TWI390608B - 氣體處理系統 - Google Patents

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TWI390608B
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Alex Gurary
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Veeco Instr Inc
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Description

氣體處理系統 [相關案參考資料]
本專利申請案主張申請日為2007年7月12日之美國臨時專利申請案第60/880,243之優先權，將其揭示內容以引用方式併入本文中。
本發明係有關用於反應性氣體相處理之系統，諸如化學氣相沉積。
化學氣相沉積("CVD")反應器允許進行基板處理，如處理於反應室內部之晶圓載體上所安裝之晶圓。有關氣體分配注射器或注射頭之組件係以面向晶圓載體之方向安裝。注射器一般包含複數個氣體入口，其提供一些氣體組合給該室以進行化學氣相沉積。一些氣體分配注射器提供檔板或運載氣體，其在化學氣相沉積方法期間有助於提供層流氣流，其中運載氣體一般不參與化學氣相沉積。許多氣體分配注射器具有包含氣體入口之噴頭設計，該等氣體入口係以一模式間隔配置在頭部。
氣體分配注射器一般允許來自注射器表面上之氣體入口之前驅氣體的方向朝反應室之某些目標區，晶圓可於該目標區域經過處理以進行如材料層外延生長之製程。理想地，前驅氣體係以前驅氣體儘可能地接近晶圓反應，因此最大化晶圓表面上之反應製程及外延生長的方式指向晶圓載體。
在許多金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法中，舉例來說，由金屬有機物和氫化物，如氨或砷組成的前驅氣體組合物係藉由注射器導入反應室中。輔助製程之運載氣體，如氫、氮或惰性氣體，如氬或氦亦可藉由注射器導入反應器中。前驅氣體在反應室中混合並反應以形成沉積於室內所固定之晶圓上。該運載氣體一般有助於晶圓載體保持層流。
依此方式可以獲得如GaAs、GaN、GaAlAs、InGaAsSb、InP、ZnSe、ZnTe、HgCdTe、InAsSbP、InGaN、AlGaN、SiGe、SiC、ZnO及InGaAlP及其類似物之半導體化合物外延生長。可進行其他氣體處理方法以達到除外延生長之外的目的，如舉例來說蝕刻。
然而，許多現有的氣體注射器系統具有操作效率或均勻沉積受到干擾的問題。舉例來說，現有的氣體分配注射系統之前驅注射模式可能含有顯著的"盲區"(無來自注射器表面上之氣體入口之活性流的空間)而在注射器附近產生回流模式。
這些回流模式可能導致前驅化學製品預反應而在注射器上產生不想要的反應產物沉積。另外，不想要的沉積可發生在反應室的牆壁上。此不像要的沉積消耗反應物並降低製程的效率和再現性。此外，沉積在注射器上或反應器壁上的反應產物可經位移並且可污染欲處理之基板。因此，許多現有的系統要求頻繁清理反應器，其進一步降低生產力。
技術上已極努力地致力於使整個晶圓載體範圍達到均一的反應條件以確保該等沉積層在所有基板上均勻地生長。另一項要求係確保供給所有反應器區域之製程氣體能夠有效地使用並且沒有浪費。然而，這些操作方面仍需要進一步改良。
因此，除了此領域之所有努力外，將希望有進一步改良。
