CN101849279B - 排出单元、使用该排出单元的排出方法以及包括该排出单元的基底制程装置 - Google Patents

排出单元、使用该排出单元的排出方法以及包括该排出单元的基底制程装置 Download PDF

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Abstract

一种基底制程装置，包括：一个腔室，其具有一内部空间，在该内部中间中相对于一个基底实施一个制程；以及一个排出单元，其用于将内部空间中的物质排出到外部。所述排出单元包括：一个第一排出板，其位于物质的排出路径的上游，该第一排出板具有第一排出孔；以及一个第二排出板，其位于排出路径的下游，该第一排出板具有第二排出孔。所述第一排出板排布在一个支撑构件的外侧，而第二排出板排布在第一排出板下方，且大致平行于第一排出板。所述排出单元还包括：第一覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第一排出孔；以及第二覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第二排出孔。

Description

排出单元、使用该排出单元的排出方法以及包括该排出单元的基底制程装置
技术领域
本发明涉及一种排出单元(exhaust unit)、一种使用该排出单元的排出方法以及一种包括该排出单元的基底制程装置(substrateprocessing apparatus)，更具体地，涉及一种包括排出板的排出单元、一种使用该排出单元的排出方法、以及一种包括该排出单元的基底制程装置。
背景技术
半导体器件具有在硅基底上的多个层。这些层通过沉积制程而沉积在基底上。所述沉积制程具有多个重要的问题，这些问题在评价沉积膜和选择沉积方法时是很重要的。
其中一个重要问题是沉积膜的质量。该质量包括成分、污染水平、缺陷密度以及机械和电气特性。膜的成分可根据沉积条件改变，这对于获得一个特定的成分是很重要的。
另一个重要问题是在晶片上的均匀厚度。具体而言，在具有一个阶梯的非平面图案顶部处沉积的膜的厚度是非常重要的。沉积膜的厚度是否均匀可由一个阶梯覆盖率来确定，所述阶梯覆盖率被限定为一个将沉积在阶梯部分的膜的最小厚度除以沉积在图案顶部的膜的厚度而获得的值。
另一个相关于沉积的问题是空间填充(space filling)，其包括用包括氧化膜的绝缘膜来填充金属线之间所限定间隙的间隙填充(gapfilling)。这些间隙设置用于将金属线物理地和电气地绝缘。
在上述问题中，均匀性是与沉积制程相关的重要问题之一。非均匀膜导致在金属线上的高电阻，而这增加了机械故障的可能性。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种能够确保制程均匀性的排出单元、一种使用该排出单元的排出方法、以及一种包括该排出单元的基底制程装置。
根据下文对本发明的详细描述和附图，本发明的其他目的将变得更加明了。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种基底制程装置包括：一个腔室，其限定一内部空间，在该内部空间中相对于一个基底实施一个制程；以及一个排出单元，其用于将所述内部空间中的物质排出到外部。所述排出单元包括：一个第一排出板，其位于物质的排出路径的上游，该第一排出板具有多个第一排出孔；以及一个第二排出板，其位于所述排出路径的下游，该第一排出板具有多个第二排出孔。
优选地，所述排出单元还包括用于选择性地打开和封闭所述第一排出孔的多个第一覆盖物，以及用于选择性地打开和封闭所述第二排出孔的多个第二覆盖物。
优选地，所述基底制程装置还包括一个支撑构件，其排布在所述腔室中用于支撑所述基底。所述第一排出板排布在支撑构件的外侧，所述第二排出板排布在第一排出板下方，大致平行于第一排出板。
优选地，所述第一排出孔包括：第一内侧排出孔，其布置在绕第一排出板中心的一个同心圆上；以及第一外侧排出孔，其排布在第一内侧排出孔的外侧，所述第一外侧排出孔布置在绕第一排出板中心的另一个同心圆上；并且所述第二排出孔包括：第二内侧排出孔，其布置在绕第二排出板中心的一个同心圆上；以及第二外侧排出孔，其排布在第二内侧排出孔的外侧，所述第二外侧排出孔布置在绕第二排出板中心的另一个同心圆上。
