TWI615500B - 用於操控磊晶沉積腔室流量的注入及排放設計 - Google Patents

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Abstract

本文所述的實施例大體上係關於處理腔室中的流量控制。該處理腔室可包括一流量控制排放器與一寬注入器的組合。該流量控制排放器與該寬注入器可提供當該等氣體進入與離開該腔室時的處理氣體的受控流量,以及控制已經存在於該腔室中的該等氣體。因此,整體的沉積分佈可維持得更均勻。

Description

用於操控磊晶沉積腔室流量的注入及排放設計
本文所揭示的實施例大體上係關於處理腔室中的流量控制。
磊晶層係生長於結晶基板上的結晶膜。下面的基板作用為用於生長膜的模板,使得磊晶層的結晶特性係由下面的結晶基板所界定。亦即,結晶基板提供結晶晶種來用於磊晶生長。該基板可為例如單晶矽、矽化鍺或SOI晶圓。
磊晶層的生長通常在磊晶沉積(Epi,epitaxial deposition)腔室中使用化學氣相沈積(CVD,chemical vapor deposition)來達成。基板載入於CVD反應器中,CVD反應器之後係利用不反應的氣體來清洗,例如He、Ar、N2或H2。反應器的溫度漸漸上升,且載體氣體與反應氣體的混合物係利用特定的流動動力學而引入反應器中。摻雜劑氣體也可在沉積期間或在沉積之後的佈植期間引入。當已經達到磊晶層的所欲厚度時,不反應的氣體再次被用於清洗反應器,且溫度漸漸下降。
流量係磊晶沉積(Epi)腔室設計與Epi沉積性能的關鍵因子。Epi腔室通常著重於產生均勻的流量場。隨著Epi腔室處理變得更加複雜,預期將使用較大的晶圓,且流量場的均勻性將變得更困難。
因此,本領域中需要基板處理期間不同的流量控制,以達成磊晶生長。
本文所述的實施例大體上係關於處理腔室,其具有結構來提供氣體流量控制。在一實施例中,一種裝置可包括:一處理腔室;一基板支座,該基板支座設置於該處理腔室內,用於支撐一基板,該基板支座大體上界定該處理腔室的一處理區域;以及一寬注入器,該寬注入器流體連接於該處理區域。該寬注入器可包括:一或更多個注入入口;一或更多個注入路徑,該一或更多個注入路徑流體連接於該一或更多個注入入口的至少一者;以及一或更多個注入埠口,該一或更多個注入埠口流體連接於該等注入路徑的至少一者。
在另一實施例中,一種裝置可包括:一處理腔室;一基板支座,該基板支座設置於該處理腔室內,用於支撐一基板;一下圓頂,該下圓頂設置於該基板支座之下;一上圓頂,該上圓頂設置成相對於該下圓頂;一基座環,該基座環設置於該上圓頂與該下圓頂之間,該上圓頂、該基座環與該下圓頂大體上界定了該處理腔室的一處理區域;以及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括一或更多個流量控制結構。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧加熱燈
104‧‧‧背側
105‧‧‧升舉銷
106‧‧‧基板支座
108‧‧‧基板
110‧‧‧前側
114‧‧‧上圓頂
116‧‧‧中心軸
117‧‧‧裝置側
118‧‧‧基座環
120‧‧‧處理氣體區域
122‧‧‧淨化氣體區域
124‧‧‧淨化氣體源
126‧‧‧淨化氣體入口
128‧‧‧流動路徑
130‧‧‧流動路徑
134‧‧‧處理氣體供應源
136‧‧‧處理氣體入口
138‧‧‧流動路徑
140‧‧‧流動路徑
142‧‧‧氣體出口
144‧‧‧真空泵
200‧‧‧流量控制氣體出口
202‧‧‧孔
206‧‧‧基板支座
208‧‧‧基板
210‧‧‧流量控制氣體出口
212‧‧‧流量控制氣體出口
214‧‧‧流量控制氣體出口
216‧‧‧流量控制氣體出口
218‧‧‧流量控制氣體出口
220‧‧‧第一結構
222‧‧‧第二結構
224‧‧‧第三結構
226‧‧‧第一結構
228‧‧‧第二結構
230‧‧‧第三結構
232‧‧‧第一結構
234‧‧‧第二結構
236‧‧‧第一結構
238‧‧‧第二結構
240‧‧‧第一結構
242‧‧‧第二結構
242‧‧‧氣體出口
244‧‧‧第三結構
245‧‧‧氣體出口主體
246‧‧‧第一結構
248‧‧‧第三結構
252‧‧‧第二結構
255‧‧‧存在的氣體
260‧‧‧第一區域
262‧‧‧第二區域
264‧‧‧第三區域
300‧‧‧處理腔室
302‧‧‧注入入口
306‧‧‧基板
308‧‧‧基板支座
310‧‧‧第一路徑
312‧‧‧第二路徑
314‧‧‧第三路徑
316‧‧‧第四路徑
318‧‧‧第五路徑
320‧‧‧注入埠口
355‧‧‧流量場
360‧‧‧第一區域
362‧‧‧第二區域
364‧‧‧第三區域
366‧‧‧第四區域
368‧‧‧第五區域
350‧‧‧寬注入器
352‧‧‧中心線
因此,藉由參照實施例,可更詳細瞭解本發明之上述特徵,且對簡短總結於上的本發明有更具體的敘述,某些實施例是例示於所附圖式中。但是,注意到,所附圖式只例示本發明之一般實施例且因此不視為限制其範圍,因為本發明可容許其他等效實施例。
第1圖根據一實施例,例示背側加熱處理腔室100的示意剖面視圖;第2A-2G圖根據一實施例,繪示流量控制氣體出口;第3A圖根據一實施例,繪示具有寬注入器的處理腔室的頂部橫剖面視圖;及第3B圖根據一實施例,繪示處理腔室從寬注入器接收的區域流量。
為了促進瞭解,已經在任何可能的地方使用相同的元件符號來表示圖式中共同的相同元件。可瞭解到,一實施例的元件與特徵可有利地併入在其他實施例中,而不用另外詳述。
本文所揭示的實施例大體上係關於用於處理腔室的入口與出口,以控制處理腔室中的流量場。本文所述的係流量控制氣體出口與寬注入器,用於一或更多個處理腔室。隨著裝置尺寸的縮小,流量場的控制預期會變得更重要。藉由控制流率,可更佳地控制:氣體進與出處理區域時的方向性與流速、沉積中所用的氣體的動力學、以及因此基板上的薄 膜的沉積。本文所揭示的本發明實施例將參照下面圖式來更清楚地敘述。
