TW200829713A - Small volume symmetric flow single wafer ALD apparatus - Google Patents

Description

200829713 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明剌於一種小體積對稱流原子層沈積裝 置’該裝置藉由最小化反應空間體積且同時保持與轴外晶 圓傳輸槽閥及/或軸外下游哪送導管相關氣流之對稱性來 改善ALD循環時間。 【先前技術】 ALD反應器可具有多種設計構造。習用單晶圓ald反應 器構造包括一交叉流設計（Sunt〇la)，其中注入氣體之連續 化學前體曝光（脈衝）及移除（沖洗）大致水平地流動跨越該 晶圓表面且同樣在該水平方向上被唧送出。可在相同水平 平面中相對於該氣流方向以直角角度實施晶圓傳輸。一直 使用術語π行波π來表示時間相依前體脈衝自注入孔至泵浦 孔的運動。舉例而言，參見Τ· Suntola所著的"Atomic

Layer Epitaxy,"(Handbook of Crystal Growth 3, Huerle ed·，

Ch. 14, pp. 601 et seq. (1994)) 〇 在所謂的'純1’ALD製程中，在引入第二前體前，將第一 前體完全從該反應空間中移除。參見S.M· Bedair所著的 ••Atomic layer epitaxy deposition processes，，，（J· Vac. Sci

Tech· B12 (1)，Jan / Feb，pp. 179 et seq· (1994))。然而，當 晶圓放大至較大大小（例如300毫米及450毫米）且循環時間 被迫較低限制時，在該晶圓邊緣處沿行波方向發生不期望 之寄生化學氣相沈積（CVD)。該寄生CVD係由於來自該第 一前體之分散矣尾中剩餘前體與該第二前體之起始在時間 123076.doc 200829713 及空間上同時共存之不期望之化學反應。在許多⑽製程 中寄生CVD係不合意的，此乃因其可導致晶圓内部膜厚产 不均句度增加、階梯覆蓋率減小及晶圓表面上其他膜性^ 非又I改吏為避免此寄生CVd ’於脈衝之間使用前體 移除。常常’需要長移除時間。在水平單晶圓架構中，為 避免此寄生CVD ’須將該第—前體脈衝之後緣濃度減至痕 量級，例如一小於該第一前體峰值約ι%之任意數字。舉 例而言，參見頒予Sumola的美國專利第6,〇15,59〇號。 由於ALD係一自我限制製矛呈，可證明該等前體流之方向 及對稱性無關緊要，此乃因若有足夠的時間用於該前體移 除週期卜般稱為，，沖洗週期，，），則將沒有顯著的CVD。然 而為了求付同沈積速率（厚度/單位時間或低循環時間）， 田為了商業製y貝值而將沖洗時間迫降至最低可能時間 時’該流之對稱性變得重要起來。此乃因，當在脈衝及沖 洗時間之實際限制下操作時，該流對稱性將極大地決定該 晶圓上之沈積厚度對稱性。 其他單晶圓設計使用自軸心及軸對稱垂直氣體分佈模組 (GDM)(例如，使用一軸心孔或蓮蓬頭）注入的前體氣體。 圖1中顯不此一系統100之一實例。此處’藉由垂直注入將 前體A及B(分別為11G及112)及/或H氣體118經過一 GDM 116引入（例如’在該等前體的情況下，在閥門㈣及 122控制下)至一反應室114中。此配置容許徑向氣流流過 -晶圓m(由加熱器基座126支撐於室ιΐ4中）上方，繼之係 128之垂直哪送°在此情況下，該分散尾被限制 123076.doc 200829713 成重疊跨越該晶圓半徑（直徑值的i/2);此在高反擴散情況 下較有利。現今，許多商業單晶圓ALD反應器使用此種具 有徑向流動、繼之以垂直唧送之垂直前體注入形式。舉例 而言’參見頒予Lee等人的美國專利第7，丨38,336號。 參照圖1論述的理想化垂直注入/徑向流動/垂直下游唧送 没计谷許快速唧送（例如，在所有方位唧送）及移除未使用 之氣體及副產物氣體，同時達於圓邊緣處提供流動對稱 〇 性。然而，對於最佳化ALD操作，通常反應空間體積13〇 及下游體積132相對大。進一步，在實際商業ALD(或CVD) 系統中’該泵浦不能始終相對於該氣流配置對稱地放置， 且須將該等晶圓透過一出入槽閥總成（未顯示於圖丨中）引入 該反應室中及自該反應室中移除。該等對晶圓載入/卸載 之要求及不對稱唧送構造破壞圖丨中圖解說明之原本對稱 设计之對稱性。 圖2a及2b幫助圖解說明此後一點。圖2a係一類似於圖2 中所示之反應器系統2〇〇之局部剖視俯視圖，而圖2匕係其 側視圖。在此配置中，將晶圓224透過一矩形槽閥2〇4以一 接近於該反應器壁之反應室半徑或外表面上之特定方位及 範圍（Θ1&ΔΘ])自一晶圓搬運機構21〇引入至該反應室中。 士圖2b中示思性顯示，該槽閥及其進入該室内部之矩形通 道破壞了徑向氣流之對稱性。 此外，下游排氣泵浦228通常被設定在一方位及範圍（㊀2 及ΑΘ2) ’其中I 一般而言不需要與…相同。雖然該配置容 、内軸上機械驅動支撐硬體以達成一可垂直活動基座120， 123076.doc 200829713 但δ亥專對稱性一起可遂站jjy 、 // 208^ /-¾ P ^ 形成再循環穴、停滯區（206$ 208)及/或唧送方值不 ^ 、 勻陸。舉例而言，若來自該第一前 體^之剩餘前體被唧送或播 泣 二平入來自該晶圓之一非均勻方位 /瓜中，存在寄生CVD朝向嗲曰m ^ ^ a门磙日日固之一個方位方向非對稱地 或非均勻地發生之額外嬙 械里。在此情況下，由於再循環、 滯留及/或唧送作用，寄 吁生CVD之起始非對稱地且過早地 發生在特定方位方向或角度上。 在先前技術中已知一 該前體注入組件（例如， 性。舉例而言，參見M.

