气体注入装置及并入气体注入装置的基板处理腔室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式大体涉及用于半导体处理设备的气体注入装置与方法。
【背景技术】
[0002]快速热处理(RTP, Rapid thermal processing)使基板受到短暂而强烈的热冲。RTP技术可用于改变沉积膜或晶格的特性，且通常包括诸如基板表面的退火、硅化和氧化之类的处理。
[0003]通常，RTP腔室包括辐射热源、腔室主体、基板支撑件和处理气体供给系统。辐射热源通常安装于腔室主体的顶部表面上，使得热源所产生的能量辐照于腔室主体内由基板支撑件所支撑的基板上。处理气体通常从一或更多个气体入口供给至腔室。当使用两种处理气体时，例如氢(?)和氧(02)，这些气体通常从分开的气体入口引入至腔室，或者这些气体在通过单一入口传送至处理腔室之前可被预先混合。
[0004]发明人已经观察到，从分开的气体入口所提供的处理气体通常提供次最佳的(suboptimal)气体混合，这不利地影响处理均勾性。例如，气体的混合点会在基板上，形成横跨基板的不均匀气体组成。另外，即使在基板旋转的情况下，基板的旋转速度与方向也会不利地影响混合气体的均匀性，进一步导致处理的不均匀。
[0005]另一方面，发明人也已经观察到，在传送至腔室之前预先混合处理气体也会有问题，因为回燃(back flaming)或逆燃(flashback)会对气体供给系统的部件产生伤害。逆燃是火焰速度与处理气体速度的方向相反且火焰速度大小比处理气体速度更大的情况，且逆燃可扩展到气体的混合点。预先混合的处理气体的速度通常不足够大来维持腔室中的气体的稳定燃烧。
[0006]因此，发明人提供用于混合与传送处理气体的改良装置与方法。
【发明内容】
[0007]本文提供用于混合及传送处理气体的装置与方法。在一些实施方式中，一种气体注入装置包括:长形(elongate)顶部气室，所述顶部气室包括第一气体入口 ；长形底部气室，所述底部气室设置于所述顶部气室之下并且支撑所述顶部气室，所述底部气室包括第二气体入口 ；多个第一导管，所述多个第一导管设置通过所述底部气室，且所述多个第一导管具有流体地耦接于所述顶部气室的第一端以及设置于所述底部气室之下的第二端；以及多个第二导管，所述多个第二导管具有流体地耦接于所述底部气室的第一端以及设置于所述底部气室之下的第二端；其中所述底部气室的下端适于将所述气体注入装置流体地耦接于混合腔室，使得所述多个第一导管的第二端和所述多个第二导管的第二端流体连通于所述混合腔室。
[0008]在一些实施方式中，一种气体注入装置包括:长形顶部气室，所述顶部气室具有涡流发生器和一对相对的第一气体入口，其中所述涡流发生器包括所述顶部气室的上部中的压缩的容积区域，且其中所述相对的第一气体入口设置于所述压缩的容积区域内、在所述顶部气室的相对侧部的上部中；长形底部气室，所述底部气室设置于所述顶部气室之下并且支撑所述顶部气室，所述长形底部气室具有涡流发生器和一对相对的第二气体入口，其中所述涡流发生器包括所述底部气室的上部中的压缩的容积区域，且其中所述相对的第二气体入口设置于所述压缩的容积区域内、在所述底部气室的相对侧部的上部中；多个第一导管，所述多个第一导管设置通过所述底部气室，且所述多个第一导管具有流体地耦接于所述顶部气室的第一端和设置于所述底部气室之下的第二端；以及多个第二导管，所述多个第二导管具有流体地耦接于所述底部气室的第一端和设置于所述底部气室之下的第二端。
[0009]在一些实施方式中，一种基板处理装置包括:处理腔室，所述处理腔室具有内部容积；如本文所揭示的实施方式的任一实施方式描述的气体注入装置，所述气体注入装置耦接于腔室主体；其中所述气体注入装置与基板通道相邻而耦接于所述腔室主体，使得所述气体注入装置的所述混合腔室为所述基板通道。
[0010]下面描述本发明的其他及进一步的实施方式。
【附图说明】
[0011]通过参照附图中描绘的本发明的说明性实施方式能理解以上简要概述的且在下面更加详细论述的本发明的实施方式。但是，应注意到，附图只例示本发明的典型实施方式且因此不应被视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他等同有效的实施方式。
[0012]图1绘示根据本发明的实施方式的热反应器的示意截面图。
