TW201735169A - 半導體製造設備 - Google Patents

Abstract

一種半導體製造設備包括處理腔室、至少一反射器及至少一電磁波發射裝置。反射器位於處理腔室中。電磁波發射裝置位於處理腔室中的反射器與晶圓之間。電磁波發射裝置配置以向晶圓發射電磁波光譜。反射器相對電磁波光譜具有針對Al2O3的相對反射率，及反射器之相對反射率的範圍為自約70%至約120%。

Description

半導體製造設備

本發明實施例是有關於一種半導體製造設備。

在整個半導體製造過程期間，需執行一些程序以處理晶圓。在這些程序中，涉及光處理的應用。一般而言，光處理包括急速退火、紫外線(ultra violet；UV)固化及紅外線(infrared；IR)加熱之應用等。

根據本揭露多個實施例，一種半導體製造設備包括處理腔室、至少一反射器及至少一電磁波發射裝置。反射器位於處理腔室中。電磁波發射裝置位於處理腔室中的反射器與晶圓之間。電磁波發射裝置配置以向晶圓發射電磁波光譜。反射器相對電磁波光譜具有針對Al₂O₃的相對反射率，及反射器之相對反射率的範圍為自約70%至約120%。

100‧‧‧半導體製造設備

110‧‧‧處理腔室

120‧‧‧反射器

121‧‧‧纖維

130‧‧‧電磁波發射裝置

140‧‧‧感測器

150‧‧‧功率控制裝置

160‧‧‧加熱器

200‧‧‧晶圓

300‧‧‧半導體製造設備

310‧‧‧處理腔室

320‧‧‧反射器

330‧‧‧電磁波發射裝置

340‧‧‧感測器

350‧‧‧功率控制裝置

380‧‧‧晶圓支撐件

500‧‧‧半導體製造設備

510‧‧‧處理腔室

520‧‧‧反射器

530‧‧‧電磁波發射裝置

580‧‧‧晶圓支撐件

S‧‧‧空間

當結合所附圖式閱讀時，以下詳細描述將較容易理解本揭露之態樣。應注意，根據工業中的標準實務，各特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰之目的，可任意增加或減小各特徵之尺寸。

第1圖為繪示根據本揭露多個實施例之半導體製造設備的示意圖。

第2圖為繪示第1圖之反射器之部分放大圖。

第3圖為繪示根據本揭露其他多個實施例之半導體製造設備的示意圖。

第4圖為繪示根據本揭露其他多個實施例之半導體製造設備的示意圖。

以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實施所提供標的之不同特徵。下文描述組件及排列之特定實例以簡化本揭露。當然，該等實例僅為示例且並不意欲為限制性。舉例來說，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不處於直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各實施例及/或配置之間的關係。

本文所使用的術語僅出於描述特定實施例之目的且不意欲限制本揭露。如本文所使用的，單數形式「一」、「一個」及「此」意欲亦包括複數形式，除非上下文另外清楚地指示。將進一步理解，術語「包含」或「包括」或「具有」在本說明書中使用時，指定所述之特徵、區域、整數、操作、元件及/或部件，但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、區域、整數、操作、元件、部件及/或上述各者的群組。

進一步地，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語(諸如「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」及類似者)來描述諸圖中所繪示一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含使用或操作中裝置之不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，因此可同樣解讀本文所使用之空間相對性描述詞。

除非另有定義，否則本文所使用的所有術語(包括技術術語及科學術語)皆具有與由本揭露所屬之領域中之一般技藝者通常所理解的相同意義。將進一步理解，術語，諸如在常用字典中定義的彼等術語，應解釋為具有與此些術語在相關領域及本揭露的情境中之意義一致的意義，且將不以理想化或過度正式的意義來解釋此些術語，除非本文中如此明確定義。

請參看第1圖。第1圖為繪示根據本揭露多個實施例之半導體製造設備100的示意圖。如第1圖所示，半導體製造設備100包括處理腔室110、至少一反射器120及至少一電磁波發射裝置130。反射器120位於處理腔室110中。電磁波發射裝置130於處理腔室110中位於反射器120與晶圓200之間。電磁波發射裝置130配置以向晶圓200發射電磁波光譜。反射器120具有相對於電磁波光譜之反射率，及反射器120之反射率範圍為自約90.5%至約99.9%。

