CN101625961B - 用于制造半导体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置制造设备，其包含：腔室，其包含反应空间；衬底安置单元，其经配置以在所述腔室内安置衬底；第一加热单元，其经配置以用光学方式加热所述反应空间且安置在所述腔室下方；第二加热单元，其经配置以通过电阻性加热来加热所述反应空间且安置在所述腔室上方；以及等离子体产生单元，其经配置以在所述反应空间中产生等离子体。由于所述设备使用安置在所述腔室上方的所述等离子体产生单元产生所述等离子体，所以可在一单个腔室中同时执行基于加热的沉积工艺和基于等离子体的蚀刻工艺。

Description

用于制造半导体的设备
技术领域
本发明涉及一种用于制造半导体装置的设备，且更明确地说，涉及一种能够使用彼此独立操作的多个能量源同时执行蚀刻和沉积工艺的半导体装置制造设备。
背景技术
一般来说，在高于大约700℃的高温下执行制造半导体装置的工艺。工艺温度在制造半导体装置的工艺中充当非常重要的因素。具体地说，生长半导体薄膜的工艺中的温度成为调整薄膜的生长厚度以及薄膜的生长特性的分量。
在常规的半导体装置制造设备中，在安置衬底的衬底安置单元中安置热线，其中所述热线充当热源。接着，将衬底安置单元加热到高温，且因此通过衬底安置单元的上部加热衬底。通过将工艺气体供应到经加热衬底的表面上来在所述衬底上生长薄膜。然而，在此情况下，难以均匀地加热衬底。当将工艺气体供应到腔室中时，所述腔室的内部温度由具有较低温度的工艺气体局部改变，且腔室中的温度变化使得衬底表面处的温度不均匀。因此，最近，已引入一种衬底处理设备，其通过用安置在腔室的反应空间外部的加热单元加热腔室中的反应空间来最小化温度变化。
然而，在用于生长半导体薄膜的常规半导体装置制造设备的情况下，由于在装载到腔室中的衬底的表面上形成薄膜，所以必须在形成薄膜之前从衬底表面移除外来物质。因此，使用单独的清洁设备移除衬底表面上的外来物质，且接着将经清洁的衬底转移到腔室中以进而形成薄膜。但是，在将经清洁的衬底从清洁设备转移到腔室中期间，在衬底表面上形成浅原生氧化物层，且因此衬底上所形成的薄膜的质量受原生氧化物层破坏。
为了移除原生氧化物层，常规的半导体装置制造设备采用通过增加腔室内的加热温度来燃烧衬底上的原生氧化物层的方法。结果，衬底受到热损坏。
发明内容
为了克服以上缺点，本发明提供一种半导体装置制造设备，其通过使用等离子体移除衬底表面上的原生氧化物层且使用安置在腔室上方和下方的加热源均匀加热腔室中的反应空间来形成薄膜，使得有可能在衬底上形成具有良好质量的薄膜，以最小化衬底的热损坏，且最小化等离子体产生单元与加热单元之间的热或电干扰。
根据本发明的一方面，提供一种用于制造半导体装置的设备，其包含：腔室，其包含反应空间；衬底安置单元，其经配置以在所述腔室内安置衬底；第一加热单元，其经配置以用光学方式加热所述反应空间且安置在所述腔室下方；第二加热单元，其经配置以通过电阻性加热来加热所述反应空间且安置在所述腔室上方；以及等离子体产生单元，其经配置以在所述反应空间中产生等离子体。
所述第一加热单元可包含灯加热器，且所述第二加热单元包含热线。
所述第一加热单元可进一步包含经配置以向所述灯加热器供应电力的电源区段以及以电学方式连接所述电源区段和所述灯加热器的电源线，所述第二加热单元可进一步包含具有反射涂覆处理底部的内部板、覆盖所述内部板的外部盖和安置在所述内部板与所述外部盖之间的中心板，其中在所述中心板与所述内部板之间安置热线，且在所述电源线与所述等离子体产生单元之间进一步安置低频滤波器。
所述腔室可包含腔室主体、安置在所述腔室主体的下部处的透光底板和安置在所述腔室主体的上部处的顶板，且所述等离子体产生单元可包含安置在所述第二加热单元与所述腔室的顶板之间的区域中的至少一个天线以及经配置以向所述天线提供高频电力的高频电力区段，其中所述顶板具有透光部分和不透光部分，且所述不透光部分形成在所述顶板的对应于所述天线的区域中。
所述腔室可包含其中具有内部空间或具有从外侧向内侧塌陷的凹入凹槽的腔室主体、安置在所述腔室主体的下部处的透光底板和安置在所述腔室主体的上部处的顶板，且所述等离子体产生单元可包含安置在所述内部空间或所述凹入凹槽中的至少一个天线和经配置以向所述天线提供高频电力的高频电力区段。
