TW520404B - Chemical vapor deposition chamber and epitaxy reactor - Google Patents

Description

520404 五、發明説明（1 發明領域 本發明係關於密封裝置，其係用以密封兩可分離元件之 文扁平的封閉表面’其中當密封時，該元件係在—第— 2間與一第二空間之間形成一邊界，以防止處在第-壓力 下♦氣體(其係流入第一空間)經由一界面而流出，其中 孩界面係存在於該兩配置成彼此相對而用以形成密封之封 閉表面之間。 本發明係進-步關於用於高溫化學蒸氣沉積室之密封裝 置。本發明亦關於使用此密封裝置之具有一沉積室之 蒸氣沉積裝置。 本發明係可以應用在用於製造半導體裝置（諸如砷化鎵半 導體裝置）之蒸氣沉積裝置的領域中。 發明背景 支 蒸 反 反 用 器 成 在美國專利第5，1〇5,762號中係揭露一種CCVD反應器之 撐及密封結構。此一文獻係揭露一種多腔室連續的化學 氣沉積反應器。在反應室中，該沉積方法係視氣體流經、 應器而定。一半導體晶圓係放置在載具中，並且連續地移 動通過許多腔室而由該反應器末端流出。各個不同腔室係 藉由連結壁而隔開。每一反應室係具有相連結之水加熱裝 置、氣體入口及出口、一可使晶圓載具可以於其上移動之 導軌以及防止氣體散逸至反應器外面且防止廢氣進入至 應室之密封裝置。該密封裝置可^以係一種差壓密封件， 以防止氣體進入至反應器内部之區域，或者防止由反應 排放口以外之部位散逸出去。此一氣體密封件係可以形 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 520404 A7 B7 五、發明説明（2 )

在一反應室壁體及一連結壁體之間。一反應室壁體係藉由 凸緣及螺栓所組成之夾扣組件而緊靠該連結壁。在夾扣件 與反應室壁體之間的界面並不是一個封閉式密封件。一諸 如氮氣之惰性清洗氣體係經由一氣體空間而導入，其中該 氣體空間係貫穿連結壁而朝向界面開口。該氮氣係沿著兩 個方向而導流入界面開口。在一方面，該氮氣係經由界面 開口之第一部分而沿著朝向反應器外面之方向流出，其中 該第一部分係配置在凸緣與反應室壁體之間。另一方面， 該氮氣係沿著一相反之方向而經由界面開口之第二部分而 朝向一排放口流至排放空間，其中該第二部分係位於反應 室壁體與連結壁之間，且該排放空間係位在該連結壁相對 於反應室壁體之另一側邊上。諸如矽甲烷、氫氣、氯化氫 等反應氣體係經由連結壁而導入至一貫穿該連結壁之入口 ，並且通過一晶圓容置件而流入至反應器腔室中，並且流 出該排放口而進入至排放空間。該導入至連結壁/腔室壁體 界面開口之惰性氣體N2的壓力係大於導入至特定入口之反 應氣體的壓力，使得該反應氣體必須流入至反應室中，藉 此使得反應器腔室外界與反應氣體形成密封。詳言之，該 反應氣體之一部分（其可能經由界面開口之第一部分而朝向 反應室外面流出）係被迫通過一出口，其中該出口係形成在 連結壁内部，並且藉由該惰性氣體N2所構成之逆流而朝向 該排放空間流動。 I 所以，在習知專利中，該反應室壁體係係藉由凸緣及螺 栓而固定在連結壁上，因而在高溫區域形成一固定界面。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 520404 A7 B7 五、發明説明（3 ) 該腔室以及連結壁係無法相對於彼此而移動。這使得其僅 能以拆解的方式來分開。該高溫密封裝置並無法安裝在可 動元件之間、該導入至連結壁中與反應氣體相同部位之惰 性氣體，係藉由形成一逆流而避免流動之反應氣體流入至 所謂之固定界面。該反應器裝置係包含數個小腔室，每一 腔室每次僅能容置一晶圓。該晶圓則係可以移動的。 當反應室之尺寸設計成較大以在同一時間容置數個晶圓 時且當該較大反應室之第一元件必須相對於第二元件（例如 ，用以打開/封閉該反應室以導入晶圓）而移動時，便會產生 問題。當該可分離元件係位在該反應氣體以高溫流經該反 應室之高溫區域時，亦會產生另一個問題。 訂

