TW201220365A - Substrate processing apparatuses and systems - Google Patents
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Description
201220365 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於處理基板的系統、設備、以及方法; 更明確地說,係關於化學及/或熱處理用於電子裝置與光學 電子裝置的基板。 相關申請案之交互參照 本申請案主張Ronald L. Colvin等人於2010年7月29 曰所提申的美國專利申請案序號第61/369,047號的權利, 其檔案編號為LAS-001,標題為「基板處理設備及系統 (SUBSTRATE PROCESSING APPARATUSES AND SYSTEMS)」。本申請案和下面案件有關:Ronald L. Colvin 等人於2010年7月30日所提申的美國專利申請案序號第 61/3 69,077號,其檔案編號為LAS-002,標題為「電阻力〇熱 器及力口熱器組件(ELECTRICAL RESISTANCE HEATER AND HEATER ASSEMBLIES)」;Ronald L. Colvin 等人於 2010年7月30曰所提申的美國專利申請案序號第 61/3 69,072號,其檔案編號為LAS-003,標題為「利用康達 效應來化學處理基板的系統、設備及方法(SYSTEMS, APPARATUSES, AND METHODS FOR CHEMICALLY PROCESSING SUBSTRATES USING THE COANDA EFFECT)」;2000年4月17日所提申的美國專利案第 6,331,2 12號;以及2001年7月7日所提申的美國專利案第 6,774,060號。本文以引用的方式將所有此等申請案與專利 201220365 案的内容完整併入。 【先前技術】 基板的化學及/或熱處理被使用在許多應用中,例如, 現代微電子裝置製造。該些處理可能包含化學氣相沉積 (CVD)以及磊晶半導體沉積(例如,矽磊晶法、鍺化矽磊晶 法、以及化合物半導體磊晶法)之類的處理。該些處理可能 係利用一或多種氣體來實施’用以在基板(例如,半導體晶 圓、平面顯示器基板、太陽能電池基板、以及其它基板)的 表面造成反應。 【發明内容】 本發明試圖提供能夠克服處理基板中的一或多項缺陷 的系統、設備及方法。本發明的一項觀點係一種用於處理 基板的系統。該系統包括:一處理反應室;一被設置在該 處理反應至之中的基板支標體;一加熱系統;以及一氣體 注入系統。 於一實施例中,該加熱系統包括至少一電阻加熱器, 其包括一正弦加熱元件,其具有被設置成用以描述一外徑 的複數個波峰(peak)以及被設置成用以描述一内徑的複數 個波谷(trough)。該加熱元件的剖面寬度係徑向位置的第一 函數而該加熱元件的剖面厚度則係徑向位置的第二函數, 俾使得該加熱元件會在每一個徑向位置處提供一實質上悝 定的熱通量並且在該加熱元件的相向側表面之間形成一實 質上恆定的間隔。 於另一實施例中,該氣體注入系統包括至少一康達效 201220365 應氣體注入器,其會被設置在該基板支撐體的一周圍邊緣 近端處’以便在該(等)基板的表面及/或該基板支撐體上提 供一康達效應氣流。 於又一實施例中,該加熱系統包括至少一電阻加熱 器,其包括一正弦加熱元件,其具有被設置成用以描述一 外徑的複數個波峰以及被設置成用以描述_内徑的複數個 波谷。該加熱元件的剖面寬度係徑向位置的第一函數而該 加熱元件的剖面厚度則係徑向位置的第二函數,俾使得該 加熱元件會在每一個徑向位置處提供一實質上恆定的熱通 量並且在S亥加熱元件的相向側表面之間形成一實質上恆定 =間隔。該氣體注人系統包括至少—康達效應氣體注入 器,其會被設置在該基板支撐體的一周圍邊緣近端處,以 便在該(等)基板的表面及/或該基板支撐體上提供一康達效 應氣流。 t發明的另一項觀點係-種處理基板的方法。該方法 包括提供-基板以及提供一或多種反應氣體。該方法還包 括提供至少一加熱器或加埶 甘6 k …益組件,其包括一正弦加熱元 件,其具有被設置成用以>、+., 乂描述一外徑的複數個波峰以及被 設置成用以描述一内轲沾4〜 t ^ ,複數個波谷。該加熱元件的剖面 寬度係徑向位置的第—函數 ,w ^ 數而该加熱疋件的剖面厚度則係 么·向位置的第二函數,值 θ 皁使侍該加熱元件會在每一個徑向 位置處k供一貫質上恆定、 ,. 的,、、、通里並且在該加熱元件的相 向側表面之間形成—實暂 凡仟的祁 括刹田4 5 I 恆定的間隔。該方法進一步包
枯矛J用5亥至;一加執器士丄I 一 π…、器組件將熱施加至該基板並 201220365 且在該基板上創造該等一或容鍤e> 寻次夕種反應氣體的康達效應氣 流0 應該瞭解的係,本發明的應用並不受限於下面說明所 提出或圖中所示之器件的構造細節以及排列。本發明可能 具有其它實施例並且能夠以各種方式來實行與實現。此 外,還應該瞭解的係,本女φ所谨田 不又f所運用的措辭及術語僅係為 達說明的目的而不應被視為具有限制意義。 【實施方式】 除非在申請專利範圍或本說明書中其它地方提出不同 較義,$則,下面較義的用詞皆適用於本發明。不論 是否明確表示’本文中的所有數值皆被定義為具有.「大約 細_)」㈣飾意義。「大約⑽叫」_詞大體上係指一 數值範圍’熟習本技術的人士會將其視為等效於所列之數 字,用以產生實質上相同的特性、功能、結果..等。由一低 數值和-南數值所示的數值範圍會被定義&包含該數值範 圍裡面所納入的所有數字以及該數值範圍裡面所納入的所 有子範圍。舉例來說’範圍1〇至15包含,但是並不受限 於 10 10.1、10.47、1卜 11.75 至 12.2、12.5、13 至 13.8、 14、14.025、以及 15。 下文中將以在一矽質晶圓上沉積一有摻雜矽之磊晶層 為背景來討論本發明之實施例的操作、然@,應該瞭解的 係,根據本發明的實施例基本上可以被用來實施可因基板 上之層厚度均勻度 '組成均勻度、及/或溫度均勻度而獲益 的任何基板處理。舉例來說,本發明的實施例可能包含用 201220365 於沉積由下面材料所製成之層的儀器及/或處理,例如:氮 化鎵.、石1Mb鎵、鍺切、耗鎵|s、磷化銦、錄化锡、錄 化汞κ切、氮切、二氧切、有播雜的氧化石夕、 矽酸硼磷玻璃、矽酸磷玻璃、以及其它材料。 現在參考圖卜圖中所示的係根據本發明—實施例的系 統100的方塊圖。系統100包含一處理反應室15〇。處理反 應室150可能係一用於處理基板(例如,用於製作電子裝置 與光電子裝置的基板)的處理反應室。例如’該等基板可能 係:半導體晶圓、單晶體基板(例如,藍寶石晶圓)、以及玻 璃基板。系統1 〇〇還包含一加熱系統2〇〇,用以提供熱給該 等基板。系統100包含一氣體注入系統25〇,用以提供一或 夕種氣體或氣體混合物給該等基板及/或處理反應室。 系統100必要時可能包含一控制系統。如果存在的話該 控制系統可能會與處理反應室150、加熱系統200、以及氣 體注入系統250進行通信,以便監視它們的操作,收集資 訊’送出及執行用以控制系統1 〇〇之操作的命令。 