小反應空間（該晶圓上方該晶圓與 一蓮蓬頭）之間的空間）體積之合意 Ritala及 M· Leskela所著的"Atomic

Layer DeP〇Siti〇n"(Ha議⑽ Of Thin Film Materials，H, Nalwa, ed., vol.l, Ch. 2, pp.l〇3 et seq. (2002)) 〇 I^ALD^ 應空間體積應最小化以減少前體移除時間、減少滞留時間 請1〇W)且因此減少ALD循環時間。藉助一可垂直活動的 基座設計（例如，#見受讓予本發明之受讓人且以引用方 式併入本文之D〇ering等人的美國專利第夂以5/”號），該 晶圓平面與該反應器蓋中氣體分佈孔（蓮蓬頭）之間的距離 可被最佳化以達成流動時間與滯留時間之均勻性；亦即該 反應器空間體積可在局部均勻曝光限制内減至最小。此 外，该反應空間可在該基座邊緣與該反應器上部内壁之間 包含環狀區域，該環狀區域係寄生反應空間體積。 雖然藉由使用一可垂直活動的基座/加熱器（該基座/加熱 反構ie必便當遠晶圓及其加熱器/基座處於製程位置時 該晶圓在該晶圓槽閥上方）可大致恢復由晶圓槽閥及晶圓 123076.doc 200829713 ( 通道之方位放置而遭破壞掉的流對稱性’但該方法對於精 細控制對稱流仍十分有限。舉例而言’當該基座處於其製 知位置時，下游乳體仍可在該晶圓平面下方與該晶圓槽闕 相關聯之穴中形成停滯區及渦，所需者乃一提供 最小反應空間體積及經改良對稱流且同時維持與習用晶圓 :槽)傳輸機構合作能力的反應器設計。本發明提供一種對 該等要求之解決方法，從而得到一具有對稱流的小型、受 限制體積，從而得到一高生產量、高效能(Hp)單晶圓反應 【發明内容】 在本發明之一實施例中，一反應室裝置包括一可垂直活 動的加熱器基座’纟中該加熱器基座連接至一擔當氣體導 笞的裒开y附著式流動環，當該基座處於製程（較高）位置 時’該流動環之-出Π槔延伸至—晶圓傳輸槽閥底部下 方。 #本t日月之另一f施例提供一種含一加熱器基座的反應室 哀置°亥加熱器基座在其基座週邊處連接至一環形附著式 流動環導管，該導管在其邊緣具有一外表面，：該 基座相對於其載入位置處於製程（較高）位置時，該外表面 將該晶圓上方及該晶圓下方至該流動環底部之反應器外部 空間與該受限制反應空間隔離開。 =又一實施例中，本發明提供一種含一加熱器基座的反 應至裝置，該加熱器基座在該基座週邊處連接至一環形附 著式流動環導管，肖導管在其邊緣具有—外表面，當該加 123076.doc 200829713 熱裔基座相對於其載入位置處於製成（較高）位置時，該外 表面將該晶圓上方反應器之外部空間與該受限制反應空間 隔離開，該外邊緣靠近一附著至反應器蓋的環形環放置， 且该環及導管外部構件一起充當一舌榫（丁IG)構造。有 時，5亥TIG设汁可具有一階梯（sc)輪廓，因而限制下游氣 體擴散回流至該反應器之外部空間。 本發明之又一實施例提供一種相對於其載入（較低）位置 具有一可垂直活動基座（VMS)的反應室裝置，該基座在該 基座週邊處連接至一環形附著式流動環（AFR)\(或深流動 環（DFR))導管，該環形AFR將反應氣體流出物傳送至一相 對於該反應室之軸心中心離軸的下游泵浦孔。