TWI524371B - 具有擴散板和注入器組件的批次處理腔 - Google Patents
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Description
本發明的實施例關於一種批次處理腔。
通常由元件產量和擁有成本(cost of ownership,COO)這兩個相關且重要的因素測量基材製造程序的效率。由於這兩個因素直接影響生產電子元件的成本，進而影響元件製造商在市場中的競爭力，因此這些因素是很重要的。雖然有許多因素影響COO，但是COO主要受每小時處理基材的數量和處理材料的成本的影響。已引入批次處理來減少COO，並且批次處理非常有效。批次處理腔通常很複雜，例如配備有加熱系統、輸氣系統、排氣系統和泵送系統。
第1圖和第2圖示出公知的批次處理腔。參照第1圖，其示出在處理條件下的批次處理腔100。在這種條件下，可以在由頂部104、側壁105和底部106限定的製程空間103中處理由基材晶舟101支撐的一批基材102。在底部106中形成的孔122提供用於將基材晶舟插入製程空間103或者從中除去的裝置。密封板107設置為在製程期間封閉孔122。
在每個側壁105的外表面上安裝加熱構造110。每個加熱構造110包含多個鹵素燈119，鹵素燈119具有燈頭120，這些鹵素燈119通過側壁105上安裝的石英窗109向批次處理腔100的製程空間103中的基材102提供能量。在製程空間103中增加安裝在側壁105的內表面上防熱板108，用以擴散從加熱構造110發射的能量，從而使待提供至基材102的熱能均勻分佈。包含鹵素燈121陣列的多區加熱構造111安裝在頂部104上。鹵素燈121通過石英窗113和防熱板112向基材晶舟101中的基材102輻射能量。
為了避免多餘沈積以及出於安全原因，由通道116(第2圖中示出)控制側壁105和頂部104的溫度。當石英窗109很熱並且製程空間103在真空下時，如果石英窗109與受溫度控制的側壁105直接接觸，則過度的應力可導致內爆。因此，在石英窗109與側壁105之間設置由O－環形墊片124(由諸如VITON、矽橡膠或者cal－rez石墨纖維的合適材料製成)和合適的相同材料的條形墊片123以確保石英窗109與側壁105不直接接觸，從而防止內爆。通過絕緣片125和固定夾126將防熱板108安裝在側壁105上。防熱板108和絕緣片125由諸如石墨或者碳化矽的合適高溫材料製成。固定夾126由諸如鈦的合適高溫材料製成。
可以使用不斷流經通道116的熱交換流體對側壁105中形成的通道116進行溫度控制。此外，熱交換流體可以持續地流經內連接的垂直孔洞117、118。熱交換流體可以是例如加熱到約30℃至約300℃的全氟聚醚(例如，GALDEN流體)。熱交換流體也可以是在約15℃至約95℃的期望溫度下輸送的冷卻水。熱交換流體還可以是諸如氬氣或者氮氣的溫度受控的氣體。
在1997年8月11日申請的發明名稱為“Mini－batch Process Chamber(迷你批次處理腔)”的美國專利US6,352,593和在2002年8月9日申請的發明名稱為“High Rate Deposition At Low Pressure In A Small Batch Reactor(在小批反應器中低壓下的高速沈積)”的美國專利申請No.10/216,079中進一步描述了加熱構造110和多區加熱構造111的細節，在此引入其全部內容作為參考。
現在參照第2圖，通過氣體注入組件114提供將要用於基材102上的沈積層的處理氣體。注入組件114通過O－環127與側壁105真空密封。排出組件115設置在注入組件114的相對側。在這種結構中，不直接對注入組件和排出組件進行溫度控制，並且易於冷凝和分解，這將向批次處理腔中引入顆粒污染物。
公知的批次處理腔的幾個方面有待改進。第一，由於基材是圓形，所以未有效利用方盒形腔中的製程空間。因此，浪費處理氣體，並且延長反應氣體的駐留時間(一個氣體分子從注入點到在腔的相對側排出的平均時間)。第二，由於不對注入組件和排出組件進行溫度控制，所以他們易於由於過高或者過低的溫度導致的冷凝和分解。第三，加熱系統很複雜，並且難於維修和清洗。第四，使用許多壓力絕緣密封件增加了系統的複雜性並且易於泄漏。因此，需要一種提供改進並且簡化的批次處理腔的系統、方法和設備。
本發明提供一種批次處理腔，其具有一擴散器板與一可移除的氣體注入組件。
在第一實施例中，本發明揭示一種批次處理腔，其包括一石英腔以用於處理在其內的一批基材。一注入組件附接到該石英腔以用於注入一氣體至該腔內。一擴散器板與一排出組件在面對該注入組件之腔側附接到該石英腔。擴散器板避免氣體從注入組件直接地流動至基材。
在第二實施例中，一種適於處理一批基材的批次處理腔包括一注入組件與一排出組件，其附接到一石英腔的相對側。注入組件具有複數個氣體容室，該些容室具有複數個孔洞，氣體經由該些孔洞進入該腔。注入組件也包括一設置在該些容室之間的冷卻通道。
在第三實施例中，一種適於處理一批基材的批次處理腔包括一注入組件與一排出組件，其附接到一石英腔的相對側。注入組件具有複數個埠附接到一共同載件。該些埠與該腔之一接收表面配合。每一埠具有複數個孔洞，氣體經由該些孔洞進入該腔。
在第四實施例中，一種適於處理一批基材的批次處理腔包括一注入組件與一排出組件，其附接到一石英腔的相對側。注入組件具有複數個水平埠，其與形成在該腔內之多個水平槽配合。該些埠係垂直地對齊。
在第五實施例中，一種適於處理一批基材的批次處理腔包括一注入組件(其用於注入一氣體至該腔內)與一排出組件，其附接到一石英腔之相對側。注入組件具有複數個埠附接到一共同載件、複數個平行氣體容室被界定在該載件內且將氣體饋送至該些埠、以及一冷卻通道其設置在該些容室之間。該些埠與該腔之一接收表面配合。每一埠具有複數個孔洞，氣體經由該些孔洞進入該腔。
本發明提供一種用於批次處理半導體基材的設備和方法。在本發明的一個方案中，提供一種具有石英腔的批次處理腔，該石英腔設有注入囊和排出囊。下文參考美國加州聖大克勞拉市的Applied Materials Inc.(應用材料公司)的FlexStarTM
系統的修改示例性說明本發明。
第3圖示出本發明的示例性批次處理腔的分解圖。批次處理腔200包括用於容納基材晶舟214的石英腔201。石英腔201包括穹形腔體202、形成在腔體202上注入囊204相對側的排出囊203以及鄰近於腔體202的開口218形成的凸緣217。基材晶舟214用於支撐一批基材221，並經由開口218傳送入/出石英腔201。凸緣217可以焊接在腔體202上以減少用於真空密封的O－環數量。排出囊203和注入囊204可焊接以取代形成在腔體202上之槽。在一個方案中，注入囊204和排出囊203是一端焊接在腔體202上而另一端開口的扁乎石英管。注入囊204和排出囊203分別插接注入件205和排出件207。石英腔201由對於爐腔理想的(熔融)石英製成。一方面，石英是兼具高純度和高溫性質的經濟材料。另一方面，石英能夠耐寬溫度梯度和高加熱率。
由靠近開口218的支撐板210支撐石英腔201。O－環密封件219用於在石英腔201與支撐板210之間真空密封。具有孔220的腔套支座209(chamber stack support)設置在支撐板210上。一個或者多個加熱塊211設置在腔體202的周圍，並且用於通過腔體202向石英腔201內的基材221提供熱能。在一個方案中，一個或者多個加熱塊211可以具有多個垂直區。可在一個或者多個加熱塊211的周圍設置多個石英襯212以防止熱能向外輻射。外腔213設置在石英腔201、一個或者多個加熱塊211和石英襯212上方，並且放置在套支座209上，用於提供對加熱塊211和石英襯212的真空密封。開口216可形成在外腔213的側邊上以用於穿過注入件205和排出件207。分別在注入囊204與外腔213之間以及排出囊203與外腔213之間分別設置熱絕緣體206和208。由於熱絕緣體206、208和石英襯212使外腔213與加熱塊211和加熱後的石英腔201絕熱，所以外腔213可以在加熱製程期間保持“冷”。在一個方案中，外腔213由諸如鋁或者不銹鋼的金屬製成。