优选地，所述基底制程装置还包括：一个支撑构件，其排布在所述腔室中用于支撑所述基底；一个气体供应单元，其用于将源气体供应至所述内部空间；以及一个线圈，其用于在所述内部空间中感生电场，以由源气体生成等离子体。
优选地，所述基底制程装置还包括一个引导管，其排布在所述支撑构件上方，用于将在内部空间中生成的等离子体集中在所述支撑构件上。
优选地，所述引导管具有的截面形状大致相应于所述基底的形状。
优选地，所述腔室包括：一个制程腔室，所述支撑构件排布在该制程腔室中，该制程腔室被配置为使得所述制程在制程腔室中通过等离子体来实施；以及一个生成腔室，其排布在制程腔室上方，该生成腔室被配置为使得等离子体通过线圈在生成腔室中生成。在这种情况下，所述引导管从制程腔室的顶壁延伸至制程腔室的底壁。
或者，所述腔室可包括：一个制程腔室，所述支撑构件排布在该制程腔室中，该制程腔室被配置为使得所述制程在制程腔室中通过等离子体来实施；以及一个生成腔室，其从制程腔室的顶壁向上延伸，该生成腔室被配置为使得等离子体通过线圈在生成腔室中生成。在这种情况下，所述引导管从生成腔室的侧壁延伸至制程腔室的底壁。
优选地，所述基底制程装置还包括：一个支撑构件，其排布在所述腔室中用于支撑所述基底；一个气体供应单元，其用于将源气体供应至所述内部空间；一个线圈，其用于在所述内部空间中感生电场，以由源气体生成等离子体；一个喷淋头，其排布在支撑构件上方且平行于支撑构件，用于向放置在支撑构件上的基底供应等离子体；以及一个支撑框架，其用于将喷淋头固定至支撑构件的顶部。
优选地，所述第一排出板排布在支撑构件的外侧，以及所述支撑框架安装在第一排出板上。
根据本发明的另一个方面，一种排出单元包括：一个第一排出板，其位于排出路径的上游，该第一排出板具有多个第一排出孔；以及一个第二排出板，其位于排出路径的下游，该第一排出板具有多个第二排出孔。
根据本发明的再一个方面，一种用于将一腔室中的物质排出到外部的排出方法，包括：将具有多个第一排出孔的第一排出板安装在物质的排出路径的上游；以及将具有多个第二排出孔的第二排出板安装在排出路径的下游。
优选地，所述排出方法还包括：使用第一覆盖物选择性地打开和封闭所述第一排出孔，以及使用第二覆盖物选择性地打开和封闭所述第二排出孔。
优选地，所述排出方法还包括：将第一和第二排出板中的一个相对于第一和第二排出板中的另一个旋转一个预定角度。
有益效果
根据本发明，可控制排出，由此确保制程均匀性。
附图说明
附图被包括用于提供对本发明的进一步理解且被包含在本申请中以及组成本申请的一部分，这些附图示出了本发明的实施方案且与描述一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1是示意性图解了根据本发明第一实施方案的基底制程装置的视图；
图2是示意性图解了图1中的第一排出板的视图；
图3和4是图解了选择性地封闭在图1中的第一排出板处形成的排出孔的视图；
图5是图解了使用图1中的第一排出板和第二排出板控制制程均匀性的视图；
图6是示意性图解了根据本发明第二实施方案的基底制程装置的视图；
图7是示意性图解了根据本发明第三实施方案的基底制程装置的视图；
图8-10是图解了图6中的喷淋头的视图；以及
图11和12是图解了图1中的扩散板的视图。
本发明的最佳实施方式
在下文中，将参考附图——即，图1-12——更加详细地描述本发明的示例性实施方案。本发明的实施方案可以用各种形式改型，因此本发明的范围不应被理解为受到以下将要描述的实施方案的限制。这些实施方案被提供用于向本发明所属技术领域内的普通技术人员更清楚地描述本发明。因此，附图中示出的组成元件的形状可被放大以用于更清楚的说明。
同时，在下文中将描述一个使用等离子体的制程作为实施例，然而，本发明的技术构思和范围并不受限于该实施例。例如，本发明可适用于各种其中在真空状态下实施制程的半导体制造装置。在下文中也将描述一个感应耦合等离子体(ICP)类型的等离子体制程作为实施例，尽管本发明适用于包括电子回旋共振(ECR)类型的等离子体制程的各种等离子体制程。
图1是示意性图解了根据本发明第一实施方案的基底制程装置的视图。
该基底制程装置包括一个限定一内部空间的腔室10，在所述内部空间中相对于一个基底实施一个制程。腔室10包括一个制程腔室12和一个生成腔室14。在制程腔室12中，相对于所述基底实施一个制程。在生成腔室14中，等离子体由从一个气体供应单元40供应的源气体生成，这将在下文中进行描述。
