TWI415188B - 半導體製程用之捕集單元 - Google Patents

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Description

半導體製程用之捕集單元
本發明係關於一種捕集單元，其係用於一半導體處理裝置以處理一目標基板(例如一半導體晶圓)；以及一種成膜裝置，其用於具有該捕集單元的一半導體製程。本文所用的術語「半導體製程」包含各種製程，其經執行用以藉由在一目標基板上採用預定圖案形成半導體層、絕緣層以及導電層而在該目標基板上製造一半導體器件或具有佈線層、電極等以與一半導體器件連接的一結構，該目標基板如半導體晶圓或用於FPD(平板顯示器)(例如LCD(液晶顯示器))的玻璃基板。
在製造用於構成半導體積體電路之半導體器件中，一目標基板(例如半導體晶圓(例如由矽製成))經歷各種製程，例如成膜、蝕刻、氧化、擴散、重新形成、退火及自然氧化物膜移除。存在一垂直成膜裝置(所謂的批次類型之裝置)，其對複數個半導體晶圓一起執行成膜製程。
在垂直成膜裝置中，首先將半導體晶圓從晶圓盒轉移至垂直晶圓舟上並使其在垂直方向以間隔於該垂直晶圓舟上得到支撐。晶圓盒可儲存(例如)25個晶圓，而晶圓舟可支撐30至150個晶圓。接著，從下方將晶圓舟載入熱壁型之一製程容器，並且以氣密方式封閉該製程容器。再接著，執行一預定成膜製程，同時控制製程條件，例如製程氣體流量速率、製程壓力以及製程溫度。
在成膜製程期間產生的反應產物係不僅沈積(黏著)在半導體晶圓之表面上，而且沈積在(例如)該製程容器及其他部件之內表面上，後者為副產物膜。若在該製程容器之內表面上出現副產物膜時成膜製程在繼續，則應力會產生並由於石英與副產物膜之間的熱膨脹之係數方面的差異而引起該製程容器之副產物膜與石英之某些的剝離。因此，粒子會產生，並可能減少欲加以製造的半導體器件之產量及/或使該處理裝置之某些組件劣化。
為解決此問題，在重複成膜製程若干次之後，執行該製程容器之內部的清洗。習知上，例如通常將氟化氫(HF)溶液用以清洗該製程容器。在此情況下，藉由濕式蝕刻移除副產物膜。然而，此濕式蝕刻需要作業操作以分離該製程容器，手動清洗該容器，而且接著重新附著並調整該容器。此外，熱處理裝置需要停止較長時間，從而增加該裝置的停工期並降低其工作速率。
根據此問題，近年來，廣泛使用伴以無需拆卸一製程容器的乾式清洗。在此乾式清洗中，藉由一加熱器在預定溫度下對該製程容器之內部加熱，並且將一清洗氣體(例如氟與含鹵素的酸性氣體之混合物氣體)供應至反應管中。沈積在該製程容器之內表面上的副產物膜因此得以乾式蝕刻並藉由該清洗氣體加以移除。清洗製程中的此趨向係不僅見諸於批次類型之成膜裝置而且見諸於單一基板類型之成膜裝置，其逐一地處理半導體晶圓。
日本特開第3－31479號、第4－155827號、第6－151396號以 及第2004－343095號揭示關於此種清洗製程的技術。
在以上說明的成膜裝置中，從該製程容器排放的氣體包含藉由成膜所產生的副產物。因此，為捕集並移除自排放氣體的副產物，與該製程容器連接的排放系統具有用以移除該等副產物之一捕集單元。
圖11係一斷面圖，其顯示藉由將(例如)TEOS(四乙烷基鄰位矽酸鹽)用作成膜氣體來沈積SiO2 薄膜之情況下使用的一習知捕集單元。如圖11所示，捕集單元2包含圓筒形外殼4及設置於其中的捕獲主體6。外殼4具有形成於一端的一氣體入口4A，以及藉由螺栓8可分離地與另一端連接的一蓋子10。蓋子10具有形成於中心的一氣體出口4B。
捕獲主體6包含複數個金屬鰭板12(該等金屬鰭板之每一個係採用圓形環形成)，其係以預定間隔附著於支撐桿14。捕獲主體6包含上游側上的一半球形蓋16，同時捕獲主體6係附著於下游側上的蓋子10並藉由該蓋子所支撐。
在以上說明的結構中，在成膜期間，從一製程容器排放的氣體透過氣體入口4A進入捕集單元2之外殼4。此排放氣體開始與鰭板12之表面接觸，流經環狀鰭板12之中心，並透過氣體出口4B加以排放。此時，包含在排放氣體中的副產物係沈積並捕獲在鰭板12之表面上，並因而從排放氣體加以移除。
在此情況下，副產物係主要藉由鰭板12所捕獲，但是其可加以沈積在排放氣體開始與之接觸的任何部分上。因此，副產物係從排放氣體移除，而其某些係沈積在蓋16之 表面、外殼4之內表面等上。
當供應一清洗氣體(例如ClF3 氣體或HF氣體)以清洗該製程容器之內部時，藉由該清洗氣體移除如此捕獲的副產物連同該製程容器內的副產物。因此，可防止捕集單元2受到阻塞。
本發明之一目的係提供一種用於半導體製程的捕集單元，其使捕集的副產物在短時間內得以有效率地移除；以及一種成膜裝置，其用於具有該捕集單元的一半導體製程。
