TW201810490A

TW201810490A - 用於釋氣控制的氣體淨化系統與方法

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Publication number: TW201810490A
Application number: TW106124848A
Authority: TW
Inventors: 春燕; 鮑新宇
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2018-03-16
Also published as: US20180033659A1; WO2018022137A1

Abstract

本文公開的實施例通常涉及用於控制基板釋氣的系統、方法、和設備，使得在III-V磊晶成長製程或蝕刻清潔處理之後，及在額外的處理之前，從基板的表面去除危險氣體。含氧氣體流至裝載閘腔室中的基板，且隨後非反應性氣體流至裝載閘腔室中的基板。因此，危險氣體和釋氣殘餘物從基板減少和/或去除，使得可以實行進一步的處理。

Description

用於釋氣控制的氣體淨化系統與方法

本案揭露內容的實施例一般涉及積體電路的製造。更具體地，本文揭示的實施例涉及用於控制基板釋氣的系統、方法、和設備。

現代邏輯、記憶體、或積體電路的製造通常涉及超過四百個製程步驟。這些步驟中的許多步驟是將半導體基板的溫度升高到目標值以引起薄表面膜的原子級或化學性質的重排（例如擴散、氧化、再結晶、矽化金屬沉積、緻密化、流動）的熱處理。

離子注入是用於在半導體基板中引入化學雜質以形成場效應或雙極電晶體製造所必需的p-n接面的方法。這些雜質包括P型摻雜劑，例如硼、鋁、鎵、鈹、鎂、和鋅，以及N型摻雜劑如磷、砷、銻、鉍、硒和碲。化學雜質的離子注入在佈植的範圍上破壞了半導體基板的晶度。在低能量下，基板發生相對較小的損傷。然而，注入的摻雜劑不會停留在基板中的電活性位置上。因此，需要退火以恢復基板的晶度並將注入的摻雜劑驅動到電活性晶體位置上。

在例如RTP腔室中的基板的處理期間，基板可傾向於釋氣出注入於其中的雜質。這些釋氣的雜質可以是摻雜劑材料、從摻雜劑材料衍生的材料、或者在退火處理期間可能逸出基板的任何其他材料，例如矽的昇華。釋氣的雜質可以沉積在較冷的壁上和在腔室的反射板上。這種沉積可能干擾溫度高溫計讀數和基板上的輻射分佈場，這繼而影響基板在退火的溫度。釋氣的雜質的沉積亦可能在基板上引起不想要的顆粒，並且亦可能在基板上產生滑移線。根據沉積物的化學成分，將腔室離線（offline）以進行濕清潔處理。

此外，III-V CMOS（FinFET、TFET）大量生產的最大挑戰之一是，在III-V磊晶成長製程和/或蝕刻清潔處理之後，控制來自基板的釋氣。目前的釋氣控制中的限制包括，在處理腔室或蝕刻腔室中的熱回處理（thermal back process）（＞攝氏200度）在III-V磊晶成長或蝕刻製程之後是不合適的，因為需要對於每個基板的較長的烘烤時間，以驅動從基板表面排出與砷相關的釋氣氣體，且產量降低。此外，長的N₂ 淨化/泵循環是效率較低的，且對產量有大的影響。已對先前已知的方法進行了測試，且結果指出，在10次泵/淨化循環後，仍然偵測到砷釋氣量為1.9十億分之一（1.9 parts per billion）。

由於砷的毒性，砷殘留通常希望絕對零十億分之一（ppb）的釋氣。為了在隨後的基板操作和處理過程中最小化砷釋氣的毒性，需要一種控制基板釋氣的改進的系統、方法和設備。

本文公開的實施例通常涉及用於控制基板釋氣的系統、方法、和設備，使得在III-V磊晶成長製程或蝕刻清潔處理之後，及在額外的處理之前，從基板的表面去除危險氣體。在一個實施例中，公開了一種基板處理設備。基板處理設備包括裝載閘腔室、支撐結構、和氣體分配結構。裝載閘腔室具有界定其中的體積的主體。支撐結構設置在體積中並且具有複數個支撐構件。氣體分配結構設置在與支撐結構相鄰的體積中。此外，氣體分配結構包括氣體供應線和複數個分配線。氣體供應線可操作地連接到氣體源。每個分配線可操作地連接到氣體供應線並從氣體供應線延伸。至少一個分配線設置在鄰近於每個支撐構件，且每個分配線具有設置在其中的複數個孔。此外，每個分配線界定一個平面。每個氣孔相對於平面而向著相應的支撐構件成傾斜。