根据本发明的另一方面，提供一种使用半导体装置制造设备制造半导体装置的方法，所述半导体装置制造设备包含具有上面安置衬底的衬底安置单元的腔室、分别安置在所述腔室下方和上方的第一和第二加热单元，以及安置在所述腔室的上部处的等离子体产生单元，所述方法包括：使用所述第一和所述第二加热单元中的至少一者将所述腔室的反应空间加热到第一温度；使用等离子体和清洁气体清洁所述衬底的表面；使用所述第一和所述第二加热单元将所述腔室的反应空间加热到第二温度，其中所述第二温度高于所述第一温度；使用沉积气体和蚀刻气体在所述衬底上沉积半导体膜；停止所述沉积气体和所述蚀刻气体的供应且冷却所述腔室；以及将所述衬底卸载到所述腔室的外部。
所述第一温度可以是使用等离子体移除所述衬底的表面上的原生氧化物层的工艺温度，且在大约200℃到大约600℃的范围内，并且所述第二温度可以是沉积所述薄膜的工艺温度，且在大约300℃到大约1000℃的范围内。
清洁所述衬底的表面可包含：在将所述清洁气体注射到所述腔室的反应空间之后使用所述等离子体产生单元在所述反应空间中产生所述等离子体，或者在所述反应空间中产生所述等离子体之后将所述清洁气体注射到所述反应空间；以及停止所述等离子体的产生和所述清洁气体的注射。
可通过将高频电力供应到天线来产生所述等离子体，所述天线以缠绕所述腔室的形式安置在所述腔室上方。
当在所述衬底上沉积半导体膜时，可交替地将用于沉积所述半导体膜的沉积气体和用于蚀刻所述半导体膜的蚀刻气体供应到所述腔室的反应空间，或者可同时将所述沉积气体和所述蚀刻气体供应到所述反应空间。
可在供应所述沉积气体和所述蚀刻气体中的至少一者期间使用所述等离子体产生单元在所述反应空间中产生等离子体。
可通过改变所述第一加热单元的温度且同时固定所述第二加热单元的温度来改变所述腔室的反应空间的温度。
附图说明
通过参看附图详细描述本发明的优选实施例将更容易明白本发明的以上和其它特征及优点，在附图中：
图1说明根据本发明第一实施例的半导体装置制造设备的横截面图；
图2说明根据本发明第一实施例的第一加热单元的平面图；
图3说明根据本发明第一实施例的腔室的上部的横截面图；
图4A到6B是说明根据本发明第一实施例的修改的半导体装置制造设备的局部零件的横截面图；
图7说明根据本发明第二实施例的半导体装置制造设备的横截面图；以及
图8说明根据本发明第三实施例的半导体装置制造设备的横截面图。
具体实施方式
下文参看附图详细描述本发明的优选实施例。然而，本发明不限于本文描述的实施例，而是可以多种方式修改，且提供所述实施例仅以全面描述本发明并向所属领域的技术人员告知本发明的各方面。图式中相同的参考标号指示相同组件。
图1说明根据本发明第一实施例的半导体装置制造设备的横截面图。图2说明根据本发明第一实施例的第一加热单元的平面图。图3说明根据本发明第一实施例的腔室的上部的横截面图。图4A到6B是说明根据本发明第一实施例的修改的半导体装置制造设备的局部部分的横截面图。
参看图1到3，根据本发明第一实施例的半导体装置制造设备包含其中具有反应空间的腔室100、用于将衬底10安置在腔室100中的衬底安置单元200、安置在腔室100下方以加热反应空间的第一加热单元300、安置在腔室100上方以加热反应空间的第二加热单元400，以及用于在反应空间中产生等离子体的等离子体产生单元500。
腔室100包含形成内部空间的腔室主体110、底板120和顶板130。
腔室主体110经制造成圆柱形形状，但不限于此。腔室主体110可形成为多边形形状。腔室主体110的一部分或全部优选由金属材料形成。在此实施例中，腔室主体110是使用例如铝或不锈钢等材料形成的。本文中，腔室主体110充当腔室100的内部空间的侧壁。尽管未图示，但腔室主体110的给定部分可包含供衬底进入和离开腔室100的衬底门道，以及用于向反应空间供应反应气体的气体供应设备(未图示)的末端连接单元。
底板120用透光板制成。其有效地允许来自腔室100外部的辐射热通过底板120传输到反应空间内。此处，用石英制成底板120是有效的。因此，底板120可充当窗。在另一实施例中，底板120的仅一部分是用透光板制成的，且底板120的其余部分可用导热的不透光板制成。
顶板130充当反应空间与安置在腔室100上方的能量源之间的介电板。在此实施例中，顶板130经形成为圆顶形状，但其不限于此。顶板130可形成为阀形状。顶板130可用透光板制成。也就是说，顶板130可由石英制成。因此，从腔室100的反应空间朝向顶板130传输的辐射热穿透顶板130，且穿透的辐射热由安置在顶板130上方的第二加热单元反射。接着，反射的辐射热再次穿透顶板130且传输到腔室100的反应空间内。另外，顶板130可由陶瓷材料制成。