第1圖根據一實施例,例示背側加熱處理腔室100的示意剖面視圖。可適於受益於本發明的處理腔室的一範例係Epi處理腔室,其可從位於加州的聖克拉拉的應用材料公司取得。可瞭解到,其他處理腔室(包括那些來自其他製造商的)可適於實行本發明。
處理腔室100可用於處理一或更多個基板,包括在基板108的上表面上沉積材料。處理腔室100可包括處理腔室加熱裝置,例如輻射加熱燈102陣列,用於加熱基板支座106的背側104或設置於處理腔室100內的基板108的背側,以及其他元件。基板支座106可為類似圓盤的基板支座106,如同所示,或者基板支座106可為類似環的基板支座(未圖示),從基板的邊緣來支撐基板,或者基板支座106可為銷型的支座,藉由最小的接觸支柱或銷從底部來支撐基板。
在此實施例,基板支座106係繪示為位於處理腔室100內、在上圓頂114與下圓頂之間。上圓頂114與下圓頂以及設置於上圓頂114與下圓頂之間的基座環118可界定處理腔室100的內部區域。基板108(未依尺寸繪示)可透過裝載埠(未圖示)被帶至處理腔室100中並且定位於基板支座106上,裝載埠被基板支座106遮擋了。
基座環118可大體上包括裝載埠、處理氣體入口136與氣體出口142。基座環118可具有大體上橢圓形的形狀,其中長邊在裝載埠上且短邊分別在處理氣體入口136與氣體出 口142上。基座環118可具有任何所欲的形狀,只要裝載埠、處理氣體入口136與氣體出口142相對於彼此與裝載埠係有角度地偏移大約90°。例如,裝載埠可位於處理氣體入口136與氣體出口142之間的一側處,其中處理氣體入口136與氣體出口142設置於基座環118的相反端處。在多個實施例中,裝載埠、處理氣體入口136與氣體出口142對準於彼此並且設置於實質上相同的高度。
基板支座106係圖示於升高的處理位置中,但是基板支座106可由致動器(未圖示)垂直地橫越至處理位置之下的裝載位置,以允許升舉銷105接觸下圓頂、通過基板支座106與中心軸116中的孔、並且將基板108從基板支座106升舉。機器人(未圖示)可之後進入處理腔室100,以通過裝載埠從處理腔室100接合且移除基板108。基板支座106之後可受致動升高至處理位置,以將基板108放置在基板支座106的前側110上,其中基板108的裝置側117係面朝上。
基板支座106位於處理位置中時,將處理腔室100的內部容積分成處理氣體區域120(在基板之上)與淨化氣體區域122(在基板支座106之下)。基板支座106在處理期間可藉由中心軸116而旋轉,以最小化處理腔室100內的熱與處理氣體流量空間異常的影響,且因此促成均勻的基板108處理。基板支座106由中心軸116支撐,中心軸116在裝載與卸載以及某些實例的基板108處理期間將基板108移動於上與下的方向中。基板支座106可由碳化矽或塗覆有碳化矽的石墨形成,以吸收來自燈102的輻射能量並且傳導該輻射 能量至基板108。
通常,上圓頂114的中心窗部與下圓頂的底部係由光學上透明的材料形成,例如石英。上圓頂114的彎曲度與厚度可配置來操縱處理腔室中的流量場的均勻性。
燈102可設置成相鄰於下圓頂且在下圓頂之下,以指定的方式圍繞中心軸116,以在處理氣體通過時,獨立地控制在基板108的各種區域處的溫度,藉此促進材料沉積在基板108的上表面上。燈102可設置來加熱基板108至大約攝氏200度至大約攝氏1600度的溫度範圍內。雖然未在此詳細討論,沉積的材料可包括矽、摻雜的矽、鍺、摻雜的鍺、矽化鍺、摻雜的矽化鍺、砷化鎵、氮化鎵、或氮化鎵鋁。
供應自處理氣體供應源134的處理氣體通過處理氣體入口136而引入處理氣體區域120中,處理氣體入口136形成於基座環118的側壁中。處理氣體入口136係配置來在大體上徑向向內的方向中導引處理氣體。在膜形成處理期間,基板支座106位於處理位置中,處理位置可相鄰於處理氣體入口136且在大約相同於處理氣體入口136的高度處,允許處理氣體沿著流動路徑138橫越基板108的上表面向上且循環地流動。處理氣體通過氣體出口142離開處理氣體區域120(沿著流動路徑140),氣體出口142位於處理腔室100相對於處理氣體入口136的側部上。通過氣體出口142的處理氣體的移除可藉由耦接於氣體出口142的真空泵144來促成。
供應自淨化氣體源124的淨化氣體通過淨化氣體入 口126而引入淨化氣體區域122中,淨化氣體入口126形成於基座環118的側壁中。淨化氣體入口126設置於處理氣體入口136之下的高度處。若使用圓形屏蔽部,圓形屏蔽部可設置於處理氣體入口136與淨化氣體入口126之間。在任一實例中,淨化氣體入口126可配置來在大體上徑向向內的方向中導引淨化氣體。若需要的話,淨化氣體入口126可配置來在向上的方向中導引淨化氣體。在膜形成處理期間,基板支座106位於一位置中,使得淨化氣體沿著流動路徑128橫越基板支座106的背側104向下且循環地流動。不受任何特定理論限制,相信淨化氣體的流動可以防止或實質上避免處理氣體流動進入淨化氣體區域122,或者減少處理氣體擴散進入淨化氣體區域122(亦即,在基板支座106之下的區域)。淨化氣體離開淨化氣體區域122(沿著流動路徑130)並且通過氣體出口142而排出處理腔室,氣體出口142位於處理腔室100相對於淨化氣體入口126的側部上。
流量控制排放器
雖然一般相信均勻流量是較佳的,更先進的沉積處理可能需要較高階的流量場控制。因此,流量控制排放器可提供一或更多個流量場區域的較高階控制。流量控制排放器可具有偏移的傳導性,偏移的傳導性可導致橫越排放器的流量區域性。流量區域性可往上游傳送某段距離,其中晶圓上的沉積會受到影響。流量控制排放器可併入於其他流量控制機構,例如區域注入器,以達成橫越處理區域的偏移流量場,例如參照第1圖所述的處理氣體區域120。流量控制排放器可 透過例如流量控制氣體出口的機構來達成。
