TWI611458B - 氣體混合裝置 - Google Patents

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TWI611458B TW102121573A TW102121573A TWI611458B TW I611458 B TWI611458 B TW I611458B TW 102121573 A TW102121573 A TW 102121573A TW 102121573 A TW102121573 A TW 102121573A TW I611458 B TWI611458 B TW I611458B
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Abstract

在此提供氣體混合裝置之具體實施例。在某些具體實施例中，一氣體混合裝置可以包含一容器、複數個第一入口與一出口，該容器定義一內部體積，該容器具有一封閉頂部與底部，以及關於該容器通過該頂部與底部之一中心軸為圓形橫斷面的側壁，該複數個第一入口連接至該容器，靠近該容器之頂部，以提供複數個處理氣體至該容器的內部體積，該複數個第一入口係經放置，因此通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容器側壁正切；而該出口連接至該容器，靠近該容器之底部，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除。

Description

氣體混合裝置
本發明之具體實施例一般而言與半導體處理設備有關。
本發明者已經觀察到，用於將多種處理氣體傳送至一處理腔室中的許多習知氣體傳送系統，可能無法提供均勻的處理氣體混合物至該處理腔室。這種在處理氣體混合物中缺乏均勻性的情況，導致處理腔室的區域接收較高濃度的處理氣體的個別成分，因此造成處理的非均勻性。
因此，本發明者提供一種改良的氣體混合裝置。
在此提供氣體混合裝置之具體實施例。在某些具體實施例中，一氣體混合裝置可以包含一容器、複數個第一入口與一出口，該容器定義一內部體積，該容器具有一封閉頂部與底部，以及相對於通過該頂部與底部之該容器的一中心軸之具有圓形橫斷面的側壁，該複數個第一入口在靠近該容器之頂部處連接至該容器，以提供複數個處理氣體至該容器的內部體積，該複數個第一入口係經設置使得通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容 器側壁正切；而該出口在靠近該容器之底部處連接至該容器，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除。
在某些具體實施例中，一種用於處理基材的裝置可以包含一處理腔室、一基材支座與一氣體混合裝置，該處理腔室具有一處理體積；該基材支座位於該處理體積之中；而該氣體混合裝置連接至該處理腔室，以提供一處理氣體混合物至該處理腔室之處理體積。氣體混合裝置可以包含一容器、複數個第一入口與一出口，該容器定義一內部體積，該容器具有一封閉頂部與底部，以及相對於通過該頂部與底部之該容器的一中心軸的具有圓形橫斷面的側壁，該複數個第一入口在靠近該容器之頂部處連接至該容器，以提供複數個處理氣體至該容器的內部體積，該複數個第一入口係經設置使得通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容器側壁正切；而該出口在靠近該容器之底部處連接至該容器，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除。
本發明之其他與進一步具體實施例則於以下敘述。
100‧‧‧氣體混合裝置
102‧‧‧第二導管
104‧‧‧第一導管
106‧‧‧容器
108‧‧‧內部體積
110‧‧‧第三導管
111‧‧‧出口
112‧‧‧第一導管
113‧‧‧第二出口
114‧‧‧第二導管
115‧‧‧第三出口
116‧‧‧封閉頂部
118‧‧‧底部
120‧‧‧第一入口
122‧‧‧第二入口
202‧‧‧第三導管
204‧‧‧第四導管
206‧‧‧第三入口
208‧‧‧第四出口
210‧‧‧箭頭
302‧‧‧導管
303‧‧‧箭頭
304‧‧‧入口
306‧‧‧頂部
402‧‧‧箭頭
501‧‧‧擋板
502‧‧‧第一擋板
503‧‧‧中心
504‧‧‧第二擋板
506‧‧‧第三擋板
508‧‧‧第四擋板
510‧‧‧第五擋板
602‧‧‧第一擋板
604‧‧‧第二擋板
606‧‧‧第三擋板
608‧‧‧第四擋板
702‧‧‧第一擋板
704‧‧‧第二擋板
706‧‧‧第三擋板
708‧‧‧第四擋板
801‧‧‧上方歧管
802‧‧‧腔室
804‧‧‧側壁
806‧‧‧蓋罩
808‧‧‧基材支撐基座
810‧‧‧晶圓
812‧‧‧噴淋頭
814‧‧‧氣體歧管
820‧‧‧真空幫浦
822‧‧‧幫浦環
824‧‧‧處理區域
826‧‧‧外部再進入導管
828‧‧‧外部再進入導管
830‧‧‧端部
832‧‧‧絕緣環
834‧‧‧磁芯
836‧‧‧激發線圈
838‧‧‧射頻電源
840‧‧‧比對裝置
