TWI375731B - Density-matching alkyl push flow for vertical flow rotating disk reactors - Google Patents

Density-matching alkyl push flow for vertical flow rotating disk reactors Download PDF

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TWI375731B
TWI375731B TW096136935A TW96136935A TWI375731B TW I375731 B TWI375731 B TW I375731B TW 096136935 A TW096136935 A TW 096136935A TW 96136935 A TW96136935 A TW 96136935A TW I375731 B TWI375731 B TW I375731B
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Bojan Mitrovic
Alex Gurary
William Quinn
Eric A Armour
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Veeco Instr Inc
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Description

1375731 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種金屬有機化學氣相沈積反應器。更特 定言之，本發明係關於一種旋轉盤反應器，其中將一或多 種氣體注入至旋轉基板之表面上以使磊晶層在其上生長。 【先前技術】
垂直高速旋轉盤反應器常用於金屬有機化學氣相沈積 (MOCVD)，在該等反應器中將氣體向下注入至在一反應器 内旋轉之基板表面上。已發現垂直盤式CVD反應器尤其適 用於多種磊晶化合物，包括半導體單一薄膜與多層結構之 各種組合，諸如雷射及LED。在此等反應器中，一或多個 在基板載體上方排開之喷射器提供預定氣流，該氣流一旦 與基板接觸，即在基板表面上沈積磊晶材料層。 對較大晶圓而言，旋轉盤反應器使用若干在基板上方排 開之喷射器。該等喷射器通常相對於基板載體之中心軸在 晶圓上方在沿一或多個晶圓之徑向軸之多個位置上排開。 注入至反應器中之源反應物材料之速率常常在噴射器與噴 射器之間變化以允許到達基板表面之反應物莫耳量相同。 因此’一些反應物喷射器可具有與其他喷射器不同之氣體 速度。反應物流動速率/速度之此變化相應地歸因於噴射器 之相對置放。當固持基板之反應器載體以預定速率旋轉 時’在任何給定時間内接近載體外緣之喷射器覆蓋比較接 近載體中心之噴射器大之表面積區域。因此，外部喷射器 通常使用比内部喷射器大之反應物氣體流動速率/速度以 124991.doc 1375731 維持所需均一性。舉例而言，在相鄰喷射器之間個別喷射 器氣體速度可相差多達3至4倍。 雖然氣體流動速率/速度之此變化有助於確保更均一之 層厚度，但由於其不同速度其亦可引起喷射器流之間的紊 流。諸如不均勻層厚度、反應物耗散或反應物過早凝結之 副作用的危險亦可能增加。
在專利合作條約（Patent Cooperation Treaty)申請案第 WO/2005/019496A1號及相應美國專利申請案第10/568,794 號（標題為”ALKYL PUSH FLOW FOR VERTICAL FLOW ROTATING DISK REACTORS"，讓渡於本申請案之受讓人 且以引用的方式併入本文中）中，討論一種解決此問題之方 法，其中使反應器之所有區域中總氣流之流動速率/速度相 匹配同時藉由在每一區域中組合反應物氣流與載氣流來提 供實質上相等之反應物氣體至每一區域以使每一區域中之 總氣體流動速率相匹配。雖然此技術改良反應物在氣流所 指向之基板上沈積之均一性，但在反應物沈積均一性上仍 存在進一步改良之空間。 【發明内容】 已發現總氣體密度之均一性增加實質上使得沈積之均一 性增加且使得CVD反應室内流動氣流之紊流及渦流減少。 本發明之一態樣提供一種使化學氣相沈積反應室中總氣 體流動速率/速度及總氣體密度實質上匹配之化學氣相沈 積反應器，因此改良均一性且進一步減少非層狀氣體再循 環渦流及紊流。在一態樣中，該系統包括一腔室及一基板 124991.doc 1375731 載體’該基板載體經安裝以在腔室内移動，最佳繞一轴轉 動。該基板載體適於固持一或多個基板，最佳使得待處理 之基板之表面實質上垂直於軸。根據本發明之此態樣之反 應器需要包括-氣流產生器，該氣流產生器經排列以在腔 室内以實質上均-之流動速率傳遞__或多個引導至基板載 體之氣流。反應器經有利地設計以使得基板載體固持於其 中之腔室保持在已知之實質上預定之溫度及壓力下。 最佳地，氣流產生器經排列以便每一氣流包括至少一種 且較佳複數種具有不同相對分子量之載氣及較佳至少一種 反應物氣體。在基板載體經安裝以繞軸轉動之情況下，希 望氣流產生器經排列以在離轴不同徑向距離處提供該一種 或較佳複數種具有不同反應物氣體濃度及不同載氣相對濃 度之氣流。引導至接近軸之基板載體部分之氣體需要包括 相對高濃度之載氣組及相對低濃度之反應物氣體，而引導 至基板載體部分之氣體需要包括高濃度之反應物氣體及低 濃度之載氣。 此外’對每一氣流而言，藉由基於預先選擇之反應物氣 體濃度及反應物氣體分子量調節該氣流中具有不同分子量 之載氣之每一者的相對濃度來使總氣體密度匹配，以使得 每一氣流中總氣流之總分子量實質上相等。複數個具有不 同分子量之載氣之相對濃度有利地經由諸如可調質量流量 調節器之裝置來調節。 氣流產生器可包括複數個在離轴不同距離處與腔室相通 之進氣口以及一或多個與進口連接之反應物氣體源及一或 124991.doc -10· 1375731 多個與進口中之至少-者連接的載氣源以及—或多個盘反 應物氣體源中之每-者及載氣源中之每—者連接用於控制 密度的質量流量調節器。 本發明之另一態樣包括處理基板 甘—上丄 签奴之方法，其包括在腔室
中繞轴旋轉基板載體，同時錢體上支# —或多個待處理 之基板以便基板表面實質上垂直於該軸。該方法進一步包 括將反應物氣體及複數種載氣引入腔室中以便該等氣體在 該腔室内以離該軸不同徑向距離處_或多個具有實質上均 一流動速率之氣流流向表面^該方法進一步包括在每—氣 流位置調節具有已知分子量之複數個載氣之每一者的相對 濃度以使得（假設在每一氣流位置反應物氣體具有已知分 子量及已知濃度）在每一氣流位置總氣體密度（根據每單位 體積之總氣體分子量）實質上相等。此較佳在腔室中在已知 溫度及壓力下執行，以便氣體在腔室内以離該軸不同徑向 距離處一或多個具有實質上均一反應氣體密度之氣流流向 表面，因此最小化奈流。 一或多種氣流經排列以便在離軸不同徑向距離處之不同 基板表面部分每一單位時間每一單位面積接收實質上相同 量之該反應物氣體。最佳地，引入載氣及反應物氣體之步 驟包括將至少一些反應物氣體與載氣混合以便流向基板表 面之徑向向外部分之氣體具有比流向表面之徑向向内部分 (接近轴）之氤體高的反應物氣體濃度，及調節每一載氣之質 量流量以使所得氣流之每一者之反應物氣體密度相等。 根據本發明之上述態樣之較佳反應器及方法可提供反應 124991.doc •11 - 物氣體在基板載體之處理表面上，諸如在旋轉盤基板載體 之表面上之均一分布’同時避免由不同反應物氣體速度引 起之紊流。舉例而言，在烷/氫化物沈積系統中，密度及流 動速率匹配之組合歸因於烷之較佳擴散而提供較佳沈積均 —性，從而使得因個別烷喷射器導致之不一致生長率反應 車父少。此外’假定邊界層厚度與密度成正比，則由於其不 戈在、度局部變化干擾，故邊界層厚度在區域與區域之間更 均勻。此外，邊界層均一性增加亦引起浮力誘發之再循環 減少’因此允許更多種製程參數空間之批處理選擇。 【實施方式】 圖1中示意性描述之本發明之一實施例之一裝置包括一 反應室1及一基板載體2。腔室包括一頂壁16及一排氣口 。基板載體2安裝在室1内以繞一中心軸μ旋轉且連接至 一旋轉驅動系統12以便基板載體2可繞軸14旋轉。基板載體 2界定一處理表面18’該處理表面18呈垂直於軸14且面向頂 壁16之通常為平面盤的形式。圖丨中僅描述該表面18之一部 分。反應室1裝備有用於促進所需磊晶成長反應之其他習知 兀件（未圖示），如（例如）用於維持基板載體在高溫下之加熱 系統、溫度監控裝置及壓力監控裝置，諸如用於加熱基板 載體之晶座。該農置之此等特徵可為由w〇〇dbury, NY之
