TW556250B - Oxidation processing unit - Google Patents

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556250 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明相關於可對要被處理的物體實施熱處理的熱處 理單元。 習知技術的敘摊 在製造半導體裝置時，使用各種不同型式的熱處理單 元來對要被處理的物體例如晶圓實施處理，例如氧化，擴 散，或CVD (化學汽相沈積）。當中已知一種直立熱處理 單元，其可一次對大量的要被處理的物體實施熱處理。直 立熱處理單元具有由晶體製成的直立圓柱形處理容器。處 理容器的上端關閉，但是處理容器的下端打開成爲爐開口 。凸緣設置在爐開口的周邊部份處。加熱器被設置成環繞 處理容器。 如果此單元被設計用於擴散處理，則應考慮到處理溫 度很高。亦即，在將熱阻性質列入考慮下，由晶體管件構 成的氣體供應單元（氣體供應口）被設置在處理單元的下 方側邊部份處（比凸緣高），以將氣體例如處理氣體引入 處理單元內。 如果單元被設計用於CVD處理，則由金屬製成的歧管 結合於處理單元的下方開口端。另外，由金屬管件構成的 氣體供應單元被設置在歧管的側邊部份處。 處理容器的下方開口端或歧管的下方開口端可藉著一 蓋子而被打開及氣密封閉。可以用在預定節距處的直立並 (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（210X297公釐） -4 - 556250 A7 ____B7_ 五、發明説明（2) 排狀方式固持大量晶圓例如1 50個晶圓的固持工具（固持船 )經由成爲爐開口絕緣機構的熱絕緣圓筒而被放置在蓋子 上。裝載區域配置在處理容器的下方，用來裝載及卸載固 持工具。升降機構設置於裝載區域，用來藉著上下移動蓋 子而將固持工具裝載至處理容器內及從處理容器卸載固持 工具。 但是，在上述的直立熱處理單元中，在處理容器下方 ，必須保有空間來配置裝載區域及升降機構。另外，在處 理容器的下方側邊部份處，必須保有空間來設置氣體供應 單元（或歧管，如果單元被設計用於CVD處理）。因此， 單元具有不想要有的較大高度。 特別是，如果裝載區域被設計用於裝載鎖定（load-lock )型式，則用來維持真空的結構須有更高的高度。如果 晶圓節距由於單元高度的限制而減小，則可能難以獲得具 有想要性質的膜。 如果單元被設計用於擴散處理，則由晶體管件構成的 氣體供應單元（氣體供應口）被設置成從處理單元的側邊 部份凸出。因此，氣體供應單元可能易於受外力或衝擊而 損壞，亦即其可能具有微弱的強度。 如果單元被設計用於CVD處理，則因爲使用由金屬製 成的歧管，所以氣體供應單元的強度沒有任何問題。但是 ，在此情況中，必須冷卻密封部份來防止成爲密封構件的〇 形環熱劣化。另外，必須藉著加熱或類似者來防止可能由 於密封部份的冷卻所造成的處理氣體的分離（沈積）。這 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) >裝· 、11 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） -5- 556250 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) 些導致複雜的結構。 發明槪說 本發明意欲有效地解決上述問題。本發明的目的爲提 供一種熱處理單元，其中單元的高度可大幅減小，氣體供 應單元的強度可被增進，處理容器的結構可被簡化，並且 處理性能可被增進。 本發明爲一種熱處理單元，包含一處理容器，其可容 納要被處理的物體，處理容器具有設置有一開口的一下端 ;一蓋子，其可打開及關閉開口； 一凸緣，設置在開口的 一周邊部份處；一氣體供應單元，設置在凸緣處，用來供 應氣體至處理容器內；及一加熱機構，其可加熱容納在處 理容器中的要被處理的物體。 根據此特徵，因爲氣體供應單元設置於凸緣本身，所 以單元高度可大幅減小，氣體供應單元的強度可被增進， 處理容器的結構可被簡化，並且單元的處理性能可被增進 〇 較佳地，氣體供應單元具有一氣體供應孔，其從凸緣 的一外部邊緣延伸至處理容器的內部。 