(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス注入装置であって、
第１のガス注入口を備える細長い上部プレナム；
前記上部プレナムの下に配置され前記上部プレナムを支持する細長い底部プレナムであって、第２のガス注入口を備える底部プレナム；
前記底部プレナムを通って配置され、前記上部プレナムと流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第１の導管；及び
前記底部プレナムと流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第２の導管；を含み、
前記底部プレナムの下端は、前記複数の第１の導管の前記第２端部及び前記複数の第２の導管の前記第２端部が混合チャンバと流体連通するように、前記ガス注入装置を前記混合チャンバに流体結合するように適合され、
前記上部プレナム又は前記底部プレナムの少なくとも１つは渦ジェネレータを備える、ガス注入装置。
【請求項２】
前記複数の第１の導管の前記第２端部及び前記複数の第２の導管の前記第２端部は前記底部プレナムの下端の下に配置されている、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項３】
前記第１の導管及び前記第２の導管は、前記底部プレナムの前記下端で交互パターンで配置される、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項４】
前記第１の導管又は前記第２の導管の少なくとも１つの前記第２端部はノズルを含む、請求項１に記載のガス注入装置。
【請求項５】
前記渦ジェネレータは、前記プレナムの内部容積と流体連通している前記プレナム内の狭窄した容積領域、及び前記狭窄した容積領域へのガス注入口を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス注入装置。
【請求項６】
第１のガス源は前記上部プレナムの第１端部及び前記上部プレナムの第２端部に流体結合される；又は
第２のガス源は前記底部プレナムの第１端部及び前記底部プレナムの第２端部に流体結合される
のうちの少なくとも一方である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス注入装置。
【請求項７】
細長い本体及び前記本体を通って形成されるチャネルを備えるカートリッジを更に備え、前記複数の第１の導管の第２端部及び前記複数の第２の導管の第２端部は前記チャネルと流体連通するように、前記底部プレナムの下端が前記カートリッジに結合される、請求項１から５のいずれか一項に記載のガス注入装置。
【請求項８】
渦ジェネレータと一対の対向する第１のガス注入口を有する細長い上部プレナムであって、前記渦ジェネレータは、前記上部プレナムの上方部分に狭窄した容積領域を備え、及び前記対向する第１のガス注入口は、前記狭窄した容積領域内で前記上部プレナムの対向する側面の上方部分に配置される、細長い上部プレナム；
前記上部プレナムの下に配置され前記上部プレナムを支持する細長い底部プレナムであって、前記細長い底部プレナムは、渦ジェネレータと一対の対向する第２のガス注入口を有し、前記渦ジェネレータは、前記底部プレナムの上方部分に狭窄した容積領域を備え、及び前記対向する第２のガス注入口は、前記狭窄した容積領域内で前記底部プレナムの対向する側面の上方部分に配置される、細長い底部プレナム；
前記底部プレナムを通って配置され、前記上部プレナムと流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第１の導管；及び
前記底部プレナムに流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第２の導管
を備えるガス注入装置。
【請求項９】
内部容積及び前記内部容積の内外への基板の移送を容易にする基板トンネルを有するチャンバ本体を備え、請求項１から８のいずれか一項に記載の前記ガス注入装置は、前記ガス注入装置の混合チャンバが前記基板トンネルとなるように、前記基板トンネルに隣接する前記チャンバ本体に結合される、基板処理装置。
【請求項１０】
前記チャンバ本体は前記内部容積内に配置される基板支持体を更に備え、
前記チャンバ本体の前記ガス注入装置及び排気アセンブリは、前記基板支持体の基板支持体表面全体にわたるガスの流れを容易にする；又は
前記ガス注入装置は、前記基板支持体の直径に近い幅を有する、のうちの少なくとも一方である、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記第１の導管及び第２の導管はそれぞれ、第１のガス及び第２のガスを前記内部容積に供給するように構成される、請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記チャンバ本体を通って形成される側面ポートに結合される側面注入アセンブリを更に備える、請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記第１のガス注入口に結合される第１のガス源；及び