Veeco Instruments Inc.以商標 TURBODISC® 出售及由 Somerset, New Jersey 之 Emcore Corporation以前出售之反 應器中所用的類型。本文所述之系統及方法可在多種類型 之反應器下使用，儘管包括晶座及非晶座反應器之反應器 124991.doc -12- 1375731 具有其他幾何結構，諸如倒置（倒轉）或側面進氣口 cvd反應 器，且用於在除半導體基板（諸如半導體晶圓）外之其他㈣ 上的CVD沈積》 反應器具有複數個經由頂壁16與腔室内部相通之氣流進 口 8a-8d。在圖i之實施例中’每一進口呈以平行於中心軸 14之方向向下指向載體之處理表面18的單個端口形式，且 * 各進口之端口具有相同大小。氣流進口 8a-8d沿自中心軸14 徑向延伸之共面排列。共面為由軸14及垂直於軸14延伸之 • 徑線17界定之平面。氣流進口 8a_8d彼此間隔分開，例如在 徑向方向上分開均一之間隔距離he每一進口8與處理表面 18之不同環帶對準。因此’最外或第一進口 8a與離軸"最 . 遠之最外部帶10a對準；進口 8b與下一帶10b對準；進口 8c 與帶1〇C對準；且進口 8d與最接近轴U之最内部帶10d對 準。雖‘然帶之界線在圖1中由虛線指示以清楚說明，但此等 帶通常不描繪為基板載體之可見特徵。 g 反應器包括複數個反應氣體源6&_6(1，每一該源適於以預 定質量流率提供反應氣體。可使用能夠以預定速率提供反 應氣體之任何裝置，且較佳包括可調質量流量調節器以根 - 據反應室中之已知溫度及壓力改變氣體質量流率。然而， .其他壓力控制系統可與本發明之系統一起使用，舉例而 言，可使用諸如固定孔、手動壓力控制或電腦控制流動系 統。在所述配置中，每一反應氣體源6& 6(?為一流量限制裝 置，且源6a-6c與反應氣體之共同供給來源4連接，例如在 壓力下谷納該等氣體之貯槽。如例如以下圖5所示，當在沈 I24991.doc 丄j/5731 中使用種以上反應物氣體時，有利地使用一種以上反 應氣體供給來源。在此例示性實施例中，容納第二反應氣 之第一反應氣體供給來源21連接至亦為流量限制裝置之 反應氣體源6 d ^併入每一氣體源6 a _ 6 d中之流量限制裝置可 包括任何習知流量控制結構，諸如固定孔、手動調節閥或 /、反饋控制系統（未圖示）或計量泵連接之自動控制閥。在反 應物氣體係藉由自液相蒸發而形成之情況下每一反應物 ^ 氣體源可包括經排列以控制蒸發速率之單獨蒸發器，或每 —氣體源可包括一如上所討論之流量限制裝置，所有此等 裝置均與一共同蒸發器相連接。 反應物氣體可為任何氣體、蒸氣或希望注入至反應器中 之材料以參與反應器内基板上沈積。更特定言之，反應物 氣體可為適合於處理基板表面之任何氣體。舉例而言，在 所需處理為半導體層成長，諸如磊晶成長之情況下，反應 物氣體包括待成長之半導體中的一或多種成份。舉例而 s，反應物氣體可包括一或多種用於化合物半導體沈積之 金屬烷。反應物氣體可為複數種化學物質之混合物，且可 . 包括惰性、非反應性組份。在所需反應包括蝕刻基板表面 之情況下’反應物氣體可包括可與基板表面之材料反應之 • 成份。 可應用於本發明之材料系統類型可包括（例如）諸如以下 各物之第III-V族半導體之蟲晶成長：GaAs、GaP、GaAs 1 Px、Gal-y AlyAs、Gal-yInyAs、AlAs、InAs、InP、inGaP、 InSb、GaN、InGaN、AlxGal-xN、In〇_5(Gal-xAlx)〇,5P、 124991.doc 14 1375731
InxGal-xASyPl-y及其類似物。然而，本發明亦可應用於其 他系統。其包括第ii-vi族化合物，諸如ZnSe、CdTe、 HgCdTe、CdZnTe、CdSeTe及其類似物；第IV_IV族化合物， 諸如SiC、金剛石及iGe ;以及氧化物，諸如YBC〇、BaTi〇、
Mg02、ZrO、Si02、ZnO及ZnSiO ;及金屬，諸如八卜Cu及 此外，所得材料將具有廣泛電子及光電應用，包括高 亮度發光二極體（LED)、雷射、太陽能電池、光陰極、HEMT 及 MESFET。 在併入如下所述之氣體流動速率/速度匹配及反應物氣 體密度匹配之一例示性實施例中，使用TMG(三甲基鎵）及 NH3(氨）作為反應物氣體且經由使用氮（No及氫（jj2)之各種 組合作為载氣來匹配以達成各別均一總氣體流動速率、均 一總氣體密度及晶圓載體上之均一反應物沈積速率。 亦提供第一載氣源7a-7d。第一載氣源7a_7d在結構上可類 似於反應氣體源（包括可調質量流量調節器），且可連接於載 氣之共同供給來源5。此外，較佳提供第二載氣源2〇a_2〇d， 其在結構上類似於反應氣體源（包括可調氣體流量調節器） 且可連接於第二載氣之共同供給來源〗9。較佳地，載氣5 及20中之每一者具有不同分子量。有利地，亦可經由使用 額外氣體源及氣體供給來源來添加額外載氣。每一氣流進 口 8a-8d分別連接至一反應氣體源6&_6(1及載氣源7&，及 20a-20d。舉例而言’進口 8a連接至反應氣體源6a、載氣源 7a及載氣源2〇a ’而進口 8d連接至反應氣體源6d、載氣源7d 及载氣源20d。 124991.doc 載氣可為任何所需之载體’假定反應物氣體施加於基 則载乳不參與腔室令之沈積反應，諸如惰性氣體或不 …反應之氣體，或者載氣可例如自身為反應物氣體，其 充當反應中之非速率限制性參與者且因此可以任何所需量 提供，只要該量超過反應器中在所需溫度、壓力及反應條 件下之速率限制量即可。 在根據本發明之—實施例之—方法中，呈平薄圓盤形式 之基板3安置於基板載體2之處理表面18上，以致基板3覆蓋 處理表面18，且待處理之基板3之表面向上面向頂壁μ。希 望基板3之暴路表面與處理表面之周圍部分共面或幾乎共 面舉例而5，置放在處理表面1 8上之相對薄晶圓形式之 基板3具有高於處理表面18之周圍部分僅晶圓3之厚度的面 向上之暴露表面。基板載體2之處理表面18可包括具有與晶 圓厚度近似相等之深度的凹穴或凹陷（未圖示）。 田基板載體2及基板3處於反應之所需溫度下且室1内部 處於待實行之特定反應之所需壓力下時，開動反應氣體源 6a 6d、載氣源7a_d及載氣源2〇a_d以提供氣體至進口 8a-8d。提供給進氣口 8a_8c之反應物氣體4及載氣5及19與提 供給進氣口 8d之反應物氣體21及載氣5及19分別混合以形 成自各進口 8a-8d流出之組合氣流9a-9d。自進口流出之氣流 9a-9d以平行於軸14之軸向向下流入腔室中，且衝擊於處理 表面及基板3之暴露表面上。來自不同進口 8a-8d之氣流 9a-9d衝擊於處理表面18之不同帶1〇&_1〇(1上。舉例而言，自 進口 8a流出之氣流9a主要衝擊於最外部帶10a上，而氣流 12499l.doc -16 · 1375731 9b、9c及9d分別主要衝擊於帶l〇b、10c及1〇(1上》因此，雖 然氣流9a-9d彼此合併以形成流向基板載體之實質上連 續、徑向延伸之氣流或氣幕，但來自各個進口 8a_8d之個別 氣流9a-9d流至處理表面18之不同帶l〇a-i〇d。換言之，衝擊 處理表面18最内部帶i〇d之氣體主要由來自進口 8d之氣流 9d之氣體組成，而衝擊帶i〇b之氣體主要由來自進口扑之氣 流9b之氣體組成，等等。當基板載體2以預定旋轉速率^旋 轉時，繞軸14之不同圓周位置處之不同載體2部分與氣流 9a-9d對準，以致處理表面丨8對氣流9a_9d之暴露在所有圓周 位置處相同。 為在暴露基板3表面之各個區域上提供相等反應速率，應 提供處理表面18之所有區域1〇a-1〇d以使得每一單位時間 每一單位處理表面面積有實質上等量之反應物氣體4及反 應物氣體2丨分別在處理表面上反應。然而，由各個出氣口 供應之帶l〇a-1()d具有不等面積。舉例而言，與處理表面外 周鄰接之帶10a具有比與軸鄰接之帶而大的表面積。因 此，由源6a-6d提供之反應物氣體流動速率係經選擇以提供 自各個進口 8a-8d流出之氣流93_9(1中反應物氣體之不同流 動=率。除㈣有指示，否則本文中提及之流動速率為莫 1机動速率。莫耳流動速率表示每單位時間氣體之分子（或 單原子氣體之原子）數°因此，源6a經配置以相對大之流動 速率供應反應物氣體4至氣流9a之進口 8a，而源6晴設置以 小，流動速率供應反應物氣體4至氣流9。之進口 8C。源 、等爪動迷率供應反應物氣體4»換言之，反應物氣體 12499i.doc 流動速率増加直接與反應器1之基板載體2之旋轉中心軸14 與將供應反應物氣體之進氣口 8a-8d之間的距離相關。在圖 之實例中，另一反應物氣體21經由中心源6 d以經選擇以 確保其與反應物氣體4在處理表面上實質上同等混合的流 動速率供應載氣源7a-7d經設置以不同流動速率供應載氣 5至各個進口 8a-8d。載氣之流動速率經選擇以便各個氣流 9a-9d之速度實質上彼此相等。對於相同組態之進口（其提供 相等橫截面積之氣流）而言，自各進口 8a 8d流出之氣流 9a-9d的體積流動速率應實質上相等。 近似地，假定氣體接近理想氣體，則每一氣流中氣體之 體積流動速率與氣流中之總莫耳流動速率成直接比例，亦 即與反應物氣體莫耳流動速率與載氣莫耳流動速率之和成 直接比例。因此，為提供具有實質上相等總莫耳流動速率 及因此相等速度之氣流，由源7c及19c供應至進口 8c之載氣 莫耳流動速率必須大於由源7a及19a供應至進口 8a之載氣 莫耳流動速率。供應至進口 8c且併入氣流9c中之較大載氣 流動速率補償相對於由反應物氣體源6a提供至進口 8a之反 應氣體流動速率較小的來自反應物氣體源6c之反應氣體流 動速率。 換言之’各個氣流具有相同總體積流動速率但反應物氣 體濃度不同。衝擊最大帶10a之氣流9a具有最高反應物氣體 流動速率及最低載氣流動速率，而衝擊較小帶1 Oc之氣流9c 具有最低反應物氣體濃度及因此最高載氣流動速率。 此配置由圖1中之桿13a_13c圖示說明。桿13〇之總長度c 124991.doc -18 - 1375731
