積區(qū)的外部到達(dá))，并允許總壓力控制。因此，“零”壁反應(yīng)器確實(shí)具有物理壁，但在反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)或沉積室由具有氣體隔離帷幕或其它氣體流的隔離區(qū)來界定。排氣區(qū)將氣體從基底排出，使得污染物(例如砷或其它處理殘 留物或副產(chǎn)物)不傳遞到在處理區(qū)之外的其它晶圓。在工藝氣體流、排氣流和氣體隔離帷幕流當(dāng)中應(yīng)用壓力平衡?？稍凇傲恪北趪婎^反應(yīng)器中使用具有排氣流和/或氣體隔離帷幕流的供應(yīng)的平鋪式噴頭的例子。

當(dāng)基底從一個(gè)處理區(qū)移動(dòng)到另一處理區(qū)時(shí)，具有氣體帷幕“壁”的隔離區(qū)允許沒有機(jī)械門打開和關(guān)閉的機(jī)械上更簡單的裝置(盡管機(jī)械門等可被使用)。作為例子，沉積(例如外延沉積)可被在第一區(qū)中應(yīng)用，而另一沉積被在第二區(qū)中應(yīng)用，接著是在第二區(qū)中或在第三區(qū)中清潔，以及此外接著是在第四區(qū)或隨后的區(qū)中蝕刻，其中處理區(qū)被隔離區(qū)分離。“一系列”基底載體可一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)行，其中基底被在每個(gè)處理區(qū)中并行地處理，且基底被在隨后的處理區(qū)和隨后的模塊中連續(xù)地處理。

通過組合在平鋪式噴頭之下一組或陣列的基底的并行處理和穿過具有一個(gè)或多個(gè)另外的平鋪式噴頭的隨后的處理區(qū)或模塊的連續(xù)處理，與單基底噴頭反應(yīng)器比較或與連續(xù)處理的單基底寬噴頭反應(yīng)器比較，基底的處理能力得到極大地增加。針對在基底處理能力中的另外的提高，長線性噴頭反應(yīng)器或包括多個(gè)模塊(每個(gè)模塊使用一個(gè)或多個(gè)平鋪式噴頭)的模塊化噴頭反應(yīng)器的多個(gè)例子可被水平或垂直地或水平和垂直地排列。

模塊化噴頭的優(yōu)點(diǎn)之一是，非常大的基底可被在單個(gè)時(shí)間處理。例如，大面積P-N結(jié)可形成，然后被切割成較小的塊，或用作大面板。由成組的平鋪件陣列形成的模塊化噴頭將適合于處理大基底。另一優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)噴頭平鋪件可處理多個(gè)基底。