TW201003815A - Apparatus for manufacturing semiconductor - Google Patents

Description

201003815 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於製造一半導體裝置之設備，且更 特定言之，係關於一種能夠使用彼此獨立操作之複數個能 置源同時執行蝕刻及沈積製程的半導體裝置製造設備。 【先前技術】 一般而言，在高於大約700 °C之一較高溫度下執行製造 一半導體裝置之製程。處理溫度在製造該半導體裝置之製 程中充當一非常重要之因素。具體地說，生長一半導體薄 膜之製程中之溫度成為調整該薄膜之生長厚度以及該薄膜 之生長特性之一分量。 在一 ％知之半導體裝置製造設備中，在安置一基板之一 基板安置單TL内安置一熱線，其中該熱線充當一熱源。接 著，將該基板安置單元加熱至一較高溫度，且因此藉由該 基板安置單元之上部加熱該基板。藉由將—處理氣體供應 至該經加熱基板之一表面上來在該基板上生長薄膜。然 J 而，在此情況下，難以均勻地加熱基板。當將該處理氣體 供應至一腔室中時，該腔室之内部溫度由具有較低溫度之 處理氣體局部改變，且該腔室中之溫度變化使得基板表面 處之溫度不均勻。因此’最近，已引入—種基板處理設 備，其藉由用安置在腔室之反應空間外部之—加熱單元加 熱該腔室中之一反應空間來最小化溫度變化。 然而，在用於生長半導體薄膜之習知半導體裝置製造設 備之情況下，由於在裝載至腔室中之基板之表面上形成薄 135685.doc 201003815 、因而必須在形成薄骐之前從基板表面移除外來物質。 匕使用單獨清潔設備移除基板表面上之外來物質， 接著將經/月潔之基板轉移至腔室中以進而形成薄膜。但 在將經清潔之基板從該清潔設備轉移至腔室中期間在基 板表面上形成-淺原生氧化物層，且因此基板上所形成之 薄臈之品質受該原生氧化物層破壞。 • 為了移除该原生氧化物層’習知半導體裝置製造設備採 用藉由增加腔室内之加熱溫度來燃燒基板上之原生氧化物 層的方法。結果，基板受到熱損壞。 【發明内容】 為了克服以上缺點，本發明提供一種半導體裝置製造設 備，其藉由使用電漿移除一基板之一表面上之一原生氧化 物層且使用安置在腔室上方及下方之加熱源均勻加熱該腔 至中之一反應空間來形成一薄膜，使得有可能在該基板上 形成具有良好品質之薄膜，以最小化該基板之熱損壞，且 最小化一電漿產生單元與一加熱單元之間的熱或電干擾。 根據本發明之一態樣，提供一種用於製造一半導體裝置 之設備，其包含：一腔室，其包含一反應空間；一基板安 - 置單元，其經組態以在該腔室内安置一基板；一第一加熱 - 單元’其經組態以用光學方式加熱該反應空間且安置在該 腔室下方；一第二加熱單元’其經組態以藉由電阻性加熱 來加熱該反應空間且安置在該腔室上方；及一電漿產生單 元，其經組態以在該反應空間中產生電衆。 該第一加熱單元可包含一燈加熱器，且該第二加熱單元 135685.doc 201003815 包含一熱線。

該第一加熱單元可進一步句A V匕3經組態以向該燈加熱器供 應電力之-電源區段及以電學方式連接該電源區段與該燈 加熱器之-電源線’該第二加熱單元可進一步包含且有一 反射塗覆處理底部之一内部板、覆蓋該内部板之一：部蓋 及安置在該内部板與該外部蓋之間的一中心板，其中在該 中心板與該内部板之間安置該熱線，且在該電源線與該電 聚產生單元之間進一步安置一低頻濾波器。

該腔室可包含一腔室本體、安置在該腔室本體之一下部 處的一透光底板及安置在該腔室本體之一上部處的一頂 板’且該電漿產生單元可包含安置在該第二加熱單元與該 腔室之頂板之間的一區域中之至少一個天線及經組態以向 該天線提供高頻電力之-高頻電力區段，纟中該頂板具有 -透光部分及-不透光部分’且該不透光部分形成在該頂 板之對應於該天線之一區域中。 該腔室可包含其中具有一内部空間或具有從外側向内側 塌陷之一凹入凹槽之一腔室本體、安置在該腔室本體之一 下部處的一透光底板及安置在該腔室本體之一上部處的一 頂板，且该電漿產生單元可包含安置在該内部空間或該凹 入四槽中之至少一個天線及經組態以向該天線提供高頻電 力之一高頻電力區段。 根據本發明之另一態樣，提供一種使用一半導體裝置製 造設備製造一半導體裝置之方法，該半導體裝置製‘設備 包含具有上面安置一基板之一基板安置單元之一腔室、分 135685.doc 201003815 別安置在該腔室下方及上方之—第一力σ熱單元及一第二加 熱單7L以及安置在該腔室之_上部處的一電漿產生單元， 該方法包括：使用該第一加熱單元及該第二加熱單元中之 至少一者將該腔室之一反應空間加熱至一第一溫度；使用 電聚及-清潔氣體清潔該基板之一表面Η吏用該第一加熱 單兀及該第二加熱單元將該腔室之反應空間加熱至一第二 溫度’其中該第二溫度高於該第一溫度；㈣一沈積氣體 及一蝕刻氣體在該基板上沈積一半導體膜；停止該沈積氣 體及該㈣氣體之供應且冷卻該腔室；及將該基板卸載至 該腔室之外部。 