依據本發明之一第一方面，提供一捕集單元，其設置於一半導體處理裝置之一排放通道上以捕集流經該排放通道之排放氣體中所含之副產物，該捕集單元包括：一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分；一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，並經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分，該捕獲主體包含排列在該排放氣體之一流向上的複數個鰭板，而且該等鰭板之每一者具有上面沈積並捕獲有該等副產物之一部分的一表面；以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且經組態以接收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸。
依據本發明之一第二方面，提供一種用於半導體製程之薄成膜裝置，其包括：一製程容器，其經組態以容納一目標基板；一支撐部件，其經組態以支撐該製程容器內的該目標基板；一加熱器，其經組態以加熱該製程容器內的該目標基板；一排放系統，其經組態以將該製程容器之內部排氣；一成膜氣體供應流路，其經組態用以將一成膜氣體供應至該製程容器中，其中該排放系統包含一捕集單元，其係設置於該排放通道上，以捕集流經該排放通道之一排放氣體中所含之副產物，且該捕集單元包括：一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分；一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，且經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分；該捕獲主體包含排列在該排放氣體之一流向上的複數個鰭板，而且該等鰭板之每一者具有上面沈積並捕獲有該等副產物之一部分的一表面；以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且經組態以接收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸。
本發明之額外目的及優點將在以下說明中提出，且部分將從說明中明白，或可藉由本發明之實務而瞭解。可藉由以下特定指出的手段及組合來實現並獲得本發明之目的及優點。
在開發本發明之製程中，本發明者研究關於用於圖11所示的排放系統之捕集單元的問題。因此，本發明者已達到以下提供的發現物。
如以上說明，捕集單元2之內部係與該製程容器之內部一起清洗。為移除沈積在鰭板12等之表面上的副產物，需要供應清洗氣體(例如)三小時。
然而，當此清洗製程在捕集單元2中繼續至某程度時，沈積在鰭板12及蓋16之表面以及外殼4之內表面上的副產物會減小其黏著力並可能從其剝離。圖11顯示設定於水平狀態中的捕集單元2，以及沈積在外殼4之底部(圖11中的下側)上的厚副產物M1。
在沈積上類厚副產物M1的情況下，可與清洗氣體接觸的副產物M1之表面積會變得比沈積容積小很多。為完全移除副產物M1，清洗氣體需要進一步供應較長時間(例如十個小時或更長時間)，不過其取決於沈積容積。因此，清洗時間延長得太多，從而降低裝置的工作速率。
可藉由鬆開蓋子10之螺栓8來拆卸外殼4，因此從外殼4取出捕獲主體6並藉由清洗溶液來清洗該主體。然而，在此情況下，維護操作較廣泛，且因此清洗時間延長得太多，從而降低裝置的工作速率。
現在將參考附圖來說明根據以上提供的發現來達到本發明之一具體實施例。在以下說明中，具有實質上相同功能及配置的組成元件係由相同的參考數位表示，並且僅在需 要時才進行重複說明。
圖1係顯示依據本發明之一具體實施例的成膜裝置(垂直CVD裝置)之斷面圖。此成膜裝置22包含一垂直製程容器28，其係採用石英製成且具有採用內管24及外管26形成的雙管結構。內管24係形成用以容納採用石英製成的晶圓舟30以支撐目標基板。晶圓舟30經組態用以在垂直方向上以預定間隔支撐目標基板或半導體晶圓W。間隔可以係規則或不規則的，取決於晶圓位置。