由於在高溫區域中，其無法使用標準的密封件以密封該 第一及第二可分離元件。如今，由於該反應室具有較大之 尺寸，且由於打開/封閉該反應室，由該第一移動元件之平 坦部分所形成之第一封閉表面無法簡單地與由該第二可分 離元件之平坦部分所構成之對應的第二封閉表面相接觸， 這係因為在結構上，此一大尺寸之封閉表面係無法得到較 高度之平坦度。因此便無法避免該封閉界面呈不規則。所 以，僅藉由將相對之封閉表面相接觸（未使用密封件）而密封 該反應室之方式，將會導致反應氣體由該封閉界面流出， 或者該由惰性氣體流經封閉界面所造成之逆流係會形成不 規則之流動，而無法具有規$之效率。通常，在化學沉積 方法中，所使用之流動反應氣體係非常危險且具污染性， 其係不可以流出該反應室外面，而只能流經排放空間中。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 520404 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在化學蒸氣沉積中之另一問題係在於，該反應室中之氣 壓係與外界大氣壓力值不同。因此，該用以形成逆流之惰 性氣體便必須以不干擾該反應壓力值之方式來導入，亦即 ，構成一有效逆流之惰性氣體量對於反應室之可分離元件 之周緣長度不可有過度的影響。過多之惰性氣體量係無法 避免該流動反應氣體由反應室中流出，且可以會與該氣體 相混合或稀釋該氣體，並且會干擾到該反應室内部所進行 之程序。 再者，由於該惰性氣體不可以干擾到反應的進行，這所 導致之問題係在於，惰性氣體不可以導入至與該反應氣體 相同之部位，因為避免該惰性氣體與反應氣體相混合係非 常重要的。 因此，針對反應器中之反應室中之可分離元件而提供密 封裝置，以解決該反應室具有較大尺寸，且該可分離元件 係位在南溫區域’通常係超過3 0 0。C ,以及該流動反應氣體 係以低壓力值（大致接近大氣壓力）來進行反應等問題，這些 問題在習知專利文獻中皆未能提供解決方案。 發明摘要 本發明之一目的係要提供一種密封裝置，其係用以密封 兩可分離元件之大致扁平的封閉表面，其中當密封時，該 元件係在一第一 2間與一第二空間之間形成一邊界，以防 止處在第一壓力下之第一氣體（其係流入第一空間）經由一界 面而流出，其中該界面係存在於該兩配置成彼此相對而用 以形成密封之封閉表面之間。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 520404