表不自進口 8c流出之氣流9(：之總莫耳流動速率或體積流動 速率。此桿之深色部分之長度表示氣流中之反應物氣體莫 耳流動速率vc，而桿之白色部分表示同一氣流9c中之載氣 莫耳流動速率ic。桿13a及13b類似地分別表示氣流9a及9b 之組成及流動速率。所有桿13之總長度c相同，但桿13a、 13b及13C表示氣流％、外及“中遞增之反應物氣體莫耳流 動速率vc、Vb及va及遞減之載氣莫耳流動速率ic、比、u。 藉由供應濃度反應物氣體不同但總氣流流動速率/速度相 同之各個氣流9a-9c，系統避免穩定層狀再循環區域及其他 流動不規則性，諸如在一些情況下由不同速度之氣流產生 的紊流，且仍供應每一單位面積實質上相等之莫耳流動速 率之反應物氣體至處理表面之各個帶。桿13d表示載氣流動 速率id及反應物氣體21莫耳流動速率vd，在此實施例中，id 及vd經有利地選擇以使總氣體流動速率（vd+id)與實質上相 门之作為其他二個總氣體流動速率13 a-c的總值c匹配。
因此’處理表面18之所有部分之晶圓3的暴露表面每一單 位時間每一單位面積接收實質上相同數量之反應氣體。因 此’反應以在全部暴露晶圓表面3上實質上均一之速率進 行舉例而5，在反應包括諸如蠢晶成長之層沈積的情況 下，沈積層在各個暴露表面上以實質上均一之速率生長。 重要地，除如上所述匹配總氣體流動速率外，已發現匹 配總氣體密度實質上降低氣體流動非線性且減少殘餘沈積 副產品，諸如氣相加合物形成、氣相粒子形成及側壁沈積。 發現用於匹配氣體密度之一方式為在每一進氣口使用具有 124991.doc •19- 1375731 不同重量之兩種載氣，如圖1A所示。藉由在每一進口以相 對於反應物氣體4及/或2 1之反應物氣體密度之不同比例組 合兩種具有不同莫耳重量之載氣，可易於匹配每一進氣口 9a-9d之總氣體密度。
傳統系統通常僅使用一種載氣來推送反應物通過各別進 氣口。對GaN沈積方法而言，使用N2作為載氣以用於推送 諸如TMG之院反應物。因此舉例而言，當匹配例如第一反 應物（諸如TMG之烷）與例如更接近於中心軸釋放之另一反 應物（諸如氧）之間的流動速率時，在所有進氣口匹配流動速 率所需之Nz之量可產生比氫化物反應物相對高之烷反應物 之氣體密度。此差異可藉由使用兩種具有不同分子量之不 同載氣之比率來糾正以同時匹配氣體流動速率及氣體密 度。
簡言之’在用於GaN沈積之炫-氫化物沈積方法之狀況 下，氣體流動速率及氣體密度可均經由以下方法來匹配： 首先產生氫化物混合物以獲得如上所述之腔室中之良好層 流（及生長表面上之材料性質）。計算氣體在每一進口之流動 速率/速度（每一單位面積氫化物帶之流量）及密度（每一單 位面積氫化物帶之gm/moip接著，如同氫化物，在每一院 進氣口處烧反應物及載氣之流動速率匹配可如上所述养由 計算院區域所需之總流量來執行。接著藉由添加第二種具 有不同分子量之載氣（在此狀況下為Hz)至現有載氣A中且 改變烷反應物進口之每一者之N2與Η:之各別比率，可有利 地獨立匹配坑反應物進口之密度。通常烷反應物（諸如 124991.doc •20- 1375731 TMG)提供極小之金屬有機化合物流量且因此不會對密度 計算有顯著貢獻，然而在一些配置中烷貢獻可變成總氣體 密度之重要部分且因此可能需要將該等貢獻考慮在内。 舉例而言，已發現在Veeco Turbodisc E300 GaNZilla反應 器中在約200托（torr)之低氣壓下，以每分鐘標準公升（sim) 表示’在外部烷進口處設定各別氣體為約H2= 100 slm、
N2=17 slm 及 TMGa=7.7e-4 mol/min(在莫耳重量 144 gms/mol下=0.1 gms/min) ’其中在氫化物進口處NH3=3〇 slm。類似地，對VeecoEnterprise 450LDM而言，在50托下 生長’已發現當在内部進口處反應物Asfj3=2 slm最大值 時’外部進口 H2=108 slm且反應物 TMGa=2.8e-3 mol/min=0.4 gms/min。對兩種或兩種以上載氣之合適比率之決定常依賴 於特定沈積裝置之個別特徵，包括沈積室壓力、反應室之 幾何結構等。然而，近似地，每一載氣之合適含量可基於
對其分子量之知識、對反應物之知識及理想氣體定律假定 來決定。 如本文所用，第一反應物氣體稱為尺丨，第二反應物氣體 稱為R2第載氣稱為C1且第二載氣稱為C2。每一氣體分 別具有分子量mW(Rl)、mw(R2)、_((：1)及_((：2)。在一 具有四個氣流出口 8a、8b、以及“之系統中，每一氣流出 口 8a、8b、8c及8d具有面積a、面積b、面積〇及面積d之出 口面積（其可在出口與出口之間變化）。每-氣流亦具有總氣 體流量Va、Vb、VC及Vd，#中每一總氣體流量等於個別氣 體流分別針對每一氣流a_d之流6ad、7ad&2〇ad)之和 124991.doc 21 1375731 除以每一各別出氣口之面積。四個氣流流出位置中之每一 者亦具有總氣體密度da、db、dc及dd，其等於每一位置8a、 8b、8c及8d處所供應之反應物氣體及載氣之每一者的個別 密度乘以反應物氣體及載氣之各別分子量的總和。因此， 舉例而言，假定近似理想氣體，基於圖1系統之組態： Va(cm/min)=(流量 6a(cm3/min)+流量 7a(cm3/min)+流量 2〇a(cm3/min))/面積 a(cm)(等式 1)
Vb=(流量6b+流量7b+流量2〇b)/面積b (等式2)
Vc = (流量6。+流量7c+流量20c)/面積c (等式3)
Vd = (流量6<) +流量7d+流量20d)/面積d (等式4) V=Va=Vb=Ve=Vd=每一氫化物部分之速度（流動速率） （等式5) (經由氫化物部分之每一橫截面積的氫化物氣體之總流 量） 使用Rl、R2及C1及C2表示來自源6a-d、7a-d、20a-d及其 他來源之兩種反應物氣體及兩種載氣的簡化術語，每一氣 體之相對濃度X(莫耳濃度）可近似為如以下之速度：
X(R1)= _ΧίΜ)_= V(RD.. (等式 6)
V(R1)+V(C1)+Y(C2) V 類似地，每一氣流流出位置處之總氣體密度： da=Xa(Ri)mw(R1)+Xa(C,)mw(C1)+Xa(C2)mw(C2) (等式 7) db=Xb(Ri)mw(R1)+Xb(C1)mw(C1)+Xb(C2)mw(C2)(等式 8) dc=Xc(Ri)mw(R1)+Xc(C1)mw(Ci)+Xc(C2)mw(C2) (等式 9) dd=Xd(R2)mw(R2)+Xd(Ci)mw(C1)+Xd(C2)mw(C2)(等式 10) 其中， d=da=db = dc=dd=氫化物部分之每一橫截面積之總氣體密度 124991‘doc •22· 1375731 (等式11) 預先確定反應物氣體流量Va以提供在氣流流出a以下之 處理區域中每一單位面積中實質上相等之沈積，且總氣體 流量v如分子量mw(Rl)、mw(ci)及mw(C2)值定。因此’自 以上等式1、5、6及7,發現藉由基本代數運算：
VaCQPV-VJRO-Va%)(等式 1 1) dv=Va(R1)mWa(R1)+va(cI)mWa(cI)+Va(C2)mwa(C2) (等式 12) Va(C2)= _ya(Ri)mw(Ri)+vmw(Ci)-Va(Ri)mwrC,^_ , α、 mw(Ci)+mw(C2) (等式 13) 且其中Va(Cl)可經由再應用以上等式n來計算。以此方 式，對每一氣流流出處之每一載氣而言，可測定確保相等 總氣體流動速率/速度及相等總氣體密度之合適氣體流動 速率。 此外，可改變系統以在需要之情況下傳遞每一單位時間 母一早位表面積不等量之反應物氣體。當例如（3)因為反應 物在基板上沈積’藉此發生氣相耗盡，相對濃度減小時或 ()®發生表面物質在圓盤上再汽化回到氣相（此可引起基 板上進一步再沈積出)時可需要此舉。舉例而言，反應器内 氣體流動模式可包括遠離軸14在處理表面上或接近處理表 面朝位向向外方向上之一些流動。該流動可傾向於自最内 部㈣向最外部帶1〇a運載一些未反應之反應物氣體。為 、、貞乍用T ,周節氣體源以傳遞稍微較多之反應物氣體 至最内部帶，如藉由拗+ 由增加該帶上方之最内部氣流9d中之反 應氣體濃度，此為獲楫I y 士 後侍母一早位時間内完全相等之反應物 124991.doc •23 1375731 氣體流量所需。在此狀況下，反應物氣體流量及反應物氣 體濃度不會與離軸14之徑向距離完全成比例β然而，系統 仍使用多種具有不同濃度但流動速率相同之氣流以提供具 有在不同徑向位置處流動速率實質上相同但反應物氣體濃 度不相等之向下或軸向流動氣幕。例如當中心進氣口釋放 氫化物反應物而外部進口釋放烷時等等，不等量之反應物 亦為必須。
