TW390914B - Fluid delivery system and method - Google Patents

Description

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 發明领域： 本發明係關於半導體基材處理設備之領域。更詳言之 本發明係關於一種流體傳送系統，其以緊鄭該處理室的方 式被裝設且此有助於一模組處理系統設計之產生。 發明眢景： 於積體電路之製造中，設備已被發展成可在未將基材 移出一真空環境下進行數種順序之處理步驟來自動化進 行基材處理’故而減少基材之輪送時間及污染。此等系統 現已揭示於例如梅登等（Maydan et al)之美國專利第 4,951，601號，其中複數個處理室被連接至輸送室。於中 央輸送室内一機械手臂令基材通過不同之相連處理室内 之缝閥且於該♦處理室内處理完畢後收受該等基材。 於真空處理宣内進行之處理步驟典型地需要沉積或 蝕刻於一基材面上之多重金屬，介電層及半導體膜層。此 等處理之實例包括化學氣相沉積（CVD)，物理氣相沉積 (PVD)，及蝕刻方法。雖然本申請案主要係討論諸cvd處 理室及系統’本發明相同地可施用與其它諸處理室及系 統’其使用一流體來做氣體傳送或產生氣體。 處理室被用來沉積薄膜於半導體基材上。沉積該等薄 膜之處理使用多種氣體提供於室内以進行該處理。例如， 諸處理室典型地使用一種洗滌氣體如氬被導至基材邊緣 之背面，提Hi条氣體遮罩〃防止於該基材邊緣及背面 沉積。此外，欲沉積至基材上之材料典型地被引入—懸浮 第4·頁 --7------φ^-衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 X, 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ---- ----B7 五、發明説明（） 一種載送氣體如氦之處理室。通常用於沉積諸膜於基材上 之諸材料於室溫下係呈其液態相（如DMAH，TEOS， TDMAT)。故而，為了將此等材料引入該處理室，該材料 典型地被充填至一氣化器使得其變得與該載送氣體混合 且為該載送氣體所携帶》—種氣化器之實例為一鼓泡器。 於一鼓泡器中，一載送氣體被引入沉浸於該液體材料之喷 嘴以產生該載送氣體之之氣泡，其通過該液體上升。結 果，該液體材料被氣化至該載送氣體中且與該載送氣體混 合且該混合物被引入處理室中以於該基材上沉積該材 料。其Έ氣體亦常用於諸基材之處理如以作為一種系統洗 滌劑（如氮）或一種反應劑（如氫及氧）。 如第1圖所示之先前技藝圖式，用於控制且傳送該氣 體至不同處理室之氣體傳送系統通常係被安置於該系統 之背面。故而，必須安裝導管來將各處理室連接至該氣體 傳送系統。該導管典型係由該氣體傳送系統平台下方延伸 至諸各別處理室》該系統之安裝及維修以及任—系統組件 之替換基於該實體之導管故而需要實質之人力。 此外，於該處理系統背面安置該氣體傳送系統需要將 該氣體傳送系統之控制器安置在離該處理室一段實質距 離外，典型地平均約1〇英呎。故而，連接至該處理室之 氣體傳送（例如該氣體由該氣體傳送系統抵達該處理室之 時間）對於該處理室相對於該氣體傳送系統之位置可能很 敏感，其可影響該步驟之重覆性及可導致系統内之冷凝。 進而，將該氣體傳送系統置於該系統背面浪費空間且降低 第5頁 本紙張尺度適财aii縣（CNS) A4i格（21gx 297m ) - -一--- (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標隼局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明説明（） 該系統組件之移動性，阻礙互換性及彈性，使得該模組系 統較不方便》 故而’有需要增加該系統之可重覆係及提供一氣體傳 送系統其可促進互換性及一模組之設計。 發明目的及蛔诚： 本發明一般係提供一種接近該處理室來安置之氣體 傳送系統。更詳言之，本發明提供一種處理基材之設備， 其包括一處理室及一氣體傳送系統。該氣體傳送系統係以 流體連通且被用以供應一或多種處理氣體至該處理室 中。該氣體傳送系統係鄰近該處理室來安置且較佳地連接 於其上。較佳地該氣體傳送系統離該處理室不超過2至3 英叹遠’使得該氣體僅必.需於其間移動2至3吸遠。 本發明一要點係在提供一種處理室模組，其包含一支 撐該處理室之模組支撐架及該氣體傳送系統。