CN113366623A - 用于较佳的晶片均匀性的不对称的注射 - Google Patents

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汉瑟·劳
托宾·卡芙曼·奥斯本
雷内·乔治
劳拉·哈夫雷查克
埃里卡·汉森
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Abstract

一种用于处理基板的气体注射器包含：主体，所述主体具有能连接至气体源的入口，所述气体源被配置为当处理在设置于处理腔室的处理容积内的基板支撑件上的基板时，在第一方向上提供气流至所述入口；及气体注射通道，所述气体注射通道形成在所述主体中。所述气体注射通道与所述入口流体连通且被配置为将所述气流输送至所述处理腔室的入口。所述气体注射通道具有平行于第二方向和第三方向的第一内表面和第二内表面。所述第二方向和所述第三方向不与所述基板的中心相交，并朝向所述基板支撑件的第一边缘而与所述第一方向成一角度。

Description

用于较佳的晶片均匀性的不对称的注射
技术领域
本公开内容大体涉及一种半导体处理设备和处理方法，且更为特定地涉及具有改善的气流分布的反应器。
背景技术
在制造集成电路和微装置中的存储器栅极氧化物、内衬氧化物、牺牲氧化物、侧壁氧化物、快闪穿隧氧化物、氧化物-氮化物-氧化物(ONO)的叠层或类似者时，半导体基板可通过快速热氧化来处理。在此工艺中，氧化物层可通过以下方式形成在基板上：将基板暴露于基于氧和氢的反应气体，同时利用辐射热源来加热基板以产生氧和氢自由基。氧自由基撞击基板的表面以形成氧化物层(例如在硅基板上的二氧化硅层)。
在用于快速热氧化的现有的处理腔室中，气体注射构件使得反应气体不均匀地分布在基板之上，从而导致在基板上的氧化物层的不佳的厚度均匀性。传统上，可旋转的基板支撑件使基板旋转，同时将反应气体直接地朝向基板的中心引入。反应气体较多地分布在基板的中心，而较少地分布在基板的边缘附近，从而在基板的边缘附近生长的氧化物层的厚度小于在基板的中心处或附近的厚度。
因而，需要一种改善的注射构件，该注射构件使得反应气体更为均匀地分布在基板之上。
发明内容
本公开内容的实施方式提供了用于在热处理期间改善气体分布的设备。本公开内容的一个实施方式提供一种用于对基板进行热处理的设备。该设备包含：主体、成角度的突出部、及气体注射通道。该气体注射通道具有第一半角和第二半角。该第一半角不同于该第二半角。
本公开内容的另一个实施方式提供了一种用于处理基板的设备，该设备包含：腔室主体，该腔室主体界定处理容积；和设置在该处理容积中的基板支撑件。该基板支撑件具有基板支撑表面。该设备亦包含：气体源突出部，该气体源突出部耦接至该腔室主体的入口；排气组件，该排气组件耦接至该腔室主体的出口；以及侧面气体组件，该侧面气体组件耦接至该腔室主体的侧壁。该侧面气体组件包含：气体注射通道。该气体注射入口包含：第一半角和第二半角。该第一半角不同于该第二半角。
附图说明
为了使得可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参照实施方式来获得前文简要概述的本公开内容的更为特定的描述，一些实施方式被示出于附图中。然而，应注意到，附图仅示出本公开内容的典型的实施方式，因而并不被认为是限制其范围，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。
图1A是根据一个实施例的处理腔室的示意性截面图。
图1B是根据一个实施例的处理腔室的示意性截面俯视图。
图2A和图2B图示根据实施例的基板之上的氧自由基浓度的数值模拟。
图3A是根据一个实施例的气体注射器的示意性截面俯视图。
图3B和图3C是根据一个实施例的气体注射器的三维示意图。
图4是根据一个实施例的气体注射器的示意性截面俯视图。
为了促进理解，已尽可能使用相同的附图标记，以表示各图共用的相同的元件。应考虑到在一些实施例中揭示的元件可被有利地用于其他的实施方式中，而无需特定的叙述。
具体实施方式
在本文中描述的实施例一般性地关于一种半导体处理设备和处理方法，以及更为特定地关于具有改善的气流分布的反应器。本公开内容的实施例提供一种不对称的气体注射器，该不对称的气体注射器包含：气体注射通道，该气体注射通道被配置为朝向设置在处理腔室中的基板的边缘注射气体，从而增加与在基板的边缘处或在基板的边缘附近的气体的反应。本公开内容的实施例进一步提供一种侧泵，该侧泵被配置为将该气体重新引导为朝向基板的相对的边缘，从而增加在基板表面和基板的相对的边缘上的反应。因此，由注射的气体形成于基板上的层在整个基板表面上是均匀的。
在后面的描述中，使用包含X轴、Y轴及Z轴的正交座标系。为了方便起见，假定由图中的箭头表示的方向为正方向。
图1A是根据一个实施例的处理腔室100的示意性截面图。处理腔室100一般性地包含灯组件110、界定处理容积139的腔室主体130。基板支撑件138被设置于处理容积139中且处于X-Y平面中。处理腔室100提供受控制的热循环，其加热基板101以对基板101执行一或多个热工艺(例如热退火、热清洁、热化学气相沉积、热氧化和热氮化)。