此一目的係可以藉由申請專利範圍第丨項之密封裝置來達 本發明之另一目的係要提供一種具有密封裝置之反應室 ，其係可以供應至該反應室之可移動之第一及第二元件， 當舍封時’該元件係在反應室，稱之為第一空間，以及一 包圍該反應室之第二空間之間形成一邊界，以將該第一及 第一元件朝向彼此來移動而在反應操作之間打開及封閉該 反應室’該反應操作係在反應室中進行，其係利用在一預 足氣體壓力下之流動反應氣體來進行，且防止該流動反應 氣體由反應室流出，但使其通過一特定的排放口，且同時 在反應操作期間保持在反應室中之流動反應氣體係處在經 過控制之壓力狀態下。 此一目的係可以由申請專利範圍第3項之密封裝置來達成。 本發明之又一目的係要提供一種用以處理晶圓之反應室 ’其係利用高溫及低氣壓之流動反應氣體來進行反應，其 中該反應室係具有一第一及一第二可分離元件，至少一可 導入反應氣體之入口且具有此一密封裝置，以使該第一及 第二可分離元件可以相對於彼此而精確地移動，例如在反 應操作之間打開及封閉該反應室，且在反應操作期間防止 該流動反應氣體由反應室流出，但使其通過一特定的排放 α 。 具有此一密封裝置之反應室彳i揭露在申請專利範圍第4項。 本發明之又一目的係要提供一種具有此一密封裝置之反 應室，該反應室係具有第一及第二部分，其尺寸係可以一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 520404 A7 一 —_____ B7 發明説明（6 ) — -----— 次同時收納數個晶圓。 一種具有此一反應室之化學蒸氣沉積反應器係揭露在申 請專利範圍第7項。 圖式簡單說明 本發明之目的係在下文中參考所附之圖式而詳細說明如 下，其中： 圖1Α係一呈圓柱狀反應器之截面視圖，而圖1Β係圖1 a所 示之反應器的平面視圖，其中該蓋體係移除的； 圖2係藉由彎折而構成氣體收集頂蓋之平板； 圖3A及3B係反應室之氣體收集頂蓋的立體視圖； 圖4A、4B及4C係反應室之可分離元件之相對封閉表面之 間之界面的截面視圖； 圖5係圖4A之界面之部分放大視圖，其中分別顯示反應氣 體及逆流氣體通過該界面之路徑，其中該界面係由構成一 凹溝之密封裝置所提供，而該凹溝則係形成在該界面之一 表面上； 圖6A係具有此一密封裝置施加至該可移動元件之至少一 封閉表面之界面的平面視圖，且其中顯示反應氣體及逆流 氣體在該凹溝不便於分離之狀態下通過該界面之路徑； 圖6B係具有此一密封裝置施加至該可移動元件之至少一 封閉表面之界面的平面視圖，且其中顯示反應氣體及逆流 氣體在該凹溝方便於分離之狀態下通過該界面之路徑； 圖6C係構成該密封裝置之凹溝沿著圖6八之剖面線所 取之截面視圖，其係構成其中一封閉表面；

520404 A7 B7 五、發明説明（7 ) 圖7係一截面視圖，其中顯示該反應氣流及逆流供應至氣 體收集頂蓋之個別路徑，其係配置在反應室四周，且其封 閉表面係具有該密封裝置。 主要元件符號說明 1 入口 3 上緣 4 平台 4a 上表面、接觸表面 5 上方部分 5a 上表面、接觸表面 7 基板 7a 上表面、接觸表面 8 扁平蓋體 8a 下表面、接觸表面 9 下方部分、底部 9a 下表面、接觸表面 10 水平突伸部 10a 下表面、接觸表面 12 出口 13 水平折線 14 垂直折線 16 氣體收集頂蓋 * 17 橫向凸緣、垂直隔板 18 橫向凸緣、垂直隔板 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 520404 A7 B7 五、發明説明（8 ) 19 圓柱狀主體 20 壤狀接頭 29 氣體空間，管體，排放口 39 入口 101 反應室 102 空間 較佳實施例之說明 本發明係關於密封裝置，其係用以密封兩可分離元件之 大致扁平的封閉表面，其中當密封時，該元件係在一第一 空間與一第二空間之間形成一邊界，以防止處在第一壓力 下之第一氣體（其係流入第一空間）經由一界面而流出，其中 該界面係仍存在於該兩配置成彼此相對之封閉表面之間而 形成密封。 本發明尤其係關於一腔室之高溫可分離元件之密封裝置 ，該密封裝置係可以適當地防止在該腔室中流動之反應氣 體散逸，同時在腔室内部及外部之壓力差係相當地小，亦 即，在腔室内之氣體壓力係大致等於腔室外界之大氣壓力 。本發明係可以應用至可容納數個半導體晶圓之化學蒸氣 沉積腔室（亦即所謂的反應室）中，且其所具有之可分離元件 係具有該密封裝置。本發明亦關於一種化學蒸氣沉積裝置 (所謂的反應器），其係具有一反應室，該反應室係具有本發 明之密封裝置。就高溫而言，可_以瞭解的是，在此所謂的 高溫係指超過300°C之溫度。本發明係可以應用在化學蒸氣 沉積裝置之領域中，例如，用以製造坤化鎵半導體裝置。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 520404