本發明之一方面係為氣體處理反應器提供注射頭。依據本發明此方面之頭部係理想地包含界定複數個具有面向下游方向之開口之氣體入口的結構。該頭部更進一步理想地含有擴散器元件，其係配置於相鄰氣體入口之間，擴散器元件從氣體入口沿下游方向延伸並且沿下游方向逐漸變細。如下進一步討論般，擴散器元件可抑制氣體於注射頭附近的回流。
本發明之另一方面提供以至少一第一氣體和第二氣體氣體處理處理一或多個基板之反應器。根據本發明此方面之反應器係理想含有反應室和承載一或多個基板之基板固定器。基板固定器係理想地安裝於反應物室內以圍繞沿上游方向和下游方向延伸之軸旋轉。根據本發明此方面之反應器係亦理想地含有注射頭，其係配置於基板固定器上游。注射器係理想地具有界定複數個第一氣體入口之結構，該第一氣體入口係配置於沿垂直於軸之第一輻射方向延伸之第一列以及配置於沿垂直於軸並且垂直於第一輻射方向之 第二輻射方向延伸之第二列。該注射頭亦理想地含有複數個第二氣體區域入口，該第二氣體地區入口係配置於注射頭之四分圓處環繞在第一氣體入口列間之軸。視情況，注射頭更進一步界定配置於該軸之中央第二氣體入口。
第一氣體入口列係理想地終止於反應室牆內部。換言之，第一氣體入口列係理想地自該等軸延伸第一徑向距離，然而第二氣體區域入口係理想地自該等軸延伸第二徑向距離，其中第一徑向距離小於第二徑向距離。如下進一步討論般，該裝置可抑制該室壁上不想要沉積。
本發明其餘方面還提供處理基板的方法，該方法理想地採用與如上所論與反應器及噴頭有關之特徵。
現在參考圖片，其中類似數字指示類似元件，圖1顯示根據本發明一具體實施例併有多-氣體注射器之旋轉盤式反應器。
如圖1所圖解顯示般，該裝置包含普遍圓柱形反應室10，其一般具有由不銹鋼或其他實質上不與製程氣體反應之材料所形成的牆。該反應器一般包含其他組件如底板和排氣口(未顯示)。安裝主軸12和普通盤狀晶圓(基板)載體14以圍繞與圓柱形室同軸之軸16旋轉。基板如晶圓18係固定於晶圓載體上並具有欲處理之基板表面20，其實質上係垂直於軸16並且沿著箭頭U所顯示之軸面向上流方向放置。
基板載體和基板以慣用組件(未顯示)保持在升溫狀態 上。舉例來說，安裝在主軸上之發熱感受器(未顯示)可藉由一組電熱元件(未顯示)來加熱。發熱元件一般係由折射金屬例如(但不限於此)，舉例來說，鉬、鎢或錸及其類似物，或非金屬比如石墨所製成。在此系統中，加熱係由發熱元件傳導至感受器並由感受器傳導至基板載體。發熱元件可劃分成多個加熱區域。用於發熱元件的金屬可能依據欲執行之反應以及特殊反應器和化學氣相沉積室所需之加熱特性來選擇。熱檔板較佳係配置於發熱元件和感受器下方。換句話說，晶圓載體可藉由發熱元件直接加熱。
氣體分配注射頭22係位於該室上游端(如在圖1中所見般，末端係朝向圖式之頂端)。氣體分配注射頭含有界定內表面24之結構，其中該內表面24係面向圖1中箭頭所指的下游方向(如在圖1中所見般，該方向係沿著基板載體的旋轉軸朝向圖式底部)。
適合的裝置如在反應器側面或環形牆中之進出孔101(圖2和圖3)係供晶圓的裝載與卸載用。在所描繪之特別具體實施例中，晶圓載體14係可移動的。安裝普通環狀光閘103以沿上游及下游方向運動。當光閘103如圖2所示係處於縮回或開放位置，可自該室中移除具已處理晶圓之晶圓載體14並且以運送欲處理晶圓之新晶圓載體14代替。當光閘103係如圖3所示處於推進或閉合位置，其包圍晶圓載體14並且覆蓋進出孔101。在此位置，光閘103形成反應室牆的一部分。光閘103之內表面105係理想地圍繞晶圓載體之旋轉軸16旋轉的表面。光閘103係理想地具備冷卻劑通道 (未顯示)，其係連接至冷卻液循環器以將光閘溫度保持在晶圓載體溫度以下之溫度。