灯组件110可以在Z方向上相对地定位在基板支撑件138的上方以经由石英窗口114供应热至处理容积139。石英窗口114在Z方向上设置于基板101与灯组件110之间。在一些实施例中，灯组件110可以附加地或可替代地在Z方向上设置于基板支撑件138的下方。灯组件110容纳加热源108(例如，卤钨灯)，其用于向设置在基板支撑件138上的基板101提供红外线加热手段。卤钨灯可以六边形的排列来设置。加热源108可由控制器107来控制以实现针对基板101的均匀的或制定的加热曲线。在一些实施例中，加热源108可以从约5℃/s至约280℃/s的速率快速地加热基板101。
基板101可被加热至从约450℃至约1100℃的范围中的温度。加热源108可提供基板101的某些位置处的温度调节，同时不影响在其他位置处的温度。狭缝阀137可被设置在基环140上，以供机器人将基板101传送至处理容积139和从处理容积139中传送出。基板101可被放置在基板支撑件138上。基板支撑件138可在Z方向上垂直地移动，并且在X-Y平面中围绕中心轴123旋转。气体入口(亦被称为腔室气体入口)131可在Z方向上被设置于基环140之上，并且连接至气体源152。
图1B是处理腔室100的示意性截面俯视图。如在图1B中所示，气体入口131和气体出口(亦被称为腔室气体出口)134在X方向上被设置于处理容积139的相对侧上。气体入口131和气体出口134可具有近似等于基板支撑件138的直径的线性或方位角宽度。
参照图1A和图1B二者，气体出口134(形成在基环140的与气体入口131相对的侧上(在X方向上))是排气组件124，其与在腔室主体130的分别具有开口160A和136A(这些开口在Y方向上彼此相对)的侧壁上的第一主排气泵160和第二主排气泵136流体连通。排气组件124界定排气容积125。排气容积125经由气体出口134与处理容积139流体连通。在一些实施例中，气体出口134可包含穿孔板135，该穿孔板包含一系列的通孔，这些通孔被配置为限制通过其中的气流，并因此提供来自处理容积139的气体的均匀的抽取(亦即，在Y-Z平面中是均匀的)。然而，在其他实施例中，穿孔板135不被使用在处理腔室100中，或被配置为对从处理容积139至排气容积125的气流提供最小的限制，从而允许开口160A和136A的位置影响在处理容积139和排气容积125内的流动型式(flow pattern)。在一个实例中，如图1B所示，开口160A和136A的配置使得在处理容积139的后面部分和排气容积125中的流动型式由于开口136A的位置的缘故而在处理容积139的左侧延伸处(亦即，在第二边缘302附近)是较高的，且由于开口160A的位置的缘故而在处理容积139的右侧延伸处(亦即，在第一边缘304附近)为较高的，因此在处理容积139的后面部分和排气容积125的中间中具有在比例上为较小的流动。在另一个实例中，第二主排气泵136被关闭，且第一主排气泵160被使用以经由开口160A从处理容积139和排气容积125泵送气体，以使得在处理容积139的后面部分和排气容积125中的流动型式由于开口160A的位置的缘故而在处理腔室的右侧延伸处为较高的，从而从排气容积125和处理容积139的后面部分的左侧至右侧具有增加的流动梯度(例如，在–Y方向上的增加的梯度)。在又一实例中，第一主排气泵160被关闭，并且第二主排气泵136被使用以经由开口136A从处理容积139和排气容积125泵送气体，以使得在处理容积139的后面部分和排气容积125中的流动型式由于开口136A的位置的缘故而在处理腔室的左侧延伸处为较高的，从而从排气容积125和处理容积139的后面部分的右侧至左侧具有增加的流动梯度(例如，在+Y方向上的增加的梯度)。
在一些实施例中，侧端口122可形成在位于腔室主体130的侧壁(第一主排气泵160位于该侧壁上)上的基环140内，以及在处理容积139的第一边缘304附近且在X方向上而在气体入口131与气体出口134之间(在图1B中图示)。侧端口122、气体入口131及气体出口134可以在Z方向上被设置于大致相同的水平处。侧端口122与侧排气泵300流体连通(在图1B中图示)。
气体源152可包含一或多个气体源(例如，第一气体源153以及第二气体源154)，每一气体源提供处理气体至注射盒149中。在一些实施例中，第一气体源153是产生氧和氢自由基的远程等离子体源(RPS)。对于利用灯来加热基板101且将氢和氧自由基注射至处理容积139中的
Figure BDA0003188491240000051
工艺，与气体入口131和气体源152流体连通的气体注射器147可连接至基环140。流量调整装置146可被放置在气体源152与气体注射器147之间以控制气流148的流率。相信在进行氧化工艺期间，在基板旋转时，氢自由基的引入改善了沿着基板101的边缘的反应速率，从而导致氧化物层具有改善的厚度均匀性。气流148可包含按照体积来计算的百分之5至百分之80的氢气和按照体积来计算的百分之20至百分之95的氧气，并且具有范围从约1slm至约50slm的流率。在一些实施例中，气体混合物亦具有在约5％至约80％的范围中(例如，在约10％至约50％的范围中)的氩气浓度。对于具有300mm的直径的基板而言，流率的范围为从约0.007slm/cm2至约0.035slm/cm2。气流148的组成、压力及流率影响形成在基板101上的氧化物层的厚度均匀性。