尽管未图示，但腔室100可包含压力调节单元、压力测量单元和各种用于检查腔室100内部的单元。此外，可安置观看端口以从腔室100外部观看反应空间。
衬底10安置在腔室100的反应空间中。此处，提供衬底安置单元200以将衬底10安置在反应空间中。
衬底安置单元200包含上面安置衬底10的基座210，以及用于使基座210上下移动的基座驱动单元220。
基座210经形成为与衬底10的形状大体上相同的板形状。而且，用具有极佳热传导性的材料制成基座210是有效的。将基座210制成为包含至少一个衬底安置区域是有效的。因此，至少一个衬底10可安置在基座210上。
基座驱动单元220包含连接到反应空间中的基座210且延伸到反应空间外部的驱动轴221，以及用于使驱动轴221上下移动以进而允许基座210上下移动的驱动区段222。此处，驱动轴221穿透腔室100的底板120。为此目的，腔室100的底板120可包含穿透凹槽。在此实施例中，将台阶用作驱动区段222。此处，所述台阶可包含马达。基座210可由驱动区段222旋转。尽管未图示，但根据此实施例的衬底安置单元200可进一步包含多个起模针，以帮助装载和卸载衬底10。
在此实施例中，第一加热单元300和第二加热单元400分别安置在腔室100的下方和上方，以加热腔室100的反应空间和衬底10。
也就是说，通过将热源安置在腔室100的上方和下方，有可能最小化由于某些组件而引起的热偏差，改进腔室100内部的热均匀性，且在制造半导体装置时均匀地维持腔室100的温度。此外，有可能以较高速度加热和冷却腔室100的内部，且因此简化制造半导体装置的工艺。
第一加热单元300安置在腔室100下方以向腔室100供应热能。
如上所述，通过在腔室100的外部(即，反应空间的外部)安置主加热单元，有可能基本上防止由于加热单元的损坏引起的金属污染。同时，常规设备包含安置在腔室100内的加热单元、例如Mo、Fe或Ni等金属零件以及例如SiC或石墨等加热元件。因此，加热单元的金属零件受到供应到腔室内的处理气体(例如，Cl2或HCl)的蚀刻，使得发生金属污染。然而，如果加热单元如此实施例中所述安置在腔室100外部，那么可防止由于金属零件引起的污染。
在此实施例中，将光学热源用作第一加热单元300。因此，腔室100由从光学热源(即，第一加热单元300)发射的辐射热加热。此处，加热腔室100意味着加热腔室100的反应空间和安置在反应空间中的衬底10。
如图2所示，第一加热单元300包含至少一个灯加热器310、用于向灯加热器310提供电力的电源区段320，以及电连接电源区段320与灯加热器310的电源线330。
灯加热器310安置在腔室100的底板120下方。灯加热器310可制成为呈圆形带形状。当使用多个灯加热器时，灯加热器具有彼此不同的直径和彼此一致的中心且所述一致中心与底板120的中心一致是有效的。当然，灯加热器的中心可彼此不一致。也就是说，将底板120划分为多个区域且每一灯加热器310可安置在底板120的所述多个区域中的相应一者中。此外，灯加热器310可制成为线形状而不是圆形带形状。
在此实施例中，至少一个灯加热器310安置在由石英制成的底板120下方，且因此来自灯加热器310的辐射热穿透底板120进入腔室100的反应空间。如前文所提到，底板120的仅邻近于灯加热器310的区域可用石英制成。
电源区段320向至少一个灯加热器310供应电力。此处，一个电源区段同时向所述多个灯加热器提供电力。在另一实施例中，多个电源区段可独立地向所述多个灯加热器提供电力。因此，有可能局部调节腔室100的内部温度。
在此实施例中，提供用于电连接电源区段320与灯加热器310的电源线330。
此处，电源线330包含电力线331和覆盖所述电力线331的低频滤波器332，即高频截止滤波器。电力线331的一端连接到电源区段320，且另一端连接到灯加热器310的电极端子。