前記第２のガス注入口に結合される第２のガス源
を更に備える、請求項９又は１０に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記基板処理装置は急速熱処理装置で、前記第１のガス源は酸素ガス（Ｏ２）又は水素ガス（Ｈ２）のうちの一方を供給し、前記第２のガス源は前記酸素ガス（Ｏ２）又は前記水素ガス（Ｈ２）のうちの他方を供給する、請求項１３に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して、半導体処理機器へガス注入するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
急速熱処理（ＲＴＰ）は、基板に短時間の強力な熱バーストを及ぼす。ＲＴＰ技術は、堆積膜又は結晶格子の特性を変えるために使用可能で、概して、基板表面のアニーリング、ケイ素化、及び酸化などの処理を含む。
【０００３】
概して、ＲＴＰチャンバは、輻射熱源、チャンバ本体、基板支持体、及びプロセスガス供給システムを含む。輻射熱源は一般的に、熱源によって生成されるエネルギーがチャンバ本体内の基板支持体によって支持される基板上に放射されるように、チャンバ本体の上面に装着される。プロセスガスは通常、一又は複数のガス注入口からチャンバに供給される。２種類のプロセスガス、例えば水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）が使用される場合、これらは一般的に別々のガス注入口からチャンバに導入されるか、１つの注入口を経由してプロセスチャンバに送達される前に混合されてもよい。
【０００４】
本発明者らは、別々のガス注入口から供給されるプロセスガスが、しばしば処理の均一性に悪影響を及ぼす準最適なガス混合をもたらすことを認めている。例えば、ガスの混合点は基板上となり、基板全体にわたって均一でないガス組成を作り出すことがある。さらに、基板が回転されている場合でも、基板の回転速度及び方向は混合ガスの均一性に悪影響を及ぼし、さらに処理の非均一性の原因となる。
【０００５】
一方、本発明者らはまた、ガス供給システムの構成要素に損傷を引き起こし得るバックフレーミング又はフラッシュバックにより、チャンバへの送達に先立つプロセスガスの事前混合にも問題があることを認めている。フラッシュバックとは、炎の速度が逆向きとなってプロセスガスの速度を超え、ガスの混合点まで広がり得る状態のことである。事前混合したプロセスガスの速度は、しばしば、チャンバ内の安定的なガスの燃焼を維持するのに十分な大きさにならないことがある。
【０００６】
そこで、本発明者らは、プロセスガスの混合及び送達のための改良された装置及び方法を提示した。
【発明の概要】
【０００７】
プロセスガスの混合及び送達のための方法及び装置が本明細書で提示される。幾つかの実施形態では、ガス注入装置は、第１のガス注入口を備える細長い上部プレナム；上部プレナムの下に配置され上部プレナムを支持する細長い底部プレナムであって、第２のガス注入口を備える底部プレナム；底部プレナムを通って配置され、上部プレナムと流体結合される第１端部及び底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第１の導管；及び底部プレナムと流体結合される第１端部及び底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第２の導管；を含み、底部プレナムの下端は、複数の第１の導管の第２端部及び複数の第２の導管の第２端部が混合チャンバと流体連通するように、ガス注入装置を混合チャンバに流体結合するように適合されている。
【０００８】
幾つかの実施形態では、ガス注入装置は、上部プレナムの上方部分に狭窄した容積領域を備える渦ジェネレータ、及び前記狭窄した容積領域内で前記上部プレナムの対向する側面の上方部分に配置される、一対の対向する第１のガス注入口を有する細長い上部プレナム；前記上部プレナムの下に配置され前記上部プレナムを支持する細長い底部プレナムであって、底部プレナムの上方部分に狭窄した容積領域を備える渦ジェネレータ、及び前記狭窄した容積領域内で前記底部プレナムの対向する側面の上方部分に配置される、一対の対向する第２のガス注入口を有する細長い底部プレナム；前記底部プレナムを通って配置され、前記上部プレナムと流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第１の導管；及び前記底部プレナムに流体結合される第１端部及び前記底部プレナムの下に配置される第２端部を有する複数の第２の導管、を含む。