气体从气体源152中流过、可选择地流过注射盒149、气体注射器147及气体入口131而进入处理容积139。在一些实施例中，注射盒149具有细长的通道150和形成于其中的入口(亦被称为注射器入口)143。注射孔151沿着细长的通道150分布，并且被配置为在与X方向成一角度的方向上朝向处理容积139注射主气流145。在氧化工艺的一些实施例中，主气流145可包含按照体积来计算的百分之5至百分之80的氢气和按照体积来计算的百分之20至百分之95的氧气，且当腔室维持在约1Torr至约19Torr(例如在约5Torr至约15Torr之间)的压力下且基板被加热至在约450℃至约1100℃之间的温度时具有范围从约1标准升每分钟(slm)至约50slm的流率。在一些实施例中，气体混合物亦具有在约5％至约80％的范围中(例如在约10％至约50％的范围中)的氩气浓度。流率是基于具有300mm的直径的基板101，这导致范围从约0.011slm/cm2至约0.071slm/cm2的流率。
主气流145从气流148(并且可选择地亦从注射孔151)在X方向上被引向气体出口134。主气流145流入排气容积125，并由第一主排气泵160和第二主排气泵136中的一者或二者排出。相信处理腔室100的几何形状(例如排气容积125的位置、形状、方向)、第一主排气泵160和第二主排气泵136的开口160A、136A的尺寸和位置以及由第一主排气泵160和第二主排气泵136达成的泵送速度可用以影响气体流动型式，从而影响在处理容积139中的流动均匀性。然而，在一些替代的实施例中，排气组件124的排气容积125沿着主气流145的方向延伸，以使得处理容积139的几何形状对主气流145的影响被减小(例如被定位于相距气体入口131足够远的位置)。
第一主排气泵160和第二主排气泵136亦可被用以控制处理容积139的压力。在一些实施例中，在处理容积139内的压力被维持在约0.5Torr至约19Torr(例如在约5Torr至约15Torr之间)。在一些实施例中，在处理容积139中执行的工艺在粘性流动方案范围内操作。在此情况中，第一主排气泵160和第二主排气泵136将一定量的气体抽取至第一主排气泵160和第二主排气泵136的相应的开口160A、136A、将该量的气体推动通过泵送构件、以及将该量的气体排出至在大气压力下的泵入口。因此，如在前文中论述的，产生了气体浓度的梯度(亦即，气体浓度在泵入口的附近为较低的，而在远离泵入口之处为较高的)，从而导致处理容积139内的气体朝向泵入口流动。
在图1B中所示的一个示例实施例中，气体注射器147是具有开口的不对称的结构，该开口将大部分的主气流145从气体入口131朝向处理容积139的第二边缘302引导。因此，在处理容积139的第二边缘302处或在处理容积139的第二边缘302附近，基板101的气体暴露增加。在一些实施例中，主气流145通过在腔室主体130的任一侧上的第一主排气泵160和第二主排气泵136排出。在一些实施例中，被引导朝向处理容积139的第二边缘302的主气流145通过侧排气泵300的使用而被重新引导为朝向处理容积139的第一边缘304。侧排气泵300可产生气体浓度的梯度(亦即气体浓度在侧排气泵300的泵入口附近为较低的，而在远离侧排气泵300的泵入口之处为较高的)，从而使得处理容积139内的气体朝向侧排气泵300的泵入口流动。
在一些实施例中，被重新引导为朝向处理容积139的第一边缘304的主气流145通过侧排气泵300和第一主排气泵160排出，而第二主排气泵136被关闭。在一些实施例中，侧排气泵300的排气流率与第一主排气泵160的排气流率的比例是在0.5:1与1:0.5之间。在其他实施例中，侧排气泵300以及第一主排气泵160和第二主排气泵136被开启。因此，在一些实施例中，侧排气泵300的排气流率与第一主排气泵160的排气流率加上第二主排气泵136的排气流率之间的比例是在0.5:1与1:0.5之间。
在一些实施例中，当气体被引导朝向基板101的边缘时，基板101可在逆时针方向197上旋转，从而使得气体在基板101之上流过，而导致在基板101上的生长更为均匀。基板101的旋转(在与气流相反的方向上)可被使用以将主气流145重新引导为朝向处理容积139的第一边缘304，而气体注射器147将主气流145引导为朝向处理容积139的第二边缘302。处理容积139中的主气流145的速度和流动型式可经由基板101的旋转速度和气体注射器147的气体注射通道的倾斜角度(在后文中被称为锥角θ)来调整，从而减少了在基板101上的主气流145的不均匀性。在一些实施例中，基板的旋转速度的范围是在约5与300rpm之间，并且锥角θ可在10°与35°之间。因此，改善了在基板的边缘处的厚度轮廓。在一些实施例中，基板101可以在与逆时针方向197相反的顺时针方向上旋转以进一步增加沿着边缘的气体速度，以为了获得不同的所欲的厚度轮廓。
当主气流145(气体或自由基的气体)在朝向处理容积139的第二边缘302附近的基板101的边缘(或基板支撑件138的基板支撑表面的边缘)的方向上被引导时，在旋转基板的时候，气体或自由基的气体显著地提高沿着在处理容积139的第二边缘302附近的基板101的边缘(相比于在基板101的中心308处或在基板101的中心308附近)的反应速率。相较于朝向基板101的中心308引导气体，在具有或不具有侧排气泵300的情况下经由不对称的气体注射通道249(在图3A中图示)朝向在处理容积139的第二边缘302附近的基板101的边缘引导气体导致了在整个基板101上的具有改善的厚度均匀性的氧化物层。在氧化工艺的一个实例中，主气流145可包含按照体积来计算的百分之5至百分之80的氢气和按照体积来计算的百分之20至百分之95的氧气、可选择地在约5％至约80％的范围中的氩气浓度、从约1标准升每分钟(slm)至约50slm的范围的流率，同时腔室被维持在约0.5Torr至约19Torr的压力下，以及基板被加热至在约450℃至约1100℃之间的温度，并以在约10rpm与300rpm之间的速度在逆时针方向上旋转。
