TW486756B - Reactor with remote plasma system and method of processing a semiconductor substrate - Google Patents

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五、發明説明（） 本發明有關於處理反應器，且尤其有關於熱處理用的處理 反應為及基板上薄膜應用的化學沈積.，如半導體晶圓，其中 化學反應物於注人反應器的處理室之前即反應，以提供基板 •處理情況的更佳控制及產生新的半導體元件應用。 訂 半&體基板的數個製程步驟需要在高溫下作化學反應，因 此控制氣流及壓力以及晶圓溫度即可達成沈積及回火製程的 #工制’已研發出多種方法以測量製程中基板的溫度，以改良 各製程的控制，例如美國專利5814365號揭示一種改良反應 為及加熱為以均勻的將基板加熱，以及提供一種溫度測量裝 =以強化加熱過程的控制，以強化各半導體製程，包括觀 矛貝蝕刻回火，熱處理等，及一種改良氣體注入裝置以進 一步強化各製程的控制。該美國專利5814365號揭示的在此 〜考准熱處理及化學沈積過程中產生的高溫有時會限制 裝置應用，而且導致沈積膜的不穩。 線 制因此需要—種處理反應器’其能傳送反應氣體以強化沈積 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

衣私及減）製程溫度以提供新的裝置應用以及使沈積膜穩 ^ 〇 N 發明總結 灿本發明提供—種處理反應器具有改良的氣體注人系統，氣 體注入系統能減少製程溫度及強化某些應用中的沈積率，此 外氣to主入系統能在處理外殼中提供新的裝置應用。 在本發明的形式中’―種處理半導體基板之反應器包括一 ΡΓΑΙ95 Μ氏張尺度適财國训·公酱） 486756 Δ7 Α7 Β7 五、發明説明（） 反應器外殼以界定一處理室及支撐半導體基板，及至少一氣 體注入裝置。氣體注入裝置將至少一氣體注入處理室及基板 中，且可以將注入處理室之氣體離子化以增加氣體與基板之 .反應，以強化半導體基板之處理。 在一特徵中，氣體注入裝置包括一電漿產生器使氣體離子 化以注入氣體電浆，較佳地，電漿產生器使處理室之氣體外 部離子化以隔離基板與電漿產生器，在一較佳形式中，電漿 產生器產生一電磁場及氣體離子化以注入氣體電漿。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在另一特徵中，氣體注入裝置包括一氣體注入管以傳送離 子化氣體至處理室，注入管最好包括複數個孔，俾離子化氣 體能由此注入處理室。在較佳形式中，氣體注入管包括一石 英管，在其他特徵中，氣體注入裝置更包括一電漿產生器使 氣體離子化以注入氣體電漿，注入管將產生器之離子化氣體 注入處理室，在較佳形式中，氣體注入裝置更包括一輸送管 與注入管連通，以輸送氣體到注入管，電漿產生器將氣體離 子化以注入輸送管中之氣體電漿，較佳地，電漿產生器包括 一產生器管與輸送管連通，且在產生器管中產生電磁場使氣 體離子化以經由輸送管而流入氣體電漿，例如輸送管具有比 產生器管大的直徑，以便氣體在輸送管中分解及離子化。 在其他特徵中，氣體注入裝置包括至少2個氣體注入管， 其中之一將第一氣體注入處理室而第二氣體注入管將第二氣 體注入處理室，氣體注入裝置使至少一氣體離子化成為氣體 電漿以注入處理室。 ΡΓΛI ()5 _2___ 本紙張尺度適用中國國家標準（C^S ) A4規格（210 X 297公釐） 486756 Α7 Β7 五、發明説明（） * (請知閲讀背•面之注意事項再填 根據本發明的另一形式，處理半導體基板之反應器包括一 反應器外殼以界定一處理室且可支撐處理室中之基板，一電 漿產生器將至少一氣體離子化成為氣體電漿，及至少一氣體 注入器，將離子化氣體注入處理室及基板以處理該基板。 .在一特徵中，電漿產生器包括一產生器管及一線圈其在產 生器管中感應一電磁場，以使氣體離子化以流入產生器管， 而產生器管將離子化氣體引入氣體注入器以注入處理室。 在其他特徵中，外殼包括蓋子而氣體注入器則支撐在蓋子 中，較佳地，電漿產生器由處理室外之蓋子支撐以使基板與 電漿氣體產生器隔離。 在其他特徵中，反應器包括至少2個氣體注入器以便將至 少一氣體注入處理室，較佳地，氣體注入器互相隔離以避免 污染。 在本發明的另一形式中，一種處理半導體基板之方法包括 提供一處理室，支撐基板在處理室中，使氣體離子化及將離 子化氣體注入基板下之處理室以處理半導體基板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳地，將氣體離子化成為氣體電漿，例如藉由施加電磁 場如射頻場至氣體，在其他特徵中，用離子化氣體清潔基板。 可知本發明的反應器提供比習用反應器更多的優點，藉由 將凹陷氣體離子化，氣體與半導體基板的凹陷會更強，結果 ，可大幅減少處理此一基板的溫度，處理溫度減少之後，即 可得到穩定的沈積膜，且可達成新的裝置應用，以下配合附 ΡΊ'Λ 195 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 ΟΧ 297公釐） A7 B7 五 、發明説明（ 圖來說明本發明料細㈣即可更明了本發㈣這些及其他 目的，優點，目標及特徵。 