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TWI618115B - 基板處理裝置以及清洗腔室的方法 - Google Patents

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TWI618115B
TWI618115B TW105109795A TW105109795A TWI618115B TW I618115 B TWI618115 B TW I618115B TW 105109795 A TW105109795 A TW 105109795A TW 105109795 A TW105109795 A TW 105109795A TW I618115 B TWI618115 B TW I618115B
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鄭愚德
Sung Tae Je
諸成泰
Kyu Jin Choi
崔圭鎭
Ja Dae KU
具滋大
Jun Kim
金濬
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Abstract

提供一種基板處理裝置。所述基板處理裝置包含：腔室，包含經設置以提供基板在其中待用的空間的第一主體部分及經設置以提供對每一基板在其中執行薄膜沈積製程的空間的第二主體部分；基板固持器，其上堆疊有基板，基板固持器可在第一與第二主體部分之間移動；第一供應單元，經設置以供應用於在第二主體部分中在基板上沈積薄膜的第一氣體；第二供應單元，經設置以將第二氣體供應至第一主體部分中，第二氣體與在沈積薄膜時所產生的副產物反應以產生煙霧；排氣單元，經設置以排出腔室內的氣體。因此，可快速地移除在沈積薄膜時所產生的副產物。

Description

基板處理裝置以及清洗腔室的方法
本揭露內容是關於一種基板處理裝置以及一種清洗腔室的方法，且更特定而言，是關於一種能夠在薄膜沈積於基板上的同時快速地移除在腔室中產生的副產物的基板處理裝置以及一種清洗腔室的方法。
一般而言，半導體元件是藉由將各種材料以薄膜形狀沈積於基板上從而圖案化所沈積薄膜來製造。為此，執行諸如沈積製程、蝕刻製程、清洗製程以及乾燥製程的不同製程的若干階段。
此等製程中的選擇性磊晶製程可為矽原料氣體或蝕刻氣體被供應至容納有基板以在基板上生長薄膜的腔室中的製程。用於選擇性磊晶製程的氣體當中存在含有Cl成份的氣體。因此，在執行選擇性磊晶製程之後，諸如Cl成份的副產物可能剩餘在基板處理裝置的腔室中。
當緊接著使腔室內部開放時，腔室中作為副產物剩餘的Cl成份會與引入至腔室中的空氣反應以驟然產生大量煙霧。排放至腔室外部的煙霧會導致環境污染、設備腐蝕、安全事故以及其類 似情況。因此，當檢測或修補腔室時，必須在執行用於移除腔室內的副產物的清洗製程之後使腔室開放。
根據先前技術，在使腔室的內部開放以移除剩餘在腔室中的副產物之前，已長時間將惰性氣體供應至腔室中。然而，用於藉由供應惰性氣體移除腔室內的副產物的製程可能需要長時間。又，在移除剩餘在腔室中的副產物時，在腔室中不可執行選擇性磊晶製程。因此，製程會被延遲以致降低基板處理製程中的生產力。
[先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)KR2013-0054708 A
本揭露內容提供一種能夠快速地清洗腔室的內部的基板處理裝置以及一種清洗腔室的方法。
本揭露內容亦提供一種能夠改良基板處理製程的效率的基板處理裝置以及一種清洗腔室的方法。
根據例示性實施例，基板處理裝置包含：腔室，其包含經設置以提供基板在其中待用的空間的第一主體部分及經設置以提供對每一基板在其中執行薄膜沈積製程的空間的第二主體部分；基板固持器，其上堆疊有基板，基板固持器可在第一主體部分與第二主體部分之間移動；第一供應單元，其經設置以供應用於在第二主體部分中在基板上沈積薄膜的第一氣體；第二供應單元，其經設置以將第二氣體供應至第一主體部分中，第二氣體與在沈積薄膜時所產生的副產物反應以產生煙霧；以及排氣單元，其經設置以排 出腔室內的氣體。
第二供應單元可包含：第二供應管，其經設置以界定第二氣體流經的路徑，第二供應管連接至第一主體部分的內部空間；以及控制閥，其經設置以使界定於第二供應管中的用於第二氣體的移動路徑開放及關閉。
排氣單元可包含：第一排氣管線，其經設置以排出第一氣體；以及第二排氣管線，其經設置以排出第二氣體及煙霧。
第一排氣管線可包含：第一排氣管，其與腔室的內部連通；第一排氣閥，其經設置以使界定於第一排氣管中的用於第一氣體的移動路徑開放及關閉；以及第一排氣泵，其連接至第一排氣管以提供用於抽吸第一氣體的吸力。
第二排氣管線可包含：第二排氣管，其自第一排氣管岔出分支；以及第二排氣泵，其連接至第二排氣管以提供用於抽吸第二氣體或煙霧的吸力。
基板處理裝置可更包含安置於第二主體部分中的反應管，其中第一供應單元可將第一氣體供應至反應管中。
第二供應單元可將第二氣體供應至第一主體部分的內部或反應管的內部。
第一氣體可包含薄膜原料氣體及蝕刻氣體。
副產物可包含氯(Cl)成份，且第二氣體可包含水分(H2O)。
根據另一例示性實施例，清洗腔室的方法包含：在薄膜沈積於基板上之後將基板固持器移動至腔室的第二主體部分或第一主體部分中；將清洗氣體供應至第一主體部分中；允許清洗氣體與 在沈積薄膜時所產生的副產物反應，藉此產生煙霧；以及自腔室的內部排出煙霧以移除煙霧。
