TW492077B - View port of a chemical vapor deposition device for manufacturing semiconductor devices - Google Patents

Description

492077 ^_I_I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π A7 B7 發明說明（1 ) 本發明之背景 1發明之技術領域 本發明係有關於一種用於製造半導體元件之化學蒸汽 沈積裝置。更特別的是，本發明係有關於一種化學蒸汽沈 積裝置之觀察口，其允許自製程室外觀察化學蒸汽沈積製 程。 2·相關技藝之說明 化學蒸汽沈積法（CVD)係為一種以一化合物塗佈晶圓 表面之製程。CVD系統係區分為大氣壓力CVD系統、低壓 CVD系統、及高壓CVD系統，其係依於製程進行期間其所 使用之壓力而決定。 此外，電漿增強CVD (PECVD)係為一種低壓沈積製 程’其中由輝光放電所產生之氣態中性分子係由高速電子 所衝擊，藉此分解分子且形成電漿狀態。在電漿分子與其 等材料之化學反應下，電漿分子係沈積於基材的表面上。 如第1圖示，PECVD裝置需要一對電極i、2以形成電 聚。電極1、2係被供給咼頻能量，以藉此自填充於製程室 3中之氣態分子產生電漿。而後，電漿分子係沈積於晶圓4 表面’該晶圓係支撐於製程室3内。 電極1、2係用以形成製程室3的壁並放射出高頻能量。 電極2亦於其間界定出開口，於此設置多個觀察口 5。此等 觀察口 5係配置於同一高度或高於支撐於製程室3内的晶圓 4位置。觀察口 5係由透明材料所製成。特別的是，觀察口 包括一透明材料之窗玻璃片5a (此後係僅指，，窗”），其允許 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ -4- 492077 五、發明說明（2 使用者看見製程室3内部，且 行的資訊。 错此獲得有關PECVD製程進 PECVD裝置亦包括_ * 3必須永遠含有_固定量的二口 6 :於PECVD中，製程室 之任何氣體係經真* 口6 :。製程室3中超出固定含量 k異工口 6而排出製 亦可允許該因製程所產生至卜、、、口果真空口 6 排出室外。 之雜質與過多之製程氣體-起被 該經真空口 6排出的雜曾 產生的聚合物。然而，大部= 一些於電漿形成時所 :=。此等聚合物—般係於清潔製程中由電極心 移除。聚。物亦會沈積於觀 2的表面溫度係因1等由= 的内表面。窗“與電極1、 ，、寺由不同材料所製成而有差異。因此， 心的内表面係比電極卜2的内表面沈積有更多的聚合 最後聚σ物係自窗5a的内表面剝落而落在晶胃U， 而造成製造過程失敗。 此外’沈積於透明窗5a内表面上的聚合物係使其益法 看見製程室3的内部。 、〆 為了避免聚合物黏附至觀察口之窗的内表面或於聚合 物黏附至表面時移除之，日本專利公開案Ν〇·Η_ί3· ° 050723係提出使用一合金導線加熱該窗或使用一可將乾 暖空氣導至該表面的構造。日本專利公開案No. Hesei8. 246148係揭露一由丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂、 聚碳酸酯樹脂或聚醯胺樹脂所製成之透明的窗，其可抵抗 聚σ物黏附於其上的傾向。此外/，日本專利公開案N〇 _ 本纸張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（2】〇 X 297公爱 492077 A7 B7 五、發明說明（

