用于反应器系统的激光器对准夹具的制作方法

1.本公开总体上涉及一种用于在反应器系统内定位部件的激光器对准夹具。相关夹具在题为“alignment fixture for a reactor system”且提交于2020年3月4日的美国专利申请no.62/985,184中公开，在内容不与本公开冲突的范围内，其内容通过引用整体并入本文。


背景技术：

2.反应室可以用于将各种材料层沉积到半导体衬底上。半导体可以被置于反应室之内的基座上。衬底和基座两者可以被加热到期望的衬底温度设定点。在示例性衬底处理过程中，一种或多种反应物气体可以被通过加热的衬底之上，导致材料的薄膜沉积在衬底表面上。在整个后续沉积、掺杂、光刻、蚀刻和其他工艺始终，这些层可以用于形成集成电路。
3.为了在衬底上实现期望的结果(例如，膜在衬底上均匀或鲁棒的沉积)，基座和/或衬底可以被设置在反应室内某位置。例如，基座可以被设置为使得在基座与反应室的侧壁之间存在期望的空间(例如，由基座在反应室居中所得的均匀空间)。这样的定位可以防止衬底在反应室内的不均匀处理，并且可以促进实现期望的结果。然而，实现基座或其他部件在反应室中的期望的位置可能是困难的，并且这样的定位中的误差可能导致不合期望的处理结果。
4.环境可能使实现期望的位置变得困难。许多衬底处理过程可能发生在高温和低压下。因此，期望允许在特定环境条件下精确部件在反应室内对准和调平的系统。