图2A和图2B图示在具有300mm的直径的基板101上的氧自由基浓度的数值模拟，所述氧自由基浓度随着沿着与基板101的中心308相交的Y方向的线的位置变化。被指示为“0”的位置对应于基板101的中心308。在图2A中，侧排气泵300被关闭，且第一主排气泵160和第二主排气泵136被开启。在图2B中，侧排气泵300和第一主排气泵160被开启。在图2A和图2B中，在由(a)指示的数值模拟中锥角θ被假设为15°，且在由(b)所指示的数值模拟中锥角θ被假设为25°。在图2A中，针对于分别为15°和25°的锥角θ的情况，氧自由基浓度在基板101的中心308处(亦即被指示为“0”的位置)降低，并且朝向基板101的边缘(亦即被指示为“150”和“-150”的位置)扩散。在图2B中，针对于分别为15°和25°的锥角θ的情况，氧自由基浓度在基板101的中心308处(亦即被指示为“0”的位置)降低，并且朝向基板101的边缘(亦即被指示为“150”和“-150”的位置)扩散。
图3A是根据一个实施例的气体注射器147的示意性截面俯视图。气体注射器147可由任何适当的材料(例如石英、陶瓷、铝、不锈钢、钢或类似者)制成。
气体注射器147具有主体230，其中在该主体中形成了气体注射通道249和开口246。在一些实施例中，开口246是矩形的。
在一些实施例中，主体230是平行六面体的。主体230具有与第二侧234相对的第一侧232。在一些实施例中，第一侧232和第二侧234平行于X轴，且具有大致上相同的长度。主体230具有第三侧224、第四侧222、第五侧226及第六侧282，如图3B中所示)。
气体注射通道249的截面可具有任何期望的形状，例如矩形(在图3B中图示)、正方形、圆形、多边形、六边形、梯形或任何其他适当的形状。气体注射器147适用于将大部分的主气流145引导至处理容积139的第二边缘302。气体注射通道249包含两个内表面279、280(图3A)。在一些实施例中，内表面279沿着方向306延伸，该方向大致上与在处理容积139的第二边缘302附近的基板支撑件138的基板支撑表面的边缘相切。气体注射通道249的内表面280从轴线210朝向内表面279倾斜达锥角θ。轴线210延伸穿过开口246，且平行于X方向且垂直于第五侧226(在图3B中图示)。内表面279、280沿着从轴线210朝向第二边缘302倾斜的方向，并且这些表面的投影(其皆平行于X-Y平面)被配置为不与基板101的中心308相交。锥角θ可在5°至45°之间。内表面279、280从开口246延伸至第六侧282(在图3B中图示)。第六侧282是弯曲的且相邻于基板101，并且在开口246的相对侧上。
在一些实施例中，开口246具有圆形的入口216(如图3B中所示)。圆形的入口216通向与气体注射通道249流体连通的扩大的内部空间214(图3A)。在一些实施例中，扩大的内部空间214在Y-Z平面中具有矩形截面形状。
图3B和图3C是气体注射器147的三维示意图。气体注射器147具有将在主气流145中找到的大部分的气体或自由基的气体导向处理容积139的第二边缘302的作用。
气体注射器147包含侧226、232、234、282、224及222。第一侧232与第二侧234相对。在一些实施例中，第一侧232和第二侧234平行于X轴，且具有大致上相同的长度。第一曲面236设置在第一侧232与第三侧224之间。第三侧224被设置成与第一侧232正交。第二曲面240设置在第二侧234与第三侧224之间。第三曲面238设置在第一侧232与第四侧222之间。第四侧222与第一侧232正交。第四曲面228设置在第二侧234与第四侧222之间。第三侧224与第四侧222相对。第五侧226与第六侧282相对。在一些实施例中，第六侧282是弯曲的。在一个实例中，第六侧282的曲率半径可在约160mm至约230mm之间。在另一个实例中，第六侧282的曲率半径可比处理容积139中的待处理的基板的半径大约10mm至约80mm之间。气体注射通道249设置在面向基板101的第六侧282上。第一侧232和第二侧234可大致上垂直于第四侧222，而允许在处理腔室100内的更为紧密的密封。当第六侧282是弯曲的以使得曲率与基板101的曲率一致时，朝向基板101的气流中的湍流气流减少，而导致气流中的均匀性。
图4示出根据另一个实施例的气体注射器147的示意性截面俯视图。如所图示的，气体注射器147包含主体230，其中气体注射通道249形成在该主体中。气体注射通道249具有两个内表面279、280及多个线性舵(rudder)220。尽管仅有两个线性舵220被图示在图4中示出的实施例中，但应理解到任何数目的线性舵220可被包含在气体注射器147中。主体203和线性舵220可由石英或不与反应气体反应的任何其他材料制成。气体注射器147被分隔线215分为第一部分231和第二部分229，其中分隔线215平行于Y方向。多个线性舵220被设置在第一部分231中。第一部分231和第二部分229可为进行组合而制成气体注射器147的两个分开的部件，或第一部分231和第二部分229可由同一部件制成。气体注射器147耦接至入口143，并且入口143将反应气体输送至气体注射器147。气体注射器147被配置为将反应气体输送至基板101。