該模組支撐 架具有一組連接其上之輪子以加強該處理室模組之移動 性。本發明另一要點係在提供一種將一氣體傳送至一處理 室之方法，包括將該氣體傳送系.統安置於接近該處理室處 及提供其間之流體連通。 圖式簡軍說明： 於上簡要摘述之本發明之更詳細插述可參考其由後 附圖式顯示之具體例來提供，使得本發明上述特性優點及 目的得以達成且更詳細地被理解。 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0\297公楚） (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 __B7 五、發明説明（） 然而應注意地’後附圓式僅顯示本發明之典型具體例 其故而不應視為限制本發明範令，因為本發明可用於其它 相同有效之具體例。 第1圖為一先前.技藝處理系統之部份透視圈，該系統具有 氣體傳送系統安置於該系統之背面。 第2圖為該處理室及該氣體傳送系統之透視圓，該氣禮傳 送系統被緊鄰固定在具有輪子之模组支撐架上。 第3圖為第2圖所示系統之正視圖，顯示一特殊氣體傳送 系統之各別组件。 emu dn HI n^i ^ m^i I (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 圖號對照說明： 10 氣趙傳送系統 30 處理室 1 1 92 負載鎖定件 90 輪送室 訂 1 22 氣化器 50 模组支撐架 I 1 94 平台 52,54 輪子 1 1 14 流體供應器 16 液流計 1 1 18 注入控制閥 20 閥 >· 1 12 氣體供應管線 12a 氬氣供管線 1 1 12b 氩氣 12c 氮氣 j 12d 氦氣 1 1 發明詳細說明： 1 1 1 本發明一般提供一 種氣體傳 送系統10 ’其緊鄰該處理 I 1 | 室30設置且連接至該處理室。 為求描述之清晰及簡易， 1 1 第7頁 本紙張尺度適财@财辟(CNS ) A4im ( 210 X2*9^^- 經濟部中夫標準局負工消費合作社印裝 A7 -----— —_ B7 五'發明説明（） ~ — 如下說明王要係參考一種CVD處理室及系統，不過本發 明同樣地可施用於使用流體傳送系統之其它類型處理。此 外，雖然說明經常使用術語"氣體"，應了解地本發明可施 用於所有類型之流體。 如第1圖所示，基材處理系統典型地包含一種組合， 有負載鎖定件92透過其基材被引入該系統，一輸送室9〇 其座落一機械手臂來移動系統内之基材，及複數個處理室 3〇各被用於在基材上進行特殊的處理步驟。典型地，在處 理室30内進行的步驟涉及在基材面上薄膜材料之沈積。 如先前所述地，該膜係藉由以氣體形式將基材上欲沉積之 材料引入處理室30中來沉積，使得可產生更均勻之膜。 通常將被沉積的材料於室溫下係呈流體形式.再者， 該材料於一氣化器22(示於第3圖）如一鼓泡器來被氣化進 入一載送氣體。支撐該材料之載送氣體而後被通入處理室 3 0以將材料沉積於基材上。故而，該處理系統必需亦包括 一氣體傳送系統10(其含氣化器22)及亦包括其它流體傳 送组件，其為導引及控制含該材料之載送氣體流流至該處 理室30。 此外，處理室30需要其它氣體以完成該處理。例如， 一硃滌氣如氬典型地被引導於該基材邊緣之背面以防止 於該基材之傾斜邊緣及相對粗糙背面處該材料之沉積。以 此方式，該洗滌氣有助於減低在系統内粒子產生之風險。 而且，有些氣體如氮氣被用於在起動時（start_up)或後續處 理時來清洗系統。類似地’其它氣體如氧及氦被用來作為 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X29?公益} (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1)

