CN104412363A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基板处理装置。在该基板处理装置中，执行针对基板的处理，该基板处理装置包括：主腔室，其具有限定在所述主腔室的侧壁内以加载或卸载所述基板的通道以及分别限定在所述主腔室的上部和下部的上开口和下开口；腔室盖，其封闭所述主腔室的所述上开口，以提供与外界分隔的处理空间来执行所述处理；喷洒头，其设置在所述处理空间内，所述喷洒头具有喷出处理气体的多个喷孔；下加热块，在所述下加热块的上部放置所述基板，所述下加热块固定至所述下开口并且具有与所述处理空间分隔的下安装空间；以及多个下加热器，所述多个下加热器在与所述基板平行的方向上设置在所述下安装空间内，以加热所述下加热块。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及基板处理装置，更具体地，涉及其中加热器被设置在与处理空间分隔的安装空间来加热基板的基板处理装置。
背景技术
半导体设备包含硅基板上的多个层。所述多个层通过沉积处理沉积于该基板上。该沉积处理有许多重大问题，所述问题对于评估沉积层以及选择沉积方式来说是重要的。
第一个重要问题就是沉积层的质量。这代表已沉积层的成份、污染程度、缺陷密度以及机械和电气属性。已沉积层的成份可根据沉积条件而改变，这对于获得指定成份来说非常重要。
第二个重大问题就是贯穿晶圆的一致厚度。尤其是，沉积在具有非平面形状(其中形成阶梯部分)的图案上的层的厚度非常重要。该已沉积层是否具有一致的厚度可通过阶梯覆盖来决定，该阶梯覆盖定义为通过将在该阶梯部分上所沉积的层的最小厚度除以在图案的顶表面上所沉积的层的厚度而获得的值。
有关沉积的其它问题为填充空间。这包含间隙填充，其中包含氧化物层的绝缘层填入金属线之间。该间隙提供所述金属线之间的物理与电气隔离。在上述问题中，一致性为与该沉积处理有关最重要的问题。不一致层会导致在金属线上的高电阻，从而增加机械受损的可能性。
发明内容
技术问题
本发明提供一种基板处理装置，其加热基板来执行处理。
本发明也提供一种基板处理装置，其中加热器设置在与处理空间分隔的安装空间内，以控制基板的温度。
参阅下列详细说明以及附图将可了解本发明的其它目的。
技术方案
本发明的实施方式提供了一种基板处理装置，在所述基板处理装置中执行针对基板的处理，所述基板处理装置包括：主腔室，所述主腔室具有限定在所述主腔室的一个侧壁内以加载或卸载所述基板的通道以及分别限定在所述主腔室的上部和下部的上开口和下开口；腔室盖，所述腔室盖封闭所述主腔室的所述上开口，以提供与外界分隔的处理空间来执行所述处理；喷洒头，所述喷洒头设置在所述处理空间内，所述喷洒头具有喷出处理气体的多个喷孔；下加热块，在所述下加热块的上部放置所述基板，所述下加热块固定至所述下开口并且具有与所述处理空间分隔的下安装空间；以及多个下加热器，所述多个下加热器在与所述基板平行的方向上设置在所述下安装空间内，以加热所述下加热块。
在一些实施方式中，所述基板处理装置还可以包括下排气管，所述下排气管连接至在所述下加热块的一个侧壁内限定的下排气孔，以排空所述下安装空间的内部。
在其它实施方式中，所述多个下加热器可以与所述下安装空间的底表面间隔开。
在其它实施方式中，所述基板处理装置还可以包括固定至所述加热块的顶表面的多个举升插销，以支撑所述基板的底表面。
在其它实施方式中，所述基板处理装置还可以包括设置在所述主腔室的另一侧壁内的排气口，以排放所述处理气体。
在其它实施方式中，所述下加热块可以具有开放的下侧，并且所述基板处理装置还可以包括下盖，所述下盖封闭所述下加热块的所述开放的下侧，以将所述下安装空间与外界隔离。