現在參考圖2 ’圖中所示的係根據本發明一實施例的系 統101的剖面側視圖。系統101包括一處理反應室,其實 質上具有一頂端表面152-1以及一底部表面152-2,如圖2 中所不。視情況,一或多個基板154(基板的位置如虛線所 不)可能會被放置在該處理反應室的底部,以便進行處理。 或者’系統101包含一基板固持器156,其會被設置成用以 在該處理反應室之中固持一或多個基板1 54。必要時,在本 發明的某些實施例中,該處理反應室的底部表面丨52_2會具 201220365 有一凹陷區153,其至少部分含有基板固持器150。 圖2中所示的系統1〇1包括一旋轉耦合器丨8〇,其會連 接基板固持器I56,以便讓一或多個基板154旋轉。更明確 地說,系統101包括旋轉耦合器18〇,其會被設置成用以旋 轉基板支撐體156的表面以及該等一或多個基板154,如果 基板支撐體156的表面有該等一或多個基板154的話。或 者,系統1 0 1可能包括一線性致動器,其會連接基板支撐 體156 ’用以線性移動基板支撐體156的表面。 系統101包括一加熱系統’其包含一加熱器組件2〇2, 其會被設置成用以提供熱給該等基板154。系統1〇1具有加 熱器組件202,其會被設置成用以面向底部表面152_2的外 側’以便從背表面處來加熱該等基板。加熱器組件2〇2包 含一或多個電阻加熱器。 現在參考圖3,圖中所示的係根據本發明一實施例的電 阻加熱器220的後視圖,其可以使用在加熱器組件2〇2之 中。電阻加熱器220係由一正弦加熱元件222所構成,其 具有被設置成用以描述一内徑226的複數個波谷224以及 被設置成用以描述一外徑230的複數個波峰228。換言之, 電阻加熱器220會構成一環體或是一環體區段,其具有内 徑226以及外徑230,俾使得加熱器220成為環形,其為一 圓形或一圓形的一部分。正弦加熱元件222的剖面寬度係 徑向位置的第一函數而正弦加熱元件222的剖面厚度則係 徑向位置的第二函數,俾使得正弦加熱元件222會在每一 個徑向位置處提供一實質上恆定的熱通量並且在正弦加熱 201220365 元件2 2 2的相向彻丨矣& q 1 s W表面234與236之間形成一實質上恆定 的間隔232。正弦加熱元件222的相向側表面之間的間隔 —會保持在選定的’’亙定值處並且可以在下面需求所決 疋的限制下保持在最小值:防止發生孤光放電、熱膨服虫 ,縮限制、以及製造限制。加熱元件…以表示成從内 位226延伸至外徑23〇的複數個輪輻。 "正弦加熱7C件222的剖面面積係由大體上位於每一個 仅,位置處之正弦加熱元件222的剖面寬度乘以大體上位 :母“個瓜向位置處之正弦加熱元件222的剖面厚度來給 疋。該剖面面積會以要被 H# 受被加熱的表面的尺寸以及瓦數需求 為.基礎卩近者徑向位置改變 積的額外因素如下.::弦::該正弦加熱元件之剖面面 .以正弦加熱元件中的振盪次數、該 弦加熱元件的電阻係數、 門阻、,《 亥正弦加熱几件之相向側之間的 間士、以及該正弦加熱元件的長度。 該加熱元件在每一個徑向位置處的剖面 , “件上的徑向位置的函數。 尽度通吊可以f1(1/r)的函數形式來表示 歎 熱元件上的徑向位置而fl為函數。表:正弦加 係。寬度通常可以,2⑴的函數形式來表示二來中=數關 加熱兀件上的徑向位置巾f2為函數。因此 Μ正弦 件的剖面面積具有(fl(1/r))(f2(r))的錢形/弦加熱元 對本發明的某些實施例來說,該正^ 厚度係推導自下面的等式: 〇…凡件的剖面 201220365 t=2 π n r G-Sr) ⑴ 其中,t為該加熱元件的剖面厚度;r為該加熱元件上的徑 向位置;T為數學常數令的圓周率,、為該加熱元件的内 :為初始試驗厚度;G為幾何係數,其等於該加熱元件 “昌的角寬度除以該加熱器的角大小·…為該加熱元件 的相向側表面之間的間隔。更明確地說,…為變數,而 …^〇、以及8皆為數值參數。知悉一加熱器的該等 值參數’便可以徑向位置的函數來計算厚度。 熟習本技術的人士將舍略紐 士將會瞭解,等式丨以及該等數值參 數雖然係用以取得根攄太狢 .^ 7 _ 像本發明一或多個實施例之加熱器維 度的數值代表符的唯一方式的結果;不過,熟習本技術的 人士依照本說明書之揭示内容便會瞭解其它方式。等式⑴ 的推導係㈣數學常H計者選擇參“、設計者選擇 該加熱器的外徑、設計者選擇參數G、以及設計者選擇參數 S來完成。該加熱元件在内徑處的初始試驗厚度^也是設計 者選擇參數,但是必要時,可能必須藉由反覆計算來推敲 I,俾使得該加熱元件的阻值更適用於要配合該加熱器使用 的電源的完整電壓與電流能力。該電源的能力也是設計者 選擇參數。下面會在一範例加熱器設計中提出一種可能的 反覆計算程序。 倘若-加熱器的加熱器厚度資料和徑向位置的函數係 已知的話’亦可以推導-雷同於等式⑴之等式的該等數值 參數或等效常數。此等情形的進-步簡化等式的形式如下. 201220365 t=A/(Br2-Sr) (1>1) 其中W以及S和上面所提出的相同,…則係結合上 面所提出之數值參數中的一或多者所產生的數值。 對本發明的某些實施例來說,該正弦加熱元件的剖面 寬度係推導自下面的等式:
W=2 7Γ Gr-S 其中’ w為該加熱元件的剖面寬度;r為該加熱元件上的徑 向:位置;;Γ為數學常數中的圓周率;G為幾何係數,其等於 該加熱元件輪輻的角寬度除以該加熱器的角大小;而s為 該加熱元件的相向側表面之間的間隔。在本發明的一或多 個實施例中會利用該加熱元件輪輻的角寬度、該加熱器的 角大小、以及該間隔等設計者指定數值來算出以徑向位置 為函數的該加熱元件的寬度。 有各式各樣的材料可用於正弦加熱元件222。根據本發 明的一實施例’正弦加熱元# 222 &括一防火導電體。正 力.,、、元件222可能包括石墨,例如,熱解石墨。亦可以 作進-步的改質,例如,以碳化梦之類的材料來塗佈熱解 1墨用以產生正弦加熱元件222,舉例來說,其具有塗佈著 碳化矽的熱解石墨導體。可用於正弦加熱元件222的其它 材料的範例包含’但是並不受限於:鎳鉻合金、鉬、钽、 201220365 鎢、以及用於電阻加熱的其它材料。 根據本發明的一實施例’正弦加熱元件222的相向側 表面之間的間隔232會在正弦加熱元件222之操作期間處 於真空或是被氣體填充。 圖3所示的電阻加熱器22〇包括兩個非必要的電接點 23 8,它們約略處於正弦加熱元件222的每一個末端處。應 該瞭解的係,電加熱器220亦可使用其它手段來達成接觸 的目的。圖3中實施例所示的電接點238可能係一被加工 製作成正弦加熱元件222之一部分的垂片。必要時,電接 點238會被配向成實質上垂直於電阻加熱器22〇的表面。 熟習本技術的人士依照本發明便會明白,電接點238亦可 以採用其它配向。電接點238可被用來施加Dc或AC電流, 使其流過正弦加熱元件2 2 2。 現在參考圖3-1,圖中所示的係可以使用在根據本發明 一實施例的加熱器組件202之中的電阻加熱器220]的透視 圖。電阻加熱器220-1基本上和圖3中所述的電阻加熱器 220相同,不同的係,電阻加熱器22〇_丨包含一非必要的電 轉接器240 ’其會耦合蜿蜒狀電導體222之每一個末端的電 接點23 8。 