氣體注入裝置及并入氣體注入裝置的基板處理腔室的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施方式大體涉及用于半導體處理設備的氣體注入裝置與方法。
【背景技術】
[0002]快速熱處理(RTP, Rapid thermal processing)使基板受到短暫而強烈的熱沖。RTP技術可用于改變沉積膜或晶格的特性，且通常包括諸如基板表面的退火、硅化和氧化之類的處理。
[0003]通常，RTP腔室包括輻射熱源、腔室主體、基板支撐件和處理氣體供給系統。輻射熱源通常安裝于腔室主體的頂部表面上，使得熱源所產生的能量輻照于腔室主體內由基板支撐件所支撐的基板上。處理氣體通常從一或更多個氣體入口供給至腔室。當使用兩種處理氣體時，例如氫(?)和氧(02)，這些氣體通常從分開的氣體入口引入至腔室，或者這些氣體在通過單一入口傳送至處理腔室之前可被預先混合。
[0004]發明人已經觀察到，從分開的氣體入口所提供的處理氣體通常提供次最佳的(suboptimal)氣體混合，這不利地影響處理均勾性。例如，氣體的混合點會在基板上，形成橫跨基板的不均勻氣體組成。另外，即使在基板旋轉的情況下，基板的旋轉速度與方向也會不利地影響混合氣體的均勻性，進一步導致處理的不均勻。
[0005]另一方面，發明人也已經觀察到，在傳送至腔室之前預先混合處理氣體也會有問題，因為回燃(back flaming)或逆燃(flashback)會對氣體供給系統的部件產生傷害。逆燃是火焰速度與處理氣體速度的方向相反且火焰速度大小比處理氣體速度更大的情況，且逆燃可擴展到氣體的混合點。預先混合的處理氣體的速度通常不足夠大來維持腔室中的氣體的穩定燃燒。
[0006]因此，發明人提供用于混合與傳送處理氣體的改良裝置與方法。
【發明內容】
[0007]本文提供用于混合及傳送處理氣體的裝置與方法。在一些實施方式中，一種氣體注入裝置包括:長形(elongate)頂部氣室，所述頂部氣室包括第一氣體入口 ；長形底部氣室，所述底部氣室設置于所述頂部氣室之下并且支撐所述頂部氣室，所述底部氣室包括第二氣體入口 ；多個第一導管，所述多個第一導管設置通過所述底部氣室，且所述多個第一導管具有流體地耦接于所述頂部氣室的第一端以及設置于所述底部氣室之下的第二端；以及多個第二導管，所述多個第二導管具有流體地耦接于所述底部氣室的第一端以及設置于所述底部氣室之下的第二端；其中所述底部氣室的下端適于將所述氣體注入裝置流體地耦接于混合腔室，使得所述多個第一導管的第二端和所述多個第二導管的第二端流體連通于所述混合腔室。
[0008]在一些實施方式中，一種氣體注入裝置包括:長形頂部氣室，所述頂部氣室具有渦流發生器和一對相對的第一氣體入口，其中所述渦流發生器包括所述頂部氣室的上部中的壓縮的容積區域，且其中所述相對的第一氣體入口設置于所述壓縮的容積區域內、在所述頂部氣室的相對側部的上部中；長形底部氣室，所述底部氣室設置于所述頂部氣室之下并且支撐所述頂部氣室，所述長形底部氣室具有渦流發生器和一對相對的第二氣體入口，其中所述渦流發生器包括所述底部氣室的上部中的壓縮的容積區域，且其中所述相對的第二氣體入口設置于所述壓縮的容積區域內、在所述底部氣室的相對側部的上部中；多個第一導管，所述多個第一導管設置通過所述底部氣室，且所述多個第一導管具有流體地耦接于所述頂部氣室的第一端和設置于所述底部氣室之下的第二端；以及多個第二導管，所述多個第二導管具有流體地耦接于所述底部氣室的第一端和設置于所述底部氣室之下的第二端。
[0009]在一些實施方式中，一種基板處理裝置包括:處理腔室，所述處理腔室具有內部容積；如本文所揭示的實施方式的任一實施方式描述的氣體注入裝置，所述氣體注入裝置耦接于腔室主體；其中所述氣體注入裝置與基板通道相鄰而耦接于所述腔室主體，使得所述氣體注入裝置的所述混合腔室為所述基板通道。
[0010]下面描述本發明的其他及進一步的實施方式。
【附圖說明】
[0011]通過參照附圖中描繪的本發明的說明性實施方式能理解以上簡要概述的且在下面更加詳細論述的本發明的實施方式。但是，應注意到，附圖只例示本發明的典型實施方式且因此不應被視為對本發明范圍的限制，因為本發明可容許其他等同有效的實施方式。
[0012]圖1繪示根據本發明的實施方式的熱反應器的示意截面圖。
[0013]圖2繪示根據本發明的一些實施方式的氣體注入裝置的側視圖。