在本发明的另一实施方式中，提供一种基板处理装置，在所述基板处理装置中执行针对基板的处理，所述基板处理装置包括：主腔室，所述主腔室具有限定在所述主腔室的一个侧壁内以加载或卸载所述基板的通道以及分别限定在所述主腔室的上部和下部的上开口和下开口；上加热块，所述上加热块固定至所述上开口以封闭所述上开口；下加热块，在所述下加热块的上部放置所述基板，所述下加热块固定至所述下开口以封闭所述下开口；喷洒头，所述喷洒头设置于在所述上加热块与所述下加热块之间限定的处理空间内，所述喷洒头具有喷出处理气体的多个喷孔；多个上加热器，所述多个上加热器设置在与所述处理空间分隔的并且限定在所述上加热块内的上安装空间内，所述多个上加热器设置在与所述基板平行的方向上，以加热所述上加热块；以及多个下加热器，所述多个下加热器设置在与所述处理空间分隔的并且限定在所述下加热块内的下安装空间内，所述多个下加热器设置在与所述基板平行的方向上。
在一些实施方式中，所述基板处理装置还可以包括：下排气管，所述下排气管连接至在所述下加热块的一个侧壁内限定的下排气孔，以排空所述下安装空间的内部；以及上排气管，所述上排气管连接至在所述上加热块的一个侧壁内限定的上排气孔，以排空所述上安装空间的内部。
在其它实施方式中，所述多个上加热器和所述多个下加热器可以分别与所述上安装空间的顶表面和所述下安装空间的底表面间隔开。
在其它实施方式中，所述上加热块和所述下加热块可以分别具有开放的上侧和开放的下侧，并且所述基板处理装置可以包括：上盖，所述上盖封闭所述上加热块的所述开放的上侧，以将所述上安装空间与外界隔离；以及下盖，所述下盖封闭所述下加热块的所述开放的下侧，以将所述下安装空间与外界隔离。
在其它实施方式中，所述喷洒头可以在与所述基板平行的方向上将所述处理气体喷到所述基板上，并且所述多个喷孔可以被限定在相同的高度上。
有利效果
根据本发明的实施方式，可使用所述加热器来控制所述基板的温度。另外，所述加热器安装在与所述处理空间分隔的安装空间内，因此能够容易地进行所述加热器的保养。而且，在对基板的加热期间的该基板的温度偏差能够被降至最低。
附图说明
图1为根据本发明实施方式的基板处理装置的示意图；
图2为例示设置在图1中的上加热块内的上加热器的构造的视图；
图3为例示设置在图1中的下加热块内的下加热器的构造的视图；以及
图4为根据本发明另一实施方式的基板处理装置的示意图。
具体实施方式
此后，将参照图1至图3来详细说明本发明的示例性实施方式。不过，本发明可以有不同形式的修改，并且不受限于此处公布的实施方式。而是提供这些实施方式，使得所公开的范围更完整，并且将本发明的范围完整传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，夸大了构件的形状。
虽然下面将沉积处理描述为示例，不过本发明可应用在包含该沉积处理的许多基板处理。另外，本领域技术人员了解除了实施方式内所描述的基板W以外，本发明也适用于许多要处理的对象。
图1为根据本发明实施方式的基板处理装置的示意图。请参阅图1，基板处理装置1包括主腔室10、上加热块70以及下加热块50。另外，关于基板的处理都在该基板处理装置1内执行。主腔室10包括上腔室12和下腔室14。下腔室14具有开放的上侧。上处理室12放置在下腔室14的上半部，然后耦合至下腔室14。上腔室12具有上开口11，并且下腔室14具有下开口13。稍后将描述的上加热块70设置在上开口11上，以封闭上开口11。下加热块设置在下开口13上，以封闭下开口13。
基板W通过在下腔室14的一侧限定的通道7加载到下腔室14中或从下腔室14卸载。闸门阀5设置在通道7之外。通道7可由闸门阀5开启或关闭。处理空间3定义在上加热块70与下加热块50之间。关于该基板的处理都在该基板W被加载处理空间3中的状态下执行。
下加热块50具有开放的下侧。下盖52封闭下加热块50的已开放的下侧，将下加热块50与外界隔离。如此，下加热块50内限定的下安装空间35与处理空间3分隔，并且与外界分隔。类似地，上加热块70具有开放的上侧。上盖20封闭上加热块70的已开放的上侧，以将上加热块70与外界隔离。如此，上加热块70内限定的上安装空间45与处理空间3分隔，并且与外界分隔。
