TW533464B - Cooling chamber of etcher and method of using the same - Google Patents

Description

533464 A7 B7 五、發明説明（） 發明領域： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本發明係有關於一種蝕刻機之冷卻室及其使用方法， 特別是有關於一種具有可用來加熱晶圓之例如為石英燈之 加熱裝置’以使4結至晶圓表面的〉臭化氮（h y d r 〇 g e η bromide ; HB〇等製程物質蒸發且由排氣管排出之蝕刻機之 冷卻室及其使用方法。 發明背景： 在半導體製程中，蝕刻（etch)被用來將某種材質自晶圓 表面上移除。而乾式蝕刻（又稱為電漿蝕刻）則是目前最常 使用的姓刻方式，其以氣體為主要的蝕刻媒介，並藉由電 漿能量來驅動反應。 電漿對姓刻製程有物理性與化學性兩方面的影響。首 先，電漿會將蝕刻氣體分子分解，產生能快速蝕去材料的 高活性分子。此外’電衆也會把這些化學成份離子化，使 其帶有電荷。晶圓則是置於帶負電的陰極上。當帶正電荷 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的離子被帶負電的陰極吸引，並加逮向陰極方向前進時^ 其便會以垂直角度撞擊到晶圓表面，如此即可獲得絕佳的 垂直ϋ刻。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)^-------- — A7 B7 1 '發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述電漿蝕刻製程必須在電漿蝕刻機中以所需的製程 物質來進行。當此電漿蝕刻製程完成後，晶圓通常必須進 行進一步的處理，以利進行後續製程。此進一步的處理例 如可令晶圓進入如第1圖所繪示之習知蝕刻機之冷卻室中 如以靜置冷卻。第1圖中所繪示的冷卻室包括主體10、接 合板20、以及支撐板25等元件。主體1〇具有晶圓出入口 3〇以及排氣管40。晶圓出入口 30位於主體10的其中一 端，用以使晶圓9 0從此晶圓出入口 3 0進入主體1 〇中。排 氣營4 0連接至主體1 0的另一端’用以使如溴化氫等製程 物質排出至主體10外。接合板20連接至晶圓出入口 3〇， 用以使主體10連接至蝕刻機（未繪示）。支撐板25固定於 主體10之内部空間，用以支撐晶圓90。此外，上述排氣 官4 〇中的體積流率例如可為約5 C F Μ。 缝濟部智慧財產局員工消費合作社印製 晶圓9 0除在上述冷卻室中靜置約2 0秒以進行冷卻 外’更可利用抽氣功能將殘留的製程物質，例如為溴化氫， 緩由排氣管4 0排出至冷卻室外。如溴化氫之製程物質在蝕 刻反應室中原為氣體，但殘留的溴化氫氣體到了冷卻室中 常常會發生冷凝至晶圓9 0表面之情況，進一步導致晶圓表 面產生微粒缺陷。 習知為了解決上述因殘留製程物質凝結在晶圓表面而 造成微粒缺陷之問題，係在晶圓進行後續蝕刻後檢測（after 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 533464 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ etch inspection ; AEI)之前条 " ^ y 行硬烤（hardbake)步驟。所 έ月硬烤，係指晶圓在送往下— 個氣裎之前，必須經過一烘 烤步驟，以進一步將凝結至3 曰日W表面的殘留製程物質蒗 並帶離晶圓表面。然而，此廊# 衣7视貝…、^ 此硬烤之做法不僅麻煩，而且費 恰，因此有必要尋求其它的解決方法。 、 發明目的及概述： 鑒於上述發明背景中，習土丄ώ 白知如漠化氫之製程物質在蝕 刻反應室中原為氣體，但殘塑 , 戈留的溴化氫氣體到了冷卻室中 苇常會發生冷减至晶圓表面之产 之匱况，進一步導致晶圓表面 產生微粒缺陷。此外，習知Α 马了解決上述因殘留製程物質 凝結在晶圓表面而造成微粒缺陷 、 研丨曰之問題，係在晶圓進行後 續姓刻後檢測之前先進行硬堵牛 更烤步驟。然而，此硬烤之做法 不僅麻煩，而且費時。因此本發 a ^ ^ ^ 令心明之一目的為提供一種蝕 刻機之冷卻室及其使用方法，可用 j用以使凝結至晶圓表面的 溴化氫等製程物質蒸發且由排氣管排出至冷卻。

本發明之另一目的為提供一插為亡i,地 A ^ 1/n 楂蝕刻機之冷卻室及其使 用方法’可用以減少晶圓上微粒缺陷的發生。 本發明之又一目的為提供一種蝕刻機之冷卻室及其使 用方法，可用以省去後續硬烤之步驟。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .......••…I*·…t.........、可.........線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 533464 A7 B7 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明之上述目的，因此本發明提供一種蝕刻機 之冷卻室’適用於將凝結至置於此冷卻室中之晶圓上的製 私物貝蒸發且排出至此冷卻室外，其中此冷卻室至少包 括：主體’具有孔洞於此主體之表面、晶圓出入口於此主 體之一端、以及排氣管連接至此主體之另一端；以及包括 例如燈罩與燈泡之加熱裝置，與該主體相連接，其中此燈 泡可用以加熱晶圓。 