在一個方案中，可獨立於石英腔201對注入件205和/或207進行溫度控制。例如，如第3圖中所示，加熱器槽222和冷卻通道223設置在注入件205中以分別用於加熱和冷卻注入件205。
第4圖和第5圖示出具有石英腔和溫度受控的注入件和排出件的批次處理腔的一個實施例。第4圖是批次處理腔300的側視截面圖，第5圖是沿第4圖中的方向5－5的批次處理腔300的截面圖。批次處理腔300包括石英腔301，該石英腔301限定用於容納在基材晶舟中堆疊的一批基材321的製程空間337。在石英腔301的周圍設置用於加熱製程空間337內的基材321的一個或者多個加熱塊311。在石英腔301和一個或者多個加熱塊311上方設置外腔313。在外腔313與一個或者多個加熱塊311之間設置用於使外腔313保持冷卻的一個或者多個熱絕緣體312。由石英支撐板310支撐石英腔301。外腔313與由石英支撐板310支撐的腔套支座309連接。
石英腔301包括在底部具有開口318的腔體302、在腔體302的一側上形成的注入囊304、在腔體上與注入囊304相對的另一側上形成的排出囊303以及鄰近於腔體302的開口318形成的凸緣317。與習知技術的方盒形處理腔相比，具有與基材晶舟314相似的柱形的腔體302減小製程空間337。由於減小製程空間不僅能夠減少每批次處理所需的處理氣體，而且縮短停留時間，所以期望在批次處理期間減小製程空間。排出囊303和注入囊304可焊接在以取代形成在腔體302上之槽。在一個方案中，注入囊204和排出囊203是一端焊接在腔體202上而另一端開口的扁平石英管。注入囊304和排出囊303分別插接溫度受控的注入組件305和溫度受控的排出組件307。凸緣317可焊接在腔體302上。凸緣317位於石英支撐板310上，以使開口318與形成在石英支撐板310上的孔339成一直線。凸緣317與石英支撐板310緊密接觸。可以在凸緣317與石英支撐板310之間設置O－環密封件319，以從由外腔313、腔套支座309、石英支撐板310和石英腔301限定的外部空間338密封製程空間337。腔套支座309具有一壁320與兩O－環以用於密封。石英支撐板310還與裝載區340連接，在該裝載區可為基材晶舟314進行載入或者卸載。基材晶舟314可經由孔339和開口318在製程空間337與裝載區340之間垂直移動。
在2005年8月31日申請的發明名稱為“Batch Deposition Tool and Compressed Boat(批沈積工具和壓縮晶舟)”的美國專利申請No.11/216,969中進一步說明了在批次處理中使用的基材晶舟的實例，在此引入其全部內容作為參考。在2005年9月30日申請的發明名稱為“Batch Wafer Handing System(批晶片處理系統)”的美國專利申請No.11/242,301中進一步說明了在批次處理中使用的用於載入和卸載基材晶舟的方法和設備的實施例，在此引入其全部內容作為參考。
參照第5圖，加熱塊311包圍在除注入囊304和排出囊303之外的石英腔301的週邊。加熱塊311通過石英腔301將基材321加熱到適當溫度。為了在所有基材321的整個區域上達到均勻和期望的製程結果，所有基材321上的每個點需要均勻受熱。一些製程需要在一批中的所有基材321上的每個點達到上下相差1攝氏度的相同設置點溫度。批次處理腔300的結構提高批次處理的溫度均勻性。一方面，由於基材321和腔體302都是圓形，所以基材321的邊緣與石英腔301的距離一致。另一方面，加熱塊311具有多個可控區，從而可以調節各區之間的溫度變化。在一個實施例中，加熱塊311由排列在多個垂直區中的電阻加熱器構成。在一個方案中，加熱塊311是陶瓷電阻加熱器。在一個實施例中，經由形成在外腔313上的開口可拆卸加熱塊311。在2005年9月9日申請的發明名稱為“Removable Heater(可拆卸加熱器)”的美國專利申請No.11/233,826中進一步說明了在批次處理中使用的可拆卸加熱器的實例，在此引入其全部內容作為參考。
參照第4圖，注入囊304可焊接在腔體302的一側上以限定與製程空間337連通的注入空間341。當基材晶舟314處於製程位置時，注入空間341覆蓋基材晶舟314的整個高度，以使設置在注入囊304中的注入組件305可以向基材晶舟314中的每個基材321提供水平流動的處理氣體。在一個方案中，注入組件305具有用於安裝在注入空間341中的突出的中央部342。在中央部342的周圍形成用於容納注入囊304的壁的凹部343。注入囊304的壁被注入組件305包圍。熱絕緣體306設置在注入組件305與外腔313上形成的注入開口316之間。在一個方案中，包括外腔313的內側和石英腔301的外側的外部空間338保持真空狀態。由於在製程期間製程空間337和外部空間338通常保持真空狀態，所以將外部空間338保持真空能夠減小由石英腔301上的應力所產生的壓力。O－環密封件331可設置在外腔313與熱絕緣體306之間以提供對外部空間338的真空密封。O－環密封件330可設置在注入組件305與熱絕緣體306之間以提供對注入空間341的真空密封。在注入囊304的外部設置隔離密封件329以防止製程空間337和注入空間341中的製程化學物質泄漏至外部空間338。在另一方案中，外部空間338可處於常壓。
熱絕緣體306具有兩個用途。一方面，熱絕緣體306使石英腔301和注入組件305與外腔313絕熱，以避免由於加熱後的石英腔301和注入組件305與“冷”外腔313的直接接觸而由熱應力導致損壞。另一方面，熱絕緣體306使注入囊304和注入組件305與加熱塊311絕熱，從而可獨立於石英腔301對注入組件305進行溫度控制。
參照第5圖，水平形成貫穿注入組件305的三個入口通道326。這三個入口通道326中的每個通道用於獨立地向製程空間337提供處理氣體。每個入口通道326與中央部342的一端附近形成的垂直通道324連接。垂直通道324還與多個均勻分佈的水平孔325連接，並且在注入組件305的中央部342上形成垂直噴頭(第4圖中未示出)。在製程期間，處理氣體首先從一個入口通道326流進相應的垂直通道324。然後，處理氣體通過多個水平孔325水平流進製程空間337。一方面，入口通道326在相應的水平通道324的中點附近與該水平通道324連接，從而縮短處理氣體的流徑的平均長度。另一方面，由於水平孔325遠離入口通道326設置，所以可以增大水平孔325的尺寸，從而使所有水平孔325中的氣流接近相等。在一個實施例中，可以根據批次處理腔300中進行的製程需要，在注入組件305中形成更多或者更少的入口通道326。在另一實施例中，由於可以從外腔313的外側安裝或者除去注入組件305，因此更換注入組件305以滿足不同的需求。
不需要拆卸整個腔而從腔輕易地移除注入組件與排出組件而是有益的。藉由僅從腔移除組件，腔對於鐘罐1912具有較少的密封點，藉此達到更佳的真空。裝設至腔1800的排出組件1810係顯示於第18A圖。排出組件1810具有三個容室1801。每一容室1801具有複數個孔洞1802。排出面板1810與容室1801之尺寸取決於欲被處理的基材數量。例如，一個用來處理四片基材的處理腔將會比一個用來處理僅兩片基材的處理腔具有更長的容室1801與更大的排出面板1810。容室1801在容室底部是開放的。