技术实现要素：

5.提供本发明内容以简化形式介绍一些概念。这些概念在本公开以下的示例性实施例的具体实施方式中更详细描述。本发明内容不意图标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。
6.根据至少本发明的一个实施例，公开了用于反应器系统的激光器对准夹具。反应器系统用于在衬底上沉积薄膜。激光器对准夹具包括：盖组件，配置为置于反应器系统上，盖组件包括观察窗；多个激光器和传感器组件，设置在盖组件上；其中反应器系统包括：基座，其中基座配置为在其上接收衬底；基座定位系统，配置为沿着x
‑
y平面移动基座；流动控制环，设置在基座的外边缘上；以及间隔体板，接触流动控制环并设置在流动控制环的外边缘上；其中多个激光器和传感器组件照射并感测用于确定基座、流动控制环和间隔体板的对准的光；其中通过使用基座定位系统将光用于调整基座的位置。
7.全部这些实施例意图在本公开的范围内。参考附图，从以下某些实施例的具体实施方式，这些和其他实施例对本领域技术人员将变得显而易见，本公开不限于所讨论的任何(多个)特定实施例。
附图说明
8.说明书的结论部分特别指出并明确要求保护本公开的主题。然而，可以通过结合附图参考具体实施方式和权利要求最佳地获得本公开的更完整的理解，其中相同附图标记指代相同元件。
9.图1图示了根据各种实施例的反应器系统的简化示意图。
10.图2图示了根据各种实施例的反应器系统的下部部分的立体图。
11.图3图示了根据各种实施例的反应室的对准夹具的立体图。
12.图4图示了根据各种实施例的设置在反应器系统上的对准夹具的侧视图。
13.图5图示了根据各种实施例的设置在反应器系统上的对准夹具的侧视图。
14.图6图示了根据各种实施例的对准夹具的示意图。
15.应当理解，图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大，以帮助改善对本公开的所示实施例的理解。
具体实施方式
16.尽管下面公开了某些实施例和示例，但是本领域技术人员将理解，本公开扩展超出具体公开的实施例和/或本公开的用途及其明显的修改和等同。因此，本公开的范围意图不受到本文描述的特定实施例的限制。
17.本文中提出的说明不是指任何特定材料、设备、结构或装置的实际视图，而仅是用于描述本公开的实施例的表示。
18.如本文中所使用的，术语“衬底”可以指可以使用的任意一种或多种下层材料或材料，或可以在其上形成装置、电路或膜。
19.如本文中所使用的，术语“原子层沉积”(ald)可以指气相沉积工艺，其中在工艺室中进行沉积循环，优选地多个相继的沉积循环。在每个循环期间，前驱体可以化学吸附到沉积表面(例如，衬底表面或之前沉积的下层表面，诸如来自之前的ald循环的材料)，形成不易与附加前驱体反应的单层或亚单层(即，自限式反应)。之后，如果需要，则反应物(例如，另一前驱体或反应气体)可以随后被引入到工艺室中以用于将化学吸附的前驱体转换为沉积表面上的期望的材料。该反应物可能能够与前驱体进一步反应。另外，在每个循环期间可以采用吹扫步骤，以在化学吸附的前驱体的转化之后从工艺室移除过量前驱体和/或从工艺室移除过量反应物和/或反应副产物。另外，如本文中所使用的，术语“原子层沉积”还包含由相关术语指代的过程，诸如当用(多种)前驱体成分、反应性气体和吹扫(例如，惰性载气)气体的交替脉冲进行时的化学气相原子层沉积、原子层外延(ale)、分子束外延(mbe)、气体源mbe、或有机金属mbe和化学束外延。
20.如本文中所使用的，术语“化学气相沉积”(cvd)可以指任意工艺，其中衬底暴露于一种或多种挥发性前驱体，其在衬底表面上反应和/或分解以产生期望的沉积。
21.如本文中所使用的，术语“膜”和“薄膜”可以指通过本文中所公开的方法沉积的任意连续或非连续结构和材料。例如，“膜”和“薄膜”可以包含2d材料、纳米棒、纳米管或纳米颗粒或甚至部分或完全的分子层或部分或完全的原子层或原子和/或分子的团簇。“膜”和“薄膜”可以包括具有针孔但仍至少部分地连续的材料或层。
22.如本文中所使用的，术语“气体”可以包含汽化的固体和/或液体，并且可以由单一气体或气体的混合物构成。
23.用于ald、cvd等的反应器系统可以用于多种应用，包含在衬底表面上沉积和蚀刻材料。图1图示了根据本发明的至少一个实施例的反应系统100。反应系统包括：上反应室组件110a；下反应室组件110b；基座120，配置为保持衬底140；基座定位系统130，配置为沿着x
‑
y平面移动基座120；气体分布装置150，配置为在衬底140上均匀地分散气体；第一气体源160，配置为提供第一气体；第二气体源170，配置为提供第二气体；惰性气体源180，配置为提供惰性气体；以及气体通路190，配置为联接到上反应室组件110a之内。
24.上反应室组件110a可以包括多个零件以及端口以允许气体连线(hookup)。下反应室组件110b可以包括多个环和间隔体板。基座120可以包括加热器以加热衬底140。气体分布装置150图示为喷头布置，但可以采用其他气体分布布置，诸如错流气体分布装置或注入耙。
25.在各种实施例中，为了从反应室内的工艺实现期望的结果(例如，衬底上的材料沉积或蚀刻)，基座(例如，基座120)可以被设置在反应室内某位置。例如，为了在衬底上和之上实现均匀材料沉积，基座120可以定位在反应室的中央，使得基座120的(多个)侧面距(多个)反应室内部侧壁(例如，下反应室组件110b)均匀地间隔。如果基座与反应室内部侧壁之间的这样的间隔不均匀，则衬底的一部分可能比衬底的另一部分在反应室内经受更大量的反应物气体，造成不均匀材料沉积(即，不合期望的结果)。