第2A圖至第2G圖根據一實施例,繪示流量控制氣體出口200。在一實施例中,參照第1圖所述的氣體出口142可為流量控制氣體出口200。流量控制氣體出口可具有孔202形成於氣體出口主體245中。在某些實施例中,流量控制氣體出口200可具有孔202係具有多種構造,使得進入氣體出口242的氣體可具有不同的速度,該速度由相對於該開孔的位置來決定。
第2A圖根據一實施例,為流量控制氣體出口200。雖然孔202在此係繪示為完全由氣體出口主體245圍繞,孔202可形成為多個元件組合中的開孔。例如,孔202可為形成於腔室壁部(未圖示)與氣體出口主體245之間的開孔。可設想出另外的配置,本文不直接敘述了。
在此實施例中,孔202具有複數個流量控制結構形成於其中,本文繪示為第一結構220、第二結構222與第三結構224。在一或更多個實施例中,流量控制結構可多於或少於三。第一結構220、第二結構222與第三結構224可各自具有多種形狀,使得當存在的氣體255離開腔室時,進入的角度與進入的空間可用於控制存在的氣體255的方向性與速度。存在的氣體可包括處理氣體、淨化氣體或者其他在處理期間可能存在的氣體。用於第一結構220、第二結構222與第三結構224(或者當使用多於或少於三個結構時的另外結構)的每一者的形狀可不同於彼此,使得每一結構在存在的氣體255中產生可界定的區域。
在此實施例中,第一結構220與第三結構224小於第二結構222。因此,可預期,當真空泵144操作時,靠近第二結構222的氣體會以較大的體積與較低的速度流動,相較於靠近第一結構220或第三結構224的氣體。
第2B圖為存在的氣體255的俯視圖,如同相關於第2A圖所述的流量控制氣體出口200所預期的。存在的氣體255可從氣體入口136傳送,如同參照第1圖所述的。存在的氣體255以特定的流率與特定的流速流動於基板208之上,基板208位於基板支座206上。存在的氣體255之後藉由流量控制氣體出口200接收。根據第一結構220、第二結構222與第三結構224的形狀,存在的氣體255的流率與流速在靠近該等結構時改變。因此,第一結構220、第二結構222與第三結構224產生第一區域260、第二區域262與第三區域264。假設在其他結構上已經改變在特定區域處的存在的氣體255的流動,預期第二區域262的流動會慢於第一區域260與第三區域264。
第2C圖根據另一實施例,繪示流量控制氣體出口210。在此實施例中,孔202具有三個流量控制結構形成於氣體出口主體245中,本文繪示為第一結構226、第二結構228與第三結構230。第一結構226與第三結構230大於第二結構228。因此,可預期,當真空泵144操作時,靠近第二結構228的氣體會以較小的體積與較高的速度流動,相較於靠近第一結構226或第三結構230的氣體。因此,在此實施例中,存在的氣體255在中心中會流動得比在邊緣處更快,因為處理 氣體接近流量控制氣體出口。
第2D圖根據另一實施例,繪示流量控制氣體出口212。在此實施例中,孔202具有兩個流量控制結構形成於氣體出口主體245中,本文繪示為第一結構232與第二結構234。已經省略前述實施例所示的第三結構,這增加存在的氣體255中產生的區域的大小,同時減少總共可界定的區域的數量。第一結構232小於第二結構234。因此,可預期,當真空泵144操作時,靠近第二結構234的氣體會以較大的體積與較低的速度流動,相較於靠近第一結構232的氣體。因此,在此實施例中,存在的氣體255在第一邊緣處會流動得比在第二邊緣處更快。
第2E圖根據另一實施例,繪示流量控制氣體出口214。在此實施例中,孔202具有兩個流量控制結構形成於氣體出口主體245中,本文繪示為第一結構236與第二結構238。已經省略前述實施例所示的第三結構,這增加存在的氣體255中產生的區域的大小,同時減少總共可界定的區域的數量。第一結構236大於第二結構238。因此,可預期,當真空泵144操作時,靠近第二結構238的氣體會以較小的體積與較高的速度流動,相較於靠近第一結構236的氣體。因此,在此實施例中,存在的氣體255在第二邊緣處會流動得比在第一邊緣處更快。
第2F圖根據另一實施例,繪示流量控制氣體出口216。在此實施例中,孔202具有三個流量控制結構形成於氣體出口主體245中,本文繪示為第一結構240、第二結構242 與第三結構244。在此所示,第一結構240小於第二結構242,第二結構242小於第三結構244。因此,可預期,存在的氣體255靠近第三結構244時會以較小的體積與較高的速度流動。另外,流動的體積將增加,而流動的速度從第三區域264至第一區域260將逐漸減小,參考第2B圖敘述的。
第2G圖根據另一實施例,繪示流量控制氣體出口218。在此實施例中,孔202具有三個流量控制結構形成於氣體出口主體245中,本文繪示為第一結構246、第二結構252與第三結構248。在此所示,第一結構246小於第二結構252,第二結構252小於第三結構248。另外所示的是氣體出口主體245的底部邊緣與孔202的底部邊緣之間的第一結構246上的間隔的改變。因此,可預期,存在的氣體255靠近第三結構248時會以較小的體積與較高的速度流動。另外,流動的體積將增加,而流動的速度從第三區域264至第一區域260將逐漸減小,參考第2B圖敘述的。
在一或更多個上述實施例中,流量控制氣體出口218可為流量控制插件。流量控制插件可具有一或更多個流量控制結構,如同參照第2A-2G圖所示的。流量控制插件可包括的材料係抗化學品與處理腔室的溫度。在一實施例中,流量控制插件由石英製成。在操作中,流量控制排放器可包括選自複數個流量控制插件之一定位的流量控制插件。定位的流量控制插件可與複數個流量控制插件之一者交換,以改變流量控制排放器的一或更多個流量參數。該交換可人工操作,例如在操作循環之間,或者該交換可為自動系統的部分。