【０００９】
幾つかの実施形態では、基板処理装置は内部容積を有するプロセスチャンバ；本明細書に開示される実施形態のいずれかに説明されるように前記チャンバ本体に結合されるガス注入装置を備え、ガス注入装置は、当該ガス注入装置の混合チャンバが基板トンネルとなるように、基板トンネルに隣接するチャンバ本体に結合される。
【００１０】
本発明の他の実施形態及び更なる実施形態について、下記に説明する。
【００１１】
上記で簡潔に要約され、下記でより詳細に論じられる本発明の実施形態は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態を参照することにより理解可能である。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態も許容し得るように、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示しており、従って、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに、留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による熱リアクタの概略側断面図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態によるガス注入装置の側面図である。
【図３】図２のガス注入装置の上面図である。
【図４】図２のラインＩＶ−ＩＶに沿って切り取られた、本発明の幾つかの実施形態によるガス注入装置の断面図である。
【図４Ａ】図２のラインＩＶ−ＩＶに沿って切り取られた、本発明の幾つかの実施形態によるガス注入装置の断面図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態によるガス注入装置の断面図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態による基板処理装置の概略分解図である。
【００１３】
理解を容易にするため、可能な場合には、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号を使用した。図は縮尺どおりには描かれておらず、分かり易くするために簡略化されていることがある。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態内に有益に組み込まれ得ることが、企図される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
プロセスガスの混合及びプロセスガスのプロセスチャンバへの送達に、一又は複数の改善をもたらす方法及び装置が本明細書で提示される。発明的な方法及び装置の実施形態は、有利には、フラッシュバックを低減して、チャンバ内での広範囲にわたるガス濃度の使用を可能にする。
【００１５】
本発明の範囲を限定することを意図していないが、本明細書で開示される発明的な装置及び方法の実施形態は、急速熱処理（ＲＴＰ）用に構成されるプロセスチャンバにおいて特に有利になり得る。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による熱処理チャンバ１００の概略側断面図である。熱処理チャンバ１００は一般的に、ランプアセンブリ１１０、処理容積１３９を画定するチャンバアセンブリ１３０、及び処理容積１３９内に配置される基板支持体１３８を備える。
【００１７】
ランプアセンブリ１１０はチャンバアセンブリ１３０の上方に配置され、チャンバアセンブリ１３０上に配置される石英ウィンドウ１１４を通して処理容積１３９に熱を供給するように構成される。ランプアセンブリ１１０は、輻射エネルギー源、例えば、基板支持体１３８の基板支持体表面上に配置される基板１０１に適合された赤外線加熱手段を提供するための複数のタングステンハロゲンランプなどを収納するように構成される。
【００１８】
ランプアセンブリ１１０は一般的に、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム又は他の金属から作られる複数のライトパイプ１１１を備える。ライトパイプ１１１の各々は、赤外線輻射の形態で処理容積１３９に熱を供給するため、輻射エネルギー源１０８を収納するように構成される。ライトパイプ１１１の端部は、上方冷却壁１１６及び下方冷却壁１１７の開口部にろう付け又は溶接される。
【００１９】
処理中にランプアセンブリ１１０を低温に保つため、冷却剤が注入口１０９を経由してランプアセンブリ１１０に循環されてもよい。各輻射エネルギー源１０８は、処理容積１３９に一様な或いは適合された加熱プロファイルを実現するため、各輻射エネルギー源１０８のエネルギーレベルを制御し得るコントローラ１０７に接続されてもよい。