經濟，邓中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ — 五、發明説明（） 反應物以促進該材料在基材上之沉積。從而，該氣體傳送 系統1 0必須要供應且控制於各處理室3 0之處理中所須之 .所有氣體。 如前所述’.先前技藝之系統將氣體傳送系統10設置 於該系統之背面且而後於該氣體傳送系統10及該處理室 30間提供管道或流體連通管線來產生氣體運送，其依該處 理室30於系統内之位置而定》—般地，該氣體傳送系統 10離該處理室30平均約1〇呎遠。故而，於先前技藝設計 中氣體傳送之變數如氣體抵達該處理室30之時間’該氣 體最初進入該處理室30之濃度及氣體之終止，大部份依 該處理室30於該系統内之位置而定。此種遙遠設置可能 會導致在連通管線中冷凝作用及可影響該系統之重覆 性0 如此，於克服此等問題及提供更大重覆性之努力下’ 本發明將伴隨一已知處理室30之氣體傳送系統10設置於 接進該處理室處，較佳地連接於其上及/或於一常見之模組 支撐架上。較佳地，該氣體傳送系統1 0係相對於該處理 室夠近處設置使得用於將氣體運送至該處理室30之連通 管線最多僅約2至3呎遠。故而，如在此使用般，術語" 接埤"，"緊鄰"及"鄰近"當係指該氣體傳送系統10對該處 理室3 0之相對位置時，意指該等組件相隔不大於約5呎 遠。將氣體傳送系統10接近該處理室10安置會增加重覆 性因為該系統對該處理室30之位置並不敏感。同樣地， 基於該氣體必需行經距離之減少’該系統遭受較少冷凝及 第9貰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公益） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局負工消费合作社印M A7 B7 五、發明説明（ 較佳導電性（conductance)。 第2圖顯示該處理室30及被固定在—常見模組支撐 架5 0之該氣體傳送系統。如圖所示，該模組支撐架$ 〇為 一種架組#，由S硬之材料所構<，該#料可輕易地 支撐該處理室30及該氣體傳送系統1〇之重量。雖然模組 支撐架50可固定地被固定至（或一部份之）平台94(見第工 圖）’該模組支撐架較佳地為一分離元件’其包括被固定 於下端之一組輪子52以提供該模組支撐架5〇移動性。較 佳地，該模組支撐架50包括至少4個輪子以提供穩定性。 應注意該模組支撐$ 5G為較佳，因為其對該系統加添一 移動元件及模組性。然而，本發明之主要焦點係在重新安 置該氣體傳送系統10至較先前設計距該處理室3〇更近之 處。故而，雖然如下說明主要係指連接於該模组支撐架5〇 上之各別組件，該模組支撐架5〇可被去除且該處理室3〇 及該氣體傳送系統10可被固定在任合可利用表面只要它 們緊鄰被固定》 據此，於-較佳具體例中，該處理室3〇被連接至該 模組支撐架50。類似地，該氣體傳送系統含有伴隨於該處 理室30之氣體傳送組件亦被連接至該模组支撐架5〇。該 ”傳送系統10及該處理室3〇藉由流體連通管線來相互 連接。該處理纟30可為任何處理室，其中基材被處理且 於該處理中其使用一流體β此等處理室3〇之實例包括CM 處理室及PVD處理室。 該氣體處理系統1〇通常包含於該伴隨之處理室 第10頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格 (210X 297公益 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 Α7 Β7 五、發明説明（） 進行之處理所需之所有氣體傳送元件。第3圖顯示—被固 定於一模組支撐架50上之CVD型處理室3〇連通至亦被 固定於該模組支撐架50上之一氣體傳送系統上。該氣體 傳送系統1 〇被打開以顯示與此特殊處理室3 〇結合之諸氣 體傳動組件。注意本發明並不限於此特殊氣體傳送系統 10,但可適用至任何型式之氣體傳送系統1〇。於第3圖内 所顯示之實施例，該氣體傳送系統1〇包含之此種處理之 典型組件包括閥20’ 一液流計16，連通管線#，一注入控 制閥18’迂迴管線#，包括一流體供應器14之氣化器22。 其它典型之组件包括它如測量裝置（如熱電偶），監控顯示 器’脫氣器’氣體供應器，泵，及溫度控制系統（如電熱 器）。 於第3圖所示之實例包括四組氣體供應管線。一組氣 體供應管線12a供應氬至該處理室以作為底洗滌氣，其預 防於該基材之背面及邊緣沉積。其它三組氣體供應管線12 提供氫12b，氮12c及氦12d至該處理室30。該氫及氦典 型地與含有結合被氣化材料之載送氣體被引入該系統。氦 亦作為該系統之載送氣體。如於圖所顯示，該連通管線將 氦導引至該氣化器或鼓泡器，於該處材料被氣化至該載送 氣蟫。含有該材料（如TEOS或TDMAT)之載送氣體於伴隨 氬及氫通至該處理室30前通過二液流計16且而後通過該 注入控制閥1 8。該氮氣主要作為洗滌氣於維修或起動後洗 條該系統。