基板固持器至第一主體部分中的移動可包含允許腔室的第一主體部分的內部與腔室的第二主體部分的內部連通。
50‧‧‧基板傳送模組
51‧‧‧框架機器人
60‧‧‧裝載口
100‧‧‧基板處理裝置
100a、100b、100c‧‧‧磊晶元件
110‧‧‧腔室
111‧‧‧第一主體部分
111a‧‧‧入口
112‧‧‧第二主體部分
120‧‧‧第二供應單元
121‧‧‧第二供應管
122‧‧‧控制閥
123‧‧‧過濾器
130‧‧‧加熱單元
140‧‧‧基板固持器
150‧‧‧第一供應單元
151‧‧‧注入構件
151a‧‧‧注入孔
152‧‧‧第一供應管線
153‧‧‧流動速率控制閥
160‧‧‧排氣單元
161‧‧‧第一排氣管線
161a‧‧‧排氣構件
161b‧‧‧第一排氣管
161c‧‧‧第一排氣閥
161d‧‧‧第一排氣泵
162‧‧‧第二排氣管線
162a‧‧‧第二排氣管
162b‧‧‧第二排氣閥
162c‧‧‧第二排氣泵
170‧‧‧支撐單元
171‧‧‧擋板
171a‧‧‧密封構件
172‧‧‧軸桿
173‧‧‧垂直移動驅動器
180‧‧‧反應管
200‧‧‧傳送元件
210‧‧‧基板處置器
300‧‧‧負載鎖定元件
400‧‧‧基板緩衝元件
500a、500b‧‧‧清洗元件
S‧‧‧基板
自結合附圖進行的以下描述可更詳細地理解例示性實施例，其中：
圖1為說明根據例示性實施例的基板處理設備的結構的示意圖。
圖2為根據例示性實施例的基板處理裝置的視圖。
圖3為說明根據例示性實施例的第一氣體的移動路徑的視圖。
圖4為說明根據例示性實施例的第二氣體的移動路徑的視圖。
在下文中，將參看附圖詳細地描述例示性實施例。然而，可以不同形式體現本發明，且不應將本發明解釋為限於本文所闡述的實施例。確切而言，提供此等實施例以使得本發明將為透徹且完整的，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明的範疇。在諸圖中，出於說明清楚起見而誇示層及區的尺寸。類似參考數字貫穿全文指類似部件。
圖1為說明根據例示性實施例的基板處理設備的結構的 示意圖，圖2為根據例示性實施例的基板處理裝置的視圖，圖3為說明根據例示性實施例的第一氣體的移動路徑的視圖，且圖4為說明根據例示性實施例的第二氣體的移動路徑的視圖。
根據例示性實施例的基板處理裝置100包含：腔室110，其包含界定基板S在其中待用的空間的第一主體部分111及界定在其中執行用於在基板S上形成薄膜的製程的空間的第二主體部分112；基板固持器140，其上裝載有基板S且可在第一主體部分111與第二主體部分112之間移動；第一供應單元150，其供應第一氣體以在第二主體部分112中在基板S上沈積薄膜；第二供應單元120，其將第二氣體(或清洗氣體)供應至第一主體部分111中，第二氣體與在沈積薄膜時所產生的副產物反應以產生煙霧；以及排氣單元160，其排出腔室110內的氣體。
首先，為了有助於描述的理解，下文將描述根據例示性實施例的基板處理設備的結構。參看圖1，根據例示性實施例的基板處理設備包含：清洗元件500a及500b，其中執行用於移除形成於基板上的原生氧化物層的蝕刻製程；基板緩衝元件400，其中其上執行蝕刻製程的多個基板經加熱且待用；以及磊晶元件100a、100b以及100c，其中在其上執行加熱製程的所述多個基板S上執行磊晶製程。又，基板處理設備可更包含：裝載口60，其上置放容納有所述多個基板S的容器(圖中未示)；基板傳送模組50，其安置成鄰近於裝載口60；負載鎖定(loadlock)元件300，其自基板傳送模組50接收基板S以維持初始真空狀態；以及傳送元件200，其安置於清洗元件500a與500b、基板緩衝元件400、磊晶元件100a、100b以及100c以及負載鎖定元件300之間。
用於在置放於裝載口60上的容器與負載鎖定元件300之間傳送基板S的框架機器人51安置於基板傳送模組50中。又，用於使容器的門自動地打開及關閉的開門器(圖中未示)及用於供應清洗空氣的風扇過濾器單元(圖中未示)可安置於基板傳送模組50中。
傳送元件200包含界定空間(基板S經裝載至其中)的傳送腔室及用於傳送基板S的基板處置器210。傳送腔室具有多邊形平面形狀。傳送腔室具有分別連接至負載鎖定元件300的負載鎖定腔室、清洗元件500a及500b的清洗腔室、基板緩衝元件400的緩衝腔室110以及磊晶元件100a、100b以及100c的磊晶腔室的側表面。因此，基板處置器210可將基板S傳送至負載鎖定元件300、清洗元件500a及500b、基板緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c中，或自負載鎖定元件300、清洗元件500a及500b、基板緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c運載出基板S。又，傳送腔室可經密封以在傳送基板S時維持於真空狀態下。因此，可防止基板S暴露於污染物。
負載鎖定腔室300安置於基板傳送模組50與傳送元件200之間。基板S可臨時停留於負載鎖定元件300的負載鎖定腔室中，且接著藉由傳送元件200裝載至清洗元件500a及500b、基板緩衝元件400以及磊晶元件100a、100b以及100c中的一者。藉由清洗元件500a及500b、基板緩衝元件400、磊晶元件100a、100b以及100c完全處理的基板S可藉由傳送元件200卸載以臨時停留於負載鎖定元件300的負載鎖定腔室中。