該第一溫度可為使用電漿移除該基板之表面上之一原生 氧化物層的一處理溫度，且在大約20(rc至大約600t之一 範圍内，並且该第二溫度可為沈積該薄膜之一處理溫度， 且在大約300 C至大約1〇〇〇。〇之一範圍内。 清潔該基板之表面可包含：在將該清潔a體注射至該腔 室之反應空間之後使用該電漿產生單元在該反應空間中產 生該電漿’或在該反應空間中產生該電襞之後將該清潔氣 體注射至該反應空間；及停止該電衆之產生及該清潔氣體 之注射。 可藉由將高頻電力供應至一天線來產生該電襞，該天線 以纏繞該腔室之形式安置在該腔室上方。 當在該基板上沈積半導體臈時，可交替地將用於沈積該 半導體膜之沈積氣體及用於_該半導體膜之㈣氣體供 應至》亥腔至之反應空間’或可同時將該沈積氣體及該蝕刻 135685.doc 201003815 氣體供應至該反應空間。 可在供應該沈積氣體及該蝕刻氣體中之至少一者期間使 用該電漿產生單元在該反應空間辛產生電漿。 可藉由改變該第一加熱單元之溫度且同時固定該第二加 熱單兀之溫度來改變該腔室之反應空間之溫度。 【實施方式】 藉由參看附隨圖式詳細描述本發明之較佳實施例將更容 易明白本發明之以上及其它特徵及優點。 下文參看附隨圖式詳細描述本發明之較佳實施例。然 而，本發明不限於本文描述之實施例，而是可以多種方式 修改，且提供該等實施例僅以全面描述本發明並向熟習此 項技術者告知本發明之態樣。在該等圖式中相同參考標號 指示相同組件。 圖1說明根據本發明第一實施例之一半導體裝置製造設 備的橫載面圖《圖2說明根據本發明第一實施例之一第一 加熱單元的平面圖。圖3說明根據本發明第一實施例之一 腔室之一上部的橫截面圖。圖4A至6B為說明根據本發明 第一實施例之修改的半導體裝置製造設備之局部部分的橫 截面圖。 參看圖1至3，根據本發明第一實施例之半導體裝置製造 設備包含其中具有一反應空間之一腔室100、用於將一基 板10安置在該腔室100中之一基板安置單元2〇〇、安置在該 腔室100下方以加熱該反應空間之一第一加熱單元3〇〇、安 置在該腔室1 00上方以加熱該反應空間之一第二加熱單元 135685.doc -10- 201003815 400及用於在該反應空間中產生電漿之一電漿產生單元 500 ° 該腔室100包含形成一内部空間之一腔室本體丨丨〇、一底 板12 0及一頂板13 〇。 該腔室本體110經製造成一圓柱形形狀，但不限於此。 δ亥腔至本體110可形成為一多邊形形狀。腔室本體11〇之一 部分或全部較佳地由金屬材料形成。在此實施例中，腔室 本體110係使用諸如鋁或不鏽鋼之材料形成。本文中，腔 室本體110充當腔室100之内部空間之側壁。儘管未圖示， 但腔室本體110之給定部分可包含供該基板進入及離開腔 室100之一基板閘道，及用於向反應空間供應一反應氣體 之一氣體供應設備（未圖示）的一末端連接單元。 該底板120係用一透光板製成。其有效地允許來自腔室 100外部之輻射熱經由底板120傳輸至反應空間中。此處， 用石英製成底板1 20係有效的。因此，底板1 20可充當一 窗。在另一實施例中，底板120之僅—部分係用一透光板 製成，且底板120之其餘部分可用一導熱之不透光板製 成。 該頂板130充當該反應空間與安置在腔室ι〇〇上方之一能 量源之間的一介電板。在此實施例中，頂板13〇經形成為 一圓頂形狀，但其不限於此.頂板13〇可形成為一閥形 狀。頂板130可用一透光板製成。亦即，頂板13〇可由石英 製成。因此，從腔室1〇〇之反應空間朝頂板13〇傳輸之輻射 熱穿透頂板130，且穿透之輻射熱由安置在頂板13〇上方之 135685.doc 201003815 -第二加熱單元反射。接著’反射之輕射熱再次穿透頂板 130且傳輸至腔室⑽之反應空間中。另外，頂板m可由 陶瓷材料製成。 儘管未圖示，但腔室1〇〇可包含一壓力調節單元、一壓 力測量單元及各種用於檢查腔室i 〇〇内部之單元。此外， 可女置一觀看埠以從腔室100外部觀看該反應空間。 該基板10安置在腔室100之反應空間中。此處，提供該 基板女置單元200以將該基板1 〇安置在該反應空間中。 該基板安置單元200包含上面安置基板1〇之一基座21〇, 及用於使該基座210上下移動之一基座驅動單元22〇。 基座2 1 0經形成為與基板丨〇之形狀大致上相同之一板形 狀。而且’用具有極佳熱傳導性之材料製成該基座2丨〇係 有效的。