根據本發明的一實施例,電轉接器24〇會被形成以將 按壓配接(press-fit)(在本技術熟知稱為干涉配接頭 (interference fit))耦合至電接點238。對本發明的某些實施 例來說,蜿蜒狀加熱元件222可能係由熱解石墨製成;必 要時,在該些實施例中,電轉接器240亦可能係由熱解石 12 201220365 墨所I成。視情況,電轉接器 連接~ Α π 〇亦可能係由同樣適合電 連接仁非熱解石墨的材料所製成。 本案發明人已經發現,在按壓 矽涂佑制h i 牧堙配接耦合配置以及碳化 塗佈製程中,使用熱解石墨作 蚀田舶& 土作马正弦加熱元件222並且 吏用",、解石墨作為電轉接器24〇, ^ j 乂在本發明的貫施例中 I生加乘的好處。更明確地 -P ^ _ 將石灭化矽熱塗料塗敷至 止弦加熱tl件222與按壓配接為人&泰 接角“… 、…己接耦合的電轉接器240會以低 ,,』件222以及電轉接器⑽ 一機械性強烈的連結。因此, Λ, 會形成—導電性的強烈機械 Γ生的連結,而且除了按壓 工牛趣π . J配接耦合之外,不需要複雜的加 工,步驟便可以達成。 用㈣成料碳切㈣的沉#條件和通常用於塗佈 …解石墨的條件相同。一般 ,一 杈采°兒一矽源以及一碳源會在 12〇〇度的高溫處進行反應’以便產生碳化矽沉積塗料。 現在參考圖3-2以及圖3_3,ffl3_2中所示的係適用於 —或多個實施例的電轉接@ 24(M的透視圖,而圖 3邮3則為剖面透視圖。電轉接器謂]係—實質上剛性的主 人八係由合且的電導體製成,例如,熱解石墨或是適 口用於電阻加熱器之電接點的其它材料。電轉接器2你1 具有一螺孔240-2,其具有螺紋用以進行螺旋連接;電轉接 器240 1具有一按壓配接孔24〇_3,其會被配置成用以和電 阻加熱器(例如,但是並不受限於電阻加熱器22G)的電接點 進行按壓配接耦合。 ’ 現在參考圖4 ’圖中所示的係可以被使用在根據本發明 13 201220365 -實施例的加熱器組件2〇2之中的電阻加熱器⑷的後視 圖。電阻加熱器242係由一正弦加熱元件222所構成,其 具有被設置成用以描述-内徑226的複數個波谷以以及 被設置成用以描述一外徑230的複數個波峰228。換古之, 電阻加熱器242會構成一環體區段,其具有内徑22^以及 外徑230’俾使得加熱器242成為一圓形的_部分。正弦加 熱元件222的剖面寬度係徑向位置的第—函數而正弦加熱 元件222的剖面厚度則係徑向位置的第二函數,俾使得正 弦加熱元件222會在每-個徑向位置處提供一實質上值定 的熱通量並且在正弦加熱元件222的相向侧表面⑴幻% 之間形成-實質上悝定的間隔232。正弦加熱元件边的相 向側表面之間的間% 232會保持在一選定的怪定值處並且 可以在下面需求所決定的限制下保持在最小值:防止發生 弧光放電、熱膨脹與收縮限制、以及製造限制。 正弦加熱元件222的剖面面積係由大體上位於每一個 徑向位置處之正弦加熱元件222的剖面寬度乘以大體上位 於每一個徑向位置處之正弦加赦 — …兀件222的剖面厚度來給 疋。該剖面面積會以要被加熱的表面的尺寸以及瓦數需求 為基礎保持在-選定的恒定值處。決定該正弦加熱元件之 剖面面積的額外因素如下:該正弦加熱元件中的振盪次 數'該加熱元件的電阻係數、該正弦加熱元件之相向側之 間的間隔、以及該正弦加熱元件的長度。 如上面所示’該加熱元件在每一個經向位置處的剖面 厚度和剖面寬度係該正弦加熱元件上的徑向位置的函數。 14 201220365 厚度通常可以fl⑽的函數形式來表示,其中 熱元件上的彳<r< w :.,、以正弦加
,^ 置而f,為函數。1/Γ項係用來表示创备M 係°寬度通常可以f2(r) ^ 加熱元件上的…… 1式來表不,其中r為該正弦 件的叫面面: f2為函數。因此,該正弦加熱元 面積具有⑽⑺)(⑽)的函數形式。 對本發明的某些實施例來說, 厚度係推導自下面的等式: …-件的剖面 t=2 π
Gti/(2 π r2G-Sr) (1) J中’ t為該加熱元件的剖面厚度;r為該加熱元件上 的徑向位置;π為數學常數中的圓周率 内位’ ti為初始試驗厚度 从认t认红 為土何係數,其等於該加埶元 件輪輕的角寬度除以該加埶 热态的角大小;而S為該加埶元 件的相向側表面之間的間隔。更明確地說,…為變:, ::值r::、r以及s皆為數值參數。知悉-加熱器的該 專數值參數,便可以徑向位置的函數來計算厚度。 :習本技術的人士將會瞭解,等丨i以及該等數值參 數雖然係用以取得根據本發 _ 夕 — 或夕個貫施例之加熱器維 度的數值代表符的唯一方式 …、益、准 式的結果,不過,熟習本技術的 人士依照本說明書之揭示内容便會瞭解其它方式。等 的推導係制數學常h、設計者選擇參數^設計者選擇 該加Μ料徑、設計者選擇參數G、以及設計者選擇參數 S來完成。該加熱元件在内栌# 牡円仫如的初始試驗厚度ti也是設計 15 201220365 者選擇參數,但h要時,可能必須藉由反覆計算來 ti’俾使得該加熱元件的阻值更適用於要配合該 : 的電源的完整電壓與電流能力。該電源的能力也;4: 選擇參數。下面會在-範例加熱器設計中提出 ^ 反覆計算程序。 裡的 倘若-加熱器的加熱器厚度資料和經向位置的 已知的話’亦可以推導—雷同於等式⑴之等式的該等數值 參數或等效常數1等情形的進—步簡化等式的形式如下· (1.1) t=A/(Br2-Sr) 其中’t'r以及s和上面所接 ®所钕出的相同,Α與Β則 結合上面所提出之數值參數中的一' Α夕者所產生的數值 寬二trr某些實施例來說’該正弦加熱元件的剖 寬度係推導自下面的等式: (2)
2 π Gr-S ”中’ w為該加熱元件的剖面寬度;r為該加熱元件 向位置為數學常數甲的圓周率;G為幾何係數 該加熱元件輪輻的角寬度除以該加熱器的角大小;而、S 忒加熱兀件的相向側表面之間的間隔。在本發明的 ^實施例中會利用該加熱元件輪輻的角寬度、該加 角大小、以及㈣隔等設計者指定數值來算出以徑向心 16 201220365 為函數的該加熱元件的寬度。 有各式各樣的材料可用於正弦加熱元件222。根據本發 明的-實施例,正弦加熱元# 222包括一防火導電體。正 弦加熱7L # 222可能包括石墨,例如,熱解石墨。亦可以 作進步的改質,例如,以碳化石夕之類的材料來塗佈熱解 石墨用以產生正弦加熱元件222,舉例來說,其具有塗佈著 碳化石夕的熱解石墨導體。可用於正弦加熱元件加的其它
材料的範例包含,曰县廿I A ^ 3彳一疋並不觉限於:鎳鉻合金、鉬、鈕、 鎢、以及用於電阻加熱的其它材料。 圖4所示的電阻加熱器242包括兩個非必要的電接點 咖,它們約略處於正弦加熱元件222的每—個末端處。應 X瞭解的係’電加熱器22〇亦可使用其它手段來達成接觸 的目的t接點238可能係一被加工製作成正弦加熱元件 222.之一部分的垂片。必要時,電接點238會被配向成實質 上垂直於電阻加熱@ 22〇的表面。熟習本技術的人士依照 本發明便會明白,電接點238亦可以採用其它配向。電接 點238可被用來施加dc<ac電流,使其流過正弦加敎元 件222。 …、 圖所示的係波峰228的一非必要配置。明確地說, = '中雖然顯示兩個波峰短於週遭的波峰;不過,亦可能 疋X等波峰中的—或多者短於週遭的波峰。此種非必要配