气体注射器147被轴线210分为顶部分235和底部分233，其中轴线210平行于X方向。根据一个实施例，线性舵220的设置和倾斜方式使得反应气体大部分地或完全地流过气体注射器147的顶部分235。如果反应气体被允许流过气体注射器147的底部分233，则很大一部分的反应气体会错过大部分的基板面积，并且保持为未反应的或被吸入侧端口122，然后被吸入侧排气泵300，从而浪费了反应气体，并导致设置在处理容积139的右侧延伸处(亦即在第一边缘304附近)的基板的部分上的不均匀的膜生长。此外，在没有舵的情况下，气体注射器147呈现出喷射流状的流动，其中主气流145集中在一个窄的流中。本文中揭示的具有舵220的气体注射器147允许主气流145在宽得多的区域中扩散，同时仍然集中在处理容积139的左侧延伸上(亦即在第二边缘302附近)。
通过气体注射器147的顶部分235的主气流145允许主要地或完全地在处理容积139的左侧延伸中(亦即在第二边缘302附近)的基板101的部分上进行膜生长。此外，由于线性舵220的缘故而增加的反应气体的循环增大反应气体与基板101的反应速率，从而导致更快的膜生长。线性舵220被设置成使得在第二边缘302附近的处理容积139的左侧延伸处的反应气体的整合的速度尽可能地高，同时在第二边缘302附近的处理容积139的左侧延伸中，整合的速度仍尽可能地均匀。相比于其他舵形状(例如楔形)，线性舵220允许主气流145的速度更高。
多个线性舵220可以任何的排列设置在气体注射器147的第一部分231内。多个线性舵220朝向处理容积139的第二边缘302而相对于轴线210具有角度α。根据一些实施例，线性舵220中的每一者可具有相同的角度α或不同的角度。根据一些实施例，角度α从约5°至约85°变化(例如从约25°至约55°，或从约35°至约45°)。根据一个实施例，多个线性舵220中的至少一者的端部220E与底表面202分开约15mm至约60mm的距离。根据一个实施例，多个线性舵220中的至少一者的端部220E与分隔线215分开约35mm至约45mm的距离。根据一个实施例，在多个线性舵220中的线性舵具有从约25mm至约75mm的长度。根据一个实施例，多个线性舵220被设置成使得从气体注射器147出来的反应气体的主气流145具有约100或更小的雷诺数(Reynolds number)(Re)，并且主气流145是层流的。
在一些实施例中，在输送反应气体至基板101的表面期间，可以将基板101从约23℃的温度加热至约1200℃。可以输送反应气体，以使得反应气体在第二边缘302附近的处理容积139的左侧延伸中的基板101的部分上生长膜。膜的体积中的约60％至约90％或更多被设置于第二边缘302附近的处理容积139的左侧延伸中。
尽管在本申请案中论述了热处理腔室，但本公开内容的实施方式可被使用于其中期望均匀的气流的任何处理腔室中。
本公开内容的益处包含：在处理腔室中使用不对称的气体注射器以朝向基板的边缘引导气体而控制整个基板上的生长均匀性。不对称的气体注射器指向朝向处理容积的边缘的气流。气流可进一步通过侧泵被重新引导至处理容积的另一边缘。特定地，已经观察到引导气体通过不对称的气体通道将显著地增加在
Figure BDA0003188491240000111
工艺中于基板的边缘处或在基板的边缘附近的反应，从而导致沿着基板的边缘的改善的厚度均匀性，以及基板的改善的整体厚度均匀性。
尽管前述内容关于本公开内容的实施方式，但在不偏离本公开内容的基本范围的情况下可以设计本公开内容的其他和另外的实施方式，且本公开内容的范围由随附的权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于处理基板的气体注射器，包含：
主体，所述主体具有能连接至气体源的入口，所述气体源被配置为当处理在基板支撑件上的基板时，在第一方向上提供气流至所述入口，所述基板支撑件设置于处理腔室的处理容积内，其中所述基板支撑件具有第一边缘和第二边缘，所述第二边缘在正交于所述第一方向的方向上与所述第一边缘相对；及
气体注射通道，所述气体注射通道形成在所述主体中，其中
所述气体注射通道与所述入口流体连通，
所述气体注射通道被配置为输送所述气流至所述处理腔室的入口，
所述气体注射通道具有平行于第二方向的第一内表面和平行于第三方向的第二内表面，
所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向平行于第一平面，并且
所述第二方向和所述第三方向不与所述基板的中心相交，并朝向所述基板支撑件的所述第二边缘而与所述第一方向成一角度。
2.如权利要求1所述的气体注射器，其中
所述第二方向从所述第一方向朝向所述基板支撑件的所述第二边缘倾斜达15°至35°之间，以及
所述第三方向大致上与所述基板支撑件的所述第二边缘相切。
3.如权利要求1所述的气体注射器，进一步包含：
第一侧，所述第一侧平行于所述第一方向；
第二侧，所述第二侧平行于所述第一方向并且在正交于所述第一方向的第四方向上与所述第一侧相对，所述第二侧具有与所述第一侧大致相同的长度；
第三侧，所述第三侧平行于所述第四方向；
第一曲面，所述第一曲面在所述第一侧与所述第三侧之间延伸；
第二曲面，所述第二曲面在所述第三侧与所述第二侧之间延伸；
第四侧，所述第四侧平行于所述第四方向并且在正交于所述第一方向和所述第四方向的第五方向上与所述第三侧相对；
第三曲面，所述第三曲面在所述第一侧与所述第四侧之间延伸；
第四曲面，所述第四曲面在所述第四侧与所述第二侧之间延伸；
