CN112813405A - 提供低温差操作气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种提供低温差操作气体的方法,其适用于提供操作气体至气相沉积反应炉的气动驱动机构,反应炉包括一晶圆反应区以及一废热区。低温差操作气体方法包括下列步骤,首先提供反应炉;接着提供操作气体经过反应炉的废热区,令加热后的操作气体成为增温操作气体;最后将增温操作气体导入反应炉的气动驱动机构,使气动驱动机构通过增温操作气体作动。本发明能提供与反应炉反应温差较小的操作气体,从而降低操作气体对于反应炉中温度的影响,维持制作晶圆的品质。

Description

提供低温差操作气体的方法
技术领域
本发明涉及一种应用于制造或处理半导体的技术,特别是指一种提供低温差操作气体的方法。
背景技术
有机金属化学气相沉积法(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD),意指利用气相中发生的物理及化学过程,在固体表面形成沉积物的技术。常见被应用在半导体晶圆的反应面形成薄膜的制程方法。
请参图1,目前有机金属化学气相沉积法在一反应炉80中进行。进行气相沉积时,反应炉80提供一加热单元82对反应腔84加热到高温至少600℃以上。以通过一喷头86将反应气体供给单元87提供的载气及有机金属气体,导入高温的反应腔84中,进行气相沉积反应,以在晶圆(图中未示)的反应面上成长半导体薄膜。反应完成的废气则汇入废气汇集单元88,再进入废弃回收单元90,以进行废气净化等后续废气的处理。
除此之外,为了使薄膜均匀地沉积,反应炉80更提供承载晶圆的晶圆承载单元92,带动晶圆高速旋转,以在气相沉积时,薄膜能均匀地沉积于晶圆上。目前反应炉80中操作晶圆的旋转的机构,是采用操作气体供给单元94提供操作气体至气动驱动机构96,令气动驱动机构96驱动晶圆承载单元92,以带动晶圆旋转。
在进行气相沉积反应时,反应腔84内会处于至少600℃以上的高温状态。此时,若操作气体供给单元94提供的操作气体,其温度若与反应腔84内的温度差距过大时,操作气体的输入会影响到反应腔84的温度,从而干扰到晶圆反应面上的沉积,进而影响晶圆制作的品质。
有鉴于此,本发明遂针对上述现有技术的缺失,提出一种提供低温差操作气体的方法,以有效克服上述的所述的这些问题。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种提供低温差操作气体的方法,其可提供与反应炉反应温差较小的操作气体,以提供给反应炉进行操作,从而降低操作气体对于反应炉中温度的影响,以维持晶圆制程的品质。
为达上述的目的,本发明系提供一种提供低温差操作气体的方法,其适用于提供操作气体至气相沉积反应炉的气动驱动机构,反应炉包括一晶圆反应区以及一废热区,低温差操作气体方法包括下列步骤,首先提供反应炉。接着,提供操作气体经过反应炉的废热区,以加热操作气体,使其成为增温操作气体。最后将增温操作气体导入反应炉的气动驱动机构,使气动驱动机构通过增温操作气体作动。
在本实施例中,增温操作气体产生增温操作气体的步骤中,增温操作气体为废热区通过接触传导、热对流传导或辐射热传导对操作气体增温,以成为增温操作气体。
在本实施例中,其中操作气体根据经过废热区的距离改变增温时间。
在本实施例中,其中提供操作气体经过废热区的步骤包括,提供一操作气体通道,连接气动驱动机构且环绕在废热区中;经由操作气体通道,供给操作气体至气动驱动机构。
在本实施例中,其中操作气体通道通过反应炉的底部的废热区。
在本实施例中,其中操作气体通道通过反应炉的顶部的废热区。
在本实施例中,其中操作气体通道通过反应炉的两侧的废热区。
在本实施例中,其中操作气体通道通过反应炉的顶部及两侧的废热区。
在本实施例中,其中操作气体通道通过反应炉的底部及两侧的废热区。
综上所述,本发明可提供与反应炉反应温差较小的操作气体,以提供给反应炉进行操作,从而降低操作气体对于反应炉中温度的影响,以维持晶圆制程的品质。
底下凭借具体实施例详加说明,当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1为现有反应炉装置方块图。
图2为本发明的方法应用的系统方块图。
图3为本发明的方法流程图。
图4为本发明的方法应用另一实施例的系统方块图。
附图标记说明:1-反应炉;10-反应腔;12-晶圆承载单元;120-气动驱动机构;14-操作气体供给单元;16-加热单元;18-喷头;20-反应气体供给单元;22-废气汇集单元;24-废气回收单元;26-晶圆反应区;28-废热区;30-操作气体通道;2-反应炉;40-反应腔;42-晶圆承载单元;420-气动驱动机构;44-操作气体供给单元;46-加热单元;48-喷头;50-反应气体供给单元;52-废气汇集单元;54-废气回收单元;56-晶圆反应区;58-废热区;60-操作气体通道;80-反应炉;82-加热单元;84-反应腔;86-喷头;87-反应气体供给单元;88-废气汇集单元;90-废气回收单元;92-晶圆承载单元;94-操作气体供给单元;96-气动驱动机构。
