TW202043526A - 用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射 - Google Patents

用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射 Download PDF

Info

Publication number
TW202043526A
TW202043526A TW109102773A TW109102773A TW202043526A TW 202043526 A TW202043526 A TW 202043526A TW 109102773 A TW109102773 A TW 109102773A TW 109102773 A TW109102773 A TW 109102773A TW 202043526 A TW202043526 A TW 202043526A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
substrate
edge
substrate support
chamber
Prior art date
Application number
TW109102773A
Other languages
English (en)
Inventor
艾瑞克木原 生野
維許瓦思庫瑪 潘迪
克里斯多夫Ｓ 奧森
卡提克 薛
恒超 駱
托賓 高夫曼歐斯柏恩
雷尼 喬治
拉拉 華瑞恰克
艾芮卡 漢森
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202043526A publication Critical patent/TW202043526A/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45517—Confinement of gases to vicinity of substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45582—Expansion of gas before it reaches the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

一種用於處理基板的氣體注射器包含：主體，該主體具有可連接至氣體源的入口，該氣體源經配置以當處理在設置於處理腔室的處理容積內的基板支撐件上的基板時，提供在第一方向上的氣體流至該入口；及氣體注射通道，該氣體注射通道形成在該主體中。該氣體注射通道與該入口流體連通且經配置以輸送該氣體流至該處理腔室的入口。該氣體注射通道具有平行於第二方向和第三方向的第一內表面和第二內表面。該第二方向和該第三方向不與該基板的中心相交，並與朝向該基板支撐件的第一邊緣的該第一方向成一角度。

Description

用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射
本揭露一般性地關於一種半導體處理設備和處理方法，且更為特定地關於具有改善的氣流分佈的反應器。
在製造積體電路和微裝置中的記憶體閘極氧化物、內襯氧化物、犧牲氧化物、側壁氧化物、快閃穿隧氧化物，氧化物-氮化物-氧化物(ONO)的疊層，或類似者中，半導體基板可藉由快速的熱氧化來處理。在此製程中，氧化物層可藉由以下方式形成在基板上：將基板暴露於基於氧和氫的反應氣體，同時利用輻射熱源來加熱基板以產生氧和氫自由基。氧自由基撞擊基板的表面以形成氧化物層(例如，在矽基板上的二氧化矽層)。
在用於快速的熱氧化的現有的處理腔室中，氣體注射構件使得反應氣體不均勻地分佈在基板上，從而導致在基板上的氧化物層的不佳的厚度均勻性。傳統上，可旋轉的基板支撐件使基板旋轉，同時將反應氣體直接地朝向基板的中心引入。反應氣體較多地分佈在基板的中心，而較少地分佈在基板的邊緣附近，從而在基板的邊緣附近生長的氧化物層的厚度小於在基板的中心處或附近的厚度。
因而，需要一種改善的注射構件，該注射構件使得反應氣體更為均勻地分佈在基板上。
本揭露的實施方式提供了用於在熱處理期間改善氣體分佈的設備。本揭露的一個實施方式提供一種用於對基板進行熱處理的設備。該設備包含：主體、成角度的突出部、及氣體注射通道。該氣體注射通道具有第一半角和第二半角。該第一半角不同於該第二半角。
本揭露的另一個實施方式提供了一種用於處理基板的設備，該設備包含：腔室主體，該腔室主體界定處理容積和設置在該處理容積中的基板支撐件。該基板支撐件具有基板支撐表面。該設備亦包含：氣體源突出部，該氣體源突出部耦接至該腔室主體的入口；排氣組件，該排氣組件耦接至該腔室主體的出口；以及側面氣體組件，該側面氣體組件耦接至該腔室主體的側壁。該側面氣體組件包含：氣體注射通道。該氣體注射入口包含：第一半角和第二半角。該第一半角不同於該第二半角。
在本文中描述的實施例一般性地關於一種半導體處理設備和處理方法，以及更為特定地關於具有改善的氣流分佈的反應器。本揭露的實施例提供一種不對稱的氣體注射器，該不對稱的氣體注射器包含：氣體注射通道，該氣體注射通道經配置以朝向設置在處理腔室中的基板的邊緣注射氣體，從而增加與在基板的邊緣處或在基板的邊緣附近的氣體的反應。本揭露的實施例進一步地提供一種側泵，該側泵經配置以將該氣體重新引導而朝向基板的相對的邊緣，從而增加在基板表面和基板的相對的邊緣上的反應。因此，藉由注射的氣體形成於基板上的層在整個基板表面上是均勻的。