Hesei U-204294係揭示一設置於觀察口之窗上的加熱器， 以避免雜質堆積於窗上。然而，使窗與合金導線或一氣體 導引構造整合係相當困難。此外，合金導線與加熱的氣體 反而更快地弄髒該窗子，而難以看見製程室3内部。 薄 曰本專利公開案No· Hesei 9-196059係揭露一以特夫 綸（Teflon)(氟系列之組合物）或抗熱橡膠所塗佈之透明 窗。於窗上設置一抗腐餘材料係可保護窗，但無法用以避 ^聚合物黏附至窗上，或用於當聚合物黏附至窗時移除該 聚合物。另-方面，對-可用於避免聚合物黏附至窗之 必 膜的需求係較為難難的，如該薄膜必須為一透明材料且 須為耐高温的。 本發明之概述 β二本：明之目的係在克服前述習知技藝之相關的技術問 題詳"之，本發明之目的係在提供一經濟且有效之觀察 2 ’藉此可完全地觀察製程室内部，且藉此可防止熱經由 窗而散失’故藉此可抑制聚合物黏附至窗表面的傾向。 該 該 蓋 的 /為達成此-目的，本發明之化學蒸汽沈積裝置的觀察 口係包括-托架，其係自製程室的外側突出而延伸圍錶一 形成於電極内之開口，該電極係用以作為製程室的壁？ 托木，、有通過其自身之開口、一由托架所固持之窗， 窗係藉由-Ο型環所抵靠、一用於罩蓋該托架之開口的 子，該蓋子之一側係以一鉸鏈連接至托架的一側，蓋子 另側係糟由-¾¾鎖構件而可分離地連接至托架，藉此蓋 本紙張—用 五、發明說明（4) 子係可於開啟及關閉位置間移動，且預防熱散失部件㈣ 盍子一體成型，以防止於窗之位置的熱散失。 、 “該預防熱散失部件可為—熱絕熱材料本體，其係附接 至i子或製成蓋子的-部分。該預防熱散失部件亦可含有 -加熱構件，諸如加熱電阻元件或暖空氣管，丨等係與窗 分立但置放於接近窗的前表，且與蓋子一體成型。當 蓋子打開時，該預防熱散失部件係移動遠離該窗之前表田 面，而使之可觀察製程室的内部。然而，於沈積製程期間， 當蓋子關閉時’該預防熱散失部件係靠近窗的前表面且用 以維持窗的高溫狀態。當窗維持在高溫時，於沈積製程期 間所產生之雜質係不會附著於窗上。

圖式簡要説明 I 本發明之此等及其他目的、特徵及優點將藉下列之詳 細說明及所附隨之圖式而更易了解：

濟 部 慧 財 產 局 合 作 社 印 製 第1圖係為一用於製造半導體元件之習知技藝之化學蒸汽 沈積裝置的截面圖； 第2圖係為習知技藝之化學蒸汽沈積裝置·:之觀察口的放大 截面圖； 第3圖係本發明之一具體實施例之化學蒸汽沈積裝置之觀 察口的放大戴面圖； 第4 A及4B圖係各自為本發明之另一具體實施例之化學蒸 汽沈積裝置之觀察口的放大截面圖； 第5圖係為本發明之又一具體實施例之化學蒸汽沈積裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 五、發明說明（5) 之觀察口的放大截面圖； 第6A及6B圖係各自為本發明之再一具體實施例之化學蒸 汽沈積裝置之觀察口的放大截面圖。 較佳具體實施例之詳細說明 第3圖係顯示本發明之用於製造一半導體元件之化學 蒸汽沈積裝置的觀察口。於此圖中，數字丨〇係指一第二電 極，其亦可作為製程室3的壁。 曰曰圓可女全地置於製程室3的第一電極上。該第二電 極10係在高於該支撐於第一電極上之晶圓高度位置處界定 一開口或一貫通孔11。該貫通孔Π具有一預定尺寸，其足 以自外側觀察製程室3的内部。一透明的窗玻璃片3 〇 (此 後係僅指”窗”）係覆蓋貫通孔丨丨。一 〇型環3丨係於窗3〇及第 二電極10間提供一密封性。 窗30—般係由石英或青玉所製成。另一方面，〇型環 31係由橡膠或特夫綸所製成，且除了作為一密封件外，亦 可用以防止窗30的破裂或傷害。 固疋至忒第一電極1〇的托架2〇係使窗3〇固定於貫通 孔11的位置處而壓制該〇型環3丨。該托架2〇具有一孔洞 21 ,其通過自身且與窗30排成一直線，該孔洞以具有一比 由30小的直徑，但其係仍足以允許透過孔洞2丨及透明的窗 3〇而觀察製成室3的内部。如本發明，一預防熱散失部件 係設置於托架20之孔洞21内，以熱隔離製程室的外部與内 部，藉此防止製程室3内的熱能經由透明窗3〇而散失。 492077 五、發明說明（6)