依據本發明之上述目的，因此本發明提供一種蝕刻機 之冷卻室之使用方法，至少包括下列步驟：首先，將晶冬 (front open unified pod ; FOUP)中的晶圓傳送至冷卻室中； 接著，開啟例如為石英燈泡之加熱裝置的電源達例如約工5 秒後再將電源關閉；接著，將晶圓靜置並冷卻例如約i 〇 秒；然後，傳送晶圓至晶盒中。 圖式簡單說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的較佳實施例將於往後之說明文字中輔以下列 圖示做更詳細的闡述，其中： 第1圖係繪示習知蝕刻機之冷卻室之立體圖； 第2圖係繪示本發明之一較佳實施例之蝕刻機之冷卻 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐) 533464 A7 B7 五、發明説明（） 室的立體圖； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖係繪示本發明之蝕刻機之冷卻室的運作原理之 不意圖； 第4圖係繪示本發明之蝕刻機之冷卻室的使用方法之 流程圖；以及 第5圖係繪示本發明之蝕刻機之冷卻室的石英燈泡之 加熱時間與晶圓溫度之關係圖。 圖號對照說明： 10 主體 20 接合板 25 支撐板 30 晶圓出入口 40 排氣管 90 晶圓 1 10 主體 120 接合板 125 支樓板 130 晶圓出入口 140 排氣管 150 孔洞 160 燈罩 170 燈泡 180 開口 190 晶圓 200 溴化氫分子 210 箭號 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 1 0傳送晶圓至冷卻室中 3 20開啟燈泡之電源達例如約1 5秒後再將電源關閉 3 3 0將晶圓靜置並冷卻例如約1 0秒 3 40傳送晶圓至晶盒 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 533464 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 發明詳細說明： 本發明係有關於一種具有可用來加熱冷卻室中的晶圓 之石英燈以使凝結至晶圓表面的溴化氫等製程物質蒸發且 由排氣管排出至冷卻室外之蝕刻機之冷卻室及其使用方 法。請參考第2圖所繪示之本發明之一較佳實施例之蝕刻 機之冷卻室的立體圖。第2圖中所繪示的冷卻室包括主體 1 10、接合板120、支撐板125、燈罩160、以及燈泡170 等元件。主體1 1 0具有孔洞1 5 0、晶圓出入口 1 3 0、以及排 氣管140。孔洞150用以使燈罩160連接至主體且位於主 體11 0的其中一個表面上，例如可為上表面。晶圓出入口 1 3 0位於主體1 1 0的其中一端，用以使晶圓1 90從此晶圓 出入口 130進入主體110中。排氣管140連接至主體110 的另一端，用以使如溴化氫等製程物質排出至主體 110 外。接合板1 2 0連接至晶圓出入口 1 3 0，用以使主體1 1 0 連接至蝕刻機（未繪示）。支撐板1 2 5固定於主體1 1 0之内 部空間，用以支撐晶圓1 9 0。燈罩1 6 0具有開口 1 8 0且以 此開口 1 80連接至上述主體1 1 0之孔洞1 50。燈泡1 70置 於此燈罩1 60中且可用以加熱晶圓1 90。燈泡1 70的種類 例如可為石英燈泡。因石英燈泡可耐高熱且可在短時間内 快速加熱晶圓1 90，藉以儘可能縮短製程時間，故為本發 明之一較佳實施例。然本發明中的燈泡1 70並不限定使用 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .......——_i——裝.........訂.........線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 533464 A7 B7 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 石英燈泡，任何可達成本發明之加熱功能之其它種類的燈 泡，皆在本發明之範圍内。再者，燈泡1 7 0的功率例如可 為約1 0 0 0瓦且燈泡1 7 0的操作電壓例如可為約1 2 0伏特。 此外，上述排氣管1 40中之體積流率例如可為約5CFM。 上述燈泡1 70的數目原則上僅需一個即可。但亦可同 時使用複數個功率較小的燈泡，再配合複數個燈罩160, 亦同樣可達成本發明所述之加熱功能。 請參考第3圖所繪示之本發明之蝕刻機之冷卻室的運 作原理之示意圖。如第3圖中所繪示，燈泡1 70以熱輻射 的形式將熱量傳遞至晶圓1 90的表面，藉以使晶圓1 90 的表面之溫度上升，進一步使凝結在晶圓1 90的表面之例 如為溴化氩分子200之製程物質蒸發。蒸發成為氣態之溴 化氫分子200再如箭號210所示由排氣管（未繪示）排出至 冷卻室（未緣示）外。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著以第4圖來說明本發明之蝕刻機之冷卻室的使用 方法之流程。首先，如步驟3 1 0所示，將晶盒中的晶圓傳 送至冷卻室中。