此外’系統可適於提供密度匹配及流動速率/速度匹配之 載氣而不包括反應物氣體。在一些情況下，包括密度匹配 及流動速率/速度匹配之載氣以產生包圍經獨立控制之烷 及氫化物端口的載氣"罩"。類似地’若單個反應物端口注 入高分子量之反應物氣體，則該端口可由如上所述之密度 匹配及流動速率/速度匹配之端口圍繞，該等密度匹配及流 動速率/速度匹配端口獨立於單個反應物端口受到控制或 與單個反應物端口匹配。有利地，可在使用四種以上氣體
之情況下，亦即當存在兩種以上載氣時及/或當存在兩種以 上反應物氣體時使用本文所述之系統。在一些系統中，例 如提供八或九種氣體至反應室，且經由選擇載氣，根據本 文所述之程序可使所有氣體及進氣口密度匹配及流動速率/ 速度匹配。 在另一變體中，來自最外部進口 8a之氣流中反應物氣體 濃度可為1 00。/。，以便衝擊最外部帶之向下流動氣體完全由 反應物氣體組成，而不含載氣。在此情況下，與進口 8&相 聯之載氣源7a可省略。以上討論之原理亦可在更多或更少 124991.doc • 24- 1375731 進氣口指向更多或更少帶的情況下應用。
在根據本發明之另一實施例之設備中，參見圖2及3,氣 流進口未如以上參考圖1所討論安置於轉轴之-側之徑向 :面。實情為，在圖2及3之實施例中，最外部進氣口⑽ 女置於基板载體1〇2之轉轴114之-側且離轴較遠之徑向距 離處，而τ —進氣σ1_處於轴114之對側但離轴較小之徑 向距離處。在離軸1Μ較小徑向距離處之進口 1〇。及1〇^亦 沿共同直徑219處於轴之相對側（圖3)β此處再次為，不同氣 流109a-109d衝擊具有不同區域之處理表面118的不同帶。 載氣刀別自載氣源107a-107d及119a-119d流出且一或多種 反應物氣體自反應物氣體源106a_106d流出，其中此等氣體 之氣體流動速率以如上所述之相同方式選擇，以提供具有 不同反應物氣體濃度及流動速率但具有類似總氣體速度及 實質上類似氣體密度之氣流l〇9a-i〇9d。在另一變體中，氣 體進口可提供為兩個成套組，中心軸之每一側面各一個， 每一該組包括適於將氣體引導至處理表面之全部帶之進氣 口的完全補充。兩組以上進氣口可提供為（例如）安置在兩個 直徑上之四個組。在另一變體（圖4)中，各個進氣口 36a-36g 可沿不同半徑17a-17g且在離中心軸114不同徑向距離處分 布0 在以上所討論之設備中，每一氣流藉由混合載氣與反應 物氣體接著將混合氣體引入反應室中來形成。然而，此非 必須。在圖5A及5B之設備中，最内部進氣口 208d包括兩個 經由反應器頂壁216之獨立端口開口：反應物氣體端口 230d 124991.doc •25· 1375731 及載氣端口 232d。反應物氣體端口乃叼連接於反應物氣體 源206d，而載氣端口 232d連接於載氣源2〇7d及第二載氣源 2i9a，其t如上所述，較佳第一及第二載氣具有不同分子 量。端口 23〇d與232d彼此相鄰安置，以便經由端口 232(1引 入之載氣與經由端口 230d引入之反應物氣體在氣體進入反 應室201之内部後合併，且形成组合氣流，該氣流向下傳遞 • 至處理表面21 8之相關帶上。其他進口 208a-208c之每一者 由一對類似端口構成且以相同方式操作。 • 圖5AA5B之設備亦包括—多孔板215，其安裝在反應室 21〇内，在頂壁2丨6與處理表面之間。如美國專利 6,197,121(其揭示内容以引料方式併人本文）中更詳細討 • 論，該多孔板可包括（例如）由一組冷卻導管支撐之線網篩。 . 多孔板具有面向頂壁216之上游或進口側且具有面向基板 载體202(面向圖5A中圖之底部）之下游側。多孔板215與頂 壁間隔開。一組障壁250在頂壁216與多孔板215之間在進口 • 2〇8a-208d附近延伸。障壁25〇將多孔板上游之空間再分成 空間254a-254d。各進氣口 208a_2〇8d通向一此空間。額外壁 256將空間254a-254d與安置於多孔板上游之其他空間 ' 258(圖5B)分開。 . 在操作中，經由每一進口提供之載氣及反應物氣體在與 該進口相關聯之空間254内混合且通過與該空間對準之多 孔板之區域。舉例而言，由進口 2〇8d提供包括來自端口 23〇d 之反應物氣體及來自端口 232d之載氣的組合氣體向下游通 過多孔板215之區域，且以氣流2〇9d形式自注入板之下游側 124991.doc •26- 1375731
傳遞至處理表面，以便此氣流主要衝擊處理表面218<最内 部區域21 Od »以相同方式，來自進口 208c、208b及208d之 氣體分別在空間254c、254b及254a中混合以形成衝擊處理 表面之其他區域之氣流209c、209b及209a。雖然圖5 A中單 獨描繪個別氣流以清楚說明，但實際上該等氣流徑向傳播 且自多孔板215至處理表面途中彼此合併。此處再次為，由 氣體源之每一者供應之載氣與反應物氣體的流動速率經選 擇以便每一氣流209之總流動速率及因此每一氣流之流動 速率實質上相等，且改變兩種載氣219及207之比率以使每 一氣流209之氣體密度相等但各氣流中反應物氣體之濃度 不等。在此配置中，亦可在繞中心軸214圓周間隔之其他位 置處提供載氣及反應物氣體之額外組進口 208。每一此類組 以與進口 208a-208d相同之方式排列。成長過程中使用之其 他氣體亦可經由連接於額外空間258之額外進口（未圖示）引 入。該等其他氣體可與載氣及反應物氣體同時、或在其他 時間、在該過程之其他階段期間引入。 可使用具有諸如以上參考圖1A及2所討論之進口的類似 多孔板。
在根據另一實施例之設備（圖6)中’構成進口之端口用以 控制每一氣流中氣體之量。在此實施例中，最外部進氣口 308a包括反應物氣體端口 330a及載氣端口 332a，而其他進 氣口 308b、308c及308d中之每一者包括一對類似端口。此 處再次為，構成每一進氣口之端口彼此相鄰安置。端口沿 共同徑線317排列。所有反應物氣體端口 33〇a、33Qb、33Qe 124991.doc -27- 1375731 及330d均連接於共同導管3〇6，導管3〇6轉而連接於反應物 氣體供給來源’以便所有反應氣體端口供應實質上相同壓 力之反應氣體。同樣地，所有載氣端口 332a、332b、332c 及332d均連接於共同導管3〇7，導管3〇7轉而連接於載氣供 給來源，以便所有載氣端口供應實質上相同壓力之載氣。
端口大小及因此端口之流阻不同。最外部進氣口 3〇8a之反 應物氣體端口 330a相對大且具有相對低之流阻，而最外部 進氣口之載氣端口 332a相對小，且因此具有高流阻。因此， 自此等端口及因此自進氣口 3 〇8&流出之氣流將併入大比例 之反應物氣體及小比例之載氣。反之，最内部進氣口 3〇8d 之反應物氣體端口 330d相對小且具有高流阻，而同一進口 之載氣端d 332d相對大’且因此具有低流阻。自進口刪 流出之氣流具有相對大比例之載氣。如參考圖6所瞭解，反 應物氣體端口 330之大小在遠離軸314之徑向向外方向上， 亦即在自處理表面之最小帶至最大帶之方向上遞增，以便 反：物氣體端口之流阻在此方向上遞減。反之，載氣端口 之抓阻在相同方向上遞增。因此，該設備提供具有實質上 ^〜動速率（載氣加反應物氣體）但反應物氣體濃度 不同的衝擊處理表面之不同帶之氣流。可沿眾多徑線提供 如上所述之複數組端口以提供在腔室周圍之複數個此類氣 流0 另變體（圖7)中，獨立端口及進口由延伸通過頂板 載氣通道432及反應物氣體通道43〇替代。此等通道之 鳊（通道通向反應室之端）在圖7中可見。通道並排安 124991.doc •28- 置載氣通道432連接於載氣導管407，而反應物氣體通道 〇連接於反應物氣體導管40ό。導管407及406分別連接於 载氣及反應物氣體之供給來源。載氣通道432具有在遠離軸 14之彳二向向外方向上遞減之寬度。因此，載氣通道對 载軋在通道下游方向（自圖7中圖示之平面出來之方向）上流 動之阻力在徑向向外方向上遞增。反應物氣體通道具有在 拴向向外方向上遞增之寬度w430，以便反應物氣體通道對 反應物氣體向下游流動之阻力在徑向向外方向上遞減。在 '、 ’相對大量之反應物氣體通過反應物氣體通道430 之心向外部部分’而相對少量之載氣通過載氣通道432之徑 向外°卩。卩分。反之，少量反應物氣體及大量載氣通過通道 之I向内部部分。載氣與反應物氣體合併以形成向下游傳 达之氣流（在自圖7中圖示之平面出來之方向上），該氣流具 有（各別進氣口）每一單位橫截面積或每一單位徑向距離實 質上良疋之總流動速率及在所有徑向位置上實質上恆定之 流動速率/速度’但具有在徑向向外方向上遞增之反應物氣 體濃度。 圖8中所不之根據本發明之另一實施例的反應器具有類 似於以上參考圖7所討論之通道的反應物氣體通道530及載 氣匕道532。然而’在圖8之反應器中，通道具有在其徑向 範圍上匣疋之寬度。反應物氣體通道5 30填充有具有在遠離 軸5 14之徑向向外方向上遞增之孔隙率之篩網或其他多孔 結構531。因此，通道53〇對反應物氣體向下游流動之阻力 在心"向向外方向上減小。载氣通道532填充有具有在徑向向 124991.doc -29· 外方向上遞減之孔隙率且因此流阻遞增之多孔結構5 3 3。淨 效果與參考圖7所討論相同。可改變通道之其他特徵以獲得 沿通道之徑向範圍流阻之類似改變。舉例而言，通道可包 括安置在各個徑向位置上之擋板或部分障礙物。在另一變 體中，在通道下游方向上，每一通道之内部及外部邊緣可 具有不同長度。舉例而言，在通道延伸穿過板之情況下， 可改變徑向上板之厚度，以改變徑向上通道之長度及因此 改變通道之流阻。 圖9Α及9Β提供本發明之一實施例之反應器的側視圖，其 包括圖9Α中密度匹配之前及圖9]3中密度匹配之後進氣口 之每一單位橫截面積的反應物氣體密度經由垂直氣體流動 速率之代表圖。内部反應室9 〇 〇包括一組注入口 91 〇及總氣 體流動之模型代表圖920，其中線性流動區域以流動圖案 940展示，且表示不欲之穩定層狀再循環區域之非線性氣體 流動之渦流以總氣體流動槙型92〇之開口區域93〇展示。如 圖9 Α雖然當氣體流動為每一單位面積之流動速率（例如線 速度）匹配而密度不匹配時，非線性氣體流動渦流93〇相當 大，但當執行密度匹配時渦流消失。在圖9B中，在已將流 動速率匹配及密度匹配模型化之情況下，未出現相當大之 非線性氣體流動渦流。 圖10A及10B提供本發明之一實施例之氣體分布前部友 晶圓載體的分解俯視圖，其包括圖1〇A中密度匹配之前及圖 10B中密度匹配之後反應物氣體密度經由進氣口之每一單 位面積之水平氣體流動速率/速度之代表圖。或者，可量測 124991.doc -30· 1375731