例如，處理容器具有大致上圓柱形的形狀；凸緣具有 大致上圓形形狀；且氣體供應孔大致上於凸緣的徑向延伸 0 較佳地，一空氣供應管被插入通過氣體供應孔而延伸 至處理容器內。如此，處理氣體有效率地供應至處理容器 (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（210X297公釐） -6- 556250 A7 B7 五、發明説明（4) 內。在此情況中，凸緣較佳地設置有一固定機構，其可將 氣體供應管固定於凸緣。 另外，較佳地，氣體供應管與一氣體供應管線氣密地 連接。在此情況中，氣體供應管線可容易地且如所想要的 連接。 另外，較佳地，一圓形支擦框架設置在凸緣的一周邊 區域處。在此情況中，可增進凸緣及氣體供應單元的強度 。例如，圓形支撐框架由金屬製成。 或者，較佳地，一圓形支撐框架設置在凸緣的一周邊 區域處；圓形支撐框架具有從其一內部邊緣延伸至其一外 部邊緣的一通孔；且通孔與氣體供應孔連通。在此情況中 ，圓形支撐框架也例如由金屬製成。 或者，較佳地，一圓形支撐框架設置在凸緣的一周邊 區域處；圓形支撐框架具有從其一內部邊緣延伸至其一外 部邊緣的一通孔；且氣體供應管通過通孔。在此情況中， 圓形支撐框架也例如由金屬製成。在此情況中，圓形支撐 框架設置有一固定機構，其可將氣體供應管固定於圓形支 撐框架。 圖式簡要敘述 圖1爲根據本發明的直立熱處理單元的實施例的縱向剖 面圖。 圖2爲圖1所示的直立熱處理單元的主要部份的放大剖 面圖。 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) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 556250 A7 B7 五、發明説明（5 ) 元件對照表 1 直立熱處理單元 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 船 3 處理容器 3a 頂點部份 4 開口 5 凸緣 6 氣體供應單元 7 氣體供應孔 8 圓形支撐框架 8 a 支撐部份 9 氣體供應管線 10 氣體供應口 11 加熱器 12 基座板 13 懸吊桿件 14 中心開口 15 基座板 16 支撐構件 17 凸緣定位器 18 蓋形螺帽 19 注射器 19a 基座部份 (請先閲讀背面之注意事

J0 .項再填I 裝-- :寫本頁) 、11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 556250 A7 --- - B7 五、發明説明（6) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19b 尖朗部份 20 〇形環 21 圓形鎖緊元件 22 插入部份 23 排出口 24 蓋子 25 冷卻板 26 內密封部份 27 外密封部份 28 圓形凹槽 29 可旋轉台 30 旋轉機構 31 可旋轉支柱 32 旋轉傳輸部份 33 可旋轉軸 34 熱保持單元 35 平面加熱器 36 支撐構件 37 裝載區域 W 晶圓 較佳實施例的敘述 以下參考圖1及2更詳細地敘述本發明的實施例。 圖1爲根據本發明的實施例的直立熱處理單元的縱向剖 面圖。圖2爲直立熱處理單元的主要部份的放大剖面圖。 (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（210X297公釐） -9- 556250 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（7 ) 如圖1所示，直立熱處理單元1包含處理容器3 (處理管 )。處理容器3可容納成爲固持工具的船2，其以在預定節 距處的直立並排狀方式固持多個要被處理的物體，例如3 0 至50個晶圓W。然後，處理容器3可對晶圓W實施預定的 CVD處理。處理容器3是由熱阻材料例如晶體製成，並且具 有大致上爲直立圓柱形的形狀。處理容器3的下端設置有成 爲爐開口的開口 4。