CN102017068A - 具有增加的流动均匀度的狭缝阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出用以增加流动均匀度的方法与设备。在某些具体实施例中，提出了具有增加的流动均匀度的狭缝阀，上述狭缝阀可包含：一外壳，其具有经设置而贯穿该外壳的开口，上述开口配置成允许基板穿过；一气体入口，其形成于上述外壳中；一外气室，其设置于外壳中并耦接至气体入口；一内气室，其设置于外壳中并经由多个孔而耦接至外气室；以及多个气体出口，其设置于外壳中，并以流体的方式将开口耦接至内气室。

Description

具有增加的流动均匀度的狭缝阀

技术领域

本发明的具体实施例一般涉及半导体处理。

背景技术

由于市场对于半导体器件的需求日增，因此必须在不牺牲器件质量的情形下，不断提升制造产量。某些方法包含在将半导体晶片运送到真空移送腔室和/或半导体处理室时，利用一设备来处理和/或清洁上述半导体晶片。上述方法包含在将晶片运输进入半导体处理室时，使其通过一种或多种处理气体的帘幕。这些方法可以降低制造半导体器件的处理时间。

然而，用以进行上述方法的传统设备无法均匀地处理及/或清洁基板表面。当基板表面的处理及/或清洁不均匀时，可能会导致所制成的半导体器件质量不佳而无法正常工作。

因此，需要一种改良的设备，其能够更均匀地处理及/或清洁半导体基板的表面。

发明内容

本发明提出用以增加流动均匀度的方法与设备。在某些具体实施例中，提出了具有增加的流动均匀度的狭缝阀，上述狭缝阀可包含外壳，其具有贯穿该外壳的开口，上述开口可配置成允许基板穿过；气体入口，其形成于上述外壳中；外气室，其设置于外壳中并耦接至气体入口；内气室，其设置于外壳中并经由多个孔而耦接至外气室；以及多个气体出口，其设置于外壳中，并以流体的方式将开口耦接至内气室。

在某些具体实施例中，狭缝阀可包含外壳，其具有贯穿该外壳的开口，上述开口可配置成允许基板穿过；气体入口，其形成于上述外壳中；气室，其设置于外壳中并耦接至气体入口；多个气体出口，其设置于外壳中，并以流体的方式将开口耦接至气室；以及埋头孔，其设置于一个或多个气体出口的气室侧上。

在某些具体实施例中。用以处理基板的设备可包含处理室；以及耦接至上述处理室的狭缝阀。上述狭缝阀包含外壳，其具有贯穿该外壳的开口，上述开口可配置成允许基板穿过；气体入口，其形成于上述外壳中；外气室，其设置于外壳中并耦接至气体入口；内气室，其设置于外壳中并经由多个孔而耦接至外气室；以及多个气体出口，其设置于外壳中，并以流体的方式将开口耦接至内气室。

在某些具体实施例中。用以处理基板的设备可包含处理室；以及耦接至上述处理室的狭缝阀。上述狭缝阀可包含外壳，其具有贯穿该外壳的开口，上述开口可配置成允许基板穿过；气体入口，其形成于上述外壳中；气室，其设置于外壳中并耦接至气体入口；多个气体出口，其设置于外壳中，并以流体的方式将开口耦接至气室；以及埋头孔，其设置于一个或多个气体出口的气室侧上。

附图说明

为了让本发明的特征结构能更明显易懂，参照多个具体实施例详细说明上文发明说明中所概述的本发明的内容，并在附图中绘示其中部分具体实施例。然而，应指出，附图仅绘示了本发明的典型具体实施例，因而不应将其视为本发明的限制，因为本发明可涵盖其它同样有效的具体实施例。