置此夠被用來容納可用於操作與監視電阻加熱g 242的I 它結構,例如’附接結構、《測器、固持器。亦可對波栌 224做雷同的修正。 皮槽 17 201220365 參考圖4-1,圆中所示的係電阻加熱器批1的透 "’電阻加熱器242]基本上和圖4中所述的電阻加 熱器242相同,不同沾在 不门的係,電阻加熱器242-丨包含一非必要 的電轉接器240,盆會鉍人τ 2六册播μ 要 八耦5正弦電導體222之每一個末端的 電接點238。 + @ π 根據本發明的—實施例,電轉接器24q會被形 按壓配接(在本技術熟知稱為干涉配接頭)耗合至電接點 ⑽。對本發明的某些實施例來說,婉蜒狀加熱元件222可 能係由熱解石墨製《;必要時,在該些實施例中,電轉接 器240亦可能係由熱解石墨所製成。視情況,電轉接器㈣ 亦可能係由同樣適合電連接但非熱解石墨的材料所製成。 現在參考圖5,圖中所示的係根據本發明—實施例使用 在系、:100或系、统m之中的加熱器組件244的前視圖。 加…益,、且# 244包括複數個電阻加熱器,它們的形狀為環 體或是環體區段。更明禮地說,加熱器組件2以包括一位 於中心的第一加熱器246。視情況,第一加熱器246可能係 一環體加熱器或是一環體加熱器中的一區段。另一種選擇 性作法係,第-加熱器246可能係一基本上和如圖3中所 述之電阻加熱器220或是如圖4中所述之多個電阻加熱器 242之組合相同的環體加熱器。或者,第一加熱器2粍亦^ 能具有上面所述之電阻加熱器22〇以及電阻加熱器242以 外的配置。圖5中所示之本發明的實施例具有第一加熱器 246 ’其包含一加熱元件,其具有和電阻加熱器22〇以及電 阻加熱器242不同的配置。 18 201220365 加熱器組件244還進一步包括一圍繞第一加熱器246 的電阻加熱器220。電阻加熱器22〇基本上和圖3所述之電 阻加熱器220相同。 加熱器組件244還進一步包括丨2個電阻加熱器242, 它們具有四分之一環體區段的形狀並且會被設置成用以形 成貫貞上圓形受熱區的實質上平面的同心環陣列。電阻 加熱益242基本上和圖4所述之電阻加熱胃242相同。應 /瞭解的係,本發明的其它實施例亦可能並不使用12個電 阻加熱器242而使用其它數量的電阻加熱器Μ〕,而且環體 加熱器以及環體加熱器區段的組合方式亦可能不同於圖5 所述者:。明確地說,在本發明的實施例中可能會使用⑴固 、的.電阻加熱器242 ’或者在根據本發明實施例的加熱器 組件中亦可能會使用丨2個w π & $ 個以下的電阻加熱器242。同樣地, 在根據本發明實施例的加熱器組件十可能會使用一個以上 的電阻加熱H22G’或者在本發明的實施例中亦可能沒有使 用任何電阻加熱器220。 根據本發明實施例的加熱器組件包含選擇自由下面所 :?之群中的至少一電阻加熱器:電阻加熱器220、電阻加 熱益咖卜電阻加熱器242、以及電阻加熱器242 1。 現在參考圖5_1,圖中戶斤千沾及1 的係根據本發明一實施例的 加熱态組件244-1的後視圖。 w m . M ao 力熱器組件244_1包括複數個 電阻加熱态,它們的形狀為環 卞丄 衣體或是%體區段。更明確地 况,加熱器組件244-1自括—, 246 1鬼,位於中心的第一加熱器 一1。第一加熱器246-1包括實 見負上如上面所述的電接點 19 201220365 (在圖5-1中看不見電接點)以及電轉接器(例如,實質上如上 面所述之被耦合至該等電接點的電轉接器240—丨)。視情況, 第-加熱器246-1彳能係_環體加熱器或是一環體加熱器 中的-區段。另一種選擇性作法係,第一加熱器以“可能 係一基本上和如圖3_丨中所述之電阻加熱器22〇1或是如圖 中所述之多個電阻加熱器242」之組合相同的環體加熱 器。或者’第-加熱器246]亦可能具有上面所述之電阻加 熱器220-1以及電阻加熱器242 1以外的配置。圖%丨中所 示之本發明的實施例具有第一加熱器246•卜其包含一加熱 兀件,其具有和電阻加熱器220」以及電阻加熱器2424不 同的配置。 加熱器組件244-1還進一步包括一圍繞第一加熱器 246-1的電阻加熱器22〇1。電阻加熱器22〇_丨基本上和圖 3 1所述之電阻加熱器2204相同。電阻加熱器22〇_ι的電 轉接器240-1亦顯示在圖5-1中。 加熱器組件244-1還進一步包括12個電阻加熱器 242-1 ’它們具有四分之一環體區段的形狀並且會被設置成 用以形成一實質上圓形受熱區的實質上平面的同心環陣 列電阻加熱器242-1基本上和圖4-1所述之電阻加熱器 242-1相同。電阻加熱器242 1的電轉接器24〇」亦顯示在 圖5 -1中。 據本發明另一貫施例的設備係一包括一熱解石墨加 ’’’、凡件的電阻加熱器。該熱解石墨加熱元件具有一或多個 熱解石墨電接點。1亥電阻加熱器還進-步包括-或多個熱 20 201220365 解石墨電轉接器’例如,上面所述的電轉接器24〇以及電 轉接器24G-1。該等—或多個電轉接器會被按壓配接輕合至 及等或多個熱解石墨電接點。該電阻加熱器還進—步包 含-層碳化碎,用以塗佈該加熱元件及電轉接器。該碳化 石夕塗料係在將該等-或多個熱解石墨電接點按壓配接耗合 至。亥等或多個電轉接器之後才會被塗敷。該碳化石夕塗料 可以利用一高溫化學氣相沉積製程來塗敷。 現在參考圖6,圖中所示的係根據本發明一實施例的系 統1〇3的剖面側視圖。系統1〇3包括一處理反應室,其具 有一頂端表面152-1以及一底部表面152_2。視情況一或 夕個基板1 54(基板的位置如虛線所示)可能會被放置在該處 理反應室的底部,以便進行處理。或者,系統1〇3包含一 基板固持器156’其會被設置成用以在該處理反應室之中固 持一或多個基板1 54 ^必要時,在本發明的某些實施例中, 該處理反應室的底部表面152-2會具有一凹陷區153,其至 少部分含有基板固持器156。系統1〇3包括一實質上如上面 所述的旋轉耦合器1 80以及一實質上如上面所述的加熱器 組件202。系統1〇3基本上和系統ι〇1相同,如上面所述, 但是加入至少一康達效應氣體注入器252。 更明確地說,系統103包括至少一康達效應氣體注入 器252 ’其會被設置在該基板支撐體156的一周圍邊緣近端 處’以便在基板支撐體156的表面及/或該等一或多個基板 1 5 4上方知:供一康達效應氣流。根據本發明的某些實施例, 系統103還進一步包括一氣流控制系統(圖3中並未顯示), 21 201220365 其會與該至少一康達效應氣體注入器252進行流體交換, 以便提供一或多種反應氣體給該至少一康達效應氣體、、主入 器 252 〇 於系統103的一實施例中,康達效應氣體注入器252 具有一氣體進入埠253、一氣流通道254、以及一氣體離開 埠255。氣體離開埠255會與氣流通道254進行流體交換, 而氣流通道2 5 4則會與氣體進入埠2 5 3進行流體交換。氣 流通道254係由康達效應氣體注入器252的凸表面254 1 所形成,用以產生該康達效應氣流。更明確地說,凸表面 254-1會被形成且被設置成用於以切線方式接近_約略位 於基板154之表面及/或基板固持器156之表面處的平面。 根據本發明的一實施例’凸表面254-1係一彎曲表面。