在此实施例中，用阻挡具有大于约100kHz的高频的电流的低频滤波器332缠绕电力线331是有效的。此实施例进一步包含等离子体产生单元500。通过向等离子体产生单元500供应在数百kHz到数百MHz范围内的高频而产生等离子体。此时，在通过用于产生等离子体的高频经由电力线331供应到灯加热器310的电力中可能出现问题。举例来说，可能引起例如电流和电压变化量的不均匀性等问题。因此，灯加热器310的辐射能量(即，辐射热)可能不均匀。因此，如上所述，使用保护电力线331的低频滤波器332，进而将供应到灯加热器310的电力变化抑制在极限值是有效的。同时，低频滤波器332可安置在等离子体产生单元500与电力线331之间的区域中。
在另一实施例中，高频可能影响灯加热器310的操作。因此，用透光低频滤波器缠绕灯加热器310是更有效的。低频滤波器可形成为阀形状，且仅当通过高频供应等离子体时选择性安置在灯加热器310和腔室100的底板120处。
第二加热单元400安置在腔室100上方且向腔室100供应热能。使用钟形罩结构用于第二加热单元400是有效的。在此实施例中，将电热源用作第二加热单元400，但其不限于此。光学热源可用作第二加热单元400。
通过将热源安置在腔室100上方，有可能均匀地加热腔室100的内部且防止穿过腔室100的上部而损失热量。第二加热单元400可安置在衬底10上方以向衬底10直接供应热能。通过使用具有电热源的第二加热单元400向衬底10提供热量，有可能防止衬底10受到快速热量变化的损坏，其中提供到衬底10的热量的温度没有快速改变。此处，电热源可包含电阻性加热源。
参看图3，第二加热单元400包含内部安全板410、外部盖420、安置在内部安全板410与外部盖420之间的中心板430、安置在外部盖420与中心板430之间的冷却线440，以及安置在中心板430与内部安全板410之间的热线450。
内部安全板410经形成为杯形状且覆盖顶板130。也就是说，内部安全板410经制成为呈底部打开的矩形盒。在内部安全板410的底部(即，对应于腔室100的顶板130的一侧)上提供反射性涂层是有效的。因此，穿过腔室100的顶板130传输的辐射热由反射性涂层反射并重新传输到腔室100的反应空间。由此，可减少辐射热的损失。在此实施例中，沿着内部安全板410的圆周安置热线450。也就是说，热线450均匀地安置在内部安全板410与中心板430之间的空间中。因此，内部安全板410由热线450加热，且内部安全板410的热量传输到腔室100的顶板130，进而加热腔室100的上部。因此，优选用具有极佳热传导性的材料形成内部安全板410。尽管未图示，但第二加热单元400可进一步包含用于向热线450提供电能的能量供应区段。
中心板430安置在热线450外部。此处，中心板430覆盖热线450以防止热量逃逸到外部。为此目的，中心板430可进一步包含位于其中的热绝缘体，但其不限于此。可将热绝缘体用作中心板430。由此，可防止热线450的热量向第二加热单元400的上部逃逸。
冷却线440安置在中心板430上，其具有热绝缘功能以冷却中心板430的上部并防止具有高温的热量逃逸而因此损坏外部设备。冷却线440可安置在中心板430内。
外部盖420通过覆盖冷却线440而保护冷却线440。
在此实施例中，热线450安置在具有矩形盒形状的内部安全板410的上壁和侧壁上，但其不限于此。热线450可局部安置在内部安全板410的上壁或侧壁上。此外，将内部安全板410划分为多个区域，且彼此独立操作的多个热线可安置在内部安全板410的所述多个区域中的相应一者中。由此，有可能局部调节腔室100的上部的温度，且因此增强加热效率。
此实施例包含用于腔室100的反应空间中的等离子体产生的等离子体产生单元500。
因此，半导体装置制造设备可同时执行针对高温处理的工艺和使用等离子体的工艺。也就是说，为了制造半导体装置，将第一加热单元300的热能用作第一能量源；将第二加热单元400的热能用作第二能量源；且将等离子体产生单元500的等离子体用作第三能量源。如上所述，根据此实施例的半导体装置制造设备使用各种能量源来制作半导体膜和装置。
在此实施例中，使用等离子体能量移除衬底上的原生氧化物层，且接着在衬底上形成薄膜，其中使用两个热能源移除原生氧化物层。常规设备通过如上所述在高于大约900℃的高温下使用H2气体执行烘焙工艺来移除原生氧化物层。在此情况下，发生热负担。然而，当为了解决上述问题而在低于大约800℃的温度下执行H2烘焙工艺时，可能会增加工艺时间。在此实施例中，有可能通过使用等离子体能量执行清洁(即，蚀刻)工艺在低于大约700℃的温度下移除原生氧化物层，且因此减少清洁时间。等离子体能量可用于沉积薄膜的工艺以及清洁工艺。