在實務的應用中，在半導體製造設備100之操作期間，電磁波發射裝置130發射電磁波光譜，及電磁波光譜之至少一部分傳播至晶圓200，並在一段時間內抵達晶圓200。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置130發射的電磁波光譜之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。如第1圖所示，反射器120位於電磁波發射裝置130上相對晶圓200之一側。當傳播離開晶圓200之電磁波光譜抵達反射器120時，反射器120將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜反射回至晶圓200。如此一來，由電磁波發射裝置130發射之大部分電磁波光譜被導向晶圓200。更具體而言，電磁波光譜被反射器120反射的百分比取決於反射器120之反射率，此反射率的範圍如上所述為自約90.5%至約99.9%。例如，若電磁波光譜之約90%被反射器120反射，則此意謂著電磁波光譜之約10%將被反射器120吸收。

與氧化鋁Al₂O₃的材料相比，反射器120相對電磁波光譜具有針對於Al₂O₃的相對反射率。在一些實施例 中，與Al₂O₃相比，反射器120之相對反射率的範圍為自約70%至約120%。由於反射器120之相對反射率能夠相比Al₂O₃大出約70%，因此反射器120可將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜中的更高的百分比反射回到晶圓200。換言之，當由電磁波發射裝置130發射最初傳播離開晶圓200的電磁波光譜抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜中的更少的百分比將被反射器120吸收。

由於反射器120將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜反射回到晶圓200，因此由電磁波發射裝置130發射的電磁波光譜中被導向晶圓200之百分比被反射器120增大。因而，對於被導向晶圓200之同量電磁波光譜而言，用以驅動電磁波發射裝置130以產生電磁波光譜所需的能量變得更低。因此，半導體製造設備100之操作成本也得以降低，而半導體製造設備100之效率則得以提高。在實際應用中，在一些實施例中，電磁波發射裝置130具有至少一電極設置於其中。藉由供應至電磁波發射裝置130以用於發射電磁波光譜的更低能量，設置在電磁波發射裝置130內的電極之退化速率也相應地減慢。因此，電磁波發射裝置130之使用壽命亦相應地增加。

此外，為了實現由電磁波發射裝置130所發射之電磁波光譜的均勻反射，反射器120具有相對於電磁波光譜之漫反射率。在一些實施例中，反射器120之漫反射率的範圍為自約90.5%至約99.9%。

與Al₂O₃的材料相比，反射器120相對電磁波光譜具有針對Al₂O₃之相對漫反射率。在一些實施例中，與Al₂O₃相比，反射器120之相對漫反射率的範圍為自約90%至約110%。由於反射器120之相對漫反射率比Al₂O₃可能大於約90%，因此反射器120在將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜反射回到晶圓200時可實現更均勻之反射。換言之，當由電磁波發射裝置130發射最初傳播離開晶圓200的電磁波光譜抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜將被反射器120以更均勻之方式反射。

為了維持由電磁波發射裝置130發射之電磁波光譜的強度，半導體製造設備100進一步包括感測器140及功率控制裝置150。感測器140配置以用於偵測抵達晶圓200之電磁波光譜的強度。另一方面，功率控制裝置150電性連接至電磁波發射裝置130。功率控制裝置150配置以用於根據感測器140偵測到之電磁波光譜的強度而向電磁波發射裝置130供應能量。例如，如若設置在電磁波發射裝置130內之電極經過一段使用時期後降級，而電磁波發射裝置130所發射之電磁波光譜的強度降低，則感測器140將偵測到抵達晶圓200之電磁波光譜已降低之強度。因此，功率控制裝置150將根據感測器140所偵測到的電磁波光譜之已降低之強度而向電磁波發射裝置130供應更大能量，以維持電磁波發射裝置130所發射之電磁波光譜之強度。

此外，半導體製造設備100進一步包括加熱器160。加熱器160位於處理腔室110中及配置以允許晶圓200 設置於其上。換言之，在半導體製造設備100操作期間，晶圓200設置於加熱器160上。加熱器160用以根據實際情況提高晶圓200之溫度。

在一些實施例中，如第1圖所示，電磁波發射裝置130之數量為複數個，及相鄰電磁波發射裝置130之間存在空間S。如此一來，當最初傳播離開晶圓200的電磁波光譜抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜將被反射器120反射，而被反射器120反射之電磁波光譜將經過空間S並向晶圓200傳播。

在一些實際應用中，由半導體製造設備100對晶圓200執行的光處理可為急速退火。在急速退火中，光能在一段時間內被應用於晶圓200表面上，例如在數百微秒與數毫秒之間。如此一來，晶圓200之表面經熱處理，而晶圓200之品質得到相應提升。

