TWI549212B - 具有氣體供給之石英窗及包含該石英窗之處理設備 - Google Patents

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TWI549212B
TWI549212B TW103104943A TW103104943A TWI549212B TW I549212 B TWI549212 B TW I549212B TW 103104943 A TW103104943 A TW 103104943A TW 103104943 A TW103104943 A TW 103104943A TW I549212 B TWI549212 B TW I549212B
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Description

具有氣體供給之石英窗及包含該石英窗之處理設備
本發明之實施例係大致上關於半導體處理設備。
在一些半導體製程腔室中(例如在快速熱製程(RTP)腔室中)，製程氣體可以從側面被注入且被流到遍佈基材的表面。在這樣的製程腔室中，高強度燈係一般設置在基材支撐件上方且實質上橫跨腔室室頂的長度。因此，在這樣的腔室中一般不會從上方注入製程氣體，這是因為燈的設置會阻礙這樣的組態。
不幸地，發明人已經觀察到側面注入製程氣體會導致基材的非均勻處理。舉例而言，在氧化製程中，一氧化物層可能在基材之周邊邊緣靠近側面注射氣體處比在基材之中間部分處具有更高的生長速率，這是因為製程氣體較集中於基材之周邊邊緣處。
因此，發明人已經提供半導體處理設備，其可促進設置在其內之基材的更均勻處理。
本文揭露提供製程氣體到一處理系統中基材的方法 與設備。在一些實施例中，該基材處理系統可以包括：一製程腔室，其具有一基材支撐件設置在其中；一光源，其設置在該製程腔室上方以將能量導向該基材支撐件；以及一窗組件，其設置在該光源與該基材支撐件之間，以容許該光源提供的光能朝向該基材支撐件進入該製程腔室，其中該窗組件包括一入口以及一或多個出口，該入口係用以接收一製程氣體，該一或多個出口係用以分佈該製程氣體到該製程腔室內。
在一些實施例中，該窗組件更包含：一上窗；以及 一下窗，其設置在該上窗下方，並且界定在該上窗與該下窗之間的一間隙以使從該入口提供的該製程氣體流動，其中該一或多個出口係設置在該下窗中。在一些實施例中，該窗組件更包含：一上窗；以及一導管，其設置在該上窗下方，並且具有設置在其第一端且用以接收該製程氣體的該入口，其中該導管具有使該製程氣體流入該製程腔室之一或多個出口。在一些實施例中，該窗組件更包含一第二導管，其設置在該上窗下方以使一第二製程氣體流經其間，並且具有設置在其間之一或多個第二出口以促進該第二製程氣體流入該製程腔室內。
在一些實施例中，一種用以提供一製程氣體到一基 材之方法可以包含：提供一氣體到一窗組件之一入口，該窗組件係設置在一製程腔室中而位於一基材支撐件與一光源之間，該光源係設以將能量導向該基材支撐件；使該氣體流經該窗組件；以及使該氣體經由設置在該窗組件中之一或多個出口流入該製程腔室。下文係揭露其他與進一步實施例。
100‧‧‧製程腔室
101‧‧‧燈頭
102‧‧‧反射體
106‧‧‧基材
107‧‧‧前側
108‧‧‧基材支撐件
114‧‧‧水冷式石英窗組件
116‧‧‧水冷式不銹鋼基部
118‧‧‧反射空穴
120‧‧‧反射性表面塗層
124‧‧‧導管
125‧‧‧可撓光纖
126‧‧‧藍寶石光管
128‧‧‧高溫計
130‧‧‧入口埠
130A-B‧‧‧入口
134‧‧‧邊緣環/支撐環
136‧‧‧石英筒
137‧‧‧球狀軸承
139‧‧‧下軸承
141‧‧‧上軸承
145‧‧‧淨化環
146‧‧‧循環導管
147‧‧‧內部環狀空穴
149‧‧‧通道
150‧‧‧溫度控制器
152a-c‧‧‧溫度探針
154‧‧‧上窗
156‧‧‧下窗
158‧‧‧間隙
160‧‧‧出口
202‧‧‧導管
204‧‧‧出口
302‧‧‧外區
304‧‧‧中間區
306‧‧‧內區
308‧‧‧區段
400‧‧‧方法
402-406‧‧‧步驟
502‧‧‧導管
502A-B‧‧‧導管
504‧‧‧出口
504A-B‧‧‧出口
506‧‧‧區
508‧‧‧區
510‧‧‧區
512‧‧‧第一部分
514‧‧‧第二部分
可藉由參考本發明之實施例來詳細暸解本發明之說明，其簡短地在前面概述過，其中該些實施例在附圖中示出。但是應注意的是，附圖僅示出本發明之典型實施例，因此不應視為對其範圍之限制，因為本發明可允許其他等效實施例。
第1圖係繪示根據本發明一些實施例之一快速熱處理系統的側視圖。
第2圖係繪示根據本發明一些實施例之一快速熱處理系統的側視圖。
第3A-B圖係繪示根據本發明一些實施例之一快速熱處理系統之一氣體輸送系統的仰視圖。