等离子体产生设备500能够使用各种技术产生等离子体，包含电容性耦合等离子体(CCP)和电感性耦合等离子体(ICP)。将相对于ICP描述此实施例。根据此实施例，当使用ICP而不是其它技术(例如，CCP)时可防止由于等离子体引起的损坏。在CCP的情况下，腔室100可受到离子轰击的损坏，因为在腔室100的供应射频(RF)电力所穿过的顶板130的方向上增加表面电压。因此，此实施例采用ICP，其离子损坏小于CCP的离子损坏。
参看图3，等离子体产生单元500包含天线510和用于向天线510供应高频电力的高频电力区段520。
天线510安置在腔室100的顶板130上方。如图3说明，当顶板130具有圆顶形状时，将天线510安置在圆顶的边缘(即，邻近于腔室主体110的区域处)是有效的。参看图3，天线510经形成为缠绕顶板130两次，但其不限于此。天线510可缠绕顶板130两次以上或少于两次。
此处，天线510可使用线圈，且多个线圈可串联或并联连接。线圈使用由铜或导电金属形成的管型部件。此外，为了有效地使用高频RF电力，线圈的表面可涂覆有具有高导电性的材料，例如银。另外，为了防止线圈被氧化，可在线圈的表面上执行例如Ni涂覆等抗氧化涂覆工艺。天线510可容易受到由第一和第二加热单元300和400产生的具有较高温度的热量的损坏。因此，可通过在线圈内形成冷却流体流动经过的路径来抑制线圈的温度升高。
高频电力区段520向天线510提供高频以在腔室100的反应空间中产生等离子体。此处，高频电力区段520使用在大约100kHz到大约100MHz范围内的高频RF电力。当然，高频电力区段520可使用具有10％容差的大约13.56MHz的RF电力。可根据腔室100中的衬底10的大小来改变高频RF电力。举例来说，相对于直径为200mm的衬底10使用在大约500W到大约1000W范围内的RF电力是有效的。此处，高频电力区段520向天线520持续提供高频RF电力历时特定时期，但其不限于此。可根据需要规则地或不规则地提供高频RF电力历时特定时期。
高频电力区段520的一部分穿透第二加热单元400，且连接到安置在第二加热单元400与腔室100之间的空间中的天线510。为此目的，第二加热单元400在其上部包含给定的穿透凹槽460，其中穿过高频电力区段520的电线。此处，使用内部填充有热绝缘材料以防止热损失的穿透凹槽是有效的。
腔室100接地。衬底安置单元200通过单独构件接地。如果通过高频电力区段520将具有大于给定电平的值的高频电力供应到天线510，那么在腔室100内产生等离子体。等离子体可根据腔室100的反应空间中的内部气体种类和压力而具有各种类型。
此处，将天线510与第二加热单元400的金属零件之间的距离维持为大于天线510与产生等离子体的区域之间的距离是有效的。由此，有可能防止感应电场产生于天线510与金属零件之间且因此防止电弧和电力损失。
等离子体产生单元500不限于上文描述，且可具有其各种修改。在根据此实施例的半导体装置制造设备中，通过分别安置在腔室100下方和上方的第一和第二加热单元300和400将腔室100加热到较高温度。因此，安置在邻近于腔室顶板130的区域中的等离子体产生单元500的天线510可容易由于热量而变形或损坏。因此，优选使天线510热绝缘。
参看图4A和4B，屏蔽板610安置在腔室100的顶板130与天线510之间的区域中，其中屏蔽板610屏蔽穿过腔室100的顶板130传输的辐射热。如图4A所示，屏蔽板610可形成为对应于缠绕顶板130若干次的所有天线510的单板类型。参看图4B，屏蔽板610可形成为单独屏蔽所述天线510中的每一者。由此，有可能通过将辐射热屏蔽于第一加热单元300而减少直接供应到天线510的热能。
参看图5，屏蔽板610安置在顶板130的邻近于天线510的部分的表面上，进而屏蔽辐射热。
参看图6A和6B，屏蔽板610经形成为顶板130的邻近于天线510的部分，进而屏蔽直接供应到天线510的辐射热，其中图6A和6B中所说明的屏蔽板610由能够屏蔽辐射热的材料形成。为此目的，将顶板130划分为中心区域和边缘区域。接着，优选地，对应于天线510的边缘区域由能够屏蔽辐射热的材料形成，且中心区域由透光材料形成。如图6所示，顶板130的边缘区域可具有安置天线510的特定凹槽。
陶瓷可用作在第一实施例的修改中使用的用于屏蔽辐射热的材料，但其不限于此。辐射热屏蔽材料可包含具有低透光性的绝缘材料。也就是说，使用例如非透明石英或不透明石英等不透光材料是有效的。