採用(例如)不銹鋼製成的圓筒形歧管32係與製程容器28之底部開口連接，該連接係採用插入在兩者之間的密封部件34(例如O形環)。歧管32之底部開口具有蓋子38，其用以採用插入在兩者之間的密封部件36(例如O形環)開啟/關閉此開口。一旋轉軸42透過配合在蓋子38中的磁性流體密封件40穿透蓋子38。旋轉軸42係在旋轉台44的頂部與其連接，在該頂部上透過採用石英製成的絕熱汽缸46安裝晶圓舟30。旋轉軸42係附著於可在垂直方向上移動的舟升降機48之臂48A，因此旋轉軸42沿蓋子38及晶圓舟30上下移動。晶圓舟30係從下側載入製程容器28並從該製程容器卸載至下側。晶圓舟30可加以固定而不旋轉。對應於歧管32的一部分可採用石英製成並與該製程容器整合式形成。
一氣體供應機構50係與歧管32連接以將預定氣體供應至製程容器28。明確而言，氣體供應機構50在此具體實施例中包含穿透歧管32的複數個(例如三個)噴嘴50A、50B及50C，因此按需要以受控流量從噴嘴50A至50C供應各種氣 體。在此具體實施例中，例如分別供應用以形成SiO2 薄膜的TEOS氣體、用作清洗氣體的HF氣體以及用作載體氣體或淨化氣體的N2 氣體。氣體類型不限於以上說明的氣體，而且可依據欲加以形成的薄膜而使用各種氣體。
從噴嘴50A、505及50C供應的該等氣體之每一種在內管24內的晶圓製程場或製程空間內向上流動，並在最高點返回。接著，氣體透過內管24與外管26之間的間隙向下流動並且從形成於底部附近的外管26之側壁中的排放埠52向外排放。
製程容器28係藉由圓筒形絕熱外殼54所包圍，該外殼具有設置於內表面上的一加熱器56以將放置在內側的晶圓W加熱至預定溫度。
形成於底部附近的製程容器28之側壁中的排放埠52係與排放系統60連接以對製程容器28之內部進行真空排放。明確而言，排放系統60包含一排放通道62，其係採用不銹鋼製成並與排放埠52連接以使排放氣體流經該通道。排放通道62具有沿該通道的一捕集單元64，其用以捕集包含在流經該通道之排放氣體中的副產物。排放通道62另外具有沿該通道的一真空幫浦66，其用以對製程容器28之內部進行真空排放。
排放系統60係整體上採用可分離熱護套68所覆蓋。熱護套68係用以對整個系統60加熱以防止排放氣體中的副產物在成膜製程期間沈積。此加熱亦係用以促進清洗製程期間副產物與清洗氣體之間的反應。此外，此加熱亦係用以蒸 發藉由反應所產生的濕氣，以便防止管道之組件材料等遭受腐蝕。
捕集單元64係定位在排放通道62的最上游側上，而真空幫浦66係定位在其下游。用於壓力控制的氣體供應噴嘴70係從真空幫浦66就在上游與排放通道62之一部分連接。氣體供應噴嘴70經組態用以採用受控流量供應惰性氣體，例如N2 氣體。此惰性氣體係用以改變藉由真空幫浦66加以真空排放之製程容器28內的氣體數量，以便控制製程容器28內的壓力。可在排放通道62上置放一壓力控制閥(例如蝶閥)來代替用於壓力控制的氣體供應噴嘴70。排放通道62包含採用通道62之一部分形成一曲柄部分72，其按沿該通道的直角而彎曲。曲柄部分72可由於相關聯的部件及空間之配置而不可避免地形成。
圖2係顯示圖1所示之裝置中使用的捕集單元之斷面圖。圖3係圖2所示的捕集單元之分解圖。圖4係顯示為圖2所示的捕集單元之一部分的一捕獲主體之斷面圖。圖5A及5B係分別沿圖2中的線VA－VA及線VB－VB所取的斷面圖。捕集單元64包含一容器狀外殼74，以及一捕獲主體76，其係可分離地設置於外殼74內以捕集包含在排放氣體中的副產物。
外殼74整體上包含採用(例如)不銹鋼製成的一圓筒形外殼主體78。蓋子80係藉由螺栓81可分離地安裝在下游側上的外殼主體78之開口部分上。外殼主體78之上游側的斷面表面積係逐漸減小且在端部具有氣體入口74A。氣體入口 74A具有一凸緣部分82，其係與排放通道62之上游側連接。蓋子80具有中心處用作氣體出口74B的較大開口。氣體出口74B具有一凸緣部分84，其係與排放通道62之下游側連接。排放氣體從氣體入口74A進入，流經外殼主體78，並接著從氣體出口74B朝下游側流動。
捕獲主體76包含複數個鰭板86，該等鰭板之每一個係採用(例如)不銹鋼製成並採用圓形環(圓環)形成(參見圖4及5A)。鰭板86係以預定間隔P1排列成彼此平行，且係附著於穿透鰭板86的複數個支撐桿88。圖2顯示兩個支撐桿88，但是在鰭板86上存在於環形方向上等距離置放的三個支撐桿88，如圖5A所示。例如，間隔P1係約0.5至2 mm，而且鰭板86之數目係100，不過其取決於捕獲主體76之長度。
支撐桿88係與上游側上的蓋90連接，該蓋具有(例如)半球形或弧形(圓頂)形狀。蓋90經組態用以擴散流自上游側的排放氣體並防止氣體直接流入環狀鰭板86的中心通道。支撐桿88係與上游側上的外殼74之蓋子80連接並固定。因此，如圖3所示，當鬆開蓋子80之螺栓81時，捕獲主體76可與蓋子80一起從外殼主體78分離。
