TW469494B - Apparatus having reflector for forming thin film - Google Patents

Description

A： 469494 ---—_______B7__ 五、發明說明（1) <發明之技術背景 Background of the Invention〉 1·發明之技術領域Field 〇f the Invention

本發明係有關一種用以形成薄膜的裝置，更確 切來說，是有關一種薄膜形成裝置，其中在晶圓載 荷區域上備置有反射構件D 2.相關技藝之說明 Description of the Related Art 有許多種物質形成晶圓上之薄膜，用以製造半 導趙。較佳的是’在每個區域上，這些薄膜物質以 均勻的厚度形成’不管其底層的砗砌面樣式如何。 也就是說，軸承覆蓋應該要形成以達成較高確 切性的半導體。為了要達到這些情況，形成薄膜的 過程之所有必要的過程狀況，必須從供氣源均勻地 維持晶圓溫度。用以形成薄膜之薄膜形成裝置可影 響薄膜的狀態。 第1圖為習知技藝中薄膜形成裝置的橫斷面圖。 習知的裝置包含一室10，其在薄膜形成的過程中， 用以罩住晶圓與外界隔絕；一感受器16，其形成於 該室10的底部表面：以及一喷頭18。該感受器16 之上備置有一晶圓載荷區域20，而該晶圓載荷區域 20之下則有一個加熱器22。 該加熱器在晶圓24上形成薄膜的過程中，用於 維持薄膜形成之晶圓24的最佳溫度，或者用於在 該薄膜物質形成之後的熱處理該晶圓24的過程。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（2丨〇 x 297公茇） --------------裝--- - - ~ (碕先閱讀背面之沈意事項再填骂本頁) 訂‘ ，線. 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7

五、發明說明（2) 噴頭18用來嗔射出—氣趙源，其在晶圓載荷區 20上，對在晶gj 24上形成該物質薄膜是必要的。 流入室之氣趙源外的殘留氣趙，⑯會透過一個 出口 28 '髮出，該出口藉著—個備置於室10外側的 泵，形成於室10的底部。元件編號30顯示一個晶 圓24可進出的出入口。 當使用上述之形成薄膜的習知裝置時，在薄膜 升y成的過程中，副產品將會產生，該副產品將黏著 在至壁，並且將成為微粒子32»此外，當使用多室 %，晶圓將轉移到多室的小空間中，晶圓的轉移同 時也可引起副產品或者薄膜物質的轉移，其存在於 該感受器的晶圓載荷區附近β 因此，利用習知技藝的薄膜形成裝置來形成薄 膜時’黏著於室壁的微粒子32會掉下來並沉積在 Ba圓之上’或著因著轉移晶圓而產生的副產品也可 能黏著在晶圓上，導致雜質沉積在晶圓的薄膜上， 因而減低薄膜特徵與半導體設備的功能，當該薄膜 施用於一個半導體設備時。 經濟部智慧財產局員-T消費合作社印製 在晶圓上形成薄膜之後，用以穩定薄膜的熱處 理步驟在一個較高溫度之下進行，該溫度高於普通 物質薄膜形成的溫度。該晶圓的溫度決定於一個加 熱器’換句話說，就是加熱區塊所供給的熱能，但 疋查加熱器區塊開始被加熱時，該熱能分散並不均 勻。因此，晶圆中的溫度分散並不均勻。當晶圓溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公« > 469 494 A： 五、發明說明（3) 度利用加熱器升高時，短時間之内溫度並不穩定， 但在從低溫多次加熱到比較佳溫度還高的溫度的之 後，溫度將趨於穩定。 除了以上所述之問題之外，當利用習知技藝形 成薄膜時，還有一個問題就是，在薄膜形成之後的 熱處理過程中，需要花額外的時間，在晶圓上取得一個勻的溫度分散。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印^ <發明之概要說明 Summary of the Invention〉 因此，本發明之目的便是要提供一種薄膜形成 裝置，其在薄膜形成的過程中，預防雜質微粒子掉 落在晶園之上’並且在薄膜形成之後的熱處理過 ,可均勻地分散晶圓溫度，減低維持溫度穩定所 需的時間’避免晶圓上的半導體元件表現不佳，並 增加半導趙裝置的生產力。 為了要達成此目的’根據本發明，一種薄膜形 成裝置*其包含：一個晶圓加熱構件，其在上半部 有晶圓載荷區域；一個嗔頭，其位於晶圓載荷區 的相對部分，當晶園載入時，用以對晶圓表面射 一氣體源：一個反射構件，其定位於該喷頭與該加 熱構件之間’用以反射從該加熱構件中對該晶圓 荷區域放射的熱能：以及一個泵構件，用以控制 中的氣壓，該室中備置有該晶圓加熱構件、該噴頭 與反射構件’用以將在室中產生的副產品排放到 域出 裁 室 外