一个支撑板20安装在制程腔室12中。基底被放置在支撑板20上。基底通过一个在制程腔室12一侧形成的进入口12a被引入制程腔室12。该引入的基底被放置在支撑板20上。支撑板20可以是一个静电夹盘(E-chuck)。而且，可提供一个氦气(He)后冷却系统(rear coolingsystem)(未示出)，以精确地控制放置在支撑板20上的晶片的温度。
一个线圈16缠绕在生成腔室14的外部周界，该线圈被连接至一个射频(RF)发生器。当射频电流沿线圈16流动时，该线圈感生一个磁场。等离子体通过该磁场由被供应至腔室10的源气体生成。
生成腔室14在其顶壁处设置有一个供应孔14a，一个供应管线42连接至该供应孔。供应管线42通过供应孔14a将源气体供应至腔室10。供应管线42通过一个安装在供应管线42上的阀门42a被打开或封闭。一个扩散板44被连接至生成腔室14的顶壁。在扩散板44和生成腔室14的顶壁之间限定了一个缓冲空间46。缓冲空间46填充有通过供应管线42供应的源气体。该源气体通过在扩散板44上形成的扩散孔被扩散至生成腔室14中。
同时，一个排出管线36被连接至制程腔室12的一侧。一个泵36a安装在排出管线36上。在腔室10中生成的等离子体和反应副产物通过该排出管线36被排出腔室10。此时，该等离子体和反应副产物被泵36a强制排出。
腔室10中的等离子体和反应副产物通过第一和第二排出板32和34被引入到排出管线36中。第一排出板32排布在支撑板20的外侧，使得第一排出板32大致平行于支撑板20布置。第二排出板34排布在第一排出板32下方，使得第二排出板34大致平行于第一排出板32布置。腔室10中的等离子体和反应副产物通过在第一排出板32处形成的第一排出孔322、324和326，以及在第二排出板34处形成的第二排出孔342、344和346被引入排出管线36中。
图2是示意性图解了图1中的第一排出板32的视图。第二排出板34和相应的第二覆盖物352和354具有与将在下文描述的第一排出板32和相应的第一覆盖物332、334和336相同的结构和功能，因此，将不再给出对第二排出板34以及第二覆盖物352和354的详细描述。
如图2所示，在第一排出板32处形成一个开口321、第一外侧排出孔322、第一中间排出孔324和第一内侧排出孔326。支撑板20安装在开口321中。第一内侧排出孔326被布置为围绕在第一排出板32的中心处形成的开口321。也即，第一内侧排出孔326被布置在一个绕开口321中心的同心圆上。第一中间排出孔324被布置为围绕第一内侧排出孔326。也即，第一中间排出孔324被布置在另一个绕开口321中心的同心圆上。第一外侧排出孔322被布置为围绕第一中间排出孔324。也即，第一外侧排出孔322被布置在另一个绕开口321中心的同心圆上。
如图2所示，第一外侧排出孔322可通过第一外侧覆盖物332被打开或封闭。第一中间排出孔324可通过第一中间覆盖物334被打开或封闭。第一内侧排出孔326可通过第一内侧覆盖物336被打开或封闭。第一外侧排出孔322具有的尺寸和形状相应于第一外侧覆盖物332的尺寸和形状。第一中间排出孔324具有的尺寸和形状相应于第一中间覆盖物334的尺寸和形状。第一内侧排出孔326具有的尺寸和形状相应于第一内侧覆盖物336的尺寸和形状。
图3和4是图解了选择性地封闭在图1中的第一排出板处形成的排出孔的视图，而图5是图解了使用图1中的第一排出板32和第二排出板34控制制程均匀性的视图。在下文中，将参考附图3-5描述一种控制制程均匀性的方法。
一个在腔室10的内部空间中的相对于基底的制程使用等离子体来执行，且通过控制等离子体的流动来确保制程均匀性。在腔室10中生成的等离子体通过第一和第二排出板32和34被引入排出管线36中。因此，可使用第一和第二排出板32和34来控制等离子体的流动。
图3图解了第一和第二中间排出孔324和344被第一和第二中间覆盖物334和354封闭的情况。图4图解了第一和第二中间排出孔324和344以及第一和第二外侧排出孔322和342分别地被第一和第二中间覆盖物334和354以及第一和第二外侧覆盖物332和352封闭的情况。等离子体通过在第一和第二排出板32和34处形成的各自的排出孔被引入至排出管线36中。因此，可通过选择性地封闭排出孔来控制流动面积(flow area)，由此控制等离子体的流动。
