TWI702672B - 改良式半角噴嘴 - Google Patents

改良式半角噴嘴 Download PDF

Info

Publication number
TWI702672B
TWI702672B TW107103148A TW107103148A TWI702672B TW I702672 B TWI702672 B TW I702672B TW 107103148 A TW107103148 A TW 107103148A TW 107103148 A TW107103148 A TW 107103148A TW I702672 B TWI702672 B TW I702672B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
substrate
angled
angle
orthogonal
Prior art date
Application number
TW107103148A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201830556A (zh
Inventor
艾瑞克木原 生野
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW201830556A publication Critical patent/TW201830556A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI702672B publication Critical patent/TWI702672B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45578—Elongated nozzles, tubes with holes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本揭示案的實施例提供了一種用於在熱處理期間改良氣體分配的設備。本揭示案的一個實施例提供了一種用於熱處理基板的設備。該設備包括主體、成角度的氣源組件、和氣體注入通道。該氣體注入通道具有第一半角和第二半角。第一半角不同於第二半角。在處理腔室中使用經改良的側面氣體組件以朝向基板邊緣引導氣體有利地控制了在整個基板中（亦即，從中心至邊緣）的生長均勻性。令人驚訝地，穿過具有不均勻半角的氣體通道引導氣體將顯著地增加在基板邊緣處或附近的反應，由此導致基板的改良的總厚度均勻性。