在一些實施例中，電磁波發射裝置130包括至少一可見光光源。可見光光源配置以發射可見光。可見光的波長落在約200奈米與約900奈米之間。在半導體製造設備100用於急速退火之操作期間，電磁波發射裝置130的可見光光源在一段時間(例如在數百微秒與數毫秒之間)內向晶圓200發射可見光。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置130之可見光光源發射的可見光之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。當傳播離開晶圓200之可見光抵達反射器120時，反射器120將最初傳播離開晶圓200之可見光反射回至晶圓200。在一些實施例中，反射器120能夠反射的電 磁波的波長範圍寬到足以包括可見光波長。如此一來，電磁波發射裝置120之可見光光源所發射的大部分可見光被導向晶圓200。

此外，如上所述，由於反射器120之相對反射率能夠相比Al₂O₃大出約70%，因此反射器120可將最初傳播離開晶圓200之可見光中的更高的百分比反射回到晶圓200。換言之，當由電磁波發射裝置130之可見光光源發射最初傳播離開晶圓200的可見光抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之可見光中的更少的百分比將被反射器120吸收。在一些實施例中，例如，反射器120可將最初傳播離開晶圓200之可見光中超過約95%反射回到晶圓200。此意謂著當最初傳播離開晶圓200之可見光抵達反射器120時，反射器120吸收最初傳播離開晶圓200之可見光中之小於約5%。

在一些實際應用中，由半導體製造設備100對晶圓200執行的光處理可為紫外線(ultra-violet；UV)固化。紫外線固化是快速固化過程，在此過程中，紫外線用以產生即時固化墨水、黏合劑及塗層之光化學反應。由於紫外線固化之一些屬性，其可適用於對多種產品及材料進行印刷、塗覆、裝飾、立體微影術(stereo-lithography)及組裝。紫外線固化是低溫過程、高速過程及無溶劑過程。在紫外線固化期間，係由聚合而非蒸發進行固化。

在一些實施例中，電磁波發射裝置130包括至少一紫外光光源。紫外光光源配置以發射紫外光。紫外光波 長落在約100奈米與約400奈米之間。在半導體製造設備100用於紫外線固化之操作期間，電磁波發射裝置130之紫外光光源在一段時間內向晶圓200發射紫外光。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置130之紫外光光源發射的紫外光之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。當傳播離開晶圓200之紫外光抵達反射器120時，反射器120將最初傳播離開晶圓200之紫外光反射回至晶圓200。在一些實施例中，反射器120能夠反射的電磁波的波長範圍寬到足以包括紫外光波長。如此一來，電磁波發射裝置120之紫外光光源所發射的大部分紫外光被導向晶圓200。

此外，如上所提及，由於反射器120之相對反射率能夠相比Al₂O₃大出約70%，因此反射器120可將最初傳播離開晶圓200之紫外光中的更高的百分比反射回到晶圓200。換言之，當由電磁波發射裝置130之紫外光光源發射最初傳播離開晶圓200的紫外光抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之紫外光中的更少的百分比將被反射器120吸收。在一些實施例中，例如，反射器120可將最初傳播離開晶圓200之紫外光中超過約95%反射回到晶圓200。此意謂著當最初傳播離開晶圓200之紫外光抵達反射器120時，反射器120吸收最初傳播離開晶圓200之紫外光中之小於約5%。

在一些實際應用中，紅外光(infrared；IR)用於光處理中。在一些實施例中，電磁波發射裝置130包括至少一紅外光光源。紅外光光源配置以發射紅外光。紅外光 波長落在約700奈米與約1毫米之間。在半導體製造設備100用於紅外光應用之操作期間，電磁波發射裝置130之紅外光光源在一段時間內向晶圓200發射紅外光。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置130之紅外光光源發射的紅外光之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。當傳播離開晶圓200之紅外光抵達反射器120時，反射器120將最初傳播離開晶圓200之紅外光反射回至晶圓200。在一些實施例中，反射器120能夠反射的電磁波的波長範圍寬到足以包括紅外光波長。如此一來，電磁波發射裝置120之紅外光光源所發射的大部分紅外光被導向晶圓200。

此外，如上所提及，由於反射器120之相對反射率能夠相比Al₂O₃大出約70%，因此反射器120可將最初傳播離開晶圓200之紅外光中的更高的百分比反射回到晶圓200。換言之，當由電磁波發射裝置130之紅外光光源發射最初傳播離開晶圓200的紅外光抵達反射器120時，最初傳播離開晶圓200之紅外光中的更少的百分比將被反射器120吸收。在一些實施例中，例如，反射器120可將最初傳播離開晶圓200之紅外光中超過約95%反射回到晶圓200。此意謂著當最初傳播離開晶圓200之紅外光抵達反射器120時，反射器120吸收最初傳播離開晶圓200之紅外光中之小於約5%。