第4圖係繪示根據本發明一些實施例之一方法的流程圖，該方法係提供製程氣體到基材。
第5A-D圖係繪示根據本發明一些實施例之一快速熱處理系統之一氣體輸送系統之一部分的實例。
為促進了解，在可能時使用相同的元件符號來表示該等圖式共有的相同元件。前述圖式並非依比例繪製，並且可以為了說明目的而被簡化。
本文係揭露用以輸送製程氣體到基材處理系統中基材的方法與設備。該發明設備可包括製程腔室，其具有一窗組件以用於控制製程氣體到半導體製程腔室內的流動。該發明方法與設備係有利地促進提供期望的製程氣體分佈到設置在製程腔室(例如用於快速熱製程(RTP)之製程腔室)中的基 材。
在下文，吾等係意圖將術語基材廣泛地涵蓋在熱製 程腔室中正被處理的物件。術語基材可包括例如半導體晶圓、平面面板顯示器、玻璃板或碟片、塑膠工件、及諸如此類者。
第1圖係繪示根據本發明之一些實施例的一快速熱 處理系統(RTP)。示範性RTP腔室可以包括可由美國加州聖克拉拉市的應用材料公司(Applied Materials,Inc.)獲得的RADIANCE®或RADIANCEPlus腔室。RTP系統可以包括一用以處理基材106的製程腔室100，製程腔室100具有一燈頭101。基材106可以包含諸如結晶矽(例如Si<100>或Si<111>)、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或非摻雜多晶矽、摻雜或非摻雜矽晶圓、圖案化或非圖案化晶圓、矽覆絕緣物(SOI)、碳摻雜氧化矽、氮化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石(sapphire)、或諸如此類者的材料。在一些實施例中，基材106可以是例如碟形的八吋(200mm)或十二吋(300mm)直徑矽基材。
基材106被裝設在腔室100內而位在一基材支撐件 108上並且被燈頭101加熱，其中燈頭101是設置在和基材支撐件108相對的位置。燈頭101係產生導向基材106之前側107的輻射。或者(未示出)，燈頭101可以設以加熱基材106之背側，例如藉由設置在基材106下方或藉由將輻射導向基材106之背側。輻射經由一水冷式石英窗組件114進入製程腔室100。基材106下方設置一反射體102，其中反射體102 被裝設在一水冷式不銹鋼基部116上。基部116包括一循環管路146，冷卻劑係經由循環管路146來循環以冷卻反射體102。在一些實施例中，反射體102是由鋁製成且具有高反射性表面塗層120。水，其可高於23℃，可以被循環通過基部116，以將反射體102的溫度保持在低於經加熱之基材106的溫度以下。或者，其他冷卻劑可以被提供於相同或不同溫度。舉例而言，抗凍劑(例如乙二醇、丙二醇、或諸如此類者)或其他熱傳流體可以被循環通過基部116且(或)基部116可以耦接到一冷卻器(未示出)。基材106之下側或背側以及反射體102之頂部係形成一反射空穴118。反射空穴118係增強基材106的有效發射率(emissivity)。
在一些實施例中，基材106與反射體102之間的間隔可以為約1吋的0.3倍(即7.6mm)，因而形成了具有寬對高比例為約27的反射空穴118。在設計用於八吋矽晶圓的處理系統中，基材106與反射體102之間的距離為約3-9mm。空穴118的寬對高比例應大於約20：1。若間隔太大，則歸因於所形成之虛擬黑體空穴的發射率增強效果將降低。若間隔太小(例如小於約3mm)，則從基材106到反射體102的熱傳導將增加，藉此施加大的熱負載在經加熱之基材106上，這是因為熱損失到反射板的主要機制將是經由氣體的傳導。熱負載將取決於處理期間的製程氣體類型與腔室壓力。
基材106之局部區域處的溫度是藉由複數個溫度探針(諸如152a、152b和152c)來測量。各溫度探針包括一藍寶石光管126，藍寶石光管126通過導管124，其中導管124係 從基部116的背側延伸到反射體102的頂部。在一些實施例中，藍寶石光管126之直徑為約0.125吋且導管124稍大。藍寶石光管126係被定位在導管124內，從而使其最頂端和反射體102的上表面齊平或稍低於反射體102的上表面。光管126的另一端係耦接到一可撓光纖125，可撓光纖125係將取樣的光從反射空穴118傳送到一高溫計128。
高溫計128連接到一溫度控制器150，溫度控制器150係回應所測量溫度而控制供應到燈頭的功率。在一些實施例中，諸如就200mm晶圓而言，燈頭101可以使用187個燈將高準直化輻射從鎢鹵素燈傳遞到製程腔室100。在一些實施例中，諸如就300mm晶圓而言，燈頭101可以使用409個燈。本文揭露之燈的數量和組態係為示範性，也可以適當地使用其他數量和組態。
燈可分隔成多個區。該等區可個別由控制器調整以容許基材106之不同區域的受控輻射式加熱。此類控制系統描述於美國專利號5,755,511中，其讓渡給本發明的受讓人，且其全文在此以參考文獻形式併入。