在另一實施例中，公開了一種基板處理設備。基板處理設備包括裝載閘腔室、支撐結構、和氣體分配結構。裝載閘腔室具有界定其中的體積的主體。支撐結構具有設置在體積中的複數個支撐構件。氣體分配結構設置在與支撐結構相鄰的體積中。氣體分配結構包括氣體供應線和複數個分配線。氣體供應線可操作地連接到第一氣體源和第二氣體源。每個分配線可操作地連接到氣體供應線並從氣體供應線延伸。至少一個分配線設置在鄰近於每個支撐構件，且每個分配線具有設置在其中的複數個氣孔。

在另一實施例中，公開了一種基板處理設備。基板支撐設備包括裝載閘腔室、支撐結構、和氣體分配結構。裝載閘腔室具有界定其中的體積的主體。支撐結構設置在體積中並且具有複數個支撐構件。氣體分配結構設置在與支撐結構相鄰的體積中。氣體分配結構包括可操作地連接至O₂ 氣體源和N₂ 氣體源的氣體供應線和複數個分配線。每個分配線可操作地連接到氣體供應線並從氣體供應線延伸。至少一個分配線設置在每個支撐構件附近，並且每個分配線具有設置在其中的複數個氣孔。每個氣孔相對於分配線的水平軸傾斜。

本文所述的「基板」或「基板表面」通常是指在其上實行處理的任何基板表面。例如，基板表面可以包括矽、氧化矽、摻雜的矽、矽鍺、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、和任何其它材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬合金、及其他導電或半導體材料，其取決於應用。基板或基板表面還可包括介電材料，例如二氧化矽、氮化矽、有機矽酸鹽和碳摻雜氧化矽或氮化物材料。用語「基板」可進一步包括用語「晶圓」。基板本身不限於任何特定的尺寸或形狀。儘管本文描述的實施通常參照圓形基板，根據本文所述的實施，可以使用其他形狀，例如多邊形、方形、矩形、彎曲或非圓形工件。

第1圖示意性地示出根據一個實施例的用於氣體淨化系統100的裝載閘腔室102的簡化側截面圖。裝載閘腔室102具有由蓋104、側壁106、和底壁108界定的主體103。主體在其中界定體積110。在一些實施例中，裝載閘腔室102可以是基板存取腔室，反之亦然，如前文所述。支撐結構112設置在體積110中，並且包括複數個支撐構件114。每個支撐構件114設置以在其上支撐基板116。支撐結構112可具有一或多個支撐構件114，且每個支撐構件114可保持和/或支撐基板116的一部分或基板整體。在某些實施例中，每個支撐構件114可在基板116的邊緣處或靠近該邊緣處接觸基板116，從而不干擾基板116的處理。支撐結構112可被配置以在主體103中保持和/或支撐，例如，二十五個或更多個基板。在一些實施例中，複數個支撐構件114可各自包括最小接觸表面（未圖示）。最小接觸表面可包括複數個凸起表面，例如三個凸起（bumps），使得基板置於每個凸起表面上。在某些實施例中，最小接觸表面亦可包括佈置在複數個凸起表面下方、相鄰於複數個凸起表面、和/或接觸複數個凸起表面的網狀（mesh）支撐件。網狀支撐件可以是任何氣體傳遞結構，例如，允許氣體透過其中的結構。最小接觸表面可允許處理基板的底側。

氣體分配結構120設置在體積110中。在一些實施例中，氣體分配結構120亦可在主體的第一端122和/或第二端124處延伸出體積110。氣體分配結構120靠近支撐結構112設置。氣體分配結構120包括氣體供應線126和複數個分配線128。

氣體供應線126可操作地連接至第一氣體源130A。然而，在一些實施例中，氣體供應線126可操作地連接到多於一個氣體源，例如第一氣體源130A和第二氣體源130B。在一些實施例中，第一氣體源130A和/或第二氣體源130B可設置在體積110的外部，而在其它實施例中，第一氣體源130A和/或第二氣體源130B可以設置在體積110內部。氣體供應線126經配置成將氣體從氣體源輸送到體積110中。第一閥132A設置在第一氣體源130A和氣體供應線126之間。第二閥132B設置在第二氣體源130B和氣體供應線126之間。來自第一氣體源130A的氣體流可以由第一閥132A控制。第一閥132A可操作地連接到氣體供應線126。第一閥132A配置成調節由第一氣體源130A供應到氣體供應線126的氣體的量和/或流動。來自第二氣體源130B的氣體流可以由第二閥132B控制。第二閥132B可操作地連接到氣體供應線126。第二閥132B調節由第二氣體源130B供應到氣體供應線126的氣體的量和/或流動。在一些實施例中，第一氣體源130A可以是含氧氣體源或含氮氣體源。在一些實施例中，第二氣體源130B可以是含氧氣體源或含氮氣體源。儘管示出了兩種氣體源，應考量任何數量的含有任何合適氣體的氣體源可操作地連接到氣體供應線126。此外，氣體分配結構120、氣體供應線126、和/或分配管線中的任何一者，可以包括不銹鋼材料。