附圖簡單說明 圖1是本發明反應器具有電漿產生器系統的立體圖， 圖2 τξ：沿著圖1線11 _ 11看去的剖視圖， 回 圖2Α疋圖2剖面Π A-11Α的放大剖面圖， 3 3疋圖2反應态的氣體注入管的放大圖形， 圖4是圖1反應器的蓋子的放大頂視圖， 圖5是圖4蓋子的放大底視圖， 圖6與圖2類似，說明本發明電漿產生器系統的第二實施例 ，及 、 圖7是圖6電漿產生器系統的放大圖形。 較佳實施例詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖1，本發明的反應器10可處理半導體基板，反應器 適於執行半導體基板12(如半導體晶圓）上的各種製造及 處理，包括熱處理，熱回火，磷氣體回流，及薄膜應用的進 一步化學蒸氣沈積，如氧化層膜，氮化膜，摻雜及未摻雜聚 矽腠，矽晶層及鎢金屬及矽化鎢膜等，在半導體裝置的製程 中。詳如以下所述，反應器1〇包括氣體注入系統16其將反 應氣體注入反應器的處理室18以處理基板12，氣體注入系 統16包括電漿產生器14以提高反應氣體的能量位準，最好 是在注入室18之前。電漿產生器14最好將凹陷氣體離子化 PTA195 Λ 本紙張尺度適用中國國家榡準（CpS ) M規格（210X297公釐） 五、發明説明（） 以〉主入反應器的處理室18，更佳的，將反應氣體離子化成為 電聚’以降低電子溫度及減熱，及在一些應用中去除加熱， 與多數的化學蒸氣沈積製程，此外，藉由將反應氣體離子化 ’可加強沈積膜的穩定性，此外，詳如以下所述，電漿產生 器14最好在反應器外部，以及在注入反應器之前將反應氣體 離子化’因而使半導體基板與電漿場的高電子能量隔離，以 防止改變基板，如裝置損壞及/或失效，其通常發生在基板曝 露在咼電子能量之下。 在圖2中，反應器10包括：加熱器裝置20將基板加熱（ 最好是均勻的），及放射測量裝置22以便在處理時繼續放射 測量基板的裝置側的平均 表面區域，以便調整處理時傳送到基板的熱量及/或分佈，關 於較佳加熱器的詳情可參考Micro C Techonologies，Inc_ of Grand Rapids，Michigan所有的美國專利案5951896，其在 此供參考。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

參考圖2，反應器10包括外殼24以形成處理室18，基板 12支撐在平台26的處理室18上，其由適當的材料製造如碳 化矽塗石墨，石英，純碳化矽，鈷化鋁，鋁，鐵等，其在裝 置侧12a朝向外殼24的上壁或是蓋子28，關於平台26的較 佳實施例可參考美國專利申請案名稱A SUBSTRATE PLATFORM FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE DURING RAPID HIGH TEMPERATURE PROCESSING AND METHOD OF SUPPORTING A ivr,\ me _____ -- S 一— 本紙張尺度適用中國國家標準（C^IS ) A4規格（21 〇X 297公釐） 486756 A7 B7 五、發明説明（） SUBSTRATE，申請日 1997/08/15，申諝號 08/912, 242，及美 國專利案 6007635 號，名稱 A PLATFORM FOR A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND METHOD OF SUPPORTING A SUBSTRATE DURING RAPID HIGH TEMPERATURE PROCESSING，發明人 ImadMahawili ，受讓人 Micro C Techonologies，Inc. of Grand Rapids, Michigan，其在此供參考。 平台26最好位於第二旋轉外殼32的上壁30的凹陷30a 之中，外殼32最好旋轉支撐在底部34的外殼24中，底部 34及第二外殼32旋轉支撐在外殼24的底壁36之上，且最 好使用習用磁耦驅動機構38或其他適當驅動裝置來旋轉，其 可經由真空而使底部34旋轉，依此，旋轉基板12以提供整 表面上均勻的熱及反應氣體施加，這是熟於此技術者了解的 。底部34及外殼32的每分鐘轉數（rpm)是可以預設的’例如 依特定製程而最好在5到60rpm之間，這也是熟於此技術者 了解的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在較佳形式中，加熱器裝置20完成被外殼32及平台26 包圍，當置於外殼32之上時可以包圍加熱器裝置20。平台 26能適應各種基板大小，例如150到300mm及較大直徑的基 板，平台26支撐基板12其與蓋子28的下表面28a以一空間 分開’以形成處理室18，處理室18最好用氣體注入裝置16 中的真空孔來抽真空，如以下所述。·較佳的，基板12通過室 閥39而進入真空室18，且用習用晶圓傳送裝置（未示）如習 ΡΤΛ195_ /： _ 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Μ規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（ 用的自動傳送機姑、-rr w , Λ 俄械而置於平台26之上。 