如前所示，所描述的實施例使用遍及反射器402分佈的測量法或溫度探針以便在基材106的不同半徑處測量溫度。在熱處理期間，例如以約240rpm旋轉基材106。因此，每一探針確實地取樣基材106上相對應的環狀環區域的溫度輪廓。
基材支撐件108可設以為不動的且可旋轉基材106。基材支撐件108包括一支撐件或一邊緣環134，其接觸 基材106於繞著基材外周邊處，因而使基材106的整個下側(除了繞著外周邊附近的小環狀區域外)曝露。支撐環134亦稱為邊緣環134，且此二術語在說明書中可彼此交替使用。 在一些實施例中，支撐環134之徑向寬度約一吋(2.5公分(cm))。為了最小化處理期間發生在基材106邊緣的熱不連續性，支撐環134由相同於或相似於基材106的材料製成，例如矽或碳化矽。
支撐環134安放在一可旋轉管狀石英筒136上，該 石英筒以矽塗覆使其在高溫計128的頻率範圍中為不透明的。石英筒136上的塗層充當擋板以阻絕來自會污染強度測量值的外部源之輻射。石英筒136的底部由一環狀上軸承141固持，該環狀上軸承141安放在複數個球狀軸承137上，該等球狀軸承依序被固持於不動的、環狀的、下軸承座圈139內。在一些實施例中，球狀軸承137由鋼製成，且以氮化矽塗覆以減少操作期間形成的顆粒。上軸承141磁性耦接到一致動器(未示出)，該致動器在熱處理期間旋轉筒136、邊緣環134以及基材106。
一淨化環145被嵌入腔室主體並且環繞石英筒 136。在一些實施例中，淨化環145具有內部環狀空穴147，其開啟到上軸承141上方的區域。內部空穴147經由通道149連接到氣體供應器(未示出)。在處理期間，淨化氣體經由淨化環145流進腔室。氣體經由一排放埠排出，其中該排放埠耦接到一真空泵(未示出)。
在一些實施例中，支撐環134具有大於石英筒136 之半徑的外徑，以致其延伸超出石英筒136。支撐環134超出筒136的環狀延伸與位於其下方的淨化環145的協同作用係發揮如擋板的作用，可阻止漫射光免於進入位在基材106之背側的反射空穴118。為了進一步降低漫射光進入反射空穴118的可能性，支撐環134以及淨化環145亦可用吸收由燈頭101產生之輻射的材料(例如，黑色或灰色材料)塗覆。
窗組件114設置在製程腔室100之上部中，以容許 燈頭101提供的光能進入製程腔室100。在一些實施例中，窗組件114包括一上窗154及一下窗156。上窗154及下窗156各包含可使燈頭提供的能量穿透的材料，以容許來自燈頭101的輻射經由上窗154及下窗156進入製程腔室100。在一些實施例中，上窗154及下窗156為石英。然而，上窗154及下窗156也可以由不同的材料製成。
大致上，上窗154及下窗156係設以容許燈頭101 提供的最大能量通過其間。在一些實施例中，可以改變上窗154與(或)下窗156的厚度以控制通過其間的能量的量。舉例而言，在一些實施例中，上窗的厚度可以介於約3mm與約8rmm之間。在一些實施例中，下窗的厚度可以介於約3mm與約8mm之間。
在處理期間，一製程氣體可以經由窗組件114被導 入製程腔室100內基材106上方。相較於利用側面注射氣體系統的製程腔室(例如將氣體從製程腔室之側面輸送到製程腔室之處理容積內)，窗組件114可以用來從上方更均勻地分佈製程氣體到基材106。
在一些實施例中，下窗156設置在上窗154下方且 和上窗154隔離，以在其間定義一間隙158。間隙158係形成一用以接收且流動來自入口130之製程氣體的容室。在一些實施例中，間隙可以為約1-5mm。下窗156包括一或多個出口160用以將製程氣體從容室(例如間隙158)輸送到製程腔室100之處理容積內。可以選擇該些出口160之尺寸、幾何形態、數量及位置以促進期望的製程氣體流動圖案。
舉例而言，各出口160之剖面可以是圓形、矩形、方形、橢圓形、狹縫形、多邊形、或諸如此類者、或其組合。各出口160可以具有設以例如控制從其流出之製程氣體之流速與(或)方向的剖面。在一些實施例中，至少一出口160可以具有沿著平行於氣流方向之軸而變化的剖面。舉例而言，在一些實施例中，至少一些出口160可以具有一擴展的剖面以促進流經其間之製程氣體的分散。例如，至少一些出口160可以在鄰近下窗156之上表面處具有一第一寬度，該第一寬度係小於一第二寬度，其中該第二寬度係鄰近下窗156之面向下方基材支撐件之表面處。在一些實施例中，至少一些出口160可以具有錐化剖面(tapering cross section)以此進提供流經期間之製程氣體的更高流速。例如，至少一些出口160可以在鄰近下窗156之上表面處具有一第一寬度，該第一寬度係大於一第二寬度，其中該第二寬度係鄰近下窗156之面向下方基材支撐件之表面處。在一些實施例中，至少一些出口160可以具有一非垂直的中心軸以促進以非垂直於基材的角度來導引流經其間之製程氣體流。