凸緣5成整體地形成在開口 4的周邊部份 處。氣體供應單元6設置在凸緣5處，以將處理氣體或用來 沖洗的惰性氣體例如N2 (氮）氣體引入至處理容器3內。 如圖2所示，氣體供應單元6具有於凸緣5的徑向形成於 凸緣5的氣體供應孔7，設置在凸緣5的外周邊部份處且由金 屬例如不鏽鋼製成的圓形支撐框架8，以及設置在圓形支撐 框架8處以用來連接氣體供應孔7及氣體供應管線9的氣體供 應口 10 (固定機構）。凸緣5的厚度比傳統者大，因爲其內 形成有氣體供應孔7。實際上，在凸緣5中，分別相應於各 種不同氣體的多個氣體供應孔7形成於周邊方向的適當間隔 處。 圓形支撐框架8環繞凸緣5的外周邊部份。圓形支撐框 架8在其下方部份處具有支撐部份8a，用來支撐凸緣5的外 周邊部份的下表面。圓形支撐框架8經由懸吊桿件1 3而附著 於加熱器1 1的基座板12的下表面。加熱器1 1的基座板12經 由支撐構件16而附著於具有中心開口 14的基座板15的上表 面。另外，可固定及定位凸緣5的上方周邊表面的凸緣定位 器1 7藉著緊固機構例如合適的螺釘而設置在圓形支撐框架8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） .ι〇. (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 556250 A7 B7 五、發明説明（8) 的上方部份處。 數目與氣體供應孔7的數目相同的氣體供應口 1〇設置在 圓形支撐框架8處成爲使得每一氣體供應口 1〇與每一氣體供 應孔7連通，且朝向徑向凸出。相應於每一種類的氣體的每 一氣體供應管線9經由蓋形螺帽1 8而連接於每一氣體供應口 1 0。每一氣體供應管線9經由閥及流量調整機構而連接於每 一氣體源。L形注射器19被插入通過每一氣體供應孔7，以 供應每一氣體至處理容器3中的晶圓W。此處，注射器1 9不 須必定爲L形。 注射器19的基座部份19a於水平方向延伸。注射器19的 尖端部份19b直立站立。注射器19的基座部份19a從處理容 器3的內部被插入通過氣體供應孔7而至圓形支撐框架8的氣 體供應口 10的附近。由例如氟化橡膠製成的0形環20設置在 注射器19的基座部份19a上於凸緣5與圓形支撐框架8之間， 以密封二者之間的間隙以及二者與注射器1 9之間的間隙。 蓋形螺帽1 8設置在氣體供應管線9的端部的外表面的上方。 蓋形螺帽1 8由圓形鎖緊元件2 1可旋轉地嚙合及定位，並且 可與氣體供應口 10嚙合（緊固）。氣體供應管線9的插入部 份2 2從圓形鎖緊元件2 1及蓋形螺帽1 8凸出，並且可經由氣 體供應口 10而與〇形環20接觸。 大致上爲錐形的頂點部份3a形成在處理容器3的上端處 。排出口 2 3形成在頂點部份3 a的中心部份處，用來從處理 容器3排出氣體。排出口 23連接於排出系統的排出管，其包 含可在處理容器3中形成想要的位準的真空的真空泵以及壓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡） -11 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

556250 A7 B7 五、發明説明（9) 力控制機構（未顯示）。加熱器1 1環繞處理容器3，以加熱 處理容器3中的晶圓W。例如，加熱器1 1是由電阻加熱元件 形成。基座板12設置在加熱器11的下端部份處。 在處理容器3下方，蓋子24被配置成使得蓋子24可於直 立方向移動，並且其可藉著與凸緣5的下端接觸而氣密地關 閉開口 4 (爐開口）。蓋子24是由例如晶體製成。具有冷卻 結構的冷卻板2 5較佳地設置在蓋子2 4的下方。爲氣密地密 封蓋子24與凸緣5的相對接觸表面之間的間隙，設置有日本 專利特許公開公告第1 1-97447號中所述的密封結構（密封裝 置）。此密封結構包含一內密封表面2 6，其中內部相對接 觸表面被精加工成爲鏡面加工表面以達成表面接觸密封； —外密封部份27，其中圓形金屬薄材（未顯示）被插入在 外部相對接觸表面之間，且金屬薄材是藉著經由形成於外 部相對接觸表面的圓形凹槽（未顯示）的真空抽吸而貼附 ，以及圓形凹槽2 8，形成在內密封部份2 6與外密封部份2 7 之間，且被用於真空抽吸，以維持內密封部份2 6的密封性 能。