Description

改良式半角噴嘴
本揭示案一般係關於一種半導體處理工具，並且更特定言之，關於一種具有經改良的氣流分配的反應器。
半導體基板針對廣泛應用（包括積體裝置和微型裝置的製造）進行處理。一種處理基板的方法包括在處於處理腔室內的基板的上表面上生長氧化層。氧化層可藉由將基板暴露至氧氣和氫氣同時利用輻射熱源加熱基板來沉積。氧自由基撞擊基板的表面以在矽基板上形成層，例如，二氧化矽層。
用於快速熱氧化的當前的處理腔室具有受限制的生長控制，從而導致不良的處理均勻性。常規地，可旋轉的基板支撐件旋轉基板，同時平行於基板的水平方向引入反應氣體，使得膜在置於基板支撐件上的基板上沉積。當前的進氣口設計導致氣體到達基板並且在整個基板中不均勻地沉積。歸因於當前的進氣口設計而受限的生長控制在基板中心處導致較高生長並在基板邊緣處導致不良生長。
由此，需要提供生長控制以在整個基板中更均勻生長的經改良的氣流分配。
本揭示案的實施例提供了一種用於在熱處理期間改良氣體分配的設備。本揭示案的一個實施例提供了一種用於熱處理基板的設備。該設備包括主體、成角度的突起、和氣體注入通道。該氣體注入通道具有第一半角和第二半角。第一半角不同於第二半角。
本揭示案的另一實施例提供了一種用於處理基板的設備，該設備包含界定處理容積的腔室主體和設置在該處理容積中的基板支撐件。基板支撐件具有基板支撐表面。該設備也包括耦接至腔室主體的入口的氣源突起、耦接至腔室主體的出口的排氣組件以及耦接至腔室主體的側壁的側面氣體組件。該側面氣體組件包括氣體注入通道。氣體注入入口包括第一半角和第二半角。第一半角不同於第二半角。
圖1A是可用於實踐本揭示案的實施例的熱處理腔室100的示意性橫截面表示。熱處理腔室100一般包括燈組件110、界定處理容積139的腔室組件130、以及設置在處理容積139中的基板支撐件138。處理腔室100能夠提供受控的熱循環，該熱循環加熱基板101以供用於製程（諸如，例如，熱退火、熱清潔、熱化學氣相沉積、熱氧化和熱氮化等等）。
燈組件110可在基板支撐件138之上相對地定位以將熱量經由石英訊窗114供應至處理容積139。石英訊窗114經設置在基板101與燈組件110之間。在一些實施例中，燈組件110可額外或替代地在基板支撐件138之下相對地設置。注意到，如在本揭示案中所使用的術語「之上」或「之下」不指絕對方向。燈組件110經配置以容納加熱源108，諸如用於向設置在基板支撐件138上的基板101提供經調整的紅外加熱構件的複數個鹵鎢燈。複數個鹵鎢燈可經設置在六邊形的佈置中。加熱源108可連接至控制器107，該控制器可控制加熱源108的能量水平以獲得基板101的均勻或經調整的加熱分佈。在一個實例中，加熱源108能夠以從約50℃/s至約280℃/s的速率快速加熱基板101。
基板101可經加熱至從約攝氏550度至約小於攝氏700度變化的溫度。加熱源108可提供對基板101的分區加熱（溫度調諧）。可進行溫度調諧以改變基板101在某些位置處的溫度，同時不影響基板溫度的剩餘部分。狹縫閥137可經設置在基座環140上，以供機器人將基板101傳送至處理容積139中並傳送出該處理容積。基板101可經放置在基板支撐件138上，該基板支撐件可經配置以垂直地移動並且關於中心軸123旋轉。進氣口131可經設置在基座環140上方並連接至氣源135以向處理容積139提供一或更多種處理氣體。在基座環140與進氣口131相對的側面上形成的出氣口134適於與泵系統136流體連通的排氣組件124。排氣組件124界定排氣容積125，該排氣容積經由出氣口134與處理容積139流體連通。
在一個實施例中，一或更多個側面端口122可在進氣口131與出氣口134之間的基座環140上方形成。側面端口122、進氣口131、和出氣口134可經設置在實質上相同的水平處。亦即，側面端口122、進氣口131、和出氣口134可處於實質上相同的水平。如下文將更詳細地論述，側面端口122連接至側面氣源，該側面氣源經配置以改良基板101的邊緣區域附近的氣體分配的均勻性。
圖1B是根據本揭示案的一個實施例的熱處理腔室100的示意性橫截面俯視圖。如圖1B所示，進氣口131和出氣口134經設置在處理容積139的相對側面上。進氣口131和出氣口134均可具有近似等於基板支撐件138的直徑的線性或方位寬度。
在一個實施例中，氣源135可包含多個氣源，例如第一氣源141和第二氣源142，每個氣源經配置以提供連接至注入料盒（injection cartridge）149的處理氣體。氣體從第一氣源141和第二氣源142穿過注入料盒149和進氣口131流動至處理容積139中。在一個實施例中，注入料盒149中形成有伸長通道150和在伸長通道150的相對末端上形成的兩個入口143、144。複數個注入孔151沿著伸長通道150分配並且經配置以朝向處理容積139注入主氣流145。料盒149的雙入口設計改良了處理容積139中的氣流均勻性。主氣流145可包括以容積計30%至50%的氫氣和以容積計50%至70%的氧氣，並且具有從約20標準升每分鐘(slm)至約50 slm變化的流速。流速是基於具有300 mm直徑的基板101，這導致了從約0.028 slm/cm2 至約0.071 slm/cm2 變化的流速。