在某些情形 中，可將一下游擋板放置於該環形AFR之較低孔與該下游 泵浦之間以在上游晶圓平面中晶圓邊緣處獲得對稱氣流。 本發明之尚一實施例提供一如上所述且具有一經連接以 自該反應空間移除氣流之泵浦之TIG室構造，該arr導管 及该較低室通向該泵浦。放置一容許繞過該反應空間及該 AFR導管的氣體注入孔，使得透過該孔注入之氣體進入該 通向該AFR輸出孔下部之泵浦之流+。因此，在該afr輸 出孔與該泵浦輸入孔之間無需其他限流器，該孔在該ald 循環期間即允許週期性地將一氣體直接注入至直接通向該 泵浦輸出孔的唧送導管内。在某些情形中，可在方位點注 入如此注入之氣體以達成均勻曝光及一致的滯留時間。同 樣，4 AFR之孔可在其孔平面處具有空洞形式之限流器， 且该等空洞可沿不同方位方向不同地設計以在該晶圓平面 123076.doc 200829713 處產生對稱流。該TIG設計可使得該tig蓋元件之内緣彎 曲以移除該反應空間中之死區。 可進一步於一（例如）在上面參考Puchacz等人及Strauch Seidel之專利申凊案中所描述的，，多單晶圓"(MSW)反應 • 益系統中利用本文描述之HP ALD設計。在彼情形中，可 將數個（例如，四個）大致獨立的Hp反應器放置於一共同真 空殼體系統中。在Strauch & Seidel之申請案中，在放置於 f ^ 相同主真空殼體内的原本大致獨立操作的反應器之間有小 氣流（與對流相對，主要藉由擴散回流）之附加要求。 因而，將本文所描述之HP ALD系統相對於該經限制反 應空間體積（經最小化且經最佳化）以該Hp反應區外部之最 小再循環性、對稱流及小氣體反應物傳輸來定量。參見圖 3其圖解說明該DFR、晶圓槽閥位置及DFR孔在該槽閥下 部之相對方位。該系統可用於一單晶圓沈積，具有一單一 載體，其用於置於該載體上之多個更小晶圓上之沈積，或 〇 具有不在載體上之多個基板。重要的是，在使用該經限制 設計作為一單一、獨立式晶圓反應器之背景中，該等反應 物有益地免於被沈積在該反應室内壁上，因而在單晶圓反 " 應器之維護益處方面提供一進步。 • 【貫施方式】 本文描述一種小體積對稱流（SVSF)裝置，其被界定為一 具有軸對稱流使得反應器壁之化學傳輸最小化之最小ald 反應空間體積。本說明書包含反應器設計及其功能、及對 如下因素組合作用之討論：反應空間之小體積、將反應空 123076.doc -12· 200829713 f與反應器壁隔離而無滯留及再循環之普通化設計、晶圓 平面下方氣體膨脹體積之最及一 i商机呌夕1 及在所有情況下經合 成二之：多層扼流下游栗浦構造在具有可維護性及總 成特被之轴外D即送㈣的情況下達成流對稱之潛能。 小體積車由對稱流ALD反應器設計之一需考量事項係 Ο ==體快速且大致均勻地輸送至具有高拓撲形體：半 導f曰曰圓或晶圓或工件上。為達成最小的曝光時間及高效 力的别體使用率，我們期望將化學前體在幾乎相同的時間框 $内且以幾乎相同的濃度帶入至該晶圓中 縱橫形體。 回 、相同時間曝光之益處係在該晶圓區域上方達成高效共形 塗層。高拓撲形體之晶圓内不均勻性將最佳地小，而同時 轻用-最小量之前體。為理解此，我們參考用於塗覆具 有回縱仏比”空洞”之理論。R. G〇rd〇n等人所著的”八幻⑽