841‧‧‧偏壓電力產生器
844‧‧‧阻抗匹配電路
846‧‧‧埋藏電極
848‧‧‧絕緣板
850‧‧‧直流電電源
852‧‧‧來源
854‧‧‧來源
856‧‧‧來源
902‧‧‧外部氣體環
904‧‧‧內部氣體環
906‧‧‧額外導管
908‧‧‧中央注入埠口
910‧‧‧氣體出口
912‧‧‧氣體出口
以上簡要總結並於以下詳細討論之本發明複數個具體實施例，可以參考在該等伴隨圖式中所描繪本發明之該例證實施例的方式獲得瞭解。然而要注意該等伴隨圖式僅圖示此發明之一般具體實施例，並因此不視為限制本發明之觀點，本發明可以允許其他相同效果之具體實施例。
第1圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要側視圖。
第2圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要上視圖。
第3圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要側視圖。
第4圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要上視圖。
第5圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要橫斷面側視圖。
第6圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要橫斷面上視圖。
第7圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的概要橫斷面上視圖。
第8圖描繪適合於根據本發明某些具體實施例之一氣體混合裝置一起使用之一處理腔室的概要側視圖。
第9圖描繪適合於根據本發明某些具體實施例之一氣體混合裝置一起使用之一處理腔室之一部份的上視立體圖。
第10圖描繪適合於根據本發明某些具體實施例之一氣體混合裝置一起使用之一處理腔室之一部份的上視立體圖。
為了促進瞭解，已經盡可能使用相同的元件符號指定在該等圖式中共用的相同元件。該等圖式並不按比例繪 製，並可能為了清楚而簡化。在不另外說明下，可認為一具體實施例之該等元件與特徵能夠有利的整合至其他具體實施例中。
在此提供氣體混合裝置的具體實施例。在某些具體實施例中，該氣體混合裝置相較於習知的氣體傳送系統，可有利提供一種更均勻的處理氣體混合物及/或更均勻的電漿至一處理腔室。
本發明者已經發現某些半導體處理需要使複數個處理氣體足夠混合，以避免處理時的非均勻性。例如，在準備處理基材而用以清潔及/或調整一處理腔室的乾燥(seasoning)處理中，一般而言需要均勻的處理氣體混合物，以產生均勻的電漿，以適當的清潔該處理腔室。然而，本發明者已經發現用以傳送複數個處理氣體至一處理腔室的習知氣體傳送系統，可能無法提供該等處理氣體的均勻混合物至該處理腔室，因此形成處理的分均勻性。
據此，本發明者已經提供一改良氣體混合裝置的具體實施例，以傳送複數個處理氣體至一處理腔室。例如，第1圖為根據本發明某些具體實施例，一氣體混合裝置的結構側視圖。在某些具體實施例中，該氣體混合裝置100一般而言包含一容器106、複數個入口(例如，複數個第一入口)與一出口111(例如，第一出口)。如第1圖描繪，圖示第一入口120與第二入口122。一導管則連接到該複數個入口的每一入口，以促成傳送來自一氣源及/或電漿源的氣體及/或電漿。例如， 在某些具體實施例中，如第1圖所示，一第一導管104可以連接至該第一入口120，而一第二導管102可以連接至該第二入口122。
在某些具體實施例中，該容器106包含一側壁，該側壁具備一封閉頂部116與底部118，藉此定義一內部體積108。該容器106可以具有適合使該處理氣體及/或電漿混合物之所需量被提供至該容器106的任何形狀。在某些具體實施例中，該容器106內部體積108可以包含一圓形橫斷面。藉由提供圓形橫斷面的方式，本發明者已經觀察到提供至該容器106之處理氣體及/或電漿可以圓形方式或螺旋形方式流動，從而允許處理氣體和/或等離子體在透過該出口111流出該容器之前進行混合。在某些具體實施例中，該容器106底部118可為平坦。或者，在某些具體實施例中，該容器106底部118可為彎曲或大致為碗形，如第1圖所示。在某些具體實施例中，該容器106實質上可為圓柱形，如第1圖所描繪。或者，在某些具體實施例中，該容器106可為錐形或截頭錐形，例如第3圖所示。在所述具體實施例中，該容器106靠近該容器106頂部116的直徑可大於該容器106靠近該容器106底部118的直徑。
回頭參考第1圖，該容器106可以具有適合使該等處理氣體及/或電漿於該容器106中具有一適宜留駐時間的任何尺寸，以促進該等處理氣體及/或電漿所需的混合。例如，在某些具體實施例中，該容器106可具有大約14.3毫米至大約18.6毫米的內部直徑。在某些具體實施例中，該容器可以 具有大約38.3毫米至大約58.7毫米的高度。
該容器106可以由任何與處理相容的材料製成，例如，對於提供至該容器106之該處理氣體或電漿不具反應性的任何材料。例如，在某些具體實施例中，該容器106可由金屬製成，諸如不鏽鋼、鋁，或其他類似金屬材料。