將主氣流145從進氣口131朝向出氣口134引導並引導至泵136，該泵是用於腔室100的真空源。在一個實施例中，排氣組件124的排氣容積125經配置以擴展處理容積139，從而減少腔室結構對主氣流145的幾何形狀影響。泵136也可用於控制處理容積139的壓力。在一個示例性操作中，將處理容積內部的壓力維持在約1 Torr至約19 Torr，諸如在約5 Torr至約15 Torr之間。
在一個實施例中，氣體注入器147耦接至基座環140，使得氣體經由側面端口122沿著側面氣流148而流動至處理容積139。氣體注入器147經由流量調節裝置146與氣源152流體連通，該流量調節裝置經配置以控制側面氣流148的流速。氣源152可包括一或更多個氣源153、154。在一個示例性實例中，氣源152是向側面端口122產生氫自由基的遠端電漿源(RPS)。針對利用燈加熱基板並將氫氣和氧氣從狹縫閥137注入處理腔室100中的RadOx®製程，氣體注入器147經配置以將氫自由基注入處理容積139中。從氣體注入器147引入的氫自由基改良了沿著基板101的邊緣的反應速率，從而導致氧化層具有改良的厚度均勻性。側面氣流148可具有從約5 slm至約25 slm變化的流速。針對具有300 mm直徑的基板，流速從約0.007 slm/cm2 至約0.035 slm/cm2 變化。側面氣流148的組成和流速是形成具有改良的厚度均勻性的氧化層的重要因素。
在圖1B所示的實施例中，氣體注入器147是具有漏斗狀開口的結構，該開口朝向處理容積139展開。亦即，側面端口122具有朝向基板101逐漸增加的內徑。氣體注入器147適於將大部分側面氣流148引導至呈中空扇體或中空扁平錐體的形狀的基板101的邊緣。基板101的邊緣可指從距基板101的邊緣0 mm至15 mm（例如10 mm）量測的周邊區域。由於氣體注入器147的漏斗形結構瞄準基板101的邊緣展開大部分側面氣流148，基板101的氣體暴露在邊緣區域處或附近增加。在一個實施例中，氣體注入器147的內表面179經配置以使得該內表面沿著實質上與基板101的邊緣相切、或實質上與基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣相切的方向189延伸。
此外，由於基板101沿著逆時針方向197旋轉，氣體在基板101上方流動，從而導致在基板101的邊緣處的較高生長。儘管圖1B圖示了基板101是沿著逆時針方向旋轉，基板101可沿著順時針方向旋轉而不損失來自側面氣流148的益處。側面氣流148的氣體速度和處理容積139中的氣流模式可經由側面氣流148的流速、基板101的旋轉速度和氣體注入器147的展開角的一或更多個來調節。控制側面氣流148的態樣防止氣流不均勻性，該不均勻性可影響側面氣流148如何與主氣流145和基板101反應。因此，改良了在基板邊緣處的厚度分佈。
氣體注入器147可由任何適宜材料諸如石英、陶瓷、鋁、不銹鋼、鋼、或類似者製成。為了進一步增加側面氣流在基板101的邊緣處的影響，氣體注入器147可經配置以具有指向基板101的邊緣的一或更多個氣體通道。圖2A是根據本揭示案的一個實施例的氣體注入器247的示意性橫截面俯視圖。
在圖2A的實施例中，氣體注入器247是其中形成有氣體通道249的伸長結構。氣體注入器247具有主體230和突起205。突起205可以是三角形形狀。突起205可以是氣源組件。在一個實施例中，突起205包括具有圓形入口216的成角度的開口246(如在圖2B中看到)、成角度的側面202、第一小平面218、和第二小平面204。在一個實施例中，成角度的開口246是矩形的。在一個實施例中，第一小平面218平行於第二小平面204。第二小平面204可以是第一小平面218的長度的兩倍。第二小平面可以在0.040與0.048英吋之間。
在一個實施例中，主體230是具有圓形邊緣的矩形。主體230具有與第二側面234相對的第一側面232。在一個實施例中，第一側面232和第二側面234實質上是相同長度的。在一個實施例中，第一側面232和第二側面234平行。如在圖2B中看到，主體具有第三側面224、第四側面222、第五側面226、和第六側面282。第一小平面218可將成角度的側面202連接至第五側面226。第二小平面可將成角度的開口246連接至第五側面 226。突起205可連接至第五側面226。成角度的開口246可垂直於成角度的側面202。