第五侧，所述第五侧平行于所述第四方向；及
第六侧，所述第六侧平行于所述第四方向并在所述第一方向上与所述第五侧相对，其中所述入口设置在所述第五侧上且所述气体注射通道设置在所述第六侧上。
4.如权利要求1所述的气体注射器，进一步包含：
多个线性舵，所述多个线性舵设置在所述气体注射通道内。
5.如权利要求4所述的气体注射器，其中
所述多个线性舵中的每一者从所述第一方向朝向所述基板支撑件的所述第二边缘倾斜达25°至55°之间，并且
所述多个线性舵中的至少一者的端部与所述气体注射通道的内表面分开达15mm与60mm之间的距离。
6.一种用于处理基板的设备，包含：
腔室主体，所述腔室主体具有腔室气体入口、腔室气体出口及处理容积，所述处理容积在第一方向上在所述腔室气体入口与所述腔室气体出口之间；
基板支撑件，所述基板支撑件设置在所述处理容积内；
气体注射器，所述气体注射器具有注射器入口和气体注射通道，其中
所述注射器入口能连接至气体源，所述气体源被配置为当处理在所述基板支撑件上的基板时，在所述第一方向上提供气流至所述注射器入口，
所述气体注射通道与所述注射器入口流体连通，
所述气体注射通道被配置为输送所述气流至所述腔室气体入口；
排气组件，所述排气组件耦接至所述腔室气体出口，所述排气组件包括第一主排气泵；及
侧排气泵，所述侧排气泵经由所述腔室主体的侧端口耦接至所述处理容积，其中
所述侧端口设置在所述基板支撑件的第一边缘附近，
所述气体注射通道具有平行于第二方向的第一内表面和平行于第三方向的第二内表面，
所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向平行于第一平面，并且
所述第二方向和所述第三方向不与所述基板的中心相交，并且朝向所述基板支撑件的第二边缘而与所述第一方向成一角度，所述第二边缘在正交于所述第一方向的第四方向上与所述第一边缘相对。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述基板支撑件能围绕所述基板的所述中心旋转。
8.如权利要求6所述的设备，其中
所述第二方向从所述第一方向朝向所述基板支撑件的所述第二边缘倾斜达15°至35°之间，并且
所述第三方向大致上与所述基板支撑件的所述第二边缘相切。
9.如权利要求6所述的设备，其中所述排气组件进一步包含第二主排气泵。
10.如权利要求6所述的设备，其中所述气体注射器进一步包含设置在所述气体注射通道内的多个线性舵。
11.如权利要求10所述的设备，其中
所述多个线性舵中的每一者从所述第一方向朝向所述基板支撑件的所述第二边缘倾斜达25°至55°之间，并且
所述多个线性舵中的至少一者的端部与所述气体注射通道的内表面分开达15mm与60mm之间的距离。
12.一种用于处理基板的方法，包含：
当处理在设置于处理腔室的处理容积内的基板支撑件上的基板时，从气体源在第一方向上注射气流至气体注射器，所述基板支撑件具有第一边缘和第二边缘，所述第二边缘在正交于所述第一方向的方向上与所述第一边缘相对，其中
所述处理腔室具有腔室气体入口和腔室气体出口，且所述基板支撑件在所述第一方向上设置在所述腔室气体入口与所述腔室气体出口之间；及
将所述气流从所述气体注射器注射至所述处理腔室，其中
来自所述气体注射器的所述气流在第二方向与第三方向之间被引导，并且
所述第二方向和所述第三方向不与设置在所述基板支撑件上的基板的中心相交，并且朝向所述基板支撑件的所述第二边缘而与所述第一方向成一角度。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包含：
围绕所述基板的所述中心旋转所述基板支撑件。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包含：
通过设置在所述处理腔室的第一侧上的第一主排气泵和设置在所述处理腔室的第二侧上的第二主排气泵，从所述腔室气体出口排出所述气流，所述第二侧在正交于所述第一方向的第四方向上与所述第一侧相对。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包含：
通过设置在所述处理腔室的第一侧上的第一主排气泵从所述腔室气体出口排出所述气流以及通过设置在所述基板支撑件的所述第一边缘附近的所述处理腔室的所述第一侧上的侧排气泵从所述处理容积排出所述气流。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6426298B2 (ja) * 2015-10-19 2018-11-21 東芝三菱電機産業システム株式会社 成膜装置
CN106803538B (zh) * 2017-01-13 2019-08-23 浙江大学 垂直取向结构的二维有机-无机杂化钙钛矿薄膜材料
US11486038B2 (en) * 2019-01-30 2022-11-01 Applied Materials, Inc. Asymmetric injection for better wafer uniformity
CN114599816B (zh) * 2019-09-09 2024-10-29 应用材料公司 输送反应物气体的处理系统和方法
