发明名称 具有气流控制系统之晶圆处理反应器及方法
摘要 一种晶圆处理系统,作为传送至少一处理气体以及一钝气体至包括一化学蒸汽沈积处理区(该区具有多数个气体流动路径)之化学蒸汽沈积处理区,以传送该气体以及运送该气体至舱室,并将其排出于舱室。一种流动控制系统,连接至每个排出气体流动路径,且每个处理气体排出流动路径经分别控制而将位于每个气体流动路径内(无关于沈积副产品之堆积)维持一经选择之实质固定之流动速率。使用自我清洁孔,可在处理排出线用之压力差量测应用至量测气流。该晶圆处理系统具有环绕舱室之载入以及载出区,每个曲具有额外之钝气体排出流动路径。在每个此些区之气体之流动特性(最好是跨过一孔之压力差)可被量测,而一流动控制单元经选择性的调整以维持每个该区之实质固定之排出流动速率,以补偿因为会减损开口式 APCVD系统之效能的内部(热载入)或外部(环境)之不对称,所造成之跨过舱室之压力失衡。可使用温度补偿而更正压力差以维持固定气流。额外,载入或载出排出气体流动路径之一可藉由流动控制单元而被选择的调整,以改变其气流,以维持跨过于开口式APCVD系统之舱室之压力差于一固定值(几乎为零),以补偿会改变处理气体之固定气流以及减损膜沈积之品质的任何暂态压力扰动。相对的,流动控制单元可改变在载入或载出区之钝气体帘部之一,以补偿任何暂态压力扰动。
申请公布号 TWI242054 申请公布日期 2005.10.21
申请号 TW089101846 申请日期 2000.02.02
申请人 矽谷集团热系统有限责任公司 发明人 罗伦斯.巴特罗妙;罗伯特.贝里;罗伯特.艾华德;约翰.波兰德
分类号 C23C16/00 主分类号 C23C16/00
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种化学蒸汽沈积处理系统,以传送至少一反应物气体以及钝气体,以处理一晶圆或其他基底,包含:至少一处理舱室,包括形成其中之一处理区,以及具有至少一气体流动路径,以将该至少一反应气体传送至该处理区,以及另一气体流动路径以传送该钝气体至该晶圆处理区,个别排出气体路径,以将位于该路径内之反应气体以及一些该钝气体完全移除,以及另一该路径,以只将过剩钝气体自该处理舱室中移除,以及一排出流动控制系统,已分别控制来自每个该排出气体流动路径之气体流,以界定该反应区,使得只有位于该处理舱室内之该反应气体以及钝气体经过该处理区而被排出。2.如申请专利范围第1项之系统,其中作为至少一反应气体排出流动路径之排出流动控制系统,经设定,而以一实质固定之所选择流动速率,而排出反应气体以及一些该钝气体。3.如申请专利范围第1项或第2项之系统,其中该另一气体流动路径包括相邻于该处理舱室之钝气体缓冲器模组,以传送且/或接收钝气体,以进一步将处理区予以隔离,以及一旁通排出充满气体之空间,以排出供应至反应器舱室以及钝气体缓冲器模组中之过剩钝气体。4.如申请专利范围第1项之系统,其中包括在处理系统之晶圆载入以及载出区中之至少一钝气体流动路径,位于每个该区之排出气体流动路径,以及控制机构,自每个该区中控制钝气体之排出,使得将跨过该处理区之压力差予以实质最小化,尽管该处理系统由于温度,室内压力,室内气流或其他差异而造成具有跨过其上之压力倾斜度。5.如申请专利范围第1项之系统,其中该另一气体流动路径包括一旁通排出气体流动路径,该旁通排出气体流动路径系藉由位于具有两长形相邻设置之调节墙之每个该至少一处理舱室上之长形缓冲器模组而形成,以形成跨过系统整个宽度之长形凹槽,以及位于该凹槽之上之开口穴,以接收该至少一气体,以及暴露于该穴之每个端部的一旁通充满气体之空间,以排出该气体。6.如申请专利范围第4项之系统,其中该至少一钝气体流动路径包括:一载入排出气体流动路径,以排出该至少一气体,该路径之形成系藉由置于该处理舱室之一侧处之一载入区,并具有一低位充满气体之充满气体空间体,具有一凹槽于一低位表面,以接收该至少一气体,以及一高位充满气体之空间,具有一洞阵列于一低位表面,以接收来自于该低位充满气体之空间的至少一气体,以及一载入出口埠,连接至该高位充满气体之空间,以将该气体自该载入区中排出;以及一载出排出气体流动路径,作为排出该至少一气体,该路径之形成系藉由将位于该处理舱室之相对侧的载出区,并具有含一低位充满气体之空间之充满气体之空间体,具有一凹槽于一低位表面,以接收该至少一气体,以及一高位充满气体之空间,具有一洞阵列于低位表面,以接收来自于该地位充满气体之空间之该至少一气体,以及一载出出口埠,连接至该上位充满气体之空间以自该载出区排出该气体。7.如申请专利范围第1项之系统,其中每个该流动控制系统包含:一感应器,连接至每个该气体流动路径,以量测位于气体路径内之流动特性;一控制器,以自连接至每个该气体流动路径之感应器处,接收一信号;以及流动控制单元,于每个气体流动路径中,经由选择性的调整,以控制回应于该控制器之路径内气体流动速率,以维持气体流动路径内之气体流于一所选择値。8.