氣體注入器可包括具有任何期望形狀(諸如矩形、方形、圓形、多邊形、六邊形、或任何其他適宜形狀)的橫截面的伸長通道。氣體注入器247適於將大部分的側面氣流148引導至呈中空扇體或中空扁平錐體的形狀的基板101的邊緣。氣體通道249包括兩個內表面279、280。在一個實施例中，內表面279、280經配置以使得每個內表面沿著實質上與基板101的邊緣相切、或實質上與基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣相切的方向延伸。內表面279、280從成角度的開口246延伸至第六側面282。第六側面282鄰近基板101並且在突起205的相對側面上。
氣體通道249是成角度的以經由側面端口122(圖1B)向處理容積139(圖1B)提供側面氣流248。側面氣流248沿著流動路徑流動，該流動路徑調節正處理的基板101的邊緣分佈。有利地且令人驚訝地，改變氣體通道249的半角以使得側面氣流248的氣流模式具有不均勻的橫向展開產生了在基板101上沉積的材料的更均勻的厚度分佈。因此，氣體通道249具有兩個不同的半角250a和250b。一個半角250a、250b可在29.5°至30.5°之間，而另一半角250a、250b可在31.8°與32.8°之間。半角250a和250b是使用基板101的中心軸線210和氣體通道249的中心交點220量測的角度。中心軸線210是從基板101的中心延伸至氣體通道249的開口的線。中心軸線210平行於第一側面232。在一個實施例中，中心軸線210是平行於第一側面232的穿過點212延伸的線。點212位於成角度的開口246的內邊緣上。成角度的開口246具有圓形入口216（如在圖2B中看到）。圓形入口126導致經擴展的內部空間214。在一個實施例中，經擴展的內部空間214是矩形的。在一個實施例中，點212在成角度的開口246與內部空間214的交點處。在一個實施例中，經擴展的內部空間214與入口通道249連通。中心交點220是氣體通道249的開口的中點。中心交點220由平行第五側面226並相交在第一小平面218連接至成角度的側面202處的點的線所界定。
氣體注入器247具有與氣源152連接的成角度的氣源突起205。在一個實施例中，成角度的氣源突起205是三角形形狀的。在一個實施例中，成角度的氣源突起205的開口以在約137°與141°之間的角度242設置。在一個實施例中，氣體通道249經配置以使得在離開氣體通道249之後氣體或氣體自由基在實質上與基板101的邊緣相切、或實質上與基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣相切的方向上流動。可以預期，氣體通道249的角度可經調節以使得側面氣流248朝向基板101（或基板支撐件138）的中心流動、接近基板101（或基板支撐件138）的周邊、或空間上分配在基板101（或基板支撐件138）上的任何期望位置處。
無論側面氣流248（氣體或氣體自由基）是否在與基板101的邊緣（或基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣）相切或接近基板101的邊緣（或基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣）的方向上流動，氣體或氣體自由基顯著地促進沿著基板101的邊緣的反應速率。針對利用燈加熱基板並將氫氣和氧氣從狹縫閥137注入處理腔室100中的RadOx®製程，氣體注入器247經配置以於不同角度向基板101提供側面氣流248。令人驚訝地，穿過具有不均勻半角的氣體通道249在基板101的邊緣處或附近提供側面氣體導致氧化層具有沿著基板101的邊緣的改良的厚度均勻性。
在一個示例性實施例中，氣體注入器247經配置以具有指向處理腔室100的氣體注入側面（例如，狹縫閥137）的氣體通道249。亦即，氣體通道249沿著朝向處理腔室的氣體注入側面的方向延伸。以此方式，大部分的氣體沿著側面氣流248朝向處理腔室100的氣體注入側面流動並且在基板101（或基板支撐件138的基板支撐表面）的邊緣處或附近與從注入料盒149（圖1B）出來的處理氣體（數種處理氣體）反應。
圖2B和圖2C是根據本揭示案的氣體注入器247的三維示意圖。氣體注入器247用於分別引導大部分的氣體或氣體自由基沿著側面氣流朝向處理腔室100的氣體注入側面（例如，狹縫閥137）和處理腔室100的氣體排氣側面（例如，泵系統136）流動。額外或替代地，氣體通道249可經配置以使得側面氣流248在與基板101的邊緣(或基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣)相切的方向上流動、或在接近基板101的邊緣(或基板支撐件138的基板支撐表面的邊緣)的方向上流動。