谷納數個晶圓以製造神化鎵半導體裝置係需要大尺寸之 反應器，諸如在美目專利第4,976,217號中所揭露者，其内 容在此挺引為參考。然而，本發明係關於—種改良式密封 裝置，其係用以可移動地封閉該沉積室。在上述參考專利 中此达封裝置係可以應用至一種所謂的氣體收集頂蓋 。在下又中會說明某些實現該具有此類氣體收集頂蓋之反 應A的貝例，其中會顯示一種經過改良的修正結構。 在圖1A及1B中概要顯示之反應器係大致呈圓柱狀，且具 有一垂直軸。該反應器係具有一圓形固定平台4 ,例如具有 大約25公分之直徑，其係用以支撐一圖上未顯示之轉動盤 系統，而在該轉動盤上則係放置有數個半導體晶圓。舉例 來說，美國專利第4,961，399號中係揭露此一用以轉動該晶 圓之系統。 该平台4係配置在一空間中，其中反應氣體係與該晶圓相 接觸。該空間係由一圓柱狀主體19所構成，其中該圓柱狀 主體19係具有一垂直軸，其係包圍該平台4。在該圓柱狀主 體19下方及上方部分係分別具有一由基板7所構成之底部以 及一由扁平盍體8所構成之頂部。該圓柱狀主體19係位在反 應器之冷區，而一環狀接頭2〇則係可確保在該圓柱狀主體 、戎基板7以及蓋體8之間的緊密度。該蓋體8係會上升以放 置孩平台4。其在操作期間大致上係平行該圖示位置之平台 ’其中反應氣體係可以經由入口 1而導入至空間中，並且在 平台4上方徑向地朝向該平台周緣來移動。該反應氣體係藉 由一氣體收集頂蓋16所收集，其中該氣體收集頂蓋16係具 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 520404 A7 ______ B7 五、發明説明（1〇 ) 有出口 12 ’其係沿著該平台4之周緣而有規則地分佈，以收 集該反應氣體’且具有一氣體空間29，其係形成該反應氣 體之排放口。兩管體29係彼此徑向相對地沒入至該氣體收 集頂蓋16内部，以將氣體排放至外界。 該氣體收集頂蓋16係包圍該平台4，其係用以將所謂之反 應室101之第一空間與第二空間1〇2隔開，其中該第二空間 102係配置在氣體收集頂蓋丨6與周緣壁體丨9之間。該第二空 間102之氣體收集頂蓋16係包含一上方部分5 ,其係具有一 上表面5a，以及包含一下方部分9 ,其係具有一下表面％， 該上方及下方部分係藉由橫向凸緣17及18而連接在一起。 反應室101係由氣體收集頂蓋丨6之凸緣π所限制。 就氣體收集頂蓋16之一實例而言，該頂蓋之一部分a係詳 細地顯示在圖2中。其係由一彈性金屬板加以折疊而形成一 封閉空間。由板體之一邊緣2 ,平板部分係連續地由元件標 號17、5、18、9、3、1〇所標示，其係沿著一水平折線13而 依次地彼此連接在一起。由於垂直折線丨4，該封閉空間係 被分割成連續數個部分，其係彼此以一角度而封閉起來， 因此整體便構成一包圍平台之多角形。舉例來說，在圖1β 中，部分顯示之多角形係一具有二十四邊之多角形。此一 頂盍之主要部分係底部9、頂部5以及垂直隔板1 8、17 ,該 垂直隔板17之較高部分之下緣2係固定至該垂直隔板17之下 方部分的上緣3。 — _ 在圖3B所示之示例性實例中，一連接至邊緣3之水平突伸 部10係用以將氣體收集頂蓋16放置在該平台4之邊緣。在圖 -13- 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) A4規格(21QX297公爱)~------ 520404 發明説明（11 3A所不足另一示例性實例中，該水平突伸部ι〇係不會存在 的。在此例中，氣體收集頂蓋16係配置在基板7與蓋體8之 間。 見w參照圖3A、4A、4B ’頂蓋之上方表面5a係與該蓋體 8之下表面8a緊密地接觸，而構成第一接觸表面5a、8a。再 者，氣體收集頂蓋16之下表面％係與基板7之上表面乃形成 始、接觸，因而構成第二接觸表面9a、7a。 現請參照圖3B、4A、4C ,頂蓋之上表面5a係與該蓋體8 之下表面8a形成緊密接觸，而構成第一接觸表面5&、8&。 再者，氣體收集頂蓋之突伸部10之下表面1〇a係與平台4之 上表面4a形成緊密接觸，因而構成第二接觸表面％、心。 该氣體收集頂蓋係由可以提供緊密接觸之材料所製成，其 中小型且規則的個別界面分別位在第一及第二接觸表面 5a、8a及9a、7a或l〇a、4a之間。構成該氣體收集頂蓋16之 金屬最好係鉬。該由鉬所製成之氣體收集頂蓋係具有不會 在盖體、平台或基板上引起過大力量之優點，且在半導體 晶圓之高度上維持在腔室中之溫度，且對於所使用之反應 氣體具有抗性。雖然在個別之第一及第二接觸表面“、8a 及9a、7a或l〇a、4a之間係存在有緊密接觸，然而如上述之 小界面I仍係無法避免的。因此，小量的極危險且具污染性 的反應氣體係有可能經由這些小界面而流出。 本發明係提供密封裝置以避免反應氣體經由該界面而流 出’且可以強迫該反應氣體流經出口 12，然後再流經氣^ 孔口 29。這些密封裝置係不會使這些反應氣體進入至空間 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