在磊晶元件100a、100b以及100c內在基板S上執行磊 晶製程之前，清洗元件500a及500b可清洗基板S。當基板S暴露於空氣時，原生氧化物層可形成於基板S的表面上。當基板S的表面氧含量過高時，氧原子會中斷待沈積於基板上的材料的結晶配置(crystallographic arrangement)。因此，磊晶製程會受有害作用影響。因此，可在清洗元件500a及500b中的每一者的清洗腔室中執行用於移除形成於基板S上的原生氧化物層的製程。
在磊晶元件100a、100b以及100c中，薄膜可形成於基板S上且所形成的薄膜的厚度可加以調整。在當前實施例中，提供三個磊晶元件100a、100b以及100c。由於當相較於清洗製程時磊晶製程需要相對較長時間，因此可經由多個磊晶元件100a、100b以及100c來改良製造產率。然而，例示性實施例並不限於磊晶元件100a、100b以及100c的數目。亦即，磊晶元件的數目可改變。此處，磊晶元件100a、100b以及100c中的每一者可為選擇性磊晶元件。
選擇性磊晶製程可為磊晶薄膜選擇性沈積於基板S的頂表面的所要部分上的製程。舉例而言，在基板S上的由氧化物或氮化物形成的圖案與矽基板S的表面之間，薄膜沈積速率可能不同。因此，當薄膜原料氣體及蝕刻氣體被供應至基板S上時，藉由薄膜原料氣體沈積薄膜的速率快於在薄膜相對快速沈積於其上的部分(例如，矽基板S的表面)上藉由蝕刻氣體蝕刻薄膜的速率。另一方面，藉由薄膜原料氣體沈積薄膜的速率慢於在薄膜相對緩慢沈積於其上的部分(例如，基板S上的圖案的表面)藉由蝕刻氣體蝕刻薄膜的速率。因此，磊晶薄膜可選擇性地僅形成於矽基板S的表面上。
因此，當執行選擇性磊晶製程時，必須連同薄膜原料氣體一起使用蝕刻氣體(例如，HCl)。由於蝕刻氣體含有氯(Cl)成份，因此在執行選擇性磊晶製程之後，Cl成份會作為副產物存在於基板處理裝置100(或磊晶元件)的腔室110中。因此，當緊接在執行選擇性磊晶製程之後使腔室110的內部開放時，作為副產物剩餘在腔室110中的Cl成份會與引入至腔室110中的空氣反應而驟然產生大量煙霧。煙霧會導致環境污染、設備腐蝕、安全事故以及其類似情況。因此，根據例示性實施例的基板處理裝置100(或磊晶元件)可經提供以在快速地移除腔室110內的副產物之後使腔室110的內部開放。
在下文中，將詳細地描述根據例示性實施例的基板處理裝置100(或磊晶元件)。
參看圖2，基板處理裝置100包含：腔室110，其包含第一主體部分111及第二主體部分112；基板固持器140，其可在第一主體部分111與第二主體部分112之間移動；第一供應單元150，其將第一氣體供應至第二主體部分112中；第二供應單元120，其將第二氣體供應至第一主體部分111中；以及排氣單元160，其排出腔室110內的氣體。又，基板處理裝置100可更包含反應管180、加熱單元130以及支撐單元170。
腔室110包含：第一主體部分111，其具有內部空間及開放的一側；及第二主體部分112，其具有內部空間及開放的一側。亦即，第一主體部分111的開放的一側及第二主體部分112的開放的一側可彼此連接以界定具有密封內部空間的一個腔室110。舉例而言，第一主體部分111可安置於上側，且第二主體部分112可 安置於下側。然而，例示性實施例並不限於第一主體部分111及第二主體部分112的上述位置。舉例而言，第一主體部分111及第二主體部分112的位置可改變。
第一主體部分111可提供空間，多個基板S容納於所述空間中以在其中待用。由於第一主體部分111具有開放的上部部分，因此第一主體部分111可連接至第二主體部分112的下部部分。又，入口111a可界定於第一主體部分111的側表面中，以使得基板S經裝載至第一主體部分111的內部或自內部卸載。第一主體部分111可在其對應於傳送元件200的表面中具有入口111a，且基板S可經由入口111a自傳送元件200的傳送腔室裝載至第一主體部分111中。因此，基板S可在與垂直方向交叉的方向上經由界定於第一主體部分111的側表面中的入口111a裝載至第一主體部分111內的待用空間中或自待用空間中卸載。
又，閘閥(圖中未示)可安置於第一主體部分111的入口111a與傳送元件200的傳送腔室之間。閘閥可隔離第一主體部分111內的待用空間與傳送腔室。因此，可藉由閘閥使入口111a開放及關閉。然而，例示性實施例並不限於第一主體部分111的結構及形狀。舉例而言，第一主體部分111可具有各種結構及形狀。
容納有多個基板S或反應管180的空間界定於第二主體部分112中。亦即，用於在基板S上形成薄膜的製程可在第二主體部分112或反應管180中執行。第二主體部分112可具有開放下部部分。第二主體部分112的開放下部部分可連接至第一主體部分111的上部部分。
反應管180安置於第二主體部分112中。反應管180可 具有開放下部部分以與第一主體部分111的上部部分連通。舉例而言，反應管180可具有拱形形狀且安置於第一主體部分111的上部部分上。又，用於形成反應管180的材料可包含石英。由於石英為具有優良熱傳遞性質的材料，因此若反應管180由石英形成，則熱可容易經由加熱單元130傳遞至反應管180的內部空間中。又，為了防止在執行選擇性磊晶製程時設備被供應至基板S上的蝕刻氣體腐蝕，反應管180可由石英形成。然而，例示性實施例並不限於第二主體部分112的結構及形狀。舉例而言，第二主體部分112可具有各種結構及形狀。