捕獲主體76另外具有一桿狀捕獲加熱器92，其穿透與支撐桿88平行的鰭板86(參見圖2及3)。捕獲加熱器92係採用複數個桿狀匣式加熱器92A(即，在鰭板86上於環形方向上等距離置放的三個加熱器92A)形成，如圖5A所示。匣式加熱器92A之每一個包含用以測量溫度的一熱耦器(圖中未 顯示)。採用此配置，包含鰭板86的捕獲主體76係在清洗製程期間加熱並控制至一預定溫度。圖2及3僅顯示一個匣式加熱器作為一範例。
捕集單元64中具有一接收機構96，其用以接收在供應清洗氣體時掉落的副產物。在圖2所示的情況下，捕集單元64係設定在水平狀態，即，縱向方向與水平方向對準。接收機構96包含在垂直方向上以間隔堆疊的一或多個接收部件。在此具體實施例中，如圖2、5A及5B所示，接收機構96包含以不規則方式設置於三個高度位準上的接收部件。明確而言，底部接收部件96A係沿底部(圖2中的下側)附近的外殼74之內表面以兩者之間的預定間隙而置放以覆蓋圓筒形外殼主體78之半圓部分。底部接收部件96A具有一半圓斷面形狀(參見圖5A)，並且在外殼主體78之縱向方向上展開，如圖2所示。
底部接收部件96A包含肋凸緣98，其係在上端部處以約直角向外彎曲。肋凸緣98之側係與外殼主體78之內表面連接並固定，因此底部接收部件96A得以支撐。底部接收部件96A係用以接收在清洗製程期間從上方掉落的副產物並且防止副產物沈積在外殼主體78之底部上。底部接收部件96A係採用具有若干通氣孔100之部件形成，該部件如採用(例如)不銹鋼製成的金屬網(鐵絲網)部件或穿孔金屬部件。即使在上面沈積副產物之後，接收部件96A仍使排放氣體或清洗氣體得以在無較大電阻的情況下穿過，即不增加排放電導太多。此特徵對於下文說明的接收部件而言係 共同的。
在水平方向上延伸的上游接收部件96B及96C係在垂直方向上以預定間隔附著於捕獲主體76之蓋90之表面(參見圖5B)。因為排放氣體直接開始與蓋90之表面接觸，所以副產物係以一定數量在此部分上捕獲。因此，如以上說明，置放上游接收部件96B及96C以接收在清洗製程期間沿蓋90之表面掉落的副產物。上游接收部件96B及96C係採用具有通氣孔100的一部件形成，該部件如採用(例如)不銹鋼製成的金屬網部件或穿孔金屬部件。一或多個上游接收部件可僅設置於一個位準上或在三或更多個位準上。
接著，說明用以在以上說明的處理裝置中藉由使用TEOS將SiO2 膜沈積在半導體晶圓W上的成膜製程。
當成膜裝置22係在其中未載入半導體晶圓W的情況下處於閒置狀態中時，製程容器28之內部係維持在低於製程溫度之一溫度下。當啟動製程時，以預定間隔將若干未處理的半導體晶圓W放置在晶圓舟30上。接著，此晶圓舟30係藉由舟提升機48向上移動並從下方載入製程容器28。另外，藉由蓋子38封閉製程容器28之底部開口以採用氣密的方式密封製程容器28。
接著，增加施加於加熱器56的功率以將晶圓W加熱至預定製程溫度，並且藉由排放系統60對製程容器28之內部進行真空排放。另外，以受控流量將TEOS氣體從氣體供應機構50之預定噴嘴50A供應至製程容器28中。TEOS氣體在製程容器28內向上流動，並引起熱分解反應，從而將SiO2 膜沈積在晶圓W之表面上。
在此成膜期間，藉由排放系統60之真空幫浦66對製程容器28內的大氣進行真空排放，如以上說明。從製程容器28之排放埠52排放的氣體按順序向下游流經排放通道62、捕集單元64以及真空幫浦66。此排放氣體包含藉由SiO2 成膜反應所產生的副產物。因此，當排放氣體流經捕集單元64時，從排放氣體移除副產物。
為防止副產物沈積在除捕集單元64以外的部分上，執行覆蓋排放系統60的熱護套68以將整個排放系統60加熱至(例如)約150℃。自氣體入口74A的排放氣體在外殼74之外殼主體78內向下游流動，同時穿過捕獲主體76之鰭板86的中心，如圖4中的箭頭104所指示。接著，排放氣體向下游流經形成於蓋子80中的氣體出口74B。當排放氣體在捕集單元64內流動時，包含在排放氣體中的副產物係沈積在排放氣體開始與之接觸的部分上，因此副產物得以從排放氣體捕獲並移除。
在以一定數量將副產物主要沈積在鰭板86之表面上時，可移除(捕獲)副產物。另外，藉由蓋90之表面、捕獲主體76之內表面以及排放氣體開始與之接觸的接收部件96A至96C來沈積並移除副產物之某些。副產物包含SiO2 作為主要成分。在藉由設置於其中的冷卻機構對捕獲主體76進行冷卻以使冷卻媒介循環的情況下，可更有效率地移除副產物。
在完成成膜製程之後，停止TEOS氣體之供應，並且藉 由(例如)N2 氣體來淨化並排放製程容器28內的剩餘氣體。接著，向下移動晶圓舟30以卸載處理的晶圓W。