外密封部份27可由一般的0形環密封來取代。 可旋轉台29被配置在蓋子24的上方部份上，成爲上面 供船2以預定高度放置的可旋轉台。用來旋轉可旋轉台29的 旋轉機構30設置在蓋子24的下方。可旋轉台29具有從蓋子 2 4的中心部份站立的可旋轉支柱3 1。旋轉機構3 0主要包含 未顯示的馬達，以及可將馬達的旋轉力傳輸至可旋轉台2 9 的旋轉傳輸部份3 2。旋轉傳輸部份3 2具有可旋轉軸3 3，其 連接於可旋轉台2 9的可旋轉支柱3 1成爲使得馬達的旋轉力 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) 項再填仓 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 556250 A7 B7 五、發明説明（ίο) 可從蓋子24的下方側以氣密的方式傳輸至蓋子24的上方側 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另外，熱保持單元34設置在蓋子24上，以防止可能由 於熱從爐開口 4的輻射所造成的溫度降。熱保持單元34主要 包含一平面加熱器35，其配置在可旋轉台29的下方，且由 電阻加熱元件形成，以及一圓柱形支撐構件3 6，其將加熱 器35相對於蓋子24的上表面支撐於預定高度處且由晶體製 成。可旋轉台29的可旋轉支柱31鬆動地通過加熱器35的中 心部份。 在處理容器3的下方，升降機構（未顯示）被設置用來 上下移動蓋子24，以打開及關閉開口 4，以及將船2裝載至 處理容器3內和從處理容器3卸載船2。升降機構被設置在成 爲操作區域的裝載區域3 7中。裝載區域3 7可形成爲裝載鎖 定（1 〇 a d -1 〇 c k )結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下說明上述的直立熱處理單元的操作。首先，上面 已經放置有晶圓W的船2被放置在裝載區域37中的蓋子24上 的可旋轉台29上。然後，蓋子24藉著升降機構而向上移動 ’使得船2經由開口 4而被裝載至處理容器3內。然後，開口 4被蓋子24氣密地關閉。其次，預定壓力或真空藉著經由排 出口 23的排氣而形成在處理容器3中。另外，預定的處理溫 度由加熱器11賦予。另一方面，可旋轉台29旋轉，因而船2 旋轉。然後，處理氣體經由氣體供應單元6而被引入處理容 器3內’使得對晶圓w的預定熱處理例如CVD處理開始進行 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公釐） 556250 A7 B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在預定的熱處理完成之後，加熱器11的電力關閉’處 理氣體的引入停止，並且惰性氣體被引入來沖洗處理容器3 。然後，可旋轉台29的旋轉停止，並且蓋子24向下移動’ 使得處理容器3的開口 4打開，並且船2被卸載至裝載區域37 〇 根據上述的直立熱處理單元1，因爲用來將處理氣體引 入處理容器3內的氣體供應單元6設置在處理容器3的凸緣5 處，所以單元1的高度可大幅減小。另外，氣體供應單元6 的強度可被增進，處理容器3的結構可被簡化，並且單元1 的處理性能可被增進。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 亦即，藉著將氣體供應單元6設置在處理容器3的凸緣5 處，變成不須在處理容器3的側壁處設置氣體供應單元或歧 管。因此，處理容器3的高度以及單元1的高度可減小。另 外，處理容器3的結構可被簡化，使得單元1可較容易地且 以較低的成本被製造及維修。另外，因爲不使用歧管，所 以冷卻部份較少，因而可增進加熱效率。另外，因爲沒有 單元高度的限制，所以船2上的晶圓W的節距可放大，因而 可增進處理性能。 特別是，氣體供應單元6具有於凸緣5的徑向形成於凸 緣5的多個氣體供應孔7，設置在凸緣5的外周邊部份處且由 金屬製成的圓形支撐框架8，以及設置在圓形支撐框架8處 以用來分別連接氣體供應孔7及氣體供應管線9的氣體供應 口 1 〇 (固定機構）。