入Α: 了24在：氣體注入裝置16包括歧管4°以便將氣體注 ，=，t ’由複數個氣體注入管46形成歧管4〇 二“疋分開排列的，且支撐在蓋子28之中，較佳 的管46包括麵絲时，❹石英或料等，結果，室 * Φ-中:粒子π木在沒有氣體注入系統中的金屬焊接之下而 心、，在較佳形式中’各氣體注入管46與相鄰注入管隔 離且以類:方式與通道對齊，可參考美國專利案5814365號 所以歧:40將氣體注入基板的各區域，其中發生薄膜沈積 、’此外各管46最好是以可拆去的方式支#在蓋子28之中， 以便將至少一個管46去除作清潔或是替換。 氣體注入歧管40也可組裝成模組而位於蓋子找之中，以 便能將整個模組及各管去除，歧管40也包括氣體注人環41 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二在g 46四周，而排氣歧管44也類似的在管46四周即内 氣版/主入％ 41軸向的内部，注入環41 一般用以將惰性氣體 如氮等注入處理室18，及導引惰性氣體到基板四周以形成氣 體障蔽，以便反應氣體注入氣體注入管仙之中時，將反應氣 月旦限制在各官46下面的基板區域中，因為真空排氣管44與 亂體注入管46相鄰，排氣管44與氣體注入管46相鄰，以便 任何離散的氣體分子（從接近排氣管44下面區域中遷移）會 從處理室18排出，因此氣體注入管引入的氣體會限制在處理 £ 18的不同體積中，以及在基板12的不同區域中。 ΡΊ Λ195 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2 Κ) X 297公董） 486756 A7 B7 五、發明説明（ {請I閲讀背.vk之注意事項再§·'馬一 茶考圖2a及3，各管46包括複數個孔48，其由雷射鑽鑿 而形成’以便將管中的各氣體導引或是分散到基板12中，各 孔的大小，位置及導程是可變的，以改變氣流，及沿著管46 •的長度而改變以調整注入氣體的大小以使基板12的氣體分 布最佳，較佳的，氣流分散使較少氣體導引入基板中央，而 不是基板周邊，參考美國專利案5814365號。依此，管46 的功能與灑水器類似，參考圖2a，歧管4〇最好包括3個管 ，即中央管46a及2個外管46b，46c，此外各管46a，46b，46c 可以將各氣體如各反應氣體注入基板12，例如第一反應氣體 可通過中央官46a而注入，而第二反應氣體可通過管4此及 46c而注入。依應用而定，可個別控制各管的流量，以便能 一起開啟，循序開啟，或是隨意的在各關閉周期之間開啟。b 此外可以從一管將反應氣體關閉，將惰性氣體注入管以控制 晶圓表面的反應情況，及防止反應污染物的回流，範例各管 46a，46b，46c可以與特定氣體注入結合，熟於此技術者^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 解，可使用各種氣體，及選擇性的引入孔48，例如用氫，氬 ，鎢，六氟化物處理基板12。 參考圖3，各管46a，46b，46c分別包括（或是與其連通）— 傳送管5Ga，5Gb，5()C，其從管46a，哉咖延伸通過蓋子⑼ ’各傳送管5Ga，5Gb，50c最好分別串聯到—個大直徑輪送管 52a，52b，52c，其在室18之外且在蓋子28之上。例# 50a，50b，50c，46a，46b，46c 各具有約 〇· 25 英吋的方向，: ΡΤΛΙ95 本紙張尺度適用中國國家標準（C^S ) A4規格（210X297公慶） 486756 A7 B7 五、發明説明（） 46a，46b，46c具有約0· 20英吋的孔直徑，輸送管52a，52b，52c 請 •先 閲 讀 背 •面 之 注 意 事 項 再 填， 馬 各具有0· 5到1英吋或更大的直徑，當氣體以減壓輸入此中 央氣體注入器時，例如在1托以下（一般在〇· 1到〇· 3托之間 )’且同時使電漿產生器動作，氣體即在較大石英管的較大範 圍中分解及離子化，輸送管52a，52b，52c也最好由非反應材 料（如石英或礬土）形成，且經由管5〇a，5〇b，50c而傳送離子 化氣體到管46a，46b，46c，且較佳的傳送離子化氣體到電漿（ 詳如以下所述）。 在圖5中’氣體注入歧管40包括排氣歧管44，如上所述 ，排氣歧管44在管46a，46b，46c的四周，以提供反應氣體不 能延伸到的額外邊界，除了從處理室18將未反應氣體去除之 外，排氣歧官44也可防止反應氣體的回流污染，在與注入環 41 e併之下’排氣歧管44控制基板12上的膜沈積，因而導 致區域膜沈積，且更能使用以下的任何放射測量系統。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在較佳形式中，在注入之前將注入室18的氣體離子化，以 便在注入室18之前將氣體的能量位準提高，在較佳形式中， 電漿產生器14裝在反應器之外，以使高電子能量與電漿場隔 離，以免到達反應器中正在處理的基板，藉由將電漿場隔離 ，系統可防止因高電子能量而使基板發生變化，該高電子能 里冒使衣置失效，電漿產生器14產生電磁場，以便在進入輸 迗官52a，52b，52c之前使反應氣體流動，此外，可以在注入 室18之前將一種或是所有的氣體離子化，產生器μ包括一 _PTAI95_____ 本紙張尺度適财（〒）A4g ( 2^^公麓） 五、發明説明（） :節空洞(如微波空洞)，其繞著管Ha且插入各輸送管 a :2b，52c’使用含適當電氣匹配網路的微波產 外電漿產生，此高頻交流雷详人 甩、入调即空洞（其繞著管14a)， 1好由石英或礬土材料製造，而其中要_的氣體會流動 在某-功率下，流動的氣體原子會激勵甚至離子化（這是依 輸^力率而定），存在且離子化的氣體原子接著使用石英或礬 土官分配器而直接快速送人晶圓，-旦存在氣體進人室，氣 體即與室中的另—氣體反應及/或與^ ®表面本身反應，- -產u 14而進人輸送管似，52b，52c(其最 好提供較大的通道）’各氣體即料化而分解（且更佳的離子 化成為氣體電漿）’結果，注入室18的氣體與半導體基板的 反（更強.