反應器亦含有稱為"受限入口"元件之環狀軸環102。軸環102界定內表面104，其從頭部22向下延伸並且形成反應器壁之一部分。表面104亦呈圍繞軸16旋轉之表面形式並且沿下游方向遠離軸16稍微向外輻射地呈喇叭狀展開。當光閘103係處於推進或閉合位置(圖3)，該軸環102之表面104實質上與該光閘103的內表面105相連。軸環102亦可能具有冷卻劑通道。
雖然在此描述進出孔和光閘，但其他反應器可具有其他進出系統，如，舉例來說，藉由反應器之可拆卸式頂端或底部之晶圓頂端裝載或底部裝載。在此未特別論述之該反應器之其他特徵舉例來說可為用於Veeco儀器公司商標TURBODISC出售之反應器類型。
如圖4和圖5中所見，氣體分配和注射頭22包含歧管組合件107，其可由一板或更普遍地複數個板彼此重疊所形成。該歧管組合件107於其下游表面具有凹口，其界定朝該歧管組合件下游表面開放之氣體導管。數個此氣體導管109，111,113係顯示於圖4中。在本文中稱為"冷卻板"或"擴散器"之元件115覆蓋歧管組合件107之下游表面。冷卻板115具有連接到循環冷卻劑源之冷卻劑通道116。冷卻板115界定該分配和注射頭22之下游表面24，亦即，圖1-4中面朝圖式底部之表面。此表面在本文中亦稱為頭部22之"內部"表面24。在冷卻板115和歧管組合件107之間提供篩 子123。該篩子具有有限滲透性或多孔性。
冷卻板115界定複數個第一氣體入口117。如圖4和圖6中所示，各第一氣體入口117係呈一長狹槽形式。該等狹槽形成通路，其延伸穿過冷卻板115並且與下游或內表面連通，從而界定與反應室10內部連通之長端口。圖5中，第一氣體入口117係沿虛線所指示之兩列裝置。第一氣體入口或狹槽117亦概略表示於圖7中。該列垂直於軸16延伸並且彼此垂直且在軸處互相交叉。然而，該長狹槽或第一氣體入口117並無相交於軸16。各列狹槽117可包含兩個或多個狹槽。舉例來說，如圖7概略表示般，一列包含配置於接近(但非相交於)軸16處之內側狹槽117a和117b，並且其亦包含遠離該軸所配置之狹槽117c和117d。相似地，另一列包含輻射狀內側狹槽117e和117f，以及輻射狀外側狹槽117g和117h。
第一氣體入口117與部分歧管組合件107中之氣體導管連通。這些氣體導管於本文中係稱為第一氣體管道。舉例來說，如圖4中所見般，第一氣體入口117係藉由篩子123之一部分與第一氣體導管113連通。第一氣體導管係藉由圖5中虛線121所概略圖示之歧管組合件之內部連接與第一氣體源26相連。雖然第一氣體源在圖1中係以具有呈閥門形式之單一控制元件28的單一設備表示，第一氣體源和管道可包含更複雜的組件，該等組件係經安排以沿著第一氣體入口列之長度將具有相同或不同組成及/或流速之第一氣體供應至不同其之第一氣體入口。舉例來說，與輻射狀內 部第一氣體入口117a、117b、117e和117f(圖7)連通之第一氣體導管可連接在一起以形成一內部區域，而與輻射狀外側狹槽117c、117d、117g和117h連通之氣體導管可連接在一起形成輻射狀外部區。第一氣體供應裝置可經安排以於輻射狀內部區和輻射狀外部區供給具有不同組成及/或流速之第一氣體。該氣體之流速以及組成可經選擇，舉例來說，如PCT專利公開案第WO 2005/019496號中所論述般(將其揭示內容以引用方式併入本文中)以及同在申請中，通常指定美國專利公開申請案號第11/544,075號，以美國專利公開案第2007/0134419 A1號公開，亦將其揭示內容以引用方式併入。如該等公開案中所進一步論述般，第一氣體可包含反應性成分如，舉例來說，烷基以及可包含非反應性運載氣體如氮或氫。該第一氣體之組成在不同區域可能不同，從而包含不同比例的運載氣體，並因此使第一氣體之密度可與不同區域所釋放之第二氣體的密度相配。流速可能變化從而使第一氣體之排出速度與第二氣體之排出速度相配。