不打算受限於理論,相信,僅作用來控制氣體入口處的流量的設計在氣體接近氣體出口時會缺少流量控制。在標準的腔室中,處理氣體可從腔室的一側進入並且流動於基板之上。各種結構與設計都可併入,以確保流量維持均勻。但是,此流量均勻性在存在的氣體接觸於各種障礙物時會隨時間減小。藉由併入流量控制氣體出口,例如參照上面圖式所述的,可控制在腔室的所有點處的氣體流量。
寬注入器
流量場的區域控制可使用寬注入器設計而另外在上游操縱。目前的Epi注入氣體從下襯墊中的開孔進入腔室。這些設計的開孔可具有總寬度稍為大於晶圓直徑,且該等開孔可從中心線橫跨從+45度至-45度。使用寬注入器的實施例通過上襯墊從較大的跨度來傳送氣體。用於寬注入器的孔的定位可從中心線從+90度至-90度(180度的圓周)。注入入口可為狹縫或孔的形式。注入埠口也可相對於晶圓有角度,使得氣體以一角度傳送至基板。因此,寬注入器設計可產生更受控的區域流量。另外,每一注入埠口將具有至晶圓的較短路徑,使得局部均勻性控制更有效。注入角度的較大跨度也將產生較大的反應區域,較大的反應區域可以減少因為旋轉與處理循環所導致的沉積不均勻性。
第3A圖根據一實施例,繪示具有寬注入器的處理腔室300的頂部橫剖面視圖。處理腔室300係繪示有基板支座308流體連接於寬注入器350。寬注入器350可具有一或更多個注入路徑,在此繪示為寬注入器350具有第一路徑310、 第二路徑312、第三路徑314、第四路徑316與第五路徑318。每一注入路徑可具有至少一注入入口302,例如七個注入入口302。可使用較多或較少的注入入口,而未偏離本文所述的實施例,只要所有注入路徑都流體連接於至少一注入入口302。
注入路徑可定位成從中心線352在-90度與+90度之間。第一路徑310係繪示為從中心線352在-90度與-25度之間的直線路徑。第二路徑312係繪示為從中心線352在-50度與-10度之間的直線路徑。第三路徑314係繪示為被中心線352二等分,其中第三路徑的區域在-10度與+10度之間。第四路徑316係繪示為從中心線352在+10度與+50度之間的直線路徑。第五路徑318係繪示為從中心線352在+25度與+90度之間的直線路徑。每一注入路徑可為不同於繪示的尺寸與形狀。另外,注入路徑的定向與定位的繪示可改變,使得在此敘述的設計可併入於其他注入器設計。在一實施例中,寬注入器設計係併入於垂直於中心線352的注入器。
每一注入路徑可連接於一或更多個注入埠口320。注入埠口320可將氣體注入處理區域中,其中個別的方向性與速度係不同於其他注入埠口320。注入埠口320雖然在此繪示大約相同的尺寸與形狀,但是這不打算用來限制可能的實施例。每一注入埠口320可以以獨立的速度、流率與方向性將氣體注入處理區域中,相較於其他注入埠口320。可使用較多或較少的注入路徑或注入埠口320,而未偏離本文所述的實施例。
在操作上,處理氣體可以以第一速度、流率與方向 性流動通過注入入口302。處理氣體可之後移動進入注入路徑,例如第一路徑310、第二路徑312、第三路徑314、第四路徑316與第五路徑318,該等路徑將重新導引處理氣體朝向注入埠口320。注入埠口320可之後根據注入埠口320的尺寸、形狀與角度,以第二速度、流率與方向性傳送該氣體至處理區域。
處理氣體可由注入埠口320導引朝向處理腔室中的一或更多個區域。在此所示的實施例中,注入埠口320導引處理氣體朝向腔室中的聚集點。聚集點可為處理腔室中的特定區域、處理腔室的特定部分,或者朝向處理腔室外部的點。另外,注入埠口320可導引處理氣體朝向多個聚集點。使用具有十二(12)個排放埠口320之在此所示的範例,第一至第三排放埠口320可導引在第一聚集點處的處理氣體,第四至第六排放埠口320可導引在第二聚集點處的處理氣體,第七至第九排放埠口320可導引在第三聚集點處的處理氣體,且第十至第十二排放埠口320可導引在第四聚集點處的處理氣體。在一實施例中,聚集點係處理腔室的排放埠口,例如流量控制排放器200。
第3B圖根據一實施例,繪示處理腔室從寬注入器接收的區域流量。在此繪示的基板支座308具有基板306設置於其上。可瞭解到,為了清楚起見,某些元件(包括必需的元件)在此並未繪示。該等注入埠口320各自傳送處理氣體至處理區域,產生流量場355。流量場355係下述的組合:所傳送的氣體、在處理腔室中所傳送氣體被接收時的速度與流 率、以及腔室中可能影響所傳送氣體的一或更多個特性的元件。
從注入埠口接收所傳送氣體的角度可在流量場355中產生一或更多個區域,在此繪示為第一區域360、第二區域362、第三區域364、第四區域366與第五區域368。這些區域的每一者可具有與其他區域不同的速度、流率或方向性。
不打算受限於理論,相信,根據基板308上的位置來獨立控制氣體傳送可以協助產生更均勻的沉積分佈。先前技術的注入器設計僅允許受限的微調,部分係因為基板相距於該注入埠口或該等注入埠口的距離以及注入埠口本身的特性。寬注入器設計可在流量場中產生不均勻的受控區域。沿著流動路徑的注入埠口的定位、流率與速度可用於激化與導引該流量。因此,寬注入器設計可沿著基板從注入至排放都維持較高的均勻性。
在一實施例中,一種處理腔室可包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板,該基板支座大體上界定該處理腔室的一處理區域;以及一寬注入器,該寬注入器流體連接於該處理區域,該寬注入器具有一環狀。另外,該寬注入器可具有:一中心線;複數個注入入口;複數個注入路徑,該等複數個注入路徑流體連接於該等複數個注入入口的至少一者;以及複數個注入埠口,該等複數個注入埠口流體連接於該等注入路徑的至少一者。
該處理腔室可另外包括至少一注入埠口,與該中心 線形成一角度。