在某些實施例中，在第一閥132A或第二閥132B打開時，氣體可分別從第一氣體源130A和/或第二氣體源130B流到氣體供應線126。在一些實施例中，同一時間只有第一閥132A或只有第二閥132B可打開，使得一次只有一種氣體流入體積110。然而，在某些實施例中，多個氣體可同時流入體積110。例如，在一些實施例中，第一閥132A和第二閥132B都可同時打開。氣體可流過氣體分配結構120並進入體積110，如第1圖中的箭頭所示。在離開每個分配線128時，氣體可流穿過和/或跨過每個基板116。在流穿過和/或跨過每個基板116之後，氣體可被引向主體103的底壁108。在一些實施例中，泵140可設置在主體103的底壁108處或靠近主體103的底壁108。泵140可配置於，和/或形成在底壁108中的開口，使得泵經配置以將氣體泵出主體103並從主體103移除氣體。

此外，氣體分配結構120、氣體供應線126、和/或每個分配管線128中的各者可被加壓以確保在設置在主體103的蓋104或靠近主體103的蓋104的基板上或跨過該基板的氣體的流動，相同或類似地流動於或跨過設置於主體103的底壁108或靠近主體103的底壁108的基板。

如下文所述，透過使含氧氣體與基板116的表面反應，而從基板116的表面去除材料。通常，基板存取腔室，例如裝載閘腔室102，保持惰性環境。含氧氣體流入主體103可能使其中的每個基板116暴露於含氧氣體中。如圖所示，含氧氣體可從第一氣體源130A和/或第二氣體源130B流到裝載閘腔室102。在接觸基板116時，在基板116的表面，以及III-V表面上的任何殘留的砷相關物質被氧化。砷殘餘物被分解成具有高蒸氣壓的穩定的氧化物和/或副產物，因此迅速地蒸發。因此，刻意的脈衝和/或將含氧氣體提供到體積110中可以以受控的方式預除去砷，以便適當地減少砷。

將含氧氣體流入裝載閘腔室102可允許在基板116的表面上形成穩定的氧化物。此外，含氧氣體可允許高蒸汽壓副產物可從基板116去除。此外，氧化可能對基板116具有各種影響。氧化可能會斷開砷物質與碳的鍵（例如砷和OH基之間）以形成可能更快地離開基板表面的砷氧化物。

第2圖示意性地示出根據一個實施例的第1圖的裝載閘腔室102的頂視圖。如圖所示，至少一個分配線128靠近每個支撐構件114設置。每個分配線128可操作地連接到氣體供應線126。在一些實施例中，每個分配線128從氣體供應線126延伸。如第2圖所示，至少一個分配線128靠近每個支撐構件114設置。此外，在某些實施例中，氣體供應線126可穿過每個分配線128。在一些實施例中，氣體供應線126設置成透過每個分配線128的中心，而在其他實施例中，氣體供應線126可佈置成透過每個分配線128的任何部分，例如，靠近分配線128的末端。

每個分配線128具有拱形形狀，使得分配線符合基板116的至少一部分的近似的形狀。在一些實施例中，分配線128可以具有約2英吋至約20英吋之間的半徑，例如，約4英吋至約12英吋之間。在某些實施例中，每個分配線128可以具有約90度至約180度之間的角度延伸，例如，約100度至約150度之間。然而，在一些實施例中，每個分配線128可以具有V形、C形、方形、矩形、或任何其它合適的形狀，使得分配線128被配置成沿著和/或跨越基板116的表面分配氣體。每個分配線128可以是圓形管，然而，應理解可以適當地利用任何形狀的分配線。

每個分配線128可佈置為與由每個支撐構件114保持的每個基板116相鄰、緊接著兩個、和/或鄰近。縫隙142可以設置在每個分配線128和每個基板116之間。在一些實施例中，在每個分配線128與每個基板116之間的縫隙142可以在約1/16英吋至約1英吋之間，例如，約1/8英吋至約1/4英吋之間。

第3圖示意性地示出根據一個實施例的第1圖的裝載閘腔室102的前截面圖。每個分配線128具有設置在其中的複數個氣孔150。在一些實施例中，每個分配線128包括在約兩個氣孔150和約50個氣孔150之間，例如在約8個氣孔150和約20個氣孔150之間。然而，應設想，每個分配線128可包括任意合適數量的氣孔150。

每個氣孔150具有約1/64英吋至約1/2英吋之間的直徑，例如，約1/32英吋至約1/4英吋之間的直徑。複數個氣孔150中的每一個可以沿著每個分配線128均勻分佈，從而在每個氣孔150之間產生等量的間隔。然而，在一些實施例中，複數個氣孔150中的每一個可以沿著每個分配線128不均勻地分佈。如此，每個氣孔150之間的間隔可在每個氣孔之間變化。因此，在一些實施例中，可配置較高或較低濃度的氣孔150，例如，在靠近每個分配線128的中心和/或靠近每個分配線128的末端。