ΐ青 先 閱' 讀 背 面-之 ;，主 意 事 項 再 i$-~ ·%裝本衣 頁 訂 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4) 面。 該反射構件包含一個反射器，其定位於晶圓載 荷區域的相對部分，與一個支撐器，其用以支撐該 反射器。 該反射器有一個扁平的反射表面，其面對晶圓 載荷區，與一個半球形的反射器，其有面對該晶圓 載荷屈而形成的凹面鏡。 可控制該反射器上下移動，以回應於該薄膜形 成過程與熱處理過程^該可移動的反射器連結到室 外的一個驅動器與一個支撐器。 該支律器包含：第一液壓把，其連結到該驅動 器；第二液壓缸’其透過該第一液壓缸一端連結到 驅動器’而另一端連結到該反射器。該支撐器對稱 地安置於噴頭或加熱構件的周圍。 該薄膜形成裝置中，在感受器上備置有反射構 件，進而避免在薄膜形成的過程中，微粒子沉積在 晶圓上。此外’即使從薄膜形成到熱處理過程中， 沒有額外的電力供應，在熱處理時，該晶圓溫度可 以直接加熱到一個穩定的溫度，並且維持均勻的溫 度分散。另外，在穩定的溫度達成之前，並不需要 控制溫度，即使必要的話，它也只需要很短時間來 控制溫度，進而能增加半導體設備的生產力。 < 圖示的簡要說明 Brief Description of the Drawings》 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） -------------裝-- - -----訂 --------線 (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> A7 B7 d 6 9 五、發明說明（5) 為了要更完整的了解本發明的本質與目的，請 參照以下圖示的詳細說明，其中： 苐1圊為一橫斷面圊，其顯示習知技藝之薄膜 形成裝置。 第2圖為一橫斷面圖，其顯示根據本發明之第 一實施例的薄膜形成裝置，其備置有反射構件。 第3圖與第4圖為不同的平面圖，其顯示根據 發明之第一實施例之反射構件，其備置於薄膜形成 裝置中。 第5圖為一透視圊，其顯示根據發明之第一實 施例之反射構件，其中備置有一個半球形反射器。 第6圊為一橫斷面圖，其顯示根據發明之第二 實施例之薄膜形成裝置。 <較佳實施例的詳細說明Detailed Description of the Preferred Embodiments〉 本發明之較佳實施例將在以下詳細說明，並參 照附錄之圓示。 在圖示中，元件編號與相關術語將被用來作為 標記，或是作為相對應的部分，以簡化圓示與說明。 在圖示中，擴大不同區域的層或厚度以達到更 進一步的了解。 (第一實施例） 請參照第2圖，室38的底部有一個加熱構件40。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） — 111· — ·— —— — — · . I I I I I ! I 1 — I I - ί (請先閱讀背面之注意事項再蛾窵本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（6) 經濟部智慧时J-局員A消费合作社印製 該加熱構件40的上部備置了晶圓載荷區域，用以 載入一個晶圓（W)。在該晶圓（w)上形成薄膜的過程 中，在晶圓己載入該晶圓載荷區域43以後，該加 熱構件40允許該晶圓（w)被加熱到一個適當溫度， 以形成薄膜。在用以形成該薄膜的晶圓溫度穩定之 後，加熱構件40維持該晶圓的穩定溫度，直到該 薄膜在該晶圓（W)上形成為止。