反應器每一單位面積之水平氣體流動速率。例如，一實施 例可具有一組密度約為155個進口 /平方公分之進氣口，如 2005 年 7月 29 日申請標題為"MULTI-GAS DISTRIBUTION INJECTOR FOR CHEMICAL VAPOR DEPOSITION reactors"之美國專利申請案第11/192,483號中所述，該 申請案讓渡於本申請案之受讓人且因此以全文引用的方式 併入本文中。進氣口之橫截面積視所用進口類型而變。在 一實施例令’喷射器中烷及氩化物管分別具有約 〇·〇47"(〇.18 mm)及〇.〇89"(〇 35 mm)之直徑或分別具有 1.7e-3平方吋及6.2e_3平方吋之面積。喷射器之間的間隔為 約〇.35"(1.3 mm) »其他可使用之喷射器具有内徑為約 0.04"(面積=1.2e-3平方吋）、同等間隔約〇u"之喷射器，或 為直控為1/4”-3/8"之管、進料腔大小變化（〇5至〇75"寬， 0.125至0.25”深，及至3”長）之噴射器。進氣口與反應室 之間的界面處之橫截面積為如此’儘管該面積可視實施及 應用而變。本文提及之橫截面積通常為進口（其中氣流在其 中流動）之内部橫截面積。 在圖10A中，展示反應室900，其具有一組在其上方之注 入口 1010,其中注入流動速率匹配（但密度不匹配）用於沈積 之氣體。提供沈積表面流動模型1000，其中不欲之穩定層 狀再循環區域及因此不均勻沈積展示為開口區域1〇2〇。在 圖10B中，當在注入口 1030除流動速率（進氣注入口之每一 單位橫截面積）匹配外還執行密度匹配時，密度匹配沈積表 面流動模型1040展示沒有渦流、不欲之穩定線性再循環、 124991.doc 1375731 奈流或開口區域，因此展示經由將流動速率/速度匹配及密 度匹配加讀合獲得沈積之均句性増力”雖然已參考特定 實施例來描述本文中之本發明，但應瞭解此等實施例僅說 明本發明之原理及應用。因應瞭解可作出對說明性實 施例之大量修改且可在不悖離如隨附申請專利範圍界定之 本發明之精神及範疇之情況下設計其他配置。 工業適用性
本發明可應用於電子製造業且其中希望經由電子組件上 材料之磊晶成長來大量製造電子組件。本發明可應用於（例 如）垂直盤反應器，該等反應器用於電子組件之石夕晶圓上材 料之遙晶成長。 【圖式簡單說明】 圖1Α為描述本發明之一實施例之反應器的示意圖。 圖1B為圖1 A之實施例中所用之基板載體的俯視圖。
圖2為描述本發明之另一實施例之反應器的不完全部分 正視圖。 圖3為沿圖2中線3-3之不完全圖。 圖4為本發明之又一實施例之反應器中所用板的不完全 仰視圖。 圖5 A為描述本發明之又一實施例之反應器的不完全部分 正視圖。 圖5B為沿圖5A中線5B-5B之剖面圖。 圖6、7及8為類似於圖4但描述本發明之額外實施例中所 用之板之部分的圖。 124991.doc •32· 1375731 圖9A及9B提供本發明之一實施例之反應器的側視圖，其 包括圖9A中密度匹配之前及圖9B中密度匹配之後的垂直 總氣流流動速率之流體流動代表圖。 圖10A及]0B提供本發明之一實施例之氣體分布前部及 晶圓載體的分解俯視圖，其包括圖10A中密度匹配之前及圖 10B中密度匹配之後反應物氣體密度經由水平氣體流動速 率/速度之流體流動代表圖。 【主要元件符號說明】 1 2 3-3 反應室 基板載體 線 3a、3b、3c 基板 4 反應氣體之共同供給來滹 5 載氣之共同供給來源 5B-5B 線 6a ' 6b ' 6c ' 6d 反應氣體源 7a ' 7b、7c、7d 載氣源 8a ' 8b ' 8c ' 8d 氣流進口 9a、9b、9c、9d 組合氣流 10a、10b、10c、lOd 帶 11 排氣α 12 旋轉驅動系統 13a、13b、13c、13d 桿 14 軸 124991.doc -33· 1375731 16 17 17a、17b、17c、17d、 17e、17f、17g 18 19 20a、20b、20c、20d 21 36a ' 36b ' 36c ' 36d、 36e、36f ' 36g 102 106a、106b、106c、106d 107a、107b、107c、107d、 頂壁 徑線 半徑 處理表面 第二載氣之共同供給來源 載氣源 第二反應氣體供給來源 進氣口 基板載體 反應物氣體源 載氣源 119a、119b、119c、119d 108a、108b、108c、108d
109a、109b、109c、109d 114 118 201 207a、207b ' 207c、207d 208a、208b、208c、208d 209a、209b、209c、209d 210d 214 進氣口 氣流 轉軸 處理表面 反應室 載氣源 進氣口 氣流 最内部區域 中心軸 124991.doc • 34· 1375731 215 多孔板 216 頂壁
219a ' 219b、219c、219d 219 230d 232d 250 254a、254b、254c、254d 256 258 306 > 307 308a、308b、308c、308d 314 330a、330b、330c、330d 332a、332b ' 332c、332d 406 、 407 414 416 430 432 514 530 531 ' 533 532 第二載氣源 共同直徑 反應物氣體端口 載氣端口 障壁 空間 壁 空間 導管 進氣口 轴 反應物氣體端口 載氣端口 導管 軸 頂板 反應物氣體通道 載氣通道 轴 反應物氣體通道 多孔結構 載氣通道 124991.doc -35- 1375731 900 反應室 910 注入口 920 930 940 1000 1010 、 1030 總氣體流動模型 開口區域 流動圖案 沈積表面流動模型 注入口
1020 1040 開口區域 密度匹配沈積表面流動模型 h 間隔距離 ia、ib、ic、id va、vb、vc、vd a 載氣莫耳流動速率 反應氣體莫耳流動速率 旋轉速率
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Claims (1)

  1. 第096136935號專利申請_ '曰 中文申請專利範固替_換基IpLQO年11 十、申請專利範圍 方法，其包含 h —種處理基板之 Z 氣體處理腔室中繞一轴旋轉一基板載體，同時在 該載體上支標—或多個基板，以致-或多個待處理之該 等基板之表面實質上垂直於該旋轉軸； 將各具有 p L·^ «i 匕知％截面流出面積之複數個氣流經由複 數個進翁D λ y + ”弓至該腔室中朝向該基板，各該氣流含有 旦 種裁·氣’該等氣流+之至少S不同氣流含有分子 。。同之不同载氣，該等氣流之每一者令該等載氣之每 T位&截面積的流動速率係經選擇錢構成每一氣流 氣體之〜费度與構成其他氣流之氣體之總密度相同， 得構成每一氣流之每一單位橫截面積之氣體總流動 速率與構成每—甘A A & ，、他氣流之每一單位橫截面積氣體之總 流動速率相同。 2 ·如請求項1之方沐 ’/、中該等氣流中之至少一者包括至少 兩種不同載氣。 3.如請求項1之方法 去其中該等氣流中之至少一者包括一反 應物氣體。 4.如請求項1之方法， 經由複數個噴嘴弓丨 截面積。 其中該引入該複數個氣流之步驟包括 入該等氣流，每一喷嘴具有一已知橫 5. 如請求項1之方法， _ 其中該引入該複數個氣流之步驟包括 經由具有一已知播进 仏m面狹縫面積之一氣體狹縫通道引入 該等氣流。 124991-1001109.doc 1375731 6. —種處理基板之方法，其包含： 在一氣體處理腔室中繞一軸旋轉一基板載體，同時在 、 該載體上支撐一或多個基板，以致一或多個待處理之該 等基板之表面實質上垂直於該轴； 將複數個氣體經由複數個各具有一橫截面輸入面積之 氣體輸入端引入該腔室中； 於一第一氣流中將至少一種具有一第一載氣 第一載氣及-種具有H子量之第二氣體經由該等 氣體輸入端之第-者引入該腔室令，該第_載氣分子量· 不同於該第二分子量，該第一氣流具有一第一每一單位 橫截面輸入面積之總氣體流動速率及一第一總氣體密 度； 於一第二氣流中將至少一種具有一第三分子量及一第 三氣體流動速率之第三氣體經由該等氣體輸入端之第二 者引入°亥腔至中，該第二氣流具有一第二每一單位橫截 面輸入面積之總氣體流動速率及一第二總氣體密度； 使該第總氣體流動速率及該第二總氣體流動速率維書 持實質上相等；且 使°亥第一總氡體密度及該第二總氣體密度維持實質上 相等。 