本发明不限于上述实施例。下文中，将参看相关图式描述本发明的另一实施例。为了解释的简单将省略下文将描述的实施例与上述实施例之间的重复描述。与以下实施例相关的技术也适用于上述实施例。
图7说明根据本发明第二实施例的半导体装置制造设备的横截面图。
参看图7，半导体装置制造设备包含腔室100、衬底安置单元200、第一加热单元300以及等离子体产生单元500。也就是说，此实施例不包含第二加热单元300。
使用腔室100的由不透光材料形成且包含涂覆于其内表面上的反射膜的顶板130是有效的。由此，第一加热单元300的辐射热可由反射膜反射，且因此再次传输到腔室100的反应空间而不会穿过顶板130发射到外部。腔室100的顶板130和底板120可形成为圆顶形状以增强热平衡。
等离子体产生单元500的天线510安置在顶板130的边缘区域附近。此处，可使天线510热稳定，因为顶板130将天线510屏蔽于腔室100中的辐射热。
本发明不限于上述实施例。下文中，将参看相关图式描述本发明的又一实施例。为了解释的简单将省略下文将描述的实施例与上述实施例之间的重复描述。与以下实施例相关的技术也适用于上述实施例。
图8说明根据本发明第三实施例的半导体装置制造设备的横截面图。
参看图8，半导体装置制造设备包含腔室100、衬底安置单元200、第一和第二加热单元300和400，以及包含安置在腔室100内的天线510的等离子体产生单元500。
等离子体产生单元500包含安置在腔室100的腔室主体110内的天线510，以及连接到天线510以向天线510供应高频电力的高频电力区段520。
腔室主体110在其上部包含中空内部空间。所述中空空间经形成为沿着腔室主体100的圆周具有圆形带形状，但其不限于此。腔室主体110的一部分可形成为从外部向内部塌陷的凹入凹槽。天线510安置在内部空间中且在腔室主体110的凹入凹槽上。由此，有可能通过改变天线510的位置而防止第一加热单元300的辐射热直接传输到天线510，且通过使第二加热单元400与天线510分离某一距离而防止使天线510热变形。尽管未图示，但在腔室主体110的邻近于天线510的区域中可形成冷却流体路径，进而冷却腔室主体110的安置天线510的部分，使得可防止天线510的热变形。此处，腔室主体110的部分或全部可由绝缘材料形成。
可使用上述半导体装置制造设备形成各种半导体膜。
下文中，将描述形成半导体膜的方法。
首先，使用第一和第二加热单元300和400将腔室100的温度维持在蚀刻温度以用于等离子体蚀刻。接着，将衬底10安置在腔室100中的衬底安置单元200上。此处，可在将衬底10安置在衬底安置单元200上之后加热腔室100。等离子体产生单元500在腔室100的反应空间内产生等离子体，且接着将蚀刻气体注射到反应空间中，进而移除衬底10表面上的原生氧化物层。在移除原生氧化物层之后，停止等离子体产生，且第一和第二加热单元300和400将腔室100重新加热到用于沉积半导体膜的温度。随后，将半导体沉积气体和蚀刻气体交替地注射到腔室100中，进而沉积半导体膜。如果需要，那么可仅使用半导体沉积气体来形成半导体膜。在沉积半导体膜之后，冷却腔室100且接着将衬底10卸载到腔室100外部。
下文将详细解释形成半导体膜的方法。
使用第一和第二加热单元300和400加热腔室100的内部。将第二加热单元400的温度维持在大约200℃到大约600℃的范围内是有效的。也就是说，第二加热单元400的温度固定。在此实施例中，优选的是第二加热单元400的温度固定在大约450℃到大约550℃的范围内。通过将第二加热单元400的温度维持在上述范围内，有可能防止直接提供到衬底10的热能的显著变化。优选的是使用第一加热单元300将腔室100的温度维持在可蚀刻氧化物层的范围内。将用于氧化物蚀刻的温度保持在大约200℃到大约600℃的范围内是有效的。有可能去活第二加热单元400。通过将氧化物蚀刻温度调节到上述范围，可优化蚀刻效率，且有可能减少给予衬底10的过量热负担。
接着，将衬底10安置在腔室100中的衬底安置单元200上。使用等离子体产生单元500产生等离子体，同时将用于蚀刻氧化物的气体注射到反应空间，使得氧化物蚀刻气体经改变为等离子体状态。衬底10表面上的原生氧化物层和杂质通过处于等离子体状态的氧化物蚀刻气体而移除。氧化物蚀刻气体可包含基于F和/或基于Cl的气体，例如Cl2、HCl、ClF3或SF6。通过使用等离子体的蚀刻工艺蚀刻衬底10的表面的一部分，可增强将形成的薄膜的组合性质。