注入組件1811包含三個注入容室1803，容室1803具有複數個孔洞1806，注入組件1811顯示在第18B圖中。每一容室1803具有一氣體注入埠1805。注入埠1805大約位在每一容室1803之中間且約13.63公分高，如箭頭F所示。在一實施例中，注入埠1805靠近容室1803之中心，以提升流動均勻性。第18B圖顯示交錯的注入埠1805，但是應當瞭解的是，注入埠1805可以線性對齊、隨機設置、或以其他形式或位置來配置。一或多個冷卻通道1804形成在注入組件1811中，以使冷卻流體之流動可以在多個容室1803之間配送。在一實施例中，冷卻通道1804在其底部具有一冷卻入口埠1807與一冷卻出口埠1808。在另一實施例中，冷卻通道1804具有倒U形狀。
第19圖顯示第18A圖與第18B圖之鐘罐1812之一實施例的截面圖。排出組件1810與注入組件1811係顯示成與鐘罐腔1812相關。
第20圖係詳細地顯示注入組件1811之一實施例。每一注入容室2002具有複數個(例如50個)孔洞2003以均勻地提供氣體至腔內部。注入組件1811可以被建構成具有其他數量之孔洞2003。每一孔洞2003係流體地將容室連接至腔。水通道2001係冷卻氣體容室2002。
第21圖顯示排出組件1810之一實施例。排出組件1810具有三個容室1801。每一容室具有複數個(例如30個)孔洞1802以從腔排出氣體。排出組件1810可以被建構成具有其他數量之孔洞1802。
第22圖顯示一鐘罐熔爐2202之一注入組件2205與一排出組件2206之另一實施例。第22圖顯示一個四埠注入組件2205與一個四埠排出組件2201。熔爐被設計以在晶舟2203上固持四片基材。熔爐具有一注入埠2204。注入組件與熔爐之注入埠配合。應當瞭解的是，雖然圖上顯示有四個埠，埠之數量取決於欲處理的基材數量。舉例而言，若想要處理10片基材，可以建構一個十埠熔爐與一個十埠隔室晶舟。此外，埠之尺寸是由晶圓數量所決定，且不受限於任何特定尺寸。多埠注入器與排出配置可以與前述之注入器配置一起使用。更詳細地說，第25圖顯示有前述之注入埠1805與冷卻入口埠1807及出口埠1808。
第23－24圖繪示本發明之另一實施例，圖上顯示有一槽化注入器2301。鐘罐之一注入器接收件在其內形成有複數個槽。在一實施例中，這些槽係被配向成實質上水平。指部2403具有一氣體輸送穿孔形成穿過其間，指部2403從注入器2401延伸且與注入器接受件2402之槽配合。由於指部2403延伸穿過槽而進入腔(晶圓2404在此被處理)，氣體可以被輸送更靠近晶圓，藉以避免氣體源損失。在鐘罐內指部2403末端之氣體輸送穿孔之位置也使得在氣體源進入腔之前不太可能破壞腔密封性。
藉由在注入器組件提供一擴散器板2605，氣體可以沿著晶圓周圍被散佈，而不是非均勻地越過晶圓表面。若沒有擴散器板2605，較靠近注入器之晶圓邊緣將具有高氣體流速越過其上，並且因此造成晶圓邊緣上之沉積扭曲。置放一擴散器板於注入器使得進入腔之氣體被導引至發散流動路徑，其中該些發散流動路徑係實質上與晶圓圓周相切。兩氣體流係流動環繞且越過基材至排出組件，藉以將整個基材實質上暴露於氣體。
第26圖顯示一注入器組件之一實施例，該注入器組件具有一擴散器板2605。擴散器板2605附接至注入器組件2604。在一實施例中，擴散器板與一石英襯裡2602重疊，該石英襯裡2602係纏繞腔之內周圍。一晶舟設置在由襯裡2602限定的區域中，且具有大於其內所承載晶圓之外徑2602。如第26圖所示，擴散器板2605與石英環襯裡2602重疊，而使得來自注入器之氣體可以在石英襯裡2602與擴散器板2605之間流動。在一實施例中，襯裡2602與擴散器板2605之間的開口約為4毫米。雖然圖上顯示擴散器板2605係藉由一螺帽與螺栓組件附接至注入器組件2604，應當瞭解的是，可以使用傳統的附接機制。實際上，擴散器板2605甚至可以藉由例如焊接而附接至石英襯裡2602。在一實施例中，擴散器板2605係以擴散器板2605能夠與注入器組件2604一同被移除的方式而附接至注入器組件2604。
在擴散器板與石英襯裡重疊的實施例中，擴散器板由彈性材料製成是有益的，如此擴散器板在注入器組件被拉出熔爐時可以屈曲。擴散器板也可以由不銹鋼、石英或其他適當的材料製成。擴散器板是單一件的材料。第26圖顯示一V形的擴散器板，但是應當瞭解的是，可以使得氣體流動至晶圓周圍而不會越過晶圓表面之任何形狀就已經足夠。在其他實施例中，擴散器板之形狀與尺寸可以使其不與石英襯裡重疊，因此擴散器板可以輕易地與注入器組件一同被移除。應當瞭解的是，雖然第26圖顯示僅有兩個容室，也可以使用前述討論之三容室系統。
擴散器板以順時鐘與逆時鐘流動路徑而環繞晶圓的方式導引氣體至晶圓周圍，而至排出組件。第27圖顯示本發明之一擴散器板的其他實施例。第27圖之擴散器板具有V形狀且不與石英襯裡重疊。石英襯裡隔開晶圓。擴散器板從注入器組件延伸。晶圓2702沿著晶舟置中，而使得晶圓周圍隔開晶舟邊緣。晶圓在所有的位置處隔開石英襯裡等距離，除了注入器與排出組件以外，如箭頭2701所示。在一實施例中，氣體在擴散器板與石英襯裡之間行進穿過的間隙約為4毫米，如箭頭2706所示。
第28圖顯示擴散器之另一實施例。一晶圓位在腔2804內，且隔開一石英襯裡2803。石英襯裡2803具有一面對基材之內表面與一面對腔壁之外壁。注入器將氣體注入擴散器，擴散器接著將氣體以一角度散佈至基材周圍。擴散器從注入器延伸以與石英襯裡2803之內壁對齊。擴散器具有一蓋2807與多個側壁2805，該些側壁2805具有平行壁。形成在蓋2807與側壁2805之間的孔洞2806係被角度化，而使得氣體是以相反方向環繞基材的方式被散佈至基材。
尤其在批次處理腔中進行沈積製程時，控制批次處理腔中的各種元件的溫度很重要。如果注入組件的溫度太低，則注入的氣體可以凝結並且保留在注入組件的表面上，這樣可產生顆粒並且影響腔製程。如果注入組件的溫度太高，則引發氣相分解和/或表面分解，這可“阻塞”注入組件中的路徑。理想地，批次處理腔的注入組件加熱至低於注入氣體的分解溫度並且高於氣體的凝結溫度的溫度。注入組件的理想溫度通常與製程空間中的處理溫度不同。例如，在原子層沈積期間，將正處理的基材加熱到600攝氏度，而注入組件的理想溫度為約80攝氏度。因此，必須獨立控制注入組件的溫度。
參照第4圖，一個或者多個加熱器328設置在鄰近於入口通道326的注入組件305的內側。一個或者多個加熱器328用於將注入組件305加熱至設定溫度，並且可由電阻加熱器元件、熱交換器等構成。在注入組件305中，在一個或者多個加熱器328的外側形成冷卻通道327。一方面，冷卻通道327進一步控制注入組件305的溫度。另一方面，冷卻通道327使注入組件305的外表面保持冷。在一個實施例中，冷卻通道327可以包括兩個以一定角度輕微鑽孔以在一端連通的兩垂直通道。水平入口/出口323與每個冷卻通道327連接，以使熱交換流體可通過冷卻通道327不斷流動。熱交換流體可以是例如加熱到約30℃至約300℃的全氟聚醚(例如，Galden液體)。熱交換流體也可以是在約15℃至約95℃的期望溫度下輸送的冷卻水。熱交換流體還可以是諸如氬氣或者氮氣的溫度受控的氣體。
參照第4圖，排出囊303可以焊接在腔體302的注入囊304相對側上。排出囊303限定與製程空間337連通的排出空間344。當基材晶舟314處於製程位置時，排出空間344通常覆蓋基材晶舟314的高度，以使處理氣體可以通過設置在排出囊303中的排出組件307均勻排出製程空間337。在一個方案中，排出組件307具有用於安裝在排出空間344中的內突中央部348。在中央部348的周圍形成用於容納排出囊303的壁的凹部349。排出囊303的壁被排出組件307包圍。熱絕緣體308設置在排出組件307與外腔313上形成的排出開口350之間。O－環密封件345設置在外腔313與熱絕緣體308之間以提供對外部空間338的真空密封。O－環密封件346設置在排出組件307與熱絕緣體308之間以提供對排出空間344的真空密封。在排出囊303的外部設置隔離密封件347以防止製程空間337和排出空間344中的處理化學物質泄漏至外部空間338。