同时，在图3和4中，第一和第二排出板32和34的排出孔在相同条件下被封闭；然而，第一和第二排出板32和34的封闭条件可以改变。例如，第一外侧排出孔322中的一些可以被选择性地打开或封闭。或者，第一内侧排出孔326中的一些可以被选择性地打开或封闭。也即，可通过选择性地使用第一覆盖物(在图2中示出的第一覆盖物的数量是12个)来控制等离子体的流动，由此可根据制程结果来确保制程均匀性。
或者，如图5所示，第一和第二排出板32和34中的一个可相对于第一和第二排出板32和34中的另一个旋转，以调整第一排出孔和第二排出孔之间的相对位置。也即，第一排出孔和第二排出孔可以这样布置，使得第一排出孔和第二排出孔彼此不对齐，以控制等离子体的流动。
如上所述，可使用第一和第二排出板来控制等离子体的流动，由此确保制程均匀性。
本发明的实施方式
图6是示意性图解了根据本发明第二实施方案的基底制程装置的视图。如图6所示，该基底制程装置还包括一个引导管50。
引导管50具有一个大致相应于基底形状的横截面形状。例如，当基底是矩形时，引导管50具有一个矩形的横截面。当基底是圆形时，引导管50具有一个圆形的横截面。引导管50从制程腔室12的顶壁和生成腔室14的下端朝向支撑板20延伸。引导管50的下端与支撑板20间隔一个预定的距离。因此，等离子体可通过在引导管50下端和支撑板20之间限定的间隙被引入排出管线36中。
如图6所示，在生成腔室14中生成的等离子体可通过引导管50的内壁被集中在放置于支撑板20顶部的基底上。当不设置引导管50时，一些等离子体会流到基底之外而不与基底反应。
图7是示意性图解了根据本发明第三实施方案的基底制程装置的视图。该基底制程装置还包括一个喷淋头60和一个支撑框架70。喷淋头60排布在支撑板20上方，使得喷淋头60与支撑板20间隔一个预定的距离。喷淋头60被放置在支撑框架70的上端。支撑框70的下端连接至第一排出板32的顶部。支撑框架70支撑喷淋头60，且同时保护支撑板20和安装至支撑板20的一个加热器(未示出)。
图8-10是图解了图7中的喷淋头60的视图。喷淋头60包括一个中心板62、一个边界板66、以及将中心板62和边界板66相互连接的多个连接杆68。喷淋头60将在生成腔室14中生成的等离子体供应至放置在支撑板20上的基底。连接杆68a、68b和68c以120°的角度间隔绕中心板62布置。
如图8和9所示，中心板62位于喷淋头60的中央，而连接杆68从中心板62处沿径向方向向外延伸。环形边界板66连接至每个连接杆68的一端。在中心板62和边界板66之间插有第一到第六环状件64a、64b、64c、64d、64e和64f。第一到第六环状件64a、64b、64c、64d、64e和64f可分离地连接至连接杆68。
图9图解了第四和第六环状件64d和64f与连接杆68分离的情况。当第四和第六环状件64d和64f与连接杆68分离时，提供了相应于第四和第六环状件64d和64f的第四和第六喷口65d和65f。图10图解了第三、第四和第六环状件64c、64d和64f与连接杆68分离的情况。当第三、第四和第六环状件64c、64d和64f与连接杆68分离时，提供了相应于第三、第四和第六环状件64c、64d和64f的第三、第四和第六喷口65c、65d和65f。也即，可通过选择性地将第一到第六环状件64a、64b、64c、64d、64e和64f与连接杆68分离来选择性地提供第一到第六喷口65a、65b、65c、65d、65e和65f，由此控制待被供应至支撑板20的等离子体的流动，从而确保制程均匀性。
同时，例如，第四环状件64d可绕中心板62以预定角度间隔(例如，120°)划分成若干块，且第四环状件64d中的一些块可选择性地与第四环状件64d的其他块分离，以改变等离子体的流动。这种结构与前文结合第一和第二排出板32和34所给出的描述大体一致。
图11和12是图解了图1中的扩散板44的视图。
图11所示的扩散板44具有位于其最外侧的第一扩散孔442，以及位于第一扩散孔442内侧的第二扩散孔444。第一和第二扩散孔442和444被排布于一个预定的宽度d1内。图12所示的扩散板44具有除了第一和第二扩散孔442和444之外的第三和第四扩散孔446和448。第一到第四扩散孔被排布在一个预定的宽度d2内。
通过供应管线42被引入的源气体经由扩散孔被扩散至生成腔室14中。此时，可通过改变扩散孔的布置来改变供应源气体的方法，以及根据该供应源气体的方法来控制制程均匀性。