在後面的描述中，使用包含X軸、Y軸，及Z軸的正交座標系統。為了方便起見，假定由在圖式中的箭頭表示的方向為正方向。
第1A圖是根據一個實施例的處理腔室100的示意性的截面圖。處理腔室100一般性地包含：處理容積燈組件110、界定處理容積139的腔室主體130。基板支撐件138被設置於位在X-Y平面中的處理容積139中。處理腔室100提供受控制的熱循環，其加熱基板101以執行在基板101上的一或多個熱製程(例如，熱退火、熱清洗、熱化學氣相沉積、熱氧化和熱氮化)。
燈組件110可以在Z方向上相對地定位在基板支撐件138的上方以經由石英窗口114供應熱至處理容積139。石英窗口114在Z方向上設置於基板101與燈組件 110之間。在一些實施例中，燈組件110可以附加地或可替代地在Z方向上設置於基板支撐件138的下方。燈組件110容納加熱源108(例如，鹵鎢燈)，其用於向設置在基板支撐件138上的基板101提供紅外線加熱手段。鹵鎢燈可以六邊形的排列來設置。加熱源108可藉由控制器107來控制以實現針對於基板101的均勻的或制定的加熱曲線。在一些實施例中，加熱源108可以從大約5°C/s至大約280°C/s的速率快速地加熱基板101。
基板101可被加熱至從大約450°C至大約1100°C的範圍中的溫度。加熱源108可在某些位置提供基板101的溫度調節，同時不影響在其他位置處的溫度。狹縫閥137可被設置在基環140上，以供機器人將基板101傳送至處理容積139和從處理容積139中傳送出。基板101可被放置在基板支撐件138上。基板支撐件138可在Z方向上垂直地移動，並且在X-Y平面中圍繞中心軸123旋轉。氣體入口(亦被稱為腔室氣體入口)131可在Z方向上被設置於基環140的上方，並且連接至氣體源152。
第1B圖是處理腔室100的示意性的截面俯視圖。如同在第1B圖中圖示者，氣體入口131和氣體出口(亦被稱為腔室氣體出口)134在X方向上被設置於處理容積139的相對的側上。氣體入口131和氣體出口134可具有近似等於基板支撐件138的直徑的線性或方位角寬度。
參照第1A圖和第1B圖二者，氣體出口134(形成在基環140與氣體入口131相對的側上(在X方向上))是排氣組件124，其與在腔室主體130的分別地具有開口160A和136A(該等開口在Y方向上彼此相對)的側壁上的第一主排氣泵160和第二主排氣泵136流體連通。排氣組件124界定排氣容積125。排氣容積125經由氣體出口134與處理容積139流體連通。在一些實施例中，氣體出口134可包含：穿孔板135，該穿孔板包含：一系列的通孔，該等通孔經配置以限制氣體流從中通過，並因此提供來自處理容積139的氣體的均勻的抽取(亦即，在Y-Z平面中是均勻的)。然而，在其他的實施例中，穿孔板135不被使用在處理腔室100中，或經配置以對於從處理容積139至排氣容積125的氣體流提供最小的限制，從而允許開口160A和136A的位置影響在處理容積139和排氣容積125內的流動型式。在一個實例中，如同在第1B圖所圖示者，開口160A和136A的配置使得在排氣容積125和處理容積139的後面部分中的流動型式由於開口136A的位置的緣故而在處理容積139的左側延伸處(亦即，在第二邊緣302附近)是較高的，且由於開口160A的位置的緣故而在處理容積139的右側延伸處為較高的(亦即，在第一邊緣304附近)，因此具有在排氣容積125的中間和處理容積139的後面部分中具有在比例上為較小的流動。在另一個實例中，第二主排氣泵136被關閉，且第一主排氣泵160被使用以經由開口160A從處理容積139和排氣容積125泵送氣體，以使得在排氣容積125和處理容積139的後面部分中的流動型式由於開口160A的位置的緣故而在處理腔室的右側延伸處為較高的，從而具有排氣容積125和處理容積139的後面部分的從左側至右側的流動的增加的梯度(例如，增加在–Y方向上的梯度)。在又一實例中，第一主排氣泵160被關閉，並且第二主排氣泵136被使用以經由開口136A從處理容積139和排氣容積125泵送氣體，以使得在排氣容積125和處理容積139的後面部分中的流動型式由於開口136A的位置的緣故而在處理腔室的左側延伸處為較高的，從而具有排氣容積125和處理容積139的後面部分的從右側至左側的流動的增加的梯度(例如，增加在+Y方向上的梯度)。
在一些實施例中，側端埠122可形成在位於腔室主體130的側壁上的基環140內、在第一主排氣泵160所在之處上，以及在X方向上的氣體入口131與氣體出口134之間的處理容積139的第一邊緣304附近(在第1B圖中圖示者)。側端埠122、氣體入口131，及氣體出口134可以在Z方向上被設置於大致相同的水平處。側端埠122與側排氣泵300流體連通(在第1B圖中圖示者)。
氣體源152可包含：一或多個氣體源(例如，第一氣體源153，以及第二氣體源154)，前述者中的每一者提供處理氣體至注射盒149中。在一些實施例中，第一氣體源153是產生氧和氫自由基的遠端電漿源(RPS)。對於利用燈來加熱基板101和將氫和氧自由基注射至處理容積139中的RadOx® 製程，與氣體入口131和氣體源152流體連通的氣體注射器147可連接至基環140。流量調整裝置146可被放置在氣體源152與氣體注射器147之間以控制氣流148的流量速率。可以相信：在進行氧化製程期間，氫自由基的引入在旋轉基板的同時改善了沿著基板101的邊緣的反應速率，從而導致氧化物層具有改善的厚度均勻性。氣流148可包含：按照體積來計算的百分之5至百分之80的氫氣和按照體積來計算的百分之20至百分之95的氧氣，並且具有範圍從大約1 slm至大約50 slm的流量速率。在一些實施例中，氣體混合物亦具有在大約5%至大約80%的範圍中(例如，在大約10%至大約50%的範圍中)的氬氣濃度。對於具有300 mm的直徑的基板而言，流量速率的範圍為從大約0.007 slm/cm2 至大約0.035 slm/cm2 。氣流148的組成、壓力，及流量速率影響形成在基板101上的氧化物層的厚度均勻性。