Model f〇r step Coverage by Atomic layer Deposition in Narrow

Holes or Trenches，"（Chem· Vap. Deposition，9, Νο·2, pp· 73 et seq. ^003))。—單_ ALDw體之曝光藉由氣體擴散自該空洞頂 口P下至底部傳輸至該等内表面來進行。置於該晶圓上前體 ^達位置附近的空洞將首先以一合適足夠劑量的單脈衝塗 覆接近該空洞頂部且稍後塗覆該空洞之底部。離該晶圓上 第一前體到達位置更遠處之空洞稍後將在其形體底部塗覆 至飽和。具有分佈式垂直注入的反應器更適合於高效地滿 足此條件，而具有水平注入的反應器在這點上表現得不 佳。為達成一高效塗覆，最好使用一經合適設計之蓮蓬頭 123076.doc -13 - 200829713 或氣體分佈歧管（GDM) ’其中該等氣體盡可能同時分佈於 整個晶圓表面上。 一最佳ALD系統包含如下考量事項··將化學前體快速且 兩效率地遞送至GDM中，且GDM又將快速前體流提供至 該反應空間中（例如，參見2〇〇6年4月5曰申請之Daiton等人 的美國專利申請案第11/278,700號，其受讓予本發明之受 讓人且以引用方式併入本文）。具有均勻注入及低滯留時 間的蓮蓬頭（及具有高分壓之化學前體源汽化器）之詳細設 計係獨立於該反應器自身設計的考量事項，但必須經最佳 化並與最佳慣例整合以得到一具有充分競爭性的系統。 總之’一高效能系統包括一能夠藉助該GdM及最佳化反 應室設計快速遞送前體蒸汽之高分壓的化學前體源。對本 揭示内容來說，我們將該化學源/遞送、GDM及反應器看 作相對於彼此模組化且可分別最佳化。然而，如上所述， 為獲付尚拓撲形體之有效均勻塗覆，人們有利地在該晶圓 中心及邊緣處幾乎㈤日寺地使用㈣稱曝光及使用_軸對稱 於該晶圓邊緣處氣流之反應器設計。 在考里軸對稱流優點時，我們討論在晶圓曝光及將反應 物及田u產物自該反應室中移除期間對稱流之益處。以方位 對稱性移除前體之重要性係關乎位於晶圓之中心圓形區附 近或圍繞晶圓之邊緣（在—油煎圈餅或環形區域中）的所有 方位位置處寄生CVD起始之最小化。若在接通"B”前體脈 衝時” A”前體之上游殘餘物佔優勢’則中心處附近之寄生 CVD之特徵將會出現。在該等情況中，該刪區域尚未充 123076.doc -14- 200829713 分清除。相反地，若右” 1 t τ & & 則體之前緣到達晶圓邊緣附近 時A刖體之下游殘蘇从 ’、务伯‘勢，該晶圓邊緣附近之寄生 CVD之特徵將會出現。 予生 ▲ t人 亥專h況中，該晶圓下游之區域 尚未清除。此外，盔私Η π Χ 、 “、、,疋否具有方位對稱性，若該設計允 峰流在與该晶圓槽閥相關 關聯的穴區域中再循環或滯留於不 需要的死區隅角中，繼而、、m 、、’ 渦^可產生且前體殘餘物可存在 於該前體移除/沖洗時期且引發寄生CVD。