該注射器結構進一步界定複數個第二氣體區域入口125，其亦呈延伸穿過冷卻板115之長狹槽形式。此狹槽各止於通路下游端長形端口處朝冷卻板115內部或下游表面開放。因此，第二氣體區域入口亦與室10之內部連通。第二氣體區域入口係以一陣列配置於內表面24(圖1)中未經第一氣體入口117列佔用之區域中。第二氣體區域入口125係藉由篩子123與由歧管組合件107所界定之第二氣體導管連 通。舉例來說，圖5所描繪的入口125係與第二氣體導管109和111連通。第二氣體導管以及第二氣體區域入口125係藉由歧管組合件內之內部連接127並且經由一個或多概略描繪成閥門32之控制元件與一或多個第二氣體源30連接。第二氣體區域入口125以及連接管道可再分成多個區域，其可經獨立調節，從而在不同區域提供具有不同組成及/或流速之第二氣體。舉例來說，離軸16不同徑向距離處之第二氣體區域入口125可組成不同區域。
第二氣體區域入口125係配置於第一氣體入口列間之軸周圍注射頭之四分圓處。如圖5中所示，各四分圓內構成第二氣體區域入口125之長狹槽係彼此平行延伸。如圖5和圖6中所示，長形第二氣體區域入口125在各四分圓內係平行延伸穿過該四分圓之第一氣體區域入口列地延伸。因此，構成各第一氣體入口117之該長狹槽係於兩相鄰第二氣體區域入口125a和125b之間延伸。
如圖4、5和6中所示般，冷卻板115包括擴散器元件129。各擴散器元件係呈具有普通三角形截面之長刮刀。各此長刮刀係置於兩長狹槽狀氣體入口之間並且平行於該等長氣體入口地延伸。例如，如圖4和6中所示般，擴散器元件或刮刀129a係置於第一氣體入口117和第二氣體區域入口125a之間，而刮刀129b係置於第二氣體區域入口125a和125c之間。各刮刀129係沿下游方向逐漸變細至刮刀下游末端之相對尖銳邊緣131。雖然任何邊緣必然具有有限半徑，但邊緣131的半徑理想地係實質上小於1mm以及理 想地係非常小以至半徑在釋放氣體之動力學中不起任何明顯作用。刮刀的側面133理想地一直延伸至氣體入口。
冷卻板115理想地以安裝在軸16之端口的形式界定中心第二氣體入口135。第二氣體源30亦藉由進一步內部連接，例如歧管組合件107內之第二氣體管道(未顯示)並且藉由控制元件34(圖1)例如閥門連接至第二氣體中心入口135，其中該控制元件34係不同於與區域第二氣體入口125連接之控制元件。因此，第二氣體通過中心入口135之流速可以獨立於通過區域入口的流速地控制。視情況，發送至中心入口135之第二氣體的組成亦可獨立於發送至區域入口125之第二氣體之組成地控制。任何其他可控制第二氣體流速之裝置皆可用來替代閥門。
如圖7中所示般，第一氣體入口117列係終止於反應器壁內側，亦即，軸環102內表面104之內側。換言之，第一氣體入口列係從軸16延伸至第一徑向距離DR1 ，此距離係小於反應器容器的半徑，因此在各列外側端與反應器容器之牆之間留下間隙或徑向距離Gf 。在此特殊具體實施例中，反應器容器的半徑係由軸環102之內表面104所界定。第二氣體區域注射器125陣列係從該軸延伸至第二徑向距離DR2 ，第二徑向距離DR2 係大於第一徑向距離DR1 。如圖4和7中所示般，第二氣體區域注射器125陣列係延伸接近反應器之牆，亦即，接近軸環102之內表面104。第一徑向距離DR1 可能小於晶圓載體14之半徑。
上述討論之裝置可以實質上任何尺寸製得；最具代表性 地，晶圓載體14的直徑係大約3英寸(7.6cm)至大約18英寸(45.7cm)或更大。