氣體從氣體源152中流過、可選擇地流過注射盒149、氣體注射器147，及氣體入口131而進入處理容積139。在一些實施例中，注射盒149具有細長的通道150和形成於其中的入口(亦被稱為注射器入口)143。注射孔151沿著細長的通道150分佈，並且經配置以在與X方向成一角度的方向上朝向處理容積139注射主氣體流145。在氧化製程的一些實施例中，主氣體流145可包含：按照體積來計算的百分之5至百分之80的氫氣和按照體積來計算的百分之20至百分之95的氧氣，且當腔室維持在大約1 Torr至大約19 Torr(例如，在大約5 Torr至大約15 Torr之間)的壓力下且基板被加熱至在大約450°C至大約1100°C之間的溫度時具有範圍從大約1每分鐘標準升(slm)至大約50 slm的流量速率。在一些實施例中，氣體混合物亦具有在大約5%至大約80%的範圍中(例如，在大約10%至大約50%的範圍中)的氬氣濃度。流量速率是基於具有300 mm的直徑的基板101，這導致範圍從大約0.011 slm/cm2 至大約0.071slm/cm2 的流量速率。
主氣體流145從氣流148(並且可選擇地亦從注射孔151)在X方向上被引向氣體出口134。主氣體流145流入排氣容積125，並由第一主排氣泵160和第二主排氣泵136中的一者或二者排出。可以相信：處理腔室100的幾何形狀(例如，排氣容積125的位置、形狀、方向)、第一主排氣泵160和第二主排氣泵136的開口160A、136A的尺寸和位置，以及由第一主排氣泵160和第二主排氣泵136達成的泵送速度可被使用以影響氣體流型式，從而影響在處理容積139中的流動均勻性。然而，在一些替代的實施例中，排氣組件124的排氣容積125沿著主氣體流145的方向延伸，以使得處理容積139的對於主氣體流145的幾何影響被減小(例如，被定位於相距氣體入口131足夠遠的位置)。
第一主排氣泵160和第二主排氣泵136亦可被使用以控制處理容積139的壓力。在一些實施例中，在處理容積139內的壓力被維持在大約0.5 Torr至大約19 Torr之間(例如，在大約5 Torr至大約15 Torr之間)。在一些實施例中，在處理容積139中執行的製程在黏性流動方案範圍內操作。在此情況中，第一主排氣泵160和第二主排氣泵136將一定量的氣體抽取至第一主排氣泵160和第二主排氣泵136的相應的開口160A、136A、將該量的氣體推動通過泵送構件，以及在大氣壓力下將該量的氣體排出至泵入口。因此，如同在前文中論述者，氣體濃度的梯度(亦即，氣體濃度在泵入口的附近為較低的，而在遠離泵入口之處為較高的)被產生，而導致在處理容積139內的氣體朝向泵入口流動。
在第1B圖中所示的一個示例實施例中，氣體注射器147是具有開口的不對稱的結構，該開口從氣體入口131將大部分的主氣體流145朝向處理容積139的第二邊緣302引導。因此，在處理容積139的第二邊緣302處或在處理容積139的第二邊緣302附近，基板101的氣體暴露增加。在一些實施例中，主氣體流145是藉由在腔室主體130的任一側上的第一主排氣泵160和第二主排氣泵136排出。在一些實施例中，被引導朝向處理容積139的第二邊緣302的主氣體流145藉由側排氣泵300的使用被重新引導朝向處理容積139的第一邊緣304。側排氣泵300可產生氣體濃度的梯度(亦即，氣體濃度在側排氣泵300的泵入口附近為較低的，而在遠離側排氣泵300的泵入口之處為較高的)，而使得在處理容積139內的氣體朝向側排氣泵300的泵入口流動。
在一些實施例中，在第二主排氣泵136被關閉的同時，被重新引導朝向處理容積139的第一邊緣304的主氣體流145是藉由側排氣泵300和第一主排氣泵160排出。在一些實施例中，側排氣泵300的排出流量速率與第一主排氣泵160的排出流量速率的比例是在0.5:1與1:0.5之間。在其他的實施例中，側排氣泵300，以及第一主排氣泵160和第二主排氣泵136被開啟。因此，在一些實施例中，側排氣泵300的排出流量速率與第一主排氣泵160的排出流量速率加上第二主排氣泵136的排出流量速率之間的比例是在0.5:1與1:0.5之間。
在一些實施例中，當氣體被引導朝向基板101的邊緣時，基板101可在逆時針方向197上旋轉，從而使得氣體在基板101上方流動，而導致在基板101上的生長更為均勻。基板101的旋轉(在與氣體流相反的方向上)可被使用以重新引導主氣體流145朝向處理容積139的第一邊緣304，而氣體注射器147引導主氣體流145朝向處理容積139的第二邊緣302。在處理容積139中的主氣體流145的速度和流動型式可經由基板101的旋轉速度和氣體注射器147的氣體注射通道的傾斜角度(在後文中被稱為錐角θ)來調整，從而減少了在基板101上的主氣體流145的不均勻性。在一些實施例中，基板的旋轉速度的範圍是在大約5與300 rpm之間，並且錐角θ可在10°與35°之間。因此，改善了在基板的邊緣處的厚度輪廓。在一些實施例中，基板101可以在與逆時針方向197相反的順時針方向上旋轉以進一步地增加沿著邊緣的氣體速度，以為了獲得不同的所欲的厚度輪廓。
