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TWI505371B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI505371B
TWI505371B TW102122655A TW102122655A TWI505371B TW I505371 B TWI505371 B TW I505371B TW 102122655 A TW102122655 A TW 102122655A TW 102122655 A TW102122655 A TW 102122655A TW I505371 B TWI505371 B TW I505371B
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TW
Taiwan
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substrate
channel
heating block
processing apparatus
main chamber
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TW102122655A
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TW201409575A (zh
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梁日光
宋炳奎
金勁勳
金龍基
申良湜
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尤金科技有限公司
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Description

基板處理裝置
本說明係關於基板處理裝置，尤其係關於其中在一通道上安裝上方與下方加熱區塊以在一基板上執行初步加熱的基板處理裝置。
一半導體設備包括矽基板上複數個層，該等層透過沉積處理沉積於該基板上。該沉積處理具有許多對於評估該等已沉積層以及選擇一沉積方法來說相當重要的重大問題。
第一個重大問題的範例就是每一沉積層的「品質」。「品質」代表成份、污染程度、缺陷密度以及機械和電氣屬性。該已沉積層的成份可根據沉積條件而改變，這對於獲得一特定成份來說非常重要。
第二個重大問題就是該晶圓之上的一致厚度。特別是，沉積在具有非平面形狀(其中形成階梯部分)的圖案上一層之厚度非常重要。在此該已沉積膜的厚度是否一致可透過階梯涵蓋率來決定，該涵蓋率定義為該階梯部分上所沉積該膜的最小厚度除以該圖案上所沉積該膜的厚度之比例。
有關沉積的其他問題為一填充空間。這代表一個間隙填充，其中包括氧化物層的絕緣層填入金屬線之間。一間隙提供該等金屬線之間的實體與電氣隔離。
在這些問題之間，一致性是與該沉積處理有關非常重要的問題之一。不一致層會導致該等金屬線上產生高電阻，增加機械受損的可能 性。
本發明提供一種基板處理裝置，其中在一通道上安裝上方與下方加熱區塊，以便在一基板載放到一承座之前，在該基板上執行初步加熱。
參閱下列詳細說明以及附圖將可了解本發明的其他目的。
本發明具體實施例提供基板處理裝置，其中執行關於基板的處理，該基板處理裝置包括：一腔室本體，其具有一開放式上側邊，該腔室本體包括定義在其一側內的一通道，如此可通過該通道載入或卸載該基板；一腔室蓋，置於該腔室本體的該開放式上側邊，該腔室蓋提供一處理空間，其中執行有關該基板的該處理；一承座，置於該處理空間之內加熱該基板；以及一加熱區塊，置於該通道一上半部或下半部，用於初步加熱通過該通道的該基板。
在某些具體實施例中，該腔室本體可具有上方與下方開口，其分別定義在該通道的上半部與下半部內，並且該基板處理裝置可包括：一上方加熱區塊，其固定至該上方開口，該上方加熱區塊具有與該處理空間相隔的一上方安裝空間；以及一下方加熱區塊，其固定至該下方開口，該下方加熱區塊具有與該處理空間相隔的一下方安裝空間。
在其他具體實施例中，該上方加熱區塊的上側邊以及該下方加熱區塊的下側邊可開放，並且該等基板處理裝置可包括：一上蓋，其覆 蓋該上方加熱區塊的該已開放的上側邊，將該上方安裝空間與外界隔離；以及一下蓋，其覆蓋該下方加熱區塊的該已開放的下側邊，將該下方安裝空間與外界隔離。