該些出口160能夠以任何適當的組態被分佈在下窗 156中，以達成期望之製程氣體到基材106的分佈。期望的分佈可以是均勻的或非均勻的，取決於正在製程腔室中執行的製程。例如且如第3A圖所示，複數個出口160可以在二維中依期望被分佈遍及下窗156之表面。在一些實施例中，該些出口160可以均勻地被分佈遍及下窗156之整個表面。在一些實施例中，該些出口160能夠被分組成一或多個期望的區，例如一外區302、中間區304及一內區306，如第3A圖所示。 在這樣組態的出口160中，基材支撐件108可以是靜止的或繞著一中心軸旋轉。
在一些實施例中，如第3B圖所示，複數個出口160可以沿著下窗156之表面的區段(例如一線)(儘管也可以使用多個線、楔形、多個線或楔形、多個區段、或諸如此類者)被分佈。區段308可以橫跨至少約基材106寬度，並且可以延伸至少超過基材106中心軸。在這樣的實施例中，基材支撐件108可以在處理期間被旋轉，以促進製程氣體到基材106的均勻分佈。也可以利用該些出口的其他分佈。舉例而言，非均勻分佈可以用來補償製程腔室中組態非對稱性(例如相對於處理容積而非對稱地設置之排放埠)所造成之非均勻氣流
第2圖係繪示可用在製程腔室100中之窗組件114之一替代性實施例。窗組件114可以包括上窗254及一設置在上窗254下方的導管202。上窗154類似於如上文討論的上窗154。導管202可以由任何可使來自燈頭101之輻射穿透的適當材料製成。這樣的材料可以包括石英、朱砂(cinnabar)、 方解石(calcite)、或諸如此類者。在一些實施例中，導管202可以由製程腔室100之一側來支撐。在一些實施例中，導管202可藉由任何適當的固持機構來耦接到上窗254，其中該固持機構係可使燈頭101提供的能量穿透。
導管202耦接到入口130且設以使製程氣體在其內 流動。導管202具有一或多個穿過其下表面的出口204，以促進製程氣體到製程腔室100之處理容積內的流動。該些出口可以均勻地或非均勻地被分佈，並且可以具有如上文所討論的形狀與(或)剖面。
該些出口204相對於例如基材支撐件108的位置係 主要受導管202的幾何形態控制。導管202可以具有任何需要以提供期望的製程氣體流到基材106的適當組態。舉例而言，在一些實施例中且如第2圖所示，導管202可以延伸至少基材106寬度。在一些實施例中，導管202可以沿著和基材支撐件108之中心軸相交的線延伸。導管的其他組態是可行的，並且將在下文參照第5A-D圖來討論。
導管202可以被建構成可促進製程氣體到基材106 之期望分佈的任何幾何形態。舉例而言，導管202可以是線性的或非線性的，並且可以具有一或多個類似或變化之尺寸而被分組成區、被集結、或被均勻分佈等的出口204。第5A-D圖係繪示上窗154之仰視圖，其顯示本文可設想之各種導管組態的一些組態。如第5A圖所示，導管502(類似於導管202)可以是線性的，並且可以延伸至少基材106寬度(第5A圖顯示大於上窗154寬度)。導管502具有一或多個出口504(類似 於出口204)，該些出口504係沿著期望的導管502部分形成在其中，以促進提供製程氣體到製程腔室中的期望位置。在第5A圖繪示的實施例中，繪示有複數個出口504。在一些實施例中，該些出口504可以分組成一或多個區域或區(例如第5A圖繪示的506、508、510)。該些出口504能夠以在各區內或在區和區之間為相同或不同的方式來建構。
如第5B圖所示，導管502可以延伸一足以和基材 106之中心軸相交的距離(例如超過上窗154的中心點)。第5B圖顯示的導管502可以和如上文討論的用於旋轉的基材支撐件結合，以促進在處理期間提供期望的氣體分佈。第5B圖的導管502具有一或多個出口504，該些出口504能夠以類似於如上文關於第5A圖所討論者的方式來建構。
如第5C圖所示，可以提供兩或多個導管，即一導管 502A和一第二導管502B，如圖所示。各導管502A-B包括一或多個出口504A和504B，該些出口504A和504B能夠以類似於如上文關於第5A-B圖所討論者的方式來建構。各導管可以耦接到相同或不同的氣體源，以在處理期間提供不同量的製程氣體或不同的製程氣體(包括具有類似之不同百分比組成物的製程氣體)到製程腔室。舉例而言，導管502A可以耦接到一第一入口130A，並且導管502B可以耦接到一第二入口130B(入口130A-B類似於如上文關於第1圖所討論者的入口130)，以在處理期間促進提供不同的製程氣體到製程腔室。替代地或組合地，能夠以不同的尺寸與(或)數量與(或)區來提供出口504A和出口504B以促進在處理期間提供不同量的製程氣體到 製程腔室的不同區域。