ί; 因而，設計挑戰之起始限制因素係： a.相對於該靶工件，該 主入k偏好一具有軸對稱幾何形 狀之GDM。舉例而言，此可係一圓形GDM’盆中心 料（至少當在該處理位置時）於其上將發生沈積之一 形晶圓（或其他JL株^ ^ 仵）或一群組圓形晶圓（或工件）。 b ·精由機械手搬運使用皮〇>I、头、ra 文用水千運動透過一矩形槽閥將該等 晶圓置於該加熱器基座上。 c.通向下縣浦之料埠可相對於巾4圓軸係離轴。 d·擬將反應空間（蓮蓬頭與晶圓表面之間的體積）最小 化〇 e.擬將下游體積最小化，從而將導致長沖洗時間的氣體 膨脹最小化，及消除（不必要的）下游阻塞物之使用， 從而最大化自該反應空間至該下游泵浦之傳導。 f·可在不使用一進氣口之引入點下游側上限制阻塞物之 情況下實施一多層流，以修改下游泵浦之有效唧送速 度，從而改良晶圓上之ALD反應效率。 ALD彳盾環時間（CT)由以下組成··曝光一第一前體、繼而 123076.doc -15 - 200829713 移除（或π沖洗’’）該第一前體之未使用部分为楚 一 刀及弟一前體之反 應副產物、接著曝光一第二前體且移除該第二前體之未使 用部分及第一前體之反應副產物。該四個循環時門單—之 總和係該ALD CT。 在本發明中，為最小化該反應器空間體積（圖3中之 3 0 5)’藉由將一導向環形u即送導管3 4 4附著至_可垂直活 動加熱器基座326之邊緣來界定一受限制的流通路徑。該 設計將該流通路徑放置且限制在盡可能接近該晶圓且採取 一機械地附著至加熱器基座326的流動環345之形式。夢由 使用一附著至一活動垂直基座（例如，參見上面引用的 Doling的文獻）的環形導管流動環，可極大地減小前體移 除週期且增大循環時間（CT)(例如，參見j· Dalton等人在 2006 年 7 月 24-26 日的 ALD2006 International Conference of the American Vacuum Society，Seoul Korea上提交的，，High Performance ALD Reactor for Advanced Applications，，，）。 L / 流動環3 4 5 (具有内表面元件3 5 4及外表面元件3 5 5)具有 一帶有一標稱上與該基座一樣高的輸出孔346的導管。當 該晶圓（亦即，該基座）處於處理位置中（例如，參見圖5) ’ 時’該流動環之較低孔348係處於或大致處於槽閥204之較 ， 低邊緣502下方。該限制提供極佳的與該槽閥之對流隔離 且改善該晶圓邊緣及恰好該晶圓表面下游處之流對稱性。 繼而合適地界定深流動環（DFR) 345。將該DFR外緣放置得 接近於下游反應室壁35〇，從而使到達槽閥204及上部外反 應器壁表面320之分散回流最小化。 123076.doc -16- 200829713 當將具有深流動環345的可垂直活動基座326提升至 其”向上”或處理位置中時，DFR 345之外表面元件355被放 置成緊密接近且重疊於一 ”蓋環”375(由内元件376及一外元 件377組成）之内表面元件376之底部，而，，蓋環，，375係附著 至反應1§ 3 14之蓋380内部。圖3中圖解說明該基本設計。 蓋環375之内表面元件376及流動環345之外表面元件^^“為 反應物流界定限制表面且提供反應空間限制。因而，在一 個貫施例中，當該加熱器基座處於一處理位置時，該加熱 器基座週邊處之DFR隔離一晶圓位置上方及下方之反應器 外部空間。 藉由反覆模擬，已發現（仍有）少量的反應物在該流動環 導管及忒蓋環之既定隔離區域内向上游回擴散。此導致該 反應壁上出現不合意之沈積物，且在（例如）一多單晶圓 反應器情形中（例如，如Puchacz等人在上面引用的美國專 利申請案第1 1/224,767號中所描述者），導致既定獨立反應 〇 器之間過度的分散串擾。 因此，現參照圖物，本發明之一實施例（類似於圖3中所 不之系統300)以一凹槽408組態反應器蓋環4〇2，當該基座 • 426被’’向上，’定位以進行處理時，凹槽408允許一流動環 ' 406之一外表面404插入該凹槽中。如圖所示，其結果乃一，，舌 槽·’（TIG)設計。藉由計算流體動力學（CFD)模擬，該丁1(}設 計（以實務上可控制之最小機械尺寸）產生一相對於該晶圓 沈積速率在外反應器壁420上產生約一 } 〇〇倍穩定狀態沈積 速率減少程度之回擴散化學濃度。 123076.doc -17- 200829713 如圖4b中所示，亦可使用一替代”階梯，，式設計將反應空 間435與外部反應器壁42〇隔離開。在此情況下，該流動環 類似一僅與一單蓋環422嚙合的階梯配置；然而，當人們 考量該反應器之外壁420的影響時，存在一與該單蓋環相 關聯之等效TIG設計。當然，該設計在階梯至環間隔432及 434處需要緊密公差來達成優良的隔離效能。 如圖4c中所示，藉由使用一在該流動環及蓋環上具有匹