操作時，將一或多個晶圓(基板)18固定於晶圓(基板)載體14上並且藉由反應器內之發熱元件保持在高溫下。晶圓載體14係以速率β在由馬達驅動之旋轉主軸上圍繞軸16旋轉。例如，β一般係大約500 RPM或更高，雖然速率β可以從大約300 RPM變化至1500 RPM或更高。溫度可以從大約350℃或更低變化至1600℃或更高。最適溫度係依據欲成長之特殊物質而定。於晶圓18之表面上執行所需處理之適當第一和第二氣體係經由頭部22導入。雖然可執行多種處理，但上述討論之裝置係最具代表性地用於金屬有機化學氣相沉積("MOCVD")中。例如，裝置可用於III-V半導體之MOCVD，其中第一氣體包括作為反應性成分之一或多種III族金屬之一或多個烷基，第二氣體包括作為反應成分之V族元素的氫化物，舉例來說，氨、砷或其類似物。因為此一III-V沉積方法的應用非常普遍，下列討論係關於此一方法。最具代表性地，流速可以從大約5公升/分鐘變化至300公升/分鐘。反應器的壓力範圍代表性地從大約25 Torr至500 Torr或更大。
當晶圓(基板)18係處於沉積反應之所需溫度下時，啟動第一氣體源26以將第一氣體例如含有金屬烷基化物之氣體餵入第一氣體入口117中，藉此自第一氣體入口117通常在室10內下游釋放第一氣體氣流。同時，啟動第二氣體源30以將第二氣體，例如包含V族氫化物的氣體餵入第二氣體 區域入口125，藉此自第二氣體區域入口125於通常朝向基板或晶圓18之下游釋放第二氣體氣流。第一和第二氣體之氣流無需精確對準下游，精確平行於旋轉軸16。隨氣體接近旋轉中的晶圓載體14，迫使其形成圍繞軸16之環流，並亦向外流離軸16並朝向晶圓載體周圍。隨著氣體接近晶圓載體14，氣體彼此混合，因此氣體在基板處或接近基板處反應，從而形成反應產物例如III-V半導體而沉積於基板之暴露表面上。
該氣體亦傾向於反應器本身之組件上形成不想要的沉積物。本發明之幾項特色防止此不想要之沉積。因為第一氣體注射器117列係從反應器壁輻射狀向內地終止，第一氣體在沿著反應器壁流動之氣體中的濃度顯著降低，因此該牆上之寄生沉積亦降低。例如，軸環102之內表面104上和光閘103之內表面105上的寄生沉積顯著減少。若第一氣體注射器列117之外側端與反應器壁之間的間隙或徑向距離Gf (圖7)過大，則衝擊在晶圓載體14外緣之氣體流部分及彼等晶圓載體外緣處之基板部分的第二氣體將不足。例如，在III-V化合物半導體生長系統中，若Gf 過大，則晶圓載體周圍之生長率將因烷基濃度不足而降低。然而，藉由適當地挑選Gf ，生長率在整個晶圓載體半徑範圍上大體上保持固定。最適宜的間隙Gf 將隨參數例如反應器的尺寸而變化。然而，對於使用465mm直徑之晶圓載體的反應器，使用大約18mm之間隙Gf 能提供良好結果。
錐形擴散器元件129大體上抑制注射頭22上不想要的沉 積。雖然本發明不侷限於任何操作原理，吾人相信此結果係藉由抑制接近注射頭22下游表面24之氣體回流而達成。吾人相信流出第一氣體入口117和第二氣體區域入口125之氣體係以如圖5中所示之平滑傳播流線S所指示般流出注射頭22。以此類型之流動，氣體從相鄰氣體入口併入所需均一向下流而無漩渦。
第一氣體入口117佈置成延伸穿過反應器直徑之兩列可提供旋轉晶圓載體附近第一氣體和第二氣體之良好混合並幫助確保整個晶圓載體圓周範圍具有足量比例之第一氣體。此改善反應效率並且幫助促進最佳化之生長。若僅使用一列第一氣體注射器，該系統將運作，但反應將在遠離該單排之一些場所中效率低。在此方法之變化例中，可使用超過兩個直徑列。例如，可使用三個直徑列。在另一變化例中，第一氣體注射器可以半徑列的形式例如，舉例來說，沿三或五半徑從中心軸向外延伸之列提供。