參照第2圖和第3圖，每個分配線128可設置在每個基板116的頂表面117處或在其上方。在一些實施例中，縫隙160可以設置在每個基板116的頂表面117和每個相應分配線128之間。縫隙160可以在約1/32英吋至約1/2英吋之間，例如，在約1/16英吋至約1/4英吋之間。每個分配線128界定一個平面。每個氣孔150可以沿著該平面設置。僅作為範例，在一些實施例中，每個分配線128可界定水平面H。作為繼續的範例，每個氣孔150可沿著水平面H設置，例如在水平面H之上，或者在水平面H之下。每個氣孔150具有與該平面形成介於大約5度到約25度之間的角度的氣流軸。在一些實施例中，每個氣孔150可相對於每個分配線128的水平面H向下或向上傾斜。在一些實施例中，每個氣孔150相對於水平面H以介於約2度至約45度之間的角度向下或向上傾斜，例如，介於約5度至約25度之間。然而，在一些實施例中，每個氣孔150可相對於水平面向上傾斜，例如，在處理基板116的底側的期間。每個氣孔150朝向每個基板116的頂表面117或底表面的角度，引導氣體的流動到每個基板116的頂表面117或底表面。如上文所述，當氧氣流過每個基板116時，釋氣物質被有效率且有效果地從基板116移出。此外，在一些實施例中，離開氣孔150的氣體的流動速率可以從亞音速到超音速。

進一步參照第2圖和第3圖，每個氣孔150可以以與分配線128垂直的角度鑽出，或者，在一些實施例中，以與分配線128不垂直的角度鑽出。在某些實施例中，某些氣孔150可以以與分配線128垂直的角度鑽出，而其他氣孔150可以以與分配線128不垂直的角度鑽出。此外，可以在每個分配線128上向外鑽出某些氣孔150，以確保基板116的整個表面的氣體覆蓋。如第2圖所示，靠近分配線末端的氣孔150可配置成以不垂直於分配線128的角度來引導氣體。如此，可增加不與分配線128垂直的角度，以用於後續更接近分配線128的末端的氣孔150。如第2圖進一步所示，在一些實施例中，配置更靠近分配線128中心的氣孔150可以因而以一角度鑽出，該角度更接近於與分配線128垂直的角度。如此，在某些實施例中，且如第2圖和第3圖所示，複數個氣孔150中的第一子複數個氣孔可以以與分配線垂直的角度設置，並且複數個氣孔150中的第二複數個氣孔可以以與分配線128不垂直的角度設置。

第4圖示意性地示出了分配線128的實施例，該分配線包括可操作地連接到每個氣孔150的複數個噴嘴170。如上文所述，每個氣孔150可以是傾斜的，並且因此，每個相應的噴嘴170亦可以是傾斜的。然而，在一些實施例中，可以以與分配線128垂直的角度鑽出每個氣孔，並且每個相應的噴嘴可以可移動地定位，以便以適當方向穿過基板116引導氣體的流動。

第5圖是用於控制釋氣的方法500的示意性流程圖。方法500提供減少釋氣的操作。基板釋氣通常關於從基板或從基板的表面釋放氣體或蒸汽產物。控制釋氣是關連於在將基板轉移至下游處理之前，從基板減少和/或除去殘餘的經釋氣的材料，例如砷。

在操作510，基板被輸送到基板存取腔室中。在一些實施例中，基板存取腔室可以是裝載閘腔室和/或FOUP（前開式晶圓傳送盒，front opening unified pod）。在一些實施例中，每個基板可在非反應性氣體下轉移到基板存取腔室，例如，在III-V磊晶成長製程之後和/或在III-V蝕刻處理之後。

在操作520，含氧氣體流入基板存取腔室，並且，在操作530，透過使含氧氣體與基板的表面反應而從基板的表面去除材料。通常，基板存取腔室保持惰性環境。含氧氣體的流入基板存取腔室，可能使其中的基板暴露於含氧氣體中。含氧氣體的流入基板存取腔室可以經由耦接到含氧氣體源和基板存取腔室的管道來進行。含氧氣體可以從含氧氣體源流到基板存取腔室。在接觸基板時，在基板的表面，以及III-V表面上的任何殘留的砷相關物質被氧化。砷殘餘物被分解成具有高蒸氣壓的穩定的氧化物和/或副產物，且因此迅速地蒸發。因此，刻意的脈衝和/或將含氧氣體提供到基板存取腔室中可以以受控的方式預除去砷，以便適當地減少砷。