當主氣體流145(氣體或自由基的氣體)在朝向處理容積139的第二邊緣302附近的基板101的邊緣(或基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣)的方向上被引導時，在旋轉基板的時候，氣體或自由基的氣體顯著地提高了沿著在處理容積139的第二邊緣302附近的基板101的邊緣(相比於在基板101的中心308處或在基板101的中心308的附近)的反應速率。在具有或不具有側排氣泵300的情況下，經由不對稱的氣體注射通道249(在第3A圖中圖示者)朝向在處理容積139的第二邊緣302附近的基板101的邊緣引導氣體導致了具有在整個基板101上的改善的厚度均勻性的氧化物層(相較於朝向基板101的中心308引導氣體)。在氧化製程的一個實例中，主氣體流145可包含：按照體積來計算的百分之5至百分之80的氫氣和按照體積來計算的百分之20至百分之95的氧氣、(可選擇地)在大約5%至大約80%的範圍中的氬氣的濃度、從大約1每分鐘標準升(slm)至大約50 slm的範圍的流量速率(同時腔室被維持在大約0.5 Torr至大約19 Torr的壓力下，以及基板被加熱至在大約450°C至大約1100°C之間的溫度，並以在大約10 rpm與300 rpm之間的速度在逆時針方向上旋轉)。
第2A圖和第2B圖圖示：在具有300 mm的直徑的基板101上的氧自由基濃度的數值模擬(隨著沿著與基板101的中心308相交的Y方向的線的位置變化)。被指示為「0」的位置對應於基板101的中心308。在第2A圖中，側排氣泵300被關閉，且第一主排氣泵160和第二主排氣泵136被開啟。在第2B圖中，側排氣泵300和第一主排氣泵160被開啟。在第2A圖和第2B圖中，在由(a)指示的數值模擬中錐角θ被假設為15°，且在由(b)所指示的數值模擬中錐角θ被假設為25°。在第2A圖中，分別地針對於15°和25°的錐角θ的情況，氧自由基濃度在基板101的中心308處(亦即，被指示為「0」的位置)降低，並且朝向基板101的邊緣(亦即，被指示為「150」和「-150」的位置)擴散。在第2B圖中，分別地針對於15°和25°的錐角θ的情況，氧自由基濃度在基板101的中心308處(亦即，被指示為「0」的位置)降低，並且朝向基板101的邊緣(亦即，被指示為「150」和「-150」的位置)擴散。
第3A圖是根據一個實施例的氣體注射器147的示意性的截面俯視圖。氣體注射器147可由任何適當的材料(例如，石英、陶瓷、鋁、不銹鋼、鋼，或類似者)製成。
氣體注射器147具有主體230，其中在該主體中形成了氣體注射通道249和開口246。在一些實施例中，開口246是矩形的。
在一些實施例中，主體230是平行六面體的。主體230具有與第二側234相對的第一側232。在一些實施例中，第一側232和第二側234平行於X軸，且具有大致上相同的長度。主體230具有第三側224、第四側222、第五側226，及第六側282(如同在第3B圖中圖示者)。
氣體注射通道249的截面可具有任何期望的形狀(例如矩形(在第3B圖中圖示者)、正方形、圓形、多邊形、六邊形、梯形，或任何其他適當的形狀)。氣體注射器147適用於將大部分的主氣體流145引導至處理容積139的第二邊緣302。氣體注射通道249包含：兩個內表面279、280(第3A圖)。在一些實施例中，內表面279沿著方向306延伸，該方向大致上與在處理容積139的第二邊緣302附近的基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣相切。氣體注射通道249的內表面280從軸線210朝向內表面279傾斜達錐角θ。軸線210延伸穿過開口246，且平行於X方向且垂直於第五側226(在第3B圖中圖示者)。內表面279、280沿著從軸線210朝向第二邊緣302傾斜的方向，並且此些表面的投影(其皆平行於X-Y平面)經配置為不與基板101的中心308相交。錐角θ可在5°至45°之間。內表面279、280從開口246延伸至第六側282(在第3B圖中圖示者)。第六側282是彎曲的和相鄰於基板101，並且在開口246的相對側上。
在一些實施例中，開口246具有圓形的入口216(如同在第3B圖中圖示者)。圓形的入口216通向與氣體注射通道249流體連通的擴大的內部空間214(第3A圖)。在一些實施例中，擴大的內部空間214在Y-Z平面中具有矩形的截面形狀。
第3B圖和第3C圖是氣體注射器147的三維示意圖。氣體注射器147的作用是將在主氣體流145中找到的大部分的氣體或自由基的氣體引導朝向處理容積139的第二邊緣302。
氣體注射器147包含：側226、232、234、282、224，及222。第一側232與第二側234相對。在一些實施例中，第一側232和第二側234平行於X軸，且具有大致上相同的長度。第一曲面236設置在第一側232與第三側224之間。第三側224被設置成與第一側232正交。第二曲面 240設置在第二側234與第三側224之間。第三曲面238設置在第一側232與第四側222之間。第四側222與第一側232正交。第四曲面228設置在第二側234與第四側222之間。第三側224與第四側222相對。第五側226與第六側282相對。在一些實施例中，第六側282是彎曲的。在一個實例中，第六側282的曲率半徑可在大約160 mm至大約230 mm之間。在另一個實例中，第六側282的曲率半徑可在大約10 mm至大約80 mm之間，其大於處理容積139中的待處理的基板的半徑。氣體注射通道249設置在面向基板101的第六側282上。第一側232和第二側234可大致上垂直於第四側222，而允許在處理腔室100內的更為緊密的密封。當第六側282是彎曲的以使得曲率與基板101的曲率一致時，朝向基板101的氣體流中的湍流減少，而導致在氣體流中的均勻性。