在某些具體實施例中，一出口(例如，該第一出口111)位靠近於該容器106底部118，並允許該處理氣體及/或電漿流出該容器106。該容器106可以具有複數個出口，以促進該容器106之內容物傳送至一處理腔室之中對應的複數個氣體傳送區域。例如，在某些具體實施例中，該容器106可以具有二或更多出口，諸如如第1圖所示具有三個出口(圖示第一出口111、第二出口113與第三出口115)。在所述具體實施例中，一導管可以分別連接至每一出口，以促成該混合處理氣體及/或電漿傳送，例如，傳送至一處理腔室的複數個氣體傳送區域。例如，一第一導管112、第二導管114與第三導管110可以分別連接至該第一出口111、第二出口113與第三出口115。
雖然在第1圖中只圖示兩入口(換言之，第一入口120與第二入口122)，但該容器106可以包含適用於容納任何數量處理氣體及/或電漿的任意數量入口，該等處理氣體及/或電漿被提供至該容器106。例如，參考第2圖，在某些具體實施例中，該容器106可以具有四個入口(例如，圖示第一入口120、第二入口122、第三入口206與第四入口208)。在該等具體實施例中，與以上討論之該第一入口120及第二 入口122相同，該第三入口206與第四入口208每一個都具有連接至其本身的導管(例如，第三導管202與第四導管204分別連接至該第三入口206與第四入口208)，以促成從該氣源及/或電漿源傳送該氣體及/或電漿。
該複數個入口(例如第一入口120、第二入口122、第三入口206與第四入口208)可以利用適合於該容器106之中提供所需處理氣體及/或電漿流的任何配置，而設置於該容器106周圍。例如，在某些具體實施例中，該第一入口120、第二入口122、第三入口206與第四入口208之每一者都可以設置於該容器106周圍，因此所提供之處理氣體及/或電漿具有正切於該容器106橫斷面的流動方向(如箭頭210所指示)，如第2圖所示。藉由以此方法提供流動的方式，本發明者已經觀察到該處理氣體及/或電漿可以在透過該等出口(例如，以上敘述之第一出口111、第二出口113與第三出口115)流出該容器之前進行更完全的混合。本發明者相信該容器106的圓形橫斷面與該處理氣體及/或電漿的正切流動，使得該處理氣體及/或電漿以圓形或螺旋形形式流動。這種圓形或螺旋形形式流動可增加該處理氣體及/或電漿於該容器之中的留駐時間，並增加該處理氣體及/或電漿的紊流情況，藉此促成該處理氣體及/或電漿的混合。在某些具體實施例中，該處理氣體及/或電漿可以達到100%的混合(也就是完全或均勻的成分混合)。
替代或結合地，在某些具體實施例中，且如第3圖所描繪，一額外的入口304(例如，一第二入口)可以連接至 該容器106頂部306，並經配置以在實質垂直於該容器106頂部306的方向中(如箭頭303所指示)，提供處理氣體及/或電漿的流動。在某些具體實施例中，該額外入口304可以用於透過一額外導管302提供在遠端電漿源中形成的電漿至該容器106，而該第一入口120與第二入口122從連接至第一與第二入口120、122之一氣源提供一處理氣體。例如，在某些具體實施例中，該氣體混合裝置100可以連接至一處理腔室(諸如作為非限制實例，該處理腔室可為電漿離子浸沒注入反應器，如以下關於第8圖所敘述)，以提供一處理氣體及電漿的混合物，以在該處理腔室之中執行一乾燥處理。在所述具體實施例中，可以透過該第一入口120提供一種含矽氣體，例如矽烷(SiH4)至該容器106，可以透過該第二入口122提供一種含氧氣體，例如氧氣(O2)至該容器106，並可以透過該額外入口304提供一種含氬(Ar)電漿至該容器106。當以此配置提供時，透過該第一入口120與該第二入口122所提供之該等氣體便可以以正切於該容器106橫斷面的方向提供(諸如第2圖中箭頭210、第4圖中箭頭402所指示)，而透過該額外入口304提供之電漿便可以以實質上垂直於該容器106頂部306的方向提供(諸如第3圖中所示箭頭303所指示)。
在某些具體實施例中，可以在該容器106中提供一或多個額外元件，以強化該等處理氣體及/或電漿的混合。例如，參考第5圖，在某些具體實施例中，複數個擋板501可位於該容器106之中。本發明者相信當具備該複數個擋板501 時，可以增加該等處理氣體及/或電漿的留駐時間與紊流程度，藉此增強該等處理氣體及/或電漿的混合。
可以以有效增加先前提及之該等處理氣體及/或電漿的留駐時間與紊流程度的任何數量與配置方式，提供該複數個擋板501。例如，在某些具體實施例中，該複數個擋板501可以包含從該容器106一壁部505，朝向該容器106中央503延伸的一或多個擋板(圖示第一擋板502、第二擋板504、第三擋板506、第四擋板508與第五擋板510)。在某些具體實施例中，該等擋板可以延伸超過該容器106之一軸向中心線，例如以有利的使該等氣體於該容器106中的流動路徑最大化，並因此使該留駐時間最大化。在某些具體實施例中，該等擋板可以設置成大致上平行於該容器106的頂部306，如第5圖所示。在某些具體實施例中，該複數個擋板501之每一者都可經放置使得每一擋板都與一相鄰擋板交錯，例如諸如藉由設置於該容器106相對側上。在某些具體實施例中，該複數個擋板501之每一者都具有大約0.5毫米至大約1毫米的高度，或在某些具體實施例中具有大約1毫米的高度。