氣體注入器247包括側面226、232、234、282、224、和222。第一側面232與第二側面234相對。在一個實施例中，第一側面232平行於第二側面234並且實質上具有與該第二側面相同的長度。第一曲面236經設置在第一側面232與第三側面224之間。第三側面224與第一側面232正交地設置。第二曲面240經設置在第二側面234與第三側面224之間。第三曲面238經設置在第一側面232與第四側面222之間。第四側面222與第一側面232正交。第四曲面228經設置在第二側面234與第四側面222之間。第三側面224與第四側面222相對。第五側面226與第六側面282相對。在一個實施例中，第六側面282是彎曲的。第六側面282的曲率半徑可在約8至約9英吋之間。第三側面224在與成角度的氣源突起205相同的平面上。氣體通道249經設置在面對基板101的第六側面282上。有利地，第一側面232和第二側面234實質上垂直於第四側面222，從而允許腔室100內的更強黏合密封。如在圖2C中看到，一個實施例可視情況包括小平面204、218。在一個實施例中，成角度的氣源突起205經由小平面204、218而連接至第五側面226。在一個實施例中，成角度的側面202和成角度的開口246直接連接至 第五側面226。第六側面282的曲率有利地促進了對氣體的更均勻的識別，並且藉由沿循基板101的曲率而減少湍流氣體朝向基板101流動。
儘管在本申請案中論述了熱處理腔室，本揭示案的實施例也可用於期望均勻氣流的任何處理腔室。
本揭示案的益處包括在處理腔室中使用經改良的側面氣體組件以朝向基板邊緣引導氣體，以便控制在整個基板中(亦即，從中心至邊緣)的生長均勻性。側面氣體組件具有成角度的進氣口，該成角度的進氣口經配置以指向處理腔室的氣體注入側面(例如，狹縫閥)和/或處理腔室的氣體排氣側面(例如，泵系統)。具體地，已令人驚訝地觀察到，穿過具有不均勻半角的氣體通道引導氣體在RadOx®製程中將顯著地增加在基板的邊緣處或附近的反應，由此導致沿著基板邊緣的改良的厚度均勻性以及基板的改良的總厚度均勻性。
儘管上述內容關於本揭示案的實施例，但在不脫離本揭示案的基本範疇的情況下，可以設計出本揭示案的其他和進一步實施例，並且本揭示案的範疇是由隨附申請專利範圍確定。
100:腔室
101:基板
107:控制器
108‧‧‧加熱源110‧‧‧燈組件114‧‧‧石英訊窗122‧‧‧側面端口123‧‧‧中心軸124‧‧‧排氣組件125‧‧‧排氣容積130‧‧‧腔室組件131‧‧‧進氣口134‧‧‧出氣口135‧‧‧氣源136‧‧‧泵系統137‧‧‧狹縫閥138‧‧‧基板支撐件139‧‧‧處理容積140‧‧‧基座環141‧‧‧第一氣源142‧‧‧第二氣源143‧‧‧兩個入口144‧‧‧兩個入口145‧‧‧主氣流146‧‧‧流量調節裝置147‧‧‧氣體注入器148‧‧‧側面氣流149‧‧‧料盒150‧‧‧伸長通道151‧‧‧注入孔152‧‧‧氣源153‧‧‧氣源154‧‧‧氣源179‧‧‧內表面189‧‧‧方向197‧‧‧逆時針方向202‧‧‧成角度的側面204‧‧‧第二小平面205‧‧‧突起210‧‧‧中心軸線212‧‧‧點214‧‧‧內部空間216‧‧‧圓形入口218‧‧‧第一小平面220‧‧‧中心交點222、224、226‧‧‧側面228‧‧‧第四曲面230‧‧‧主體232、234‧‧‧側面236‧‧‧第一曲面238‧‧‧第三曲面
240:第二曲面
242:角度
246:成角度的開口
247:氣體注入器
248:側面氣流
249:入口通道
250a、250b:半角
279:內表面
280:內表面
282:第六側面
因此，為了能夠詳細理解本揭示案的上述特徵所用方式，上文所簡要概述的本揭示案的更具體的描述可以參考各個實施例進行，一些實施例在附圖中示出。然而，應當注意，附圖僅示出了本揭示案的常見實施例並且由此不被認為限制本揭示案的範疇，因為本揭示案可允許其他等效的實施例。
圖1A是可用於實踐本揭示案的實施例的熱處理腔室的示意性橫截面表示。
圖1B是根據本揭示案的一個實施例的熱處理腔室的示意性橫截面俯視圖。
圖2A是根據本揭示案的一個實施例的氣體注入器的示意性橫截面俯視圖。
圖2B和圖2C是根據本揭示案的氣體注入器的三維示意圖。
為了便於理解，在可能情況下，已經使用相同參考標記表示圖式中共有的相同元件。可以預期，在一個實施例中揭示的元件可有利地用於其他實施例而不進行贅述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
202:成角度的側面
204:第二小平面
205:突起
210:中心軸線
212:點
214:內部空間
218:第一小平面
220:中心交點
226:側面
230:主體
232、234:側面
242:角度
246:成角度的開口
247:氣體注入器
248:側面氣流
249:入口通道
250a、250b:半角
279:內表面
280:內表面
282:第六側面