加熱單元130安置於反應管180的外部周圍。加熱單元130可將熱能供應至反應管180中以對基板S加熱。舉例而言，加熱單元130可安置於第二主體部分112與反應管180之間。又，加熱單元130可安置成包圍反應管180的側表面及上部部分。因此，加熱單元130可調整反應管180的內部溫度以容易地執行磊晶製程。
基板固持器140可將多個基板S垂直地堆疊於其上。舉例而言，多個基板S可經堆疊以對應於垂直地界定於基板固持器140中的多段堆疊空間(或槽)。又，基板固持器140可具有小於反應管180及第一主體部分111中的每一者的內徑的直徑。因此，基板固持器140可為可在腔室110中在第一主體部分111與第二主體部分112之間(或第一主體部分111與反應管180之間)自由移動的。多個隔離板(圖中未示)可分別插入至基板固持器140的槽中。因此，其中堆疊基板S的堆疊空間可藉由隔離板劃分以界定其中基板在堆疊空間中的每一者中經獨立地處理的空間。然 而，例示性實施例並不限於基板固持器140的結構。舉例而言，基板固持器140可具有各種結構。
支撐單元170可連接至基板固持器140的下部部分以在基板S的堆疊方向上移動基板固持器140。支撐單元包含：軸桿172，其在基板S的堆疊方向上延伸且具有連接至基板固持器140的一個末端；垂直移動驅動器173，其連接至軸桿172的另一末端以垂直地移動軸桿172；以及擋板171，其安置於軸桿172上以將加熱空間與待用空間阻擋開。又，支撐單元170可更包含旋轉驅動器(圖中未示)。
垂直移動驅動器173可連接至軸桿172的下部末端以垂直地移動軸桿172。因此，連接至軸桿172的上部末端的基板固持器140亦可連同軸桿172一起垂直地移動。舉例而言，當基板固持器140藉由垂直移動驅動器173的操作而向下移動時，基板固持器140可安置於第一主體部分111的內部空間中。因此，經由第一主體部分111的入口裝載的基板S可堆疊於安置在第一主體部分111中的基板固持器140上。
當多個基板S完全堆疊於基板固持器140上時，垂直移動驅動器173可操作以使基板固持器140向上移動。因此，基板固持器140可自第一主體部分111移動至第二主體部分112的內部空間或反應管180的內部空間中。接著，當擋板171將第二主體部分112或反應管180的內部空間與第一主體部分111的內部空間阻擋開時，基板處理空間(例如，選擇性磊晶製程)可在第二主體部分112的內部空間或反應管180的內部空間中執行。然而，例示性實施例並不限於基板固持器140中的基板S的堆疊方向。 舉例而言，基板S的堆疊方向可以各種方式改變。
旋轉驅動器可連接至軸桿172的下部部分以使基板固持器140旋轉。旋轉驅動器可使軸桿172繞軸桿172的垂直中心軸線旋轉。因此，當第一氣體被供應至基板S上，在基板固持器140旋轉的同時第一氣體可被均勻地供應至堆疊於基板固持器140上的基板S中的每一者的整個表面上。
擋板171可密封第二主體部分112的內部空間(或反應管180的內部空間)。擋板171可安置於軸桿172上。又，擋板171可安置於基板固持器140的下部部分上，且接著連同基板固持器140一起升高。擋板171可沿第一主體部分111的平面形狀安置。又，擋板171的頂表面的外部部分可接觸第二主體部分112的下部部分(或反應管180的下部部分)以密封第二主體部分112的內部(或反應管180的內部)。因此，當擋板171向上移動時，第二主體部分112的內部(或反應管180的內部)可被密封。當擋板171向下移動時，第二主體部分112的內部(或反應管180的內部)可與第一主體部分111的內部連通。
具有O形環形狀的密封構件171a可安置於擋板171的接觸第二主體部分112的部分上。密封構件171a可擋住在擋板171與第二主體部分112之間的間隙以更有效地密封加熱空間。然而，例示性實施例並不限於擋板171的結構及形狀。舉例而言，擋板171可具有各種結構及形狀。
參看圖3，第一供應單元150可將第一氣體自第二主體部分112的內部(或反應管180的內部)供應至基板固持器140的槽中的每一者。第一供應單元150安置於第二主體部分112或反 應管180中。第一供應單元150可包含：注入構件，其在基板S的堆疊方向上延伸；第一供應管線152，其將第一氣體供應至注入構件151中；以及第一氣體供應源(圖中未示)，其儲存第一氣體。
注入構件151可具有垂直地延伸的管形狀。又，注入構件151可具有移動路徑，第一氣體經由移動路徑流動至注入構件中。注入構件151包含多個注入孔151a，所述多個注入孔是在基板S的堆疊方向上界定以對應於基板固持器140的堆疊空間(或槽)，以便將沖洗氣體供應至多個基板S中的每一者上。因此，當將第一氣體供應至注入構件151中時，可經由所述多個注入孔151a將第一氣體供應至反應管180內的多個基板S中的每一者上。
第一供應管線152可具有連接至注入構件151的一個末端及連接至第一氣體供應源的另一末端。因此，第一供應管線152可將第一氣體供應源內的第一氣體供應至注入構件151中。又，流動速率控制閥153可安置於第一供應管線152中以控制自第一氣體供應源供應至注入構件151的第一氣體的量。然而，例示性實施例並不限於第一供應單元150的結構。舉例而言，第一供應單元150可具有各種結構。
此處，第一氣體可為用於執行選擇性磊晶製程的氣體。因此，第一氣體可包含薄膜原料氣體、蝕刻氣體以及運載氣體中的至少一者。亦即，可供應薄膜原料氣體以在基板S上形成薄膜，且可供應蝕刻氣體以蝕刻形成於基板S上的薄膜，藉此調整薄膜的厚度。又，可同時供應薄膜原料氣體及蝕刻氣體以在基板S的所要區域上沈積薄膜。此處，含於蝕刻氣體中的Cl可與含於空氣中的水分反應以產生煙霧。