[0013]图2绘示根据本发明的一些实施方式的气体注入装置的侧视图。
[0014]图3绘示图2的气体注入装置的顶视图。
[0015]图4绘示根据本发明的一些实施方式的沿着图2的线IV-1V截取的气体注入装置的截面图。
[0016]图4A绘示根据本发明的一些实施方式的沿着图2的线IV-1V截取的气体注入装置的截面图。
[0017]图5绘示根据本发明的一些实施方式的气体注入装置的截面图。
[0018]图6是根据本发明的实施方式的基板处理装置的等距示意图。
[0019]为了促进了解，已尽可能使用相同的标记数字来表示各图中共同的相同元件。附图未依照比例绘制，且可以为了清楚而简化。应了解到，一个实施方式的元件与特征可有利地并入其他实施方式中，而无需进一步详述。
【具体实施方式】
[0020]本文提供的装置与方法可提供以下之一或更多:处理气体的改良混合以及传送处理气体至处理腔室的改良。本发明的方法与装置的实施方式可有利地允许较广范围的气体浓度被使用在腔室中，而具有减少的逆燃。
[0021]虽然不意欲限制本发明的范围，但本文所揭示的本发明的装置与方法的实施方式在被配置以用于快速热处理(RTP)的处理腔室中可特别地有利。
[0022]图1是根据本发明的一个实施方式的热处理腔室100的示意截面图。热处理腔室100通常包括灯组件110、界定处理容积139的腔室组件130以及设置于处理容积139中的基板支撑件138。
[0023]灯组件110定位于腔室组件130上方，且灯组件110被配置以通过设置于腔室组件130上的石英窗114将热供应至处理容积139。灯组件110被配置以容纳辐射能量源108 (比如多个卤钨灯)，以用于提供调制的红外加热方式至设置于基板支撑件138的基板支撑表面上的基板101。
[0024]灯组件110通常包括多个光管111，光管111可由不锈钢、黄铜、铝或其他金属制成。每一光管111被配置以容纳辐射能量源108，以用红外辐射的形式提供热至处理容积139。光管111的端部被铜焊或焊接至上冷却壁116与下冷却壁117中的开口。
[0025]冷却剂可通过入口 109循环至灯组件110，以在处理期间保持灯组件110的冷却。每一辐射能量源108可连接至控制器107，控制器107可控制每一辐射能量源108的能量水平，以达成至处理容积139的均匀或调制的加热分布。
[0026]腔室组件130通常包括基座140，基座140与石英窗114和底部壁(未图示)一起界定了处理容积139。
[0027]基座140可具有入口 131，入口 131将混合腔室102流体地耦接于处理容积139，且入口 131被配置以将处理气体提供至处理容积139。
[0028]混合腔室102流体地耦接于气体注入装置103，气体注入装置103包括顶部气室104和底部气室105。气体注入装置为长形结构，设置于热处理腔室100的侧部上。顶部气室104为长形的，且顶部气室104包括第一气体入口 202，第一气体入口 202可流体地耦接于第一气源135a。相似的，底部气室为长形的，且底部气室包括第二气体入口 212，第二气体入口 212可流体地耦接于第二气源135b。在一些实施方式中，第一气源提供氧气(02)或氢气(?)的一种，且第二气源提供氧气(02)或氢气(h2)的另外一种。发明人已经发现，氢气(?)与氧气(02)分开以及使用如本文描述的气体注入装置来传送有利地在气体混合之后将燃烧限制至处理腔室与混合通道内部。
[0029]出口 134 (形成于基座140的与入口 131相对的侧上)耦接于排气组件124，排气组件124流体连通于栗送系统136。排气组件124界定排气容积125，排气容积125通过出口 134而流体连通于处理容积139。排气容积125被设计成允许遍及处理容积139的均匀气流分布。
[0030]在一些实施方式中，混合腔室102可为入口或基板通道，用于供机械手将基板101放在基板支撑件138上或从基板支撑件138取出基板101，基板支撑件138位于处理容积239内。阀137(例如狭缝阀)可耦接于入口 131，以选择性地隔离处理容积139与周围环境。基板支撑件138可配置成垂直移动且绕着中心轴123旋转。
[0031]在一些实施方式中，基座140可具有一或更多个侧部端口 122，侧部端口 122形成于基座140的侧部上、在入口 131与出口 134之间。侧部端口 122可连接至气源，所述气源被配置以用于改良基板101的边缘区域附近的气体分布