图1绘示根据本发明某些具体实施例的设备。

图2A至图2C绘示根据本发明某些具体实施例的狭缝阀的剖面图。

图3A至图3B绘示根据本发明某些具体实施例的狭缝阀的剖面图。

为求利于理解，尽可能使用相同的附图标记来指示各附图中共享的相同元件。附图并未依比例绘制，此外，为求清楚简洁，这些附图可能经过简化。可想见，在有利的情形下，可将一个具体实施例的元件及特征结构加入其它具体实施例而无需进一步详述。

具体实施方式

本发明具体实施例提出了用以经由一开口提供更均匀的气体分配及/或流动的方法与设备。在某些具体实施例中，提供了一种狭缝阀，其可用以处理正经由狭缝阀开口移送至处理室中的基板。在某些具体实施例中，狭缝阀经有利地配置可将一种或多种气体更均匀地冲射至正通过该狭缝阀开口的基板表面。

可将根据本发明的狭缝阀的具体实施例运用于任何处理室中，以处理正在进入或离开该处理室的基板。举例而言，适当的处理室可包含半导体基板处理室、真空处理室、热处理室、等离子体处理室、退火腔室或与其相似的处理室。适当腔室的实施例分别包含CENTURA腔室与RP EPI腔室以及其它腔室，上述腔室均可自位于美国加州圣克拉拉市的应用材料公司获得。其它腔室也可运用本发明提出的狭缝阀。

图1绘示根据本发明某些具体实施例的一种非限制性的说明性实施例，在图1中，处理室100经由狭缝阀112而耦接至移送腔室116。处理室100可以是任何适当的处理室，例如上文所述。例示性的处理室100可包含一内容积104，其具有基板支撑座106设置于内容积104中，以支撑位于其上的基板102。非必须地，处理室100可包含各种其它组件(图中未绘示)，其适用于在处理室100中进行的特定工艺，例如一个或多个气体入口，其可用以将一种或多种处理气体运送至内容积104中；等离子体产生设备；加热设备(例如激光器、加热灯、电阻式加热器或与其相似设备)；泵送设备，其可用以在处理室100中产生并维持所需的压力，等等。

处理室100还可包含开口108，其尺寸经设计使得在操作过程中可利用基板移送装置110将基板102运输通过该处。移送装置110可包含基板移送机器人，例如常见于负载锁定腔室与真空移送腔室中。

移送腔室116可以是真空移送腔室、负载锁定腔室、工厂接口或任何其它可用以移送基板前往或离开处理室100的适当腔室。或者是，在某些具体实施例中，可省略上述移送腔室116。

可将狭缝阀设置于处理室100及移送腔室116之间且邻近处理室100中的开口108处。狭缝阀112具有狭缝阀开口120，一般而言，可配置狭缝阀开口120使其对准开口108，而有助于在处理室100及移送腔室116之间移动基板102。可提供门114，以选择性地开启与关闭狭缝阀112，且因而使得能够进入或隔离处理室100的内容积104，以便例如将基板102放置于座106之上。

可将狭缝阀112与气源118耦接，在操作过程中，气源118可供应一种或多种气体，这些气体可用以处理经过狭缝阀开口120的基板102。上述一种或多种气体可以是在特定应用中，可用以处理基板的任何适当的一种或多种气体。

在某些具体实施例中，狭缝阀可包含一入口以将其耦接至气源118与分散于狭缝阀开口120的多个出口，其配置方式经设计而能够提供均匀的气流。可在入口及多个出口之间设置一个或多个气室，以利控制流出这些出口的(多种)气体的流动。在某些具体实施例中，一个或多个气室的几何形状可经配置，以便按需求而控制(多种)气体的流动。在某些具体实施例中，可配置这些出口的几何形状，以便按需求而控制(多种)气体的流动。

举例而言，图2A至图2C绘示根据本发明某些具体实施例的狭缝阀的剖面图。如图2A所示，狭缝阀可包含外壳202，其上设置有贯穿该外壳202的开口120。外壳202中可设有气体入口206，其可用以将狭缝阀耦接至气源(如图1中所示的气源118)。气体入口206可利用流体的方式耦接至外壳202中的第一气室212。外壳202中的第二气室214可经由多个孔210而耦接至上述第一气室212。可提供多个气体出口204，以便将第二气室214耦接至开口120。这些气体出口204经排列以供应气流至经过该开口120的基板的表面。