替代或結合地，在某些具體實施例中，該複數個擋板501之至少某些擋板可以設置成大致垂直於該容器106頂部，例如，諸如第6圖所示之該第一擋板602、第二擋板604、第三擋板606與第四擋板608。在某些具體實施例中，該複數個擋板501可為平坦，如第6圖所描繪，或可以具有一彎曲形式，諸如第7圖所示之該第一擋板702、第二擋板704、第三擋板706與第四擋板708。在某些具體實施例中，該複數個 擋板之每一者都可具有大約0.5毫米至大約1毫米的高度，或在某些具體實施例中具有大約10毫米的高度。
可以使用以上敘述之該氣體混合裝置100，以提供該處理氣體及/或電漿的混合物至用以在一基材上執行處理之任何種類的處理設備。例如，該氣體混合裝置100可以連接至一環形來源電漿離子浸沒注入反應器，諸如從美國加利福尼亞州聖克拉拉市之Applied Materials,Inc.可購得的CONFORMATM反應器，但不限制於此。其他處理腔室，包含為其他處理所配置以及可從其他製造商所得的那些處理腔室，也可以根據在此提供之教導方式，從其修改獲得益處。
參考第8圖，一環形來源電漿離子浸沒注入反應器800一般而言可以包含一圓柱形真空腔室802，該真空腔室802由一圓柱形側壁804與一碟形頂板806所定義。在該腔室802底板處一基材支撐基座808支撐一被處理基材810。該頂板806上一氣體分配板或噴淋頭812則從該氣體混合裝置100接收處理氣體於氣體歧管814中。
複數個氣源及/或電漿源(圖示三個來源852、854、856)可以連接至該氣體混合裝置100，以提供複數個處理氣體及/或電漿至該氣體混合裝置100，以進行混合，並在後提供至該腔室802。在某些具體實施例中，該氣體混合裝置100可以連接至位於上方之一上方歧管801，並連接至該腔室802，以分配該經混合處理氣體及/或電漿至該處理腔室之需要的氣體傳送區域或範圍。在某些具體實施例中，該上方歧管801可以直接連接至該處理腔室之內部，或連接至位於該腔室 802之中之一下方歧管(例如，氣體分配板或噴淋頭812)。
參考第9圖，在某些具體實施例中，該上方歧管801可以包含複數個歧管。例如，在某些具體實施例中，該複數個歧管可以包含複數個氣體環，諸如一內部氣體環904與一外部氣體環902，以及具有一中央注入埠口908。該內部氣體環904與該外部氣體環902之每一者都可以包含複數個氣體出口(例如，複數個第三氣體出口)。在第9圖中，圖示之複數個氣體出口910係用於該外部氣體環902，而圖示之複數個氣體出口912係用於該外部氣體環904。該等氣體出口910、912連接至該腔室802並促成從該內部氣體環904與該外部氣體環902傳送該處理氣體及/或電漿至該腔室802內部(例如，透過以上敘述之該氣體分配板或噴淋頭812)。
該氣體混合裝置100可以在相對於該上方歧管801的任何位置連接至該上方歧管801，而適合提供一需要的處理氣體及/或電漿混合物至該腔室802中需要的位置。
例如，在某些具體實施例中，該氣體混合裝置100可以位於該內部氣體環904上方，其中該第一導管112連接至該內部氣體環904，該第二導管114連接至該外部氣體環902，而該第三導管110連接至該中央注入埠口908，諸如第9圖中所示。在該等具體實施例中，一額外導管906可以連接至該中央注入埠口908，以促成另外傳送例如來自一遠端電漿源的電漿。
或者，在某些具體實施例中，該氣體混合裝置100可以位於該中央注入埠口908上方，其中該第一導管112連 接至該中央注入埠口908，該第二導管114連接至該內部氣體環904，而該第三導管110連接至該外部氣體環902，諸如第10圖中所示。在所述具體實施例中，來自一遠端電漿源的電漿可以透過該額外導管302提供至該氣體混合裝置100。
回頭參考第8圖，一真空幫浦820係連接至一幫浦環822，該幫浦環822定義於該基材支撐基座808與該側壁804之間。一處理區域824則定義於該基材810與該氣體分配板812之間。
一對外部再進入導管826、828為通過該處理區域824的電漿流建立複數個再進入環形路徑，而該等環形路徑於該處理區域824中交叉。該等導管826、828的每一者都具有與該腔室相對側連接的一對端部830。每一導管826、828都為一空心傳導管。每一導管826、828都具有一直流電(D.C.)絕緣環832，避免在該導管兩端部之間形成一封閉回路傳導路徑。
每一導管826、828之環形部分都由一環形磁芯834所環繞。環繞該磁芯834之一激發線圈836則穿過一阻抗匹配裝置840，連接至一射頻電源838。連接至該等線圈836之個別線圈的該兩射頻電源838可具有兩種稍微不同的頻率。從該射頻電力產生器838連接之該射頻電力，於延伸穿過該個別導管826、828與穿過該處理區域824的封閉環形路徑中，產生電漿離子流。這些離子流於該個別射頻電源838的頻率處震盪。利用一偏壓電力產生器842透過一阻抗匹配電路844，對該基材支撐基座808施加偏壓電力。