參照第5D圖，其顯示導管502的另一示範性實施例。導管502包括一第一部分512與一第二部分514。第一部分512可以具有可在鄰近製程腔室之中心處提供製程氣體的期望組態(例如第一部分512設置在鄰近上窗154的中心處)。第一部分512包括一或多個出口504，該些出口504係以一期望的圖案面向製程腔室之處理容積。第一部分512可以具有和第二部分514不同的幾何形態。舉例而言，如第5D圖所示，第一部分512為圓形且其直徑大於第二部分514的寬度(儘管也可以使用第一部分512的其他形狀和組態)。第二部分514係將導管502的第一部分512連接到製程腔室的入口130。
第5A-D圖係僅繪示導管502的一些實例，並且其他組態是可行的。舉例而言，導管502可以具有其他形狀，諸如橢圓形、方形、矩形、及諸如此類者。再者，窗組件可以包含多個導管，或單個分支導管。在使用多個導管的實施例中，各導管可以提供相同的製程氣體，或可以用於提供不同的製程氣體，如上文關於第5C圖所討論者。
在操作時，窗組件可以用來以一期望的圖案提供製程氣體到製程腔室。舉例而言，一用於提供製程氣體到製程腔室中基材的示範性方法400係繪製在第4圖。方法400可以在任何適當的製程腔室中執行，其中該製程腔室需要製程氣體的輸入與基材藉由光源的加熱。處理可以包括在基材頂上形成一層，例如藉由選擇性氧化製程(例如基團氧化)來形成的氧化物層或諸如此類者。一能夠以方法400來利用的示範 性腔室係為具有窗組件114的製程腔室100。方法400是在下文以具有窗組件114的製程腔室100(如第1圖所示)來敘述。
方法400大致上開始於402，其中可以提供一氣體 到製程腔室100中而介於基材支撐件108與光源101(其設以將能量導向基材支撐件108)之間的窗組件114的入口130。氣體可以是任何適於處理基材的氣體。在提供多種氣體時，該些氣體能夠以個別方式或製程氣體混合物方式流動。各氣體能夠以個別方式(諸如，如第5C圖經由導管502A與第二導管502B，或藉由使該些氣體經由在此揭露的任何實施例來連續地流動)或製程氣體混合物方式(經由在此揭露的任何實施例)流動。
在一些實施例中，氣體可以作為氧化製程(例如基材 106的選擇性氧化)的一部分，並且可以包含氧(O2)、氮(N2)、氫(H2)、氨(NH3)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、或其組合。在一些實施例中，氣體混合物包含氧(O2)與氮(N2)。在一些實施例中，氣體可以作為退火製程的一部分，並且可以包含氮(N2)、氫(H2)、氨(NH3)、或諸如此類者。在一些實施例中，製程氣體可以進一步包括一惰氣，例如氦(He)、氬(Ar)、或諸如此類者。也可以使用其他製程和氣體組合。
其次，在404，氣體可以流經窗組件114。舉例而言， 在一些實施例中，氣體可以從入口130流入介於窗組件114的上窗154與下窗156之間的間隙158。在一些實施例中，氣體可以從入口130流入設置在窗組件114之上窗156下方的導管204、504。在一些實施例中，可以提供多種氣體的獨立 控制與(或)分佈。舉例而言，可以從第一入口130A提供一第一氣體或氣體混合物到第一導管504A，並且可以從第二入口130B提供一第二氣體或氣體混合物到第一導管504B。
其次，在406，氣體可以經由設置在窗組件114中 的一或多個出口(例如160、204、504)流入製程腔室100。製程氣體能夠以期望的圖案(例如均勻的或非均勻的)流經該些出口160到製程腔室100內。製程氣體能夠任何適當的方向與(或)任何適當的流速來流動，其係以該些出口160所決定與(或)以製程氣體源提供之製程氣體之流速所決定，以提供製程氣體到基材106表面的期望分佈。取決於該些出口的組態，基材106可以在處理期間被旋轉以促進期望的氣體分佈，如上文所討論者。
在一些實施例中，相較於從製程腔室之側面注射氣 體，可以藉由從面向基材之窗組件提供製程氣體來增加形成在基材上之氧化物層的生長速率。在一些實施例中，可以藉由控制氧化氣體(例如氧(O2))的流動來控制基材之中心與(或)中間區的氧化物膜厚。在一些實施例中，相較於從製程腔室之側面注射氣體，可以藉由增加從面向基材之窗組件提供的惰氣(例如氮(N2))流量來增加基材之中心與(或)中間區的冷卻速率。一旦提供了製程氣體與(或)製程氣體混合物到基材表面，則方法400一般終止且基材106可以依需要被進一步處理。
因此，本文係揭露用以提供製程氣體到基材的方法 與設備。該發明設備可包括一窗組件，該窗組件可促進製程 氣體流入製程腔室內。該發明系統與方法係有利地促進製程氣體到製程腔室(例如用於快速熱製程(RTP)之製程腔室)中基材的期望分佈。
儘管前述說明係導向本發明的實施例，可在不悖離本發明的基本範疇下設想出本發明的其他與進一步實施例。
100‧‧‧製程腔室
101‧‧‧燈頭
102‧‧‧反射體
106‧‧‧基材
107‧‧‧前側
