TWI374496B - Apparatus having high gas conductance - Google Patents

Description

1374496 置於晶座20上的氣體注入器30將製程氣體注入室1〇内。線 圈組40被置於室1 〇的外表面，並且RF電源5〇將rf電供給 線圈組40上。殘餘氣體的排氣口 6〇形成於室1〇的底部並且 通過排氣管與泵（未圖示）相連接。 參閱圖1，將對HDPCVD裝置中的沈積過程加以說明。 藉由室10的槽閥（未圖示）將基板"W"裝載在晶座20上之 後’藉由氣體注入器30將製程氣體注入室1〇内。在注入製 程氣體後，由RF電源5〇將RF電供給線圈組4〇，並且線圈 組40會誘發電磁場。藉由電磁場將室10内的製程氣體加以 離子化’然後將之激發到電漿態。在室丨〇内獲取電漿態 後，藉由供給於晶座2〇的偏壓電源將電漿態中的離子吸到 基板W上，由此在基板"w"上形成薄膜。在沈積生產過 程中，泵進行工作以藉由排氣口 6〇連續地將室丨〇中的殘餘 氣體排放出來。 、為成功執行間隙填充方法，室10内應保持高密度氣體， 並且應同時將大量氣體從室1〇排出。然而，在根據相關技 術的HDPCVD裝置中，很難獲取上述液壓機械條件。為解 决圪些問題，已建議-種使用具有高泵速的排氣泵的裝 置。 圖2為根據相關技術使用高泵速排氣泵的高密度電漿化 千乱相此積裝置的橫截面示意圖。在圖2中，具有高系速 的排軋泵80附接於室1〇。將晶座2〇形成在室丨。的側壁上， ^此將5__下部分形成為空閒空間。將排氣㈣形成於 至的底部。在沈積生產過程中，將排氣閥職微打開並 1374496 蓋110，與’丨電質圓蓋11〇組合的室體140;以及連接介電 質圓蓋11G的下邊緣部分及室體⑽的上邊緣部分的連接單 元120 "電質圓蓋110用作藉由位於介電質圓蓋11〇頂部 的線圈組300而傳輸射頻（RF)電的能量窗口/儘管本發明 中介電質圓蓋110為詩，但在另__實施例中介電質圓蓋 110可為其它形狀。 至體140與’丨電質圓蓋11〇的底部組合。室體的體積

大於介電質圓蓋11〇的體積。例如，為增加室體刚的體 積’室體140可具有壺形。室體14〇的橫截面面積從介電質 圓蓋110附近的頂部逐漸向室體14()的中部增加，然後室體 140的橫截面面積從中部逐漸向室體14㈣底部減小。換言 之’室體140的橫截面面積在室體14〇的中部具有最大值。 儘管在本實施例中室體⑽具有壺形，但室體在另一實 方e例中可具有不同於壺形的衆多形狀。 以晶座200的頂面為參照，可將室體14〇分為上部分及下