該處理腔室可另外包括複數個注入埠口係相對於該中心線定向於一角度處,其中每一注入埠口導引在該處理腔室中的一聚集點處的氣流。
該處理腔室可另外包括至少一注入埠口,導引氣流朝向該處理腔室的一排放埠口。
該處理腔室可另外包括注入路徑的每一者係獨立地連接於該一或更多個注入入口的至少一者。
該處理腔室可另外包括一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括一或更多個流量控制結構。
該處理腔室可另外包括一流量控制排放器,該流量控制排放器包括一可置換的流量控制插件,該流量控制插件具有一變化的橫剖面係界定了該流量控制排放器的一或更多個流量參數。
該處理腔室可另外包括該流量控制排放器係具有一變化的橫剖面,該變化的橫剖面界定了至少兩個流量區域,以在一處理腔室中產生流量均勻性。
該處理腔室可另外包括:該等流量區域減少在該處理腔室中的氣流不均勻性。
該處理腔室可另外包括:該流量控制排放器具有三個流量控制結構。
該處理腔室可另外包括:該流量控制排放器產生至少兩個區域,該等至少兩個區域由該處理氣體的速度差異所 界定。
該處理腔室可另外包括:該等流量控制結構係圍繞該處理腔室的一中心線為對稱的。
在另一實施例中,一種處理腔室可包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板;一下圓頂,該下圓頂設置於該基板支座之下;一上圓頂,該上圓頂設置成相對於該下圓頂;一基座環,該基座環設置於該上圓頂與該下圓頂之間,該上圓頂、該基座環與該下圓頂大體上界定了該處理腔室的一處理區域;以及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括一或更多個流量控制結構。
該處理腔室可另外包括該流量控制排放器係具有三個流量控制結構。
該處理腔室可另外包括該流量控制排放器係具有至少兩個區域,該等至少兩個區域由該處理氣體的速度差異所界定。
該處理腔室可另外包括該流量控制排放器係包括一可移除的流量控制插件,該流量控制插件具有該等流量控制結構,其中該流量控制插件具有至少兩個流量區域係具有不同的氣流參數。
該處理腔室可另外包括該流量控制插件係具有一變化的橫剖面,該變化的橫剖面產生該等至少兩個流量區域,以在一處理腔室中產生流量均勻性。
該處理腔室可另外包括:該等流量區域減少在該處 理腔室中的氣流不均勻性。
該處理腔室可另外包括:該等流量控制結構係圍繞該處理腔室的一中心線為對稱的。
在另一實施例中,一種處理腔室可包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板,該基板支座大體上界定該腔室主體內的一處理區域;以及一寬注入器,該寬注入器流體連接於該處理區域,該寬注入器具有一環狀。該寬注入器可包括:複數個注入入口;複數個注入路徑,該等複數個注入路徑流體連接於該一或更多個注入入口的至少一者;以及複數個注入埠口,該等複數個注入埠口流體連接於該等注入路徑的至少一者,其中該等複數個注入埠口係定向於一角度處、未平行於該腔室主體的一中心線;以及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括複數個流量控制結構,其中該等複數個流量控制結構界定至少兩個流量區域,以將不同的流量參數給予一處理氣體,且其中至少一注入埠口導引氣流朝向該流量控制排放器。
雖然前述是關於本發明之實施例,本發明之其他與進一步實施例可被設想出而無偏離其基本範圍。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧加熱燈
104‧‧‧背側
105‧‧‧升舉銷
106‧‧‧基板支座
108‧‧‧基板
110‧‧‧前側
114‧‧‧上圓頂
116‧‧‧中心軸
117‧‧‧裝置側
118‧‧‧基座環
120‧‧‧處理氣體區域
122‧‧‧淨化氣體區域
124‧‧‧淨化氣體源
126‧‧‧淨化氣體入口
128‧‧‧流動路徑
130‧‧‧流動路徑
134‧‧‧處理氣體供應源
136‧‧‧處理氣體入口
138‧‧‧流動路徑
140‧‧‧流動路徑
142‧‧‧氣體出口
144‧‧‧真空泵

Claims (20)

  1. 一種處理腔室,包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板,該基板支座大體上界定該處理腔室的一處理區域;一寬注入器,該寬注入器流體連接於該處理區域,該寬注入器具有一環狀並且包括:複數個注入入口;複數個注入路徑,該等複數個注入路徑流體連接於該等複數個注入入口的至少一者;及複數個注入埠口,該等複數個注入埠口流體連接於該等注入路徑的至少一者;及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包含:一孔,該孔具有複數個流量控制結構,其中該等複數個流量控制結構中的至少一流量控制結構在與該基板支座的一前側相垂直的一方向上具有與該等複數個流量控制結構中的另一流量控制結構的形狀不同的橫剖面的形狀。
  2. 如請求項1所述之處理腔室,其中該寬注入器具有從該等注入埠口中的一者至該流量控制排放器的一中心線,且該等注入埠口的至少一者與該中心線形成一角度。
  3. 如請求項1所述之處理腔室,其中該寬注入器具有從該等注入埠口中的一者至該流量控制排放器的一中心線,且該等複數個注入埠口相對於該中心線定向於一角度處,其中每一注入埠口導引在該處理腔室中的一聚集點處的氣流。
  4. 如請求項1所述之處理腔室,其中該等注入埠口的至少一者導引氣流朝向該流量控制排放器。
  5. 如請求項4所述之處理腔室,其中該等注入路徑的每一者係獨立地連接於該一或更多個注入入口的至少一者。
  6. 如請求項1所述之處理腔室,其中該流量控制排放器包括一可置換的流量控制插件,該可置換的流量控制插件經配置以界定了該流量控制排放器的一或更多個流量參數,該孔具有位於該可置換的流量控制插件內的該等複數個流量控制結構。