第二氣體中心入口135提供指向晶圓載體中心之第二氣體源，例如V族氫化物。此確保該等晶圓載體區域中接近中心軸16處將適當供應第二氣體，例如氫化物。流經中央入口135之第二氣體流動之獨立可調整性和控制可調整製程以彌補製程條件之變化，例如反應物之對流或擴散。此因此可改善沉積均勻性。
可使用以上討論特色之許多變化。例如，如圖8中所示，氣體入口可以彼此平行延伸之孔217、225列的形式，而非以長狹槽的形式提供。在此具體實施例中，擴散器元 件229係配置於相鄰列之孔之間，但相同列之孔間無擴散器元件。在另一裝置(圖9)中，擴散器元件可為金字塔狀而非刮刀狀。
當上述討論的具體實施例係以用於固定活性氣體加工，例如沉積方法之基板18的晶圓載體14顯示時，其預想不需要晶圓載體14並可將基板18直接放置於旋轉反應器表面，例如夾盤，而不需固定基板之晶圓載體。本文所稱並藉由箭頭D所標示之下游方向係從氣體分配注射頭22朝晶圓載體14的方向；其不需要處於相對於重力之任何特別方向。雖然上述討論之具體實施例顯示下游方向D係自室10之頂端朝向室10之底部，但氣體分配注射頭22亦可置於室10側面上(因此下游方向D係從室10側面水平朝向室10中心之方向)，或氣體分配注射頭22亦可置於室10底部(因此下游方向係從室10底部向上朝向室10中心之方向)。而且，在上述討論之具體實施例中並參考圖1，所描述之排氣口(未顯示)係位於反應室之下游端；該排氣口可位於反應室之其他部分上。
在上述討論之具體實施例中，兩種反應氣體係同時供應。然而，在其他具體實施例中，反應物氣體係連續地供應及/或以重疊脈衝方式供應。例如，在原子層磊晶中，反應物氣體脈衝係以交替序列施加，因此一種運載氣體脈衝係終止於另一種氣體脈衝開始之前。在稱為遷移強化磊晶法之方法中，不同的運載氣體脈衝係以交互序列但時間上彼此重疊的方式施加。在使用連續反應物氣體流之方法 中，運載氣體流可同時供應一或多個反應物氣體。
第一和第二氣體可為任何適合用於基板上以執行任何處理操作之反應物氣體，包括(但不限於)彼等供如上討論之化學氣相沉積方法使用之氣體。多種具體實施例中之反應物氣體可包括任何參與反應器內基板之處理的氣體、水蒸氣或者材料。更特別地，反應物氣體可為任何適合用於處理基板表面的氣體。例如，所需沉積係半導體層之生長，例如磊晶層生長中，反應物氣體可為複數個化學物種的混合物，並且可包括惰性，非反應物氣體組分。反應物氣體中之一或兩者可以包括例如反應性組分和非反應性氣體之氣體組合。可應用上述討論之反應器和方法，例如以形成III-V半導體，例如(但不限於)GaAs、GaP、GaAs1-x Px 、Ga1-y Aly As、Ga1-y Iny As、AlAs、AlN、InAs、InP、InGaP、InSb、GaN、InGaN及其類似物。此外，亦可將該等反應器應用於其他系統，包括下列各者之形成：II-VI族化合物，例如(但不限於)ZnSe、CdTe、HgCdTe、CdZnTe、CdSeTe及其類似物；IV族材料例如SiC、鑽石和SiGe；以及氧化物，例如YBCO、BaTiO、MgO2 、ZrO、SiO2 、ZnO和ZnSiO。可將上述討論之反應器和方法用於其他材料例如金屬，例如Al、Cu和W之沉積。此外，所得材料將有寬廣的電子和光電應用範圍，包括(但不限於)發光二極管(LED)、雷射、太陽能電池、光電陰極、HEMT和MESFET。在另一變化例中，供入反應器中之氣體可執行除沉積以外的處理例如，舉例來說，反應性侵蝕製程。
雖然圖1之反應器係以直立式旋轉盤式反應器10顯示，但此反應器僅提供作為實例，應了解本發明之多種特色可使用其他類型之反應器，例如非旋轉盤式反應器、橫向流動反應器、旋轉注射器反應器及類似物。另外，附加反應物氣體可經由一或多種補充氣體源、氣體室和氣體入口而供應至室內。本文所描述之模式和結構因此可容易地隨一或多個運載氣體延伸至三、四或多種前驅物。