在一些實施例中，含氧氣體是氧氣。可考量，可以流入任何量的含氧氣體至基板存取腔室，然而，在一些實施例中，約5 sccm至約1200 sccm之間的含氧氣體流入基板存取腔室。

含氧氣體流入基板存取腔室約1秒至約60秒之間，例如，約1秒至約30秒之間，例如約10秒。此外，含氧氣體在第一壓力（P1）下流入基板存取腔室。在一些實施例中，第一壓力（P1）是在約60 Torr和約220 Torr之間，例如在約80 Torr和約200 Torr之間。

將含氧氣體流入基板存取腔室可允許在基板的表面上形成穩定的氧化物。此外，含氧氣體可允許高蒸汽壓副產物從基板去除。

此外，氧化可能對基板具有各種影響。氧化可能會斷開砷物質與碳的鍵（例如砷和OH基之間）以形成可能更快地離開基板表面的砷氧化物。

在操作540，停止含氧氣體流入基板存取腔室的流動。

在操作550，非反應性氣體流入基板存取腔室。非反應性氣體流入基板存取腔室約30秒至約400秒之間，例如，約60秒至約300秒之間。在一些實施例中，非反應性氣體以第二壓力（P2）流入基板存取腔室。此外，第二壓力（P2）大於上文論述的第一壓力（P1）。在一些實施例中，第二壓力（P2）高於約180 Torr，例如，高於約200 Torr。然而，應考量，第二壓力（P2）可以是大於第一壓力（P1）的任何壓力。非反應性氣體可包括含氦氣體、含氫氣體、含氮氣體和/或含氬氣體等。在一些實施例中，非反應性氣體是N₂ 。非反應性氣體至基板存取腔室的流動可在含氧氣體流入基板存取腔室之後發生。氧化後的非反應性氣體的流動將驅使釋氣降至0 ppb的位準。0 ppb的位準意味著毒性物質，例如，砷，的釋氣是無法偵測到的。

在操作560，停止非反應性氣體流入基板存取腔室的流動。

在操作570，非反應性氣體從基板存取腔室移除，例如，經由泵循環。從基板存取腔室移除非反應性氣體是在第三壓力（P3）發生。第三壓力小於第一壓力（P1）。在一些實施例中，第三壓力小於約1 Torr。在移除非反應性氣體期間，第三壓力（P3）低於第二壓力（P2）及/或第一壓力（P1），使得當非反應性氣體重新插入到基板存取腔室中時，提供強烈稀釋。此外，小於第二壓力（P2）的第一壓力（P1）提供了提升反應速率的效率優點。

在一些實施例中，操作550、操作560、和/或操作570可以在初始完成操作570之後，重複至少一個附加循環。透過重複非反應性氣體流入基板存取腔室、停止非反應性氣體流入基板存取腔室、和/或從基板存取腔室去除非反應性氣體，驅使釋氣進一步降到0 ppb的位準。測試已完成，且結果表明，一個氧化操作，例如操作520、操作530、和操作540，以及三個非反應性氣體循環，例如操作550、操作560、和操作570，將釋氣減少至0 ppb。

在一些實施例中，在釋氣已減少之後，可將基板轉移到FOUP（前開式晶圓傳送盒，front opening unified pod）以進一步下游處理。

第6圖是用於在III-V磊晶處理之後控制釋氣的方法600的示意性流程圖。方法600提供了用於減少釋氣的方案。

在操作610，輸送基板到裝載閘腔室。

在操作620，含氧氣體流入裝載閘腔室。含氧氣體流入裝載閘腔室，可能使其中的基板暴露於含氧氣體中。在接觸基板時，在基板的表面，以及III-V表面上的任何殘留的砷相關物質被氧化。砷殘餘物被分解成具有高蒸氣壓的穩定的氧化物和/或副產物，且因此迅速地蒸發。因此，刻意的脈衝和/或將含氧氣體提供到裝載閘腔室中可以以受控的方式預除去砷，以便適當地減少砷。

在一些實施例中，含氧氣體是氧氣。可考量，可以流入任何量的含氧氣體至裝載閘腔室，然而，在一些實施例中，約5 sccm至約1200 sccm之間的含氧氣體流入裝載閘腔室。

含氧氣體流入裝載閘腔室約1秒至約60秒之間，例如，約1秒至約30秒之間，例如約10秒。此外，含氧氣體在第一壓力（P1）下流入裝載閘腔室。在一些實施例中，第一壓力（P1）是在約60 Torr和約220 Torr之間，例如在約80 Torr和約200 Torr之間。