108‧‧‧基材支撐件
114‧‧‧水冷式石英窗組件
116‧‧‧水冷式不銹鋼基部
118‧‧‧反射空穴
120‧‧‧反射性表面塗層
124‧‧‧導管
125‧‧‧可撓光纖
126‧‧‧藍寶石光管
128‧‧‧高溫計
130‧‧‧入口埠
134‧‧‧邊緣環/支撐環
136‧‧‧石英筒
137‧‧‧球狀軸承
139‧‧‧下軸承
141‧‧‧上軸承
145‧‧‧淨化環
146‧‧‧循環導管
147‧‧‧內部環狀空穴
149‧‧‧通道
150‧‧‧溫度控制器
152a-c‧‧‧溫度探針
154‧‧‧上窗
156‧‧‧下窗
158‧‧‧間隙
160‧‧‧出口

Claims (14)

  1. 一種基材處理系統，包含：一製程腔室，該製程腔室具有一基材支撐件設置在該製程腔室中；一光源，該光源設置在該製程腔室相對處以將能量導向該基材支撐件；以及一窗組件，該窗組件設置在該光源與該基材支撐件之間，以容許該光源提供的光能朝向該基材支撐件進入該製程腔室，其中該窗組件包括一上窗與一設置在鄰近該上窗處的導管，且其中該窗組件更包括一入口以及一或更多個出口，該入口係設置在該導管之一第一端而用以接收一製程氣體，該一或更多個出口係設置在該導管中而用以分佈該製程氣體到該製程腔室內，其中該導管為線性的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該一或更多個出口之至少一出口為圓形、矩形、方形、橢圓形、多邊形、狹縫形、或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該一或更多個出口之至少一出口沿著平行於氣流方向之一軸具有變化的剖面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該一或更多個出 口之至少一出口具有非垂直於該基材支撐件之一支撐表面的一中心軸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該一或更多個出口係設置在兩或更多個區中。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之系統，其中該基材支撐件係繞著一中心軸旋轉。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之系統，其中該一或更多個出口係沿著該導管以一線性配置來設置。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之系統，其中該導管沿著和該基材支撐件之中心軸相交的一線延伸。
  9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之系統，其中該導管延伸橫越僅該上窗之一部分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該窗組件更包含：一第二導管，該第二導管設置在鄰近該上窗處以使一第二製程氣體流經其間，並且具有設置在其間之一或更多個第二出口以促進該第二製程氣體流入該製程腔室內。
  11. 一種用以提供一製程氣體到一基材之方法，包含以下步 驟：提供一氣體到一導管之一入口，該導管係設置在鄰近一製程腔室中所設置的一窗組件之一上窗處而位於一基材支撐件與一光源之間，該光源係設以將能量導向該基材支撐件；使該氣體流經該窗組件之該導管；以及使該氣體經由設置在該窗組件之該導管中之一或更多個出口流入該製程腔室，其中該導管為線性的。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包含以下步驟：使一第二氣體流經一第二導管，該第二導管係設置在鄰近該上窗處，並且具有設置在該第二導管中之一或更多個出口以促進該第二氣體流入該製程腔室內。
  13. 如申請專利範圍第11至12項中任一項所述之方法，其中設置在該窗組件中之該一或更多個出口係非對稱地被安排，並且該方法更包含以下步驟：旋轉該基材支撐件，以提供該製程氣體遍及一基材之表面的均勻分佈，其中該基材設置在該基材支撐件上。
  14. 如申請專利範圍第11至12項中任一項所述之方法，更包含以下步驟：將來自該光源的能量經由該窗組件引導到該製程腔室 內，同時使該氣體流經該窗組件。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8986454B2 (en) 2010-06-08 2015-03-24 Applied Materials, Inc. Window assembly for use in substrate processing systems