本發明具有製造半導體和有關物品方面之工業應用。
使用本文所討論特色之這些及其他變化和組合時，前面較佳實施例之描述應採說明方式而非限制本發明方式。
10‧‧‧旋轉盤式反應器
12‧‧‧主軸
14‧‧‧晶圓載體
16‧‧‧軸
18‧‧‧晶圓
20‧‧‧基板表面
22‧‧‧氣體分配注射頭
24‧‧‧內表面
26‧‧‧第一氣體源
28‧‧‧單一控制元件
30‧‧‧第二氣體源
32‧‧‧閥門
34‧‧‧控制元件
101‧‧‧進出孔
102‧‧‧軸環
103‧‧‧光閘
104‧‧‧表面
105‧‧‧內表面
109‧‧‧氣體導管
111‧‧‧氣體導管
113‧‧‧氣體導管
115‧‧‧冷卻板
116‧‧‧冷卻劑通道
117‧‧‧第一氣體入口
117a‧‧‧狹槽
117b‧‧‧狹槽
117c‧‧‧狹槽
117d‧‧‧狹槽
117e‧‧‧狹槽
117f‧‧‧狹槽
117g‧‧‧狹槽
117h‧‧‧狹槽
123‧‧‧篩子
125‧‧‧第二氣體區域入口
125a‧‧‧第二氣體區域入口
125b‧‧‧第二氣體區域入口
125c‧‧‧第二氣體區域入口
127‧‧‧內部連接
129a‧‧‧刮刀
129b‧‧‧刮刀
131‧‧‧邊緣
133‧‧‧刮刀側面
135‧‧‧第二氣體入口
217‧‧‧孔
225‧‧‧孔
229‧‧‧擴散器元件
圖1係根據本發明一具體實施例之反應器之簡易截面圖。
圖2係描繪圖1所示反應器之某些組件之圖解圖。
圖3係類似圖2，但描繪不同操作條件下之組件之圖。
圖4係沿圖3之線4-4所取的截面圖。
圖5係沿圖4之線5-5所取的圖解截面圖。
圖6係以放大尺度表示之圖4所示區域之部分圖。
圖7係類似圖4並為圖案清晰度而省略某些元件之圖。
圖8係類似圖6，但描繪根據本發明之替代具體實施例中反應器之一部分的圖。
圖9係類似圖8，描繪根據本發明之另一具體實施例中反應器之一部分的圖。
10‧‧‧旋轉盤式反應器
12‧‧‧主軸
14‧‧‧晶圓載體
16‧‧‧軸
18‧‧‧晶圓
20‧‧‧基板表面
22‧‧‧氣體分配注射頭
24‧‧‧內表面
26第一氣體源
28‧‧‧單一控制元件
30‧‧‧第二氣體源
32‧‧‧閥門
34‧‧‧控制元件

Claims (18)

  1. 一種用於氣體處理反應器之注射頭，該注射頭包括：(a)一界定複數個配置於沿一或多列橫過下游方向之方向延伸之列中之氣體入口的結構，其中該等氣體入口具有面向下游方向之開口；以及(b)配置於相鄰之氣體入口間的擴散器元件，該等擴散器元件係從氣體入口沿下游方向延伸，該等擴散器元件包含沿氣體入口相鄰列間之列方向延伸的長刮刀，並且沿下游方向逐漸變細以使邊緣尖銳。
  2. 如請求項1之注射頭，其中各個擴散器元件具有通常面向橫過下游方向之側邊方向對面之側壁，且該等側壁界定一介於15度與75度間之夾角。
  3. 如請求項1之注射頭，其中該等入口的開口係配置於橫過下游方向之平面中，且該等擴散器元件自該平面朝下游凸出。
  4. 一種反應器，其包括一反應室，一安裝於該反應室內之如請求項1之注射頭，及安裝於該注射頭下游之室中的基板載體。
  5. 如請求項4之反應器，其中該基板載體係可圍繞大體上平行於下游方向之軸旋轉。
  6. 一種用於氣體處理之反應器，其係以至少第一氣體和第二氣體處理一或多個基板，該反應器包括：一反應物室；一用於支撐一或多個基板之基板固定器，其係安裝在 反應物室內以圍繞沿上游和下游方向延伸之軸轉動；一配置於該基板固定器上游之注射頭，該注射頭包括界定下列之結構：複數個連接第一氣體之第一氣體入口，該等第一氣體反應物入口係配置於第一列中，該第一列係沿垂直於該軸之第一徑向方向延伸；並配置於第二列中，該第二列係沿垂直於該軸且垂直於該第一徑向方向之第二徑向方向延伸；和複數個連接至第二氣體之第二氣體區域入口，該等第二氣體區域入口係配置於注射頭之四分圓處圍繞第一氣體入口列間之該軸。