第4圖示出：根據另一個實施例的氣體注射器147的示意性的截面俯視圖。如同圖示者，氣體注射器147包含：主體230，其中氣體注射通道249形成在該主體中。氣體注射通道249具有兩個內表面279、280，及複數個線性舵220。儘管僅有兩個線性舵220被圖示在第4圖中示出的實施例中，應理解到任何數目的線性舵220可被包含在氣體注射器147中。主體203和線性舵220可由石英或對反應氣體不反應的任何其他的材料製成。氣體注射器147被分隔線215分為第一部分231和第二部分229，其中分隔線215平行於Y方向。複數個線性舵220被設置在第一部分231中。第一部分231和第二部分229可為：組合而製成氣體注射器147的兩個分開的部件，或第一部分231和第二部分229可由相同的部件製成。氣體注射器147耦接至入口143，並且入口143將反應氣體輸送至氣體注射器147。氣體注射器147經配置以輸送反應氣體至基板101。
氣體注射器147被軸線210分為頂部分235和底部分233，其中軸線210平行於X方向。根據一個實施例，線性舵220以這樣的方式來設置和傾斜，使得反應氣體流大部分地或完全地通過氣體注射器147的頂部分235。如果反應氣體被允許流過氣體注射器147的底部分233，則很大的一部分的反應氣體會漏掉大部分的基板面積，並且保持為未反應的或被吸入側端埠122，然後被吸入側排氣泵300，而浪費了反應氣體，並導致設置在處理容積139的右側延伸的上方的基板的部分上(亦即，在第一邊緣304附近)的不均勻的薄膜生長。此外，在沒有舵的情況下，氣體注射器147呈現出噴射流狀的流動，其中主氣體流145集中在一個窄的流中。在本文中揭示的具有舵220的氣體注射器147允許主氣體流145在寬大得多的區域中擴散，同時仍然集中在處理容積139的左側延伸上(亦即，在第二邊緣302附近)。
通過氣體注射器147的頂部分235的主氣體流145允許：大部分地或完全地在處理容積139的左側延伸中的基板101的部分上(亦即，在第二邊緣302附近)的膜生長。此外，由於線性舵220的緣故而增加的反應氣體的循環增加反應氣體與基板101的反應速率，而導致更快的膜生長。設置線性舵220，以使得在第二邊緣302附近的處理容積139的左側延伸上方的反應氣體的整合的速度盡可能地高，而在第二邊緣302附近的處理容積139的左側延伸中，整合的速度仍盡可能地均勻的。線性舵220允許主氣體流145的速度高於其他的舵形狀(例如楔形)。
複數個線性舵220可以任何的排列設置在氣體注射器147的第一部分231內。複數個線性舵220具有朝向處理容積139的第二邊緣302而相對於軸線210的角度α。根據一些實施例，線性舵220中的每一者可具有相同的角度α或不同的角度。根據一些實施例，角度α從大約5°至大約85°變化(例如，從大約25°至大約55°，或從大約35°至大約45°)。根據一個實施例，複數個線性舵220中的至少一者的端部220E與底表面202分開大約15 mm至大約60 mm的距離。根據一個實施例，複數個線性舵220中的至少一者的端部220E與分隔線215分開大約35 mm至大約45 mm的距離。根據一個實施例，在複數個線性舵220中的線性舵具有從大約25 mm至大約75 mm的長度。根據一個實施例，設置複數個線性舵220，以使得從氣體注射器147出來的反應氣體的主氣體流145具有大約100或更小的雷諾(Reynolds)數(Re)，並且主氣體流145是層流的。
在一些實施例中，在輸送反應氣體至基板101的表面期間，可以將基板101從大約23°C的溫度加熱至大約1200°C的溫度。可以輸送反應氣體，以使得反應氣體在第二邊緣302附近的處理容積139的左側延伸中的基板101的部分上生長膜。膜的體積中的大約60%至大約90%或更多被設置於第二邊緣302附近的處理容積139的左側延伸中。
儘管在此申請案中論述了熱處理腔室，本揭露的實施方式可被使用於任何的處理腔室中(其中均勻的氣體流是所欲的)。
本揭露的益處包含：在處理腔室中使用不對稱的氣體注射器以引導氣體朝向基板的邊緣而控制在整個基板上的生長均勻性。不對稱的氣體注射器指向朝向處理容積的邊緣的氣體流。氣體流可進一步地藉由側泵被重新引導至處理容積的另一邊緣。特定地，已經觀察到引導氣體通過不對稱的氣體通道將顯著地增加在RadOx® 製程中於基板的邊緣處或在基板的邊緣附近的反應，從而導致沿著基板的邊緣的改善的厚度均勻性，以及基板的改善的整體厚度的均勻性。
儘管前述者係關於本揭露的實施方式，可以設想本揭露的其他和另外的實施方式，而不偏離其基本範疇，且其範疇是藉由後續的申請專利範圍來決定。
100:處理腔室 101:基板 107:控制器 108:加熱源 110:燈組件 114:石英窗口 122:側端埠 123:中心軸 124:排氣組件 125:排氣容積 130:腔室主體 131:（腔室）氣體入口 134:（腔室）氣體出口 135:穿孔板 136:第二主排氣泵 137:狹縫閥 138:基板支撐件 139:處理容積 140:基環 143:（注射器）入口 145:主氣體流 146:流量調整裝置 147:氣體注射器 148:氣流 149:注射盒 150:通道 151:孔 152:氣體源 153:第一氣體源 154:第二氣體源 160:第一主排氣泵 197:逆時針方向 202:底表面 203:主體 210:軸線 214:內部空間 215:線 216:圓形的入口 220:線性舵 222:第四側 224:第三側 226:第五側 228:第四曲面 229:第二部分 230:主體 231:第一部分 232:第一側 233:底部分 234:第二側 235:頂部分 236:第一曲面 238:第三曲面 240:第二曲面 246:開口 249:（不對稱的）氣體注射通道 279:內表面 280:內表面 282:第六側 300:側排氣泵 302:第二邊緣 304:第一邊緣 306:方向 308:中心 136A:開口 160A:開口