仍舊在其他具體實施例中，該基板處理裝置可另包括置於該承座之外來圍繞該承座的一噴嘴環，該噴嘴環往上噴出一惰性氣體。
甚至在其他具體實施例中，該腔室本體可具有定義在與該通道相對側邊上的一排放通道，並且該基板處理裝置可另包括置於該承座之外的一流導，導引該處理氣體朝向該排放通道，其中該流導可包括：一圓形導引部分，其具有與該承座同圓心的一弧形，該圓形導引具有複數個導引孔；以及線性導引部分，其連接至該圓形導引部分的兩側邊，並且分別置於該承座的兩側邊上。
1‧‧‧基板處理裝置
3‧‧‧處理空間
4‧‧‧輔助空間
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧主腔室
15‧‧‧腔室蓋
20‧‧‧承座
22‧‧‧軸
25‧‧‧舉升插銷
27‧‧‧舉升插銷升降單元
30‧‧‧噴灑頭
35‧‧‧擴散孔
38‧‧‧氣體供應孔
40‧‧‧上方加熱區塊
43‧‧‧上方安裝空間
45‧‧‧上方加熱器
47‧‧‧上蓋
50‧‧‧下方加熱區塊
53‧‧‧下方安裝空間
55‧‧‧下方加熱器
57‧‧‧下蓋
60‧‧‧流導
63‧‧‧直線導引部分
65‧‧‧導引孔
67‧‧‧圓形導引部分
70‧‧‧噴嘴環/上方加熱區塊
73‧‧‧噴孔
75‧‧‧惰性氣體儲氣槽
77‧‧‧閥
80‧‧‧排放通道
83‧‧‧排放口
85‧‧‧排放泵
90‧‧‧處理氣體儲氣槽
93‧‧‧閥門
95‧‧‧遠端電漿系統
在此包括附圖來進一步了解本發明，並且併入以及構成此說明書的一部分。圖式例示本發明的示範具體實施例，並且在搭配內容說明之後可用來解釋本發明原理。圖式中：第一圖為根據本發明具體實施例的基板處理裝置之示意圖；第二圖為例示第一圖中該基板處理裝置的一處理進度狀態之示意圖式；以及第三圖為例示第一圖中該基板處理裝置的一處理空間之剖面圖。
此後，將參照第一圖至第三圖來詳細說明本發明的範例具體實施例。不過，本發明可以有不同形式的修改，並且不受限於此處公佈的 具體實施例。而是提供這些具體實施例，如此所揭示範圍更完整，並且將本發明範疇完整傳遞給精通此技術的人士。在圖式中，為了清晰起見所以誇大了組件的形狀。另外，雖然以下當成範例來說明一基板，不過本發明可適用於許多要處理的物體。
第一圖為根據本發明具體實施例的一基板處理裝置之示意圖，並且第二圖為例示第一圖中該基板處理裝置的一處理進度狀態之示意圖。請參閱第一圖，基板處理裝置1包括一主腔室10以及一腔室蓋15。主腔室10具有一開放的上側邊。另外，通過其可接觸到一基板W的一通道8定義在主腔室10的側邊內。基板W透過主腔室10一側邊內定義的一通道8，載入主腔室10或從此卸載。通道8外面有一閘道閥5，通道8可由閘道閥5開啟或關閉。
腔室蓋15覆蓋主腔室10的該已開放上側邊，阻擋從外界進入。一氣體供應孔38穿過腔室蓋15的頂壁。如此，通過氣體供應口38供應處理氣體進入主腔室10。該處理氣體連接至一處理氣體儲氣槽90。另外，利用開啟或關閉閥門93，可調整一處理氣體流率。該處理氣體可透過氣體供應孔38供應，來執行一沉積處理。若需要，可透過連接至氣體供應孔38的一遠端電漿系統(RPS，remote plasma system)95，將混合NF3 和Ar的清潔氣體供應至主腔室10，在主腔室10內執行一清潔處理。
具有複數個擴散孔35的噴灑頭30安裝於腔室蓋15的下方表面。噴灑頭30將透過氣體供應孔38供應的該處理氣體擴散至基板W上。一承座20安裝於主腔室10之內。另外，承座20置於基板W底下，將基板W加熱。承座20的面積可大於基板W的面積，以便均勻加熱基板W。另外，承座20 可具有對應至基板W形狀的一圓碟形。承座20內安裝一加熱器(未顯示)。另外，承座20可旋轉。
一舉升插銷25可通過承座20的一側邊部分。輸送通過通道8的基板W載入舉升插銷25的上方部分。一舉升插銷升降單元27置於舉升插銷25底下，來升降舉升插銷25。如第二圖內所示，已載入基板W時，舉升插銷25可下降讓基板W坐落在承座20的頂部表面上，藉此執行該沉積處理。
一處理空間3定義於承座20與噴灑頭30之間。關於基板W的處理都在基板W已載入處理空間3內之狀態下執行。主腔室10從其底部表面凹陷，定義其中放置承座20的一輔助空間4。一噴嘴環70沿著輔助空間4內承座20的四周安置，以避免該處理氣體通過承座20以及主腔室10底部表面與承座20之間的間隙。噴嘴環70具有複數個噴孔73，用於接收來自一惰性氣體儲氣槽75的惰性氣體，屆此將惰性氣體噴入處理空間3。