在一些實施例中，反射器120由包括銀之材料製成。在實際的應用中，銀可在反射器120上被塗覆成一 層。換言之，反射器120具有面向電磁波發射裝置130之表面，而反射器120之這表面包括銀。

請參看第2圖。第2圖為繪示第1圖之反射器120之部分放大圖。如第2圖所示，為了增大反射器120之反射率，反射器120於微觀的層面包括複數個纖維121。微觀的層面是某些物件與事件之尺度，而這些物件與事件的尺度係小於肉眼可見但大到足以在顯微鏡下可見的。纖維121配置以反射並折射電磁波光譜，以使得反射器120之反射率增大。換言之，反射器120具有面向電磁波發射裝置130之表面，而纖維121位於反射器120這表面上。實際上而言，反射器120由包括聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene；PTFE)之材料製成。

具有纖維121之反射器120可具有面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200實質上為朗伯體(lambertian)的表面。換言之，反射器120面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200的表面實質上為朗伯體。面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200之反射器120的朗伯體表面的照度實質上是各向同性的，此意謂著無論觀察者視角為自約0度至約180度中之何種角度，此表面之亮度實質上相同。

另外，在一些實施例中，反射器120可由鋁合金製造而成，如5052及6061鋁合金，使得與Al₂O₃相比，反射器120之相對反射率的範圍為自約70%至約120%。

請參看第3圖。第3圖為繪示根據本揭露其他多個實施例之半導體製造設備300的示意圖。在一些實施例 中，半導體製造設備300進一步包括晶圓支撐件380。晶圓支撐件380配置以支撐晶圓200。同時，複數個電磁波發射裝置330位於晶圓200之相對側。如第3圖所示，半導體製造設備300包括處理腔室310。電磁波發射裝置330設置在處理腔室310中。晶圓200位於電磁波發射裝置330之間。

在實際應用中，晶圓支撐件380對於電磁波光譜是透明的。換言之，當位於晶圓支撐件380遠離晶圓200一側之電磁波發射裝置330向晶圓200發射電磁波光譜時，電磁波光譜將穿透晶圓支撐件380而抵達晶圓200。

此外，如第3圖所示，複數個反射器320位於晶圓200之相對側上。而且，電磁波發射裝置330位於反射器320之間。

在一些實施例中，在半導體製造設備300之光處理過程期間，位於晶圓200相對側上之電磁波發射裝置330發射電磁波光譜，而電磁波光譜之至少一部分在一段時間內傳播至晶圓200之相對側。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置330發射的電磁波光譜之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。當傳播離開晶圓200之電磁波光譜抵達反射器320時，反射器320將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜反射回至晶圓200。如此一來，位於晶圓200相對側之電磁波發射裝置330發射之電磁波光譜的大部分被導向晶圓200之相對側。

相似地，為了維持由電磁波發射裝置330發射之電磁波光譜的強度，半導體製造設備300進一步包括感測 器340及功率控制裝置350。例如，如若設置在每一個電磁波發射裝置330內之電極經過一段使用時期後降級，而電磁波發射裝置330所發射之電磁波光譜的強度降低，則感測器340將偵測到抵達晶圓200之電磁波光譜已降低之強度。因此，功率控制裝置350將根據感測器340所偵測到的電磁波光譜之已降低之強度而向電磁波發射裝置330供應更大能量，以維持電磁波發射裝置330所發射之電磁波光譜之強度。

請參看第4圖。第4圖為繪示根據本揭露其他多個實施例之半導體製造設備500的示意圖。在一些實施例中，半導體製造設備500進一步包括晶圓支撐件580。晶圓支撐件580配置以支撐晶圓200。如第4圖所示，晶圓支撐件580支撐複數個晶圓200，以使得晶圓200在處理腔室510中堆疊為柱形。此外，晶圓支撐件580及因此為柱形之晶圓200被電磁波發射裝置530圍繞。在實際應用中，電磁波發射裝置530垂直設置在處理腔室510中，而晶圓支撐件580及因此為柱形之晶圓200柱位於電磁波發射裝置530之間。

此外，如第4圖中所圖示，晶圓支撐件580由反射器520圍繞。而且，電磁波發射裝置530位於反射器520之間。

參閱上文所提及之半導體製造設備100，本揭露多個實施例進一步提供用於處理晶圓200之方法。此方法包括以下步驟(應了解到，在多個實施例中所提及的步驟， 除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)：