必要 時’在其它實施例中’凸表面254-1係由一或多個傾斜表面 所構成,每一個該等傾斜表面會有些微或者沒有任何曲率。 該康達效應氣流係因氣體流過凸表面254_丨上方所造 成,其會導致該氣流和凸表面254_丨之間的附著作用俾使 得該氣流實質上會遵循凸表面254_卜本案發明人已經發 現,離開康達效應氣體注入$ 252的氣體似乎會繼續附著 特,距離而併入基板固持器156之表面的至少一部分及,或 該等-或多個基板154 <表面的至少—部分。本案發明人 :信’可能的解釋係氣流和表面之間的附著有助於讓該氣 中的大4多種反應化學物保持更接近該基板的表面,俾 使知·。亥等或夕種反應化學物會更有效地用於處理該等基 板的表面;或者’在產生使用康達效應的好處時亦可能會 22 201220365 乂及或夕種其它現象β換言之,該康達效應氣流似乎會 、力乘的效果來與該基板的表面產生相互作用,以便保有 該基板之表面附近的該f _或多種反應化學物更長的時間 區門康達效應的討論可以在Imants Reba在1966年ό月 於科干美國(Scientific American),第214冊,第ό號申所 發表的「康達效應的應用(AppUcaii〇ns 〇f加。⑽心 fffect)」以及H. c〇andam獲頒的美國專利案第 號中發現,本文針對所有目的以引用的方式將其此等案件 的内容併入。 必要時,於本發明的某些實施例中,該至少一康達效 應氣體.左入器252具有一形狀為矩形的氣體離開埠255,用 以形成一狹縫。或者,該氣體離開埠255亦可能為正方形 或是另一種幾何形狀。 必要時’於本發明的某些實施例中,該至少一康達效 應氣體注入器252會被設置在該處理反應室之中,俾使得 氣體離開埠255實質上會與該等一或多個基板154的表面 共平面或是位於其上方及/或實質上會與基板支撐體156的 表面共平面或是位於其上方。另一種選擇性作法係,該至 少—康達效應氣體注入器252會被設置在該處理反應室之 中,俾使得氣體離開埠255實質上會與該處理反應室的底 部表面152-2共平面或是位於其上方。 現在參考圖7與圖7-1,圖中所示的分別係本發明的一 或多個實施例的康達效應氣體注入器252-1的俯視圖和剖 面側視圖。虛線係用來圖解隱藏線。必要時,康達效應氣 23 201220365 體主入器252- 1可以用來取代針對圖6中所示之本發明實施 例所述的該至少一康達效應氣體注入器252。康達效應氣體 庄入器252-1雷同於該至少一康達效應氣體注入器252。 康達效應氣體注入器252-1係一實質上剛性結構,其具 有一氣體進入埠253、一氣流通道254、以及一氣體離開;車 乃5。康達效應氣體注入器252_丨還具有一通風區 (plenUm)256,其並不存在於該至少一康達效應氣體注入器 252之中。氣體離開埠255會透過氣流通道254來與通風區 256進行流體交換。氣體進入埠253則會與通風區2%進行 流體父換。氣流通道254係由康達效應氣體注入器25^ 的至少一凸表面254-丨所形成,用以產生該康達效應氣流。 在操作期間,康達效應氣體注入器252_丨會在氣體進入 埠253處接收一氣體或一氣體混合物,該氣體會從氣體進 入埠253處流入通風區256之中並且繼續流入氣流通道254 之中,通過凸表面254-1上方,並且在氣體離開埠255處離 開。 現在參考圖8與圖8-1,圖中所示的係根據本發明一實 施例用以處理基板的系統i 〇6的剖面側視圖以及系統丄Μ 之内部的俯視圖。系統1〇6包括一處理反應室,其包含一 底。Ρ表面1 52-2卩及一頂端表面(圖8_ (中並未顯示)。系統 106包含一基板支撐體156,其會被設置成用以在該處理反 應至之中固持一或多個基板154。舉例來說,圖8與圖8_丄 使用虛線來表示三個基板i 54如何被定位在基板支撐體丨兄 之上以進行處理。必要時,在本發明的某些實施例中,該 24 201220365 處理反應室的底部表面152-2會具有一凹陷區(圖中並 未顯示),其至少部分含有基板固持器156。系統1〇6包括 一外反應室170,其具有一排氣埠m。外反應室17〇實質 上會封閉該處理反應室。 系統106包括一非必要的旋轉耦合器,其會連接基板 支撐體156,用以旋轉基板支撐體156的表面以及該等一或 多個基板154,如果基板支撐體156的表面有該等一或多個 基板154的話。或者,系統106可能包括一線性致動器, 其會連接基板支樓體1 56 ’用以線性移動基板支撐體1兄的 表面。 :系統106包括一加熱系、统,其包含一加熱器組件2〇2 , 其會被設置成用以提供熱給基板154()系統1〇6具有加熱器 組件202,其會被設置成用以面向底部表面152 2的外側, 以便從背表面處來加熱該等基板。視情況,加熱器組件2〇2 可能會被設置成用以面向頂端表面152_丨的外側,以便從正 表面處來加熱該等基板。如圖8中所示的又一選擇性作法’ 系統106具有一被設置在頂端表面152_丨上方的加熱器組件 202以及-被設置在底部表面152_2下方的加熱器组件 202’俾使該等基板能夠從背表面以及正表面處加熱。加熱 器組件202包含實質上如上面所述的—或多個電阻加熱器: 更明確地說,加熱器組件202可能包括如上面所述的 -或多個電阻加熱3 220、如上述的—或多個電阻加熱器 220-1、如上述的一或多個電阻加熱器242、如上面所述的 一或多個電阻加熱器242_i、及/或如上面所述的一或多個第 25 201220365 一加熱器246-1。例如,加熱器組件202可能係如上面所述 的加熱器組件244或者如上面所述的加熱器組件244_ i。 系統1 06包括至少一康達效應氣體注入器252-1,其會 被設置在該基板支撐體156的一周圍邊緣近端處,以便在 基板支撐體156的表面及/或該等一或多個基板154上方提 供一康達效應氣流。圖8-1顯示五個康達效應氣體注入器 2 5 2-1。根據本發明的某些實施例,系統丨〇6還進一步包括 一氣流控制系統(圖8與圖8-1中並未顯示),其會與該至少 一康達效應氣艘注入器2 5 2 -1進行流體交換,以便提供一或 多種反應氣體給該至少一康達效應氣體注入器252-1。 、康達效應氣體注入器252-1基本上和上面圖7與圖7-1 所述者相同。或者,系統1 〇6可能包括一或多個康達效應 氣體注入器或疋多個康達效應氣體注入器之組合,例如, 上面圖6所述的康達效應氣體注入器252。 系統106包括至少一輔助氣體注入器27〇,其會被設置 成用以在s亥處理反應室的底部表面152-2上提供一或多種 氣體或氣體混合物。更明確地說,該至少一輔助氣體注入 器270會被排列成用以讓一氣體或氣體混合物流過基板i 54 及/或基板支撐體156上方。圖7具有五個辅助氣體注入器 270。該至少一輔助氣體注入器27〇並非康達效應氣體注入 器。該至少一辅助氣體注入器27〇可能係一標準氣體注入 器,例如,通常用來處理具有鑿孔以便讓氣體流過的基板(例 如’-實心體)的氣體注入器’例如,軟管(例如,具有蓮蓬 頭或喷嘴的軟管),或者例如,另—類型的喷嘴。 