CN117684156B (zh) * 2024-01-11 2024-06-21 北京北方华创微电子装备有限公司 边缘进气装置、半导体工艺腔室及半导体工艺设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080073324A1 (en) * 2004-07-09 2008-03-27 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method For Processing Outer Periphery Of Substrate And Apparatus Thereof
CN104334775A (zh) * 2012-06-07 2015-02-04 索泰克公司 沉积系统的气体注入组件、包括这种组件的沉积系统和相关方法
CN104798446A (zh) * 2013-03-12 2015-07-22 应用材料公司 具有方位角与径向分布控制的多区域气体注入组件
CN107403714A (zh) * 2016-04-28 2017-11-28 应用材料公司 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计
CN108400102A (zh) * 2017-02-06 2018-08-14 应用材料公司 经改良的半角喷嘴

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61253822A (ja) 1985-05-07 1986-11-11 Oki Electric Ind Co Ltd 化合物半導体薄膜の製造装置
JPH11176811A (ja) * 1997-12-11 1999-07-02 Sony Corp ドライエッチング装置
US6291800B1 (en) 1998-02-20 2001-09-18 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus and substrate processing system
US6143079A (en) 1998-11-19 2000-11-07 Asm America, Inc. Compact process chamber for improved process uniformity
JP3516654B2 (ja) 2000-12-27 2004-04-05 信越半導体株式会社 気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2003100855A (ja) 2001-09-27 2003-04-04 Shin Etsu Handotai Co Ltd シリコン単結晶ウェーハ処理装置、シリコン単結晶ウェーハおよびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
US7163587B2 (en) 2002-02-08 2007-01-16 Axcelis Technologies, Inc. Reactor assembly and processing method
US20030178145A1 (en) 2002-03-25 2003-09-25 Applied Materials, Inc. Closed hole edge lift pin and susceptor for wafer process chambers
JP4379585B2 (ja) 2003-12-17 2009-12-09 信越半導体株式会社 気相成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2005259902A (ja) 2004-03-10 2005-09-22 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US20050221618A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Amrhein Frederick J System for controlling a plenum output flow geometry
KR100621777B1 (ko) 2005-05-04 2006-09-15 삼성전자주식회사 기판 열처리 장치
TW200809926A (en) 2006-05-31 2008-02-16 Sumco Techxiv Corp Apparatus and method for depositing layer on substrate
TWI341872B (en) 2006-08-07 2011-05-11 Ind Tech Res Inst Plasma deposition apparatus and depositing method thereof
US7981262B2 (en) 2007-01-29 2011-07-19 Applied Materials, Inc. Process kit for substrate processing chamber
US7879183B2 (en) 2008-02-27 2011-02-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for front side protection during backside cleaning
JP2009239082A (ja) 2008-03-27 2009-10-15 Tokyo Electron Ltd ガス供給装置、処理装置及び処理方法