具体实施方式
本发明提供一种提供低温差操作气体的方法,其适用于提供与反应炉反应温度,温差较小的操作气体,至气相沉积反应炉的气动驱动机构,从而降低操作气体对于反应炉中温度的影响。
请参图2及图3,以说明提供低温差操作气体的方法及其具体实施方式。提供低温差操作气体的方法首先进入步骤S10,提供面上型的一反应炉1。如图3所示,反应炉1为用以提供进行气相沉积的装置。反应炉1结构包括一反应腔10、一晶圆承载单元12、一操作气体供给单元14、一加热单元16、一喷头18、一反应气体供给单元20、一废气汇集单元22以及一废气回收单元24。
反应腔10内且靠近底部设置晶圆承载单元12,晶圆承载单元12用以承载进行气相沉积反应的晶圆(图中未示),且令晶圆的反应面并朝上,晶圆承载单元12包括一气动驱动机构120,气动驱动机构120连接操作气体供给单元14,以接收操作气体供给单元14所提供的操作气体,如此利用操作气体驱动晶圆转动,以在进行气相沉积时,薄膜均匀地沉积于晶圆上面。
加热单元16提供设置在反应腔10内且位于晶圆承载单元12上方。加热单元16用于提供辐射热源给晶圆承载单元12上的晶圆。在本实施例中,加热单元16形态可为热阻式加热器、红外线加热器或感应式加热器,或者可为前述各种加热器的组合。
喷头18设置在反应腔10内,且喷头18连接反应气体供给单元20,反应气体供给单元20用以提供包括载气及有机金属气体的反应气体至喷头18喷出,令反应气体搭配加热单元16的温度,与晶圆承载单元12上的晶圆进行气相沉积反应,以在晶圆上形成薄膜。
废气汇集单元22设置在反应腔10内,以收集完成气相沉积反应后的废气,废气汇集单元22更连接废气回收单元24,以接收废气进行下一阶段的净化废气等处理。
除上述结构之外,本实施例更在反应炉1中定义出一晶圆反应区26以及一废热区28。晶圆反应区26即为反应腔10内进行气相沉积反应的区域,其余反应炉1上不属于晶圆反应区26的位置则定义为废热区28。在本实施例中,废热区28包括反应腔10的腔壁及其周边区域,以及废气回收单元22。
在本实施例步骤S10提供反应炉1后,接续进入步骤S12,提供操作气体经过反应炉1的废热区28,以加热操作气体,使操作气体成为增温操作气体。其中增温操作气体为废热区28通过接触传导、热对流传导或辐射热传导对操作气体增温,以成为增温操作气体,且操作气体根据经过废热区的距离改变增温时间。
请持续参照图3,在本实施例中,步骤S12中对操作气体加热手段系通过在废热区28中设置操作气体通道30,令操作气体在操作气体通道30中流动时,操作气体可吸收废热区28的热能,将操作气体加热成为增温操作气体。详细来说,本实施例提供操作气体通道30连通气动驱动机构120以及操作气体供给单元14,且操作气体通道30环绕设置在废热区28中,使操作气体供给单元14提供操作气体至气动驱动机构120时,操作气体经由操作气体通道30中流动,同时吸收废热区28的热能升温,形成增温操作气体。在本实施例中,操作气体通道通30过反应炉1的反应腔10底部的废热区28,操作气体根据操作气体通道通30经过废热区28的距离改变增温时间,操作气体通道通30经过废热区28的距离越长,当然增温的时间也就越多。
当然操作气体通道30除了上述实施例,通过反应腔10底部的废热区28之外,操作气体通道30也可通过反应炉1的反应腔10的顶部、两侧、顶部及两侧或底部及两侧的废热区26。操作气体通道30设置在废热区28的位置并不以上述实施例为限制。再者,由于废热区28包括废气汇集单元22,因此操作气体通道30除了上述设置在反应腔10周边的位置之外,操作气体通道通30过也可通过废气汇集单元22,令操作气体吸收废气汇集单元22的热能,形成增温操作气体。
最后步骤S14,将操作气体通道30中的增温操作气体导入反应炉1的气动驱动机构120,使气动驱动机构120通过增温操作气体作动,如此驱动晶圆旋转,令薄膜均匀地沉积于晶圆上面。
通过上述本发明的方法,能利用反应腔的热能,产生温度差异较小的低温差的增温操作气体,能降低操作气体对于反应炉中温度的影响,避免干扰到晶圆反应面上的沉积,以维持晶圆制程的品质。
接着请参图4,以说明发明另一实施例,本发明的方法除了应用在上述实施例提到的面上型反应炉之外,本发明的方法也可用在面下型(face down)的反应炉2中。请配合参照图2及图4,说明提供低温差操作气体的方法应用于面下型的反应炉2的具体实施方式。首先进入步骤S10,提供面下型一反应炉2。如图4所示,反应炉2与上述实施例相同,包括有一反应腔40、一晶圆承载单元42、一操作气体供给单元44、一加热单元46、一喷头48、一反应气体供给单元50、一废气汇集单元52以及一废气回收单元54。
在本实施例中,晶圆承载单元42设置于反应腔40内且靠近反应腔40顶部,令晶圆承载单元42上承载的晶圆(图中未示)的反应面向下,并外露于反应腔40内。加热单元46设置在反应腔40内且位于晶圆承载单元42下方。加热单元46用于提供辐射热源给晶圆承载单元42上的晶圆。其余操作气体供给单元44、喷头48、反应气体供给单元50、废气汇集单元52以及废气回收单元54的结构及设置位置都与上述实施例相同,故不再重复赘述。