利用引入一處理氣體或處理氣體混合物穿過該氣體分配板812至該腔室824之中，並從該產生器838對該等再進入導管826、828施加足夠電源，以在該等導管及該處理區域824中形成環形電漿流的方式，形成電漿。
靠近該晶圓表面之電漿通量則由該射頻偏壓電力產生器842施加之該晶圓偏壓電壓所決定。該電漿率或電漿通量(每秒每平方公分晶圓表面採樣的離子數量)則由電漿密度決定，該電漿密度則受到該射頻電源產生器838供應之射頻電力程度所控制。在該晶圓810處的累積離子劑量(離子數/每平方公分)則由該通量與該通量維持的整體時間所決定。
如果該晶圓支撐基座808為一靜電卡盤，那麼提供一埋藏電極846於該晶圓支撐基座之絕緣板848之中，而該埋藏電極846則透過該阻抗匹配電路844及/或一直流電電源850連接至該偏壓電力產生器842。
操作上且例如，該基材810可以放置於該基材支撐基座808上，而一或多種處理氣體可以引入至該腔室802之中，以從該等處理氣體擊出電漿。例如，如以上討論，可以從該反應器800之中該等處理氣體產生電漿，以選擇性修飾該基材810之複數個表面。該電漿係根據以上敘述之處理方式利用對該等再進入導管826、828施加來自該等產生器838的足夠電力，以在該等導管826、828中與該處理區域824中產生電漿離子流的方式形成於該處理區域824中。在某些具體實施例中，由該射頻偏壓電力產生器842所傳送之晶圓偏壓電壓可經調整，以控制至該晶圓表面之離子通量，並可能 可以控制在該晶圓上形成層的厚度或在該晶圓表面中嵌入之電漿物種的濃度等一或多項性質。
一控制器854包括一中央處理單元(CPU)856、用於CPU 856之一記憶體858與複數個支援電路860，並促成對該腔室802該等元件的控制，並因此對於蝕刻處理進行控制，如以下所詳細討論。為了促成該處理腔室802的控制，例如如以下所敘述，該控制器854可為任何形式之一般用途電腦處理器之一，其可在工業環境中使用，以控制各種腔室與次處理器。該CPU 856之記憶體858或電腦可讀媒介可為一個或多個容易取得的記憶體，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟、硬碟或是任何其他形式的近端或遠端的數位儲存器。該等支援電路860則連接至該CPU 856，以習知方式支援該處理器。這些電路包含快取、電力供應、時脈電路、輸入/輸出電路與子系統，以及其他類似電路。在此敘述之本發明方法或至少其一部份係可儲存為該記憶體858中之軟體常式。該軟體常式也可以由一第二CPU(未圖示)所儲存及/或執行，該第二CPU則位於由該CPU 856所控制該硬體的遠端。
因此，在此已經提供氣體混合裝置之具體實施例，其可以有利的將提供至一或多個氣體傳送區域之處理氣體及/或電漿進行強化混合。
雖然前述內容已經指導本發明之各種具體實施例，但在不背離本發明基本構想下，可以設計本發明之其他具體實施例。
100‧‧‧氣體混合裝置
102‧‧‧第二導管
104‧‧‧第一導管
106‧‧‧容器
108‧‧‧內部體積
110‧‧‧第三導管
111‧‧‧出口
112‧‧‧第一導管
113‧‧‧第二出口
114‧‧‧第二導管
115‧‧‧第三出口
116‧‧‧封閉頂部
118‧‧‧底部
120‧‧‧第一入口
122‧‧‧第二入口

Claims (17)

  1. 一種氣體混合裝置，該裝置包括：一容器，該容器定義一內部體積，該容器具有一頂部與底部，以及相對於通過該頂部與底部之該容器的一中心軸之具有一圓形橫斷面的一側壁；複數個第一入口，該等第一入口在靠近該容器之該頂部處連接至該容器，以提供複數種處理氣體至該容器的該內部體積，該複數個第一入口係經設置使得通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容器側壁正切；一出口，該出口在靠近該容器之底部處連接至該容器，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除；以及複數個擋板，該複數個擋板位於該容器之中，其中該複數個擋板中之每一者實質上係為平坦，並與該容器之該頂部平行，且其中該複數個擋板中之每一擋板都從該容器之該側壁朝向該容器之該中心軸延伸，並在到達該容器的一相對側之前終結。
  2. 如請求項1所述之氣體混合裝置，進一步包括複數個氣源，該等氣源分別連接至該複數個第一入口。
  3. 如請求項2所述之氣體混合裝置，其中該複數個氣源之至少一氣源係以電漿狀態提供一氣體。
  4. 如請求項1所述之氣體混合裝置，進一步包括：一第二入口，該第二入口連接至該容器之一頂部，以提供一第二處理氣體至該容器，該第二入口經設置使得該第二處理氣體通過該第二入口之一流動路徑實質上與該容器之該頂部垂直。
  5. 如請求項4所述之氣體混合裝置，進一步包括一第二氣源，該第二氣源連接至該第二入口。
  6. 如請求項1至5任一項所述之氣體混合裝置，其中該容器底部係為碗形，碗部具有遠離該內部體積向下及向內延伸的一傾斜壁，其中該出口連接至該底部。
  7. 如請求項1至5任一項所述之氣體混合裝置，其中該容器具有一錐形，其中該容器之一直徑從該容器之該頂部到該容器之該底部連續減少。