【００２０】
チャンバアセンブリ１３０は一般的に、石英ウィンドウ１１４及び底部壁（図示せず）によって処理容積１３９を画定するベース１４０を備える。
【００２１】
ベース１４０は、混合チャンバ１０２を処理容積１３９に流体結合し、処理容積１３９にプロセスガスを供給するように構成される注入口１３１を有してもよい。
【００２２】
混合チャンバ１０２は、上部プレナム１０４及び底部プレナム１０５を備えるガス注入装置１０３に流体結合される。ガス注入装置は、熱処理チャンバ１００の側面上に配置される細長い構造体である。上部プレナム１０４は細長く、第１のガス源１３５ａに流体結合され得る第１のガス注入口２０２を含む。同様に、底部プレナムは細長く、第２のガス源１３５ｂに流体結合され得る第２のガス注入口２１２を含む。幾つかの実施形態では、第１のガス源は酸素ガス（Ｏ２）又は水素ガス（Ｈ２）のうちの一方を供給し、第２のガス源は酸素ガス（Ｏ２）又は水素ガス（Ｈ２）のうちの他方を供給する。本発明者らは、水素ガス（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）ガスの分離並びにガス注入装置を使用した送達が、本明細書に記載のように、ガス混合後の燃焼を混合トンネル及びプロセスチャンバ内に有利に限定することを見出した。
【００２３】
排出口１３４は、注入口１３１のベース１４０の対向する側面上に形成されるが、ポンプシステム１３６と流体連通する排気アセンブリ１２４に結合される。排気アセンブリ１２４は、排出口１３４を介して処理容積１３９と流体連通される排気容積１２５を画定する。排気容積１２５は、処理容積１３９全体にわたって均一なガス流分布を可能にするように設計されている。
【００２４】
幾つかの実施形態では、混合チャンバ１０２は、ロボットが処理容積２３９内に配置される基板支持体１３８に基板１０１を落とす、或いは基板支持体１３８から基板１０１を取り出すための注入口又は基板トンネルであってもよい。バルブ１３７、例えばスリットバルブは、処理容積１３９を周囲環境から選択的に分離するため、注入口１３１に結合されてもよい。基板支持体１３８は、中心軸１２３に対して垂直に移動し、その周囲を回転するように構成されてもよい。
【００２５】
幾つかの実施形態では、ベース１４０は、注入口１３１と排出口１３４との間のベース１４０の側面上に形成される一又は複数の側面ポート１２２を有することがある。側面ポート１２２は、基板１０１のエッジ領域近傍のガス分布の均一性を改善するように構成されるガス源に接続されてもよい。
【００２６】
図２は、本発明の幾つかの実施形態によるガス注入装置１０３の側面図である。ガス注入装置１０３は、上部プレナム１０４及び上部プレナム１０４の下に配置され、上部プレナム１０４を支持する底部プレナム１０５を含む。上部プレナム１０４と底部プレナム１０５は、ガス注入装置１０３内で互いに流体的に隔離されている。デュアルプレナム（又はチャンバ）設計は、２つのガス注入の分離を有利に促進し、結果的に提供される個々のガスの速度及び量をより適切に制御し得る。
【００２７】
上部プレナム１０４は、第１のガス源１３５ａから第１のガスを供給するため、上部プレナム１０４の第１端部２０３の上方部分で流体結合される、第１のガス注入口２０２を含む。幾つかの実施形態では、上部プレナム１０４はまた、第１のガス源１３５ａに流体結合される第２端部２０５の上方部分で対向する第１のガス注入口２０４を含み得る。幾つかの実施形態では、図３に示すように、第１のガス注入口２０２はガス注入装置１０３の第１の側面３０２に配置されてもよく、対向する第１のガス注入口２０４はガス注入装置１０３の対向する第２の側面３０４に配置されてもよい。
【００２８】
底部プレナム１０５は、第２のガス源１３５ｂから第２のガスを供給するため、底部プレナム１０５の第１端部２０７の上方部分で流体結合される第２のガス注入口２１２を含む。幾つかの実施形態では、底部プレナム１０５はまた、第２のガス源１３５ｂに流体結合される底部プレナム１０５の第２端部２０９の上方部分で対向する第２のガス注入口２１４を含み得る。幾つかの実施形態では、第２のガス注入口２１２はガス注入装置１０３の第１の側面３０２に配置されてもよく、対向するガス注入口２１４はガス注入装置１０３の対向する第２の側面に配置されてもよい。
【００２９】
幾つかの実施形態では、複数の第１の導管２１８は、上部プレナム１０４に流体結合される第１端部２２０を有する。第１の導管２１８の第２端部２２２は、底部プレナム１０５の下端の下に配置され得る。第２端部２２２は第１のノズル２２４で終端し得る。
【００３０】