配之階梯輪廓的TIG設計可達成擴散回流之進一步減小。 於此，當該基座處於其處理位置時，一内蓋環422及一外 蓋環424為該階梯樣流動環之外壁43〇之，，舌，，部分$提 供’’凹槽’’以使其駐留於其内。對該階梯式TIG設計之回擴 散之支援模擬指示回流擴散相對於該穩定態晶圓沈積速率 而減少ιο5οοο倍，此視該階梯中實際間隔436及438的值而 定。該階梯式TIG設計亦解決機械熱膨脹（主要為徑向膨 脹）問題，該問題原本可使得難以實際維持一 tig設計中所 需之公差。 圖6圖解說明使用該階梯式TIG設計6 10的另一實例且顯 不當該基座處於其向上或處理位置時流動環6〇5與晶圓槽 閥204彼此之間的關係。 見L回圖4d ’本發明範圍内亦涵蓋更高階多階梯設計， 例如此圖式中圖解說明之3臺階階梯44〇。此構造可比上述 -臺階或兩臺階階梯甚至更進一步地減少到達反應器壁 420的擴散傳輸。因而，對於可導致廣義階梯,,設計的 附著流動環設計存在—分層次效能，Μ多個階梯臺階盘 123076.doc 200829713 TIG樣元件組合。 重要的是，假若該DFR未被定義為比該槽閥延伸得更 深，則與該槽閥相關之再循環及隔離將不佳。該等不佳替 代性結果對與一階梯式TIG設計組合的該附著經延伸深度 環形DFR暗示一某種唯一性。 c F D模擬指示圖3中所示之設計具有一歸因於該轴外果 浦之近似10%之非對稱流。如圖5中所示，可藉由放置一 Γ