  7. 如請求項1所述之處理腔室,其中該等流量控制結構具有變化的尺寸。
  8. 如請求項7所述之處理腔室,其中該等流量控制結構係非對稱於該處理腔室的一中心線。
  9. 如請求項1所述之處理腔室,其中該流量控制排放器具 有三個流量控制結構,每一流量控制結構具有一不同的形狀。
  10. 如請求項7所述之處理腔室,其中一處理氣體的速度在至少兩個流量區域的每一流量區域中係不同的。
  11. 如請求項1所述之處理腔室,其中該等流量控制結構係圍繞該處理腔室的一中心線為對稱的。
  12. 如請求項1所述之處理腔室,其中該等複數個注入路徑被設置為在相對於該處理腔室的一中心線的-90度和+90度之間。
  13. 一種處理腔室,包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板;一下圓頂,該下圓頂設置於該基板支座之下;一上圓頂,該上圓頂設置成相對於該下圓頂;一基座環,該基座環設置於該上圓頂與該下圓頂之間,該上圓頂、該基座環與該下圓頂大體上界定了該處理腔室的一處理區域;及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括:一孔,該孔具有複數個流量控制結構,該等複數個流量控制結構中的至少二個流量控 制結構在與該基座環的一中心線相垂直的一方向上具有不同的橫剖面形狀,該中心線從該基座環的一入口延伸至該流量控制排放器。
  14. 如請求項13所述之處理腔室,其中該流量控制排放器具有三個流量控制結構。
  15. 如請求項13所述之處理腔室,其中該流量控制排放器具有至少兩個流量區域,該等至少兩個流量區域由一處理氣體的速度差異所界定。
  16. 如請求項13所述之處理腔室,其中該流量控制排放器包括一可移除的流量控制插件,該流量控制插件具有該等流量控制結構,其中該流量控制插件具有至少兩個流量區域係具有不同的氣流參數。
  17. 如請求項16所述之處理腔室,其中該等流量控制結構係非對稱於該處理腔室的一中心線。
  18. 如請求項13所述之處理腔室,其中該等流量控制結構係圍繞該基座環的該中心線為對稱的。
  19. 如請求項13所述之處理腔室,其中該等複數個注入路徑被設置為在相對於該基座環的該中心線的-90度和+90度之 間。
  20. 一種處理腔室,包括:一腔室主體;一基板支座,該基板支座設置於該腔室主體內,用於支撐一基板,該基板支座大體上界定該腔室主體內的一處理區域;一寬注入器,該寬注入器流體連接於該處理區域,該寬注入器具有一環狀並且包括:複數個注入入口;複數個注入路徑,該等複數個注入路徑流體連接於該一或更多個注入入口的至少一者;及複數個注入埠口,該等複數個注入埠口流體連接於該等注入路徑的至少一者,其中該等複數個注入埠口係定向於一角度處、未平行於該等注入路徑中的一注入路徑的一中心線;及一流量控制排放器,該流量控制排放器流體連接於該處理區域,該流量控制排放器包括:一孔,該孔具有複數個流量控制結構,其中該等複數個流量控制結構中的至少一流量控制結構在與該基板支座的一前側相垂直的一方向上具有與其他的流量控制結構不同的橫剖面形狀,及該等複數個流量控制結構界定至少兩個流量區域,以將不同的流量參數給予一處理氣體,且其中至少一注入埠口導引氣流朝向該流量控制排放器。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5837178B2 (ja) * 2011-03-22 2015-12-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 化学気相堆積チャンバ用のライナアセンブリ
US9512520B2 (en) * 2011-04-25 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate processing system
US9499905B2 (en) * 2011-07-22 2016-11-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for the deposition of materials on a substrate
KR102127715B1 (ko) * 2013-08-09 2020-06-29 에스케이실트론 주식회사 에피텍셜 반응기
WO2015026491A1 (en) * 2013-08-19 2015-02-26 Applied Materials, Inc. Apparatus for impurity layered epitaxy
US20150184292A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Lam Research Corporation Systems and methods for preventing mixing of two gas streams in a processing chamber
KR102413455B1 (ko) * 2015-01-02 2022-06-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 처리 챔버
US10260149B2 (en) * 2016-04-28 2019-04-16 Applied Materials, Inc. Side inject nozzle design for processing chamber
CN107403717B (zh) * 2016-04-28 2023-07-18 应用材料公司 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计