參看圖4，第二供應單元120與腔室110的第一主體部分111的內部連通。第二供應單元120可將第二氣體供應至腔室110中。第二供應單元120包含：第二供應管121，其界定第二氣體流經的移動路徑且與第一主體部分111的內部空間連通；及控制閥122，其使第二氣體的界定於第二供應管121中的移動路徑開放及關閉。又，第二供應單元120可更包含過濾器123。
此處，第二氣體可為含有水分的空氣。第二供應單元120可將空氣供應至腔室110中以允許空氣與剩餘在密封腔室110中的副產物反應。亦即，空氣內的水分(H2O)可與在選擇性磊晶製程之後剩餘在腔室中的副產物反應以產生呈煙狀態的煙霧。然而，例示性實施例並不限於一種第二氣體。舉例而言，含有水分(H2O)的各種氣體可用作第二氣體。
第二供應管121可具有管形狀。又，第二供應管121可具有連接至腔室110的第一主體部分111的一個末端。舉例而言，第二供應管121可與第一主體部分111的下部部分連通。第二供應管121可具有連接至抽吸泵(圖中未示)的另一末端。因此，可經由第二供應管121將抽吸至抽吸泵中的第二氣體供應至腔室110中。舉例而言，抽吸泵可抽吸清洗腔室內的空氣以將所抽吸空氣供應至腔室110中。亦即，可將所清洗空氣供應至腔室110中以最少化外來物質至腔室110中的引入。
可自第一主體部分111的下部部分填充流經第二供應管121的第二氣體以填充第二主體部分112或反應管180的內部空間。亦即，可自第一主體部分111的下部部分填充第二氣體，且接著經由連接至第二主體部分112或反應管180的排氣單元160將 第二氣體排出至第二主體部分112的外部。因此，第二氣體可均勻地分佈至第一主體部分111及第二主體部分112或第一主體部分111及反應管180的內部空間中，以與剩餘在腔室110的內部不同部分中的含有Cl成份的副產物反應。
藉由空氣與副產物之間的反應而產生的煙霧可沿流經腔室110的第二氣體流而流動至排氣單元160，且接著煙霧自腔室110的內部移除。亦即，由於副產物與呈煙狀態的煙霧反應且由此易於被收集，因此移除腔室110內的副產物所花費的時間可減少。
在選擇性磊晶製程中產生的副產物可產生於第二主體部分112或反應管180中。然而，為卸載基板S，當基板固持器140移動至第一主體部分111中時，副產物可被引入至第一主體部分111中。因此，為移除腔室110內的副產物，可能有必要將第二氣體供應至第一主體部分111以及第二主體部分112或反應管180中。因此，當直接將第二氣體供應至第一主體部分111中時，可自第一主體部分111供應第二氣體。第二氣體可自第一主體部分111的內部流動至第二主體部分112或反應管180的內部，且接著被均勻地供應至腔室110中。然而，例示性實施例並不限於用於第二氣體的移動路徑。舉例而言，第二氣體可流經各種移動路徑。
又，可相對於用於第一氣體的供應路徑單獨地提供用於第二氣體的供應路徑。亦即，第二氣體可能與剩餘在用於第一氣體的供應路徑中的Cl成份反應而染污或損害用於第一氣體的整個供應路徑。因此，用於第一氣體的供應路徑可連接至第二主體部分112或反應管180的內部，且用於第二氣體的供應路徑可連接至第一主體部分111的內部。
又，用於第一氣體的供應路徑可連接至第二主體部分112或反應管180的內部，以使得第一氣體僅被供應至第二主體部分112或反應管180中。用於第二氣體的供應路徑可連接至第一主體部分111的內部，以使得第二氣體被供應至腔室110的整個內部。因此，第二氣體可被供應至第一主體部分111中，且接著被向上供應至第二主體部分112或反應管180的內部。
控制閥122安置於第二供應管121中。舉例而言，控制閥122可安置於抽吸泵與第二供應管121的一端之間。控制閥122可控制經由抽吸泵供應至腔室110中的第二氣體的量。替代地，控制閥可使用於第二氣體的藉由第二供應管121界定的移動路徑開放及關閉。因此，第二氣體被供應至腔室110中的時間點或所持續時間可經由控制閥控制。
過濾器123可安置於第二供應管121中。舉例而言，過濾器123可安置於抽吸泵與控制閥122之間。因此，過濾器123可對經由第二供應管121供應至腔室110中的第二氣體進行過濾。亦即，當第二氣體內的外來物質被引入至腔室110中時，待形成於基板S上的薄膜的品質在選擇性磊晶製程期間可能因外來物質而惡化，且在腔室中執行的各種反應製程亦可能被中斷。因此，為防止外來物質被引入至腔室110中，可提供用於過濾出第二氣體內的外來物質的過濾器。然而，例示性實施例並不限於第二供應單元120的結構。舉例而言，第二供應單元120可具有各種結構。
排氣單元160可將腔室110內的氣體排出至外部。因此，排氣單元160可控制氣體在腔室110內的流動。排氣單元160可包含：第一排氣管線161，經由其排出第一氣體；第二排氣管線 162，經由其排出第二氣體及煙霧。
第一排氣管線161可將第一氣體自第二主體部分112或反應管180的內部排出。第一排氣管線161可包含：排氣構件161a，其安置於第二主體部分112或反應管180中，排氣構件在基板S的堆疊方向上延伸且面向注入構件151；第一排氣管161b，其連接至排氣構件161a以經由排氣構件161a與腔室110的內部連通；以及第一排氣泵161d，其連接至第一排氣管161b以提供用於抽吸第一氣體的吸力。