26.图2图示了鸟瞰视角的下反应室组件200。下反应室组件包括：基座210；流动控制环220；以及间隔体板230。这三个部件的对准可以显著影响沉积在基座210上设置的衬底上的薄膜的均匀度。
27.流动控制环220围绕基座210并且可以负责调节气体到排气口的流动。流动控制环220可以包括诸如石英、陶瓷或诸如钛、铝、不锈钢或哈斯特洛伊合金(hastelloy)的金属的材料，作为示例。间隔体板230可以围绕流动控制环220并提供用于安装流动控制环220的表面。间隔体板230可以包括诸如钛、铝、不锈钢或哈斯特洛伊合金的材料，作为示例。
28.图3图示了根据本发明的至少一个实施例的激光器对准夹具300。激光器对准夹具300设计为直接配合在下反应室组件200之上，并且可以感测至少基座210和流动控制环220的位置。激光器对准夹具300可以通过使用升降机置于下反应室组件200的顶部上。激光器对准夹具300包括：盖组件310；以及激光器和传感器组件320。盖组件310可以包括诸如钛、铝、不锈钢或哈斯特洛伊合金的材料。
29.图3所示的是设置在盖组件310的顶部上的多个激光器和传感器组件320。激光器和传感器组件320图示为等距地设置在基座210和流动控制环220上。可以需要至少三个激光器和传感器组件320以便提供部件在下反应室组件200中的准确测量和对准。
30.图4图示了根据本发明的至少一个实施例的激光器对准夹具300在设置在下反应室组件200上时的侧视图。下反应室组件200包括：衬底加热器210a；衬底保持器210b；流动控制环220；间隔体板230；以及下反应室侧壁240。为易于说明，允许下反应室组件200的不同零件和激光器对准夹具300之间的密封的o形环和其他部件被从附图省略。
31.激光器对准夹具300包括：盖组件310；激光器和传感器组件320；以及石英观察口330。激光器和传感器组件320可以包括安装在盖组件上的托架，其也包含设置在石英观察
口330上方的激光器和传感器。激光器和传感器组件320定位为能够观察以下中的至少一者：衬底保持器210b、流动控制环220，以及间隔体板230。
32.图5图示了当激光器和传感器组件320中的激光器产生光340时的激光器对准夹具300。光340入射在以下中的至少一者上：衬底保持器210b；流动控制环220；或间隔体板230。光340被从下反应室组件200的至少一个部件反射回(图示中未示出)到设置在激光器和传感器组件320中的光传感器中。
33.图6图示了根据本发明的至少一个实施例的激光器对准夹具的示意图。激光器对准夹具包括激光器和传感器组件320。激光器和传感器组件320包括：激光器340；以及光传感器350。激光340可以包括由keyence公司打包的激光源。光传感器350可以包括由keyence公司打包的传感器。
34.然后，由光传感器350产生的信号可以被发送到基座控制器360。然后，基座控制器360可以通过向基座定位系统130提供移动指令而确定调整基座120的位置。
35.基座控制器360可以包括计算机或人类操作员。在基座控制器360包括计算机的情况下，自动化指令可以被发送到基座定位系统130，以导致激光器对准夹具的自动化操作。
36.本文中已经关于特定实施例描述了益处和其他优点。此外，本文包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当指出，在实际系统中可能存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。然而，益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更加显著的任何要素不应被解释为本公开的关键、必需或必要特征或要素。因此，本公开的范围仅受所附权利要求书的限制，在所附权利要求书中，单数形式提及的元件并不旨在表示“一个且仅一个”，除非明确地如此指出，而是“一个或多个”。此外，在权利要求中使用类似于“a、b或c中的至少一个”的短语时，意图将该短语解释为表示在一个实施例中可以单独存在a，在一个实施例中可以单独存在b，在一个实施例中可以单独存在c，或者在单个实施例中可以存在元素a、b和c的任何组合；例如a和b，a和c，b和c，或者a和b和c。
37.本文提供了系统、方法和设备。在本文的详细描述中，对“一个实施例”、“某实施例”、“示例性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特征。而且，这样的短语不一定指代相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，可以认为结合其他实施例来影响这种特征，结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。没有明确描述。在阅读了说明书之后，如何在替代实施例中实现本公开对于相关领域的技术人员将显而易见的。
38.此外，无论在权利要求书中是否明确叙述了本发明的要素、部件或方法步骤，都不旨在将其献给公众。不可根据35u.s.c.(f)的规定解释本文中的任何权利要求要素，除非使用“用于
……
的机构”的短语明确引用。如本文中所使用的，两个或更多的部件被“耦接”可以表示物理、机械、流体和/或电耦接，这可以由各自的上下文来决定。如本文所使用的，术语“包括”、“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包含，使得包括一系列元素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，而也可以包括未明确列出的其他要素或对此类过程、方法、物品或设备所固有的其他元素。