將含氧氣體流入裝載閘腔室可允許在基板的表面上形成穩定的氧化物。此外，含氧氣體可允許高蒸汽壓副產物從基板去除。

在操作630，停止含氧氣體流入裝載閘腔室的流動。

在操作640，含氮氣體流入裝載閘腔室。含氮氣體流入裝載閘腔室約30秒至約400秒之間，例如，約60秒至約300秒之間。在一些實施例中，含氮氣體以第二壓力（P2）流入裝載閘腔室。此外，第二壓力（P2）大於上文論述的第一壓力（P1）。在一些實施例中，第二壓力（P2）高於約180 Torr，例如，高於約200 Torr。在一些實施例中，含氮氣體是N₂ 。含氮氣體至裝載閘腔室的流動可在含氧氣體流入裝載閘腔室之後發生。氧化後的含氮氣體的流動將驅使釋氣降至0 ppb的位準。

在操作650，含氮氣體被泵出裝載閘腔室。從裝載閘腔室移除含氮氣體是在第三壓力（P3）發生。第三壓力小於第一壓力（P1）。在一些實施例中，第三壓力小於約1 Torr。在移除含氮氣體期間，第三壓力（P3）低於第二壓力（P2）及/或第一壓力（P1），使得當含氮氣體重新插入到裝載閘腔室中時，提供強烈稀釋。此外，小於第二壓力（P2）的第一壓力（P1）提供了提升反應速率的效率優點。

方法600亦可包括重複如操作640將含氮氣體流入裝載閘腔室，和/或如操作650將含氮氣體泵出裝載閘腔室，以重複至少一個額外的週期。透過重複含氮氣體流入裝載閘腔室和將含氮氣體從裝載閘腔室移除，驅使釋氣進一步降到0 ppb的位準。測試已完成，且結果表明，一個氧化操作和三個含氮氣體循環將釋氣減少至0 ppb。在一些實施例中，方法600亦可包括藉由使含氧氣體與基板的表面反應而從基板的表面移除材料。在一些實施例中，在釋氣已減少之後，可將基板轉移到FOUP（前開式晶圓傳送盒，front opening unified pod）以進一步下游處理。

第7圖是用於控制釋氣的方法700的示意性流程圖。方法700提供了用於減少釋氣的方案。

在操作710，將基板輸送到裝載閘腔室。

在操作720，氧氣以第一壓力（P1）流入裝載閘腔室。第一壓力（P1）是在約30 Torr和約300 Torr之間。氧氣流入裝載閘腔室，可能使其中的基板暴露於氧氣中。在接觸基板時，在基板的表面，以及III-V表面上的任何殘留的砷相關物質被氧化。砷殘餘物被分解成具有高蒸氣壓的穩定的氧化物和/或副產物，且因此迅速地蒸發。因此，刻意的脈衝和/或將含氧氣體提供到裝載閘腔室中可以以受控的方式預除去砷，以便適當地減少砷。

可考量，可以流入任何量的氧氣至裝載閘腔室，然而，在一些實施例中，約5 sccm至約1200 sccm之間的氧氣流入裝載閘腔室。

氧氣流入裝載閘腔室約1秒至約60秒之間，例如，約1秒至約30秒之間，例如約10秒。此外，氧氣在第一壓力（P1）下流入裝載閘腔室。在一些實施例中，第一壓力（P1）是在約30 Torr和約300 Torr之間，例如在約80 Torr和約200 Torr之間。

將氧氣流入裝載閘腔室可允許在基板的表面上形成穩定的氧化物。此外，氧氣可允許高蒸汽壓副產物從基板去除。

在操作730，停止氧氣流入裝載閘腔室的流動。

在操作740，非反應性氣體以第二壓力（P2）流入裝載閘腔室。第二壓力（P2）高於約180 Torr，例如高於約200 Torr。非反應性氣體流入裝載閘腔室約30秒至約400秒之間，例如，約60秒至約300秒之間。在一些實施例中，非反應性氣體是N₂ 。非反應性氣體至裝載閘腔室的流動可在氧氣流入裝載閘腔室之後發生。氧化後的非反應性氣體的流動將驅使釋氣降至0 ppb的位準。0 ppb的位準意味著毒性物質，例如，砷，的釋氣是無法偵測到的。

在操作750，非反應性氣體以第三壓力（P3）泵出裝載閘腔室。第三壓力小於約1 Torr。在移除非反應性氣體期間，第三壓力（P3）低於第二壓力（P2）及/或第一壓力（P1），使得當非反應性氣體重新插入到裝載閘腔室中時，提供強烈稀釋。此外，小於第二壓力（P2）的第一壓力（P1）提供了提升反應速率的效率優點。

在操作760，操作740和操作750重複至少一個附加循環。透過重複將非反應性氣體流入裝載閘腔室和將含非反應性氣體從裝載閘腔室移除，驅使釋氣進一步降到0 ppb的位準。測試已完成，且結果表明，一個氧化操作和三個非反應性氣體循環將釋氣減少至0 ppb。在一些實施例中，方法700亦可包括藉由使含氧氣體與基板的表面反應而從基板的表面移除材料。在一些實施例中，在釋氣已減少之後，可將基板轉移到FOUP（前開式晶圓傳送盒，front opening unified pod）以進一步下游處理。