為了使得可詳細地理解前文引述本揭露的特徵之方式，本揭露的更為特定的描述(簡短地於前文中概括者)，可藉由參照實施方式來獲得，前述者中的一些者被示出於隨附的圖式中。然而，應注意到：隨附的圖式僅示出此揭露的典型的實施方式，因而並不被認為是限制其範疇，對於本揭露而言可允許其他的同等有效的實施方式。
第1A圖是根據一個實施例的處理腔室的示意性的截面圖。
第1B圖是根據一個實施例的處理腔室的示意性的截面俯視圖。
第2A圖和第2B圖圖示根據實施例的基板上的氧自由基濃度的數值模擬。
第3A圖是根據一個實施例的氣體注射器的示意性的截面俯視圖。
第3B圖和第3C圖是根據一個實施例的氣體注射器的三維示意圖。
為了要促進理解，在可能的情況中已使用相同的元件符號，以指定給圖式共用的相同的元件。考慮到在一些實施例中揭示的元件可被有利地利用於其他的實施方式中，而無需特定的敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
101:基板
147:氣體注射器
210:軸線
214:內部空間
230:主體
232:第一側
234:第二側
246:開口
249:(不對稱的)氣體注射通道
279:內表面
280:內表面
306:方向

Claims (20)

  1. 一種用於處理一基板的氣體注射器，包含: 一主體，該主體具有可連接至一氣體源的一入口，該氣體源經配置以當處理在設置於一處理腔室的一處理容積內的一基板支撐件上的一基板時，提供在一第一方向上的一氣體流至該入口，其中該基板支撐件具有一第一邊緣和在正交於該第一方向的一方向上與該第一邊緣相對的一第二邊緣；及 一氣體注射通道，該氣體注射通道形成在該主體中，其中 該氣體注射通道與該入口流體連通， 該氣體注射通道經配置以輸送該氣體流至該處理腔室的一入口， 該氣體注射通道具有平行於一第二方向的一第一內表面和平行於一第三方向的一第二內表面， 該第一方向、該第二方向、及該第三方向平行於一第一平面，以及 該第二方向和該第三方向不與該基板的一中心相交，並與朝向該基板支撐件的該第二邊緣的該第一方向成一角度。
  2. 如請求項1所述之氣體注射器，其中 該第二方向是從該第一方向朝向該基板支撐件的該第二邊緣傾斜達15°至35°之間，以及 該第三方向大致上與該基板支撐件的該第二邊緣相切。
  3. 如請求項1所述之氣體注射器，進一步包含： 一第一側，該第一側平行於該第一方向； 一第二側，該第二側平行於該第一方向並且在正交於該第一方向的一第四方向上與該第一側相對，該第二側具有與該第一側大致相同的該長度； 一第三側，該第三側平行於該第四方向； 一第一曲面，該第一曲面在該第一側與該第三側之間延伸； 一第二曲面，該第二曲面在該第三側與該第二側之間延伸； 一第四側，該第四側平行於該第四方向並且在正交於該第一方向和該第四方向的一第五方向上與該第三側相對； 一第三曲面，該第三曲面在該第一側與該第四側之間延伸； 一第四曲面，該第四曲面在該第四側與該第二側之間延伸； 一第五側，該第五側平行於該第四方向；及 一第六側，該第六側平行於該第四方向並在該第一方向上與該第五側相對，其中該入口設置在該第五側上且該氣體注射通道設置在該第六側上。
  4. 如請求項1所述之氣體注射器，進一步包含: 複數個線性舵，該等線性舵設置在該氣體注射通道內。
  5. 如請求項4所述之氣體注射器，其中 該複數個線性舵中的每一者從該第一方向朝向該基板支撐件的該第二邊緣傾斜達25°至55°之間。
  6. 如請求項4所述之氣體注射器，其中 該複數個線性舵中的至少一者的一端部與該氣體注射通道的一內表面分開達15 mm與60 mm之間的一距離。
  7. 一種用於處理一基板的設備，包含： 一腔室主體，該腔室主體具有一腔室氣體入口、一 腔室氣體出口，及在該腔室氣體入口與該腔室氣體出口之間在一第一方向上的一處理容積； 一基板支撐件，該基板支撐件設置在該處理容積內； 一氣體注射器，該氣體注射器具有一注射器入口和一氣體注射通道，其中 該注射器入口可連接至一氣體源，該氣體源被配置為當處理在該基板支撐件上的一基板時，提供在該第一方向上的一氣體流至該注射器入口， 該氣體注射通道與該注射器入口流體連通， 該氣體注射通道經配置以輸送該氣體流至該腔室氣體入口； 一排氣組件，該排氣組件耦接至該腔室氣體出口；及 一側排氣泵，該側排氣泵經由該腔室主體的一側端埠耦接至該處理容積，其中 該側端埠設置在該基板支撐件的一第一邊緣附近， 該氣體注射通道具有平行於一第二方向的一第一內表面和平行於一第三方向的一第二內表面， 該第一方向、該第二方向，及該第三方向平行於一 第一平面，以及 該第二方向和該第三方向不與該基板的一中心相交，並且與朝向在正交於該第一方向的一第四方向上與該第一邊緣相對的該基板支撐件的一第二邊緣的該第一方向成一角度。
  8. 如請求項7所述之設備，其中該基板支撐件可圍繞該基板的該中心旋轉。
  9. 如請求項7所述之設備，其中 該第二方向從該第一方向朝向該基板支撐件的該第二邊緣傾斜達15°至35°之間，及 該第三方向大致上與該基板支撐件的該第二邊緣相切。