在本实施例,反应炉2也包括一晶圆反应区56以及一废热区58。晶圆反应区56与废热区58定义都与上述实施例相同,晶圆反应区56为进行气相沉积反应的区域,其余反应炉2上不属于晶圆反应区56的位置,包括反应腔40的腔壁及其周边区域,以及废气回收单元52,定义为废热区58。
在说明完步骤S10所提供反应炉2的结构后,接续进入步骤S12,提供操作气体经过反应炉1的废热区58,以加热操作气体,使操作气体成为增温操作气体。其中增温操作气体为废热区58通过接触传导、热对流传导或辐射热传导对操作气体增温,以成为增温操作气体,且操作气体根据经过废热区的距离改变增温时间。
请持续参图4,在本实施例中,步骤S12中对操作气体加热手段系通过在废热区58中设置操作气体通道60。其中操作气体通道60连通气动驱动机构420以及操作气体供给单元44,因此当操作气体供给单元44提供操作气体至气动驱动机构420时,操作气体会在操作气体通道60中流动。同时因操作气体通道60设置在废热区58中,使得在操作气体通道60中流动的操作气体,能吸收废热区58的热能升温,形成增温操作气体。在本实施例中,操作气体通道通60过反应炉2的反应腔40顶部的废热区58,操作气体根据操作气体通道通60经过废热区58的距离改变增温时间,操作气体通道通60经过废热区58的距离越长,当然增温的时间也就越多。
当然操作气体通道60除了上述实施例,通过反应腔40顶部的废热区58之外,操作气体通道60也可通过反应炉2的反应腔40底部、两侧、顶部及两侧或底部及两侧的废热区58,并不以上述实施例为限制。再者,由于废热区58包括废气汇集单元52,因此操作气体通道60除了上述设置在反应腔40周边的位置之外,操作气体通道通60过也可通过废气汇集单元52,令操作气体吸收废气汇集单元52的热能,形成增温操作气体。
最后步骤S14,将增温操作气体导入反应炉2的气动驱动机构420,也就是将操作气体通道60中成为的增温操作气体导入反应炉2的气动驱动机构420,使气动驱动机构420通过增温操作气体作动,如此驱动晶圆旋转,令薄膜均匀地沉积于晶圆上面。
综上所述,本发明可提供与反应炉反应温差较小的操作气体,以提供给反应炉进行操作,从而降低操作气体对于反应炉中温度的影响,以维持晶圆制程的品质。
以上说明对本发明而言只是说明性的,而非限制性的,本领域普通技术人员理解,在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下,可作出许多修改、变化或等效,但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种提供低温差操作气体的方法,其适用于提供操作气体至气相沉积反应炉的气动驱动机构,该反应炉包括一晶圆反应区以及一废热区,其特征在于,该低温差操作气体方法包括下列步骤:
提供该反应炉;
提供该操作气体经过该反应炉的该废热区,以加热该操作气体,成为增温操作气体;以及
将该增温操作气体导入该反应炉的该气动驱动机构,使该气动驱动机构通过该增温操作气体作动。
2.如权利要求1所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:在加热该操作气体产生该增温操作气体的步骤中,其中该增温该操作气体为该废热区通过接触传导、热对流传导或辐射热传导对该操作气体增温,以成为该增温操作气体。
3.如权利要求1所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体根据经过该废热区的距离改变增温时间。
4.如权利要求1所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:提供该操作气体经过该反应炉的该废热区的步骤,包括:
提供一操作气体通道,连接该气动驱动机构且环绕在该废热区中;以及
经由该操作气体通道,供给该操作气体至该气动驱动机构。
5.如权利要求4所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体通道通过该反应炉的底部的该废热区。
6.如权利要求4所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体通道通过该反应炉的顶部的该废热区。
7.如权利要求4所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体通道通过该反应炉的两侧的该废热区。
8.如权利要求4所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体通道通过该反应炉的顶部及两侧的该废热区。
9.如权利要求4所述的提供低温差操作气体的方法,其特征在于:该操作气体通道通过该反应炉的底部及两侧的该废热区。
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GR01 Patent grant
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