熱絕緣體308具有兩個用途。一方面，熱絕緣體308使石英腔301和排出組件307與外腔313絕熱，以避免由於加熱後的石英腔301、排出組件307與“冷”外腔313的直接接觸而由熱應力導致損壞。另一方面，熱絕緣體308使排出囊306和排出組件307與加熱塊311絕熱，從而可獨立於石英腔301而控制排出組件307的溫度。
參照第5圖，在中央部附近貫穿排出組件307水平形成排出埠333。排出埠333與在突出的中央部348中形成的垂直隔室332連通。垂直隔室332還與連通至製程空間337的多個水平槽336連接。當抽吸製程空間337時，處理氣體首先從製程空間337通過多個水平槽336流進垂直隔室332。然後，處理氣體經由排出埠333流進排出系統。在一個方案中，可以根據特定水平槽336與排出埠333之間的距離改變水平槽336的尺寸，以在從上至下貫穿整個基材晶舟314提供均勻的抽吸。
尤其在批次處理腔中進行沈積製程時，控制批次處理腔中的各種元件的溫度很重要。一方面，需要保持排出組件的溫度低於處理腔的溫度，從而在排出組件中不發生沈積反應。另一方面，需要加熱排出組件以使通過排出組件的處理氣體不凝結並且不保留在表面上產生顆粒污染物。因此，必須獨立於製程空間加熱排出組件。
參照第4圖，在排出組件307中形成用於控制排出組件307的溫度的冷卻通道334。水平入口/出口335與冷卻通道334連接，以使熱交換流體可通過冷卻通道334不斷流動。熱交換流體可以是例如加熱到約30℃至約300℃的全氟聚醚(例如，Galden液體)。熱交換流體也可以是在約15℃至約95℃的期望溫度下輸送的冷卻水。熱交換流體還可以是諸如氬氣或者氮氣的溫度受控的氣體。
第6圖示出本發明的另一實施例的俯視截面圖。批次處理腔400通常包括外腔413，該外腔具有兩個彼此相對形成的開口416和450。開口416用於插接注入組件405，而開口450用於插接排出組件407。外腔限定用於處理其中的一批基材421的製程空間437。在外腔413中設置兩個石英容器401。每個石英容器401具有用於緊抱基材421的一部分週邊的曲面402。在曲面402的相對側形成開口452，在開口452的周圍可形成凸緣403。石英容器401從開口452的內側與外腔413密封連接，以使得石英容器401從製程空間437中分出加熱器空間438。在加熱器空間438的內部設置加熱塊411使得基材421可以通過石英容器401的曲面421由加熱塊411進行加熱。O－環密封件451用於在製程空間437和加熱器空間438之間提供真空密封。一方面，加熱器空間438可以保持在真空狀態並且該加熱塊411為真空相容的加熱器，諸如陶瓷電阻加熱器。另一方面，加熱器空間438可以保持在常壓下並且該加熱塊411為普通電阻加熱器。在一實施例中，加熱塊411可以由幾個可控的區域構成從而可以分區調整加熱效果。在另一實施例中，加熱塊411可以從外腔413的側面和/或頂部去除。美國專利申請號11/233,826且發明名稱為“Removable Heater(可去除式加熱器)”的美國專利申請案中進一步描述了在批次處理中使用的可去除式加熱器的實施例，在此引入其內容作為參考。
O－環密封件槽用於將注入組件405密封連接到外腔413上。注入組件405具有延伸入製程空間437中的突出的中央部442。注入組件405具有在突出的中央部442內形成的一個或者多個垂直進氣管424。多個水平進氣孔425與構成垂直噴頭的垂直進氣管424連接，該噴頭用於向製程空間437中提供一種或者多種處理氣體。一方面，可以獨立於製程空間437對注入組件405進行溫度控制。在注入組件405內部形成用於在其中循環冷卻的熱交換流體的冷卻通道427。例如，該熱交換流體可以是溫度加熱到約30℃到約300℃的全氟聚醚(例如Galden流體)。該熱交換流體也可以是以介於約15℃到95℃之間所需溫度傳輸的冷卻水。該熱交換流體還可以是溫度受控的氣體，諸如氬氣和氮氣。
O－環446用於將排出組件407密封連接到外腔413上。排出組件407具有延伸入製程空間437中的突出的中央部448。排出組件407具有在突出的中央部448內形成的一垂直隔間432。多個水平槽連接至垂直隔間432，以從該製程空間437中抽吸處理氣體。一方面，可以獨立於製程空間437對排出組件407進行溫度控制。在排出組件407內部形成用於在其中循環冷卻熱交換流體的冷卻通道434。例如，該熱交換流體可以是溫度加熱到約30℃到約300℃的全氟聚醚(例如Galden流體)。該熱交換流體也可以是以介於約15℃到95℃之間所需溫度傳輸的冷卻水。該熱交換流體還可以是溫度受控的氣體，諸如氬氣和氮氣。
第7圖和第8圖所示為具有帶有用於排出和注入的相對的囊的石英腔的批次處理腔的另一實施例。在該實施例中，該排出囊具有底部，該底部通過消除所需的排出組件和多個O－環密封件降低了批次處理腔的複雜性。第7圖為批次處理腔500的側視截面圖而第8圖為沿第7圖的8－8方向提取的批次處理腔500的截面圖。該批次處理腔500包括限定製程空間537的石英腔501以容納層疊在基材晶舟514中的一批基材521。圍繞石英腔501設置一個或者多個加熱塊511，用於加熱製程空間537內的基材521。在石英腔501以及一個或者多個加熱塊511的上方設置外腔513。一個或者多個熱絕緣體512設置在外腔513和一個或者多個加熱塊511之間並且保持外腔513處於冷卻狀態。通過石英支撐板510支撐石英腔501。外腔513與通過石英支撐板510支撐的腔套支架509連接。
石英腔501包括具有底部開口518的腔體502、形成在腔體502一側的注入囊504、形成在腔體502上位於注入囊504對面的排出囊503，以及與底部開口518相鄰形成的凸緣517。排出囊503和注入囊504焊接以取代形成在腔體502上之槽。注入囊504具有一端焊接在腔體502上而另一端開口的扁平石英管形狀。排出囊503具一側焊接在腔體502上的部分管狀。排出囊503具有底部埠551並在底部打開。在腔體502和排出囊503之間設置排出擋板548，其用於限制在製程空間537和排出囊503的排出空間532之間的流體流通。圍繞底部開口518和底部埠551焊接凸緣517，該凸緣設置為幫助對腔體502和排出囊503的真空密封。凸緣517與具有孔550和539的石英支撐板510緊密接觸。底部開口518對準孔539並且底部埠551對準孔550。在凸緣517和石英支撐板510之間設置O－環密封件519從而從由外腔513、腔套支架509、石英支撐板510和石英腔501限定的外部空間538密封製程空間537。腔套支架509具有一壁520且以O－環553、554來密封。圍繞底部埠551設置O－環552從而密封排出空間532和外部空間538。石英支撐板510還與裝載區540連接，在裝載區載入或者卸載基材晶舟514。該基材晶舟514在製程空間537和裝載區540之間通過孔539和底部開口518垂直傳輸。
參照第8圖，加熱塊511包圍在石英腔501的週邊除排出囊503和注入囊504附近的區域之外的部分。通過通過石英腔501由加熱塊511將基材521加熱到適當溫度。一方面，由於基材521和腔體502為圓形，因此基材邊緣514和石英腔501之間具有均勻間距。另一方面，加熱塊511可以具有多個可控的區域使得可以調整區域之間的溫度變化。在一實施例中，加熱塊511可以具有部分圍繞在石英腔501的曲面。