· I I · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 邊濟部^慧財產局員工消費合作社印製

詳言之，於第3圖的較佳具體實施例中，一罩蓋部件4〇 係覆蓋托架20的孔洞21。於罩蓋部件40的一側係鏈接至托 架20的相對側。罩蓋部件40的另一側係藉由一閉鎖構件 41 (諸如機械螺絲）分離式地連接至托架2〇的另一側。 該預防熱散失部件係包含一熱絕緣部件5 〇，其置於托 架20的孔洞内，即如配置於透明窗3〇及罩蓋部件4〇之間。 熱絕緣部件50係在窗的前表面處與透明窗接觸。該熱絕緣 部件50較佳係由一具低熱傳導性之熱絕緣材料所製成，諸 如一以矽為基礎的材料或一由玻璃纖維、石棉或以橡膠為 基礎之纖維的材料。該熱絕緣部件5〇較佳亦具有一大於〇 ! mm的厚度。 ty

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I 本紙張尺度朝㈣國H?TSTs)A4規格⑵〇 x 297公爱7 492077 五、發明說明（ 施例中’ 一形成製程室3—壁之第二電極10亦具有一貫通 孔11 托架2 〇係繞該貫通孔11而延伸，且一透明窗3 〇係 在貝通孔11之前方處，被夾置於托架2〇及〇型環31之間。 然而，於此具體實施例中，該罩蓋部件4〇本身係具有 一互補該托架2〇之開口的形狀及尺寸。因此，該罩蓋部件 40係配置於托架2〇的開口内，而非整個開口處。該罩蓋部 件40係包含一主體以及一由熱絕緣材料51所形成之熱絕緣 部件，該部件係包埋於主體内。罩蓋部件4〇之一側係鏈接 至托架20的-側，同時，罩蓋部件4()的另一側係藉閉鎖構 件41 (諸如一常見的閂鎖）分離式連接至托架加的另一側。 於此具體實施例中，除了以熱絕緣林料51製成外係 可；透月® 30中包埋一由分離式控制器所控制之加熱構 件’以限制熱散失的量。 線 濟 部 社 印 第6A及6B圖係說明本發明之又一具體實施例。於此 具體實施例中，該預防熱散失部件係包含一加熱構件6〇, 該加熱構件係設置於罩蓋部件4G的本體内。該由加熱構件 所供應之熱量係可由_外部控制輯控制。於第从圖所 丁之内令觀之’該加熱構件係為—加熱電阻線。該加熱電 阻線係連接至-外部控flj||61，而使得藉此所產生之熱量 可受調節。於第6B圖所示之肉六伽> 固所不之内谷觀之，該加熱構件60係 為一暖空氣通道。該通道係連接 . <货逆接至一外部加熱器52及鼓風 器53，以使得暖空氣可被引入蓋4〇中。 現在將詳細揭露本發明握 乃之钿作方式。該製程室3係充 滿氣體，且該第一電極（於i /、上有很多晶圓被支撐）係供給 本紙張尺度_巾關y鮮（CNS)A4祕 -10- 492077 A7 B7 •經’ 濟 部 -智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（8 ) 一高頻能量。該氣體係轉成電漿，其等之分子係沈積於晶 圓上。於電漿沈積製程期間，該製程室3之内部係維持在 非常高的溫度下。此時，於製程室内係會產生大量的雜質， 如·’聚合物"顆粒，且該聚合物係沈積於透明窗3〇之内表面 以及第一及第二電極之内表面上。 然而，該透明窗30之觀察口 5係被預防熱散失部件所 覆蓋’且該罩蓋部件40係完全蓋住托架2〇内的孔洞2丨。雖 然無法由外部看到製程室3的内部，但係可避免該製程室3 内經透明窗30而傳導之熱能散發至周圍環境之製程室的外 側。因此，該透明窗30係維持在一高溫狀態，且因此，該 聚合物不會成功地黏附至透明窗3〇上。 此即，甚至於濃程室3内所產生之聚合物的顆粒漂浮 在窗30上，該窗30係維持於高溫下，而使得顆粒無法附著 於上。因此，大部分的顆粒將自窗3〇移除，且於自製程室 3移除過夕之製程氣體過程期間，該大部分之顆粒可透過 真空口而排除。 假若一操作者需要任何有關於製程室3内之狀態的資 5孔，可藉鉸鏈而簡便開鎖該罩蓋部件4〇且將罩蓋部件4〇自 關閉位置移至開啟位置。當該罩蓋部件4〇被移至開啟位置 (如第3及5圖之虛線）時，該預防熱散失部件係自透明窗3〇 移除，藉此可透過孔洞21及透明窗30看見製程室3的内部。 如本發明，可防止於PECVD製程期間所產生之熱能 及經觀察口之窗所傳導之熱能藉熱絕緣部件而散發出窗 外，該熱絕緣部件係置放靠近窗的前表面。同樣地，一作