如。月求項6之方法，其令使第一與第二氣體流動速率及第 〃第氣體在'度維持實質上相等之該等步驟進一步包 含： 經由一第一 調質量流量調節器調節進入該第一氣體 124991-1001109.doc 1375731 輸入端中之該第一載氣之流量；且· ’-二由一第二可調質量流量調節器調節進入該第二氣體 輸入端令之該第二氣體之流量。 8. 如。月求項6之方法，其中使第一與第二氣體流動速率及第 一與第二氣體密度維持實質上相等之該等步驟進一步包 含調節該等氣體輸入端之該第一者的橫截面輸入面積。 9. 如請求項6之方法，其進一步包括 將該第一载氣及該第二及第三氣體經由一實質上平行 於該等基板之氣體狹縫通道引入該反應室中。 10·如請求項6之方法，其進一步包括： 將該第一载氣及該第二及第三氣體藉助於位在實質上 平打於該等基板之氣體喷頭表面上之噴嘴引人該反應室 中，該等噴嘴實質上指向該等基板。 11. 如請求項6之方法，其進一步包括： 提供一反應物氣體作為該第三氣體。 12. 如請求項1〇之方法，其進一步包括： 提供一反應物氣體作為該第二氣體。 13. 如請求項10之方法’其進一步包括： 在S玄第二氣體輸入端連同該反應物氣體一起提供額外 的載氣。 14. 如請求項1〇之方法’其進一步包括： 在一第三氣體輸入端提供一第四氣體，其具有一第四 每一單位橫截面輸入面積之氣體流動速率及一第四氣體 分子量，該第三氣體輸入端具有一第三總氣體流動速率 124991-1001109.doc 1375731 及一第三總氣體密度； 使該第-總氣體流動速率、該第二總氣體流動速率及 該第三氣體流動速率維持實質上相等；且 产使該第一總氣體密度、該第二總氣體密度及該第三總 氣體密度維持實質上相等。 15. 如請求項6之方法，其進-步包含： 提供—載氣作為該第二氣體且提供一載氣作為該第三 氣體。 16. 如請求項15之方法，其進一步包含： 在一第二氣體輸入端提供一第四載氣，其具有一第四 每單位橫截面積之載氣流動速率及一第四載氣分子 置，忒第二氣體輸入端具有一第三總氣體流動速率及一 第三總氣體密度； 使該第一總氣體流動速率、該第二總氣體流動速率及 S玄第二氣體流動速率維持實質上相等； 使該第一總氣體密度、該第二總氣體密度及該第三總 氣體密度維持實質上相等。 17. —種用於處理一基板之反應器，其包含： 一反應室； 一基板载體，其係可移動地安裝在該反應室内，由此 至少一個基板可安裝在該基板載體上； 複數個與該室氣體連通之進氣口，該等進口係經構造 及排列以致每一進口引導一氣流至該室中朝向該基板載 體，該等進口各具有一各別進氣口面積，該面積為與該 12499I-1001109.doc 1375731 反應室氣體連通之該進口在該進氣口與該反應室之間的 界面處的橫截面，1_進氣口具有立進氣口面 積之總氣體流動速率及穿過其之氣體的一總氣體密度， 具有一第一載氣分子量之一第一載氣之一第一來源， 其與在一第一每一單位面積之載氣流動速率下之至少該 等進口之一第一者連接， 具有一第一氣體分子量之一第二氣體之一第二來源， 其與在一第二每一單位面積之氣體流動速率下之至少該 等進口之該第一者連接， 具有一第三分子量之一第三氣體之一第三來源，其與 在一第二母一早位面積之氣體流動速率下之至少該等進 口之一第二者連接’其中該第一載氣流動速率、該第二 氣體流動速率及該第三氣體流動速率係經選擇以使得在 該等進口之該第一者處的該總氣體流動速率與在該等進 口之該第二者處的該總氣體流動速率實質上相等，且使 得在該等進口之該第一者處的該總氣體密度與在該等進 口之該第二者處的該總氣體密度實質上相等。 18. 如請求項17之反應器，其中該第二氣體為一載氣。 19. 如請求項18之反應器’其中該第三氣體為一載氣。 20. 如請求項17之反應器’其中該第二氣體為一反應物氣體。 21. 如請求項20之反應器’其中該第三氣體為一載氣。 22. 如請求項20之反應器，其中該第三氣體為一反應物氣 體，其進一步包含： 具有一第四分子量之一第四載氣之一第四來源，其與 124991-1001109.doc 在一第四每一單位面積之载氣流動速率下之至少該等進 口之該第二者連接’其中該第_载氣流動速率、該第二· 氣體流動速率'該第三氣體流動逮率及該第四載氣流動 _ 速率係經選擇以使得在該等進口之該第一者處的該總氣 體流動速率與在該等進口之該第二者處的該總氣體流動 速率實質上相等，且使得在該等進口之該第一者處的該 總氣體密度與在該等進口之該第二者處的該總氣體密度 實質上相等》 23 24 25. 26. 如凊求項17之反應器，其中該等進氣口之每一者係選自 獨立喷嘴、凹口、氣體噴頭及氣體狹縫。 如β求項17之反應器，其進一步包括：一第一流動速率 控制裝置，該第-流動速率控制裝置與該第一載氣相關 聯且控制該第-載氣至至少該第—進氣卩之流動速率； 一第二流動速率控制裝置，該第二流動速率控制裝置與 該第二氣體相關聯且控制該第二氣體i至少豸第一進氣 口之流動速率；及-第三流動速率控制I置，該第三流 動速率控制裝置控制該第三氣體至至少該帛^氣口之 _ 流動速率。 如請求項24之反應器’纟中該等流動速率控制裝置為可 調質量流量控制器。 一種維持一化學氣相沈積系統中層流之方法，該系統使 用經由複數個具有一進口橫截面積之進氣口進入至一含 有一或多個基板之密封氣氛環境中的複數個氣體，該2 數個進氣口之每—者具有各別的每—單位面積之氣㈣ 124991-1001109.doc -6 - 27. 28. 29. 30. 動速率及各別的氣體密度，該方法包含： 將該複數個氣體之-第一+集弓}導穿過該等進氣 第一者； 將該複數個氣體之-第二子集弓！導穿過該等進氣口之 第二者，該第二子集中該等氣體之至少一者不在該第— 子集中； 維持該第一進氣口處每一單位面積之該第一氣體子集 ，該總氣體流動速率與該第二進氣口處每一單位面積： 該第二氣體子集之該總氣體流動速率之間實質上相 且 寻， 六：持穿過該第一進氣口之該第_氣體子集之該總氣體 =與穿過該第二進氣σ之該第二氣體子集之該總 役度之間實質上相等。 篮 如請求項26之方法’其中該複數個氣體之該第一子集包 括第：載氣’且其甲該複數個氣體之該第二子集包括第 -載氣’該第一載氣與該第二載氣不同。 ^請求項26之方法’其中該維持該總氣體流動速率之間 :質上相等之步驟係藉助於複數個與該複數個氣體中該 等乳體之每-者相關聯的氣體流量調節裝置來執行。 如《月求項28之方法，其申咳蓉备雜，去旦 流量調節器。4氣“量調節裝置為質量 如。月求項26之方法’其中該複數個氣體之該第一子集包 括至少一種栽氣及至少一猶p名挪 #烷乳體，且其中該複數個氣 體之該第一子集包括至少一 乂種载氣及至少-種氫化物氣 124991-1001109.doc 體 31.如請求項26之方法，其進一步包含： 調即該複數個氣體之該第一子集中該等氣體之至少— 者及該複數個氣體之該第二子集t該等氣趙之至少一者 的乳體流動速率以維持該總氣體流動速率之間實質相 等；且 調正該複數個氣體之該第一子集中所包括之氣體的選 擇’以維持穿過該第一進氣口之該第—氣體子集之該總 軋體狯度與穿過該第二進氣口之該第二氣體子集之該總 氣體密度之間實質上相等。 124991-1001109.doc
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070071896A1 (en) 2003-08-20 2007-03-29 Veeco Instruments Inc. Alkyl push flow for vertical flow rotating disk reactors
US7480974B2 (en) * 2005-02-15 2009-01-27 Lam Research Corporation Methods of making gas distribution members for plasma processing apparatuses
KR101443665B1 (ko) * 2006-10-06 2014-10-02 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 수직 흐름 회전 디스크 리액터를 위한 밀도 매칭 알킬 압출 흐름
WO2008088743A1 (en) 2007-01-12 2008-07-24 Veeco Instruments Inc. Gas treatment systems