Claims (19)

  1. 一種用於熱處理一基板的設備，包括：一主體；一成角度的突起，包含一成角度的開口及一成角度的側面；以及一氣體注入通道，包括：一第一半角；以及一第二半角，其中該第一半角不同於該第二半角。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該主體包括：一第一側面；一第二側面，與該第一側面相對，其中該第一側面實質上具有與該第二側面相同的該長度；一第三側面，與該第一側面正交；一第一曲面，在該第一側面與該第三側面之間延伸；一第二曲面，在該第三側面與該第二側面之間延伸；一第四側面，與該第二側面正交；一第三曲面，在該第一側面與該第四側面之間延伸；一第四曲面，在該第四側面與該第二側面之間延伸， 其中在該第三側面中與該第四側面相對；一第五側面，與該第一側面正交；以及一第六側面，與該第一側面正交，其中該第六側面與該第五側面相對。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該成角度的突起經設置在該第五側面上，並且其中該氣體注入通道經設置在該第六側面上。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該成角度的突起是三角形的。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該成角度的突起包括：一第一小平面；以及一第二小平面。
  6. 如請求項5所述之設備，其中該成角度的突起進一步包括一圓形入口。
  7. 如請求項6所述之設備，其中該圓形入口與該氣體注入通道流體連通。
  8. 如請求項1所述之設備，其中該第一半角在約29.5°與約30.5°之間。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該第二半角在約31.8°與約32.8°之間。
  10. 如請求項1所述之設備，其中該氣體注入 通道是朝向包含在一腔室主體內的一處理容積展開的一扁平的漏斗形結構。
  11. 一種用於處理一基板的設備，包括：一腔室主體，界定一處理容積；一基板支撐件，設置在該處理容積中，其中該基板支撐件具有一基板支撐表面；一氣源突起，耦接至該腔室主體的一入口；一排氣組件，耦接至該腔室主體的一出口；以及一側面氣體組件，耦接至該腔室主體的一側壁，該側面氣體組件包括：一主體；一成角度的突起，包含一成角度的開口及一成角度的側面；以及一氣體注入通道，包括：一第一半角；以及一第二半角，其中該第一半角不同於該第二半角。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該主體包括：一第一側面；一第二側面，與該第一側面相對，其中該第一側面實質上具有與該第二側面相同的該長度； 一第三側面，與該第一側面正交；一第一曲面，在該第一側面與該第三側面之間延伸；一第二曲面，在該第三側面與該第二側面之間延伸；一第四側面，與該第二側面正交；一第三曲面，在該第一側面與該第四側面之間延伸；一第四曲面，在該第四側面與該第二側面之間延伸，其中在該第三側面中與該第四側面相對；一第五側面，與該第一側面正交；以及一第六側面，與該第一側面正交，其中該第六側面與該第五側面相對。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該成角度的突起經設置在該第五側面上，並且其中該氣體注入通道經設置在該第六側面上。
  14. 如請求項11所述之設備，其中該成角度的突起包括：一第一小平面；以及一第二小平面。
  15. 如請求項14所述之設備，其中該成角度的突起進一步包括一圓形入口。
  16. 如請求項15所述之設備，其中該圓形入口與該氣體注入通道流體連通。
  17. 如請求項11所述之設備，其中該第一半角在約29.5°與約30.5°之間。
  18. 如請求項17所述之設備，其中該第二半角在約31.8°與約32.8°之間。
  19. 如請求項11所述之設備，其中該氣體注入通道是朝向該處理容積展開的一漏斗形結構。
TW107103148A 2017-02-06 2018-01-30 改良式半角噴嘴 TWI702672B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762455282P 2017-02-06 2017-02-06
US62/455,282 2017-02-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201830556A TW201830556A (zh) 2018-08-16
TWI702672B true TWI702672B (zh) 2020-08-21