部分。當下部分的體積大於上部分的體積時，氣體傳導辦 加’並且防止了殘餘氣體及副產物從下部分向後流到上^ 分的可能性。因此，減小了對基板，，的污染。氣體傳導 取決於從室體H0上部分流到下部分的製程氣體的流速及 流量。因此’氣體傳導增加，並通過具有下部分大於上部 分的室請及排氣㈣防止了顆粒(例如殘餘氣體及副 產物）的向後流動。 因為電漿是藉由供給線圈組3 〇 〇的R F電而生成於介^ 圓蓋110的反應空間中的，所以電漿密度在室體⑽的力 93580 •12· 1374496 "有最大i &外’在室體14Q的頂部最大限度地降低了 在至體140底部分由滿流產生的顆粒引起的惡化。因此可 在至體14G的頂部内執行對基板"w"的加卫，錢將基板 W卸載於至體140的底部。因此，可將晶座200形成為其 可藉：外部驅動單元上下移動。當晶座2〇〇形成可以上下 移動h至體14〇的上部分及下部分可利用晶座200(此時 晶座位於最低位置)的頂面為參照加以界定。例如，室體 140可具有一形狀，以使其隨著晶座2〇〇的向下移動，而其 橫截面面積逐漸增加。 連接單7L 120可具有環形以連接介電質圓蓋11〇及室體 M0的頂邊界部分。連接單元m在另一實施例中可根據介 電質110及室體14G的形狀而具有衆多形狀。而且，介電質 圓蓋no及連接單元120之間的間隙以及連接單元12〇及室 體140之間的間隙可藉由密封手段（例如〇-形環）加以密 封，以藉由介電質圓蓋110、連接器12〇及室體14〇將内部 空間保持為真空狀態。 可將藉由其載入及卸載基板"w”的槽閥130形成於室體 140的側壁。可將注入器5〇〇置於介電質圓蓋丨丨❻的中心部 分並與女置通過室體140的側壁的下部分的供氣管52〇相 連。在另一實施例中可將供氣管52〇安置通過室體14〇的底 部。 可將殘餘氣體及副產物的排氣口 150形成於室體M〇的侧 壁的下部分，並且可將排氣閥形成在排氣口 1 5〇處，以關 閉或打開排氣口 150。可將排氣口 150藉由第一排氣管道 93580 -13· 1374496 620與泵600連接，且可藉由與果600相連的第二排氣管道 6 4 0將殘餘氣體及副產物排放於外。例如，可將渦輪分子 泵（TMP)用作泵600來甚至在超高真空狀態下獲取高氣體傳 導。此外，可將排氣口 150形成於室體14〇的側壁的上部 为，並且可將第一排氣官620與排氣口 15〇水平連接，因為 晶座200被安置穿過室體12〇的底部^在另一實施例中可改 變排氣口 150的位置。第一及第二排氣管62〇及64〇可具有 衆多直徑。 可對本發明的HDPCVD裝置中的過程進行描述。藉由室 體140的側壁上的槽閥13〇將基板"w"载到晶座2〇〇的頂面上 後’在其上具有基板"W"的晶座200會向上移動到直接位於 介電質圓蓋110的反應空間下的頂部。圖4為顯示根據本發 明的貫施例的HDPCVD裝置的橫截面示意圖，其中晶座位 於最高位置。當晶座200到達頂部時，製程氣體藉由注入 器500被注入介電質圓蓋110内。接著，藉由RF電源4〇〇將 RF電供應給線圈組300 ’而線圈組3〇〇绣發電磁場。藉由電 磁％將介電質圓蓋110及基板"W"之間.的空間内的製程氣體 加以離子化，從而將其激發到電漿態。藉由將高頻偏壓電 源供給到晶座200 ’將電漿的離子吸引到晶座2〇〇上的基板 "W"上，以在基板"W"上形成薄膜。 在HDPCVD裝置中的生產過程中，果6〇〇工作以通過排 氣口 150、第一排氣管620及第二排氣管640連續地將室1〇〇 中的殘餘氣體及副產物排放出來。總之藉由將介電質圓蓋 Π0組合到室體140上，室體140具有壺形而且室體也可具 1374496 有壺形。