排氣構件161a可具有垂直地延伸的管形狀。又，注入構件151可具有移動路徑，第一氣體經由移動路徑流動至注入構件中。排氣構件161a安置於第二主體部分112或反應管180中。又，排氣構件161a可包含多個排氣孔，排氣孔面向注入孔151a且在基板S的堆疊方向上界定以對應於基板固持器140的堆疊空間(或槽)。因此，經由注入孔151a供應至基板S上的第一氣體可經由基板S被抽吸至排氣孔中。因此，第一氣體可在越過基板S的頂表面的同時將薄膜形成於基板S上或蝕刻薄膜。
第一排氣管161b可具有連接至排氣構件161a的一個末端及連接至第一排氣泵161d的另一末端。亦即，第一排氣管161b可經由排氣構件161a與腔室110的內部連通。此處，引入至排氣構件161a中的第一氣體可經由第一排氣管161b被抽吸至第一排氣泵161d。又，第一排氣閥161c可安置於第一排氣管161b中以控制待排出的第一氣體的量。然而，例示性實施例並不限於第一排氣管線161的結構。舉例而言，第一排氣161可具有各種結構。
第二排氣管線162可排出第二氣體或煙霧。亦即，可提 供用於單獨地處理會污染設備的煙霧的第二排氣管線162以防止設備被污染。第二排氣管線162可包含：第二排氣管162a，其自第一排氣管161b岔出分支；第二排氣閥162b，其安置於第二排氣管中以使第二氣體或煙霧流經的移動路徑開放及關閉；第二排氣泵162c，其連接至第二排氣管162a以提供用於抽吸第二氣體或煙霧的吸力；以及淨化器(圖中未示)，其用於移除或淨化煙霧。
第二排氣管162a可具有連接至第一排氣管161b的一個末端及連接至第二排氣泵162c的另一末端。舉例而言，第二排氣管162a可連接至在排氣構件161a與第一排氣閥161c之間的第一排氣管161b。因此，經由排氣構件161a抽吸的第二氣體或煙霧可被引入至第二排氣管162a中。
此處，引入至第二排氣管162a中的第二氣體可穿過排氣構件161a及第一排氣管161b的一部分。因此，第二氣體可與剩餘在排氣構件161a及第一排氣管161b中的副產物的一部分反應而產生煙霧。因此，排氣構件161a及第一排氣管161b的內部的第二氣體穿過的部分內的副產物可經移除以清洗排氣構件161a及第二排氣管161b的內部。然而，例示性實施例並不限於第二排氣管162a的連接結構。舉例而言，第二排氣管162a可具有各種連接結構。亦即，第二排氣管162a可具有與第二主體部分112或反應管180的內部直接連通的一個末端。
第二排氣閥162b可安置於第二排氣管162a中。舉例而言，第二排氣閥162b可安置於第二排氣管162a的一個末端與第二排氣泵之間。因此，第二排氣閥162b可控制在被引入至排氣構件161a中之後經由第一排氣管161b引入至第二排氣管162a中的 氣體中的每一者的流動速率。
因此，當執行磊晶製程時，可使第二排氣閥162b關閉且可使第一排氣閥161c開放。結果，可防止用於磊晶製程的第一氣體經由第二排氣管162a流動至第二排氣閥162b，且因此經由第一排氣管161b流動至第一排氣泵161d。當在選擇性磊晶製程之後執行用於移除腔室110內的副產物的清洗製程時，可使第二排氣閥162b開放且可使第一排氣閥161c關閉。結果，可防止供應至腔室110中的第二氣體經由第一排氣管161b流動至第一排氣泵161d，且因此經由第二排氣管162a流動至第二排氣泵162c。亦即，可根據製程控制第一排氣閥161c及第二排氣閥162b以選擇用於氣體的移動路徑。
第二排氣泵162c可連接至第二排氣管162a以提供用於抽吸第二氣體及煙霧的吸力。除第一排氣泵161d的吸力外，第二排氣泵162c亦可提供用於氣體的吸力。除基板處理裝置100(或磊晶元件)外，第一排氣泵161d亦可連接至其他元件，例如，負載鎖定元件300、清洗元件500a及500b以及基板緩衝元件400。替代地，除根據例示性實施例的基板處理裝置100a外，第一排氣泵161d亦可連接至其他磊晶元件100b及100c。亦即，第一排氣泵161d可充當用於調整提供於基板處理設備中的元件中的每一者的內部壓力的主泵。因此，當第二氣體(例如，空氣)被抽吸至第一排氣泵161d中時，除基板處理裝置100外的所有其他元件的內部壓力可經調整至大氣壓。替代地，當煙霧被引入至第一排氣泵161d中時，其他元件的內部可能受到煙霧污染。因此，可單獨地提供第二排氣泵162c以獨立地控制基板處理裝置100的內部壓力 及其他元件的內部壓力。
第二排氣泵162c可將自腔室110的內部抽吸的煙霧移動至淨化器。亦即，當煙霧被排放至外部時，煙霧會染污環境、損害設備且對工人造成傷害。因此，可使用淨化器執行用於移除或淨化煙霧的製程。然而，例示性實施例並不限於第二排氣管線162的結構。舉例而言，第二排氣管線162可具有各種結構。
如上文所描述，可將清洗氣體(或第二氣體)供應至腔室110中以有意地與副產物反應。接著，副產物與清洗氣體可彼此反應以排出所產生的煙霧，藉此易於自腔室110的內部移除煙霧。此處，可控制供應至腔室110中的清洗氣體的濃度以緩慢地產生少量煙霧而不會在密封腔室110內驟然產生大量煙霧，藉此排出所產生的煙霧。因此，煙霧可被移除，同時由煙霧施加至腔室110的衝擊減少。因此，可防止環境或設備在腔室110開放時由於驟然產生大量煙霧而被弄污。
又，當相較於將惰性氣體供應至腔室110中以移除副產物的狀況，可快速地清洗腔室110的內部。因此，在清洗腔室110的內部時，用於在腔室110中待執行的後繼選擇性磊晶製程的待用時間可減少以改良基板處理製程的效率。
在下文中，將詳細地描述根據例示性實施例的清洗腔室的方法。