亥基板如矽’鍺，鎵等，而且減少達成薄膜沈積 所需的製程溫度。例如 範例1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 田非離子化甲矽烷及氧於300m托及400°C之下注入習用反 應為至而到達矽晶圓時，反應率一般約為每分鐘丨5〇埃，當 甲石夕烧及氧的電漿於相同情況下下注入習用反應器室18時 ’沈積率即大於每分鐘15⑽埃。 範例2 右反應氣體離子化成為電漿，更在約400°C達成400m托及 750°C的曱矽烷及氨氣的膜沈積率。 10 ΡΤΛ1()5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） A7 A7 五 、發明説明（ 範例3 (請先_閲讀背&-之注意事項再填寫^^) 、900到11 〇〇c的向溫注入純氧時，即可將矽晶圓離子化 、為-氧化石夕，§氧電漿注人反應器1Q，即可在室溫的低溫 ^在石夕晶®表面形成三氧化⑦。或者在（或接近）彻。C之下 當氧電漿注入室18的石夕晶圓，即可達成高成長率，該40(TC 低於非離子化氧相關的ll〇(TC熱處理條件。 $示了減V沈積膜所需的溫度Μ外，藉由以電漿形式將反應 气月且/主人，已形成的裝i即不會曝露在額外膜沈積的高溫之 下，因而會維持穩定，此外，電漿形式的氣體注入會產生新 的裝置應用，例如·· 範例4 氮軋不會與純矽晶圓反應，即使以n5(rc的溫度注入，當 乂兒水形式將氮氣注入室丨8的矽晶圓時，在室溫即形成氮化 矽的極薄膜，此沈積反應於使用氦電漿使氫離子化時仍會強 化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 範例5 當含複合物（如氫冷媒NF3，XeF2等）的氟激勵成為電漿，而 且主入反應器1 0的室中的矽晶圓時，存在氟即可用以從原始 氧化層或沈積氧化層各向同性的姓刻晶圓。 、、'口果 了以將存在氟離子作為極有效的晶圓預清潔及後沈 積清潔應用來使用，此外例如使用xeF2作為蝕刻劑以便在沈 ΡΤΛ195________ 本紙張尺度適用中關家標準（〒）Α4規格（21GX297公麓） _ '~- 五 積時達成預清潔，蝕刻，同眭 後清潔。 刻’及可在室溫如25t達成 範例6 使用本發明的反應器，可西 、主刼 在各〉皿度使用氣電漿以水表面 ㈣或是預清潔以製造間氧化層品質成長的表面。 ，入的㈣氧氣時，可以在預清潔石夕晶圓上形成高品 貝的低概—乳化碎，當藉由注人氮氣以取代氧而繼續執行時 ，，可以接著在接近室溫之下將形成的二氧切表面氮化，此 製程可形成高品質的半導體閘介電。 範例7 使用本發明的反應器及電漿產生器，當氨氣離子.化成為電 漿且注入室之中時，即經由管46a而注入甲石夕院氣體，氮化 夕在低方；750 C (其一般是氮化石夕成長的極小處理室溫度）的 溫度下成長。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上所述，反應器1 〇最好包括非接觸放射測量系統以 便在一製程中測量放射及計算基板12溫度，放射測量系統 22藉由比較一參考光源發射的輻射而決定基板12溫度（其最 好位於室18)與基板12發出的輻射，參考光源最好包括至少 一燈泡，其類似於加熱器裝置20中使用的燈泡，這可以參考 美國專利5951896號，關於放射測量.系統22的較佳範例可參 考美國專利5814365號。 12 PTAI95 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） / 486756

發朋説明（ 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 人 社 印 製 反應器10更包括複數個光纖溫度測量探針54，其固 蓋子28且—直收集所有處理條件下從基板裝置12的裳：： 12a射出的光子密度資料。探針54測量到的溫度送入I: 控:以將其與一設定溫度比較’且計算任何 制電流以驅動一儲存量離架式SCR電流繼電器，以卫 例的功率到加熱器裝置20中的各燈泡區域，佳的’：應： 1〇包括3個探針以測量晶圓的不同部分的溫度，以確保^ 中溫度的均一。 ’、衣％ 處理㈣計算到的基板12溫度最好料控制系統（未 輸入’以監控加熱器裝置20的輸出。控制系統經由電路 58而接到加熱器裝置20,該電路58延伸通過反應器外殼μ二’ΓΓ職應器10中的真空，用0環來封閉電 路58,或疋用其他習用封閉裝置或方法來封閉。 已處理半導體基板12之後，即用複數個升起腳⑽將基板 12f平台26上价該腳㈣出於平台26且將基板12從 。