此外，該加熱構件 能被用在晶圓熱處理過程中，當薄臈物質在晶圓 上形成之後，用以穩定該薄膜。也就是說’該加熱 構件40可被用於提高晶圓溫度到_個穩定的溫度， 該/m·度適於熱處理的溫度，益且用於維持該穩定溫 度直到熱處理過程完成為止。 該加熱構件40備置於其上的加熱器下面’其供 應熱能給該晶圓。該反射構件44置放於在該晶圓 載荷區域之上。該反射構件44用以反射從該加熱 構件42中對該晶圓載荷區域43所放射的熱能。因 此，晶圓（v\〇的整個表面在該晶圓載荷區域43被加 熱。這樣一來，因著額外的加熱構件，晶圓（妁）的 整個表面被均勻的加熱，如該反射構件。因此，形 成所謂的”熱島效應”(HI)，藉由該反射構件44，其 顯示在該晶圓載荷區域43的一個均勻的熱能分散。 這表示，該晶圓位於”熱島效應”區域中，被均句的 加也在晶圓的整個表面。因此’薄膜物質的形成過 程允許晶圓的整個表面被加熱，以均勻的溫度分 9 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS)A4規格（210x297公笼） 裝--------訂---------線 (¾先閱讀背面之注意事項再填S本頁) A7 469494 ~ -----------— 五、發明說明（7) 散。該加熱器42包含多個加熱區塊，並且首先接 觸到該加熱器的晶圓部份便先被加熱，因此，在該 薄膜以形成之後的準備熱處理的過程中，晶園中的 溫度分散並不均勻。然而，利用該反射構件44可 避免這樣的晶圓溫度不均勻，進而在晶圓（W)上形 成的薄膜物質中產生均勻的厚度與好品質。 該反射構件44包含_個反射器46，其用以反 射從該加熱構件對該晶圓（W)所放射的熱能；以及 一個支撐器48’其用以支撐該反射器46。該反射 器有一個面對該晶圓（W)的平面鏡。平面鏡的區域 比該晶圓寬由於該晶圊是圓形的，該平面鏡的形 狀也最好是圓形的，如第3圊所示。除了形狀是圓 形之外’也可以使用長方形的平面鏡，其一邊比晶 圓見，如該反射構件中的反射器6〇，如第4圈所示。 在這樣的狀況下’該支撐器62便被分別的固定在 該反射器60的四個角上。 請參照第2圓，面對該晶園載荷區域43之反射 器46的鏡子最小區域，可能與該晶圓的最小區域 相同。然而’當考慮到該晶圓載荷區域43的熱島 效應與反射效率時，較好的是該區域中的鏡子比該 晶圓（W)還寬，並且鏡子的形狀不是平的而是凹的。 第5圖中顯示該反射器46的凹面鏡》 請參看第5圖’元件編號64顯示反射器β面對 該加熱構件40的該反射器64的反射表面是一個半 10 本紙張尺度過用中西國家標準（CNS)A4規格（21<)x2g7公爱〉 Ί. 〕裝--------訂---------線 (請先«讀背面之注意事項再填芎本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財J.局一®： Κ消費合作社印製 A7 B： 五、發明說明（8) 球形的四面鏡’其面對該加熱構件4〇。該反射器64 有一個大區域可完全覆蓋該晶圓。二個相對的支撑 器66分別連結到該反射器64的二端。該二個支撐 器只夠上下移動並支撐該反射器64，但如果是三個 支撐器的話’便可以更穩定的移動該反射器《該反 射器66包含二個液壓缸，但該液壓缸的詳細圊示 在本發明中省略’因為該液壓缸與第2圖中所顯示 之48a舆48b的第一液壓缸與第二液壓紅相同。 該支撐器以直立形式備置，並圍著該加熱構件 40。支撐器48的數目應該根據該反射器46的形狀 而決定’但必須超過二個。此外’該支撐器48數 目的決定時*最好是應該避免薄膜形成過程中所需 之氣體源流動。該分開的支撐器48含第一與第二 液壓缸48a與48b。第一液壓缸48b連結到該驅動 器50 ’其位於該室38的底部之下，以引導該液壓 缸48b。第一液壓缸48a的接觸部分與該室底部緊 密的結合’以免該室38中的壓力改變，即使是當 該室中的氣壓到達0-10·7托。第二液壓缸48b的一 端透過該第一液壓缸48a連結到該驅動器50，以 接收該驅動器50所產生的驅動力，而第二液壓缸 48b的另一端連結到該反射器46的二端。 