DE102016211614A1 (de) * 2016-06-28 2017-12-28 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von beschichteten Halbleiterscheiben
CN116190216A (zh) * 2016-10-03 2023-05-30 应用材料公司 多通道流量比例控制器与处理腔室
KR102408720B1 (ko) 2017-06-07 2022-06-14 삼성전자주식회사 상부 돔을 포함하는 반도체 공정 챔버
TWI754765B (zh) * 2017-08-25 2022-02-11 美商應用材料股份有限公司 用於磊晶沉積製程之注入組件
KR20220118535A (ko) * 2020-04-20 2022-08-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 공유 가스 전달 및 배기 시스템을 갖는 다중-열 cvd 챔버들

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120240853A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Applied Materials, Inc. Liner assembly for chemical vapor deposition chamber
US20130052348A1 (en) * 2007-11-27 2013-02-28 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59928A (ja) * 1982-06-25 1984-01-06 Ushio Inc 光加熱装置
US5108792A (en) * 1990-03-09 1992-04-28 Applied Materials, Inc. Double-dome reactor for semiconductor processing
US5551982A (en) * 1994-03-31 1996-09-03 Applied Materials, Inc. Semiconductor wafer process chamber with susceptor back coating
US6070551A (en) * 1996-05-13 2000-06-06 Applied Materials, Inc. Deposition chamber and method for depositing low dielectric constant films
DE19644253A1 (de) * 1996-10-24 1998-05-07 Steag Micro Tech Gmbh Vorrichtung zum Behandeln von Substraten
JP3336897B2 (ja) * 1997-02-07 2002-10-21 三菱住友シリコン株式会社 気相成長装置用サセプター
US6153260A (en) * 1997-04-11 2000-11-28 Applied Materials, Inc. Method for heating exhaust gas in a substrate reactor
US5914050A (en) * 1997-09-22 1999-06-22 Applied Materials, Inc. Purged lower liner
US6120605A (en) * 1998-02-05 2000-09-19 Asm Japan K.K. Semiconductor processing system
US6291800B1 (en) * 1998-02-20 2001-09-18 Tokyo Electron Limited Heat treatment apparatus and substrate processing system
US6402847B1 (en) * 1998-11-27 2002-06-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Dry processing apparatus and dry processing method
JP3973786B2 (ja) * 1998-12-28 2007-09-12 松下電器産業株式会社 スパッタリング方法及び装置
JP2000349078A (ja) * 1999-06-03 2000-12-15 Mitsubishi Electric Corp 化学気相成長装置および半導体装置の製造方法
TW514996B (en) * 1999-12-10 2002-12-21 Tokyo Electron Ltd Processing apparatus with a chamber having therein a high-corrosion-resistant sprayed film
JP4592856B2 (ja) * 1999-12-24 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 バッフル板及びガス処理装置
US6444027B1 (en) * 2000-05-08 2002-09-03 Memc Electronic Materials, Inc. Modified susceptor for use in chemical vapor deposition process