  10. 如請求項7所述之設備，其中該排氣組件包含：一第一主排氣泵。
  11. 如請求項7所述之設備，其中該排氣組件包含：一第一主排氣泵和一第二主排氣泵。
  12. 如請求項7所述之設備，其中該氣體注射器進一步包含: 一第一側，該第一側平行於該第一方向； 一第二側，該第二側平行於該第一方向且在正交於該第一方向的該第四方向上與該第一側相對，該第二側具有與該第一側大致上相同的該長度； 一第三側，該第三側平行於該第四方向； 一第一曲面，該第一曲面在該第一側與該第三側之間延伸； 一第二曲面，該第二曲面在該第三側與該第二側之間延伸； 一第四側，該第四側平行於該第四方向且在正交於該第一方向和該第四方向的一第五方向上與該第三側相對； 一第三曲面，該第三曲面在該第一側與該第四側之間延伸； 一第四曲面，該第四曲面在該第四側與該第二側之間延伸； 一第五側，該第五側平行於該第四方向；及 一第六側，該第六側平行於該第四方向且在該第一方向上與該第五側相對，其中該注射器入口設置在該第五側上，且該氣體注射通道設置在該第六側上。
  13. 如請求項7所述之設備，其中該氣體注射器進一步包含：設置在該氣體注射通道內的複數個線性舵。
  14. 如請求項13所述之設備，其中 該複數個線性舵中的每一者從該第一方向朝向該基板支撐件的該第二邊緣傾斜達25°至55°之間。
  15. 如請求項13所述之氣體注射器，其中 該複數個線性舵中的至少一者的一端部與該氣體注射通道的一內表面分開達15 mm與60 mm之間的一距離。
  16. 一種用於處理一基板的方法，包含以下步驟： 當處理在設置於一處理腔室的一處理容積內的一基板支撐件上的一基板時，從一氣體源注射在一第一方向上的一氣體流至一氣體注射器，該基板支撐件具有一第一邊緣和在正交於該第一方向的一方向上與該第一邊緣相對的一第二邊緣，其中 該處理腔室具有一腔室氣體入口和一腔室氣體出口， 且該基板支撐件在該第一方向上設置在該腔室氣體入口與該腔室氣體出口之間；及 從該氣體注射器注射該氣體流至該處理腔室，其中 來自該氣體注射器的該氣體流在一第二方向與一第三方向之間被引導，以及 該第二方向和該第三方向不與設置在該基板支撐件上的一基板的一中心相交，並且與朝向該基板支撐件的該第二邊緣的該第一方向成一角度。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟: 圍繞該基板的該中心旋轉該基板支撐件。
  18. 如請求項16所述之方法，其中 該第二方向從該第一方向朝向該基板支撐件的該第二邊緣傾斜達15°至35°之間，及 該第三方向大致上與該基板支撐件的該第二邊緣相切。
  19. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟: 藉由設置在該處理腔室的一第一側上的一第一主排氣泵和設置在該處理腔室的一第二側上的一第二主排氣泵，從該腔室氣體出口排出該氣體流，該第二側在正交於該第一方向的一第四方向上與該第一側相對。
  20. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟: 藉由設置在該處理腔室的一第一側上的一第一主排氣泵排出來自該腔室氣體出口的該氣體流和藉由設置在該基板支撐件的該第一邊緣附近的該處理腔室的該第一側上的一側排氣泵排出來自該處理容積的該氣體流。
TW109102773A 2019-01-30 2020-01-30 用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射 TW202043526A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962798474P 2019-01-30 2019-01-30
US62/798,474 2019-01-30
US201962897900P 2019-09-09 2019-09-09
US62/897,900 2019-09-09
US16/776,204 2020-01-29
US16/776,204 US11486038B2 (en) 2019-01-30 2020-01-29 Asymmetric injection for better wafer uniformity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202043526A true TW202043526A (zh) 2020-12-01

Family

ID=71733719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109102773A TW202043526A (zh) 2019-01-30 2020-01-30 用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11486038B2 (zh)
JP (1) JP7277591B2 (zh)
KR (1) KR102542189B1 (zh)
CN (1) CN113366623A (zh)
TW (1) TW202043526A (zh)
WO (1) WO2020160211A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11124877B2 (en) * 2015-10-19 2021-09-21 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Film forming device including a detachable bottom plate for forming a film on a substrate