因此’可上下移動該反射器46，到一個面對該 晶囪載荷區43的位置，利用該驅動器50。也就是 說’該反射器可介於該喷頭52與該晶圓（W)之間的 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -------------· ί I I I I I 訂 — {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智te財產局wk工消費合作社印製 469 494 A. ----B7 五、發明說明（9) 適當位置’在該晶園上薄膜物質形成的過程（例如， 一個絕緣層或一個導電層），如第2圖之實線顯示。 由於該室38中的氣壓非常低，在〇-1 〇_7托的範 圍内，在該薄膜形成過程中，從該噴頭52發射出 的該氣體源可容易的到達該晶圓（W)，在沒有任何 干擾的狀況下’即使該反射器46位於噴頭52與該 晶圓j(W)之間。然而，當該反射器46與該晶圓（VV) 之間的距離很短時，該反射器46可影響該氣源供 應。因此，該反射器46的位置應該在考量這樣情 況下決定，以達到二者之間最短的距離》 在薄膜物質形成之後的熱處理步驟中，如第2 圖之虛線所顯不的’該反射器4 6降低到一個較低 的位置，其比該薄膜形成位置還低，因此，該晶圓（W) 與該反射器46的距離可以盡可能的縮小。 如此一來’該晶圓溫度可升高到熱處理所需要 的一個溫度’並且在整個表面均勻的分散，即使是 沒有額外的加熱過程。此外，該反射器46位於該 晶圓載荷區域43之上，因而避免微粒子（p)從室壁 中掉落，沉積在該晶圓上（W)。 元件編號54顯示一個排氣口用以洩出薄膜物質 形成過程中所產生的副產品，該排氣口 54連結到 泵56。較好的是’該泵56是動力泵。或者，任何 型態的泵都可以使用’以回應該室中的壓力狀況或 過程狀況。元件編號57顯示連結到一個轉移晶圓 12 本紙張尺度適用中回國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

If n n ί - I— kt I 1 I I It ftf 訂*------線 - * f (請先flair背面之;it事項再填寫本頁) A7 A7 五、發明說明（$ B7_____ 的晶圓入口。 第^實施例： 在本實施例中，支撐器與驅動器的位置不同於 第—實施例。請參看第6圖，該驅動器70位於室39 中’與第一實施例不同。反射構件80包含反射器82 與支撐器84 ’與第一實施例相同。該支撐器84透 過該-室罩連結到驅動器70。 也就是說，相較於第一實施例，該驅動器7〇的 位置與支撐器84成相對方向。該支撐器84包含第 —液壓缸84a，其作為導管，與第二液壓缸84b， 其透過第一液壓缸84a連結到該驅動器70，以供 應驅動器所產生的驅動力到該反射器82。該支撐器 84位於該喷頭52的周圍。該支撐器84最好是對 稱地安置在該喷頭52的周圍，因此從該喷頭52所 嗜出的氣想源不會影響到其流動，並且是均勻的分 散在該晶圓（W)上。 在薄膜形成過程中，該驅動器70的操作與第一 實例相同。同樣的，不同的型態的反射器82也可 以像第一實施例中的一樣。 該反射器中的物質最好是有高度的反射效力， 並且不會改變形狀或特徵，也不會在過程中產生任 何雜質。 上述詳細的說明並不會限制本發明的保護範 圍’但藉著較佳實施例應該可以更清楚的了解《例 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公« ) -------------裝-----丨丨訂---------線 C請先閱讀背面之注-t事項再填寫本頁} 經濟部智慧財A局員工*消费合作杜印製 4 6 9 4 9 厶 a： B7 五、發明說明（4 如，熟悉技藝者可應用任何其他的支撐器結構，或 其他任何沒有馬達的驅動器，或者可左右也可上下 移動的反射器，其可不同於以上的發明說明。此外， 熟習技藝者可考慮利用一個反射器，其有一個曲面 鏡。