如第一圖內所示，通道8在其上半部與下半部內都具有一開口，上方與下方加熱區塊40和50覆蓋該上方與下方開口，分別定義出與處理空間3相隔的上方與下方安裝空間43和53。上方與下方加熱器45和55分別安置在上方與下方安裝空間43與53內。上方與下方加熱區塊40和50可預先加熱通過通道8進入的該基板。上方與下方加熱區塊40和50可相對於通道8內基板W要進入的一位置彼此垂直對稱放置，以便用該相同溫度初步加熱基板W的頂部與底部表面。
下方加熱區塊50具有一開放的下側邊。一下蓋57覆蓋下方加熱區塊50的該已開放的下側邊，將下方加熱區塊50與外界隔離。如此，下方加熱區塊50內定義的下方安裝空間53與處理空間3分隔，並且與外界分 隔。類似地，上方加熱區塊40具有一開放的上側邊。一上蓋47覆蓋上方加熱區塊40的該已開放的上側邊，將上方加熱區塊70與外界隔離。如此，上方加熱區塊40內定義的上方安裝空間43與處理空間3分隔，並且與外界分隔。
上方與下方加熱器45和55分別安置在上方與下方安裝空間43與53內。Kanthal加熱器可用來當成每一上方與下方加熱器45與55。Kanthal可為Fe-Cr-Al合金，其中鐵用來當成主材料。如此，Kanthal可具有高熱阻與高電阻。
上方加熱器45和下方加熱器55都排列在與基板W平行的方向內。上方加熱器45加熱上方加熱區塊40。如此上方加熱器45透過上方加熱區塊70間接加熱基板W。類似地，下方加熱器55加熱下方加熱區塊50。如此下方加熱器55透過下方加熱區塊50間接加熱基板W。這樣由於上方或下方加熱器45或55的位置，可大幅減少基板W的熱偏差。由上方與下方加熱器45與55的位置所造成之溫度偏差可透過上方與下方加熱區塊40與50減緩，將基板W上的熱偏差降至最低。基板W上的熱偏差可導致處理不一致性，造成一已沉積薄膜發生厚度偏差。
如此根據本發明，基板W可在通道8上事先加熱。也就是，在載入基板W前可初步加熱基板W，如此避免基板W彎曲並且縮短將坐落在承座20上的基板W加熱至沉積處理溫度所需時間。因為基板W具有圓碟形，用於初步加熱基板W的上方與下方加熱區塊40和50可連接至一控制單元(未顯示)來控制上方和下方加熱區塊40和50，如此針對基板W的中央區域與邊緣部分，在不同時間以及不同溫度之下操作上方和下方加熱區塊40和50， 藉此執行該初步加熱。
如第二圖內所示，上方和下方加熱器45和55分別安裝在上方和下方安裝空間43和53內，透過上方和下方加熱區塊40和50初步加熱基板W。基板W可由該控制單元，用預設速度和時間通過上方和下方加熱區塊40和50，如此初步加熱。另外，每一上方和下方加熱區塊40與50都可由例如高純度石英這類材料形成。石英具有相對高的結構強度，並且在沉積處理環境下不會發生化學反應。因此，用來保護該腔室內壁的複數個襯墊也可由石英材料形成。
通過氣體供應孔38供應進入處理空間3的該處理氣體會透過噴灑頭30擴散，然後沉積在基板W上。在該沉積處理之後，反應副產品或反應氣體可透過通道8相對側邊內定義的一排放通道80抽出。排放泵85可透過排放口83連接至排放通道80，將該處理氣體抽取導入處理空間3，藉此將該抽出的處理氣體排至外界。承座20可旋轉，讓該擴散的處理氣體均勻沉積在基板W上。一流導60可置於承座20之外，來導引該處理氣體的流動，如此該處理氣體流向排放通道80。基板W的移動路徑以及流導60的結構將參考第三圖來說明。
第三圖為例示第一圖中該基板處理裝置的一處理空間之剖面圖。請參閱第三圖，基板W通過閘道閥5進入通道8。進入的基板W可初步加熱，同時通過上方和下方加熱區塊40和50。每一上方和下方加熱區塊40和50都具有大體上等於或大於基板W直徑的寬度d。如上述，可由該控制單元根據基板W的區域，控制安裝在上方和下方安裝空間43和53內每一上方和下方加熱器45和55的密度。此外，該控制單元可控制基板W的移動速度。 該初步加熱的基板W坐落在承座20上，以執行有關基板W的該沉積處理。
該等處理氣體可通過噴灑頭30擴散到該基板上。其上坐落基板W的承座20可旋轉，如此該等處理氣體均勻沉積在基板W上。此時可提供流導60，讓該等處理氣體均勻沉積在基板W上，並且將其中基板W不與該處理氣體反應的處理空間3最小化。流導60包括一直線導引部分63，其置於主腔室10內，將承座20之外基板W不與該處理氣體反應的一空間最小化，以及包括一圓形導引部分67，其將一致的處理氣體流導向排放通道80。因為圓形導引部分67具有複數個導引孔65，則透過排放通道80抽出並且排至外界的該等處理氣體可均勻逸散。