根據例示性實施例的清洗腔室的方法可包含：在薄膜沈積於基板上之後將基板固持器自第二主體部分的內部移動至第一主體部分的內部的製程；將清洗氣體供應至第一主體部分中的製程；允許清洗氣體與腔室內的副產物反應藉此產生煙霧的製程；以 及自腔室的內部移除煙霧的製程。此處，副產物可包含Cl成份，且清洗氣體可含有水分(H2O)。
在將薄膜沈積於基板上的製程(例如，選擇性磊晶製程)之後，在選擇性磊晶製程期間產生的副產物會剩餘在基板處理裝置100的腔室110中。因此，當緊接在執行選擇性磊晶製程之後使腔室110開放時，作為副產物剩餘在腔室110中的Cl成份會與含於引入至腔室110中的空氣中的水分反應而驟然產生大量煙霧。排放至腔室110外部的煙霧會導致環境污染、設備腐蝕、安全事故以及其類似情況。因此，當使腔室110的內部開放以供檢測或修補時，必須在使腔室110的內部開放之前執行用於移除腔室110副產物的清洗製程。此處，可在將所有基板S卸載至腔室110外部之後對堆疊於基板固持器140上的基板S執行清洗製程。
基板固持器140經移動至安置於第二主體部分112下方的第一主體部分111中。亦即，當基板固持器140向上移動時，安置於基板固持器140的下部部分上的擋板171可將第二主體部分112的內部與第一主體部分111的內部或將反應管180的內部與第一主體部分111的內部阻擋開。因此，當基板固持器140向下移動時，擋板171亦可連同基板固持器140一起向下移動以允許第二主體部分112的內部與第一主體部分111的內部連通，或允許反應管180的內部與第一主體部分111的內部連通。因此，當將第二氣體供應至第一主體部分111中時，可將第二氣體供應至第一主體部分111及第二主體部分112或反應管180的整個內部空間中。
接著，可將N2氣體供應至腔室110中以增加在選擇性磊 晶製程期間維持在真空狀態下的腔室110的內部壓力。亦即，經由N2氣體將腔室110的內部壓力增加至預定壓力值，且接著可將清洗氣體供應至腔室110中以在腔室110中執行清洗製程。替代地，可同時將N2氣體及清洗氣體供應至腔室110中。因此，可在增加腔室110的內部壓力的同時在腔室中執行清洗製程。
此處，當腔室110的內部空間藉由單獨耦接構件(圖中未示)或密封構件(圖中未示)密封時，腔室110的內部壓力可增加至大氣壓或超過大氣壓以在腔室110中執行清洗製程。當腔室110的內部空間藉由低於外部壓力的壓力密封而不具有單獨耦接構件或密封構件時，腔室110的內部壓力可增加至低於大氣壓的壓力以在腔室110中執行清洗製程。然而，例示性實施例並不限於清洗製程期間的腔室110的內部壓力。舉例而言，腔室110的內部空間可改變。
在選擇性磊晶製程之後，歸因於選擇性磊晶製程的副產物會剩餘在第二主體部分112或反應管180中。又，在選擇性磊晶製程之後，由於在將基板S移動至第一主體部分111中之後卸載基板S，因此會將副產物引入至第一主體部分111的內部空間中。因此，當清洗腔室110的內部時，除第二主體部分112或反應管180的內部空間外，可能亦有必要清洗第一主體部分111的內部空間。因此，在第一主體部分111的內部與第二主體部分112的內部或反應管180的內部連通之後，第二氣體(亦即，清洗氣體)可被供應至腔室110中。
在將基板固持器140移動至第一主體部分111中之後，可將第二氣體供應至第一主體部分111中。引入至第一主體部分 111中的第二氣體可填滿第一主體部分111及第二主體部分112的內部或反應管180的內部，且因此均勻地分佈至腔室110的內部空間中。接著，第二氣體可經由與第二主體部分112的內部或反應管180的內部連通的排氣單元160排出至腔室110的外部。第二氣體可與剩餘在腔室110中的副產物反應。舉例而言，副產物可含有Cl成份，且Cl成份與第二氣體內的水分(H2O)反應以產生煙霧。
此處，可控制腔室110內的第二氣體的濃度以在密封腔室110中一次產生少量煙霧，藉此排出所產生的煙霧。舉例而言，當惰性氣體被供應至腔室110中以增加腔室110的內部壓力且接著接收第二氣體時，第二氣體的濃度可緩慢地增大，而腔室110內的惰性氣體的濃度緩慢地減小。亦即，藉由使用惰性氣體而防止一次將大量第二氣體供應至腔室110中。因此，存在於腔室110中的水分的濃度可逐階段增大以防止在腔室110中產生大量煙霧。
當同時供應惰性氣體及第二氣體時，可調整待供應的惰性氣體的量以控制腔室110內的水分的濃度。亦即，當惰性氣體的供應量增加時，含於腔室110內的氣體中的水分的濃度可減小。因此，由於與腔室110內的Cl成份反應的水分的量較少，因此可防止在腔室110中驟然產生大量煙霧。另一方面，當惰性氣體的供應量減小時，含於腔室110內的氣體中的水分可增加以增加煙霧的產生。因此，可調整惰性氣體的供應量以控制待產生的煙霧的量。結果，可在腔室中穩定地產生且接著排出煙霧。
由於煙霧以煙狀態存在，因此當相較於作為副產物存在的煙霧，以煙狀態存在的煙霧可較易於經由排氣單元160排出。 此處，由於第二氣體被持續地引入至排氣單元160中，因此煙霧可連同第二氣體一起沿第二氣體流被引入至排氣單元160中。因此，可快速地移除剩餘在腔室110中的副產物。如上文所描述而收集的煙霧可經由淨化器淨化。因此，可防止歸因於煙霧洩漏的污染。
接著，可使腔室110的內部開放。此處，可持續地維持排氣單元160的操作狀態。因此，即使腔室110的內部開放，剩餘在腔室110中的煙霧仍可被引入至排氣單元160中而不排出至腔室110的外部。因此，可防止煙霧洩漏至外部。