根據以上不同型態的實施例，本發明之保護範 圍應該根據以下的申請專利說明的技術精神而決 定，—而不是上述的實施例》 如以上所述，根據本發明之薄膜形成裝置，其 中備置有反射構件，用以反射該感受器對晶圓發射 的熱能’進而在薄明形成過程中，避免任何雜質沉 積在晶圓上。此外’在熱處理過程中，晶圓的溫度 可直接加熱到一個穩定的溫度，而不必要多餘的加 熱過程，並可以均勾的分散在晶圓的整個表面上。 另外’在達到穩定的溫度之前’任何溫度控制都是 不需要的，即使必要，也只需要非常短的時間，以 便增加半導體設備的生產力。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公龙)" 一丨丨圓.丨· 五 Λ 經濟部智慧財產局員工涓費合作社印製 A7 _B7 、發明說明（θ 元件標號對照表 10 室 56 泵 16 感受器 57 入口 18 喷頭 58 反射構件 20 晶圓載荷區域 60 反射器 22 加熱器 62 支撐器 24 -晶圓 64 反射器 26 泵 66 支撐器 28 出口 70 驅動器 30 出入口 80 反射構件 32 微粒子 82 反射器 38 室 84 支撐器 39 室 84a 第一液壓缸 40 加熱構件 84b 第二液壓紅 42 加熱器 P 微粒子 43 晶園載荷區域 W 晶圓 44 反射構件 HI 熱島效應 46 反射器 48 支撐器 48a 第一液壓缸 48b 第二液壓缸 50 驅動器 52 喷頭 54 排氣口 15 {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)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 469 49 A g _______DS 六、申請專利範圍 1. 一種薄膜形成裝置，其包含： 一個晶園加熱構件，其上部分有一個晶圓載荷區 域； 一個喷頭’其定位於晶圓載荷區域的相對面部分， 當晶固載入時，用以對晶圓表面喷射出一氣體源； 一個反射構件，其定位於喷頭與該加熱構件之間， 用以反射從該加熱構件中對晶圓載荷區域放射的 熱能；以及 一個泵構件’用以控制室中的氣壓，該室中備置 有該晶圓加熱構件、該噴頭與該反射構件，用以 將在室中產生的副產品排放到外面。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反射構件 包含一個反射器，其面對該晶圆載荷區域，與一 個支撐器，其用以支撐該反射器。 3·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該反射器有 一個反射的扁平板，其面對該晶圓載荷區。 4. 如申請專利範圍第2項之裝置’其中該反射器是 一個半球形，其有面對該晶圓載荷區的_個凹面 鏡。 5. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該反射器可 上下移動。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該可移動之 皮射器透過該支撐器，連結到該室底部下的驅動 器。 16 本紙張尺度適用中國國家棵準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） f跨先fiiltl背面之:i意事項再填寫本頁} 訂- AS BS C8 DS 六、申請專利範圍 7.如申請專利範圍第5項之裝置，其中該可移動之 反射器透過該支擇器，連結到一個室頂上的驅動 器。 8’：申凊專利範圍第5項之裝置’其中該支撐器包 3 ·第-液壓k，其一端連結到該驅動胃；第二 液壓缸，其透過該第一液壓缸連結到該驅動器’ 用以接收從該驅動器產生的驅動例，並且其另一 端連結到該反射器。 9.如申請專利範圍第2項之裝置，其中該支撐器被 對稱地安置於該加熱構件或該喷頭周圍。 --------------裝--- (诗先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁} 丨線 經-邹智慧財產哥員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）