  8. 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中該複數個擋板之每一擋板都關於該複數個擋板之一相鄰擋板交錯配置。
  9. 一種氣體混合裝置，該裝置包括：一容器，該容器定義一內部體積，該容器具有一頂部與底部，以及相對於通過該頂部與底部之該容器的一中心軸之具有一圓形橫斷面的一側壁； 複數個第一入口，該等第一入口在靠近該容器之該頂部處連接至該容器，以提供複數種處理氣體至該容器的該內部體積，該複數個第一入口係經設置使得通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容器側壁正切；一出口，該出口在靠近該容器之底部處連接至該容器，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除；以及複數個擋板，該複數個擋板位於該容器之中，其中該複數個擋板實質上沿著每一擋板的一細長軸而與該容器頂部垂直，並從該容器之一壁部朝向該容器之該中心軸延伸。
  10. 如請求項9所述之氣體混合裝置，其中該複數個擋板係沿著垂直於該容器頂部之一軸彎曲。
  11. 如請求項1至5任一項所述之氣體混合裝置，進一步包括：複數個出口，該等出口在靠近該容器底部處連接至該容器；以及複數個氣體環，該每一個氣體環都具有複數個第三氣體出口，其中該容器透過該複數個出口與該複數個氣體環流體連接。
  12. 如請求項11所述之氣體混合裝置，其中該複數個氣體環包括一中心注入埠口，一內部氣體環係設置於該中心注入埠 口周圍，而一外部氣體環則設置於靠近該內部氣體環周圍。
  13. 如請求項11所述之氣體混合裝置，其中該複數個氣體出口係與一下方歧管流體連接，該下方歧管位於一處理腔室之中，該下方歧管具有複數個氣體分散孔洞，以提供該複數個處理氣體至該處理腔室內部體積。
  14. 一種用於處理基材的裝置，該裝置包括：一處理腔室，該處理腔室具有一處理體積；一基材支座，該基材支座位於該處理體積之中；以及一氣體混合裝置，該氣體混合裝置連接至該處理腔室，以提供一處理氣體混合物至該處理腔室之該處理體積，該氣體混合裝置包括：一容器，該容器定義一內部體積，該容器具有一封閉頂部與底部，以及相對於通過該頂部與底部之該容器的一中心軸之具有一圓形橫斷面的一側壁；複數個第一入口，該等第一入口在靠近該容器之頂部處連接至該容器，以提供複數種處理氣體至該容器的該內部體積，該複數個第一入口係經設置使得通過該複數個第一入口之該複數個處理氣體之一流動路徑實質上係與該容器側壁正切；以及一出口，該出口在靠近該容器之底部觸連接至該容器，以允許該複數個處理氣體從該容器內部體積移除，其中該出口經由一導管連接至該處理體積；以及 一第二入口，該第二入口連接至該容器之一頂部，以提供一第二處理氣體至該容器，該第二入口經設置使得該第二處理氣體通過該第二入口之一流動路徑實質上與該容器之頂部垂直。
  15. 如請求項14所述用於處理基材的裝置，其中該容器底部係為下列之一者：碗形，碗部具有遠離該內部體積向下及向內延伸的一傾斜壁；或錐形，其中該容器之一直徑從該容器之該頂部到該容器之該底部連續減少。
  16. 如請求項14所述用於處理基材的裝置，進一步包括：位於該容器之中之複數個擋板。
  17. 如請求項14所述用於處理基材的裝置，其中該處理體積包括複數個氣體分配區域，其中該氣體混合裝置包含相應複數個出口，該相應複數個出口具有導管，該等導管將該氣體混合裝置的各別出口連接至該處理體積的相應氣體分配區域。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI752324B (zh) * 2018-11-20 2022-01-11 大陸商拓荊科技股份有限公司 混氣結構及反應設備

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014106523A1 (de) * 2014-05-09 2015-11-12 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zum Versorgen einer CVD- oder PVD-Beschichtungseinrichtung mit einem Prozessgasgemisch
KR20160147482A (ko) * 2015-06-15 2016-12-23 삼성전자주식회사 가스 혼합부를 갖는 반도체 소자 제조 설비
JP6216483B2 (ja) * 2015-10-06 2017-10-18 株式会社アルバック 混合器、真空処理装置
CN105546349A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 无锡拓能自动化科技有限公司 应用于气体灌装站的气体灌装管道
CN105546348A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 无锡拓能自动化科技有限公司 应用于气体灌装站的高效混合气体灌装管道