參照第7圖，焊接在腔體502一側的注入囊504限定與製程空間537連通的注入空間541。當基材晶舟514位於製程位置時，該注入空間541覆蓋該基材晶舟514的整個高度，從而使得設置在注入囊504的注入組件505可以向位於基材晶舟514中的每個基材521提供水平製程氣流。一方面，具有突出的中央部542的注入組件505安裝在注入空間541中。圍繞中央部542形成用於保持注入囊504的壁的凹部543。由注入組件505圍繞注入囊504的壁。在外腔513上形成注入開口516從而為注入組件505提供通路。圍繞注入開口516形成向裏延伸的邊緣506，其用於保護注入組件505不受到加熱塊511加熱。一方面，包括外腔513內部和石英腔501外部的外部空間538保持在真空狀態。由於在製程期間，製程空間537和注入空間541保持在真空狀態，因此保持外部空間538真空狀態可以減少石英腔501上應力產生的壓力。在注入組件505和外腔513之間設置O－環密封件530從而提供對注入空間541的真空密封。在注入囊504的外部設置隔離密封件從而防止製程空間537和注入空間541中的製程化學物質泄漏到外部空間538中。另一方面，外部空間538可以保持在常壓下。
參照第8圖，水平形成貫穿注入組件505的三個入口通道526。這三個入口通道526中的每個通道用於獨立地向製程空間537中提供處理氣體。每個入口通道526均與形成在中央部542的一端附近的垂直通道524連接。垂直通道524還與多個均勻分佈的水平孔525連接，並且在注入組件505的中央部上形成垂直噴頭(如第7圖所示)。在製程期間，處理氣體首先從多個入口通道526中之一流入相應的垂直通道524。然後，處理氣體通過多個水平孔525水平流入製程空間537。在一實施例中，根據在批次處理腔500中進行的製程的需要，在注入組件505中形成更多或更少的入口通道526。在另一實施例中，由於可以從外腔513的外側安裝或者去除注入組件505，因此更換注入組件505以滿足不同的需求。
參照第7圖，一個或者多個加熱器528設置在鄰近入口通道526的注入組件505內側。一個或者多個加熱器528用於將注入組件505加熱到設定溫度並且可由電阻加熱器元件、熱交換器等構成。在注入組件505中，在一個或者多個加熱器528的外側形成冷卻通道527。一方面，該冷卻通道527進一步控制注入組件505的溫度。另一方面，冷卻通道527使注入組件505的外表面保持冷卻。在一個實施例中，冷卻通道527可以包括兩個以一角度輕微鑽孔以在一端連通的兩垂直通道。水平入口/出口523與各冷卻通道527連接，以使熱交換流體可以連續流過冷卻通道527。例如，熱交換流體可以是溫度加熱到約30℃到約300℃的全氟聚醚(例如Galden流體)。該熱交換流體也可以是以在約15℃到95℃之間所需溫度傳輸的冷卻水。該熱交換流體還可以是溫度受控的氣體，諸如氬氣和氮氣。
排出空間532通過排出擋板548和製程空間537流體連通。一方面，可以通過形成在排出擋板548上的多個槽536使能該流體連通。該排出空間532經過位於排出囊503底部的單一排出端孔533與泵元件流體連通。因此在製程空間537中的處理氣體經過多個槽536流入排出空間532，然後向下進入排出端孔533。位於排出端孔533附近的槽536比遠離排出端孔533的槽536具有更強的吸力。為了從頂到底產生均勻的吸力，可以變化多個槽536的尺寸，例如從底到頂逐漸增加槽536的尺寸。
第9圖和第10圖所示為本發明的另一實施例，第9圖為批次處理腔600的側視截面圖。第10圖為批次處理腔600的俯視截面圖。參照第10圖，該批次處理腔600通常包括由加熱器611環繞的柱狀外腔613。在外腔613的內部設置具有排出囊603和注入囊604的石英腔601。該石英腔601限定在製程期間用於容納一批基材621而具有一載座614的製程空間637、排出囊603內部的排出空間632和注入囊604內部的注入空間641。一方面，加熱器611可以環繞外腔613約280度，注入囊604附近的區域處於未環繞狀態。
外腔613可以由注入鋁、不銹鋼、陶瓷、石英的耐高溫材料構成。石英腔601由石英構成。參照第9圖，石英腔601和外腔613都在底部開口並且通過支撐板610支撐。所述加熱器611也由支撐板610支撐。在靠近底部的石英腔601上焊接凸緣617以便於在石英腔601和支撐板610之間實現真空密封。一方面，凸緣617可以是具有三個分別向排出空間632、製程空間637和注入空間641開放的孔651、618和660的板。開口650、639和616形成在支撐板610中並且分別與孔651、618和660對準。凸緣617與支撐板610緊密接觸。在凸緣617和支撐板610之間形成分別圍繞孔651、618和660的O－環652、619和656。該O－環652、619和656提供石英腔601中製程空間637、排出空間632和注入空間641與位於外腔613內部且石英腔601外部的外部空間638之間提供真空密封。一方面，外部空間638保持在真空狀態以在製程期間降低施加在石英腔601上的應力。
在注入空間641中設置配置用於提供處理氣體的注入組件605。一方面，可以通過開口616和孔660插入以及去除注入組件605。可以在支撐板和注入組件605之間使用O－環657以密封開口616和孔660。在注入組件605的內部形成垂直通道624並且其用於從底部流入處理氣體。為了在製程空間637中從上到下均勻分佈氣體，在垂直通道624中鑽孔形成多個均勻分佈構成垂直噴頭的水平孔625。一方面，在注入組件605中形成多個垂直通道以獨立提供處理氣體。參照第10圖，由於加熱器611沒有直接環繞注入組件605，因此該注入組件605可以進行獨立溫度控制。一方面，可以在注入組件605中形成提供用於控制注入組件605溫度的垂直冷卻通道627。
參照第9圖，排出空間632通過設置在排出空間632中的排出擋板648與製程空間637實現流體連通。一方面，可以通過形成在排出擋板648上的多個槽636使能該流體連通。排出空間632經過設置在排出空間底部附近的開口650與泵元件流體連通。因此，製程空間637中的處理氣體經過多個槽636流入排出空間632，然後向下進入排出埠659。位於排出埠659附近的槽636比遠離排出埠659的槽636具有更強的吸力。為了從頂到底產生均勻的吸力，可以改變多個槽636的尺寸，例如從底到頂逐漸增加槽636的尺寸。
批次處理腔600優點主要體現在以下幾個方面。柱形容器腔601和613是有效容積方式。加熱器611設置在腔601和613外部便於維護。注入組件605可以進行許多製程都需要的獨立溫度控制。將排出埠659和注入組件605安裝在底部，從而減小了O－環密封件和維護的複雜性。
第11圖和第12A圖所示為本發明的另一實施例。第12A圖為批次處理腔700的側視截面圖而第11圖為沿第12A圖的11－11方向提取的批次處理腔600的俯視截面圖。參照第11圖，批次處理腔700包括由加熱器700圍繞的石英腔701。在石英腔701的內部設置內襯容器713。該內襯容器713設計為限定用於在製程期間容納一批基材721的製程空間737。石英腔701和內襯容器713限定外部空間738。在外部空間738中設置排出組件707並同時在外部空間738中設置位於排出組件707對面的注入組件705。在內襯容器713上分別在排出組件707和注入組件705附近形成兩個窄開口750和716，所述兩個窄開口750和716便於排出組件707和注入組件705與製程空間737流體連通。一方面，加熱器711可以環繞石英腔701約280度，注入組件705附近的區域處於未環繞狀態從而可以獨立控制注入囊705的溫度。
參照第12A圖，石英腔701和內襯容器713均在底部開口並通過支撐板710支撐。一方面，加熱器711還通過支撐板710支撐。內襯容器713為柱形並用於容納基材晶舟714。一方面，內襯容器713配置為將處理氣體限制在製程空間737內以降低所需的處理氣體量並縮短氣體分子停留時間，即氣體分子從注入點到從腔中排出的平均時間。另一方面，內襯容器713可以用作擴散來自石英腔701中的熱能的散熱器，從而改善整個基材721中熱分佈的均勻性。此外，內襯容器713可以防止在製程期間在石英腔701上產生薄膜沈積。內襯容器713由諸如鋁、不銹鋼、陶瓷和石英的適用耐高溫材料構成。