US9499905B2 (en) 2011-07-22 2016-11-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for the deposition of materials on a substrate
KR20150038406A (ko) 2012-07-27 2015-04-08 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공정 가스를 기판에 전달하기 위한 방법 및 장치
US10174422B2 (en) 2012-10-25 2019-01-08 Applied Materials, Inc. Apparatus for selective gas injection and extraction
US10410890B2 (en) * 2013-06-21 2019-09-10 Applied Materials, Inc. Light pipe window structure for thermal chamber applications and processes
US9443728B2 (en) 2013-08-16 2016-09-13 Applied Materials, Inc. Accelerated relaxation of strain-relaxed epitaxial buffers by use of integrated or stand-alone thermal processing
US9435031B2 (en) 2014-01-07 2016-09-06 International Business Machines Corporation Microwave plasma and ultraviolet assisted deposition apparatus and method for material deposition using the same
US10184183B2 (en) * 2016-06-21 2019-01-22 Applied Materials, Inc. Substrate temperature monitoring
US10535538B2 (en) * 2017-01-26 2020-01-14 Gary Hillman System and method for heat treatment of substrates

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6422033A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Deposition system for thin-film
JP2002064104A (ja) * 2000-08-16 2002-02-28 Tokyo Electron Ltd ガス処理装置
US20030192645A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for creating circumferential process gas flow in a semiconductor wafer plasma reactor chamber
US6932871B2 (en) * 2002-04-16 2005-08-23 Applied Materials, Inc. Multi-station deposition apparatus and method
US20070148349A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Seiko Epson Corporation Showerhead, film forming apparatus including showerhead and method for manufacturing ferroelectric film

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2717786B2 (ja) * 1987-07-07 1998-02-25 財団法人 半導体研究振興会 半導体結晶のエピタキシャル成長法及びその方法に用いる分子層エピタキシー装置
JPH01183809A (ja) * 1988-01-19 1989-07-21 Babcock Hitachi Kk 光ｃｖｄ装置
JPH01241826A (ja) * 1988-03-23 1989-09-26 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成装置