在移除衬底10表面上的原生氧化物层之后，停止等离子体产生；阻止氧化物蚀刻气体的注射；且对腔室100排气。接着，将第一加热单元300加热到具有高于氧化物蚀刻温度等级的等级的沉积温度。将沉积温度保持在大约300℃到大约1000℃的范围内是有效的。在第二加热单元400被去活的情况下，可在第一加热单元300的温度正上升的同时激活第二加热单元400。此时，有可能将激活的第二加热单元400的温度维持在大约200℃到大约600℃的范围内。
接着，提供硅源气体以沉积硅外延层。硅源气体可包含SiH4、Si2H6或DCS。如果需要不沉积氧化物层或氮化物层的选择性，那么可通过交替地供应硅源气体和蚀刻气体来沉积硅外延层。同时，可通过同时供应硅源气体和蚀刻气体来沉积硅外延层。
在完成硅外延层的沉积之后，将第一加热单元300的温度降低到大约200℃到大约600℃的范围。接着，将安置在衬底安置单元200上的衬底10卸载到腔室100的外部。
根据此实施例，使用等离子体移除衬底表面上的原生氧化物层的工艺和在衬底上形成半导体膜的工艺可在单个腔室中执行。
在以上描述中，等离子体产生单元仅用于移除衬底表面上的原生氧化物层的工艺，但其不限于此。等离子体产生单元可用于沉积半导体膜的工艺。因此，可在第一和第二加热单元的设定温度的大约10％到大约50％的范围下的温度处沉积薄膜。这意味着能够降低第一加热单元的灯加热器的加热温度。
首先，通过第一和第二加热单元300和400将腔室100的温度维持在用于等离子体蚀刻的温度。接着，将衬底10安置在腔室100中的衬底安置单元200上。同时，可在安置衬底10之后加热腔室100。随后，等离子体产生单元500在腔室100的反应空间内产生等离子体，且接着将蚀刻气体注射到反应空间中，进而移除衬底10表面上的原生氧化物层。在移除原生氧化物层之后，停止等离子体产生，且第一和第二加热单元300和400将腔室100重新加热到用于沉积半导体膜的温度。随后，将半导体沉积气体和蚀刻气体交替地注射到腔室100中，进而沉积半导体膜。如果需要，那么可仅使用半导体沉积气体来形成半导体膜。在沉积半导体膜之后，冷却腔室100，且接着将衬底10卸载到腔室100外部。
另外，在使用根据本发明实施例的设备沉积薄膜的方法中，当沉积薄膜时在腔室100中产生等离子体。
也就是说，将衬底10安置在腔室100中的衬底安置单元200上。接着，通过第一加热单元300和/或第二加热单元400将腔室100加热到第一温度。第一温度是通过等离子体移除衬底10表面上的原生氧化物层所在的工艺温度。
接着，通过等离子体产生单元500在腔室100的反应空间中产生等离子体。将用于清洁的第一气体注射到腔室100中，进而移除衬底10表面上的原生氧化物层。
随后，停止等离子体产生，且排出未反应的第一气体。通过第一和第二加热单元300和400将腔室100加热到第二温度。第二温度是使用等离子体在衬底10表面上沉积薄膜所在的温度，且优选高于第一温度。接着，在腔室100的反应空间中再次产生等离子体，且执行沉积工艺以在衬底10的表面上沉积薄膜。在沉积工艺中，通过向腔室100的反应空间交替地供应沉积气体和蚀刻气体而在衬底10的表面上形成薄膜。此时，通过在反应空间中产生的等离子体而改进沉积气体与蚀刻气体的反应性，且因此有可能减少形成半导体薄膜所需的时间且改进薄膜的质量。
同时，可在供应沉积气体和蚀刻气体中的至少一者期间产生等离子体。举例来说，可在供应沉积气体期间产生等离子体，且可在供应蚀刻气体期间停止等离子体的产生。由此，可改进沉积气体的反应性。
尽管上述描述着重于移除衬底表面上的原生氧化物层的工艺，但其不限于此，且本发明设备可用于移除氮化物层的工艺。
如上所述，由于本发明设备包含安置在腔室下方的光学加热单元以及安置在腔室上方的电加热单元，因此可均匀加热腔室内部。
此外，由于本发明设备使用安置在腔室上方的等离子体产生单元来产生等离子体，因此基于加热的沉积工艺和基于等离子体的蚀刻工艺可在单个腔室中同时执行。
根据本发明，通过采用低频滤波器和辐射热屏蔽板，有可能最小化光学加热单元的灯加热器与等离子体产生单元的天线之间的干扰。
尽管已结合本发明的示范性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下对其做出各种修改和改变。