石英腔701具有焊接在靠近底部位置的凸緣717。該凸緣717配置為與支撐板710緊密接觸。在凸緣717和支撐板710之間採用O－環密封以便於對石英腔701實現真空密封。支撐板710具有一壁739。
排出組件707具有頂端封閉並且在一側形成多個槽736的管形形狀。所述多個槽736與內襯容器713的開口750相對，從而使得製程空間737與位於排出組件707內部的排出空間732流體連通。可以從形成在支撐板710上排出埠759安裝排出組件707並且採用O－環758密封排出埠759。
注入組件705緊密安裝在石英腔701和內襯容器713之間。注入組件705具有三個向外延伸並且設置在形成於石英腔701一側的三個注入埠704內的輸入擴展端722。可以採用O－環密封件730密封注入埠704和輸入擴展端722之間的位置。一方面，通過將輸入擴展端722從石英腔701內部插入注入埠704中安裝注入組件705。可以將注入埠704焊接在石英腔701的側壁上。一方面，為了便於維護可以將輸入擴展端722設計的很短使得可以通過拆卸方式從腔去除注入組件705。參照第11圖，在注入組件705內部形成垂直通道724並且該垂直通道724配置為與在輸入擴展端722中間位置形成的水平通道726流體連通。在垂直通道724中鑽孔形成多個均勻分佈的水平孔725構成垂直噴頭。該水平孔725朝向內襯容器713的開口716，從而可以在製程空間737中從上到下均勻分佈來自水平通道726的處理氣體。一方面，可以在注入組件705中形成多個垂直通道724以獨立供應多種處理氣體。在注入組件705內部形成垂直冷卻通道727，以提供控制注入組件705溫度的裝置。參照第12A圖，冷卻通道727在頂部和底部與形成在輸入擴展端722中的輸入通道723連接。通過從位於中部的輸入擴展端722提供處理氣體，縮短了該處理氣體的平均路徑。
第12B圖所示為在類似於批次處理腔700的批次處理腔700A中應用的注入組件705A的另一實施例。注入組件705A緊密連接在石英腔701A和內襯容器713A之間。注入組件705A具有向外延伸並且設置在石英腔701A上形成的注入埠704中的輸入擴展端722A。可以採用O－環密封件730A密封注入埠704A和輸入擴展端722A之間的位置。在注入組件705A內部形成垂直通道724A並且該垂直通道724A配置為與在輸入擴展端722A中形成的水平通道726A流體連通。在垂直通道724A中鑽孔形成多個均勻分佈的水平孔725A以構成垂直噴頭。水平孔725A設置為朝向內襯容器713的開口716A，從而可以在內襯容器713A中從上到下均勻分佈來自水平通道726A的處理氣體。在注入組件705A內部形成垂直冷卻通道727A以提供控制注入組件705A溫度的裝置。冷卻通道727A在底部開口。可以從在支撐板710A上形成的注入埠760A安裝注入組件705A並且可以採用O－環754A、757A密封注入埠760A。
第14－16圖所示為批次處理腔的另一實施例，其中通過設置在腔外的感測器監控該腔的溫度。第14圖所示為批次處理腔800的側視截面圖。第13A圖為沿第14圖的13A－13A方向提取的批次處理腔800的俯視截面圖。第13B圖為第13A圖的分解圖。
參照第13A圖，批次處理腔800包括由加熱器811圍繞的石英腔801。該石英腔801包括柱狀腔體802，位於腔體802的一側的排出囊803，和與該排出囊803相對的注入囊804。該腔體802限定用於在製程期間容納一批基材821的製程空間837。在腔體802和排出囊803之間設置排出擋板848。通過排出囊803和排出擋板848限定排出空間832。在排出空間832中設置與泵元件流體連通的排出導管859。一方面，在注入囊804中設置兩個注入組件805。兩個注入組件805並排設置並在二者之間留有敞開通道867。一方面，每個注入組件805配置為使其向製程空間837獨立提供處理氣體。注入囊804具有多個內置多個感測器861的多個凹部863。感測器861用來通過經由位於注入組件805之間的敞開通道867“觀察”透明石英腔801測量位於石英腔801內部的基材821的溫度。一方面，感測器861為通過分析由物體發出的輻射而不必任何物理接觸確定物體溫度的光學高溫計。感測器861還與系統控制器870連接。一方面，該系統控制器870能夠監控並分析正在處理的基材821的溫度。另一方面，該系統控制器870可以根據來自感測器861的測量值向加熱器811發送控制信號。再一方面，該加熱器811可以包括多個可控的區域從而該系統控制器870能夠分區控制加熱器811並局部調整加熱特性。
參照第14圖，石英腔801底部開口並且具有圍繞底部的凸緣817。凸緣817可以焊接在支撐板810上並配置為與支撐板810緊密接觸。在一實施例中，排出囊803和注入囊804均在石英腔801的底部開口。一方面，凸緣817可以是具有排出開口851、中央開口818和兩個注入開口860的石英板。為要插入注入組件805的排出導管859設置排出開口851。為基材晶舟814設置中央開口818從而使得基材821傳輸自或至製程空間837。為要插入注入囊804的注入組件805設置注入開口860。因此，支撐板810具有與排出開口851、中央開口818和注入開口860分別對準的開口850、839和816。在支撐板810和凸緣817之間設置圍繞開口850、839和816的O－環密封件852、819和856。在裝配排出導管859時，在支撐板810的底部圍繞開口850設置第二O－環858。該雙重O－環密封件結構使得拆卸和維護排出導管859而同時不影響批次處理腔800其他部分。可以圍繞注入組件805設置同樣的密封結構。為了對注入組件805進行真空密封，圍繞開口816設置O－環857。
排出空間832通過在排出空間832底部附近的單個排出端孔833與泵元件流體連通。排出空間832經由排出擋板848與製程空間837流體連通。為了在排出空間832中從上到下產生均勻吸力，可以將排出擋板848設置為從底到頂逐漸變窄的錐形阻板。
在注入組件805的內部形成垂直通道824並該通道824配置為與處理氣體源流體連通。在垂直通道824中鑽孔形成多個均勻分佈的水平孔825，以構成垂直噴頭。水平孔825朝向製程空間837，從而在製程空間837中從上到下均勻分佈來自垂直通道824的處理氣體。在注入組件805內部形成垂直冷卻通道827，以提供對注入組件805進行溫度控制的裝置。一方面，可以在注入組件805的底部以小角度形成的兩個垂直通道827使得他們在頂端相遇。因此熱交換流體可以從其中之一冷卻通道827流入並從另一冷卻通道827流出。一方面，可以根據製程需要，對兩個注入組件805彼此獨立地進行溫度控制。
在某些製程期間，尤其是沈積製程中，在該製程中採用的化學氣體可能在石英腔801上沈積和/或凝結。在凹部863附件的沈積和凝結可能會模糊感測器的“視力”並且降低感測器861的準確性。參照第13B圖，在注入囊804的內部設置清洗組件862。清洗組件862向凹部863的內表面吹入清洗氣體，使得靠近凹部863的區域不會暴露於在製程中採用的化學氣體中。因此，可以防止發生不希望的沈積和凝結。第15圖和第16圖所示為清洗組件862的一個實施例。第15圖為清洗組件862的主視圖，第16圖為側視圖。用於接收來自清洗氣源的清洗氣體的進氣管866與具有多個孔865的管叉864連接，其中所述多個孔865與第13A、13B和14圖所示的凹部863相對應。多個杯狀物869附接在管叉864。在製程期間，清洗氣體從進氣管866流入管叉864並經過多個孔865流出管叉864。參照第13B圖，杯狀物869鬆散地覆蓋相應的凹部863並配置該杯狀物869朝向沿方向868流動的清洗氣體。