US10256075B2 (en) * 2016-01-22 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Gas splitting by time average injection into different zones by fast gas valves
JP6419745B2 (ja) * 2016-03-15 2018-11-07 株式会社東芝 ミキサ構造、流体通路装置、および処理装置
US11164737B2 (en) * 2017-08-30 2021-11-02 Applied Materials, Inc. Integrated epitaxy and preclean system
CN107413218B (zh) * 2017-09-11 2020-11-24 张家口新金石科技发展有限公司 二氧化碳和氧气气体混合装置及混合气体助燃污染气体零排放系统
JP2022515081A (ja) * 2018-12-20 2022-02-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 処理チャンバの処理空間に改善されたガス流を供給するための方法および装置
TWI765795B (zh) 2019-04-24 2022-05-21 美商應用材料股份有限公司 具有旋轉葉片與氣體注入之用於在固定腔室中塗覆粒子的反應器
CN110237734A (zh) * 2019-06-10 2019-09-17 中国石油大学(北京) 气体混合器及废气处理装置
CN112928008B (zh) * 2019-12-06 2023-03-24 中微半导体设备(上海)股份有限公司 气体供应系统及其气体输送方法、等离子体处理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573334A (en) * 1992-12-02 1996-11-12 Applied Materials, Inc. Method for the turbulent mixing of gases
US20050252449A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Nguyen Son T Control of gas flow and delivery to suppress the formation of particles in an MOCVD/ALD system
US7017514B1 (en) * 2001-12-03 2006-03-28 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for plasma optimization in water processing
US20080202425A1 (en) * 2007-01-29 2008-08-28 Applied Materials, Inc. Temperature controlled lid assembly for tungsten nitride deposition

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4520757A (en) * 1982-10-27 1985-06-04 Energy Conversion Devices, Inc. Process gas introduction, confinement and evacuation system for glow discharge deposition apparatus
JP2922910B2 (ja) 1988-12-14 1999-07-26 ソニー株式会社 低温成膜装置
JP2939823B2 (ja) 1990-07-20 1999-08-25 日本酸素株式会社 有機金属気相成長装置
JPH0610138A (ja) 1991-07-01 1994-01-18 Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center Ｍｏｃｖｄ法による酸化物超電導体の製造方法
JPH07211643A (ja) 1994-01-20 1995-08-11 Hitachi Electron Eng Co Ltd Ｃｖｄ装置の反応ガス混合器
KR100296494B1 (ko) 1999-03-31 2001-07-03 윤영환 수소산소 혼합가스 발생장치
US7780789B2 (en) * 2001-10-26 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Vortex chamber lids for atomic layer deposition
JP2003133300A (ja) 2001-10-26 2003-05-09 Tokyo Electron Ltd 成膜装置及び成膜方法
DE60238272D1 (de) 2001-12-03 2010-12-23 Ulvac Inc Mischer und vorrichtung und verfahren zur herstellung von dünnfilm