DE102007010286B4 (de) * 2007-03-02 2013-09-05 Freiberger Compound Materials Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Verbindungshalbleiterwerkstoffs, einer III-N-Schicht oder eines III-N-Bulkkristalls, Reaktor zur Herstellung des Verbindungshalbleiterwerkstoffs, Verbindungshalbleiterwerkstoff, III-N-Bulkkristall und III-N-Kristallschicht
DE202007019184U1 (de) * 2007-09-11 2010-12-30 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Vorrichtung zur Behandlung oder Beschichtung von Oberflächen
WO2009049020A2 (en) 2007-10-11 2009-04-16 Valence Process Equipment, Inc. Chemical vapor deposition reactor
KR100994920B1 (ko) * 2008-06-05 2010-11-17 주식회사 소로나 기상 자기조립 단분자막 코팅장치
US8895107B2 (en) 2008-11-06 2014-11-25 Veeco Instruments Inc. Chemical vapor deposition with elevated temperature gas injection
US9070818B2 (en) * 2009-07-17 2015-06-30 Soitec Methods and structures for bonding elements
KR101108879B1 (ko) 2009-08-31 2012-01-30 주식회사 원익아이피에스 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치
KR101625078B1 (ko) * 2009-09-02 2016-05-27 주식회사 원익아이피에스 가스분사장치 및 이를 이용한 기판처리장치
JP5689294B2 (ja) * 2010-11-25 2015-03-25 東京エレクトロン株式会社 処理装置
US9303319B2 (en) * 2010-12-17 2016-04-05 Veeco Instruments Inc. Gas injection system for chemical vapor deposition using sequenced valves
US8728239B2 (en) * 2011-07-29 2014-05-20 Asm America, Inc. Methods and apparatus for a gas panel with constant gas flow
JP6038618B2 (ja) * 2011-12-15 2016-12-07 株式会社ニューフレアテクノロジー 成膜装置および成膜方法
KR101929481B1 (ko) * 2012-03-26 2018-12-14 주성엔지니어링(주) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US20130255784A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Gas delivery systems and methods of use thereof
AU2013289866B2 (en) * 2012-07-13 2015-04-02 Gallium Enterprises Pty Ltd Apparatus and method for film formation
JP2015056632A (ja) * 2013-09-13 2015-03-23 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸化膜の製造方法
WO2016052333A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体
CN107723790B (zh) * 2016-08-12 2020-07-07 上海新昇半导体科技有限公司 一种外延设备、设备制作方法及外延方法
JP6740799B2 (ja) * 2016-08-17 2020-08-19 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
RU2673515C2 (ru) 2017-02-02 2018-11-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Монолюм" Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов iii группы и устройство для его осуществления
US20180245216A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus
JP6856576B2 (ja) * 2018-05-25 2021-04-07 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
JP7024740B2 (ja) * 2019-01-16 2022-02-24 株式会社デンソー 半導体製造装置
JP6987821B2 (ja) * 2019-09-26 2022-01-05 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム
EP4067532A4 (en) * 2019-11-27 2023-08-16 Sino Nitride Semiconductor Co, Ltd GAN MATERIAL GROWTH LINEAR SPRAY HEAD
CN114277360B (zh) * 2021-12-29 2023-11-24 季华实验室 一种化学气相沉积装置

Family Cites Families (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010045A (en) * 1973-12-13 1977-03-01 Ruehrwein Robert A Process for production of III-V compound crystals
US4369031A (en) * 1981-09-15 1983-01-18 Thermco Products Corporation Gas control system for chemical vapor deposition system
US4579609A (en) 1984-06-08 1986-04-01 Massachusetts Institute Of Technology Growth of epitaxial films by chemical vapor deposition utilizing a surface cleaning step immediately before deposition
JPH0645890B2 (ja) * 1985-12-18 1994-06-15 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
US4741354A (en) * 1987-04-06 1988-05-03 Spire Corporation Radial gas manifold
JPS6447017A (en) * 1987-08-18 1989-02-21 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JP2668687B2 (ja) 1987-11-27 1997-10-27 富士通株式会社 Ｃ ｖ ｄ 装 置
JPH0296324A (ja) * 1988-09-30 1990-04-09 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法およびそれに用いる気相成長装置
US4980204A (en) * 1987-11-27 1990-12-25 Fujitsu Limited Metal organic chemical vapor deposition method with controlled gas flow rate
DE68904230T2 (de) 1988-04-29 1993-05-06 Hughes Aircraft Co System zur automatischen kontrolle der deposition einer schicht in real-zeit.