在某些具体实施例中，可利用插件208将第一气室212及第二气室214的至少一部份界定于外壳202之内，上述插件经配置能够配适于外壳202中的凹部216内。插件208可包含基座218，其具有由该基座突起的多个墙壁220。可配置这些墙壁220使其与凹部216的下表面接合，以界定两个气室212、214(如，将外气室212界定于多个墙壁220与围绕凹部216的外壳202的墙壁之间；以及将内气室214界定于插件208的多个墙壁220内)。由图2B可以非常清楚地看出，在某些具体实施例中，外气室212可环绕着内气室214。

多个墙壁220中可包含多个开口210，以利用流体的方式耦接至外气室212与内气室214。可视需求来控制上述这些孔210的数目、几何形状与排列方式，以控制由外气室212至内气室214的气流。举例而言，在某些具体实施例中，可延着用以隔开外气室212与内气室214的墙壁(如墙壁220)的每一侧来设置孔210，且每一孔间的间隔实质上等距，以利均匀地分配外气室中的气压。在某些具体实施例中，可提供至少两个孔210；或在某些具体实施例中，可提供至多约50个孔210。所提供的孔数目可取决于气室容积、所需流动要求等等。也就是说，可针对特定应用而视需求来使用其它数量的孔。可界定孔210的直径(或开口面积)，以利控制由外气室212进入内气室214的气体流率。在某些具体实施例中，孔210的直径可介于约0.01英寸至约0.1英寸。当可想见，在其它应用中，若使用具有不同气体容积或流动需求时，当然可运用其它的直径大小。

可将多个气体出口204设置于界定内气室214的区域内。可视需求来选择气体出口204的数目、几何形状、总开口面积及相似的特性，以利控制由内气室214流出而进入开口120中的气体的流率。在某些具体实施例中，气体出口204的位置可自这些孔210的位置偏移，因而有利于使内气室214内的气流及压力均衡。在某些具体实施例中，狭缝阀可包含高达约40个气体出口204。可将这些气体出口排列成单一行、多行或任何其它二维的排列方式。上述二维排列方式可包含平均或不平均间隔的行、对齐或错列的行或任何随机分布的气体出口。在某些具体实施例中，可将约20至约40个气体出口204排列于单一行中。在某些具体实施例中，可将约20个气体出口204排列于单一行中。

在操作中，可经由气体入口206将一种或多种气流供应至外气室212。由于孔210的尺寸相对较小，气体会倾向于在实质上进入内气室214之前先填满并加压外气室212。因此，外气室212内的气压和内气室214的气压实质上是平均的。如此一来，气体也可以相对较均匀或平均的流率经由孔210流入气室214，且内气室214中的压力实质上是均匀的。之后，供应至狭缝阀的气体会流出内气室214并经由气体出口204而进入开口120中。由于在此种情形中，内气室214内的压力比起仅具有单一气体入口的单一气室中的压力更为均匀，由气体出口204流出的气体的离开速度会比传统设备更为均匀。因此，第一气室212及第二气室214的安排可有利地使邻近多个气体出口204的气压均衡，而使得在操作过程中，流经该处的气流更为均匀。在某些具体实施例中，可控制流出每一气体出口204的气体流率，使其大于约70％；或在某些具体实施例中，大于约80％；或在某些具体实施例中，大于约90％；或在某些具体实施例中，介于约90至约97％之间。