26 201220365 系統106所示實施例雖然在該至少一康達效應氣體注 入器252-1的後方定位該至少一輔助氣體注入器27〇;但是 應該瞭解:在本發明其它實施例中,該至少一輔助氣體注 入器270和該至少一康達效應氣體注入器252」的相對位置 與配向可能會不同於圖8與圖8-1中所示的排列。 在本發明某些實施例中可因組合使用該至少一康達效 應氣體注入器252-1以及該至少一輔助注入器27〇而達成潛 在的好處。換言之’來自該至少一康達效應氣體注入器 252-1的氣流以及來自該至少一輔助注入器27〇的氣流之間 的加乘相互作用可產生改善的處理結果。 必要時,於本發明的某些實施例中,系統(例如,系統 1〇1、系統103、以及系統106)可能會被配置成具有熱壁處 理反應室,其中會設置著該等電阻加熱器,以便加熱該等 基板154、該基板支撐體156、以及該處理反應室的壁部(其 包含頂端表面1 52-1以及底部表面1 52-2)。或者,該系統可 月&係一冷壁系統,其會被配置成用以讓該等電阻加熱器實 質上僅會加熱該等基板154及/或該基板支撐體156,而實 夤上不會加熱該處理反應室的壁部及/或具有冷卻的處理反 應室壁部。本發明某些實施例的潛在好處係,康達效應氣 /瓜可以減少因该荨基板上方的溫度變化所造成的溫度誘發 對流的某些效應。 在本發明的某些實施例中,該處理反應室、該基板支 撐體、該外反應室、該加熱器組件、以及該等康達效應氣 體/主入器皆包括適合處理半導體裝置的材料。適合用於本 27 201220365 發明貫施例的材料範例包含,但是並不受限於:氧化紹、 氮化鋁、碳化矽、氮化矽、二氧化矽(例如,石英或熔融矽 砂)、不鏽鋼、石墨、以及塗佈著碳化矽的石墨。 上述系統與設備可以用於根據本發明實施例的各式各 樣處理。現在參考圖9,圖中所示的係根據本發明一實施例 的示範性處理流程圖29 1。示範性處理流程圖291包括一連 串非竭盡的步驟,亦可於其中加入額外的步驟(圖中並未顯 不)。熟習本技術的人士便會明瞭許多變化例、修正例、以 及替代例。圖9所示之用以在一基板上實施化學反應的示 fe性處理流程圖291包括提供一基板293。示範性處理流程 圖291包括提供至少一加熱器或加熱器組件295,如上述及 圖2、圖3、圖3-1、圖4、圖4-1、圖5及圖η _所示。 適用於示範性處理流程圖291的加熱器的特定範例為電阻 加熱器220、f阻加熱n 22(M、電阻加熱器242、電阻加 熱器242-1及第一加熱器246_丨。示範性處理流程圖291包 括提供一或多種反應氣體297。示範性處理流程圖291還進 •步包括利用該至少-加熱器或加熱組件將熱施加至該基 板並且在該基板上方創造該等—或多種反應氣體的康達效 應氣机299。3請可以讓該基板達到處理溫度及/或讓該基 板保持在$ 一處理的處理溫度纟。示範性處理流程圖291 可能還包括保持^以讓該化學反應發生的額外處理條件。 —必要時,示範性處理流程圖291可能還包含本發明額 二實施例的-或多個修正例。示範性修正例可能包含,但 疋並不受限於下面所述者。纟299期間旋轉該基板。提供 28 201220365 該基板293包括提供_束邋辨曰 权供半導體晶圓。提供該基板293包括 提供一用於製造電子或光雷子奘 又尤罨于裝置的基板。提供該基板293 ^括提供-梦晶圓。提供該等—或多種反應氣體W包括 長:供用於半導體沉;箱^以丨_ ^ ^ 積、J或^種則驅體。提供該等一或多 種反應氣體297句柘趄^ 括如众一矽則驅體。提供該等一或多種 反應氣體297包括提供一選擇自由下面所組成之群中的化 合物、三氣石夕烧、以及四氣化石夕。提供 该專一或多種反應氣體297包括提供一用於一半導體的摻 雜物化合物。提供該等—或多種反應氣體297包括提供一 或多種前驅體,用以沉積IV族元素半導體、ιν族元素化合 物+導體、則族元素半導體、或是聊族元素半導體。 持足以讓。亥化學反應發生的條件時在該基板上方創造 。亥等或多種反應氣體的康達效應氣流299包括用於沉積 條件K呆持^以讓該化學反應發生的條件時在 〆土板上方創& 4等—或多種反應氣體的康達效應氣流 包括用於儿積一磊晶材料(例如,但是並不受限於:錡 化編、錄化汞鑛、钟彳 甲化鎵、氮化鎵、銻化銦、磷化銦、矽、 鍺化矽、以及碳化矽)層的條件。 明顯的係,本發明的鲁 赞月的貫施例能夠用於各式各樣的處 /Η用於半導體裝置製作的處理。改變該等選定處 理孔體以及處理條件會讓本發明的實施例得以併入下面的 土板處理例如.用於磊晶層、多晶層、奈米晶層、或是 非晶層的沉積處理;基板姓刻或清洗的處理;基板氧化; 及/或基板摻雜。 29 201220365 本發明的實施例還包含用以成長各種材料(例如,元素 材料、化合物、化合物半導體、以及化合物介電材料)層的 方法與設備。於化合物半導體應用的較佳實施例中,該等 康達效應氣體注入器中的至少一者會被連接,以便提供一 包括下面元素中至少一者的氣流:硼、鋁、鎵、銦、碳、 矽、鍺、錫、鉛、氮、磷、砷、銻'硫、硒、篩、汞、鎘、 以及鋅。視情況’一或多個康達效應氣體注入器及/或一或 多個輔助氣體注入器會被連接,以便提供一氣流或氣體混 合物流,例如:氫氣、惰性氣體、混合摻雜物的氫氣、或 是混合摻雜物的惰性氣體。 根據本發明實施例的方法可能包含使用各式各樣處理 氣體,例如,上面所述的處理氣體。該方法中所使用的氣 體和處理相依。於-實施例中,流包括石夕源氣體、摻 雜物氣體、以及氫氣。 在前面的說明書中雖然已經參考特定實施例來說明本 發明,然而1習本技術的人士便會明白,可 修正與改冑,其衫會脫離τ面申二各種 τ °月寻利靶圍中所提出之 本發明的範嘴。據此,本說明書和圖式應被 而沒有限制的音羞,而Β祕女ll μ 明的範鳴裡面: 斤有此專修正皆希望涵蓋在本發 献写的者ΐ提出的係可用來設計根據本發明-實施例的 /的不錢料4種設計的加熱 中所示的環形加熱器。該加熱器的輪入資料如下雷= 圖 英七外徑.·4·85英忖;相 :内僅 j衣Φ之間的間隔·· 〇 . 〇 30 201220365 央寸,加熱益材料:電阻係數約0.00049歐姆英吋的模塑石 墨,加熱器角大小:實質上為360。;輪輻數量:1〇1個; 輪幸田+間隔的角寬度:3.545度;區段長度:m英时;而 初始試驗厚度:0.135英吋。此範例的輸入資料會配合等式 ⑴與等式(2)來計算以等於該區段長度的數額遞增的多個: 向:置處的加熱元件剖面寬度以及加熱元件剖面厚度,以 便提供從該加熱器的内徑至外徑範圍中的計算。該等計算 如表1中所示。在此範例中,會在該等輪輕的—者中的11 個等間隔徑向位置處(包含内徑與外徑)來實施該等計算。 表1中還顯示額外的相關計算,例如,以徑向位置為 函數的該加熱元件的剖面面積以及該等分段長度中每—者 的電阻。言亥等區段長度的電阻總和便是該輪輻的總電阻, 而且乘以輪輻的數量之後便決定該加熱元件的總電阻。令 些計算還有助於向設計者顯示—種能夠用來修正該加孰= 之設計的可能方式,俾使得其更匹配該電源能力的所希或 最佳使时。明確地說,_設計者能夠選擇不同的初 驗厚度並且重複進行該等計算L得該加熱元件_ 電阻’以便和配合-電源供應器來使用的所希或最佳電阻 作比較。此反覆處理會持續進行直到該加熱元件的總電阻 和配合該電源來使用的電阻達到最佳或所希匹配為止。 