[0014]圖3繪示圖2的氣體注入裝置的頂視圖。
[0015]圖4繪示根據本發明的一些實施方式的沿著圖2的線IV-1V截取的氣體注入裝置的截面圖。
[0016]圖4A繪示根據本發明的一些實施方式的沿著圖2的線IV-1V截取的氣體注入裝置的截面圖。
[0017]圖5繪示根據本發明的一些實施方式的氣體注入裝置的截面圖。
[0018]圖6是根據本發明的實施方式的基板處理裝置的等距示意圖。
[0019]為了促進了解，已盡可能使用相同的標記數字來表示各圖中共同的相同元件。附圖未依照比例繪制，且可以為了清楚而簡化。應了解到，一個實施方式的元件與特征可有利地并入其他實施方式中，而無需進一步詳述。
【具體實施方式】
[0020]本文提供的裝置與方法可提供以下之一或更多:處理氣體的改良混合以及傳送處理氣體至處理腔室的改良。本發明的方法與裝置的實施方式可有利地允許較廣范圍的氣體濃度被使用在腔室中，而具有減少的逆燃。
[0021]雖然不意欲限制本發明的范圍，但本文所揭示的本發明的裝置與方法的實施方式在被配置以用于快速熱處理(RTP)的處理腔室中可特別地有利。
[0022]圖1是根據本發明的一個實施方式的熱處理腔室100的示意截面圖。熱處理腔室100通常包括燈組件110、界定處理容積139的腔室組件130以及設置于處理容積139中的基板支撐件138。
[0023]燈組件110定位于腔室組件130上方，且燈組件110被配置以通過設置于腔室組件130上的石英窗114將熱供應至處理容積139。燈組件110被配置以容納輻射能量源108 (比如多個鹵鎢燈)，以用于提供調制的紅外加熱方式至設置于基板支撐件138的基板支撐表面上的基板101。
[0024]燈組件110通常包括多個光管111，光管111可由不銹鋼、黃銅、鋁或其他金屬制成。每一光管111被配置以容納輻射能量源108，以用紅外輻射的形式提供熱至處理容積139。光管111的端部被銅焊或焊接至上冷卻壁116與下冷卻壁117中的開口。
[0025]冷卻劑可通過入口 109循環至燈組件110，以在處理期間保持燈組件110的冷卻。每一輻射能量源108可連接至控制器107，控制器107可控制每一輻射能量源108的能量水平，以達成至處理容積139的均勻或調制的加熱分布。
[0026]腔室組件130通常包括基座140，基座140與石英窗114和底部壁(未圖示)一起界定了處理容積139。
[0027]基座140可具有入口 131，入口 131將混合腔室102流體地耦接于處理容積139，且入口 131被配置以將處理氣體提供至處理容積139。
[0028]混合腔室102流體地耦接于氣體注入裝置103，氣體注入裝置103包括頂部氣室104和底部氣室105。氣體注入裝置為長形結構，設置于熱處理腔室100的側部上。頂部氣室104為長形的，且頂部氣室104包括第一氣體入口 202，第一氣體入口 202可流體地耦接于第一氣源135a。相似的，底部氣室為長形的，且底部氣室包括第二氣體入口 212，第二氣體入口 212可流體地耦接于第二氣源135b。在一些實施方式中，第一氣源提供氧氣(02)或氫氣(?)的一種，且第二氣源提供氧氣(02)或氫氣(h2)的另外一種。發明人已經發現，氫氣(?)與氧氣(02)分開以及使用如本文描述的氣體注入裝置來傳送有利地在氣體混合之后將燃燒限制至處理腔室與混合通道內部。
[0029]出口 134 (形成于基座140的與入口 131相對的側上)耦接于排氣組件124，排氣組件124流體連通于栗送系統136。排氣組件124界定排氣容積125，排氣容積125通過出口 134而流體連通于處理容積139。排氣容積125被設計成允許遍及處理容積139的均勻氣流分布。
[0030]在一些實施方式中，混合腔室102可為入口或基板通道，用于供機械手將基板101放在基板支撐件138上或從基板支撐件138取出基板101，基板支撐件138位于處理容積239內。閥137(例如狹縫閥)可耦接于入口 131，以選擇性地隔離處理容積139與周圍環境。基板支撐件138可配置成垂直移動且繞著中心軸123旋轉。
[0031]在一些實施方式中，基座140可具有一或更多個側部端口 122，側部端口 122形成于基座140的側部上、在入口 131與出口 134之間。側部端口 122可連接至氣源，所述氣源被配置以用于改良基板101的邊緣區域附近的氣體分布