第17圖所示為具有兩個注入組件805A和用於溫度感測器861A的檢查窗863A的注入囊804A的另一實施例。在注入囊804A的側壁上焊接石英管862A。通過位於石英管862A內部的區域限定檢查窗863A。每個石英管862A在靠近設置清洗氣體供應管的位置均具有槽870A。清洗氣體供應管864A具有朝向石英管862A的相應槽870A的多個孔865A。清洗氣體可以通過孔865A和槽870A從清洗氣體供應管864A流向檢查窗863A。該結構通過省略第13B圖所示的凹部863簡化了注入囊804A。
儘管上述內容針對本發明的實施例，但是在不脫離本發明的範圍以及通過如下申請專利範圍所確定的範圍的情況下可以針對本發明設計其他以及另外的實施例。
100．．．批次處理腔
101．．．晶舟
102．．．基材
103．．．製程空間
104．．．頂部
105．．．側壁
106．．．底部
107．．．密封板
108．．．防熱板
109．．．石英窗
110．．．加熱構造
111．．．多區加熱構造
112．．．防熱板
113．．．石英窗
114．．．注入組件
115．．．排出組件
116．．．通道
119．．．鹵素燈
121．．．鹵素燈
122．．．孔
123．．．條形墊片
124．．．墊片
125．．．絕緣片
126．．．固定夾
200．．．批次處理腔
201．．．石英腔
202．．．腔體
203．．．排出囊
204．．．注入囊
205．．．注入件
206．．．熱絕緣體
207．．．排出件
208．．．熱絕緣
209．．．腔套支座
210．．．支撐板
211．．．加熱塊
212．．．石英襯
213．．．外腔
214．．．晶舟
216．．．開口
217．．．凸緣
218．．．開口
219．．．O－環密封件
220．．．孔
221．．．基材
222．．．加熱器槽
223．．．冷卻通道
300．．．批次處理腔
301．．．石英腔
302．．．腔體
303．．．排出囊
304．．．注入囊
305．．．注入組件
306．．．熱絕緣體
307．．．排出組件
308．．．熱絕緣體
309．．．腔套支座
310．．．石英支撐板
311．．．加熱塊
312．．．熱絕緣體
313．．．外腔
314．．．晶舟
316．．．注入開口
317．．．凸緣
318．．．開口
319．．．O－環密封件
321．．．基材
323．．．水平入口/出口
326．．．入口通道
327．．．冷卻通道
328．．．加熱器
330．．．O－環密封件
331．．．O－環密封件
332．．．垂直隔室
333．．．排出埠
334．．．冷卻通道
335．．．水平入口/出口
336．．．水平槽
337．．．製程空間
338．．．外部空間
339．．．孔
340．．．裝載區
341．．．注入空間
342．．．中央部
343．．．凹部
344．．．排出空間
345．．．O－環密封件
346．．．O－環密封件
347．．．隔離密封件
348．．．中央部
349．．．凹部
350．．．排出開口
400．．．批次處理腔
401．．．石英容器
402．．．曲面
403．．．凸緣
405．．．注入組件
407．．．排出組件
411．．．加熱塊
413．．．外腔
416．．．開口
421．．．基材
424．．．進氣管
425．．．進氣孔
427．．．冷卻通道
430．．．O－環
432．．．垂直隔間
434．．．冷卻通道
436．．．水平槽
437．．．製程空間
438．．．加熱器空間
442．．．中央部
446．．．O－環
448．．．中央部
450．．．開口
451．．．O－環密封件
452．．．開口
500．．．批次處理腔
501．．．石英腔
502．．．腔體
503．．．排出囊
504．．．注入囊
505．．．注入組件
506．．．邊緣
509．．．腔套支架
510．．．石英支撐板
511．．．加熱塊
512．．．熱絕緣體
513．．．外腔
514．．．晶舟
516．．．注入開口
517．．．凸緣
518．．．底部開口
519．．．O－環密封件
521．．．基材
523．．．水平入口/出口
524．．．垂直通道
525．．．水平孔
526．．．入口通道
527．．．冷卻通道
528．．．加熱器
529．．．隔離密封件
530．．．O－環密封件
532．．．排出空間
533．．．排出端孔
536．．．槽
537．．．製程空間
538．．．外部空間
539．．．孔
540．．．裝載區
541．．．注入空間
542．．．中央部
543．．．凹部
548．．．排出擋板
550．．．孔
551．．．底部埠
552．．．O－環
600．．．批次處理腔
601．．．石英腔
603．．．排出囊
604．．．注入囊
605．．．注入組件
610．．．支撐板
611．．．加熱器
613．．．外腔
616．．．開口
617．．．凸緣
618．．．孔
619．．．O－環
621．．．基材
624．．．垂直通道
625．．．水平孔
627．．．冷卻通道
632．．．排出空間
636．．．槽
637．．．製程空間
638．．．外部空間
639．．．開口
641．．．注入空間
648．．．排出擋板
650．．．開口
651．．．孔
652．．．O－環
657．．．O－環
659．．．排出埠
660．．．孔
700．．．批次處理腔
701．．．石英腔
701A．．．石英腔
704．．．注入埠
704A．．．注入埠
705．．．注入組件
705A．．．注入組件
707．．．排出組件
710．．．支撐板
710A．．．支撐板
711．．．加熱器
713．．．內襯容器
713A．．．內襯容器
714．．．基材晶舟
716．．．開口
716A．．．開口
717．．．凸緣
721．．．基材
722．．．輸入擴展端
722A．．．輸入擴展端
723．．．輸入通道
724．．．垂直通道
724A．．．垂直通道
725．．．水平孔
725A．．．水平孔
726．．．水平通道
726A．．．水平通道
727．．．冷卻通道
727A．．．冷卻通道
730．．．O－環密封件
730A．．．O－環密封件
732．．．排出空間
736．．．槽
737．．．製程空間
738．．．外部空間
750．．．開口
754．．．O－環密封件
757A．．．O－環
758．．．O－環
759．．．排出埠
760A．．．注入埠
800．．．批次處理腔
801．．．石英腔
802．．．腔體
803．．．排出囊
804．．．注入囊
804A．．．注入囊
805．．．注入組件
805A．．．注入組件
810．．．支撐板
811．．．加熱器
814．．．基材晶舟
816．．．開口
817．．．凸緣
818．．．中央開口
819．．．O－環密封件
821．．．基材
824．．．垂直通道
825．．．水平孔
827．．．冷卻通道
832．．．排出空間
833．．．排出端孔
837．．．製程空間
839．．．開口
848．．．排出擋板
850．．．開口
851．．．排出開口
852．．．O－環密封件
856．．．O－環密封件
857．．．O－環
858．．．O－環
859．．．排出導管
860．．．注入開口
861．．．感測器
861A．．．感測器
862．．．清洗組件
862A．．．石英管
863．．．凹部
863A．．．檢查窗
864．．．管叉
864A．．．清洗氣體供應管
865．．．孔
865A．．．孔
866．．．進氣管
867．．．敞開通道
868．．．敞開通道
869．．．杯狀物
870．．．系統控制器
870A．．．槽
1800．．．腔
1801．．．容室
1802．．．孔洞
1803．．．注入容室
1804．．．冷卻通道
1805．．．氣體注入埠
1806．．．孔洞
1807．．．冷卻入口埠
1808．．．冷卻出口埠
1810．．．排出組件
1811．．．注入組件
1812．．．鐘罐