上面雖然已經針料定的實施例說明過本發明 處、其它優點及問題的解決方案;然而,該等好處 問題的解決方案及可導致任何好處、優點、或解決方幸 生或突顯其重要性之任何(多個)元件均不應被視為任何】 31 201220365 ,所有申請專利範圍的關鍵、必要、或基本特點或元件。 本文中所使用的「包括」、「包含」、「具有」、「至 少一者」等用詞或是它們的任何其它變化用詞皆希望具有 非竭盡包容之意。舉例來說,—包括一元件列表的處理、 方法、物品 '或是設備未必僅受限於該些元件,還可能包 含沒有明確列出或並非此處理'方法、物品、或是設備固 有的其它元件。進一步言之’除非明確提及具有相反之意, 否則 《(or)」所指的係包容性或〇r)而不是竭 盡性或(eXCluSive ΟΓ)。舉例來說,τ面任何一者皆符合條件 Α或Β: Α為真(或存在)而Β為偽(或不存在)、a為偽(或不 存在)而B為真(或存在)、以及八與8兩者皆為真(或存在)。 本文雖然已經說明並圖解本發明的特定實施例;不 過三顯見的係,可以對本文中明確圖解與說明的實施例的 細節進行變更,其並不會脫離在隨附申請專利範園以及它 們的合法等效範圍之中所定義之本發明的真實精神與範 32 ⑧ 201220365 I< 計鼻的輸入資料 輪輻數量 | 〇 t " Η 區段電阻 (歐姆) 0.0045 0.0048 0.0052 0.0055 0.0058 0.0062 0.0065 0.0069 0.0072 0.0076 0.0079 輪輻電阻(歐姆)0.068 1 加熱器電阻(歐姆)6.8773 角寬度(度) 3.545 加熱器元件 剖面厚度 (英吋) 0.2085 0.1733 0.1464 0.1253 0.1085 0.0949 0.0837 0.0744 0.0666 0.0599 0.0542 Μ ^ •吳制 0.135 加熱器元件 剖面寬度 (英吋) 0.1101 0.1231 0.1361 0.1491 0.1621 0.1751 OO 00 T-H o 0.2011 0.2141 0.2271 0.2401 举 0.00049 /—S 但钵 V0柃 ^ t 0.02297 0.02134 0.01993 0.01869 0.01760 0.01662 0.01575 0.01497 0.01426 0.01361 0.01302 區段長度 (英吋) 0.21 試驗厚度 (英吋) CO 〇 卜 ?—η 〇 0.102 0.089 0.079 0.071 ^0.063 0.057 0.052 0.047 cn 寸 〇 o 外徑 (英吋) 4.85 區段寬度 (英吋) ^_ »-Η 00 Ο 0.1961 0.2091 0.2221 0.235 1 0.2481 0.2611 0.2741 0.2871 0.300 1 内徑 (英吋) in 卜 (N 周長 (英吋) ! 17.28 ο οο 19.92 寸 (N CN 22.56 OO 00 m (N 25.20 26.52 27.83 OS CN 30.47 徑向位置 (英吋) 1 ! 卜 CN 2.96 卜 m 00 m m m 〇 00 4.01 4.22 4.43 4.64 4.85 201220365 【圖式簡單說明】 圖1所示的係本發明一實施例的方塊圖。 圖2所示的係本發明一實施例的剖面側視圖。 圖3所不的係用於本發明一實施例的設備的後視圖。 圖3_1所示的係用於本發明一實施例的設備的透視後 視圖。 圖3_2所示的係根據本發明一實施例的電轉接器的透 視圖。 圖3-3所不的係根據本發明一實施例的電轉接器的透 視剖視圖。 圖4所示的係用於本發明一實施例的設備的後視圖。 圖4·1所不的係用於本發明一實施例的設備的透視後 視圖》 圖5所不的係用於本發明一實施例的設備的前視圖。 圖5-1所不的係用於本發明一實施例的設備的後視圖。 圖6所示的係本發明一實施例的剖面側視圖。 圖7所不的係用於本發明一實施例的設備的俯視圖。 圖7 1所不的係圖7中所示之設備的剖面側視圖。 圖8所7F的係本發明—冑施例的剖面侧視圖。 圖8 1所不的係用於本發明一實施例的内部的俯視圖。 圖9所不的係本發明一實施例的處理流程圖。 I ’東的技術人士便會明白,圖中所示的元件係以簡化 與清楚為目的來辟;二. 木4不而 >又有依照比例繪製。舉例來說,圖 中某些元件的維麼可At 又T flb會相對於其它元件被放大,以便幫 34 201220365 -- 助改善對本發明之實施例的理解。 【主要元件符號說明】 100 系統 ' 101 系統 103 系統 106 系統 150 處理反應室 152-1 頂端表面 152-2 底部表面 153 凹陷區 154 基板 156 基板固持器/基板支撐體 170 外反應室 172 排氣埠 180 旋轉耦合器 200 加熱系統 202 加熱器組件 220 電阻加熱器 220-1 電阻加熱器 222 正弦加熱元件/蜿蜒狀電導體 224 波谷 226 内徑 228 波峰 230 外徑 35 201220365 232 間隔 233 輪輻 234 相向側表面 23 6 相向側表面 238 電接點 240 電轉接器 240-1 電轉接器 240-2 螺孔 240-3 按壓配接孔 242 電阻加熱器 242-1 電阻加熱器 244 加熱器組件 244-1 加熱器組件 246 第一加熱器 246-1 第一加熱器 250 氣體注入系統 252 康達效應氣體注入器 252-1 康達效應氣體注入器 253 氣體進入埠 254 氣流通道 254-1 凸表面 255 氣體離開埠 2 5 6 通風區 270 輔助氣體注入器 36 201220365 291 處 理流程圖 293 步 驟 295 步 驟 297 步 驟 299 步 驟 37
Claims (1)
- 201220365 七、申請專利範圍: 1 · 一種用於處理一或多個基板的系統,該系統包括: 一處理反應室; 一被设置在該處理反應室之中的基板支撐體,用以固 持一或多個基板;以及 至少一電阻加熱器,其包括一正弦加熱元件,其具有 被3又置成用以描述一外徑的複數個波峰以及被設置成用以 描述一内徑的複數個波谷,該加熱元件的剖面寬度係徑向 位置的第一函數而該加熱元件的剖面厚度則係徑向位置的 第二函數,俾使得該加熱元件會在每一個徑向位置處提供 一實質上恆定的熱通量,並且在該加熱元件的相向側表面 之間形成-實質上恒定的龍,該至少—電阻加熱器會被 設置成用以加熱該基板支撐體及/或該等一或多個基板。 2. 如申請專利範圍第1項的系統,其進一步包括: 至少一康達(Coanda)效應氣體注入器,其會被設置在該 基板支撐體的一周圍邊緣近端處,以便在該基板支撐體的 表面及/或該(等)一或多個基板上提供一康達效應氣流。 3. 如申請專利範圍第2項的系統,其中該至少一康達效 應氣體注入器具有一氣體離開埠、一氣流通道、以及一氣 體進入埠,該氣體離開埠會與該氣流通道進行流體交換, 該氣流通道會與該氣體進入埠進行流體交換,該氣流通道 則係由該康達效應氣體注入器的至少一凸表面所形成,用 以產生該康達效應氣流。 4. 如申請專利範圍第2項的系統,其中該至少一康達效 38 201220365 應氣體注入器具有一氣體進入埠、一通風區、一氣流通道、 以及一氣體離開埠,該氣體離開埠會透過該氣流通道來與 該通風區進行流體交換,該氣體進入埠會與該通風區進行 流體交換,該氣流通道則係由該康達效應氣體注入器的至 少一凸表面所形成,用以產生該康達效應氣流。 