JPH0636409B2 (ja) * 1989-12-28 1994-05-11 大日本スクリーン製造株式会社 光照射型気相処理装置
JPH04188622A (ja) * 1990-11-19 1992-07-07 Kawasaki Steel Corp 半導体装置の製造方法及びその製造装置
JPH0987851A (ja) * 1995-09-21 1997-03-31 Canon Inc マイクロ波プラズマ処理装置及び処理方法
WO1998044175A1 (en) * 1997-03-28 1998-10-08 Super Silicon Crystal Research Institute Corp. Epitaxial growth furnace
US6099648A (en) * 1997-08-06 2000-08-08 Applied Materials, Inc. Domed wafer reactor vessel window with reduced stress at atmospheric and above atmospheric pressures
WO1999049101A1 (en) 1998-03-23 1999-09-30 Mattson Technology, Inc. Apparatus and method for cvd and thermal processing of semiconductor substrates
US6187133B1 (en) * 1998-05-29 2001-02-13 Applied Materials, Inc. Gas manifold for uniform gas distribution and photochemistry
JP2000228366A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Furontekku:Kk 反応ガス使用処理装置
JP2002261036A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
JP5079949B2 (ja) * 2001-04-06 2012-11-21 東京エレクトロン株式会社 処理装置および処理方法
US7442274B2 (en) * 2005-03-28 2008-10-28 Tokyo Electron Limited Plasma etching method and apparatus therefor
JP4683334B2 (ja) * 2006-03-31 2011-05-18 株式会社島津製作所 表面波励起プラズマ処理装置
JP4502220B2 (ja) * 2007-02-13 2010-07-14 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6422033A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Deposition system for thin-film
JP2002064104A (ja) * 2000-08-16 2002-02-28 Tokyo Electron Ltd ガス処理装置
US20030192645A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for creating circumferential process gas flow in a semiconductor wafer plasma reactor chamber
US6932871B2 (en) * 2002-04-16 2005-08-23 Applied Materials, Inc. Multi-station deposition apparatus and method
US20070148349A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Seiko Epson Corporation Showerhead, film forming apparatus including showerhead and method for manufacturing ferroelectric film

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SG175021A1 (en) 2011-11-28
WO2010123741A3 (en) 2011-02-17

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