裴 訂

520404 A7 _____B7 ___ 五、發明説明（12 ) " — 102，其係配置在氣體收集頂蓋16周緣，而介於該氣體收集 頂蓋16與反應器之圓柱狀主體19之間。該反應氣體流出該 小界面之一缺點係在於，其會污染且沉積在該外接至腔室 101之空間102，使得該空間1 〇2難以清理。除此之外，殘留 的危險反應氣體係有可能在沉積程序完成之後會存在於反 應室之開孔的空間102中。 現請參照圖5，其中係顯示圖4A、4B及4C所示之界面I的 放大視圖，其中位在諸如反應室之反應室1〇1中之反應氣體 係構成一氣流Φ 1，其係具有略高於外界大氣壓力之壓力p i ’這導致了該氣流φ 1以第一方向D1導流，並且有經由該界 面I而由反應室101流出之傾向。 依照本發明之密封裝置首先係包含利用惰性氣體之逆流 Φ 2，其中該逆流φ 2係藉由一入口 39而導入至諸如周緣空 間102之第二空間，圍繞該氣體收集頂蓋16，且具有略高於 壓力P1之壓力P2，這造成該逆流φ 2以第二方向D2導流，並 且會有經由該界面I而進入至反應室1 〇 1之傾向。該惰性氣 體之逆流Φ 2係經由界面I而導流成一具有拋物線速度分佈 之層流。依照拋物線流動導流，該層流流動速度V2在界面I 之小高度Η的中間部分係最大，且該層流速度在沿著所謂的 接觸表面（如圖5所示之接觸表面9a、7a)上之流速係接近零 。在此方式中，具有一内壓P1之第一氣流φ i係經由界面I 而存在於反應室101中。熟習此項技術之人士可以瞭解的是 ’層流之導流係與界面I之高度η有關，且與氣流Φ 1及逆流 Φ 2之間的壓力差△ ρ有關，如下： -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 520404 A7 B7 五、發明説明（13 ) Ρ2-Ρ1= ΔΡ= Φ2/Η3 (1) 且該逆流Φ 2之速度V2係存在下述關係： V2 = α .Φ 2/H (2) 其中該α係正比係數。這造成逆流φ 2之速度V2係： V2= α .Δ P.H2 (3) 因此，造成逆流效率所需要之速度V2係要該ΔΡ或H2不可以 太小。如前所述，該△ Ρ係不可以過大以干擾到沉積反應。 而且，該Η2不可以過大以避免使用過量之惰性氣體，其有 可能會干擾到沉積反應。因此，亦應考量的是，該反應室 之周緣長度對於容置數個晶圓係極度的重要，使得惰性氣 體進入至界面I之量值係有可能會過大。