因此，氣體供應單元6的強度可更被增 進。因此，即使閥或類似者附著於氣體供應管線9，氣體供 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 556250 A7 B7 五、發明説明（l2) 應單元6也可支承此負荷。亦即，可增進氣體供應單元6的 耐久性。 另外，注射器1 9被插入通過每一氣體供應孔7，以供應 處理氣體或類似者至晶圓W。因此，處理氣體或類似者可從 凸緣5的氣體供應單元6有效率地供應至晶圓W。 本發明不受限於以上的實施例，而可有各種不同的修 正。例如，雖然有圓形支撐框架設置在處理容器的凸緣處 較佳，但是在某些情況中可不設置有圓形支撐框架。在此 情況中，氣體供應單元較佳地具有於凸緣的徑向形成於凸 緣的氣體供應孔，以及設置在凸緣處的用來連接氣體供應 孔及氣體供應管線的氣體供應口（固定機構）。 在以上的實施例中，說明CVD處理成爲熱處理的例子 。但是，本發明的熱處理單元可應用於CVD處理，擴散處 理，氧化處理，退火處理等。要被處理的物體可爲玻璃基 板，LCD基板，或類似者，而非半導體晶圓。 (請先閱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 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 556250 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種熱處理單元，包含： 一處理容器，其可容納要被處理的物體，該處理容器 具有設置有一開口的一下端； 一蓋子，其可打開及關閉該開口； 一凸緣，設置在該開口的一周邊部份處； 一氣體供應單元，設置在該凸緣處，用來供應氣體至 該處理容器內；及 一加熱機構，其可加熱容納在該處理容器中的該要被 處理的物體。 2. 如申請專利範圍第1項所述的熱處理單元，其中 該氣體供應單元具有一氣體供應孔’其從該凸緣的一 外部邊緣延伸至該處理容器的內部。 3. 如申請專利範圍第2項所述的熱處理單元，其中 該處理容器具有圓柱形的形狀； 該凸緣具有圓形形狀；且 該氣體供應孔於該凸緣的徑向延伸。 4. 如申請專利範圍第2項所述的熱處理單元，其中 一^空氣供應管被插入通過該氣體供應孔而延伸至該處 理容器內。 5. 如申請專利範圍第4項所述的熱處理單元，其中 該凸緣設置有一固定機構，其可將該氣體供應管固定 於該凸緣。 6. 如申請專利範圍第4項所述的熱處理單元，其中 該氣體供應管與一氣體供應管線氣密地連接。 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 556250 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述的熱處理單元，其中 一圓形支撐框架設置在該凸緣的一周邊區域處。 8. 如申請專利範圍第7項所述的熱處理單元，其中 該圓形支撐框架由金屬製成。 9. 如申請專利範圍第2項所述的熱處理單元，其中 一圓形支撐框架設置在該凸緣的一周邊區域處； 該圓形支撐框架具有從其一內部邊緣延伸至其一外部 邊緣的一通孔；且 該通孔與該氣體供應孔連通。 10. 如申請專利範圍第9項所述的熱處理單元，其中 該圓形支撐框架由金屬製成。 11. 如申請專利範圍第6項所述的熱處理單元，其中 一圓形支撐框架設置在該凸緣的一周邊區域處； 該圓形支撐框架具有從其一內部邊緣延伸至其一外部 邊緣的一通孔；且 該氣體供應管通過該通孔。 12. 如申請專利範圍第11項所述的熱處理單元，其中 該圓形支撐框架由金屬製成。 13. 如申請專利範圍第11項所述的熱處理單元，其中 該圓形支撐框架設置有一固定機構，其可將該氣體供 應管固定於該圓形支撐框架。 本紙張尺度逋用中國國家操準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (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 -17-