上文参照图2A至图2C所述的狭缝阀仅为例示，且可想见根据本发明的其它狭缝阀。举例而言，图3A至图3B绘示根据本发明某些具体实施例的狭缝阀的剖面图。狭缝阀包含外壳302，其上设置有贯穿该外壳302的开口120。气室310至少部分设置于外壳302内。外壳302中可设有气体入口306，其可用以将气室310耦接至气源(如图1中所示的气源118)。在外壳中可设置多个气体出口304，其可用以将气室310耦接至开口120。在某些具体实施例中，这些气体出口304的至少一些还可包含埋头孔318，其设置于邻近气室310处。举例而言，如图3所示，每一气体出口304可具有一埋头孔318，该埋头孔位于出口304的气室侧上。

如上文参照图2A至图2C所述的内容，可视需求来控制这些气体出口304(与埋头孔318)的数目、大小与几何形状，以利控制流入开口120中的气体流速。举例而言，在某些具体实施例中，狭缝阀可包含约20个气体出口304；或在某些具体实施例中包含约78个气体出口304；或在某些具体实施例中包含约96个气体出口304。在某些具体实施例中，可将约20个气体出口排列成单一行。或者是，在某些具体实施例中，可将约78或约96个气体出口排列成两行，每一行所含的气体出口数约为总气体出口数的二分之一。

虽然图3A至图3B的具体实施例中所示的埋头孔318与气体出口304为圆形的，可使用任何形状结构，只要其有助于使得于在操作过程中流经该些气体出口304的气流更为均匀即可。

在某些具体实施例中，可由外壳302的凹部界定气室310的至少一部份。举例而言，在某些具体实施例中，可将一外罩或平板308设于凹部上方以界定气室310。

可配置狭缝阀，以提供一种或多种设计特征，以使得能够依所需的方式来分配传送至气室310的气流(如，提供更均匀的气流至开口120)。举例而言，在某些具体实施例中，气室310的容积可沿着其纵向长度而改变。举例而言，在远离气体入口306的方向中，容积会沿着气室纵向长度而增加。在某些具体实施例中，可提供具有倾斜底表面的凹部312，以控制气室310的容积(当然，也可利用其它适当的方法)。可视需求改变容积改变的比率，以促使沿着气室310的长度移动运送至气室310中的气体(如，朝向较大的容积)。举例而言，在某些具体实施例中，凹部312的底表面可以向下的角度(远离气体入口306)倾斜达约10度；或在某些具体实施例中，约5度。在目前的认知中，较大的容积有利于提供一种“阻力最少的路径”，这有助于减少离开邻近气体入口306的气体出口304的气体流速，与传统设置方式相比较，上述设计使得在整个开口120中流出的气流更为均匀。

在某些具体实施例中，可替代性地或和上述实施例结合，而使得至少一个埋头孔318的容积与至少一个其它埋头孔318的容积不同。在某些具体实施例中，每一埋头孔318的容积可随着与气体入口306的距离远近而不同。在某些具体实施例中，每一埋头孔318的容积可为与气体入口306的距离的函数并随之增加。在某些具体实施例中，每一埋头孔318的容积可为气室斜率(如，凹部312的底部的斜率)或埋头孔318相对于气体入口306的距离其中一个或多个的函数。

在某些具体实施例中，可将埋头孔318及/或气体出口304排列成多个区域，每一区域中具有一个或多个埋头孔318及/或气体出口304。每一区域，例如图3A中所示的区域312及区域314，包含具有相同容积的一个或多个埋头孔318及/或气体出口304。构成每一区域的埋头孔318及/或气体出口304的容积可和其它区域中的容积不同。在某些具体实施例中，相邻区域中，每一区域中埋头孔318及/或气体出口304的容积可以是该区域与气体入口306的距离的函数，且随之增加，因而有助于增加在远离气体入口306的区域中的气流量。上述区域的尺寸可以相似或不同。在某些具体实施例中，可提供三种区域。