一旦氣體離開該氣體傳送系統1 〇其僅需要最 多流過2至3呎遠，因為於本發明中該氣體傳送系統1 〇 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规格（210χ297公总） —/---^-----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-ιτ -^>7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 ~~-—-------±1___ 五、發明説明（ ) ~" — 接近該處理室來設置，且較佳地被連接至該處理室上。 除了増加系統之重覆性且減少於系統内形成之冷凝 外，本發明藉由將該氣體傳送系統i 0接近該處理室3 0來 故置亦促成一模組系統，其中各別處理室3 〇可被移動且 替代無需重新設計整個系統。於先前系統中，如於第i圖 所顯示者，該處理室30於該系統内被固定至該平台94。 故而’若處理室30中其中一者壞了，該系統被關閉直至 抽壞疋處理室30被修復或替代。然而，一固定之處理室 30之替代需要該處理室30由該平台94及該系統上物理地 被拆離及移開。雇而’於該系統維修期間該系統可被關閉 相當長時間。此外，該系統之修正需要該系統被重新製造 以接受一新顆或不同處理室連接至該系統及該氣體供應 管線。為了克服先前技術之缺點，該產業已朝向更具模组 性設計來發展，其中各別之處理室3〇可彼此互換。以此 方式’當一處理室30損壞時，其可迅速地被移除且一新 顆之處理室30可輕易地被滾至該損壞之處理室位置，同 時損壞處理室被修復，類似地，使用模組設計之處理系統 基於其可互換性更容易設計及更新。 本發明藉由將結合各別處理室3 0之該氣體傳送系統 1〇_接至該處理室30且將彼此接近之該氣體傳送系統1〇 及處理室30設置在一可移動推車即該磨組支撐架上促成 此可互換性。將該等組件連接在一起消除將該處理室30 以管連通至一遙遠氣體傳送系統之需求。此外，當系統被 改變時’該系統之氣體送系統1 〇不必重設計因為該傳送 第12頁 本紙張尺度適用中國國g準（CNS )八4規格（210Χ 297公泣） ~~'~一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（) 系統10被連接至相關之處理室上。更者，伴隨該處理室 3 0及該氣體傳送系統10之維修問題可以更輕易地被處理 因為一替代模组可以輕易地迅速插入該系統同時該模組 被修復。更者’將氣體傳送系統1〇接近該處理室來設 置減少伴隨該處理室30及該模组製造及組合之時間，人 力及成本’因為彼此相連之連通管線較短且可於工廢安 裝，於該處諸組件更容易被接近而非位於遙遠位置之清潔 室。 雖然前述說明係指本發明之較佳具體例，本發明其它 及更多具體例可在未悖離其基本領域下被設計且其範鳴 係由申請專利範圍來決定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂； 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 肓 3 一家 國 -國 中 用 適 度 尺 張 :紙 一賴

Claims (1)

1. 1. 一種使用一或多種氣體來處理一基材之設備，其至少包 含：. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) 一處理室（30); 一氣體傳送系統（1 〇)以流體連通至該處理室（3 0)且 供應該一或多種氣體至該處理室（30);及 該氣體傳送系統（10)接近該處理室（30)設置。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該氣體傳送系 統被連接至該處理室。 3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含： 一模組支撐架（50)，其中該處理室及該氣體傳送系統 被連接至該模組支撐架。 4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其更包含輪子其連 接在該模組支撐架（50)之下端。 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該處理室為 CVD處理室。 6.如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含： 一組氣體供應管線（1 2)與該處理室以流體相連通； 及 複數個閥（20)與該組氣體供應管線及該處理室以流 第u頁 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS )八4规格（210X2【)7公釐）