下游方位擋板504來設計系統5〇〇之該軸外泵浦位置，該下 游方位播板覆蓋—約1G至9G度方位，其經定中心、以平衡該 晶圓邊緣處之方位流5〇6。 可使用-諸如Liu等人之美國專利申請案第】〇/791 ,〇3 〇號 中所描述之多層流製程操作上述ALD系統，該專利受料 本發明受讓人且以引用（該申請案亦討論以心在w〇 03/06249G中提出的雙層流系統）方式併人本文’其中對於 本受讓人之情況沒有下游限制器。因此，本發明之實施例 可提供一如上所述之TIG室構造，其具有一經連接以自該 ^應空，移除氣流之泵浦、臟導管及通向該果浦之較低 至 谷許繞過该反應空間的氣體注入孔及DFR導管被放 置成使得透過該孔注人之氣體進人該通向該舰輸出孔下 方泵浦的氣流中。在ALD循環工作期間，該孔因而達成直 接注入一氣體至該直接連通至該果浦輸入孔的哪送導管 2而在》亥DFR輸出孔與該系浦輸入孔之間無其他限制 -在某些情形中’如此注入之氣體可在方位點處注入以 達成均勻曝光及均勻滞留時間。同樣，該猶的孔可在其 123076.doc -19- 200829713 孔平面處具有空洞形式的限制器，且該等空洞可沿不同方 位方向不同地設計以在晶圓平面處引起軸對稱流。 Ο

、從而’已描述-小體積對稱流裝置，其被定義用於一到 達反應器壁的化學傳輸最小且具有軸對稱流的最小則反 應空間體積。雖參照某些圖解說明之實施例來討論，然而 本發明並不限於該等實施例。舉例而t，如圖4“d中所 示，該各種階梯及/或TIG設計可係如此以使得該顶蓋環 之内邊緣425彎曲或經填角以移除該反應空間中之死空 間。该等填角可附著或不附著至該GDM。此外，本設計之 維護特徵亦係有利。深流動環之内壁上的ald沈積物將最 後需要維護。此藉由—使用到達該加熱器基座的蓋通道， 繼而將用過的酿組件手動移除或更換的維護程序來實 施。然後，可清潔使用過的流動環自身且將其再使用。因 而，本發明僅應根據跟隨本說明書後的申請專利範圍來度 里。此外’ Jl面引用的美國臨時專利申請案第6〇/82〇,〇42 號中所闡明之模擬方法及結果連同支援資料—起以引用方 式併入本文中。 【圖式簡單說明】 本發明以實例（而非限制）方式圖解說明於隨附圖式之圖 中，其中： 圖1圖解說明一具有垂直前體注入及組合式徑向/垂直流 動唧送之ALD反應器； 圖2a及2b圖解說明一槽閥及離軸下游泵浦在破壞一 ald 裝置内徑向氣體流對稱性方面的作用； 123076.doc •20- 200829713 圖3圖解說明一根據本發明一實施例組態的裝置内 果爪動環（DFR)、曰曰曰圓槽閥位置及該槽閥下方該dFr孔 之相對方位； 圖h-4d係根據本發明各種實施例組態的ald裝置之詳 • 目’其顯示用於蓋環-流動環界面及用以移除一反應室隅 角中死區之成形填角的可選設計； 圖5圖解説明使用_下游擋板來提高—根據本發明一實 〇 施例之ALD裝置中上游流的對稱性；及 圖6係本發明—實施例之進-步圖解說明，其顯示當該 基座處於處理位置中時深流動環與該晶圓槽閥之間的關 係。 【主要元件符號說明】 110 前體A 112 前體B 114 反應室 116 GDM 118 沖洗氣體 120 閥門 122 閥門 124 晶圓 126 加熱器基座 200 反應室系統 204 矩形槽閥 206 再循環穴 123076.doc -21 . 200829713 208 停滯區 210 晶圓搬運機構 224 晶圓 228 下游排氣泵浦 300 反應室系統 305 反應空間體積 314 反應器 320 上部外反應器壁表面 326 加熱器基座 344 導向環形唧送導管 345 流動環 346 輸出孔 348 較低孔 350 下游反應室壁 354 内表面元件 3 5 5 外表面元件 375 蓋環 376 内部元件 377 外部元件 380 蓋 402 反應器蓋環 404 外表面 406 流動環 408 凹槽 123076.doc -22- 200829713 420 422 424 425 426 430 ’ 432 434 435 436 438 440 500 502 506

Lj 504 605 610 反應器外壁 内蓋環 外蓋環 内緣 基座 外壁 階梯至環間隔 階梯至環間隔 反應空間 實際間隔 實際間隔 3臺階階梯 反應室系統 較低邊緣 方位流 下游方位擋板 流動環 階梯式TIG設計 123076.doc •23 -