在某些具体实施例中，可提供上述特征结构的组合。举例而言，在某些具体实施例中，所提出的狭缝阀可具有倾斜的气室310，该气室的容积随着远离气体入口306而增加。可提供多达约96个气体出口304，且每一个气体出口可具有一埋头孔318。气体出口304实质上彼此等距设置。可将气体出口304配置为三个不同区域。随着与气体入口306的距离增加，这些区域中的气体出口304的直径也可逐渐增加。在任何上述具体实施例中，可控制流出每一气体出口304的气体的流率以使其均匀，且大于约70％；或在某些具体实施例中，大于约80％；或在某些具体实施例中，大于约90％；或在某些具体实施例中，介于约90至约97％之间。

因此，本发明提出一种利于提供更均匀的气体或多种气体运送的方法与设备。均匀度提升了至少大于约70％，且在某些具体实施例中多达约97％。可将狭缝阀配置为二气室的形式，其中可利用两个气室使气流均衡。或者是，可配置狭缝阀使其具有一个气室与多个流量控制特征结构，其中可通过至少一种下述方式来使气流均衡：改变沿着纵向长度中气室的剖面；在气体出口中提供埋头孔；改变沿着气室纵向中，埋头孔及/或气体出口的剖面面积；或上述组合。

虽然上文提出了本发明的具体实施例，在不脱离本发明的基本范围内，也可想见本发明的其它与进一步的具体实施例，因此，本发明的范围取决于权利要求确定的范围。

Claims (15)

1.一种狭缝阀，包含：

一外壳，其具有经设置而贯穿该外壳的一开口，该开口配置成允许一基板穿过；

一气体入口，其形成于该外壳中；

一外气室，其设置于该外壳中，并耦接至该气体入口；

一内气室，其设置于该外壳中，并经由多个孔而耦接至该外气室；以及

多个气体出口，其设置于该外壳中，并以流体的方式将该开口耦接至该内气室。

2.如权利要求1所述的狭缝阀，其中该外气室环绕该内气室。

3.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述多个孔实质上等距地沿着该内气室的一侧壁分布。

4.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述多个孔自所述多个气体出口偏移。

5.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述多个气体出口包含约20个气体出口。

6.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述多个气体出口经排列，而使得可将一气流供应至在使用中经过该开口的一基板的表面。

7.如权利要求1所述的狭缝阀，其中该气体出口经排列为单一行。

8.如权利要求1所述的狭缝阀，还包含：

一凹部，其具有多个侧壁及一下表面形成于该外壳中；以及

一插件，其设置于该凹部内，其中该插件具有一形状，该形状将该内气室及该外气室界定于该凹部内。

9.如权利要求8所述的狭缝阀，其中该插件还包含：

一基座；以及

多个墙壁，其由该基座突起且配置成和该凹部的下表面接合，以将该内气室界定于该凹部的下表面、该基座与这些墙壁的内表面之间，以及将该外气室界定于该凹部的下表面、该基座、这些墙壁的外表面与该凹部的这些墙壁之间。

10.如权利要求9所述的狭缝阀，其中耦接该内气室及该外气室的所述多个孔形成于该插件的这些墙壁中。

11.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述多个孔包含约2至50个孔。

12.如权利要求1所述的狭缝阀，其中所述这些孔具有介于约0.01英寸至约0.1英寸间的直径。

13.一种狭缝阀，包含：

一外壳，其具有经设置而贯穿该外壳的一开口，该开口配置成允许一基板穿过；

一气体入口，其形成于该外壳中；

一气室，其设置于该外壳中并耦接至该气体入口，其中该气室具有一容积，该容积沿着该气室的纵向长度而改变，且其中在远离该气体入口的一方向中，该气室的该容积增加；

多个气体出口，其设置于该外壳中并以流体的方式将该开口耦接至该气室；以及

一埋头孔，其设置于这些气体出口的一个或多个的气室侧上。

14.如权利要求13所述的狭缝阀，其中所述多个气体出口还包含多个区域，每一区域包含一个或多个气体出口，上述气体出口具有一容积，其与设置于至少一个其它区域中的气体出口的容积不同。

15.一种用以处理一基板的设备，包含：

一处理室；以及

如权利要求1至14中任一所述的狭缝阀，其耦接该处理室。

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