6上升起，以自動載入反應^^中的基板^以及將它 卸載。由磁連結晶圓升起器62將升起腳6〇升起及放下，這 是：用的，腳6。在外殼24的中央，且突出於加熱器褒置2〇 的央部分及平台26的中央部分，類似的為了室18中的真 空:升起腳60延伸通過外殼24的底I %中設置的〇環二、 麥考圖6，反應器10包括電磁場電浆產生器ιΐ4，產生器 =包括：一產生，管116，-套筒118套在產生器管116, U 1201“ 118的四周’㈣118最好包括水冷式套 lyl Ai()5 本紙張尺度適用^^標準（CNS ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 、-'口 -Φ! 13 486756 A7 B7 五、發明説明（ 同以冷卻線II 12G，線圈12G在一端接地且電的接到驅動電 路121，驅動電路121包括電源122(如射頻（RF)電源或是微 波電源）及阻抗匹配網路124，例如，電源122包括胛電源 ，電源122具有13.56MHZ的頻率，而電源最好在約8〇〇到 1 200瓦，且更佳的是約1〇〇〇瓦，線圈12〇最好是銅線圈， 直徑為約0·15英吋且繞在套筒12〇上約2到2〇區之間，約 7匝更好。 、 在圖6中，產生器管116包括輸入端U6a及輪出端祕 ，而輸出端116b插人各輸送管取咖放，當氣體注入產 生器管m的輸入端⑽時，電源122即動作而線圈12〇在 產h官116中產生電磁場’在一定功率下，氣體在較大輪 送管52a，52b，52c的限制分解及離子化，這歧 激勵的氣體接著經由中央管46a及外管46b，46c而送入室^ ’在上述範例中可達成各種製程。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

因此該遙控電聚產生器向氣體供給能量用以處理基板’以 提局氣體能量，以使氣體離子化成為電漿形式，此—受激壯 置=著產生更大的化學活性，結果降低形成半導體薄膜所^ 的衣程溫度，而幾乎將電浆產生器或電場與處理中的晶圓P :里=離電浆場具有的高電子能量以防止到達反應器： 處理至中處理的半導體基板，遙控«系統即可防止處_ 半導體基板中的變化如裝置破壞及/或失效，此新的 注入糸統可包減少-龍如美料ί158ΐ4365號所述= I_--- μ 本紙張尺度適财目_家標準（CpS ) Α4規格（210X297>£^y 486756 A7 B7 五、發明説明（） 其他優點如將離子化氣體注入成電漿形式，及能容易的去除 及取代各氣體注入石英管，此設計也大幅減少粒子污染，使 用本發明的室設計所述的遙控電漿活化法，即可使用2種其 他化學反應及膜沈積及蝕刻，此外雖然參考半導體基2的處 理，本發明的具有遙控電漿系統的反應器及本發明的製程S 用以處理其他基板，此外可以在高溫下快速的將沈積膜回火 或是加熱，因為反應器中提供加熱器電源技術的高溫功能。 0為了以下說明目的，名詞上，τ，及其同等者在本發明中 是指與圖1至7相關的’該了解除了上述以夕卜，本發明有各 種實施例，也該了解附圖中的特定裝置及方法，及說明書中 所述的只是後附申請專利範圍的典型實施例，因此除非申請 專利範圍有提及，應將這些實施例相關的特定大小及其他物 理特徵廣泛解釋。 因此本發明提供一種反應器室，其將已轉成氣體電漿的反 應氣體注入以強化基板的處理，此外反應器室在處理時傳送 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 硪子化乳體及控制離子化氣體的流動，以便基板接收處理氣 體的薄膜的均勻沈積。 雖然已說明本發明的數種形式，但是熟於此技術者可知仍 有其他形式，例如可使用其他產生器以使至少一反應氣體離 子化，此外本發明的遙控電漿系統可用於其他反應器，因此 可了解上述貫施例僅是用於說明，並不是用以限制本發明的 範圍，其僅由後附申請專利範圍所定義。 ΡΤΑΙ95 _ , c 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】Ox297公瘦） 486756 ? J Γ . 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 修JE-本凌彡tI„F^是否准子1#oifvc

黎上匕π云I A7 B7 五、發明说明() 元件符號說明 10反應器 12半導體基板 12a裝置側 14電漿產生器 14a管 16 氣體注入糸統 18 處理室 20加熱器裝置 22放射測量裝置 24 外殼 26 平台 28蓋子 28a下表面 30 上壁 '32第二旋轉外殼 34 底部 36 底壁 38驅動機構 39室閥 40歧管 41 氣體注入環 44排氣管 |Κν/|):/ΑΜΥ/Ρ'ΓΑ/20()Ι/Ι2/Ι3] 15-1 (請先閲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（210X 297公釐） 486756 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（) 46 氣體注入管 46a中央管 46b外管 46c外管 48 7L 50a傳送管 50b傳送管 50c傳送管 52a供給管 52b供給管 52c供給管 54探針 56 處理器 58 電路 60 升起腳 62晶圓升起器 114電磁場電裝產生器 116產生器管 116a輸入端 116b輸出端 118套筒 120線圈 121驅動電路 122電源 124阻抗匹配網路 |1<ν/Ι):/ΑΜΥ/ΡΊΛ/20()Ι/12/13] 1 5 _2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝‘ 訂

Claims (1)

1. 486756 ——r·eu·*.· *··* "'Λ %

   第89119900號專利申請案 (民國90年7月修正） ABICD 六、申請專利範圍 1. 一種處理半導體基板之反應器，該反應器包括： 一反應器外殼以界定一處理室，該處理室可支撐一半導體 基板]及 至少一氣體注入裝置以便將至少一氣體注入該處理室及 基板中，且可以將注入該處理室之氣體離子化以增加該氣 體與基板之反應度，以強化半導體基板之處理。 2. 如申請專利範圍第1項之反應器，更包括一加熱器以選擇 性加熱該處理室中之基板。. 3. 如申請專利範圍第2項之反應器，更包括支撐在該反應器 外殼中之加熱器外殼以圍繞該加熱器，該加熱器外殼可旋 轉支撐該處理室中之基板。 4. 如申請專利範圍第1項之反應器，其中該氣體注入裝置包 括一電漿產生器，該電漿產生器用以將氣體離子化成為一 氣體電漿。 5·如申請專利範圍第4項之反應器，其中該電漿產生器產生 電磁場，該電磁場用以將氣體離子化成為一氣體電漿。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱f背面·之注意事寫本頁) 6.如申請專利範圍第4項之反應器，其中該電漿產生器將該 處理室之外部氣體離子化以使基板與該電磁場隔離。 7·如申請專利範圍第1項之反應器，其中該氣體注入裝置包 括一氣體注入管，該氣體注入管傳送離子化氣體入該處理 室。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486756 ABCD 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第7項之反應器，其中該注入管包括複數 個孔，由此將離子化氣體傳送到該處理室。 9. 如申請專利範圍第7項之反應器，其中該氣體注入管包括 一石英管。 1 〇.如申請專利範圍第8項之反應器，其中該氣體注入裝置更 包括一電漿產生器，該產生器將氣體離子化成為一氣體電 漿，而該注入管將該產生器之離子化氣體注入該處理室。 11. 如申請專利範.圍第10項之反應器，其中該氣體注入裝置 更包括一輸送管與該注入管連通，該輸送管傳送氣體至該 注入管，而該電漿產生器將氣體離子化成為該輸送管中之 氣體電漿。 12. 如申請專利範圍第11項之反應器，其中該電漿產生器包 括一產生器管與該輸送管連通，及在該產生器管產生一電 磁場將流入該輸送管之氣體離子化成為一氣體電漿。 1 3·如申請專利範圍第11項之反應器，其中該輸送管具有大 於該產生器管之直徑，以便氣體在該輸送管中執行分解及 離子化。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面y注意事項111^寫本頁) 14.如申請專利範圍第13項之反應器，其中該輸送管包括一 石英管。 1 5.如申請專利範圍第1項之反應器，其中該氣體注入裝置包 括至少2個氣體注入管，該氣體注入管之一將一第一氣體 注入該處理室，而該氣體注入管之第二將一第二氣體注入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486756 ABCD 六、申請專利範圍 該處理室，而該氣體注入裝置使該第一及第二氣體之至少 一者離子化成為一氣體電漿以注入該處理室。 16. —種處理半導體基板之反應器，該反應器包括： 一反應器外殼，以界定一處理室且可支撐該處理室中之基 板； 一電漿產生器，將至少一氣體離子化成為一氣體電漿；及 至少一氣體注入器，該注入器可以將離子化氣體注入該處 理室及支撐在其中之基板以處理基板。 1 7.如申請專利範圍第16項之反應器，其中該電漿產生器包 括一產生器管及一線圈其在該產生器管中感應一電磁 場，以使流入產生器管之氣體離子化，而該產生器管將離 ' 子化氣體引入該氣體注入器以注入該處理室。 18. 如申請專利範圍第17項之反應器，更包括一輸送管與該 氣體注入器連通，該產生器管將氣體引入輸送管。 19. 如申請專利範圍第18項之反應器，其中該輸送管具有大 於該產生器管之直徑，以便在該輸送管中執行分解及離子 化。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先閱翁背面之注意事項寫本頁) 20. 如申請專利範圍第16項之反應器，其中該氣體注入器包 括一長管其具有複數個孔，由此將離子化氣體注入該處理 室。 21. 如申請專利範圍第20項之反應器，其中該孔沿著該長管 而均勻分隔。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） D8 、申請專利範圍 22·如申請專利範圍第16項之反應器，其中該外殼包括一蓋 子，該氣體注入器支撐在該蓋子中。 .士申明專利範圍第22項之反應器，其中該電漿產生器由 該處理室之外部蓋子支撐以使基板與該電聚產生器隔離。 24. 