   1. 一種使用一或多種氣體來處理一基材之設備，其至少包 含：. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) 一處理室（30); 一氣體傳送系統（1 〇)以流體連通至該處理室（3 0)且 供應該一或多種氣體至該處理室（30);及 該氣體傳送系統（10)接近該處理室（30)設置。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該氣體傳送系 統被連接至該處理室。 3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含： 一模組支撐架（50)，其中該處理室及該氣體傳送系統 被連接至該模組支撐架。 4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其更包含輪子其連 接在該模組支撐架（50)之下端。 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該處理室為 CVD處理室。 6.如申請專利範圍第1項所述之設備，其更包含： 一組氣體供應管線（1 2)與該處理室以流體相連通； 及 複數個閥（20)與該組氣體供應管線及該處理室以流 第u頁 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS )八4规格（210X2【)7公釐） A8 B8 B90914 〇l —-------------—-----：--------— 申請專利範圍 體相連通以控制於其間之流動。 7.如申請專利範圍第6項所述之設備’其更包含一氣化器 (22)。 8 ·如申請專利範園第1項所述之設備’其中該氣體傳送系 統（10)及該處理室間之距離少於3呎大於〇呎。 9 · 一種處理室摸組設備，其至少包含： 一模組支撐架（50); 一處理室（30)連接至該模組支撐架（50);及 一氣體運輸系統（10)連接於該模組支撐架（50)且用 以供應一或多種氣體至該處理室（30)。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該氣體傳送系 統（10)接近該處理室（30)設置。 1 1 ·如申請專利範圍第9項所述之設備’其中該氣體傳送系 統（10)被連接至該處理室（30)。 ’ 1 2.如申請專利範圍第9項所述之設備，其更包含輪子其連 接在該模組支撑架（5〇)之下端。 1 3 .如申請專利範園第9項所述之設備，其中該處理室為 第15貫 本紙張収_悄卿斜·（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 〕-----------IT—----- 經濟部智.1財產局員工消費合作社印製 ABCD S90914 六、申請專利範圍 CVD處理室。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 4 ·如申請專利範圍第9項所述之設備，其中該氣體傳送系 統（1 0)及該處理室（3 0)間之距離少於3呎大於0呎。 15.—種傳送一或多種氣體至處理室之方法，其至少包含下 列步驟： 接近該處理室設置一氣體傳送系統以供應該一或多 種氣體；及 於該氣體傳送系統及該處理室間提供流體連通。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其更包含連接該 氣體傳送系统及該處理室至一常見之模組支撐架。 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其更包含將該氣 體傳送系統及該處理室以彼此相隔少於3呎大於0呎來 設置使得該一或多種氣體於其間之流動必少於3呎大於 0呎。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其更包含將該氣 體傳送系統及該處理室以彼此相隔少於2呎大於0呎來 設置使得該一或多種氣體於其間之流動必少於2呎大於 0呎。 第16頁 本紙張尺度適用中國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）