現請參照圖6Α、6Β、6C，為了提供解決所有問題之方案 ，依照本發明之密封裝置亦包含在至少兩相對接觸表面之 間提供一組大徑為徑向的凹槽TR，其係設置成沿著至少相 等於氣體收集頂蓋16水平表面之徑向尺寸的長度l ,以使逆 流Φ 2可以經由該凹槽而進入至該腔室1 〇 1。該組凹槽JR最 好係形成在該氣體收集頂蓋16之金屬水平表面，諸如上表 面5a或下表面9a或者係突伸表面l〇a。該凹槽tr之深度h及 寬度w，以及介於兩相鄰凹槽之間的寬度w，係可加以設計 以達到本發明之目標。為此，藉由依照習知計算方法來加 以模擬計算，便可以得到該h、w及W之精確值，以及該腔 室之周緣長度有關的L值，並配合採用較小的η值，以利用 壓力差△ Ρ而使一逆流Φ 2可以較小而不會干擾到沉積反應。 圖6Α係接觸表面5a、9a或l〇a之平面視圖，其中該凹槽TR -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 520404 A7 ___B7 五、發明説明（14 ) 係已形成於其中。該逆流φ 2係大致以方向D2經由凹槽而導 流，亦即，由空間102朝向該反應室1〇1内部。該氣流φ 1， 其係由於逆流φ 2值而無法經由凹槽來導流，係可以經由寬 度W及長度L之既存界面I而在凹槽之間導流。若在凹槽之 間的寬度W係具有極大的影響，則氣流φ 1便可以由腔室 101而在界面I之整個長度L導流，直到其到達空間102，然 而這係相當不方便的。 現請參照圖6B，其中顯示該凹槽並未分得很開，亦即， 具有一寬度W之配置係未如圖6A所示般來得大，該氣流①！ 係更不會經由界面I而由腔室101流出，因為該W與l之適當 比值係會造成該氣流φ 1無法流經整個長度L。當然，該氣 流Φ 1亦不會由該凹槽流出。 現請參照圖7，其中顯示該氣體收集頂蓋丨6之部分的截面 視圖，其中該逆流φ 2係經由入口 39而導入。在圖中顯示該 氣流Φ 1及逆流Φ 2係由出口 12所控制，且接著係由排放口 29所控制。因此，逆流φ 2係不會干擾到反應的進行。再者 ，該氣流Φ1亦係經由該氣體收集頂蓋16而流出，並且不會 通過該界面I。 因此，請再次參照圖5，其中本發明之高溫密封裝置係用 以密封兩位在高溫區域之可分離元件（諸如7、9)之大致扁平 的封閉表面（如7a、9a)，其中當密封時，該元件係將一第一 空間101與一第二空間102隔開以避免在第一空間ι〇1中之第 一壓力P1之第一氣流Φ1經由一無法避免之界面而流出，其 中該界面係當雨接觸表面彼此相對配置但仍存在於該兩表 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) -17- 520404 A7 B7 五、發明説明（15 ) 面之間，其中該高溫密封裝置係依照以下之原理所構成： 使兩可分離元件7、9之兩接觸表面7a、9a相對於彼此而 定位，而構成一具有高度Η且在第一氣流Φ1之方向上具有 一固定長度L之界面I， 在該第一氣流Φ 1之方向上沿著該長度L而在至少一接觸 表面上規則地形成凹槽TR，其中該凹槽係配置成彼此隔開 一寬度W，且具有深度h及一寬度w，其中該數值L、w、W 、11及Η係以上述之方式加以計算，以得到有效的關係式（3)， 將該封閉表面相對於彼此而配置，而將位在第一空間1 〇 1 中具有第一壓力Ρ1之第一氣流Φ1在第一方向D1上導流，且 將位在第二空間102中具有第二壓力Ρ1之第二氣流φ 2 (標示 為逆流）在第二方向D2上導流，且在整個界面I上提供此類 凹槽TR，使得Ρ2〉Ρ1，而滿足關係式（3)。 此一密封裝置係可以避免該第一氣流φ 1通過該界面I。圖 6之部分係清楚地顯示該經由入口 1而導入之氣體係不會通 過該頂蓋附近。因此，其絕不會通過該出口 12，且不會在 蓋體以及平台之周緣上形成髒污的沉積物。 最好，在具有一反應室101及一包圍該頂蓋16之空間102 之反應器中，該壓力差ΔΡ = Ρ2-Ρ1係大約為1〇-5至103毫巴 ，這係相當小的壓力差；在封閉表面之間之界面I之高度Η 係大約為0至1 mm，且最好係大約為0.05至0.1 mm，此一高 度係相當地小；該凹槽TR之寬度w及深度h係大約為1 mm，而h»0·3 mm ;且該凹槽之間的寬度w之比值係大約為 W«5w 〇 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