  7. 如請求項6之反應器，其中該注射頭進一步界定配置於該軸處之中央第二氣體入口。
  8. 如請求項7之反應器，其進一步包括一或多個連接至該等第一氣體入口之第一氣體控制元件，一或多個連接至該等第二氣體區域入口之第二氣體區域控制元件，及連接至第二氣體中央入口之第二氣體中央控制元件；該第二氣體中央控制元件對於該等第二氣體區域控制元件可獨立地操作(the second gas center control element being operable independently of the second gas field control elements)。
  9. 如請求項6之反應器，其中該注射頭具有面向下游之表面，而且該等第二氣體區域入口係配置於一陣列中，其中除了第一和第二列所佔據之表面區域之外，該陣列大 體上延伸涵蓋整個表面。
  10. 如請求項6之反應器，其中該基板固定器係安排用於支撐一或多個基板，因此欲處理之基板表面大體上係垂直於該軸放置並面向上游。
  11. 如請求項6之反應器，其中該第一氣體入口之第一和第二列係從該軸延伸至第一徑向距離，而且其中該第二氣體區域入口係延伸至大於該第一徑向距離之第二徑向距離。
  12. 一種處理一或多個基板之方法，其包括：(a)圍繞一軸轉動該基板，同時將該等基板之表面保持大體上垂直於該軸並沿該軸面向上游方向；並且，在旋轉步驟期間，(b)由第一列入口及第二列入口沿下游方向朝該基板方向釋放第一氣體，其中第一列入口係垂直於該軸沿第一徑向方向延伸橫過該軸地延伸，該第二列入口係垂直於該軸沿垂直於該第一徑向方向之第二徑向方向延伸；並且同時；(c)由第二氣體區域入口沿下游方向朝基板釋放第二氣體，該等第二氣體區域入口係配置於第一氣體入口列間之軸周圍。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括從大體上配置於該軸上之中央入口沿下游方向朝該基板釋放第二氣體。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括對於來自區域入口之氣體流獨立地控制從中央入口釋放第二氣體(controlling the discharge of the second gas from the center inler independently of the flow of gas from the fiele inlets)。
  15. 一種處理一或多個基板之方法，其包括：(a)圍繞一軸轉動載有複數基板之盤式固定器，同時將基板的表面保持大體上垂直於該軸並且沿該軸面向上游方向；並且，在旋轉步驟期間，(b)沿下游方向平行於該軸朝該基板釋放第一氣體作為從該軸延伸至第一徑向距離之第一組氣流，並且同時沿下游方向釋放第二氣體作為從該軸延伸一大於該第一徑向距離之第二徑向距離之第二組氣流。
  16. 如請求項15之方法，其中該第一組氣流係配置於一或多個從該軸沿一或多個徑向方向延伸之列，且該第二組氣流係配置於圍繞該軸之區域。
  17. 如請求項16之方法，其中該第一徑向距離係小於該固定器之半徑。
  18. 如請求項17之方法，其中轉動和釋放步驟係於反應器容器內執行，其中該反應器容器具有呈與該軸同軸旋轉之表面形式之內壁表面。
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