如此，基板W可由通道8上半部與下半部上的上方和下方加熱區塊40和50初步加熱，避免因為基板W不均勻的熱梯度而造成該基板彎曲。另外，因為基板W用預設溫度初步加熱，以便將初步加熱的基板W載至舉升插銷25上，因此可縮短將該基板W加熱至該沉積處理所需該沉積溫度所需的時間，以改善生產力。此外，可安裝流導60將處理空間最小化。另外，可安裝噴嘴環70，事先阻擋該等處理氣體導入承座20與主腔室10之間的空白空間，藉此讓基板W與該等處理氣體之間的反應能力最大化。
根據本發明的具體實施例，因為已在該通道上安裝上方和下方加熱區塊，在該基板載至該舉升插銷之前初步加熱該基板，所以可縮短使用該承座在該沉積處理期間加熱該基板所需的時間，以便改善生產力。
雖然本發明以參考範例具體實施例來詳細說明，不過本發明可在不同的形式內具體實施。如此，以下所公佈的技術理念與申請專利範圍的範疇都不受限於該等較佳具體實施例。
1‧‧‧基板處理裝置
3‧‧‧處理空間
4‧‧‧輔助空間
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧主腔室
15‧‧‧腔室蓋
20‧‧‧承座
22‧‧‧無說明
25‧‧‧舉升插銷
27‧‧‧舉升插銷升降單元
30‧‧‧噴灑頭
35‧‧‧擴散孔
38‧‧‧氣體供應孔
40‧‧‧上方加熱區塊
43‧‧‧上方安裝空間
45‧‧‧上方加熱器
47‧‧‧上蓋
50‧‧‧下方加熱區塊
53‧‧‧下方安裝空間
55‧‧‧下方加熱器
57‧‧‧下蓋
60‧‧‧流導
65‧‧‧無說明
70‧‧‧噴嘴環/上方加熱區塊
73‧‧‧噴孔
75‧‧‧惰性氣體儲氣槽
77‧‧‧無說明
80‧‧‧排放通道
83‧‧‧排放口
85‧‧‧排放泵
90‧‧‧處理氣體儲氣槽
93‧‧‧閥門
95‧‧‧遠端電漿系統

Claims (5)

  1. 一種基板處理裝置，其中執行關於一單一基板的一處理，該基板處理裝置包含：一主腔室，其形態係具有：一開放式上側邊；一通道，形成於該主腔室之一側壁內，如此可通過該通道在一水平狀態以載入或卸載該單一基板；及一開口，形成於該通道上方或下方；一腔室蓋，置於該主腔室的該開放式上側邊，以覆蓋該主腔室的該開放式上側邊，該腔室蓋提供一處理空間，其中執行有關該基板的該處理；一承座，置於該處理空間之內加熱該基板；以及一加熱區塊，設置於該開口上，用於初步加熱通過該通道以載入的該基板。
  2. 一種基板處理裝置，其中執行關於一單一基板的一處理，該基板處理裝置包含：一主腔室，其形態係具有：一開放式上側邊，一通道，形成於該主腔室之一側壁內，如此可通過該通道在一水平狀態以載入或卸載該單一基板；及上方與下方開口，其分別形成在該通道上方或下方；一腔室蓋，置於該主腔室的該開放式上側邊，以覆蓋該主腔室的該 開放式上側邊，該腔室蓋提供一處理空間，其中執行有關該基板的該處理；一承座，置於該處理空間之內加熱該基板；以及一加熱區塊，用於初步加熱通過該通道以載入的該基板；該加熱區塊包含：一上方加熱區塊，其設置於該上方開口上，該上方加熱區塊具有與該通道相隔的一上方安裝空間；以及一下方加熱區塊，其設置於該下方開口上，該下方加熱區塊具有與該通道相隔的一下方安裝空間。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該上方加熱區塊之形態係具有一開放式上側邊，該下方加熱區塊之形態係具有一開放式下側邊，以及該基板處理裝置包含：一上蓋，其關閉該上方加熱區塊的該開放式上側邊，將該上方安裝空間與外界隔離；以及一下蓋，其關閉該下方加熱區塊的該開放式下側邊，將該下方安裝空間與外界隔離。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，另包含位於該承座之外圍繞該承座的一噴嘴環，該噴嘴環往上噴出一惰性氣體。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中該主腔室具有一排放通道，其定義在與該通道相對的一側邊內，以及該基板處理裝置另包含置於該承座之外的一流導，用於將該處理氣體導引至該排放通道， 其中該流導包含：一圓形導引部分，其具有與該承座同圓心的一弧形，該圓形導引具有複數個導引孔；以及線性導引部分，其連接至該圓形導引部分的兩側邊，並且分別置於該承座的兩側邊上。
TW102122655A 2012-08-28 2013-06-26 基板處理裝置 TWI505371B (zh)

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