-------------^--------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492077 A7 -------— B7_____ 五、發明說明（9 ) 為熱絶緣部件之取代件或補充件之加熱構件係設置靠近窗 的月j表面，以避免窗之前表面及背面間所產生之明顯的溫 度差異。 … 舰 因此，可避免於窗位置處的熱散失，該窗可維持於一 尚溫狀態且可防止聚合物顆粒黏附至製程室内之窗的背 面。再者，可避免窗子受污染，且可藉由打開蓋子並經由 ®而簡便地觀察製程室的内部，以及降低所需之清潔操作 的次數。 雖然本發明及其等之某些較佳具體實施例係已描述於 上，但對於較佳具體實施例之各種變化及改變將為熟於是 項技藝者所明瞭。因此，此等變化及改變係視為落於由所 附隨之申請專利範圍所界定之本發明真正的精神及範疇 内。 元件標號對照表 ----------« I.--^ ------I ^---— — — — — — --AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 卜: 2 電極 3 製程室 4. 晶圓 5 觀察口 5a、 30 窗玻璃片（即窗） 6 真空口 10 第二電極 11 貫通孔 20 托架 21 孔洞 31 〇型環 40 罩蓋部件 41 閉鎖構件 50 熱絕緣部件 51 熱絕緣材料 52 鼓風器 53 加熱器 60 加熱電阻構件（加熱構件） 61 外控制

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Claims (1)

1. 492077 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2. 一種化學蒸汽沈積裝置之觀察口，該化學蒸汽沈 積裝置係用於製造半導體元件，且該裝置具有一 對電極，其電極之一係用以作為該裝置之製程室 的壁且其具有貫通孔，該觀察口具有·· 一托架，其係突出於該室外側之電極之一的 土表面且圍繞該貫通孔而延伸，該托架係界定一 與該貫通孔成一直線之開口； 一透明材料的窗，其設置於該托架開口與該 貫通孔間且藉托架而壓制抵靠該壁； 一環形密封件，其係沿該貫通孔而延伸，該 環形密封件係設置於該窗口與壁之間並提供一密 封性； 一设置至該托架的蓋，使之可於一關閉位置 及一開啟位置間移動，該關閉位置係為該蓋完全 封閉該托架開口之位置，而該開啟位置係為該開 口暴露，而使之可透過該窗而觀察該室之内部時 的位置；以及 預防熱散失部件，其等係與該蓋一體成型， 以在藉由該裝置進行沈積製程期間用於維持該蓋 的溫度，當該蓋位於關閉位置時，該等預防熱散 失部件係藉由該蓋而置於靠近該窗口之一前表面 而面向該室的外部，當該蓋位於開啟位置時，該 等預防熱散失部件係配置遠離該窗口。 如申請專利範圍第1項之化學蒸汽沈積裝置的觀察 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -a· --線· &狀· τ _ 家標準(21Q x 297 ^iT •13- 492077

   3· 4. 5· 應濟部含慧財產局員工消費合作社印製 口 ’共甲該專預防熱散失部件係包含絕 料之本體。 ％材 如申請專利範圍第1項之化學蒸汽沈積裝置的觀察口’其中該預防熱散失部件係包含-加熱構件，、 如申請專利範圍第1項之化學蒸汽沈積裝置的觀察 口，其中該加熱構件係為一加熱電阻線。 一種化學蒸汽沈積裝置之顴致 衷置之觀察口，該化學蒸汽沈 積裝置係用於製造半導體元件，且該裝置具有—對電極’其電極之一係用以作為該裝置之製程 的壁且其具有一貫通孔，該觀察口具有： 一托架，其係突出於該室外側之電極之—壁表面^圍繞該貫通孔而延伸’該托架係界定 與該貫通孔成一直線之開口； -透明材料的窗，其設置於該托架開口與 貫通孔間且藉托架而壓制抵靠該壁；%形岔封件，其係沿該一電極之外壁表 之貫通孔而延伸，該環形密封件係設置於該窗 與壁之間並提供一密封性； 一突伸於該托架開口上的蓋，該蓋係設置 該托架’使之可於一關閉位置及一開啟位置間 動省關閉位置係為該蓋完全封閉該托架開口 位置，而該開啟位置係為該開口暴露而使之可 過該窗而觀察該室之内部時的位置；以及 室 的 該 面 〇 至 --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 一分立且接觸該蓋之熱絕緣材料的本體，