(1)發射電磁波光譜，而電磁波光譜之至少一部分抵達反射器120。

(2)將抵達反射器120之電磁波光譜中的約90.5%至約99.9%反射至晶圓200。

更具體而言，在半導體製造設備100對晶圓200執行光處理過程的期間，電磁波發射裝置130發射電磁波光譜，而電磁波光譜之至少一部分傳播至晶圓200並在一段時間內到達晶圓200。然而，在同一時段內，由電磁波發射裝置130發射的電磁波光譜之另一部分向遠離晶圓200之方向傳播。當傳播離開晶圓200之電磁波光譜抵達反射器120時，反射器120將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜中之約90.5%至約99.9%反射回至晶圓200。如此一來，由電磁波發射裝置130發射之大部分電磁波光譜被導向晶圓200。

為增大反射器120之反射率，在一些實施例中，反射器120具有面向晶圓200之表面。反射器120之此表面包括銀。在實際的應用中，銀可在反射器120上被塗覆成一層。

另一方面，在一些實施例中，為了增大反射器120之反射率，反射器120在結構上於微觀的層面包括複數個纖維121。纖維121配置以反射並折射電磁波光譜，以使得反射器120之反射率增大。換言之，纖維121於微觀的層面位於反射器120面向電磁波發射裝置130的表面上。

在一些實施例中，具有纖維121之反射器120可具有面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200實質上為朗伯體的表面。換言之，反射器120面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200的表面實質上為朗伯體。面向電磁波發射裝置130及/或晶圓200之反射器120的朗伯體表面的照度實質上是各向同性的，此意謂著無論觀察者視角為自約0度至約180度中之何種角度，表面之亮度實質上相同。

根據本揭露多個實施例，由於反射器120以範圍為自約90.5%至約99.9%的反射率將最初傳播離開晶圓200之電磁波光譜反射回到晶圓200，因此由電磁波發射裝置130發射的電磁波光譜中被導向晶圓200之百分比被反射器120增大。因而，對於被導向晶圓200之同量電磁波光譜而言，用以驅動電磁波發射裝置130以產生電磁波光譜所需的能量變得更低。因此，半導體製造設備100之操作成本也得以降低，而半導體製造設備100之效率則得以提高。

根據本揭露多個實施例，半導體製造設備包括處理腔室、至少一反射器及至少一電磁波發射裝置。反射器位於處理腔室中。電磁波發射裝置於處理腔室中位於反射器與晶圓之間。電磁波發射裝置配置以向晶圓發射電磁波光譜。反射器相對電磁波光譜具有針對Al₂O₃之相對反射率，及反射器之相對反射率的範圍為自約70%至約120%。

根據本揭露多個實施例，半導體製造設備包括處理腔室、電磁波發射裝置及反射器。電磁波發射裝置位於處理腔室中。電磁波發射裝置配置以向晶圓發射電磁波光 譜。反射器位於電磁波發射裝置上相對晶圓的一側。反射器相對電磁波光譜具有針對Al₂O₃的相對漫反射率，及反射器之相對漫反射率的範圍為自約90%至約110%。

根據本揭露多個實施例，用於處理晶圓之方法包括發射電磁波光譜，而電磁波光譜之至少一部分抵達反射器；以及將抵達反射器的電磁波光譜的中約90.5%至約99.9%反射至晶圓。

儘管參看本揭露之某些實施例已相當詳細地描述了本揭露，但其他實施例係可能的。因此，所附申請專利範圍之精神及範疇不應受限於本文所含實施例之描述。

將對熟習此項技術者顯而易見的是，可在不脫離本揭露之範疇或精神的情況下對本揭露之結構實行各種修改及變化。鑒於上述，本揭露意欲涵蓋本揭露之修改及變化，前提是該等修改及變化屬於以下申請專利範圍之範疇內。

上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭露之精神及範疇，且可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。

100‧‧‧半導體製造設備

110‧‧‧處理腔室

120‧‧‧反射器

130‧‧‧電磁波發射裝置

140‧‧‧感測器

150‧‧‧功率控制裝置

160‧‧‧加熱器

200‧‧‧晶圓

S‧‧‧空間

Claims (1)

1. 一種半導體製造設備，包含：一處理腔室；至少一反射器，位於該處理腔室中；以及至少一電磁波發射裝置，於該處理腔室中位於該反射器與一晶圓之間，該電磁波發射裝置配置以向該晶圓發射一電磁波光譜，其中該反射器相對該電磁波光譜具有一針對Al₂O₃的一相對反射率，及該反射器之該相對反射率的一範圍為自約70%至約120%。