將該基座210製成為包含至少一個基板安置區域 係有效的。因此，至少一個基板丨〇可安置在基座2丨〇上。 §亥基座驅動單元220包含連接至反應空間中之基座21〇且 延伸至反應空間外部之一驅動軸22 1，及用於使該驅動軸 221上下移動進而允許基座21〇上下移動之一驅動區段 222。此處，該驅動軸221穿透腔室1〇〇之底板12〇。為此目 的’腔室100之底板120可包含一穿透凹槽。在此實施例 中’將一口 P白用作§亥驅動區段222。此處，該台階可包含 一馬達。基座210可由驅動區段222旋轉。儘管未圖示，但 根據此實施例之基板安置單元2〇〇可進一步包含複數個起 模針（lift pin)，以幫助該基板1〇之裝載與卸載。 在此實施例中，第一加熱單元300及第二加熱單元400分 135685.doc 12· 201003815 別女置在腔至100之下方及上方’以加熱腔室100之反應空 間及基板10。 亦即，藉由將熱源安置在腔室100之上方及下方，有可 能最小化由於某些組件而引起之熱偏差，改良腔室1〇〇内 部之熱均勻性’且在製造半導體裝置時均勻地維持腔室 100之溫度。此外，有可能以較高速度加熱及冷卻腔室1〇〇 之内部’且因此簡化製造半導體裝置之製程。 該第一加熱單元300係安置在腔室100下方，以向腔室 100供應熱能。 如上所述，藉由在腔室100之外部（即，反應空間之外 部）安置主加熱單元，有可能基本上防止由於加熱單元之 才貝壞引起的金屬污染。同時，習知設備包含安置在腔室 100内之加熱皁元、諸如]yj〇、Fe或Ni之金屬零件及諸如 SiC或石墨之加熱元件。因此，加熱單元之金屬零件受到 供應至腔至中之處理氣體（例如，CL或HC1)之|虫刻，使得 發生金屬污染。然而，若加熱單元如此實施例中所述安置 在腔室100外部，則可防止由於金屬零件引起之污染。 在此實施例中，將一光學熱源用作該第一加熱單元 300。因此，腔室！ 00由從該光學熱源（即，第一加熱單元 300)發射之輪射熱加熱。此處，加熱該腔室i 〇〇意味著加 熱該腔室100之反應空間及安置在反應空間中之基板1〇。 如圖2所示，該第一加熱單元3〇〇包含至少一個燈加熱器 310、用於向該燈加熱器310提供電力之一電源區段32〇及 電連接s亥電源區段3 2 0與該燈加熱器3 1 0之一電源線3 3 〇。 135685.doc 201003815 該燈加熱器310安置在腔室loo之底板120下方。燈加熱 器310可製成為呈圓形帶形狀。當使用複數個燈加熱器 時’該等燈加熱器具有彼此不同之直徑及彼此一致之中心 且該等一致中心與該底板1 20之一中心一致係有效的。當 然’該等燈加熱器之中心可彼此不一致。亦即，將底板 120劃分為複數個區域且該等燈加熱器31〇中之每一者可安 置在底板12 0之該複數個區域中之一相應一者中。此外， 燈加熱器3 1 0可製成為一線形狀而非圓形帶形狀。 在此實施例中，至少一個燈加熱器31〇安置在用石英製 成之底板120下方，且因此來自燈加熱器31〇之賴射熱穿透 底板120進入腔室1〇〇之反應空間中。如前文所提及，底板 120之僅鄰近於燈加熱器310之一區域可用石英製成。 電源區段320向至少一個燈加熱器31〇供應電力。此處， 一個電源區段同時向該複數個燈加熱器提供電力。在另一 實加例中’複數個電源區段可獨立地向該複數個燈加熱器 提供電力。因此，有可能局部調節該腔室i 〇〇之内部溫 度。 在此實施例中，提供用於電連接該電源區段32〇與該燈 加熱器310之電源線330。 此處，電源線330包含一電力線331及覆蓋該電力線33ι 之一低頻濾波器332，即一高頻截止濾波器。該電力線331 之一個末端連接至該電源區段32〇 ’且另一末端連接至燈 加熱器310之一電極端子。 在此實施例中，用阻擋具有大於約丨〇〇 kHz之較高頻率 135685.doc 14 201003815

之電流的低頻濾波器332纏繞電力線331係有效的。此實施 例進一步包含電漿產生單元5〇〇。藉由向該電漿產生單元 5〇〇供應在數百kHz至數百MHz範圍内之一較高頻率而產生 電漿。此時，在藉由用於產生電漿之較高頻率經由電力線 331供應至燈加熱器31〇之電力中可能出現一問題。舉例而 言，可能引起諸如電流及電壓變化量之不均勻性之問題。 因此，燈加熱器3 10之輻射能量（即，輻射熱）可能不均勻。 因此，如上所述，使用保護該電力線331之低頻濾波器 332，進而將供應至燈加熱器31〇之電力變化抑制在極限值 係有效的。㈣’低頻遽波器332可安置在該電聚產生單 元500與該電力線33 1之間的一區域中。 在另一實施例中，較高頻率可能影響燈加熱器31〇之操 作。因此，用透光低頻濾波器纏繞燈加熱器3 1 〇係更有效 的。