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C8 --------- —_g8 _ 六、申請專利範圍 本體之尺寸係符合該托架之開口，且當該蓋位於 關閉位置時，該熱絕緣材料的本體係配置於臨近 該窗口之前表面的開口而面臨該室的外部，以防 止熱經由窗而散失，而當該蓋位於開啟位置時， 該熱絕緣材料的本體係藉該蓋而配置遠離該窗 Ώ 〇 6. 如中請專利範圍第5項之化學蒸汽沈積裝置的觀察 口，其進一步包含一加熱構件，其係置於該熱絕 緣材料本體之内。 7. 如申請專利範圍第6項之化學蒸汽沈積裝置的觀察 口，其中該加熱構件係為一加熱電阻線。 8. 如申請專利範圍第6項之化學蒸汽沈積裝置的觀察 口，其中該構件係為一暖空氣通道，該通道係於 该熱絕緣材料本體内延伸。 • 種化予瘵汽沈積裝置之觀察口，該化學蒸汽沈 積裝置係用於製造半導體元件，且該裝置具有一 對電極，其電極之一係用以作為該装置之製程室 的壁且其具有貫通孔，該觀察口具有： 一托架，其係突出於該室外側之電極之一的 差表面且圍繞泫貫通孔而延伸，該托架係界定一 與遠貫通孔成一直線之開口； 一透明材料的窗，其設置於該托架開口與該 貫通孔間且藉托架而壓制抵靠該壁； 一％形密封件，其係沿該一電極之外壁表面 本紙張尺度適用中咖冢標準（CNS)A_4規格（21G χ 297公楚） -----—r — 11---—訂 ---!ί·線-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 六、申請專利範圍 六、申請專利範圍

   ^濟部-%0慧財產局員工消費合作社印製 之貝通孔而延伸，該環形密封件係設置於該窗口 與壁之間並提供一密封性； —一具有_互補該托架之開口的形狀及尺寸的 :乃該蓋係架設於該托架處，使之可於—關閉位 置及一開啟位置間移動，該_位置係為該蓋完 :佔據該托架開口且接觸該窗之前表面而面向： 室之外部的位置，而該開啟位置係為該開口暴露， 而使之可透過該窗而觀察該室之内部時的位 以及 ’ 該蓋係含有熱絕緣材料，以使得當該蓋位於 奇閉位置時，5亥熱絕緣材料鄰近該窗之前表面， 而避免經由該窗的熱散失。 種化學瘵汽沈積裝置之觀察口，該化學蒸汽沈 積裝置係用於製造半導體元件，且該裝置具有一 對電極，#電極之一係用以作為該裝置之製程室 的壁且其具有貫通孔，該觀察口具有： 一托架，其係突出於該室外側之電極之一的 壁表面且圍繞該貫通孔而延#，該托架係界定一 與該貫通孔成一直線之開口； + -透明材料的窗，其設置於該托架開口與該 貫通孔間且藉托架而壓制抵靠該壁； %形密封件，其係沿該一電極之外壁表面 之貫通孔而延# ’該環形密封件係言免置於該窗口 與壁之間並提供一密封性； 本紙張標準(CNS)A4規格(21〇 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 —一具有一互補該托架之開口的形狀及尺寸的 盖，該蓋係架設於該托架處’使之可於一關閉位 广開啟位置間移動’該關閉位置係為該蓋完 全佔據該托架開口且接觸該窗之前表面而面向該 室之外部的位置’而該開啟位置係為該開σ暴露， 而使之可透過該窗而觀察該室之内部時的位置； 且 該蓋包含一加熱構件，以使得當該蓋位於關 閉位置時，該加熱構件鄰近該窗之前表面，而避 免經由該窗的熱散失。 11 ·如申明專利範圍第·！ 0項之化學蒸汽沈積裝置的觀 察口 ’其中該構件係為一加熱電阻線。 12·如中請專利範圍第1〇項之化學蒸汽沈積裝置的觀 察口，其中該構件係為一延伸於該蓋内之暖空氣 通道。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I—.—1-------^---------^—Ϊ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17-