上加热器40和下加热器30分别设置在上安装空间45与下安装空间35内。坝塔尔合金(Kanthal)加热器可用作上加热器40和下加热器30中的每一个。坝塔尔合金可为Fe-Cr-Al合金，其中铁用作主材料。如此，坝塔尔合金可具有高热阻与高电阻。
上加热器40和下加热器30都排列在与该基板W平行的方向上。上加热器40加热上加热块70。即，上加热器40通过上加热块70间接加热该基板W。类似地，下加热器30加热下加热块50。即，下加热器30通过下加热块50间接加热该基板W。这样，可最小化由于上加热器40或下加热器30的位置造成的该基板W的热偏差。由上加热器40和下加热器30的位置所造成的热偏差可通过上加热块70和下加热块50减轻，从而将该基板W上的热偏差降至最低。该基板W上的热偏差可导致处理不一致性，造成已沉积薄膜发生厚度偏差。
图2为例示设置在图1中的上加热块内的上加热器的构造的视图，并且图3为例示设置在图1中的下加热块内的下加热器的构造的视图。请参阅图2和图3，该上加热器与该上加热块70的下表面间隔开。在此，上加热器40可通过一个单独的支撑单元(未显示)来固定。类似地，下加热器30与下加热块50的上表面间隔开。在此，下加热器30可通过一个单独的支撑单元(未显示)来固定。因为上加热器40和下加热器30彼此分隔(距离＝d)，所以由于上加热器40和下加热器30的位置所造成的热偏差可降至最低。也就是，该热偏差可通过分隔的空间减轻，并且通过上加热块70和下加热块50降至最低。
如所描述，在上加热器40和下加热器30之间的热偏差降至最低的情况下，不需要旋转该基板，避免发生处理不一致的情况。如此，即使其上放置该基板W的下加热块50未旋转，该基板W上仍旧可沉积一致的薄膜。
在上加热器40和下加热器30都暴露在大气中的情况下，上加热器40和下加热器30可能会轻易热氧化，如此容易受损。如此，上安装空间45和下安装空间35可与外界分隔，并且成为真空状态。上加热块70和下加热块50具有分别限定在上加热块70和下加热块50的侧壁内的上排气孔75和下排气孔72。另外，上排气管76和下排气管73都分别连接至上排气孔75和下排气孔72。排气泵77和74分别设置在上排气管76和下排气管73内。上安装空间45和下安装空间35的内部可通过上排气管76和下排气管73排空。如此，上安装空间45和下安装空间35可维持真空状态。
当上加热器40或下加热器30被保养或维修时，工作人员将上安装空间45和下安装空间35的真空状态转换成大气状态。然后，上盖20或下盖52都打开，如此工作人员可接近上加热器40或下加热器30，轻松保养与维修上加热器40或下加热器30。在此，因为上安装空间45和下安装空间35都与处理空间3分隔，则当上加热器40或下加热器30被保养或维修时，并不需要将处理空间3的真空状态转换成大气状态。也就是，上安装空间45或下安装空间35只能从真空状态转换成大气状态，以保养与维修上加热器40或下加热器30。
另外，下加热块50和上加热块70中的每一个都可由例如高纯度石英这类材料形成。石英具有相对高的结构强度，并且在沉积处理环境下不会发生化学反应。如此，用来保护该腔室内壁的多个衬垫65也可由石英材料形成。
该基板W通过通道7移动至基板处理装置1内。然后，该基板W放置在支撑该基板W的举升插销55上，举升插销55可固定至下加热块50的上端。如此，多个举升插销55可稳定支撑该基板W。另外，举升插销55在预定高度上可维持该基板W与下加热块50之间的距离，将该基板W的热偏差降至最低。在此，该基板W与下加热块50之间的距离可根据举升插销55的高度而改变。
下加热块50和上加热块70面对该基板W的每一表面的面积都大于该基板W，将热量从下加热器30和上加热器40均匀传输进入该基板W。另外，下加热块50和上加热块70面对该基板W的每一表面都具有与该基板W的形状对应的圆碟形。