低頻濾波器可形成為一閥形狀，且僅當藉由較高頻率 供應電漿時選擇性安置在燈加熱器31()及腔室⑽之底板 120 處。 该第二加熱單元400安置在腔室i〇〇上方且向腔室⑽供 應熱能。使用-鐘形罩結構用於該第：加熱單元彻係有 效的在此實施例中，將一電熱源用作第二加熱單元 4〇〇 ’但其不限於此。一光學熱源可用作第二加熱單元 400 〇 藉由將該熱源安置在腔室100上方，有可能均句地加孰 該腔室_之内部且防止穿過腔室⑽之上部而損失轨量。 第二加熱單元_可安置在基板1G上方以向基板ι〇直 135685.doc -15· 201003815 應熱此。藉由使用具有電熱源之第二加熱單元4〇〇向基板 10提供熱量’有可能防止基板10受快速熱量變化之損壞， 其中提供至基板10之熱量之溫度未快速改變。此處，電熱 源可包含一電阻性加熱源。 參看圖3’第二加熱單元400包含一内部安全板41〇、— 外部蓋420、安置在該内部安全板41〇與該外部蓋42〇之間 的中〜板430、文置在該外部蓋420與該中心板430之間 的一冷卻線440及安置在該中心板43〇與該内部安全板41〇 之間的一熱線450。 内部女全板41 0經形成為一杯形狀且覆蓋該頂板丨3〇。亦 即，該内部安全板410經製成為呈底部打開之矩形盒。在 内部安全板410之底部（即，對應於腔室1〇〇之頂板13〇之一 側）上提供反射性塗層係有效的。因此，穿過腔室ι 〇〇之頂 板130傳輸之輻射熱係由反射性塗層反射並重新傳輸至腔 室1〇〇之反應空間。因而，可減少輻射熱之損失。在此實 施例中，沿著内部安全板410之—圓周安置該熱線45()。亦 即，熱線450均句地安置在該内部安全板41〇與該中心板 430之間的一空間t。因此，内部安全板41〇由熱線45〇加 熱，且内部安全板41〇之熱量傳輸至腔室1〇〇之頂板13〇, 進而加熱腔室1〇〇之上部。因此，較佳的係用具有極佳熱 傳導性之材料形成内部安全板41〇。儘管未圖示，但第二 加熱早το 400可進一步包含用於向該熱線45〇提供電能之一 能量供應區段。 該中心板430安置在熱線450之外部。此處，中心板43〇 135685.doc 201003815 覆蓋熱線450以防止熱量逃逸至外部。為此目的，中心板 430可進一步包含位於其中之一熱絕緣體，但其不限於 此。可將一熱絕緣體用作該中心板430。因而，有可能防 止熱線450之熱量向第二加熱單元400之上部逃逸。 該冷卻線440安置在中心板430上，其具有熱絕緣功能以 冷卻該中心板430之上部並防止具有較高溫度之熱量逃逸 而因此損壞外部裝置。冷卻線440可安置在中心板43〇内。 外部蓋420藉由覆蓋冷卻線440而保護冷卻線44〇。 在此實施例中，熱線450安置在具有矩形盒形狀之内部 安全板410之上壁及側壁上，但其不限於此。熱線45〇可局 部安置在内部安全板410之上壁或側壁上。此外，將内部 安全板410劃分為複數個區域，且彼此獨立操作之複數個 熱線可安置在内部安全板41〇之該複數個區域中之—相應 一者中。因而，有可能局部調節腔室1〇〇之上部之溫度， 且因此增強加熱效率。 此實施例包含用於腔室100之反應空間中之電漿產生的 電漿產生單元500。 因此’半導體裝置製造設備可同時執行針對高溫處理之 製程及使用電漿之製程。亦即，名 即，為了製造半導體裝置，將

導體裝置製造設備使用各種能量源來製作半導體膜及裝 135685.doc 201003815 μ ^ ，使用電漿能量移除基板上之原生氧化物 ^ f著在基板上形成薄膜，#中使用兩個熱能源移除 。乂原生，化物層。f知設備藉由如上所述在高於大約刪 门/皿度下使用Ηζ氣體執行烘焙製程來移除原生氧化 物f。在此情況下，發生熱負擔。然』，當為瞭解決上述 問題而在低於A約8⑼。c之溫度下執行烘培製程時，可 月匕θ私加處理時間。在此實施例中，彳可能藉由使用電漿 能量執行—清潔（即，蝕刻）製程來在低於大約70(TC之溫度 下移除原生氧化物層，且因此減少清潔時間。電漿能量可 用於沈積一薄臈之製程及清潔製程。 該電漿產生設備500能夠使用各種技術產生電漿，包含 一電谷性耦合電漿（CCP)及一電感性耦合電漿（Iep)。將相 對於該ICP描述此實施例。根據此實施例，當使用lcp而非 其它技術（例如，CCP)時可防止由於電漿引起之損壞。在 CCP之情況下，腔室100可受到離子轟擊之損壞，因為在 腔室100之供應射頻（RF)電力所穿過之頂板13〇的方向上增 加護皮電壓。因此，此實施例採用ICP，其離子損壞小於 CCP之離子損壞。 參看圖3’電漿產生單元500包含一天線510及用於向該 天線510供應高頻電力之一高頻電力區段520。 該天線510安置在腔室100之頂板130上方。