袭 訂

線

Claims (1)

1. A B c D 520404 ί 19468號專利申請案 心 "中支+請專禾 社年9月) 申請專利

   Ά h ^ ，補Λ 1. 一種化學蒸氣沉積室，其係用以容置半導體晶圓，其包 含一基板（7)及一蓋體（8)，該蓋體構成該腔室之第一可 分離元件，且在化學蒸氣沉積高溫操作期間，其係大致 平行於該基板，且進一步包含一氣體收集裝置（16)，其 係一用以排放反應氣體之導管，且定位在基板（7)與蓋體 (8)之間，形成腔室之一第二可分離元件，在沉積室中經 由一入口（1)導入一處在第一壓力（Ρ1)以做為反應氣體之 第一氣體，以在沉積室（101)中形成第一氣流（Φ 1)，其 中該第一及一第二可分離元件（8、5 ; 7 : 9 ; 4、10)分別 設有第一及第二封閉表面（8a、5a ; 7a、9a ; 4a、10a)， 當密封時，該等元件係在一由該沉積室所構成之第一空 間（101)與一形成在該沉積室外面且界於該氣體收集裝置 及一冷區固體壁（19)間之第二空間（102)二者間，形成一 邊界，經由一存在於該兩配置成彼此相對以形成密封之 封閉表面之間的界面（I)而流出該第一氣流（Φ 1 )，以防 止在該外面空間（102)内產生污染及沉積，該界面包含在 至少一該封閉表面（9)中形成一組凹槽（TR)，且其係沿著 該第一氣流之方向而形成在該邊界之整個長度（L)上， 且包含一惰性氣體之逆流（Φ 2)之流動，以第二壓力（P2) 經由該凹槽導自該外面空間（102)，該等凹槽具有結構參 數，包括一寬度（w)、一深度（h)、以及一分離寬度（W) ，並且配合該界面⑴之高度（H)、該邊界之長度（L)、以 及該第二氣流（Φ 2)之第二壓力（P2)來設計，以防止該第 一氣流（Φ1)沿著凹槽（TR)而經由界面⑴流出，並防止 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   八沿著位在凹槽（TR)之間之界面（I)之長度（L)及寬度（w) 而流出’其中該等凹槽（丁 R)係具有結構參數而使得該第 二空間（102)與第一空間（101)之間的壓力差（Δρ=ρ2-ρι) 係一小的壓力差，且在封閉表面之間之界面高度值（Η) 亦係一小的高度，而不致干擾該反應程序。 2 ·根據申請專利範圍第1項之化學蒸氣沉積室，其中施加 在第一 2間（102)與第一空間（1〇1)之間之壓力差（△ρ=ρ2· Ρ1)大約為10 5至1 (Γ3毫巴（mbars)，而界面高度值（ή) 大約為0至1毫米（mm) 〇 ' 裝 訂 3·根據申請專利範圍第1項之化學蒸氣沉積室，其中該逆 /沉（(1)2)係經由一入口（39)導入該氣體收集裝置（16)及該 固體壁（19)間之空間（1〇2)，且二氣流（φ 2及①2)皆由該 氣體收集裝置（16)之出口（12)所收集以經由該氣體收集 裝置（16)及同一排放口（29)離開。 4·根據申請專利範圍第1項之化學蒸氣沉積室，其中該氣 體收集裝置（16)包圍一平台（4)並形成一氣體收集頂蓋 線 (16)，且違盖體（8)可被提升以放置在該平台位置中待追 踪之半導體晶圓。 