室100的橫截面面積從室1〇〇的頂部到室100的中 部逐漸增加，然後室100的橫截面面積從室1〇〇的中部到室 H)〇的底部逐漸下降。因此，注入室刚内的製程氣體量增 加，並且從室100 t排放殘餘氣體及副產物的流速也增 加。換言之’因為室體140的體積大於介電質圓蓋110的體 積’所以製程氣體的氣體傳導增加。另外，當將位於最低 位置的晶座200的頂面用作參照來界定室體14〇的上部分及 上部分時，藉由形成室體140使其下部分的體積大於上部 分的體積，氣體傳導會進一步增加。因此而改善間隙填充 方法。 圖5是根據本發明另一實施例的高密度電漿化學氣相沈 積裝置的橫截面示意圖。 在圖5中，注入器包括複數個置於室1〇〇的側壁上的子注 入器540。可對稱地安置所述複數個子注入器54〇,以均勻 ^佈製程氣體。可藉由複數個子注入器540水平地將製程 氣體庄入至100中或將製程氣體注射向介電質圓蓋的上 部。所述複數個子注人器540可為兩個或至少為3個。儘管 圖^將複數個子注入器540安置在連接單元120處，但在 另—實施例中可將所述複數個子注入器540安置在室體140 处可將複數個子注入器540中的每—與供氣管520相連。 圖6是根據本發明另一實施例的高密度電躁化學氣相沈 積裳置的橫截面示意圖。 、在圖6中，注入器5〇〇被置於晶座2〇〇上的介電質圓蓋丨⑺ 的中心部分，而且將環形輔助注入器56〇安置在晶座2〇〇的 1374496 邊界。P刀彳將輔助注入器56〇及晶座2〇〇形成一體。在晶 座200中’可將注入器5〇〇與第一供氣管520相連，並且可 ^輔助主入盗560與第二供氣管（未圖示）相連。可偏斜地將 製程氣體注入位於晶座2〇〇上的部分以將製程氣體均勻地 分佈在基板"\^"上》 在根據本發明的HDPCVD裝置中，因為室具有壺形，所 以獲得了製程氣體的高氣體傳導。因&，增加了被注入的 ，程氣體的數#以及增加了排放的殘餘氣體及副產物的數 ! ’由此執行經改善的間隙填充方法會產生更小間隙。而 且’因為排氣管水平連接室，所以獲得了更高氣體傳導。 對熟悉此項技術者而言，顯而易見可在具高氣體傳導的 裝置中進行各種修改及變ϋ不會聽本發日㈣精神或範 鳴°因此’若對本發明進行的修改及變更在附料請專利 範圍以及均等物範圍内，則所述修改及變更為本發明所涵 蓋。 【圖式簡單說明】 包括其中用於提供對本發明的進一步理解並且併入以及 構成本說明書的一部分的附圖說明本發明的實施例，以及 結合描述用於解釋本發明原理。在圖_ ·· 圖1是根據相關技術的高密度電漿化學氣相沈積 (HDPCVD)裝置的橫截面示意圖； 圖2是根據相關技術使用高泵速排氣泵的高密度電漿化 學氣相沈積裝置的橫截面示意圖； 圖3是根擄本發明的實施例的高密度電漿化學氣相沈積 935抑 16 1374496 裝置的橫截面示意圖； 圖4是顯示根據本發明的實施例的HDPCVD裝置的橫截 面示意圖，其中晶座位於最高位置； 圖5是根據本發明的另一實施例的高密度電漿化學氣相 沈積裝置的橫截面示意圖；及 圖6是根據本發明的另一實施例的高密度電漿化學氣相 沈積裝置的橫截面示意圖。 【主要元件符號說明】 10 室 20 晶座 30 氣體注入器 40 線圈組 50 射頻（RF)電源 32 輔助氣體注入器 70 排氣閥 80 排氣泵 82 泵管道 84 排氣管道 100 室 110 介電質圓蓋 120 連接單元 130 槽閥 140 室體 150 排氣口 93580 -17- 1374496 200 晶座 300 線圈組 400 RF電源 500 氣體注入器 520 供氣管 600 泵 620 第一排氣管 640 第二排氣管 540 子注入器 560 輔助注入器 93580 -18-