如圖3說明， 當頂板130具有一圓頂形狀時，將該天線5 10安置在圓頂之 邊緣（即，鄰近於腔室本體110之區域處）係有效的。參看圖 3，天線5 10經形成為纏繞該頂板13 0兩次，但其不限於 135685.doc -18· 201003815 此。天線510可纏繞頂板13〇兩次以上或少於兩次。 此處，天線5 1 0可使用一線圈，且複數個線圈可串聯或 並如連接。該線圈使用由銅或導電金屬形成之一管型部 件。此外’為了有效地使用高頻RF電力，線圈之表面可塗 覆有具有咼導電性之材料，諸如銀。另外，為了防止線圈 被氧化，可在線圈之表面上執行諸如Ni塗覆之抗氧化塗覆 製程。天線510可容易受到由第一加熱單元3〇〇及第二加熱 單元400產生之具有較尚溫度之熱量的損壞。因此，可藉 由在線圈内形成冷卻流體流動經過之路徑來抑制線圈之溫 度升高。 該高頻電力區段520向天線51〇提供較高頻率以在腔室 1〇〇之反應空間中產生電漿。此處，高頻電力區段52〇使用 在大約100 kHz至大約1〇〇 MHz範圍内之高頻rf電力。當 然’高頻電力區段520可使用具有1〇%容差之大约13 56 MHz之RF電力。可根據腔室100中之基板1〇之大小來改變 高頻RF電力。舉例而言，相對於直徑為2〇〇 mm之基板1〇 使用在大約500 W至大約1〇〇〇 W範圍内之rf電力係有效 的。此處’高頻電力區段520向天線520持續提供高頻rf電 力達一特定時期，但其不限於此。可根據需要規則地或不 規則地提供高頻RF電力達該特定時期。 該高頻電力區段520之一部分穿透該第二加熱單元4〇〇， 且連接至安置在該第二加熱單元4〇〇與該腔室100之間的一 空間中之天線5 1 0。為此目的，第二加熱單元4〇〇在其上部 包含一給定穿透凹槽460，該高頻電力區段520之一電線穿 135685.doc 19 201003815 過其中。此處’使用内部填充有熱絕緣材料以防止熱損失 之一穿透凹槽係有效的。 腔室100接地。基板安置單元200藉由一單獨構件接地。 若藉由高頻電力區段520將具有大於給定電平之值的高頻 電力供應至該天線5 1 0，則在腔室i 〇〇内產生電漿。電漿可 根據腔室100之反應空間中之内部氣體種類及壓力而=有 各種類型。 此處，將該天線5 10與該第二加熱單元4〇〇之金屬零件之 間的一距離維持為大於該天線510與產生電漿之區域之間 的一距離係有效的。因而，有可能防止在天線5丨0與金屬 零件之間產生感應電場且因此防止電弧及電力損失。 電聚產生單元500不限於上文描述，且可具有其各種修 改。在根據此實施例之半導體裝置製造設備中，藉由分別 安置在腔室丨00下方及上方之第一加熱單元300及第二加熱 單元400將腔室100加熱至較高溫度。因此’安置在鄰近於 腔室之頂板130之一區域中的電漿產生單元5〇〇之天線51〇 可容易由於熱量而變形或損壞。因此，較佳的係使天線 5 1〇熱絕緣。 參看圖4A及4B，一屏蔽板610安置在腔室1〇〇之頂板13〇 與天線510之間的區域中，其中該屏蔽板61〇屏蔽穿過腔室 1〇〇之頂板130傳輸之輻射熱。如圖4A所示，該屏蔽板61〇 可形成為對應於纏繞該頂板130若干次之所有天線51〇的單 板類型。參看圖4B，屏蔽板610可形成為單獨屏蔽該等天 線51〇中之每一者。因巾’有可能藉由將韓射熱屏蔽於第 135685.doc •20. 201003815 —加熱單元300而減少直接供應至天線5 1 〇之熱能。 參看圖5，#蔽板610係安置在頂板13〇之鄰近於天線51〇 之部分的表面上，進而屏蔽輻射熱。 參看圖6Α及6Β，屏蔽板61〇係形成為頂板13〇之鄰近於 天線510之部分，進而屏蔽直接供應至天線510之輻射熱， 其中圖6ΑΑ6Β中所說明之屏蔽板㈣由能夠屏蔽輻射熱之 材料所形成。$此目的’將頂板13()劃分為—中心區域及 一邊緣區域。接著，對應於天線51〇之邊緣區域宜由能夠 屏蔽輻射熱之材料所形成，且中心區域由透光材料所形 成士圖6所示，頂板130之邊緣區域可具有安置天線“ο 之特定凹槽。 陶竞可用作在第一實施例之修改中使用之用於屏蔽輕射 熱的材料，但其不限於此。輻射熱屏蔽材料可包含具有低 透光性之絕緣材料。亦即，使用諸如非透明石英或不透明 石英之不透光材料係有效的。 本發明不限於上述實施例。下文中，將參看相關圖式描 述本I明之另一實施例。為解釋之簡單起見將省略對下文 將描述之實施例與上述實施例之間的重疊的描述。與以下 實施例相關之技術亦適用於上述實施例。 圖7 «兒明根據本發明第二實施例之一半導體裝置製造設 備的橫截面圖。 多看圖7’ s亥半導體裝置製造設備包含一腔室1〇〇、_基 板安置單几200、一第一加熱單元3〇〇及一電漿產生單元 500亦即，此實施例未包含一第二加熱單元300。 