複数の第２の導管２２６は、底部プレナム１０５に流体結合される第１端部２２８を有する。第２の導管の第２端部２３０は、底部プレナム１０５の下端の下に配置され得る。第２端部２３０は第２のノズル２３２で終端し得る。第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２は、上部プレナム１０４から第１のガスを、底部プレナム１０５から第２のガスをそれぞれ選択的に供給するように構成され得る。
【００３１】
任意の数の第１の導管２１８は、任意の数の第２の導管２２６と共に使用され得る。本発明者らは、合計７５本のノズルを使用して好ましい結果を実現したが、より多い数又はより少ない数で使用されてもよい。第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２は、１つの第１のノズル２２４と１つの第２のノズル２３２の交互パターンで描かれているが、これは図解を容易にするために過ぎない。フロー及び組成など、所望のガス特性を実現するには、第１のノズルと第２のノズルが任意のパターンで使用され得る。本発明者らは、混合された水素ガス（Ｈ２）と酸素ガス（Ｏ２）のフラッシュバック速度を超えるガス速度を有利にもたらし、燃焼時には、他のシステムで起こり得るスリットバルブＯリングの燃焼又はガスラインの過熱を有利に回避するようにノズルが構成され得ることを見出した。加えて、プロセスガスの速度は、チャンバ内でガスの安定的な燃焼を十分に維持し得るように、有利に制御され得る。
【００３２】
図４に示すように、第２の導管２２６は底部プレナム壁４０６を貫通し、内部容積４０２との流体連通を確立している。
【００３３】
図４の非限定的な実施形態では、第１の導管２１８は底部プレナム壁４０６及び４０８を貫通し、内部容積４０２を通過して、さらに上部プレナム壁４１０を貫通して、内部容積４０４との流体連通を確立している。内部容積４０２と４０４は、ガス分布装置内でプレナムセパレータによって互いに隔離されており、プレナムセパレータは一又は複数のプレナム壁、例えば、底部プレナム壁４０８と上部プレナム壁４１０を含み得る。代替的に、又は追加的に、プレナムセパレータは上部プレナム１０４と底部プレナム１０５との間に配置される分離エレメント（図示せず）を含み得る。
【００３４】
図４の非限定的な実施形態では、第１のガス注入口２０２の第１端部は、第１端部２０３の上方部分４００で、上部プレナム１０４と流体結合されている。第１のガス注入口２０２は、内部容積４０４内の望ましいガス分布を容易にする、任意の好ましい位置で上部プレナム１０４に入ってもよい。第１のガス注入口２０２は、内部容積４０４に第１のガスを供給するため、対向端部で第１のガス源１３５ａに流体結合されてもよい。
【００３５】
幾つかの実施形態では、対向する第１のガス注入口２０４の第１端部は、上述と同様に、第２端部２０５で上部プレナムに流体結合されてもよい。対向する第１のガス注入口２０４の第２端部は、第１のガス源１３５ａに接続されてもよい。
【００３６】
幾つかの実施形態では、また図４Ａに示すように、上部プレナム及び底部プレナムはそれぞれ渦ジェネレータ４１７及び４１９を含む。上部プレナム１０４を参照すると、第１のガス注入口２０２は、第１端部２０３の上方部分４００で上部プレナム１０４に流体結合されている。上方部分４００は、第１のガス注入口２０２が狭窄した容積領域、例えば、一又は複数の壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃよって制限される狭窄した容積領域４１２に入るように構成されてもよい。壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃは任意の構成であってもよく、第１端部２０３と第２端部２０５との間の少なくとも一部分に沿って延在してもよい。壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃは、長さに沿って連続、或いは不連続であってもよい。幾つかの実施形態では、壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃは長さＬ全体に沿って連続で、壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃと上部プレナム１０４の内部側壁との間に等しい間隙が存在するように、中心に配置される。
【００３７】
上部プレナムの第２端部２０５は、第１端部と同様に構成されてもよく、上述のように一又は複数の壁セグメント４２０Ａ〜４２０Ｃの少なくとも一部を含み得る。したがって、対向する第１のガス注入口２０４は、第２端部２０５で狭窄した容積領域４１４の上部プレナムに入ってもよい。幾つかの実施形態では、第１のガス注入口２０２及び対向する第１のガス注入口２０４は、同一の狭窄した容積領域、例えば、狭窄した容積領域４１２の上部プレナムに入ることが望ましい。
【００３８】