Claims (1)

1374496 第093115419號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年6月）十、申請專利範圍：

1. 一種用於一半導體元件的裝置，其包括： 一具有上及下部分的室，該下部分具有一水平橫截面 面積，其沿著一垂直方向逐漸增加然後逐漸減少； 一位於室内的晶座，該晶座具有—位於其頂面上的基 板，其中該晶座上下移動’藉此具有分別對應於最大及 最小高度之第-及第二位置，其中以位於該第二位置的 該晶座的頂面為參照，將該室分成該上部分及該下部 分’並且該下部分的體積大於該上部分的體積，且里中 該室具有—排放—製程氣體之高氡體傳導，該製程氣體 在該晶座位於該第一位置時通過該下部分提供至 分； 一將製程氣體注入該室内的注入器； 一位於該室上的線圈組； 一與該線圈組相連的射頻電源；及 一通過該室的排氣口。 面面積沿從該第一 介電質圓蓋及與該 用於連接該介電質 積大於該介電質圓 2.如請求項1之裝置，其中該室的撗戴 位置到該第二位置的方向逐漸増加。 3. 如請求項1之裝置，其中該室包括— 介電質圓蓋相連的一室體。 4. 如請求項3之裝置，其進一步包括— 圓蓋及該室體的連接單元。 5. 如請求項3之裝置，其中該室體的體 蓋的體積》 93580-1000628.doc 137449.6 6. 7. 8. 9. 10 ^ ㈣年&月％日修吸)正替挺頁 如凊求項1之裝置，其中將該注入^ 求項6之裝置，其進一步包括一位於該晶座的邊界 部分的辅助注入器，該輔助注入器具有一環形。 如明求項1之裝置，其中該注入器包括對稱置於一該室 的側壁上的複數個子注入器。 如叫求項1之裝置，其中將該排氣口安置通過該室的一 側壁及一底兩者其中之一。

如叫求項1之裝置，其進一步包括一藉由該排氣口與該 室連接的泵。 11. 一種用於一半導體元件的裝置，其包括： 一室，其包含一室體及一結構連接至該室體的介電質 圓蓋； 位於該至中的晶座’其中該晶座上下移動’藉此具 有分別對應於最大及最小高度之第一及第二位置，其中 以位於該第二位置的該晶座的頂面為參照，將該室分成 上部分及下部分，並且該下部分的體積大於該上部分的 體積； 將製程氣體注入該室内的注入器，該注入器安置在 該"電質圓蓋之一中心部分上使得該製程氣體以實質上 向下的方式注入； 一位於該室上的線圈組； 一與該線圈組相連接的電源；及 一用於自該室移除殘餘氣體與副產物之排氣口，其中 以該晶座的頂面為參照，將該室分為上及下部分，並且 93580-1000628.doc 12 t% ()月1修(更)正替換頁 該下部分的體積大於該上部分的體積，且其中該室具有 一排放一製程氣體之高氣體傳導，該製程氣體在該晶座 位於該第一位置時通過該下部分提供至該上部分。 如請求項11之裝置’其進—步包括至少-安置在該晶座 之上邊緣的輔助注入器，使得該製程氣體在該晶座之該 頂面上注入。 13. 一種用於一半導體元件的裝置，其包括： 一室，其包含一室體及一介電質圓蓋，該室體具有一 基底表面與-頂開口，其中該室體之—水平橫截面面積 其自该基底表面逐漸增加至一最大室寬度，然後自該最 大室寬度逐漸減少至該頂開口； 一連接單元，其安置於該室之該頂開口與該介電質圓 蓋之間； 導體晶圓裝載於該晶座之一頂面上，其中該晶座上下 動，藉此具有分別對應於最大及最小高度之第一及第 位置’其_以位於該第二位晉的节曰 诅置的°褒日日座的頂面為參照， 將该室分成上部分及下部公，廿 下邛刀並且該下部分的體積大於 該上部分的體積； 至少一將製程氣體注入該室内的注入器，該至少一注 入器經安排以使得該製程氣體在該晶座的頂面上注入； 一安置於該室上的線圈組； / 一輕合至該線圈組的電源；及 一排乳口單元’其水平地安詈於节它 丁把文直於这至之該下部分以自 93580-I000628.doc 1374496

㈣年“ ％^曰修(更)正替換頁 該室移除殘餘氣體與副產物’且其中該室具有一排放一 製程氣體之高氣體傳導，該製程氣體在該晶座位於該第 一位置時通過該下部分提供至該上部分。 93580-1000628.doc