如上文所描述，可將清洗氣體(或第二氣體)供應至腔室110中以有意地與副產物反應。接著，副產物與清洗氣體可彼此反應以排出所產生的煙霧，藉此易於自腔室110的內部移除煙霧。此處，可控制供應至腔室110中的清洗氣體的濃度以一次緩慢地產生少量煙霧而不會在密封腔室110內驟然大量煙霧，藉此排出所產生的煙霧。因此，煙霧可被移除，同時由煙霧施加至腔室110的衝擊減少。因此，可防止環境或設備在腔室110開放時由於驟然產生大量煙霧而被弄污。
又，當相較於將惰性氣體供應至腔室110中以移除副產物的狀況，可快速地清洗腔室110的內部。因此，在清洗腔室110的內部時，用於在腔室110中待執行的後繼選擇性磊晶製程的待用時間可減少以改良基板處理製程的效率。
如上文所描述，雖然已參考本發明的較佳實施例特別地示出及描述本發明，但熟習此項技術者應理解，可在不背離如由隨附申請專利範圍所界定的本發明的精神及範疇的情況下在其中進 行形式及細節上的各種改變。因此，本發明的範疇並不由本發明的「實施方式」界定而由隨附申請專利範圍界定，且範疇內的所有差異將被視為包含於本發明中。
100‧‧‧基板處理裝置
110‧‧‧腔室
111‧‧‧第一主體部分
111a‧‧‧入口
112‧‧‧第二主體部分
120‧‧‧第二供應單元
121‧‧‧第二供應管
122‧‧‧控制閥
123‧‧‧過濾器
130‧‧‧加熱單元
140‧‧‧基板固持器
150‧‧‧第一供應單元
151‧‧‧注入構件
151a‧‧‧注入孔
152‧‧‧第一供應管線
153‧‧‧流動速率控制閥
160‧‧‧排氣單元
161‧‧‧第一排氣管線
161a‧‧‧排氣構件
161b‧‧‧第一排氣管
161c‧‧‧第一排氣閥
161d‧‧‧第一排氣泵
162‧‧‧第二排氣管線
162a‧‧‧第二排氣管
162b‧‧‧第二排氣閥
162c‧‧‧第二排氣泵
170‧‧‧支撐單元
171‧‧‧擋板
171a‧‧‧密封構件
172‧‧‧軸桿
173‧‧‧垂直移動驅動器
180‧‧‧反應管
200‧‧‧傳送元件

Claims (10)

  1. 一種基板處理裝置，包括：腔室，包括經設置以提供基板在其中待用的空間的第一主體部分及經設置以提供對每一所述基板在其中執行薄膜沈積製程的空間的第二主體部分；基板固持器，其上堆疊有所述基板，所述基板固持器可在所述第一主體部分與所述第二主體部分之間移動；第一供應單元，經設置以供應用於在所述第二主體部分中在所述基板上沈積薄膜的第一氣體；第二供應單元，經設置以將第二氣體供應至所述第一主體部分中，所述第二氣體與剩餘在所述腔室中的副產物反應以產生呈煙狀態的煙霧，而所述副產物是在沈積所述薄膜時所產生；以及排氣單元，連接至該第二主體部分以排出所述腔室內的氣體與所述煙霧，其中所述第一氣體包括薄膜原料氣體及蝕刻氣體，其中所述副產物包括氯(Cl)成份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述第二供應單元包括：第二供應管，經設置以界定所述第二氣體流經的路徑，所述第二供應管連接至所述第一主體部分的內部空間；以及控制閥，經設置以使界定於所述第二供應管中的用於所述第二氣體的移動路徑開放及關閉。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述排氣單元包括： 第一排氣管線，經設置以排出所述第一氣體；以及第二排氣管線，經設置以排出所述第二氣體及所述煙霧。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的基板處理裝置，其中所述第一排氣管線包括：第一排氣管，與所述腔室的內部連通；第一排氣閥，經設置以使界定於所述第一排氣管中的用於所述第一氣體的移動路徑開放及關閉；以及第一排氣泵，連接至所述第一排氣管以提供用於抽吸所述第一氣體的吸力。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的基板處理裝置，其中所述第二排氣管線包括：第二排氣管，自所述第一排氣管岔出分支；以及第二排氣泵，連接至所述第二排氣管以提供用於抽吸所述第二氣體或所述煙霧的吸力。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，更包括安置於所述第二主體部分中的反應管，其中所述第一供應單元將所述第一氣體供應至所述反應管中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的基板處理裝置，其中所述第二供應單元將所述第二氣體供應至所述第一主體部分的所述內部或所述反應管的內部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述第二氣體包括水分(H2O)。
  9. 一種清洗腔室的方法，包括： 在藉由供應薄膜原料氣體及蝕刻氣體將薄膜沈積於基板上之後，將基板固持器移動至腔室的第二主體部分或第一主體部分中；將清洗氣體供應至所述第一主體部分中；允許所述清洗氣體與剩餘在所述腔室中的副產物反應，藉此產生呈煙狀態的煙霧，所述副產物在沈積所述薄膜時所產生；以及自所述第二主體部分的內部排出所述清洗氣體與所述煙霧以移除所述清洗氣體與所述煙霧，其中所述副產物包括氯(Cl)成份。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的清洗腔室的方法，其中將所述基板固持器移動至所述第一主體部分中包括允許所述腔室的所述第一主體部分的內部與所述腔室的所述第二主體部分的內部連通。
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