重複此成膜製程複數次，在內部組件上沈積不必要的膜(得自TEOS的SiO2 膜)，該等組件如包含內管24及外管26的製程容器28之內表面、晶圓舟30之表面、絕熱汽缸46之表面。因此，週期性或非週期性地執行清洗製程以蝕刻並移除不必要的膜。在此清洗製程中，上面未保持晶圓W(處於空白狀態中)的晶圓舟30係載入製程容器28，其接著以氣密方式加以封閉。
接著，將製程容器28內的溫度維持在預定數值，以受控流量將HF氣體作為清洗氣體從噴嘴50B供應至製程容器28中。另外，以受控流量將N2 氣體作為稀釋氣體從噴嘴50C供應至製程容器28中。
如此供應至製程容器28中的HF氣體在製程容器28內流動，同時開始與絕熱汽缸46之表面、晶圓舟30、內管24及外管26接觸。因此，蝕刻並清洗得自TEOS並沈積在此等部分上的氧化矽(SiO2 )膜。清洗氣體經真空排放進入排放系統60，並進一步與包含SiO2 作為主要成分且沈積在排放系統60內的副產物反應，從而移除副產物。
此時，清洗氣體或HF與SiO2 反應，如以下公式所示；並產生SiF4 ，其得以蒸發並排放，從而移除副產物。
4HF＋SiO2 → SiF4 ＋2H2 O
為促進此反應並蒸發所產生的濕氣(H2 O)以防止腐蝕組件材料(即不銹鋼)，操作熱護套68以整體上將排放系統60 維持在(例如)約150℃。另外，在捕集單元64中，操作捕獲加熱器92以將捕獲主體76加熱至(例如)約100℃。此清洗係配置用以使用(例如)下列製程條件。將該製程容器內的溫度設定在500℃。將該製程容器內的壓力設定在150Torr。將氣體流量設定在HF/N2 ＝3/3升/分鐘。將該排放通道內的溫度設定在150℃。
當此清洗製程繼續至某程度時，沈積在捕集單元64內之表面上的副產物由於反應產生的濕氣而減小其黏著力並從表面剝離。在此方面，依據如圖11所示的習知捕集單元，在底部上沈積一堆副產物。需花費較長時間來完全移除此類副產物，或在無法完全移除副產物的情況下必需拆卸該捕集單元。
另一方面，依據此具體實施例，從表面剝離並掉落的副產物係藉由設置於捕集單元64內的接收機構96之接收部件96A至96C在途中接收並保持為副產物M2。圖6至6C係對應於圖5A、5B及2所示的斷面圖之斷面圖，並顯示將副產物保持在接收部件上的狀態。
如圖6A至6C所示，從表面剝離並掉落的大量副產物M2係沈積在置放於外殼主體78之底部附近的底部接收部件96A以及置放於捕獲主體76之蓋90上的上及下上游接收部件96B及96C上。然而，接收部件96A至96C係採用具有通氣孔100的一部件(例如鐵絲網部件或穿孔金屬部件)形成，而且保持在接收部件96A至96C上的副產物M2可從上方及從下方與清洗氣體接觸。換言之，欲與清洗氣體接觸的副 產物M2之表面積係保持為遠大於圖11所示的副產物M1之表面積。因此，可促進與清洗氣體的反應，以便可以更有效率地移除副產物。
如以上說明，捕集單元64中具有接收部件96A至96C，其用以接收在清洗製程期間從上方掉落的副產物。如此保持的副產物係維持在其可有效率地開始與清洗氣體接觸之狀態中。因此，可以有效率地移除副產物M2，從而允許捕集的副產物藉由清洗製程在短時間內可靠且有效率地加以移除。
<實驗>
圖2等所示的具有接收機構96之捕集單元64以及圖11所示的捕集單元2係實際上用於清洗製程並接著進行檢驗。在此實驗中，首先藉由使用TEOS執行用於形成SiO2 膜的製程，並且當累積膜厚度達到2.7 μm時，在先前說明的條件下執行清洗製程180分鐘。
因此，在使用圖11所示的捕集單元2的情況下，副產物之數量係從清洗製程之前測量的172.9 g減少為清洗製程之後測量為剩餘物的35.1 g。因此，剩餘物的百分比為20%。另一方面，在使用捕集單元64的情況下，副產物之數量係從清洗製程之前測量的169.5g減少為清洗製程之後測量為剩餘物的4.5g。因此，剩餘物的百分比為7.2%，其係與習知單元相比20%的顯著改良。
<第一變形例>
圖7係顯示依據一第一變形例的一捕集單元之斷面圖。 在此變形例中，在具有圖5A及5B所示的半圓斷面之底部接觸部件96A的內側上添加具有短寬度並在水平方向上從相對位置突出的擱架部110。擱架部110係置放成在外殼主體76之縱向方向上延伸。擱架部110用以防止副產物在底部接觸部件96A之彎曲表面上滑動，並接收從上方掉落的副產物。擱架部110係採用具有通氣孔的一部件形成，該部件如鐵絲網部件或穿孔金屬部件(例如底部接收部件96A)。另外，一第二底部接收部件96D係設置於底部接收部件96A下方以在外殼主體76之縱向方向上延伸。