5·根據申請專利範圍第4項之化學蒸氣沉積室，其中該氣 體收集頂蓋（16)具有一上方部分（5)，其在操作期間係大 致平行於蓋體，該上方部分（5)形成腔室之一第二可分離 元件，且具有该第二封閉表面（5a)，該蓋體（8)及氣體收 集裝置之上方部分（5)當密封時係在該沉積室（1〇1)與該 形成在氣體收集裝置外側之第二空間（丨〇2)之間構成一邊 -2- 根據申請專利範圍第5項之化學蒸氣沉積室，其中該基 j(7)構成該腔室之另一第一可分離元件，其係具有一第 I封閉表面（7a)，且該氣體收集裝置（16)具有一下方部 刀（9)其在操作期間係大致平行於該基板，該下方部分 (9)構成㉟室之該第二可分離元件或另一第二可分離元件 且具有一第二封閉表面（9a),該基部（7)及氣體收集裝 置之下方部分（9)當封密時係在該沉積室（1〇1)與該形成 在乳體收集裝置外側之第二空間（1〇2)之間構成一邊界。 根據申請專利範圍第6項之化學蒸氣沉積室，其中該基 板（7)支撐一平台（4)，該平台係用以支撐欲在腔室中加 工處理之晶圓，該平台（4)構成該腔室之該第一可分元件 或另一第一可分離元件，且具有一第一封閉表面， 且忒氣m收集裝置（16)具有一突伸部分（丨〇),其在操作 期間係大致平行於該平台，該突伸部分⑽形成該腔室 =另一第二可分離元件，且具有一第二封閉表面（10a)， 巧平口（4)及氣體收集裝置之突伸部分當封密時係在 4 ’儿和至（1〇1)與孩形成在氣體收集裝置外側之第二空間 (102)之間構成一邊界。 根據申請專利範圍第7項之化學蒸氣沉積室，其中該氣 缸收集裝置〈第二封閉表面（5a)係設置成與該蓋體⑻之 下表面（8a)緊舍接觸因而形成第一接觸表面（5a、8勾 及/或4氣體收集頂蓋的第二封閉表面（9a)係設置成與 該基板（7)之第一封閉表面（7a)緊密接觸，及/或該氣體收 六、申請專利範圍 :裝置之大伸部刀(10)的第二封閉表面(1〇a)係設置成與 琢平台(4)之第一封閉表面(句緊密接觸因而形成接 觸表面（9a、7a ; l〇a、4a)。 9. -縣晶反應器’其包含—基板⑺、—周緣主體（i9)以 =-且平行於該基板之大致扁平蓋體（8)，其包括一構成 沉積室〇〇1)之第一空間，該沉積室係含有-用以支撐欲 在腔室中在—第一壓力(P1)下’以一第一氣體之第一氣 流（Φ1)加工處理之晶圓之平台（4)，該氣流由平台之中 央導引至邊緣’該平台係由該氣體收集裝置（16)所包圍 ，孩平台（4)並形成二氣流（φΐΛφ2)之氣體出口⑽， 孩羞晶反應器包含-根據申請專利範圍第i、2、3、4、 5、6或7項之化學蒸氣沉積室。 1〇.根據!請專利範圍第9項之μ反應器，其中該氣體收 集h係導管，其係包圍該平台（4)，且其係具有沿著 平台之周緣而規則分佈之排放口，其中該第—氣流係經 由位在腔1中央之入口而導入至沉積室，並且經由頂 蓋之出口而流出，且該第二氣流係導入至位在氣體收集 頂蓋，周緣主體之間的第二空間’並且經由與該氣體收 集頂盖相同之出口而流出。 11.根據中請專利範圍第1G項之羞晶反應器，其中該氣體收 集頂盍（16)係由ϋ板片沿著其折線反折而形成一 導管，其中該導管係具有—多角形之截面形狀，該截面 沁狀係具有至少-平坦表面，以相對於該沉積室之一可 分離元件之封閉表面而構成—封閉表面，該導管係具有 包圍泫平台（4)之多角形之整體形狀。 t紙張尺度適财S g家鮮(CNS) Α4規格(21G χ