第8圖示意性地示出圖示800，其示出用於控制釋氣的操作，如上文所述。如圖所示，在時間T0和時間T1之間，含氧氣體以標記為A的部分在第一壓力（P1）下流入裝載閘腔室。T0和T1之間擴展的時間可以在約1秒和約60秒之間。在時間T1，停止含氧氣體流入裝載閘腔室。在時間T1和時間T2之間，非反應性氣體以標記為B的部分在第二壓力（P2）流入裝載閘腔室。T1和T2之間擴展的時間可以在約30秒和約400秒之間。在時間T2，停止非反應性氣體流入裝載閘腔室。進一步，在時間T2和時間T3之間，非反應性反應氣體以第三壓力（P3）泵出裝載閘腔室，如標記為C的部分所示。T2和T3之間擴展的時間可以在約30秒和約400秒之間。隨後的非反應性氣體流動和移除循環可發生在標記為D的部分，於時間T3和時間T5之間。

測試已完成，且結果表明，在暴露於含氧氣體之後，基板上和/或基板的表面上以及III-V表面上的殘餘的砷相關的物質被氧化。砷殘餘物被分解成具有高蒸氣壓且迅速地蒸發的穩定的氧化物或副產物。此外，氧化後，完成非反應性氣體泵/淨化循環，從而驅使釋氣降到0 ppb。結果表明，在一次氧化和三次非反應性氣體泵/淨化循環後，釋氣降至0 ppb，因此不會產生釋氣殘留物，並進一步改善效率。

本案揭露內容的優點包括改善的基板效率，以及在轉移到FOUP之前消除殘餘的砷釋氣氣體的基板。此外，通風櫃不需要控制釋氣。在腔室及/或工具間的後續處理之前，控制和移除釋氣。

額外的的優點包括減少的污染物和交叉污染物。此外，本案揭露內容可以應用於所有砷和/或磷酸鹽（phosphate）注入，並且不限於III-V注入。

總而言之，本文公開的實施例涉及用於控制基板釋氣的系統、方法、和設備，使得在III-V磊晶成長製程或蝕刻清潔處理之後，及在額外的處理之前，從基板的表面去除危險氣體。含氧氣體流至裝載閘腔室中的基板，且隨後非反應性氣體流至裝載閘腔室中的基板。因此，危險氣體和釋氣殘餘物從基板減少和/或去除，使得可以實行進一步的處理。

儘管前述內容涉及本案揭露內容的實施例，但可在不脫離本案揭露內容的基本範疇的情況下設計本案揭露內容的其他和進一步的實施例，並且其中之範疇由隨附申請專利範圍來判定。

100‧‧‧氣體淨化系統

102‧‧‧裝載閘腔室

103‧‧‧主體

104‧‧‧蓋

106‧‧‧側壁

108‧‧‧底壁

110‧‧‧體積

112‧‧‧支撐結構

114‧‧‧支撐構件

116‧‧‧基板

117‧‧‧頂表面

120‧‧‧氣體分配結構

122‧‧‧第一端

124‧‧‧第二端

126‧‧‧氣體供應線

128‧‧‧分配線

130A‧‧‧氣體源

130B‧‧‧氣體源

132A‧‧‧閥

132B‧‧‧第二閥

140‧‧‧泵

142‧‧‧縫隙

150‧‧‧氣孔

160‧‧‧縫隙

170‧‧‧噴嘴

500‧‧‧方法

510‧‧‧操作

520‧‧‧操作

530‧‧‧操作

540‧‧‧操作

550‧‧‧操作

560‧‧‧操作

570‧‧‧操作

600‧‧‧方法

610‧‧‧操作

620‧‧‧操作

630‧‧‧操作

640‧‧‧操作

650‧‧‧操作

700‧‧‧方法

710‧‧‧操作

720‧‧‧操作

730‧‧‧操作

740‧‧‧操作

750‧‧‧操作

760‧‧‧操作

800‧‧‧圖示

因此，可以詳細瞭解本案揭露內容的上述特徵的方法，簡要概述於上的本案揭露內容的更具體的描述，可參照實施例進行，其中一些實施例描繪在隨附圖式中。然而，應當注意，隨附圖式僅示出本案揭露內容的典型實施例，且因此不應將其視為限制其範圍，因為本案揭露內容可承認其他等效的實施例。