135685.doc -21 · 201003815 使用該腔室100之由不透光材料形成且包含塗覆於其内 表面上之一反射膜之一頂板130係有效的。因而，第一加 熱單元300之輻射熱可由反射膜反射，且因此再次傳輸至 腔室100之反應空間而不會穿過頂板13〇發射至外部。腔室 100之頂板130及底板120可形成為一圓頂形狀以增強熱平 衡。 該電漿產生單元500之一天線510安置在該頂板13()之一 邊緣區域附近。此處，可使天線5 1 〇熱穩定，因為頂板i 3 〇 將天線510屏蔽於腔室1〇〇中之輻射熱。 本發明不限於上述實施例。下文中，將參看相關圖式描 述本發明之又一實施例。為解釋之簡單起見將省略對下文 將描述之實施例與上述實施例之間的重疊的描述。與以下 實施例相關之技術亦適用於上述實施例。 圖8說明根據本發明第三實施例之一半導體裝置製造設 備的橫截面圖。 參看圖8,該半導體裝置製造設備包含一腔室1〇〇、一基 板安置單元200、一第一加熱單元3 〇〇及一第二加熱單元 400，以及包含安置在該腔室1〇〇内之一天線51〇之一電漿 產生單元500。 該電漿產生單元500包含安置在該腔室1〇〇之一腔室本體 11 0内之天線5 1 〇 ’及連接至天線5 10以向天線5 1 0供應高頻 電力之一高頻電力區段520。 該腔室本體110在其上部處包含一中空内部空間。該中 空空間經形成為沿著腔室本體i 10之一圓周具有一圓形帶 135685.doc -22- 201003815 形狀，但其不限於此。腔室本體11〇之—部分可形成為從 外部向内部塌陷之-凹入凹槽。天線51〇安置在内部空間 中且在腔室本體m之凹人凹槽上。因而，有可能藉由改 變天線510之位置而防止第一加熱單元綱之輻射熱直接傳 輸至天線51G，且藉由使第二加熱單元彻與天線51〇分離 某一距離而防止使天線510熱變形。儘管未圖示，但在腔 室本體11G之鄰近於天線51G之—區域中可形成—冷卻流體 路徑，進而冷卻腔室本體11〇之安置天線51〇之一部分使 知可防止天線5 1 0之熱變形。此處，腔室本體丨丨〇之一部分 或全部可由絕緣材料形成。 可使用上述半導體裝置製造設備形成各種半導體膜。 下文中’將描述一種形成半導體膜之方法。 首先使用第一加熱單元300及第二加熱單元4〇〇將該腔 室100之溫度維持在用於電漿蝕刻的蝕刻溫度。接著，將 基板10安置在腔室1〇〇中之基板安置單元200上。此處，可 在將基板10安置在基板安置單元200上之後加熱腔室丨〇〇。 電漿產生單元500在腔室1〇〇之反應空間内產生電漿，且接 著將蚀刻氣體注射至反應空間中，進而移除基板1〇之表面 上之原生氧化物層。在移除原生氧化物層之後，停止電衆 產生，且第一加熱單元300及第二加熱單元400將腔室1〇〇 重新加熱至用於沈積半導體膜之溫度。隨後，將半導體沈 積氣體及蝕刻氣體交替地注射至腔室1 〇〇中，進而沈積半 導體膜。若需要，則可僅使用半導體沈積氣體來形成半導 體膜。在沈積半導體膜之後，冷卻腔室1〇〇且接著將基板 135685.doc -23- 201003815 10卸載至腔室100外部。 下文將詳細解釋所述形成半導體膜之方法。 使用第一加熱單元300及第—加熱單元400加熱腔室1 〇〇 之内部。將第二加熱單元400之溫度維持在大約2〇(Γ(：至大 約600°C之範圍内係有效的。亦即，第二加熱單元4〇〇之溫 度固定。在此實施例中，較佳的係第二加熱單元4〇〇之溫 度固定在大約45〇°C至大約55〇t之範圍内。藉由將第二加 熱單元400之溫度維持在上述範圍内，有可能防止直接提 供至基板1 0之熱能之顯著變化。較佳的係使用第一加熱單 元300將腔室100之溫度維持在可蝕刻氡化物層之範圍内。 將用於氧化物蝕刻之溫度保持在大約20(rc至大約600t之 範圍内係有效的。有可能去活第二加熱單元400。藉由將 氧化物蝕刻溫度調節至上述範圍，可使蝕刻效率最佳化， 且有可能減少給予基板1 〇之過量熱負擔。 接著，將基板1〇安置在腔室10〇中之基板安置單元2〇〇 上。使用電漿產生單元500產生電漿，同時將用於蝕刻氧 化物之氣體注射至反應空間，使得該氧化物蝕刻氣體經改 k為一電漿狀態。基板i 0之表面上之原生氧化物層及雜質 藉由處於電漿狀態之氧化物蝕刻氣體而移除。氧化物蝕刻 氣體可包含基於F及/或基於α之氣體，諸如cl2、HCl、 CIF3或SF6。藉由使用電漿之蝕刻製程蝕刻基板1〇之表面 之一部分，可增強將形成之薄膜之組合性質。 在移除基板10之表面上之原生氧化物層之後，停止電漿 羞生；阻斷氧化物蝕刻氣體之注射；且將腔室100排氣。 135685.doc •24- 201003815 接著，將第熱單元3G()加熱至具有高於氧化物姓刻溫 度等級之等級之沈積溫度。