如申請專利範圍第16項之反應器，其中該至少一氣體注 入器包括至少2個氣體注入器以便將至少一氣體注入該 處理室。 25. 如申請專利範圍第24項之反應器，其中該氣體注入器互 相隔離以避免污染。 26. 如申請專利範圍第25項之反應器，其中一該氣體注入器 可以將第一氣體注入該處理室，而另一該氣體注入器可以 將第二氣體注入該處理室。 27·如申請專利範圍第26項之反應器，其中該電漿產生器將 第一及第二氣體之至少一者離子化成為一氣體電漿以注 入處理室。 28.如申請專利範圍第％項之反應器，更包括一加熱器用以 加熱該處理室中之基板。 2 9.如申請專利範圍第2 8項之反應器，其中該加熱器選擇性 加熱該處理室中之基板。 30.如申請專利範圍第28項之反應器，其中該加熱器被一加 熱器外殼包圍，該加熱器外殼支撐在該反應器外殼中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 面 之 注 意 事 項 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 486756 A8 B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 31_如申請專利範圍第30項之反應器，其中該加熱器外殼包 括該反應器外殼中基板之支撐。 32·種處1土半導體基板之方法，包括以下步驟： 提供一處理室； 支撐基板在處理室中； 使氣體離子化；及 將離子化氣體注入基板上之處理室以處理半導體基板。 33·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，其中氣 體離子化包括將氣體離子化成為電黎。 34·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，其中離 子化包括施加一電磁場至氣體。 35·如申請專利範圍第34項之處理半導體基板方法，其中施 加一電磁場包括施加一射頻場至氣體。 36·如申請專利範圍第34項之處理半導體基板方法，更包括 離子化該電磁場與基板。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 37. 如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 處理時使處理室中之基板旋轉。 38. 如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 處理時測量基板之放射度。 39. 如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 處理管加熱基板。 40·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，其中注 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 規格（21〇χ297公着） A8 B8 C8 "-------------- -D8 '~~---- 入離子化氣體包括導引離子化氣體入基板之至少—不同 部分。 41·^申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 將一第二氣體注入基板上之室以處理半導體基板。 4·2·如申請專利範圍第41項之處理半導體基板方法，其中注 入-第二氣體包括導引第二氣體入基板之至少一不同部 分。 43·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 選擇性改變流入處理室之離子化氣體。 44·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，更包括 用一離子化氣體清潔基板。 45·如申請專利範圍第32項之處理半導體基板方法，其中離 子化一氣體包括離子化甲矽烷。 46·如申請專利範圍第35項之處理半導體基板方法，更包括 離子化氧氣，及將離子化甲矽烷及氧氣注入處理室。 如申請專利範圍第32項之方法，其中離子化包括離子化 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 鼠氣。 48·如申凊專利範圍第32項之方法，其中離子化包括離子化 含氣體之氟。 49·如申請專利範圍第48項之方法，其中離子化含氣體之氟 包括將氫冷媒，Nh及XeF‘2其中一離子化。 6 \、申請專利範圍 5〇·如申請專利範圍第32項之方法，其中離子化包括離子化 氫氣。 51·如申請專利範圍第32項之方法，其中離子化包括離子化 氧氣。 ^2·如申請專利範圍第32項之方法，其中離子化包括離子化 甲石夕烷及氨氣。 〇3·如申請專利範圍第32項之方法，更包括將一反應氣體注 入處理室。 如申請專利範圍第53項之方法，其中離子化包括離子化 氨氣’而注入一反應氣體包括注入甲矽烷。 55·如^請專利範圍第30項之反應器，其中該加熱器外殼可 支“該處理室中之基板。 ^申明專利範圍第55項之反應器，其中該加熱器外殼可 旋轉支撐該處理室中之基板。 .種處理半導體基板之反應器，該反應器包括·· :反應器外殼以界定一處理室，且具有一基板支架以支撐 该處理室中之基板；及 經濟部中央檩隼局員工消費合作社印製 一氣體注入系統包括一電磁場產生器以便在該處理室外 產，一電磁場，且將至少-氣體注入該處理室，該氣體注 入尔統將该至少一氣體通過該電磁場產生器產生之電磁 場’其中該氣體在該處理室外離子化，該氣體注入系統將 邊離子化氣體注入該處理室及支撐在其中之基板以處理 基板。 本紙張尺度it财目) A4«^ ( 210)097^^7 "tOO/30