2001．．．水通道
2002．．．注入容室
2003．．．孔洞
2201．．．四埠排出組件
2202．．．鐘罐熔爐
2203．．．晶舟
2204．．．注入埠
2205．．．注入組件
2206．．．排出組件
2301．．．槽化注入器
2401．．．注入器
2402．．．注入器接受件
2403．．．指部
2404．．．晶圓
2602．．．石英襯裡
2604．．．注入器組件
2605．．．擴散器板
2701．．．箭頭
2702．．．晶圓
2706．．．箭頭
2803．．．石英襯裡
2804．．．腔
2805．．．側壁
2806．．．箭頭
2807．．．蓋
為了詳細理解本發明的上述特徵，通過參照在附圖中示出的實施例更詳細地說明上述簡要概括的本發明。但是，應注意附圖僅示出本發明的典型實施例，因此並不視為限制其範圍，本發明可以允許其他等效的實施例。
第1圖(習知技術)示出公知批次處理腔的側視截面圖；第2圖(習知技術)示出第1圖中所示的公知批次處理腔的俯視截面圖；第3圖示出本發明的示例性批次處理腔的分解圖；第4圖示出本發明的示例性批次處理腔的側視截面圖；第5圖示出第4圖的批次處理腔的俯視截面圖；第6圖示出本發明的另一實施例的截面圖；第7圖示出本發明的示例性批次處理腔的側視截面圖；第8圖示出第7圖的批次處理腔的俯視截面圖；第9圖示出本發明的示例性批次處理腔的側視截面圖；第10圖示出第9圖的批次處理腔的俯視截面圖；第11圖示出本發明的示例性批次處理腔的俯視截面圖；第12A圖示出第11圖的批次處理腔的側視截面圖；第12B圖示出本發明的另一實施例的側視截面圖；第13A圖示出本發明的示例性批次處理腔的俯視截面圖；第13B圖示出第13A圖的批次處理腔的分解圖；第14圖示出第13A圖的批次處理腔的側視截面圖；第15圖示出在批次處理腔中使用的清洗氣體提供組件的正視圖；第16圖示出第15圖的清洗氣體提供組件的側視圖；以及第17圖示出本發明的批次處理腔的注入組件的實施例。
第18A與18B圖係繪示鐘罐腔之截面圖，其分別顯示排出面板與注入面板。
第19圖為第18A與18B圖之鐘罐的截面圖。
第20圖為第19圖之注入面板的截面圖。
第21圖為第19之排出面板的截面圖。
第22圖為一個四埠面板實施例的示意圖。
第23與24圖為使用一槽化入口之注入面板的示意圖。
第25圖為一個四埠面板實施例的示意圖，其顯示氣體與冷卻輸入。
第26圖為使用一擴散器面板之腔的示意圖。
第27圖為使用一擴散器面板之另一實施例之腔的示意圖。
第28圖為使用一擴散器面板之另一實施例之腔的示意圖。
應瞭解的是，無需詳細敘述，一實施例之特徵可以有利地被併入至其他實施例。
2701．．．箭頭
2702．．．晶圓
2706．．．箭頭
Claims (14)
- 一種基板處理裝置，包括：一石英腔，用於處理一批基材，其中該石英腔具有在該石英腔的一側上形成的一注入囊，該注入囊具有沿著該石英腔的該側延伸的一開口；一注入組件，附接到該石英腔以及通過該開口延伸進入該注入囊，以用於注入一氣體至該石英腔內；一排出組件，在面對該注入組件之該石英腔之一側上附接到該石英腔，其中該注入組件與該排出組件可以從該石英腔移除；以及一擴散器板，設置在該石英腔內且阻擋自該注入組件至該排出組件之一導引氣體流動路徑，其中該擴散器板沿著該開口延伸，以引導氣體以順時鐘與逆時鐘流動路徑的方式自該注入組件至該基板周圍，而至該排出組件。
- 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該擴散器板附接到該注入組件。
- 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該石英腔更包含一石英襯裡，其沿著該注入組件與該排出組件之間的一腔室壁延伸，該石英襯裡包含一面對一基材處理區域之內表面與一面對該腔室壁之外表面。
- 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中該擴散器板從該注入組件延伸且與該石英襯裡重疊。
- 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中一間隙被界定在該擴散器板與該石英襯裡之間。
- 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中該擴散器板從該注入組件延伸進入該石英腔，且與該石英襯裡之內表面對齊。
- 如申請專利範圍第6項所述的裝置，更包含介於該擴散器板與該石英襯裡之間的一間隙，其中該間隙約4毫米。
- 如申請專利範圍第3項所述的裝置，其中該擴散器板包含兩側壁與一蓋，其中多個孔洞形成在該些側壁與該蓋之間，該些側壁具有多個平行外壁。
- 如申請專利範圍第8項所述的裝置，其中該些孔洞係相對於該些外壁呈角度。
- 一種基板處理裝置，包括：一石英腔，用於處理一批基材，其中該石英腔具有在該石英腔的一側上形成的一注入囊，該注入囊具有沿著 該石英腔的該側延伸的一開口；一注入組件，附接到該石英腔以及通過該開口延伸進入該注入囊，其中該注入組件包含：一擴散器板；複數個氣體容室；複數個孔洞，將該些容室流體地耦接至該石英腔；以及至少一冷卻通道，界定在該些容室之間；以及一排出組件，在面對該注入組件之該石英腔之一側上附接到該石英腔，其中該擴散器板沿著該開口延伸，以引導氣體以順時鐘與逆時鐘流動路徑的方式自該注入組件至該基板周圍，而至該排出組件，且該注入組件與該排出組件可以從該石英腔移除。
- 如申請專利範圍第10項所述的裝置，其中該冷卻通道為U形，設置在所有容室之間。
- 一種基板處理裝置，包括：一石英腔，用於處理一批基材，其中該石英腔具有在該石英腔的一側上形成的一注入囊，該注入囊具有沿著該石英腔的該側延伸的一開口；一注入組件，附接到該石英腔以及通過該開口延伸進入該注入囊，其中該注入組件包含： 一擴散器板；以及複數個埠，附接到一共同載件，該些埠與該石英腔之一接收表面配合，其中每一埠包含複數個孔洞，氣體經由該些孔洞進入該石英腔；以及一排出組件，在面對該注入組件之該石英腔之一側上附接到該石英腔，其中該擴散器板沿著該開口延伸，以引導氣體以順時鐘與逆時鐘流動路徑的方式自該注入組件至該基板周圍，而至該排出組件，且該注入組件與該排出組件可以從該石英腔移除。
- 一種基板處理裝置，包括：一石英腔，用於處理一批基材，其中該石英腔具有在該石英腔的一側上形成的一注入囊，該注入囊具有沿著該石英腔的該側延伸的一開口；一注入組件，附接到該石英腔以及通過該開口延伸進入該注入囊，以用於注入一氣體至該石英腔內，其中該注入組件包含：一擴散器板；複數個垂直對齊埠，與形成在該石英腔內之多個水平槽對齊；以及一排出組件，在面對該注入組件之該石英腔之一側上附接到該石英腔，其中該擴散器板沿著該開口延伸，以引導氣體以順時鐘與逆時鐘流動路徑的方式自該注入組件 至該基板周圍，而至該排出組件，且該注入組件與該排出組件可以從該石英腔移除。
- 一種基板處理裝置，包括：一石英腔，用於處理一批基材，其中該石英腔具有在該石英腔的一側上形成的一注入囊，該注入囊具有沿著該石英腔的該側延伸的一開口；一注入組件，附接到該石英腔以及通過該開口延伸進入該注入囊，以用於注入一氣體至該石英腔內，其中該注入組件包含：一擴散器板；複數個埠，附接到一共同載件，該些埠與該石英腔之一接收表面配合，其中每一埠包含複數個孔洞，氣體經由該些孔洞進入該石英腔；複數個氣體容室，位在該載件內且將氣體饋送至該些埠；以及一冷卻通道，設置在該些容室之間；以及一排出組件，在面對該注入組件之該石英腔之一側上附接到該石英腔，其中該擴散器板沿著該開口延伸，以引導氣體以順時鐘與逆時鐘流動路徑的方式自該注入組件至該基板周圍，而至該排出組件，且該注入組件與該排出組件可以從該石英腔移除。
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