[发明专利]具有被配置为使用辐射偏转进行原位测量的沉积腔室的沉积系统及相关方法

说明书

相关申请的交叉援引

本申请的主题与以Lindow等的名义于2011年12月15日递交的名为“具有被配置为进行原位测量的沉积腔室的沉积系统及相关方法”的美国专利申请第13/327302号的主题相关，在此通过援引将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及用于在衬底上沉积材料的系统，以及制造及使用这种系统的方法。更具体地，本发明的实施方式涉及被配置为与原位测量系统一起使用的沉积腔室，以及在此种沉积腔室内实施的沉积过程中进行原位测量的方法。

背景技术

可使用各种沉积过程于沉积腔室中在衬底上沉积材料。例如，化学气相沉积(CVD)是用于将固体材料沉积在衬底上的化学过程，其通常用于半导体器件的制造。在化学气相沉积过程中，衬底暴露在一种或多种反应气体中，该反应气体进行反应和/或分解，从而实现固体材料在衬底表面的沉积。

本领域中可提及的一种具体的CVD方法为气相外延(VPE)。在VPE方法中，在沉积腔室内将衬底暴露在一种或多种反应气体中，该反应气体进行反应和/或分解，从而实现固体材料在衬底表面的外延沉积。VPE方法经常用于沉积III-V族半导体材料。当VPE方法中的一种反应气体包含氢化物气体时，该方法可被称为氢化物气相外延(HVPE)方法。

HVPE方法用于形成III-V族半导体材料，例如氮化镓(GaN)。在这种方法中，GaN在衬底上的外延生长源于氯化镓(GaCl)和氨气(NH₃)在约500℃～约1100℃的高温于沉积腔室内的气相反应。NH₃可由标准NH₃气体源提供。

原位测量系统在沉积系统中用于实时监控沉积材料的特性，例如衬底上沉积的半导体材料。

举例来说，原位测量系统可用于在沉积过程中监控沉积材料层的厚度、沉积材料层的生长速率(通常表达为每单位时间的层厚度变化)、沉积材料层的温度、或沉积材料层的弯曲(即曲率)。

原位测量系统可包括辐射源(如电磁辐射)和传感器，该传感器用于在辐射以某种方式(如反射)与沉积材料层相互作用后接收和探测由接收器发出的辐射。由辐射源发射的辐射可以选定的波长发出，并在沉积过程中导向其上沉积材料的生长衬底。在与沉积材料相互作用后，传感器接收和探测的辐射的一个或多个特性可提供与沉积材料的一个或多个特性相关的信息。

发明内容

本节内容用于介绍简化形式的概念选择，所述概念将在以下本发明的某些示例性实施方式的具体描述中进一步说明。本节内容无意于确定所要求保护主题的关键特征或核心特征，也不能用于限定所要求保护主题的范围。

在一些实施方式中，本发明包括用于沉积系统的沉积腔室。例如，沉积腔室可包括至少一个腔室壁，该腔室壁包含对至少一定波长范围内的电磁波辐射至少基本上透明的透明材料。所述至少一个腔室壁可包括外部主表面，和与该外部主表面至少基本上平行定向的内部主表面。所述腔室壁还可包括由该外部主表面延伸出并至少部分由该外部主表面包围(circumscribe)的外部窗口表面，以及由该内部主表面延伸出并至少部分由该内部主表面包围的内部窗口表面。所述外部窗口表面可与所述外部主表面成一定角度定向，所述内部窗口表面可与所述内部主表面成一定角度定向。所述内部窗口表面的至少一部分可与所述外部窗口表面的至少一部分沿与所述外部主表面和所述内部主表面垂直的轴对齐。

在其他实施方式中，本发明包括沉积系统，该沉积系统包括上述沉积腔室和至少一种测量设备。所述测量设备可包括各自安置在沉积腔室外部的发射器和传感器。所述发射器被配置为发出一个或多个波长的辐射以通过腔室壁的外部窗口表面和内部窗口表面的每一个，且传感器被配置为接收由发射器发出并由沉积腔室内部位置反射的电磁辐射。