   0 .如申5月專利範圍帛57項之反應器，其中該磁場產生器包 括一電漿產生器。 59· =申請專利範圍第57項之反應器，其中該氣體氣體注入 π、、充包括—氣體歧管，該基板支架可旋轉該處理室中之基 板，以便該氣體歧管將離子化氣體均勾分布在基板上。 60. t申f專利範圍第59項之反應器，纟中該氣體注入系統 包括一注入管具有複數個孔，由此將離子化氣體傳送到該 處理室。 Α 61·如申請專利範圍第60項之反應器，其中該氣體注入系統 更包括-輪送管與該注入管連通，該輸送管傳送離子化氣 體至該注入管。 62.如申請專利範圍第61項之反應器，其中該該磁場產生器 包括-農生器管與該輸送管連通，該電磁場產生器在該產 生器管中產生該電磁場以使流人該輸送管之氣體離子化 成為一氣體電漿。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面、1-5注意事項^^寫本頁) 认如申請專利範圍第61項之反應器，其中該輸送管具有大 於該產生器管之直徑，以便氣體該輸送管中執行分解。 64. —種處理半導體基板之反應器，該反應器包括： ^反應器外殼以界L里室，且具有—基板支架以支樓 該處理室中之基板； 將至少一氣體離子化成為一電漿之裝置；及 將離子化氣體注人該處理室且將料化氣體注掌在 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐;） 486756 A8 B8 g8s __ 六、申請專利範圍 ^ ^^^— 其中基板之裝置以處理基板。 65·如申請專利範圍第64項之反應器，更包括一加熱器以加 熱該處理室中之基板。 66_如申請專利範圍第仍項之反應器，其中該加熱器選擇性 加熱該處理室中之基板。 67·如申請專利範圍第64項之反應器，其中該氣體離子化裝 置用以產生一電磁場。 68·如申請專利範.圍第67項之反應器，其中該氣體離子化裝 置在該處理室外。 69·如申請專利範圍第68項之反應器，其中該氣體離子化裝 置包括一電漿產生器。 70. 如申請專利範圍第⑽項之反應器，更包括一加熱器總成 以加熱該處理室中之基板，該加熱器總成支撐該處理室中 之基板。 71. 如申請專利範圍第7〇項之反應器，其中該加熱器總成配 置成可旋轉支撐該處理室中之基板。 經濟、邓中央標準局員工消費合作社印製 72· —種基板處理裝置，包括： 一處理室；及 氣體庄入裝置將至少一氣體注入該處理室，且可將注入 5亥處理室之氣體轉成一氣體電漿，其中該氣體注入裝置包 括至少二氣體注入管，該氣體注入管之第一將一第一氣體 注入該處理室，該氣體注入管之第二將_第二氣體注入該 ———— (請先閱讀背面-<注意事|5^||^寫本頁〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（210X 297公釐） 486756 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8Γ、申請專利範圍 處理室，而該氣體注入裝置將該第一及第二氣體之至少一 者轉成氣體電漿以注入該處理室。 7 3. —種基板處理裝置，包括： 一處理室；及 一氣體注入裝置將至少一氣體注入該處理室，且可將注入 該處理室之氣體轉成一氣體電漿，其中該氣體注入裝置包 括一電漿產生器及一輸送管，該電漿產生器包括一產生器 管與該輸送管連通，且在該產生器管中產生一電磁場以使 該輸送管中之氣體轉成一氣體電漿。 74. 如申請專利範圍第73項之基板處理裝置，其中該輸送管 具有大於該產生器管之直徑，以便氣體該輸送管中轉成氣 體電漿。 75. —種製造半導體裝置之方法，該方法包括： 使用一基板處理裝置以處理一半導體基板； 一處理室；及 一氣體注入裝置將至少一氣體注入該處理室，且可將注入 該處理室之氣體轉成一氣體電漿，其中該氣體注入裝置包 括至少二氣體注入管，該氣體注入管之第一將一第一氣體 注入該處理室，該氣體注入管之第二將一第二氣體注入該 處理室，而該氣體注入裝置將該第一及第二氣體之至少一 者轉成氣體電漿以注入該處理室。 請 先 閱 1¾ 之· 注 意 項 頁 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486756 ABCD Γ、申請專利範圍 76·如申請專利範圍第75項之製造半導體裝置之方法，其中 該第一氣體包括氨氣，將該第一及第二氣體之至少一者轉 成氣體電漿包括將該第一氣體轉成氣體電漿，而該第二氣 體包括曱矽烷。 77.如申請專利範圍第76項之製造半導體裝置之方法，其中 該第二氣體在不轉成氣體電漿之下注入該處理室。 請 先 閱 ιδ •之， 注 意 嚀 項 If 本 頁 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 11 .紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）