在置放兩個底部接收部件96A及96D的情況下，副產物從上側掉落，而藉由下側上的第二底部接觸部件96D接收底部接收部件96A。因此，可防止副產物沈積在外殼主體76之底部上，並且更進一步改良清洗效率。
在底部接收部件96A之內側上添加擱架部110的情況下，將接收的副產物保持為分散式而不加以聚集。因此，更進一步改良清洗效率。
<第二變形例>
圖8係顯示依據一第二變形例的一捕集單元之斷面圖。在此變形例中，接收機構96包括一圓筒形接收部件96E，其係設置於捕獲主體76與捕獲主體76全周外殼主體78之內表面之間。此變形例可以提供與以上說明的具體實施例及變形例相同的效應。
<第三變形例>
圖9係顯示依據一第三變形例的一捕集單元之斷面圖。 在該具體實施例以及以上說明的第一及第二變形例中，設定捕集單元64以便縱向方向與水平方向對準。另一方面，在第三變形例中，設定該捕集單元以便縱向方向與一垂直方向對準。在此情況下，接收機構96包括採用圓形環擱架部形成的複數個接收部件。在圖9中，環狀擱架接收部件96F、96G及96H係設置於外殼主體78之垂直方向上的三個高度位準上。
在此情況下，擱架接收部件96F至96H接收在清洗製程期間從上方掉落的副產物，並將其保持在分散式狀態，同時防止其沈積在底部上。因此，此變形例可以提供與以上說明的具體實施例以及第一及第二變形例相同的效應。可在使用中適當地組合該具體實施例以及第一至第三變形例。
<排放通道中的接收部件>
在以上說明的具體實施例及變形例中，在該捕集單元中建立一接收機構96。或者，可在排放通道62中建立一接收機構96。明確而言，如圖1所示，排放通道62包含採用通道62之部分形成且以沿該通道的直角所彎曲的曲柄部分72，其中曲柄部分72可由於相關聯的部件及空間之配置而不可避免地形成。因為排放氣體之流向在曲柄部分72中發生很大變化，所以副產物趨向於沈積在排放通道62之內表面上。在此方面，在從捕集單元64將此類曲柄部分72定位在上游的情況下，可輕易地沈積副產物。然而，在從捕集單元64將此類曲柄部分72定位在下游的情況下，未藉由捕 集單元64所移除的某些副產物可發送至下游並沈積在曲柄部分72內。
圖10係顯示將接收部件設置於一排放通道之上升部及下降部內的狀態之斷面圖。明確而言，在曲柄部分72處，排放通道62之上升部及下降部具有管道式接收部件96J及96K，其橫跨排放通道62以構造一接收機構96。此外在此情況下，管道式接收部件96J及96K係採用具有通氣孔的一部件形成，該部件如鐵絲網部件或穿孔金屬部件。
在圖10中，沈積在曲柄部分72之拐角72A上的副產物在清洗製程期間剝離並掉落。因此，管道式接收部件96J及96K從上方接收掉落之副產物以防止副產物沈積在曲柄部分72之底部上。因為將副產物保持為分散式而不加以聚集，所以此配置可以提供與以上說明的具體實施例以及第一至第三變形例相同的效應。
<其他變形例>
藉由用以形成SiO2 膜的製程來例示以上說明的具體實施例。此種膜可在採用B(硼)或P(磷)加以摻雜時形成。欲加以形成的薄膜之類型不限於氧化矽(SiO2 )膜，並且其可以為另一薄膜，例如氮化矽膜或氧氮化矽膜。在形成氮化矽膜的情況下，配置一製程氣體供應流路以供應矽來源氣體以及氮化氣體，例如NH3 氣體。在形成氧氮化矽膜的情況下，配置該製程氣體供應流路以供應矽來源氣體以及氧氮化氣體，例如氧化二氮(N2 O)或氧化氮(NO)。
依據欲加以形成的薄膜之類型，清洗氣體不限於HF氣 體，而且其可以適當地選自各種氣體。明確而言，在針對氧化矽膜、氮化矽膜或氧氮化矽膜執行清洗製程的情況下，清洗氣體可包含選自由HF、Cl2 、NF3 以及F2 組成的群組之一或多種氣體。例如，在移除氮化矽膜的情況下，可使用包含F2 及H2 的清洗氣體。
在以上說明的具體實施例中，藉由批次類型例示處理裝置。或者，本發明可應用於逐一處理晶圓的單一基板類型之處理裝置。目標基板不限於半導體晶圓W，而且其亦可為玻璃基板、LCD基板或陶瓷基板。
熟習技術人士將輕易地瞭解額外優點及修改。因此，本發明就其較廣泛方面而言並不限於本文中所顯示及說明的特定細節及代表性具體實施例。因此，可進行各種修改而不脫離如所附申請專利範圍及其等效物加以定義的一般發明概念之精神或範疇。
2‧‧‧捕集單元
4‧‧‧外殼
4A‧‧‧氣體入口
4B‧‧‧氣體出口
6‧‧‧捕獲主體
8‧‧‧螺栓
10‧‧‧蓋子
12‧‧‧金屬鰭板
14‧‧‧支撐桿
16‧‧‧半球形蓋
22‧‧‧成膜裝置
24‧‧‧內管
26‧‧‧外管
28‧‧‧製程容器
30‧‧‧晶圓舟
32‧‧‧歧管
34‧‧‧密封部件
36‧‧‧密封部件
38‧‧‧蓋子
40‧‧‧密封件
42‧‧‧旋轉軸
44‧‧‧旋轉台
46‧‧‧汽缸