JPH02187018A (ja) 1989-01-13 1990-07-23 Mitsubishi Electric Corp 化学気相成長装置
US4993358A (en) * 1989-07-28 1991-02-19 Watkins-Johnson Company Chemical vapor deposition reactor and method of operation
US5106453A (en) * 1990-01-29 1992-04-21 At&T Bell Laboratories MOCVD method and apparatus
JPH03262116A (ja) 1990-03-13 1991-11-21 Fujitsu Ltd Ｃｖｄ装置
US5091320A (en) * 1990-06-15 1992-02-25 Bell Communications Research, Inc. Ellipsometric control of material growth
US5269847A (en) * 1990-08-23 1993-12-14 Applied Materials, Inc. Variable rate distribution gas flow reaction chamber
US5324386A (en) * 1991-03-19 1994-06-28 Fujitsu Limited Method of growing group II-IV mixed compound semiconductor and an apparatus used therefor
JP3215498B2 (ja) 1992-05-27 2001-10-09 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP2790009B2 (ja) 1992-12-11 1998-08-27 信越半導体株式会社 シリコンエピタキシャル層の成長方法および成長装置
US5709745A (en) 1993-01-25 1998-01-20 Ohio Aerospace Institute Compound semi-conductors and controlled doping thereof
US5393232A (en) * 1993-11-15 1995-02-28 Haines; William C. Visual aid system
KR0158780B1 (ko) 1994-12-22 1998-11-16 가네꼬 히사시 화학 증착법에 의한 박막형성 방법 및 장치
KR100201386B1 (ko) * 1995-10-28 1999-06-15 구본준 화학기상증착장비의 반응가스 분사장치
US5843234A (en) * 1996-05-10 1998-12-01 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for aiming a barrel reactor nozzle
US5976261A (en) * 1996-07-11 1999-11-02 Cvc Products, Inc. Multi-zone gas injection apparatus and method for microelectronics manufacturing equipment
KR20000069146A (ko) * 1996-11-27 2000-11-25 로벤 에프. 리차드 쥬니어 화학 기상 증착 장치
US5956148A (en) * 1996-12-20 1999-09-21 Texas Instruments Incorporated Semiconductor surface measurement system and method
KR100505310B1 (ko) * 1998-05-13 2005-08-04 동경 엘렉트론 주식회사 성막 장치 및 방법
US6289842B1 (en) * 1998-06-22 2001-09-18 Structured Materials Industries Inc. Plasma enhanced chemical vapor deposition system
JP4056144B2 (ja) * 1998-09-10 2008-03-05 株式会社エフオーアイ プラズマ処理装置
JP3556483B2 (ja) * 1998-09-18 2004-08-18 鐘淵化学工業株式会社 シリコン系薄膜光電変換装置の製造方法
US6280581B1 (en) * 1998-12-29 2001-08-28 David Cheng Method and apparatus for electroplating films on semiconductor wafers
US6499425B1 (en) * 1999-01-22 2002-12-31 Micron Technology, Inc. Quasi-remote plasma processing method and apparatus
JP2000286251A (ja) 1999-03-31 2000-10-13 Japan Storage Battery Co Ltd 紫外線処理装置
US6480286B1 (en) * 1999-03-31 2002-11-12 Matsushita Electric Inudstrial Co., Ltd. Method and apparatus for measuring thickness variation of a thin sheet material, and probe reflector used in the apparatus
US6511539B1 (en) * 1999-09-08 2003-01-28 Asm America, Inc. Apparatus and method for growth of a thin film
DE10003758A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-02 Aixtron Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Abscheiden wenigstens eines in flüssiger oder gelöster Form vorliegenden Prekursors
JP4409714B2 (ja) * 2000-04-07 2010-02-03 東京エレクトロン株式会社 枚葉式熱処理装置
US6534332B2 (en) * 2000-04-21 2003-03-18 The Regents Of The University Of California Method of growing GaN films with a low density of structural defects using an interlayer
JP2001351864A (ja) * 2000-06-09 2001-12-21 Toshiba Ceramics Co Ltd 薄膜気相成長方法及び該方法に用いられる薄膜気相成長装置
JP2002064084A (ja) * 2000-08-17 2002-02-28 Sumitomo Metal Ind Ltd プラズマ処理用ガス導入装置およびプラズマ処理方法
US6333272B1 (en) * 2000-10-06 2001-12-25 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
JP2002155366A (ja) * 2000-11-15 2002-05-31 Tokyo Electron Ltd 枚葉式熱処理方法および枚葉式熱処理装置
US6800173B2 (en) * 2000-12-15 2004-10-05 Novellus Systems, Inc. Variable gas conductance control for a process chamber
US6902623B2 (en) * 2001-06-07 2005-06-07 Veeco Instruments Inc. Reactor having a movable shutter
US20030198754A1 (en) * 2001-07-16 2003-10-23 Ming Xi Aluminum oxide chamber and process
US6730354B2 (en) * 2001-08-08 2004-05-04 Agilent Technologies, Inc. Forming ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 films
US7524532B2 (en) * 2002-04-22 2009-04-28 Aixtron Ag Process for depositing thin layers on a substrate in a process chamber of adjustable height
US7160577B2 (en) * 2002-05-02 2007-01-09 Micron Technology, Inc. Methods for atomic-layer deposition of aluminum oxides in integrated circuits
US6887523B2 (en) * 2002-12-20 2005-05-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method for metal oxide thin film deposition via MOCVD
DE10320597A1 (de) * 2003-04-30 2004-12-02 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleiterschichten mit zwei Prozessgasen, von denen das eine vorkonditioniert ist
US20070071896A1 (en) * 2003-08-20 2007-03-29 Veeco Instruments Inc. Alkyl push flow for vertical flow rotating disk reactors
US20050045498A1 (en) 2003-08-25 2005-03-03 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Cold pack
KR101309334B1 (ko) 2004-08-02 2013-09-16 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 화학적 기상 증착 반응기용 멀티 가스 분배 인젝터
US8092599B2 (en) * 2007-07-10 2012-01-10 Veeco Instruments Inc. Movable injectors in rotating disc gas reactors
KR20090022557A (ko) * 2007-08-31 2009-03-04 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 그를 이용한절연막 형성 방법
US20090236447A1 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling gas injection in process chamber
US9303319B2 (en) * 2010-12-17 2016-04-05 Veeco Instruments Inc. Gas injection system for chemical vapor deposition using sequenced valves

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