气体供应孔95被限定在主腔室10的一侧内。供应管93沿着气体供应孔95设置。反应气体从储气槽90通过供应管93供应至处理空间3。喷洒头60连接至供应管93，以将该反应气体喷到该基板W上。喷洒头60设置在该基板W与该上加热块70之间。另外，喷洒头60以和该基板W平行的方向将该反应气体喷到该基板W上。喷洒头60通过与喷洒头60相同高度上限定的多个喷孔，将该反应气体均匀供应至该基板W上。该反应气体可包含载体气体，例如氢气(H2)、氮气(N2)或其它惰性气体。另外，该反应气体可包含前驱气体，例如硅甲烷(SiH4)或二氯硅烷(SiH2Cl2)。另外，该反应气体可包含掺杂剂源气体，例如硼乙烷(B2H6)或磷化氢(PH3)。
如上述，下加热器30和上加热器40分别设置于下安装空间34和上安装空间45内，通过下加热块50和上加热块70将该基板W加热。在基板处理装置1内，其中执行该反应气体与该基板W之间反应处理的处理空间3的体积由下加热块50和上加热块70缩至最小。如此，改善该反应气体与该基板W之间的反应。另外，因为处理空间3的体积被最小化，则可用分别设置在下安装空间35和上安装空间45内的下加热器30和上加热器40轻松控制该基板W的处理温度。
另外，在现有的灯泡加热方法中，已经提供多个灯泡。如此，如果多个灯泡中的一个烧毁，或每一灯泡的效能已经退化，则辐射热量可能会有局部不均匀的情况。不过，在提供坝塔尔合金加热器作为下加热器30和上加热器40的情形中，可避免上述限制。此外，因为坝塔尔合金加热器的坝塔尔合金加热线形状可自由修改，相较于现有的灯泡加热方法，可均匀分布与传输辐射热。
下腔室14包括排放口85，排放口85设置在与气体供应孔95相对的侧壁内。隔板83设置于排放口85的入口上。排气管线87连接至排放口85。处理空间3内的非反应气体或副产物可移动通过排气管线87。该非反应气体或副产物可通过连接至排气管线87的排放泵80强迫排出。另外，基板处理装置1提供其中执行所述处理的处理空间3。如此，在执行所述处理的同时，处理空间3维持在压力低于大气压力的真空大气状态。在参考图1描述的前述实施方式内，下加热器30和上加热器40分别设置于下安装空间35和上安装空间45内，使得该基板处理装置用于高温处理。另一方面，在参阅图4所描述的另一实施方式内，将描述用于低温处理的基板处理装置。
尽管已经参考示例性实施方式详细地描述了本发明，但是本发明可以以许多不同的形式来具体体现。因此，下面提出的权利要求的技术思想和范围不限制于优选实施方式。
本发明的实施方式
下面，将参考图4详细地描述本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式具体体现，并且不应该被理解为限制于这里提出的实施方式。而是，这些实施方式被提出使得本公开将是完整和全面的，并且将本发明的范围完整传达给本领域技术人员。在附图中，为了清晰起见，夸大了构件的形状。
虽然下面将沉积处理描述为示例，不过本发明可应用在包含该沉积处理的许多基板处理。另外，本领域技术人员了解除了实施方式内所描述的基板W以外，本发明也适用于许多要处理的对象。
图4为根据本发明另一实施方式的基板处理装置的示意图。请参阅图4，基板处理装置100包括主腔室110以及腔室盖120。另外，关于基板W的处理都在该基板处理装置100内执行。主腔室110具有开放的上侧。另外，开口113被限定在主腔室110的下部中。该基板W通过在主腔室110的一侧内限定的通道107加载到基板处理装置100中或从此卸载。闸门阀105设置在通道107之外，通道107可由闸门阀105开启或关闭。腔室盖120连接至主腔室110的上端。另外，腔室盖120封闭主腔室110的开放的上侧，以提供在其中执行与该基板W相关的处理的处理空间103。
加热块150设置于主腔室110的开口113上，以封闭开口113。加热块150具有开放的下侧。盖子152封闭加热块150的开放的下侧，以将加热块150的内部与外界隔离。如此，在加热块150内限定的安装空间135与处理空间103分隔，并且与外界分隔。