JP4002768B2 (ja) 2002-02-14 2007-11-07 株式会社アルバック 成膜装置
US6684719B2 (en) * 2002-05-03 2004-02-03 Caterpillar Inc Method and apparatus for mixing gases
JP2004323894A (ja) 2003-04-23 2004-11-18 Sekisui Chem Co Ltd ガス供給安定化器、気相成長装置および気相成長方法
US20060042754A1 (en) * 2004-07-30 2006-03-02 Tokyo Electron Limited Plasma etching apparatus
GB2447381B (en) * 2005-12-23 2010-02-24 Mks Instr Inc Methods and apparatus for downstream dissociation of gases
JP2007335755A (ja) 2006-06-16 2007-12-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板処理装置および基板処理方法
US8123902B2 (en) * 2007-03-21 2012-02-28 Applied Materials, Inc. Gas flow diffuser
US8512509B2 (en) * 2007-12-19 2013-08-20 Applied Materials, Inc. Plasma reactor gas distribution plate with radially distributed path splitting manifold
TW201112886A (en) 2009-01-09 2011-04-01 Ulvac Inc Plasma treatment apparatus
WO2010123877A2 (en) * 2009-04-21 2010-10-28 Applied Materials, Inc. Cvd apparatus for improved film thickness non-uniformity and particle performance
US20110203560A1 (en) 2010-02-23 2011-08-25 Wallace William K Fuel conditioning vacuum module
JP6101698B2 (ja) * 2011-09-30 2017-03-22 ライフ テクノロジーズ コーポレイション フィルムスパージャを有する容器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573334A (en) * 1992-12-02 1996-11-12 Applied Materials, Inc. Method for the turbulent mixing of gases
US7017514B1 (en) * 2001-12-03 2006-03-28 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for plasma optimization in water processing
US20050252449A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Nguyen Son T Control of gas flow and delivery to suppress the formation of particles in an MOCVD/ALD system
US20080202425A1 (en) * 2007-01-29 2008-08-28 Applied Materials, Inc. Temperature controlled lid assembly for tungsten nitride deposition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI752324B (zh) * 2018-11-20 2022-01-11 大陸商拓荊科技股份有限公司 混氣結構及反應設備

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Publication number Publication date
WO2014011423A1 (en) 2014-01-16
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US10232324B2 (en) 2019-03-19
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