48‧‧‧升降機
48A‧‧‧臂
50‧‧‧氣體供應機構
50A‧‧‧噴嘴
50B‧‧‧噴嘴
50C‧‧‧噴嘴
52‧‧‧排放埠
54‧‧‧外殼
56‧‧‧加熱器
60‧‧‧排放系統
62‧‧‧排放通道
64‧‧‧捕集單元
66‧‧‧真空幫浦
68‧‧‧熱護套
70‧‧‧氣體供應噴嘴
72‧‧‧曲柄部分
72A‧‧‧拐角
74‧‧‧外殼
74A‧‧‧氣體入口
74B‧‧‧氣體出口
76‧‧‧捕獲主體
78‧‧‧外殼主體
80‧‧‧蓋子
81‧‧‧螺栓
82‧‧‧凸緣部分
84‧‧‧凸緣部分
86‧‧‧鰭板
88‧‧‧支撐桿
90‧‧‧蓋
92‧‧‧捕獲加熱器
92A‧‧‧匣式加熱器
96‧‧‧接收機構
96A‧‧‧底部接收部件
96B‧‧‧上游接收部件
96C‧‧‧上游接收部件
96D‧‧‧第二底部接收部件
96E‧‧‧圓筒形接收部件
96F‧‧‧擱架接收部件
96G‧‧‧擱架接收部件
96H‧‧‧擱架接收部件
96J‧‧‧管道式接收部件
96K‧‧‧管道式接收部件
98‧‧‧肋凸緣
100‧‧‧通氣孔
110‧‧‧擱架部
M1‧‧‧副產物
M2‧‧‧副產物
W‧‧‧半導體晶圓
併入並建構說明書之一部分的附圖說明本發明之具體實施例，並且連同以上提供的一般說明以及以上提供的具體實施例之詳細說明用來說明本發明之原理。
圖1係顯示依據本發明之一具體實施例的成膜裝置(垂直CVD裝置)之斷面圖；圖2係顯示圖1所示之裝置中使用的一捕集單元之斷面圖；圖3係圖2所示的捕集單元之分解圖；圖4係顯示為圖2所示的捕集單元之一部分的一捕獲主體 之一斷面圖；圖5A及5B係分別沿圖2中的線VA－VA及線VB－VB所取的斷面圖；圖6A至6C係對應於圖5A、5B及2所示的斷面圖之斷面圖，並顯示將副產物保持在接收部件上的狀態；圖7係顯示依據一第一變形例的一捕集單元之斷面圖；圖8係顯示依據一第二變形例的一捕集單元之斷面圖；圖9係顯示依據一第三變形例的一捕集單元之斷面圖；圖10係顯示將接收部件設置於一排放通道內的狀態之斷面圖；以及圖11係一斷面圖，其顯示藉由將(例如)TEOS用作成膜氣體來沈積SiO2 薄膜之情況下使用的一習知捕集單元。
62‧‧‧排放通道
74A‧‧‧氣體入口
74B‧‧‧氣體出口
76‧‧‧捕獲主體
78‧‧‧外殼主體
80‧‧‧蓋子
81‧‧‧螺栓
82‧‧‧凸緣部分
84‧‧‧凸緣部分
86‧‧‧鰭板
88‧‧‧支撐桿
90‧‧‧蓋
92‧‧‧捕獲加熱器
96A‧‧‧底部接收部件
96B‧‧‧上游接收部件
96C‧‧‧上游接收部件
100‧‧‧通氣孔

Claims (17)

  1. 一種捕集單元，設置於一半導體處理裝置之一排放通道上以捕集流經該排放通道之一排放氣體中所含之副產物，該捕集單元包括：一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分；一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，且經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分，該捕獲主體包含排列在該排放氣體之流向上的複數個鰭板，且該等鰭板之每一者具有上面沈積並捕獲有該等副產物之一部分的一表面；以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且組態以接收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸；其中該接收機構包括一具有該清洗氣體所穿過的複數個通氣孔之板，該板係設置以沿該外殼之一內表面展開，其中在兩者之間具有一預定間隙，且該板包括設置於該捕獲主體下方，且被插設於該捕獲主體與圍繞該捕獲主體半周的該外殼之一內表面之間的一下部。
  2. 如請求項1之捕集單元，其中該板包括選自由金屬網部件以及穿孔金屬部件所組成的群中之一部件。
  3. 如請求項1之捕集單元，其中該接收機構進而包括設置於該捕獲主體旁邊的一橫向部分。
  4. 如請求項1之捕集單元，其中該捕獲主體包含設置於一上游側上以擴散一氣體流的一蓋，而且該接收機構進而包括附著於該蓋的一上游部。
  5. 如請求項1之捕集單元，其中該接收機構包括從該板朝該捕獲主體突出的一擱架部。
  6. 如請求項5之捕集單元，其中該擱架部具有該清洗氣體所穿過的通氣孔。
  7. 如請求項1之捕集單元，其中該板係被插設在該捕獲主體與圍繞該捕獲主體全周的該外殼之該內表面之間。
  8. 如請求項1之捕集單元，其中該接收機構進而包括在一垂直方向上隔著間隔排列並具有該清洗氣體所穿過的複數個通氣孔之複數個板。