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
CN114599816A (zh) * 2019-09-09 2022-06-07 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

Family Cites Families (38)

* 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
EP1801861B1 (en) * 2004-07-09 2012-10-03 Sekisui Chemical Co., Ltd. Method and device for treating outer periphery of a substrate
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
KR102134276B1 (ko) 2008-04-16 2020-07-15 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 웨이퍼 프로세싱 증착 차폐 컴포넌트들
US9127360B2 (en) 2009-10-05 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with cross flow
KR101369282B1 (ko) 2010-06-09 2014-03-04 솔렉셀, 인크. 고생산성 박막 증착 방법 및 시스템
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
WO2013182878A2 (en) 2012-06-07 2013-12-12 Soitec Gas injection components for deposition systems, deposition systems including such components, and related methods
CN107424901B (zh) * 2013-03-12 2019-06-11 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
KR102291460B1 (ko) * 2013-04-30 2021-08-19 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
KR20180008907A (ko) 2015-06-12 2018-01-24 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 반도체 에피택시 성장을 위한 주입기
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
US10260149B2 (en) * 2016-04-28 2019-04-16 Applied Materials, Inc. Side inject nozzle design for processing chamber
US10752991B2 (en) * 2017-02-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Half-angle nozzle
WO2020046567A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-05 Applied Materials, Inc. Chamber injector
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

Also Published As

Publication number Publication date
US20230028054A1 (en) 2023-01-26
US11486038B2 (en) 2022-11-01
WO2020160211A1 (en) 2020-08-06
KR102542189B1 (ko) 2023-06-13
CN113366623A (zh) 2021-09-07
JP7277591B2 (ja) 2023-05-19
JP2022523049A (ja) 2022-04-21
KR20210111352A (ko) 2021-09-10
US11959169B2 (en) 2024-04-16
US20200240014A1 (en) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7407867B2 (ja) 改良型の半角ノズル
KR102455368B1 (ko) 처리 챔버를 위한 개선된 측면 주입 노즐 설계
TW202043526A (zh) 用於較佳的晶圓均勻性的不對稱的注射
TWI844220B (zh) 一種用於處理腔室的改進側注射噴嘴設計
CN107403717B (zh) 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计