一种化学蒸汽沈积处理系统,以传送至少一反应物气体以及钝气体,以处理一晶圆或其他基底,包含:至少一处理舱室,包括形成其中之一处理区,以及具有至少一气体流动路径,以将该至少一反应气体传送至该处理区,以及另一气体流动路径以传送该钝气体至该晶圆处理系统,至少一排出气体流动路径,作为将该反应气体以及钝气体自该处理舱室内予以移除,以及一流动控制系统,作为分别控制来自于该排出气体流动路径中之气体流,一晶圆载入以及载出区,位于该处理区之载入以及载出侧之该处理系统内,每个具有至少一气体流动路径,以传送钝气体至该载入以及载出区,一载入排出路径以及一载出排出路径,系位于该钝气体流动区之内侧,一第一感应器,连接至该载入排出气体路径,以量测位于该载入排出气体流动路径内之该气体之流动特性;一第二感应器,连接至该载出排出气体路径,以量测位于该载出排出气体流动路径内之该气体之流动特性;控制器,以接收来自于该第一及第二感应器之信号;以及流动控制单元,在每个该载入以载出排出气体流动路径,该流动控制单元,系经选择性调整以控制在每个该载入以及载出路径中,回应于该控制器,之气体的流动速率。9.如申请专利范围第8项之系统,其中该控制单元经调整,使得在载入以及载出排出路径中之气体之流动速率被维持在一实质固定之所选择値中。10.如申请专利范围第8项之系统,其中该控制单元经调整,使得在载入以及载出排出路径中之气体之流动速率在该系统之载入以及载出侧端间,被维持于实质为零之压力差。11.如申请专利范围第8项之系统,其中该载入区具有低位之充满气体之空间之充满气体之空间体,具有一凹槽于一低位表面,以接收一钝气体,以及一高位充满气体之空间,具有一洞阵列于一低位表面,以接收来自于该低位充满气体之空间之钝气体,以及一载入出口埠,连接至该上位充满气体之空间,以自该载入区中排出该气体,且该载出区,具有一低位之充满气体之空间之充满气体之空间体,具有一凹槽于一低位表面,以接收该至少一气体,以及一高位充满气体之空间,具有一洞阵列于一低位表面,以接收来自于该低位充满气体之空间之至少一气体,以及一载出出口埠,连接至该上位充满气体之空间,以自该载出区中排出该气体。12.如申请专利范围第8项之系统,其中该处理舱室经开启至一包围之大气压力,使得沈积处理可发生在或接近大气压力下。13.如申请专利范围第12项之系统,其中该流动控制单元经调整,使得在载入以及载出排出路径中之气体流动速率可被维持于一时之固定之所选择分开値。14.如申请专利范围第12项之系统,其中该流动控制单元经调整,使得位于该载入以及载出排出流动路径内之该钝气体流动速率被改变,且选择性的调整以维持在该排出气体流动路径之一中的时之固定所选择流动速率,以及在另一该气体流动路径之变动流动速率,使得跨过该开启舱室之压力差被控制至一实质固定之接近零之値,甚至当晶圆被载入或载出时,或当发生外部室内压力或流动改变时。15.如申请专利范围第1、2、8、9、10、11、12、13与14项中任一项之系统,其中该排出气体流动控制系统包括一自我清洁孔,横跨过该孔之压力差经量测而建立通过该孔之气体流动速率。16.如申请专利范围第8项之系统,其中该钝气体被应用至一载入清净帘部以及一载出清净帘部,且该流动控制单元经选择性调整以维持跨过该开启舱室之压力差在一实质固定接近于零之値,甚至当晶圆被载入或载出时,或当发生外部室内压力或流动改变时。17.如申请专利范围第1项之系统,进一步包括设置于该排出气体流动路径中之孔。18.如申请专利范围第17项之系统,其中该排出流动控制系统,进一步包括量测机构,以量测在孔之气体温度,以正确校正介于压力差以及气体温度之流动速率。19.如申请专利范围第4,5,6以及7中任一项之化学蒸汽沈积处理系统,其中该系统系藉由分别控制来自于载入区以及载出区之钝气体排出气体之流动率而处理,使得在一流动路径之流动速率被实质的固定,且在另一流动路径之流动速率经变动以在当晶圆载入或载出,或是有外部舱室之压力,温度或流动发生时,而维持横跨该至少一处理舱室之压力差为实质固定接近于零压差。20.如申请专利范围第19项之系统,其中该处理舱室经开启至一包围的大气压力,使得沈积处理在或接近于大气压力下发生。21.如申请专利范围第4项之系统,其中该钝气体被应用至一载入清净帘部以及一载出洁净帘部,且流动控制单元经选择性的调整,而将横跨于开启舱室间之压力差维持于实质固定接近于零之値,甚至当晶圆被载入或载出时,或当发生外部室内压力或流动改变时。22.如申请专利范围第21项之系统,其中该处理舱室经开启至一包围的大气压力,使得沈积处理在或接近于大气压力下发生。图式简单说明:图1系习知经原处理系统以及废气流控制器统之结构图。图2系本发明具有改良式气体流动路径设计之化学蒸汽沈积系统例之结构剖面图。图3a系图2系统部份之放大剖面图示。图3b系图3a之CVD系统所排放之各种气体以及流出之路径之顶视图。图4系本发明排放流动控制系统之实施例的结构图,包含本发明之暂态压力回应流动控制系统。图5系本发明具有改良式气体流动路径设计之化学蒸汽沈积以及排放流动控制器系统之另一实施例之结构图。图6系本发明暂态压力回应流动控制方法之一实施例的流程图。图7系本发明化学蒸汽沈积系统之另一例子之处理舱室的结构剖面图。图8系具有图7处理舱室以及缓冲器模组,而经由APCVD系统所排放之各种气体之路径的顶视图。
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