Claims (12)

1.一种用于制造半导体装置的设备，所述设备包括：
腔室，其包含反应空间；
衬底安置单元，其经配置以在所述腔室内安置衬底；
第一加热单元，其经配置以用光学方式加热所述反应空间且安置在所述腔室下方；
第二加热单元，其经配置以通过电阻性加热来加热所述反应空间且安置在所述腔室上方；以及
等离子体产生单元，其经配置以在所述反应空间中产生等离子体。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一加热单元包括灯加热器，且所述第二加热单元包括热线。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述灯加热器包括经配置以供应电力的电源区段以及以电学方式连接所述电源区段和所述灯加热器的电源线，且进一步包括安置在所述电源线与所述等离子体产生单元之间的低频滤波器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室包括腔室主体、安置在所述腔室主体的下部处的透光底板和安置在所述腔室主体的上部处的顶板，且所述等离子体产生单元包括安置在所述第二加热单元与所述腔室的所述顶板之间的区域中的至少一个天线以及经配置以向所述天线提供高频电力的高频电力区段，其中所述顶板具有透光部分和不透光部分，且所述不透光部分形成在所述顶板的对应于所述天线的区域中。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室包括其中具有内部空间或具有从外侧向内侧塌陷的凹入凹槽的腔室主体、安置在所述腔室主体的下部处的透光底板和安置在所述腔室主体的上部处的顶板，且所述等离子体产生单元包含安置在所述内部空间或所述凹入凹槽中的至少一个天线和经配置以向所述天线提供高频电力的高频电力区段。
6.一种使用半导体装置制造设备制造半导体装置的方法，所述半导体装置制造设备包含具有上面安置衬底的衬底安置单元的腔室、分别安置在所述腔室下方和上方的第一和第二加热单元以及安置在所述腔室的上部处的等离子体产生单元，所述方法包括：
使用所述第一和所述第二加热单元中的至少一者将所述腔室的反应空间加热到第一温度；
使用等离子体和清洁气体清洁所述衬底的表面；
使用所述第一和所述第二加热单元将所述腔室的所述反应空间加热到第二温度，其中所述第二温度高于所述第一温度；
使用沉积气体和蚀刻气体在所述衬底上沉积半导体膜；
停止所述沉积气体和所述蚀刻气体的供应且冷却所述腔室；以及
将所述衬底卸载到所述腔室的外部。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一温度是使用等离子体移除所述衬底的所述表面上的原生氧化物层的工艺温度，且在200℃到600℃的范围内，并且所述第二温度是沉积所述半导体膜的工艺温度，且在300℃到1000℃的范围内。
8.根据权利要求6所述的方法，其中清洁所述衬底的所述表面包括：
在将所述清洁气体注射到所述腔室的所述反应空间之后使用所述等离子体产生单元在所述反应空间中产生所述等离子体，或者在所述反应空间中产生所述等离子体之后将所述清洁气体注射到所述反应空间；以及
停止所述等离子体的所述产生和所述清洁气体的所述注射。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过将高频电力供应到天线来产生所述等离子体，所述天线以缠绕所述腔室的形式安置在所述腔室上方。
10.根据权利要求6所述的方法，其中当在所述衬底上沉积所述半导体膜时，交替地将用于所述半导体膜的所述沉积的所述沉积气体和用于所述半导体膜的所述蚀刻的所述蚀刻气体供应到所述腔室的所述反应空间，或者同时将所述沉积气体和所述蚀刻气体供应到所述反应空间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在供应所述沉积气体和所述蚀刻气体中的至少一者期间使用所述等离子体产生单元在所述反应空间中产生所述等离子体。
12.根据权利要求6所述的方法，其中通过改变所述第一加热单元的温度且同时固定所述第二加热单元的温度来改变所述腔室的所述反应空间的温度。
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