对于本领域普通技术人员来说明显的是，在不偏离本发明的主旨或范围的情况下，可对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的这些修改和变型，只要它们落在所附权利要求和它们的等价物的范围内。
工业适用性
从以上描述中很明显的是，可控制排出，由此确保制程均匀性。因此，本发明具有工业适用性。

Claims (9)

1.一种基底制程装置，包括：
一个腔室，其具有一内部空间，在该内部空间中相对于一个基底实施一个制程；以及
一个排出单元，其用于将内部空间中的物质排出到外部，
其中该排出单元包括：
一个第一排出板，其位于物质的排出路径的上游，该第一排出板具有多个第一排出孔；
一个第二排出板，其位于排出路径的下游，该第二排出板具有多个第二排出孔；
多个覆盖物，用于根据制程结果分别选择性地打开和封闭所述第一排出孔和所述第二排出孔，通过所述覆盖物控制所述第一排出板的流动面积和所述第二排出板的流动面积，由此实现制程均匀性。
2.根据权利要求1所述的基底制程装置，其中所述覆盖物包括：
多个第一覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第一排出孔；以及
多个第二覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第二排出孔。
3.根据权利要求1所述的基底制程装置，还包括：
一个支撑构件，其排布在所述腔室中用于支撑所述基底，其中所述第一排出板排布在支撑构件的外侧，而所述第二排出板排布在第一排出板下方，平行于第一排出板。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基底制程装置，其中
所述第一排出孔包括：
第一内侧排出孔，其布置在绕第一排出板中心的一个同心圆上；以及
第一外侧排出孔，其排布在第一内侧排出孔的外侧，所述第一外侧排出孔布置在绕第一排出板中心的另一个同心圆上；
并且，所述第二排出孔包括：
第二内侧排出孔，其布置在绕第二排出板中心的一个同心圆上；以及
第二外侧排出孔，其排布在第二内侧排出孔的外侧，所述第二外侧排出孔布置在绕第二排出板中心的另一个同心圆上。
5.根据权利要求1所述的基底制程装置，还包括：
一个支撑构件，其排布在所述腔室中用于支撑所述基底；
一个气体供应单元，其用于将源气体供应至所述内部空间；以及
一个线圈，其用于在所述内部空间中感生电场，以由所述源气体生成等离子体。
6.一种排出单元，用于排出在制造基底的过程中产生的物质，包括：
一个第一排出板，其位于排出路径的上游，该第一排出板具有多个第一排出孔；
一个第二排出板，其位于排出路径的下游，该第二排出板具有多个第二排出孔；
多个覆盖物，用于根据制程结果分别选择性地打开和封闭所述第一排出孔和所述第二排出孔，通过所述覆盖物控制所述第一排出板的流动面积和所述第二排出板的流动面积，由此实现制程均匀性。
7.根据权利要求6所述的排出单元，其中所述覆盖物包括：
多个第一覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第一排出孔；以及
多个第二覆盖物，其用于选择性地打开和封闭所述第二排出孔。
8.根据权利要求6所述的排出单元，其中
所述第一排出孔包括：
第一内侧排出孔，其布置在绕第一排出板中心的一个同心圆上；以及
第一外侧排出孔，其排布在第一内侧排出孔的外侧，所述第一外侧排出孔布置在绕第一排出板中心的另一个同心圆上，以及
所述第二排出孔包括：
第二内侧排出孔，其布置在绕第二排出板中心的一个同心圆上；以及
第二外侧排出孔，其排布在第二内侧排出孔的外侧，所述第二外侧排出孔布置在绕第二排出板中心的另一个同心圆上，
所述第一排出板和所述第二排出板平行于彼此布置。
9.一种用于将一腔室中的物质排出到外部的排出方法，该排出方法包括：
将具有多个第一排出孔的第一排出板安装在物质的排出路径的上游；
将具有多个第二排出孔的第二排出板安装在排出路径的下游；
根据制程结果通过多个覆盖物分别选择性地打开和封闭所述第一排出孔和所述第二排出孔，通过所述覆盖物控制所述第一排出板的流动面积和所述第二排出板的流动面积，由此实现制程均匀性。
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