Family

ID=63039157

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107103148A TWI702672B (zh) 2017-02-06 2018-01-30 改良式半角噴嘴
TW109124932A TWI735293B (zh) 2017-02-06 2018-01-30 改良式半角噴嘴
TW107201440U TWM569933U (zh) 2017-02-06 2018-01-30 用於處理基板之設備

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109124932A TWI735293B (zh) 2017-02-06 2018-01-30 改良式半角噴嘴
TW107201440U TWM569933U (zh) 2017-02-06 2018-01-30 用於處理基板之設備

Country Status (5)

Country Link
US (3) US10752991B2 (zh)
JP (2) JP7094113B2 (zh)
KR (2) KR102555394B1 (zh)
CN (2) CN208208720U (zh)
TW (3) TWI702672B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10752991B2 (en) 2017-02-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Half-angle nozzle
USD924825S1 (en) * 2018-01-24 2021-07-13 Applied Materials, Inc. Chamber inlet
US10636626B2 (en) * 2018-01-25 2020-04-28 Applied Materials, Inc. Dogbone inlet cone profile for remote plasma oxidation chamber
SG11202105321TA (en) 2018-12-20 2021-07-29 Applied Materials Inc Method and apparatus for supplying improved gas flow to a processing volume of a processing chamber
US11486038B2 (en) * 2019-01-30 2022-11-01 Applied Materials, Inc. Asymmetric injection for better wafer uniformity
US11032945B2 (en) * 2019-07-12 2021-06-08 Applied Materials, Inc. Heat shield assembly for an epitaxy chamber
CN112526827A (zh) * 2019-09-19 2021-03-19 株式会社斯库林集团 曝光装置
FI128855B (en) * 2019-09-24 2021-01-29 Picosun Oy FLUID DISTRIBUTOR FOR THIN FILM GROWING EQUIPMENT, RELATED EQUIPMENT AND METHODS
TW202235675A (zh) * 2020-11-30 2022-09-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 注入器、及基板處理設備

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW576768B (en) * 2000-11-30 2004-02-21 Foseco Int Submerged entry nozzle and utilisation thereof
TW201336591A (zh) * 2012-03-06 2013-09-16 Tokyo Electron Ltd 太陽能電池製造用之細縫噴嘴及藥液塗佈裝置
TW201538782A (zh) * 2014-03-19 2015-10-16 Applied Materials Inc 改良的熱處理腔室