図示されている非限定的な実施形態では、第１のガスは第１のガス注入口２０２を経由して狭窄した容積領域４１２に流入する。第１のガスはまた、対向する第１のガス注入口２０４を経由して狭窄した容積領域４１４に流入する。狭窄した容積領域は、より大きな内部容積４０４と流体連通している。流入ガスは狭窄した容積領域４１２及び４１４から内部容積４０４に流入するため、ガスの膨張並びに対向するように方向付けられた第１のガス注入口２０２及び２０４は、第１のガスの渦形成を促進し得る流量パターンを作り出す。
【００３９】
同様に、底部プレナム１０５は渦ジェネレータ４１９を含み得る。底部プレナム１０５を参照すると、第２のガス注入口２１２は、第１端部２０７で底部プレナム１０５の上方部分４０１に流体結合されている。上方部分４０１は、上述のように、第２のガス注入口２１２が壁セグメント４２１Ａ〜４２１Ｃによって制限される狭窄した容積領域４１６内の底部プレナム１０５に入るように、上方部分４００と同様に構成されてもよい。底部プレナムの第２端部２０９は、上述のように、第１端部２０７と同様に構成されてもよく、対向する第２のガス注入口２１４が狭窄した容積領域４１８の底部プレナム１０５に入った状態にある。したがって、狭窄した容積領域４１６、４１８からより大きな内部容積４０２へ流入する、並びに対向するように方向付けられた第２のガス注入口２１２及び２１４から流入するガスの膨張は、底部プレナム内に第２のガスの渦形成を促進する流量パターンを作り出す。
【００４０】
記載されている例示的な渦ジェネレータは、実施例として提示されもので、限定されることを意図していない。他の構成の渦ジェネレータは、他の実施形態で使用されてもよい。
【００４１】
本発明者らは、上方部分４００及び４０１の渦ジェネレータがプレナム内の均一なガス流及び分布を促進することを認めている。均一なガス流は、実質的に一定の圧力、質量フロー、又は容積フロー特性、或いは他の測定可能なフロー特性の均一性を含み得る。上部プレナム１０４及び底部プレナム１０５の均一なガス流はそれぞれ、第１の導管２１８及び第２の導管２２６を経由する均一なガス流を更に促進する。第１の導管２１８及び第２の導管２２６の均一なガス流はそれぞれ、第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２から一定で確実なガス流を提供することが確認されている。
【００４２】
幾つかの実施形態では、また図５に示すように、ガス注入装置１０３は、当該ガス注入装置１０３が使用されることになっているプロセスチャンバとの整合性を促進するオプションの注入カートリッジを含む。カートリッジ５０２は、その中に形成される細長いチャネル５１０を有する第１の側面５０５を備えた細長い本体５０４を有する。幾つかの実施形態では、フランジは第１の側面５０５に近接した本体５０４の上方外周の周りに配置され得る。細長いチャネル５１０は、第１の側面５０５から第２の側面５１１まで、細長い本体５０４を通過する。ノッチ５０８は、細長いチャネル５１０の上方部分で、本体５０４内に形成される。ノッチ５０８は、当接する配置でガス注入装置１０３の底部３２０を受け入れて整列させるようにサイズ設定されている。底部３２０及びノッチ５０８は、ノッチ５０８の当接する表面と細長いチャネル５１０との間をガスが全く通過しない、或いは実質的に全く通過しないように、気密性の高い方法で結合され得る。
【００４３】
細長いチャネル５１０は、第１の導管２１８及び第２の導管２２６、並びにその中の第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２を受け入れるように、サイズ及び形状が設定される。図５には便宜上、７本の第１の導管２１８と６本の第２の導管２２６、合計１３本の導管（及び関連するノズル）が描かれている。より多い又はより少ない数の導管（及び関連するノズル）が使用されてもよい。
【００４４】
厚さＴは、図示されているように、第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２が第２の側面５１１の上方に沈み込むように選択され得る。代替的な実施形態では、第１及び第２のノズルは、第２の側面５１１と同一平面上にあってもよく、或いは第２の側面５１１を越えて延在してもよい。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態による、ガス注入装置１０３及びオプションの注入カートリッジ５０２を含む基板処理装置６００の例示的な概略分解図である。図示されている基板処理装置６００は急速熱処理（ＲＴＰ）装置であるが、他の処理用に構成されるプロセスチャンバも使用され得る。基板処理装置６００は、その中で基板を処理するように構成される円筒形の処理容積６０４を画定するチャンバ本体６０２を備える。チャンバ本体６０２は、処理容積６０４の対向する側面上に形成される注入口ポート６０６及び排出口ポート６０８を有する。幾つかの実施形態では、注入口ポート６０６の幅及び排出口ポート６０８の幅は、注入口ポートから排出口ポート６０８まで均一なガス流を保証するため、円筒形の処理容積６０４と実質的に同じである。幾つかの実施形態では、注入口ポート６０６は、例えば、処理容積６０４に対して基板を移送するために、例えばその中へ投入する及び外へ取り出すために、使用される基板トンネルであってもよい。