第1圖示意性地示出根據一個實施例的用於氣體淨化系統的裝載閘腔室的側截面圖。

第2圖示意性地示出根據一個實施例的第1圖的裝載閘腔室的頂視圖。

第3圖示意性地示出根據一個實施例的第1圖的裝載閘腔室的前截面圖。

第4圖示意性地示出根據一個實施例的分配線的頂視圖。

第5圖示出根據一個實施例的用於控制釋氣的方法的示意性流程圖。

第6圖示出根據一個實施例，用於在III-V磊晶處理之後控制釋氣的方法的示意性流程圖。

第7圖示出根據一個實施例的用於控制釋氣的方法的示意性流程圖。

第8圖示意性地示出圖示，該圖示示出用於控制釋氣的操作。

為了便於理解，在可能的情況下，已使用相同的元件符號來表示圖中共同的相同元件。可設想，在一個實施例中公開的元件可以有利地利用於其他實施例上，而無需特別說明。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims

一種基板處理設備，包括：一裝載閘腔室，其具有在其中界定一體積的一主體；一支撐結構，該支撐結構設置在該體積中，該支撐結構具有複數個支撐構件；及一氣體分配結構，其設置在鄰近於該支撐結構的該體積中，該氣體分配結構包括：一氣體供應線，其可操作地連接到一氣體源；和複數個分配線，其中每個分配線可操作地連接到該氣體供應線並從該氣體供應線延伸，其中至少一個分配線設置在鄰近於每個支撐構件，其中每個分配線具有設置在其中的複數個氣孔，其中每個分配線界定一平面，且其中每個氣孔相對於該平面而向一相應的支撐構件傾斜。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個分配線是具有一半徑在約四英吋至約十二英吋之間的一拱形（arcuate）分配線。
如請求項2所述之基板處理設備，其中每個分配線具有約100度至約150度之間的一角度延伸。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個氣孔是設置在每個分配線的該平面處。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個氣孔具有與該平面形成介於約5度到約25度之間的一角度的一氣流軸。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個氣孔具有介於約0.03125英吋至約0.25英吋之間的一直徑。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個分配線的該複數個氣孔是均勻分佈的。
如請求項1所述之基板處理設備，其中該平面是一水平面，且其中每個氣孔相對於該水平面向下傾斜。
如請求項1所述之基板處理設備，其中該複數個氣孔中的一第一子複數個氣孔是以與該分配線垂直的一角度設置，且其中該複數個氣孔中的一第二子複數個氣孔以與該分配線非垂直的一角度設置。
如請求項1所述之基板處理設備，其中每個支撐構件被配置以支撐一基板。
如請求項所述之基板處理設備，進一步包括一閥，該閥設置於該氣體源和該氣體供應線之間。
如請求項1所述之基板處理設備，進一步包括複數個噴嘴，其中每個噴嘴可操作地連接至一個氣孔。
如請求項1所述之基板處理設備，其中該氣體源為一含氧氣體源或一含氮氣體源。
一種基板處理設備，包括：一裝載閘腔室，其具有在其中界定一體積的一主體；一支撐結構，該支撐結構設置在該體積中，該支撐結構具有複數個支撐構件；及一氣體分配結構，其設置在鄰近於該支撐結構的該體積中，該氣體分配結構包括：一氣體供應線，其可操作地連接到一第一氣體源和一第二氣體源；和複數個分配線，其中每個分配線可操作地連接到該氣體供應線並從該氣體供應線延伸，其中至少一個分配線設置在鄰近於每個支撐構件，且其中每個分配線具有設置在其中的複數個氣孔。
如請求項14所述之基板處理設備，其中每個分配線是具有一半徑在約四英吋至約十二英吋之間的一拱形（arcuate）分配線，及具有約100度至約150度之間的一角度延伸。
如請求項14所述之基板處理設備，其中每個分配線界定一水平面，且每個氣孔相對於該水平面以介於約五度至約二十五度之間的一角度傾斜。
如請求項14所述之基板處理設備，其中該氣體供應線是沿著一水平軸而設置，且每個分配線是相對於該水平軸傾斜。
如請求項14所述之基板處理設備，其中該第一氣體源為一含氧氣體源且該第二氣體源為一含氮氣體源。
如請求項14所述之基板處理設備，其中該複數個氣孔中的一第一子複數個氣孔是以與該分配線垂直的一角度設置，且其中該複數個氣孔中的一第二子複數個氣孔以與該分配線非垂直的一角度設置。
一種基板處理設備，包括：一裝載閘腔室，其具有在其中界定一體積的一主體；一支撐結構，該支撐結構設置在該體積中，該支撐結構具有複數個支撐構件；一氣體分配結構，其設置在鄰近於該支撐結構的該體積中，該氣體分配結構包括：一氣體供應線，其可操作地連接到一O₂ 氣體源和一N₂ 氣體源；複數個分配線，其中每個分配線可操作地連接到該氣體供應線並從該氣體供應線延伸，其中至少一個分配線設置在鄰近於每個支撐構件，其中每個分配線具有設置在其中的複數個氣孔，且其中每個氣孔向著一相對應的支撐構件傾斜。