5.如申請專利範圍第2項的系統,其進一步包括一旋轉 耦合器,其會連接該基板支撐體,用以旋轉該基板支撐體 的表面。 擔體的表面。 6.如申請專利範圍第2項的系統,其進一步包括一線性 致動益,其會連接該基板支禮體,用以線性移動該基板支 如申請專利範圍第2項的系統, 其中該處理反應室係 用於進行高溫處理的熱壁反應室。 8.如申請專利範圍第2項的系統 統,其中該虛理月廄玄、如申請專利範圍第 的剖面厚度具有f(l/r)的 2項的系統,其中該正弦加熱元件 函數形式,其中r為該加熱器上的 徑向位置。項的系統,其中該正弦加熱元 形式’其中r為該加熱器上的 39 201220365 如申請專利範 件的剖面厚度係推導 項的系統,其中該正弦加熱元 子自下面的等式: t=2^ri2Gti/(27rr2G_s^ 其中, t為該加㉟元件的剖面厚度, Γ為該加熱元件上的徑向位置 …學常數中的圓周率, ri為該加熱元件的内徑, ti為初始試驗厚度, G為幾何係數, 該加熱器的角大小 其等於該加熱 以及 元件之輪輻的角寬度除以 s為該加熱元件的相向 ”目向側表面之間的間隔。 如中請專利範圍第2項的系絲甘Λ 件的剖面寬度係推導自下、:、中该正弦加熱月 w==2 κ Gr-S 其中, w為該加熱元件的剖面寬度, Γ為該加熱元件上的徑向位置, π為數學常數中的圓周率, 〇為幾何係數,其等於該加熱元件 該加熱器的角大小,以及 、之輪輻的角寬度除以 的間隔。 其中該至少一 電阻 為該加熱元件的相向側表面之間 U·如申請專利範圍第2項的系統 加熱器包括塗佈有碳化矽的石墨。 201220365 u.如申請專利範圍第2項的系統,其中該加熱元件包 括-選擇自由下面所組成之群中的材料:錄鉻合金、翻、 鈕·、以及鎢。 15. 如申請專利範圍第2項的系統,其中該至少一電阻 加熱器還it纟包括多個電接點以及和予以按壓配接耦合 的多個電轉接器。 16. 如申請專利範圍帛2項的系統,其進一步包括一輔 助氣體注入器,其會被設置成用以提供一氣流至該處理反 應室* 17·-種用於處理一或多個基板的系統,該系統包括: 一外反應室; -處理反應室’其實質上會被設置在該外反應室裡面; 一被設置在該處理反應室之中的基板支撐體,用以固 持一或多個基板;以及 …至少—f阻加熱器’其包括—正弦加熱元件,其具有 被設置成用以描述一外徑的複數個波峰以及被設置成用以 描述-内徑的複數個波谷,該加熱元件的剖面寬度係徑向 位置的第一函數而該加熱元件的剖面厚度則係徑向位置的 第:函數,俾使得該加熱元件會在每一個徑向位置處提供 -貫質上恆定的熱通量,並且在該加熱元件的相向側表面 之間形成-實質上怪定繼’該至少—電阻加熱器包括 多個熱解石墨電接點和予以按壓配接耗合的多個熱解石墨 電轉接器以及一熱沉積碳化矽塗層,該至少一電阻加熱器 會被設置在該外反應室與該處理反應室之間,用以加轨該 41 201220365 基板支撐體及/或該等一或多個基板; 至少一康達效應氣體注入器,其會被設置在該基板支 撐體的一周圍邊緣近端處’以便在該基板支撐體的表面及/ 或該等基板上提供一康達效應氣流,該至少一康達效應氣 體/主入器具有一氣體進入埠、一通風區、一氣流通道、以 及一氣體離開埠,該氣體離開埠會透過該氣流通道來與該 通風區進行流體交換,該氣體進入埠會與該通風區進行流 體交換,該氣流通道則係由該康達效應氣體注入器的至少 一凸表面所形成,用以產生一康達效應氣流; v 至少一輔助氣體注入器,其會被設置成用以提供—氣 流至該處理反應室;以及 、 、 用以旋轉該 一旋轉耦合器,其會連接該基板支撐體 基板支撐體; 式 其中該正弦加熱元件的剖面厚度係推導自 下面的等 t=2 π ri2Gtj/(2 π r2G-Sr) 其中, t為該加熱元件的剖面厚度, r為該加熱元件上的徑向位置, π為數學常數中的圓周率, ri為該加熱元件的内徑, ti為初始試驗厚度, 〇馬煢何係數,其等 外丄 、寻於該加熱兀件之輪輻的角宫谇^ s玄加熱器的角大小,以及 肖寬度除 42 201220365 s為该加熱元件的相向側表面間的間隔; 式· 其中該正弦加熱元件的剖面寬度係推導自下面的等 w==2 n Gr-S 其中, w為該加熱元件的剖面寬度, r為該加熱元件上的徑向位置, π為數學常數中的圓周率, G為幾何係數’其等於該加熱元件之輪輻的角寬度除以 該加熱器的角大小,以及 S為該加熱元件的相向側表面間的間隔。 18·—種處理一基板的方法,該方法包括: 提供一基板; 提供一或多個反應氣體; 提供至少-加熱器或加熱器組件,其包括一正弦加熱 …其具有被設置成用以描述一外徑的複數個波峰以及 被設置成用以据述-内徑的複數個波谷,該加熱元件的剖 面寬度係徑向位置的第—了叙 ^ ^ ^函數而该加熱元件的剖面厚产則 係徑向位置的第二函數,偟枯ρ〜+ ^ 数俾使付該加熱元件會在每一個柄 向位置處提供一實質上恆定的献、s θ 2 貝陧疋的熱通®並且在該加熱元件的 相向側表面之間形成一實質上恆定的間隔;以及 利用違至少-加熱器或加熱器組件將熱施加至該 並且在該基板上創造該等—或多個反應氣體的康達效錢 流。 43 201220365 1 9.如申請專利範圍第1 8項的方法,其進一步包括旋轉 該基板® 20.如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該基板 包括提供一半導體晶圓。 2 1.如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該基板 包括提供一用於製造電子或光電子裝置的基板。 22. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該基板 包括提供一矽晶圓。 23. 如申請專利範圍第18項的方法,其中該提供該等一 或多個反應氣體包括提供用於半導體沉積的一或多個前驅 體。 24. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該等一 或多個反應氣體包括提供一矽前驅體。 25. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該等一 或多個反應氣體包括提供一選擇自由下面所組成之群中的 化合物:矽烷、二氣矽烷、三氣矽烷、以及四氣化矽。 26. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其進一步包括保持 足以沉積磊晶矽的條件。 27. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其中該提供該等一 或多個反應氣體包括提供一或多個前驅體,用以沉積IV族 元素半導體、IV族元素化合物半導體、III-V族元素半導體、 或是II-VI族元素半導體。 28. 如申請專利範圍第1 8項的方法,其進一步包括保持 足以沉積一蟲晶層的條件。 44
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