【００４６】
基板処理装置６００は、上述のように、また図６の点線で示されるように、ガス注入装置１０３に結合されるオプションの注入カートリッジ５０２を更に備える。注入カートリッジ５０２は、気密性の高い、或いは実質的に気密性の高い密閉がガス注入装置１０３の間に実現されるように、注入口ポート６０６に同様に結合される。注入カートリッジ５０２は、ガス流を、第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２からそれぞれ、注入口ポート６０６及び処理容積６０４を経由して排出口ポート６０８に供給するように構成されている。ノッチ６１０は注入口ポート６０６上方のチャンバ本体６０２上に形成され、細長い貫通孔６１２はノッチ６１０の底部を通るように形成され、注入口ポート６０６に対して開放されている。注入カートリッジ５０２は、細長い貫通孔６１２を通って注入口ポート６０６及び処理容積６０４にプロセスガスを供給するように構成されている。
【００４７】
注入カートリッジ５０２を使用しない実施形態では、ガス注入装置１０３の底部３２０及びノッチ６１０は、気密性の高い、或いは実質的に気密性の高い方法で協働的に結合するように構成される。細長い貫通孔６１２は、第１の導管２１８及び第２の導管２２６、並びにその中の第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２を受け入れるように、サイズ及び形状が設定される。第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２は、細長い貫通孔６１２を通って、少なくとも部分的に延在し得る。
【００４８】
処理中、第１のガス及び第２のガスはそれぞれ、第１のノズル２２４及び第２のノズル２３２を経由して別々に供給され、細長いチャネル５１０を満たし、注入カートリッジ５０２を出て、チャンバ本体６０２の注入口ポート６０６に至る。処理容積６０４を経由する混合ガスのフローは、排気アセンブリ６１４の動作によって促進され得る。
【００４９】
本発明者らは、本発明のガス注入装置１０３により、各ガス核種に対して強化された独立な流量制御が得られることを見出した。第１のノズル２２４は上部プレナム１０４からの第１のガスのフローを制御し、第２のノズル２３２は底部プレナム１０５からの第２のガスのフローを制御し得る。第１の導管２１８及び第２の導管２２６は、比較的低温のプロセスガスを、輻射エネルギー源１０８から隔てられた注入口ポート６０６内で両者が混合されるまで、互いに分離された状態で保持する。これにより、燃焼プロセスを所望どおりに処理容積６０４に移動させることが確認されている。本発明者らは、注入口ポート６０６でのプロセスガスの混合が、早期燃焼及びフラッシュバックなどを低減又は除去し、ガス注入装置１０３を損傷から守ることを指摘している。
【００５０】
排気アセンブリ６１４は、排出口ポート６０８近傍でチャンバ本体６０２に結合され得る。排気アセンブリ６１４は、処理容積６０４からの混合プロセスガスの均一なフローを促進するため、排出口ポート６０８と実質的に同様な開口部６１６を有する。
【００５１】
基板処理装置６００は、チャンバ本体６０２を経由して処理容積６０４内へ形成される側面ポート６２０又は６２２に結合される一又は複数の側面注入アセンブリ６１８を更に備える。
側面ポートは、注入口ポート６０６と排出口ポート６０８との間に形成され、ガス注入装置から排気口まで流れるガスのガス流の方向に対して、実質的に垂直となるような角度にある処理容積６０４にガスが流れることができるように構成されている。側面のガスは、処理容積６０４のエッジ領域近傍で、ガス分布の均一性を改善するのに有用となり得る。
【００５２】
上で述べたように、プロセスガスの分布のための改善された方法及び装置が本明細書で提示されている。発明的な方法及び装置の実施形態は、例えば、急速熱処理で、基板処理のための改良されたガス混合及び分布を有利に提供し得る。
【００５３】
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態及び更なる実施形態を考案することは可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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