將沈積溫度保持在大約3〇〇r 至大約lootrc之範圍内係有效的。在第二加熱單元4〇〇被 去活之情況下，可在第一加熱單元300之溫度正上升之同 時激活第二加熱單元400。此時’有可能將激活之第二加 熱單π 4〇〇之溫度維持在大約2〇(rc至大約6〇〇。〇之範圍 内。 接著&供一石夕源氣體以沈積一石夕外延層。該石夕源氣體 可包含S1H4、ShH6或DCS。若需要不沈積氧化物層或氮化 物層之選擇性，則可藉由交替地供應矽源氣體及蝕刻氣體 來沈積該矽外延層。同時，可藉由同時供應矽源氣體及蝕 刻氣體來沈積5夕外延層。 在完成矽外延層之沈積之後，將第一加熱單元3〇〇之溫 度降低至大約200。(：至大約600。(：之範圍。接著，將安置在 基板安置單元200上之基板10卸載至腔室1〇〇之外部。 根據此實施例，使用電漿移除基板表面上之原生氧化物 層之製程及在基板上形成半導體膜之製程可在一個單一腔 室中執行。 在以上描述中’電漿產生單元僅用於移除基板表面上之 原生氧化物層之製程，但其不限於此。電漿產生單元可用 於沈積半導體臈之製程。因此，可在第一加熱單元及第二 加熱單元之設定溫度的大約10%至大約5〇%之範圍下之溫 度處沈積薄膜^這意味著能夠降低第一加熱單元之燈加熱 Is之加熱溫度。 135685.doc -25- 201003815 首先，藉由第一加熱單元3〇〇及第二加熱單元4〇〇將腔室 1〇〇之溫度維持在用於電漿㈣之溫度。接著，將基板1〇 安置在腔室100中之基板安置單元200上。同時，可在安置 基板10之後加熱腔室100。隨後，電漿產生單元5〇〇在腔室 100之反應空間内產生電漿，且接著將蝕刻氣體注射至反 應空間中，進而移除基板丨0之表面上之原生氧化物層。在 移除原生氧化物層之後，停止電漿產生，且第一加熱單元 300及第二加熱單元400將腔室i 〇〇重新加熱至用於沈積半 導體膜之溫度。隨後，將半導體沈積氣體及蝕刻氣體交替 地注射至腔室100中，進而沈積半導體膜。若需要，則可 僅使用半導體沈積氣體來形成半導體膜。在沈積半導體膜 之後’冷卻腔至1 〇〇 ’且接著將基板1 0卸載至腔室1 〇〇外 部。 另外’在使用根據本發明實施例之設備沈積薄膜之方法 中’當沈積薄膜時在腔室100中產生電漿。 亦即’將基板1 0安置在腔室1 00中之基板安置單元200 上。接著’藉由第一加熱單元3 00及/或第二加熱單元400 將腔室100加熱至一第一溫度。該第一溫度為藉由電漿移 除基板10之表面上之原生氧化物層所在的處理溫度。 接著，藉由電漿產生單元500在腔室100之反應空間中產 生電漿。將用於清潔之第一氣體注射至腔室1〇〇中，進而 移除基板10之表面上之原生氧化物層。 隨後，停止電漿產生，且排出未反應之第一氣體。藉由 第一加熱單元3〇〇及第二加熱單元400將腔室1〇〇加熱至— 135685.doc -26- 201003815 第一溫度。該第二溫度為使用電漿在基板1〇之表面上沈積 薄膜所在之溫度，且較佳高於第一溫度。接著，在腔室 100之反應空間中再次產生電漿，且執行沈積製程以在基 板10之表面上沈積薄膜。在沈積製程中，藉由向腔室1〇〇 之反應空間交替地供應沈積氣體及蝕刻氣體而在基板10之 表面上形成薄膜。此時，藉由在反應空間中產生之電漿改 良沈積氣體與蝕刻氣體之反應性，且因此有可能減少形成 半導體薄膜所需之時間且改良薄膜之品質。 同時，可在供應沈積氣體及蝕刻氣體中之至少一者期間 產生電漿。舉例而言’可在供應沈積氣體期間產生電漿， 且可在供應蝕刻氣體期間停止電漿之產生。因而，可改良 沈積氣體之反應性。 儘管上述描述著重於移除基板之表面上之原生氧化物層 的製程，但其不限於此，且本發明設備可用於移除氣化物 層之製程。 如上所述，由於本發明設備包含安置在腔室下方之光學 加熱單元及安置在腔室上方之電加熱單元，因此可均勻加 熱腔室内部。 此外，由於本發明設備使用安置在腔室上方之電漿產生 單元來產生電漿’因此基於加熱之沈積製程及基於電漿之 蝕刻製程可在一個單一腔室中同時執行。 根據本發明’藉由採用低頻濾、波器及輕射熱屏蔽板，有 可能最小化光學加熱單元之燈加熱器與f裝產0元之天 線之間的干擾。 135685.doc -27· 201003815 儘官已結合本發明之示範性實施例描述了本發明，但熟 餐此項技術者將瞭解’可在不脫離本發明之範圍及精神之 it况下對其做出各種修改及改變。 【圖式簡單說明】 圖1說明根據本發明第一實施例之一半導體裝置製造設 備的橫截面圖； 圖2說明根據本發明第一實施例之一第一加熱單元的平 面圖； 圖3說明根據本發明第一實施例之一腔室之一上部的橫 截面圖； 圖4 A至6B為說明根據本發明第一實施例之修改的半導 體裝置製造設備之局部零件的橫載面圖； 圖7說明根據本發明第二實施例之一半導體裝置製造設 備的橫截面圖；及 圖8說明根據本發明第三實施例之一半導體裝置製造設 備的橫截面圖。 