AU2001277755A1 (en) * 2000-08-11 2002-02-25 Tokyo Electron Limited Device and method for processing substrate
US6902622B2 (en) * 2001-04-12 2005-06-07 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for epitaxially depositing films on a semiconductor substrate
US20030019428A1 (en) * 2001-04-28 2003-01-30 Applied Materials, Inc. Chemical vapor deposition chamber
US7163587B2 (en) * 2002-02-08 2007-01-16 Axcelis Technologies, Inc. Reactor assembly and processing method
JP4099092B2 (ja) * 2002-03-26 2008-06-11 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法、高速ロータリバルブ
US7537662B2 (en) * 2003-04-29 2009-05-26 Asm International N.V. Method and apparatus for depositing thin films on a surface
WO2005124845A1 (ja) * 2004-06-15 2005-12-29 Hitachi Kokusai Electric Inc. 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
WO2006078666A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Asm America, Inc. Reaction system for growing a thin film
KR100672828B1 (ko) * 2005-06-29 2007-01-22 삼성전자주식회사 챔버 인서트 및 이를 포함하는 기판 가공 장치
DE102005046463A1 (de) * 2005-09-22 2007-04-05 Infineon Technologies Ag Plasmabearbeitungsgerät
US7794667B2 (en) * 2005-10-19 2010-09-14 Moore Epitaxial, Inc. Gas ring and method of processing substrates
US8398816B1 (en) * 2006-03-28 2013-03-19 Novellus Systems, Inc. Method and apparatuses for reducing porogen accumulation from a UV-cure chamber
JP2007311558A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Toshiba Corp 気相成長装置および気相成長基板の製造方法
TW200809926A (en) * 2006-05-31 2008-02-16 Sumco Techxiv Corp Apparatus and method for depositing layer on substrate
JP5004513B2 (ja) * 2006-06-09 2012-08-22 Sumco Techxiv株式会社 気相成長装置及び気相成長方法
US7554103B2 (en) * 2006-06-26 2009-06-30 Applied Materials, Inc. Increased tool utilization/reduction in MWBC for UV curing chamber
CN102414794B (zh) * 2009-04-21 2015-01-28 应用材料公司 改良膜厚度不均匀性与粒子表现的cvd设备
US9890455B2 (en) * 2010-10-29 2018-02-13 Applied Materials, Inc. Pre-heat ring designs to increase deposition uniformity and substrate throughput
US9963782B2 (en) * 2015-02-12 2018-05-08 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor manufacturing apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130052348A1 (en) * 2007-11-27 2013-02-28 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus
US20120240853A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Applied Materials, Inc. Liner assembly for chemical vapor deposition chamber

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