加热器130设置于安装空间135内。坝塔尔合金加热器可用作每一加热器130。坝塔尔合金可为Fe-Cr-Al合金，其中铁用作主材料。如此，坝塔尔合金可具有高热阻与高电阻。加热器130排列在与该基板W平行的方向上。加热器130加热该加热块150。即，加热器130通过加热块150直接加热该基板W。因此，可最小化根据加热器130的位置的该基板W的热偏差。由加热器130的位置所造成的热偏差可通过加热块150减轻，从而将该基板W上的热偏差降至最低。该基板W上的热偏差可导致处理不一致性，造成已沉积薄膜发生厚度偏差。
在加热器130暴露在大气中的情况下，加热器130会轻易热氧化，如此容易受损。如此，安装空间135可和外界分隔，并且成为真空状态。加热块135具有排气孔172，并且排气管173连接至排气孔172。排气泵174连接至排气管173，通过排气管173排空安装空间135的内部。如此，安装空间135可维持真空状态。
当加热器130被保养或维修时，工作人员将安装空间135的真空状态转换成大气状态。然后，打开盖子152，由此工作人员靠近加热器130，以方便保养与维修加热器130。在此，因为安装空间135与处理空间103分隔，所以当加热器130被保养或维修时，并不需要将处理空间103的真空状态转换成大气状态。也就是，可以仅将安装空间135从真空状态转换成大气状态，来保养与维修加热器130。
另外，加热块150可由例如高纯度石英这类材料形成。石英具有相对高的结构强度，并且在沉积处理环境下不会发生化学反应。如此，用来保护该腔室内壁的多个衬垫165也可由石英材料形成。
该基板W通过通道107移动至基板处理装置100内。然后，该基板W放置在支撑该基板W的举升插销155上，举升插销155可固定至加热块150的上端。如此，多个举升插销155可稳定支撑该基板W。另外，举升插销155在预定高度上可维持该基板W与加热块150之间的距离，从而将该基板W的热偏差降至最低。在此，该基板W与加热块150之间的距离可根据举升插销155的高度而改变。
请参阅图4，气体供应孔195限定在腔室盖120的上部。气体供应管193可连接至气体供应孔195。气体供应管193连接至储气槽190，以从储气槽190将反应气体供应至基板处理装置100的处理空间103内。气体供应管193连接至喷洒头160。喷洒头160具有多个喷孔163，以将从气体供应管193供应的该反应气体扩散，由此将已扩散的反应气体喷到该基板W上。喷洒头160可设置在该基板W上方的预设位置。
主腔室110包括设置在其侧壁内的排放口185。隔板183设置在排放口185的入口上。排气管线187连接至排放口185。处理空间103内的非反应气体或副产物可移动通过排气管线187。该非反应气体或副产物可通过连接至排气管线187的排放泵180强迫排出。另外，基板处理装置100提供在其中执行处理的处理空间103。如此，在执行所述处理的同时，处理空间103维持在压力低于大气压力的真空大气状态。
另外，在现有的灯泡加热方法中，已经提供多个灯泡。如此，若多个灯泡之中一个烧毁，或每一灯泡的效能已经退化，则辐射热量可能会有局部不均匀的情况。不过，在提供坝塔尔合金加热器作为加热器130的情形中，可避免上述限制。此外，因为坝塔尔合金加热器的坝塔尔合金加热线形状可自由修改，相较于现有的灯泡加热方法，可均匀分布与传输辐射热。
在安装空间135内设置的加热器130暴露在大气中的情况下，加热器130会轻易热氧化，如此容易受损。如此，安装空间135可和外界分隔，并且成为真空状态。加热块150在其侧壁内限定有排气孔172，并且排气管173连接至排气孔172。排气泵174连接至排气管173，以通过排气管173排空安装空间135的内部。如此，安装空间135可维持真空状态。
根据本发明的实施方式，可使用所述加热器控制该基板的温度。另外，因为所述加热器设置在与该处理空间分隔的安装空间内，因此可轻松保养与维修所述加热器。另外，当该基板被加热时，该基板的温度偏差可降至最低。
虽然本发明以参考示例性实施方式来详细说明，不过本发明可在不同的形式内具体实施。如此，随附权利要求的技术思想和范围都不受限于优选实施方式。
工业应用性
本发明可应用于各种形式的半导体制造装置和半导体制造方法。

Claims (11)