【主要元件符號說明】 10 基板 100 腔室 110 腔室本體 120 底板 130 頂板 200 基板安置單元 210 基座 135685.doc •28· 201003815 220 基座驅動單元 221 驅動軸 222 驅動區段 300 第一加熱單元 3 10 燈加熱器 320 電源區段 330 電源線 331 電力線 332 低頻濾波器 400 第二加熱單元 410 内部安全板 420 外部蓋 430 中心板 440 冷卻線 450 熱線 460 穿透凹槽 500 電漿產生單元 510 天線 520 面頻電力區段 610 屏蔽板 135685.doc -29-

Claims (1)

1. 201003815 十、申請專利範圍： 1， 一種用於製造一半導體裝置之設備，該設備包括： 一腔室，其包含一反應空間； 一基板安置單元，其經組態以在該腔室内安置一基 板； 一第一加熱單元，其經組態以用光學方式加熱該反應 空間且安置在該腔室下方； 一第二加熱單元，其經組態以藉由電阻性加熱來加熱 ί 該反應空間且安置在該腔室上方；及 一電漿產生單元，其經組態以在該反應空間中產生電 漿。 2.如请求項1之設備，其中該第一加熱單元包括一燈加熱 器，且該第二加熱單元包括一熱線。 3·如請求項2之設備，其中該燈加熱器包括經組態以供應 電力之一電源區段及電連接該電源區段與該燈加熱器之 一電源線，且進一步包括安置在該電源線與該電漿產生 1' 單元之間之一低頻濾波器。 4·如請求項1之設備，其中該腔室包括一腔室本體、安置 ' 在該腔室本體之一下部處之一透光底板，及安置在該腔 '室本體之一上部處之一頂板，且該電漿產生單元包括安 置在該第二加熱單元與該腔室之該頂板之間之一區域中 之至少一個天線及經組態以向該天線提供高頻電力之一 高頻電力區段，其中該頂板具有一透光部分及一不透光 部分’且該不透光部分形成於該頂板之對應於該天線之 I35685.doc 201003815 一區域中。 5. 如°月求項1之設備’其中該腔室包括其中具有一内部空 間或具有從外側向内侧塌陷之一凹入凹槽之一腔室本 體安置在該腔室本體之一下部處之一透光底板，及安 置在°亥腔室本體之—上部處之一頂板’且該電漿產生單 元包S女置在該内部空間或該凹入凹槽中之至少一個天 線’及經組態以向該天線提供高頻電力之一高頻電力區 段。 6. —種使用—半導體裝置製造設備製造一半導體裝置之方 法，該半導體裝置製造設備包含具有上面安置一基板之 一基板安置單元之一腔室、分別安置在該腔室下方與上 方之一第一加熱單元與一第二加熱單元，以及安置在該 腔室之一上部處之—電漿產生單元，該方法包括： 使用該第一加熱單元及該第二加熱單元中之至少一者 將該腔室之一反應空間加熱至一第一溫度； 使用電漿及一清潔氣體清潔該基板之一表面； 使用。亥第加熱單元及該第二加熱單元將該腔室之該 反應空間加熱至一第二溫度’其中該第二溫度高於該第 一溫度； 使用一沈積氣體及一蝕刻氣體在該基板上沈積一半導 體膜； 停止該沈積氣體及該蝕刻氣體之供應，且冷卻該腔 室；及 將該基板卸載至該腔室之外部。 I35685.doc • 2 - 201003815 7. 如請求項6之方法，其中該第一溫度為使用該電漿移除 土板之„亥表面上之一原生氧化物層所在之一處理溫 度且在大約200C至大約600 °C之一範圍内，並且該第 二溫度為沈積該薄膜所在之一處理溫度，且在大約 300°C至大約1〇〇〇°c之一範圍内。 8. 如請求項6之方法，其中清潔該基板之該表面包括： 在將該清潔氣體注射至該腔室之該反應空間之後，使 用該電装產生單元在該反應空間中產生該電漿，或者在 該反應空間中產生該電漿之後，將該清潔氣體注射至該 反應空間；及 +止該電漿之該產生及該清潔氣體之該注射。 9·如請求項8之方法，其中藉由將高頻電力供應至一天線 來產生該電漿’該天線以纏繞該腔室之形式安置在該腔 室上方。 10·如請求項6之方法，其中當在該基板上沈積該半導體膜 時’交替地將用於該半導體膜之該沈積之該沈積氣體及 用於該半導體臈之該钮刻之該蚀刻氣體供應至該腔室之 5亥反應空間’或同時將該沈積氣體及該蝕刻氣體供應至 該反應空間。 11.如請求項1 0之方法，其中在供應該沈積氣體及該蝕刻氣 體中之至少一者期間，使用該電漿產生單元在該反應空 間中產生該電漿。 1 2.如請求項6之方法’其中藉由改變該第一加熱單元之一 溫度且同時固定該第二加熱單元之一溫度來改變該腔室 之該反應空間之一溫度。 135685.doc