KR20150136142A (ko) 2008-04-16 2015-12-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 웨이퍼 프로세싱 증착 차폐 컴포넌트들
US9127360B2 (en) 2009-10-05 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with cross flow
US9870937B2 (en) 2010-06-09 2018-01-16 Ob Realty, Llc High productivity deposition reactor comprising a gas flow chamber having a tapered gas flow space
JP5837290B2 (ja) 2010-08-31 2015-12-24 信越半導体株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャル成長装置
KR101165326B1 (ko) 2010-10-06 2012-07-18 주식회사 유진테크 대칭형 유입구 및 유출구를 통해 반응가스를 공급하는 기판 처리 장치
US9512520B2 (en) 2011-04-25 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate processing system
KR20160003831A (ko) 2013-04-30 2016-01-11 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공간적으로 분포된 가스 통로들을 갖는 유동 제어 라이너
JP6424384B2 (ja) 2014-08-01 2018-11-21 昭和電工株式会社 化学気相成長方法
KR102264257B1 (ko) 2014-12-30 2021-06-14 삼성전자주식회사 막 형성 방법 및 이를 이용한 반도체 장치 제조 방법
US9966270B2 (en) * 2015-03-31 2018-05-08 Lam Research Corporation Gas reaction trajectory control through tunable plasma dissociation for wafer by-product distribution and etch feature profile uniformity
CN107690487B (zh) 2015-06-12 2021-03-09 应用材料公司 用于半导体外延生长的注射器
KR102350588B1 (ko) * 2015-07-07 2022-01-14 삼성전자 주식회사 인젝터를 갖는 박막 형성 장치
US10312121B2 (en) * 2016-03-29 2019-06-04 Lam Research Corporation Systems and methods for aligning measurement device in substrate processing systems
CN214848503U (zh) * 2018-08-29 2021-11-23 应用材料公司 注入器设备、基板处理设备及在机器可读介质中实现的结构
US11486038B2 (en) * 2019-01-30 2022-11-01 Applied Materials, Inc. Asymmetric injection for better wafer uniformity
US20220165547A1 (en) * 2020-11-24 2022-05-26 Applied Materials, Inc. Novel and effective homogenize flow mixing design

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080073324A1 (en) * 2004-07-09 2008-03-27 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method For Processing Outer Periphery Of Substrate And Apparatus Thereof
CN104334775A (zh) * 2012-06-07 2015-02-04 索泰克公司 沉积系统的气体注入组件、包括这种组件的沉积系统和相关方法
CN104798446A (zh) * 2013-03-12 2015-07-22 应用材料公司 具有方位角与径向分布控制的多区域气体注入组件
CN107403714A (zh) * 2016-04-28 2017-11-28 应用材料公司 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计
CN108400102A (zh) * 2017-02-06 2018-08-14 应用材料公司 经改良的半角喷嘴

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