接著，如步驟3 2 0所示，開啟燈泡之電源 達例如約1 5秒後再將電源關閉。接著，如步驟3 3 0所示， 將晶圓靜置並冷卻例如約1 0秒。接著，如步驟3 40所示， 傳送晶圓至晶盒中。經上述步驟後，即可將凝結在晶圓表 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 533464 A7 B7 五、發明説明（） 面上的例如溴化氫等製程物質蒸發為氣體且由排氣管排出 至冷卻室外，進一步可減少晶圓上微粒缺陷的發生。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5圖係繪示本發明之蝕刻機之冷卻室的石英燈泡之 加熱時間與晶圓溫度之關係圖。此第5圖係以1 000瓦之功 率之石英燈泡施以1 2 0伏特之操作電壓進行量測所獲得的 加熱時間與晶圓可到達溫度之關係圖。此石英燈泡雖具有 最高1 000伏特之功率，但實際上可僅使用部分功率。第5 圖中分別繪示出50%功率、60%功率、70%功率、80%功率、 90%功率、以及100%功率所對應之曲線。由此第5圖中可 看出若要使晶圓表面的溫度達到例如1 70°C之需求溫度， 則使用1 00%功率的情況下僅需加熱約20秒，而使用50% 功率的情況下卻需要較400秒更長的時間。 以上述本發明之一較佳實施例之具有加熱石英燈泡之 冷卻室來加熱晶圓，不僅可將凝結在晶圓表面的製程物質 蒸發，而且因此可省去原本在後續製程必須進行的硬烤步 驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 綜合上述，本發明之一優點為提供一種蝕刻機之冷卻 室及其使用方法，可用以使凝結至晶圓表面的溴化氫等製 程物質蒸發且由排氣管排出至冷卻室外。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) 533464 A7 B7 五、發明説明（） 本發明之另一優點為提供一種蝕刻機之冷卻室及其使 用方法，可用以減少晶圓上微粒缺陷的發生。 本發明之又一優點為提供一種蝕刻機之冷卻室及其使 用方法，可用以省去後續硬烤之步驟。 如熟悉此技術之人員所瞭解的，以上所述僅為本發明 之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範 圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改 變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

1. 533464 A8 B8 C8 D8

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1. 一種蝕刻機之冷卻室，適用於將凝結至置於該冷卻 室中之一晶圓上之一製程物質蒸發且排出至該冷卻室外， 其中該冷卻室至少包括： 一主體，具有一孔洞於該主體之一表面、一晶圓出入 口於該主體之一端、以及一排氣管連接至該主體之另一 端；以及 一加熱裝置，與該主體相連接。 2. 如申請專利範圍第1項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該製程物質為溴化氫（hydrogen bromide ; HBr)。 3 .如申請專利範圍第1項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該加熱裝置至少包括： 一燈罩，具有一開口 ，其中該開口連接至該孔洞；以 及 一燈泡，置於該燈罩中，其中該燈泡可用以加熱該晶 圓。 4.如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該燈泡可為石英燈泡。 5 .如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該燈泡之功率為約1 0 0 0瓦。 .......::裝.........訂.........線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 533464 A B CD

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該燈泡之一操作電壓為約1 2 0伏特。 7. 如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該燈泡之一電源開啟時間為約1 5秒。 8 ·如申請專利範圍第3項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中關閉該燈泡後該晶圓靜置冷卻約1 0秒。 9.如申請專利範圍第1項所述之蝕刻機之冷卻室，其 中該排氣管中之一體積流率為約5CFM。 1 0. —種蝕刻機之冷卻室，適用於將凝結至置於該冷卻 室中之一晶圓上之一製程物質蒸發且排出至該冷卻室外， 其中該冷卻室至少包括： 一主體，具有一孔洞於該主體之一表面、一晶圓出入 口於該主體之一端、以及一排氣管連接至該主體之另一 端； 一燈罩，具有一開口 ，其中該開口連接至該孔洞；以 及 一燈泡，置於該燈罩中，其中該燈泡可用以加熱該晶 圓。 