Claims (1)

1. 200829713 十、申請專利範圍： L -種反應室裝置，其包括：一可垂直活動加熱器基座， '、耦接至組悲、為—氣體導管的環形流動環且具有一出 口埠’ * 4加熱ϋ基座處於—處理位置時，該出口淳延 申亥反應至裝置之一晶圓傳輸槽閥底部下方。 種反應至裝置，其包括一加熱器基座，該加熱器基座 在，邊處_接至—環形流動環導管，該流動環導管在其

   ί) 邊緣處具有—外表面，該外表面經組態以當該加熱器基 座處於一處理位置時隔離一晶圓位置上方及下方之反應 室外部空間。 3. -種反應室裝置’其包括一加熱器基座，該加熱器基座 在週邊處_接至—環形流動環，該環形流動環由内部構 件及外部構件界定’且經組態以#該加熱器基座處於— 處理位置時將該&應室於一晶圓&置上方之外部空間與 忒反應至之一受限制反應空間隔離開，在該情況中該環 料動環之外部構件接近於_附著至該反應器之一蓋的 第二環形環，該環形流動環之外部構件與該第二環形環 形成一舌榫（TIG)構造。 4·如請求項3之反應室裝置，其中該加構造包括一階梯輪 廓’其可操作以限制下錢體㈣反應室Μ之一外部 空間之擴散回流。 5.請求項3之反應室裝置，其進一步包括一經耗接以自 X反應至移除氣流的泵浦、該環形流動環導管及一通向 該泵浦的較低室。 123076.doc 200829713 6 · 士明求項5之反應至裝置，其進一步包括一經耗接以允 许繞過該反應室及該流動環導管的氣體注入孔，以便透 過邊孔注入的氣體進入一通向該流動環一輸出孔下方泵 浦的流中。 7·如明求項6之反應室裝置，其中該氣體注入孔經組態以 使得氣體在方位點處被注入。 _ 8·如請求項6之反應室裝置，其中該流動環孔在該孔之一 f) 平面處包括空洞形式之限制器。 9.如請求項8之反應室裝置，其中該等空洞在不同方位方 向上不同地組態。 1 〇·如明求項3之反應室裝置，其中該蓋之一内邊緣係彎 曲。 Π· 一種反應室裝置，其包括一可垂直活動基座，該基座在 週邊處耦接至一環形流動環導管，該環形流動環導管經 組態以將反應氣體排出物傳遞至一相對於該反應室之一 軸心中心離軸定位的下游泵浦。 12.如1求項u之反應室裝置，其進一步包括一定位於該環 形流動環之一較低孔與該下游泵浦之間的下游擋板。 ’ 13·如：求項U之反應室裝置’其進一步包括一附著至該反 應至凌置之蓋的第二環形環，當該可垂直活動基座處於 处里位置日t，该第二锿形環接近於該環形流動環導管 H部構件’該第二環形環與該環形流動環之外部構 件形成一舌榫（TIG)構造。 月长項13之反應室裝置，其中該第二環形環係一内蓋 123076.doc 200829713 %且進—步包括一外部蓋環，當該可垂直活動基座處於 該處理位置時’該外部蓋環圍繞由該第二環形環及該環 形流動環導管之外部構件形成的該tig構造。 士-月求項13之反應室裝置，其中該第二環形環與該蓋之 間的接合係彎曲。 ,16·如請求項13之反應室裝置，其中該第二環形環與該蓋之 # 間的接合係經填角。 Ο I7·如凊求項13之反應室裝置，其中該TIG構造包括一階 梯。 18·如凊求項π之反應室裝置，其中該第二環形環係一内蓋 锿且進一步包括一外蓋環，當該可垂直活動基座處於該 處理位置時，該外蓋環圍繞由該第二蓋環及該環形流動 環導管之外部構件形成的該TIG構造。 19.如請求項18之反應室裝置，其中該第二環形環與該蓋之 間的接合係彎曲。 ^ 20·如請求項13之反應室裝置，其中該第二環形環與該蓋之 間的接合係經填角。 123076.doc