1.一种基板处理装置，在所述基板处理装置中执行针对基板的处理，所述基板处理装置包括：
主腔室，所述主腔室具有限定在所述主腔室的一个侧壁内以加载或卸载所述基板的通道以及分别限定在所述主腔室的上部和下部的上开口和下开口；
腔室盖，所述腔室盖封闭所述主腔室的所述上开口，以提供与外界分隔的处理空间来执行所述处理；
喷洒头，所述喷洒头设置在所述处理空间内，所述喷洒头具有喷出处理气体的多个喷孔；
下加热块，在所述下加热块的上部放置所述基板，所述下加热块固定至所述下开口并且具有与所述处理空间分隔的下安装空间；以及
多个下加热器，所述多个下加热器在与所述基板平行的方向上设置在所述下安装空间内，以加热所述下加热块。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，所述基板处理装置还包括下排气管，所述下排气管连接至在所述下加热块的一个侧壁内限定的下排气孔，以排空所述下安装空间的内部。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述多个下加热器与所述下安装空间的底表面间隔开。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，所述基板处理装置还包括固定至所述加热块的顶表面的多个举升插销，以支撑所述基板的底表面。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，所述基板处理装置还包括设置在所述主腔室的另一侧壁内的排气口，以排放所述处理气体。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述下加热块具有开放的下侧，并且所述基板处理装置还包括下盖，所述下盖封闭所述下加热块的所述开放的下侧，以将所述下安装空间与外界隔离。
7.一种基板处理装置，在所述基板处理装置中执行针对基板的处理，所述基板处理装置包括：
主腔室，所述主腔室具有限定在所述主腔室的一个侧壁内以加载或卸载所述基板的通道以及分别限定在所述主腔室的上部和下部的上开口和下开口；
上加热块，所述上加热块固定至所述上开口以封闭所述上开口；
下加热块，在所述下加热块的上部放置所述基板，所述下加热块固定至所述下开口以封闭所述下开口；
喷洒头，所述喷洒头设置于在所述上加热块与所述下加热块之间限定的处理空间内，所述喷洒头具有喷出处理气体的多个喷孔；
多个上加热器，所述多个上加热器设置在与所述处理空间分隔的并且限定在所述上加热块内的上安装空间内，所述多个上加热器设置在与所述基板平行的方向上，以加热所述上加热块；以及
多个下加热器，所述多个下加热器设置在与所述处理空间分隔的并且限定在所述下加热块内的下安装空间内，所述多个下加热器设置在与所述基板平行的方向上。
8.根据权利要求7所述的基板处理装置，所述基板处理装置还包括：
下排气管，所述下排气管连接至在所述下加热块的一个侧壁内限定的下排气孔，以排空所述下安装空间的内部；以及
上排气管，所述上排气管连接至在所述上加热块的一个侧壁内限定的上排气孔，以排空所述上安装空间的内部。
9.根据权利要求7所述的基板处理装置，其中，所述多个上加热器和所述多个下加热器分别与所述上安装空间的顶表面和所述下安装空间的底表面间隔开。
10.根据权利要求7所述的基板处理装置，其中，所述上加热块和所述下加热块分别具有开放的上侧和开放的下侧，并且
所述基板处理装置包括：
上盖，所述上盖封闭所述上加热块的所述开放的上侧，以将所述上安装空间与外界隔离；以及
下盖，所述下盖封闭所述下加热块的所述开放的下侧，以将所述下安装空间与外界隔离。
11.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述喷洒头在与所述基板平行的方向上将所述处理气体喷到所述基板上，并且所述多个喷孔被限定在相同的高度上。
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