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4993360A (en) * 1988-03-28 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Vapor growth apparatus having a diffuser section containing a flow regulating member
JP3354747B2 (ja) * 1995-05-22 2002-12-09 株式会社フジクラ Ｃｖｄ反応装置および酸化物超電導導体の製造方法
US6143081A (en) 1996-07-12 2000-11-07 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus and method, and film modifying apparatus and method
JP2001118799A (ja) * 1999-10-22 2001-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd ガスの導入と流れの制御方法およびその装置
US20010032588A1 (en) * 2000-04-21 2001-10-25 Kenji Harafuji Semiconductor film deposition apparatus
US6534401B2 (en) 2000-04-27 2003-03-18 Applied Materials, Inc. Method for selectively oxidizing a silicon/metal composite film stack
US6820570B2 (en) 2001-08-15 2004-11-23 Nobel Biocare Services Ag Atomic layer deposition reactor
US6753506B2 (en) * 2001-08-23 2004-06-22 Axcelis Technologies System and method of fast ambient switching for rapid thermal processing
WO2004102648A2 (en) 2003-05-09 2004-11-25 Asm America, Inc. Reactor surface passivation through chemical deactivation
US8152922B2 (en) 2003-08-29 2012-04-10 Asm America, Inc. Gas mixer and manifold assembly for ALD reactor
JP2005353665A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Komatsu Electronic Metals Co Ltd 気相成長装置およびエピタキシャル気相成長装置用ガス導入口の仕切り部材の傾斜角度設定方法
WO2006078666A2 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Asm America, Inc. Reaction system for growing a thin film
US20070084406A1 (en) 2005-10-13 2007-04-19 Joseph Yudovsky Reaction chamber with opposing pockets for gas injection and exhaust
US7794667B2 (en) 2005-10-19 2010-09-14 Moore Epitaxial, Inc. Gas ring and method of processing substrates
TWI320432B (en) 2006-06-16 2010-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Apparatus and method for synthesizing carbon nanotube film
US7976898B2 (en) 2006-09-20 2011-07-12 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus
US8197597B2 (en) 2006-11-22 2012-06-12 Soitec Gallium trichloride injection scheme
US7993457B1 (en) 2007-01-23 2011-08-09 Novellus Systems, Inc. Deposition sub-chamber with variable flow
US8282735B2 (en) 2007-11-27 2012-10-09 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus
JP5226082B2 (ja) * 2007-12-20 2013-07-03 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド ガス流分布が改善された熱反応器
US9394608B2 (en) * 2009-04-06 2016-07-19 Asm America, Inc. Semiconductor processing reactor and components thereof
JP2011071490A (ja) 2009-08-28 2011-04-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 気相成長装置
JP5490584B2 (ja) 2010-03-18 2014-05-14 スタンレー電気株式会社 気相成長装置
EP2553144B1 (en) * 2010-03-29 2016-11-23 Koolerheadz Gas injection device with uniform gas velocity
TWI565825B (zh) * 2012-06-07 2017-01-11 索泰克公司 沉積系統之氣體注入組件及相關使用方法
WO2013182878A2 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Soitec Gas injection components for deposition systems, deposition systems including such components, and related methods
US20140137801A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-22 Applied Materials, Inc. Epitaxial chamber with customizable flow injection
JP6087621B2 (ja) * 2012-12-27 2017-03-01 昭和電工株式会社 成膜装置
US9123758B2 (en) * 2013-02-06 2015-09-01 Applied Materials, Inc. Gas injection apparatus and substrate process chamber incorporating same
US9217201B2 (en) * 2013-03-15 2015-12-22 Applied Materials, Inc. Methods for forming layers on semiconductor substrates
US20150280051A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-01 Tsmc Solar Ltd. Diffuser head apparatus and method of gas distribution
US10260149B2 (en) * 2016-04-28 2019-04-16 Applied Materials, Inc. Side inject nozzle design for processing chamber
US10752991B2 (en) 2017-02-06 2020-08-25 Applied Materials, Inc. Half-angle nozzle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW576768B (en) * 2000-11-30 2004-02-21 Foseco Int Submerged entry nozzle and utilisation thereof
TW201336591A (zh) * 2012-03-06 2013-09-16 Tokyo Electron Ltd 太陽能電池製造用之細縫噴嘴及藥液塗佈裝置
TW201538782A (zh) * 2014-03-19 2015-10-16 Applied Materials Inc 改良的熱處理腔室

Also Published As

Publication number Publication date
US11634813B2 (en) 2023-04-25
KR102555394B1 (ko) 2023-07-13
TW201830556A (zh) 2018-08-16
US20180223426A1 (en) 2018-08-09
US20220081767A1 (en) 2022-03-17
TWI735293B (zh) 2021-08-01
KR20180091760A (ko) 2018-08-16
US10752991B2 (en) 2020-08-25
TW202044466A (zh) 2020-12-01
CN208208720U (zh) 2018-12-07
JP2018157196A (ja) 2018-10-04
US11220746B2 (en) 2022-01-11
KR20230110464A (ko) 2023-07-24
JP2022137077A (ja) 2022-09-21
CN108400102A (zh) 2018-08-14
JP7407867B2 (ja) 2024-01-04
JP7094113B2 (ja) 2022-07-01
TWM569933U (zh) 2018-11-11
US20200407844A1 (en) 2020-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI702672B (zh) 改良式半角噴嘴
KR102455368B1 (ko) 처리 챔버를 위한 개선된 측면 주입 노즐 설계
US11959169B2 (en) Asymmetric injection for better wafer uniformity
KR20100114037A (ko) 향상된 가스 유동 분포를 가진 열 반응기
CN107403717B (zh) 一种用于处理腔室的改进侧注入喷嘴设计