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 533464 8 8 8 8 A B CD 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該製程物質為溴化氫。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該燈泡可為石英燈泡。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該燈泡之功率為約1 000瓦。 1 4.如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該燈泡之一操作電壓為約1 2 0伏特。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該燈泡之一電源開啟時間為約1 5秒。 1 6.如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中關閉該燈泡後該晶圓靜置冷卻約1 〇秒。 1 7.如申請專利範圍第1 0項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該排氣管中之一體積流率為約5CFM。 1 8. —種蝕刻機之冷卻室，適用於將凝結至置於該冷卻 13 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .......-·:」----裝.........、可.........線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533464 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 室中之一晶圓上之一製程物質蒸發且排出至該冷卻室外， 其中該冷卻室至少包括： 一主體，具有複數個孔洞於該主體之一表面、一晶圓 出入口於該主體之一端、以及一排氣管連接至該主體之另 一端； 複數個燈罩，其中每一該些燈罩具有一開口且該開口 連接至每一該些孔洞；以及 複數個燈泡，其中每一該些燈泡置於每一該些燈罩中 且該些燈泡可用以加熱該晶圓。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該製程物質為溴化氫。 2 0 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該些燈泡可為石英燈泡。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該些燈泡之一操作電壓為約1 20伏特。 2 2 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該些燈泡之一電源開啟時間為約1 5秒。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 533464 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 其中關閉該些燈泡後該晶圓靜置冷卻約1 0秒。 24 .如申請專利範圍第1 8項所述之蝕刻機之冷卻室， 其中該排氣管中之一體積流率為約5CFM。 2 5. —種蝕刻機之冷卻室之使用方法，適用於將凝結至 置於該冷卻室中之一晶圓上之一製程物質蒸發且排出至該 冷卻室外，其中該蝕刻機之冷卻室之使用方法至少包括： 傳送該晶圓至該冷卻室中，其中該冷卻室具有一燈 泡； 開啟該燈泡之電源達一第一時間後再關閉；以及 將該晶圓靜置並冷卻一第二時間。 2 6 .如申請專利範圍第 2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 使用方法，其中該製程物質為溴化氫。 2 7 .如申請專利範圍第2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 使用方法，其中該燈泡可為石英燈泡。 2 8 .如申請專利範圍第 2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 使用方法，其中該燈泡之功率為約1 〇〇〇瓦。 2 9.如申請專利範圍第 2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 15 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 8 8 8 A B c D 533464 々、申請專利範圍 使用方法，其中該燈泡之一操作電壓為約1 2 0伏特。 3 0 .如申請專利範圍第2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 使用方法，其中該第一時間為約1 5秒。 3 1 .如申請專利範圍第2 5項所述之蝕刻機之冷卻室之 使用方法，其中該第二時間為約1 0秒。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 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(210X 297公釐)