  9. 如請求項1之捕集單元，其中該捕獲主體包含經組態以加熱該捕獲主體的一捕獲加熱器。
  10. 一種用於一半導體製程之成膜裝置，其包括：一製程容器，其經組態以容納一目標基板；一支撐部件，其經組態以支撐該製程容器內部的該目標基板；一加熱器，其經組態以加熱該製程容器內部的該目標基板；一排放系統，其經組態以將該製程容器之內部排氣；一成膜氣體供應流路，其經組態以供應一成膜氣體至 該製程容器中；以及一清洗氣體供應流路，其經組態以供應一清洗氣體至該製程容器中；其中該排放系統包括一捕集單元，其係設置於該排放通道上以捕集流經該排放通道之一排放氣體中所含之副產物，並且該捕集單元包括一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分，一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，且經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分，該捕獲主體包含排列在該排放氣體之流向上的複數個鰭板，而且該等鰭板之每一者具有上面沈積並捕獲有該等副產物之一部分的一表面，以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且組態以接收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態用以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸；其中該接收機構包括一具有該清洗氣體所穿過的複數個通氣孔之板，該板係設置以沿該外殼之一內表面展開，其中在兩者之間具有一預定間隙，且該板包括設置於該捕獲主體下方，且被插設於該捕獲主體與圍繞該補獲主體半周的該外殼之一內表面之間的一下部。
  11. 如請求項10之成膜裝置，其中該成膜氣體包括用於形成選自由氧化矽膜、氧氮化矽膜以及氮化矽膜組成的群之一膜的一氣體。
  12. 如請求項11之成膜裝置，其中該洗清氣體包括選自由HF、Cl2 、NF3 及F2 所組成的群之一或多種氣體。
  13. 如請求項10之成膜裝置，其中該排放系統包括一額外接收機構，其係設置於該排放通道內不同於該捕集單元之一位置處，以接收從該排放通道之一內表面剝離的該等副產物之一部分，防止此部分沈積在該排放通道之一底部上，該額外接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與該清洗氣體接觸。
  14. 如請求項13之成膜裝置，其中該額外接收機構係設置於該排放通道之一上升部及一下降部內。
  15. 一種捕集單元，設置於一半導體處理裝置之一排放通道上以捕集流經該排放通道之一排放氣體中所含之副產物，該捕集單元包括：一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分；一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，且經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分，該捕獲主體包含排列在該排放氣體之流向上的複數個鰭板，且該等鰭板之每一者具有上面沈積並補獲有該等副產物之一部分的一表面；以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且組態以接 收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸；其中該捕獲主體包含設置於一上游側上以擴散一氣體流的一蓋，而且該接收機構進而包括附著於該蓋的一上游部。
  16. 一種捕集單元，設置於一半導體處理裝置之一排放通道上以捕集流經該排放通道之一排放氣體中所含之副產物，該捕集單元包括：一外殼，其具有一氣體入口及一氣體出口，且經組態以形成該排放通道之一部分；一捕獲主體，其係可分離地設置於該外殼之內部，且經組態以捕集該排放氣體中所含之該等副產物之一部分，該捕獲主體包含排列在該排放氣體之流向上的複數個鰭板，且該等鰭板之每一者具有上面沈積並捕獲有該等副產物之一部分的一表面；以及一接收機構，其係設置於該外殼之內部，且組態以接收從該捕獲主體或該外殼之一內表面剝離的該等副產物之一部分，以防止此部分沈積在該外殼之一底部上，該接收機構經組態以使保持在其上的該等副產物之一部分得以從上方及從下方與一清洗氣體接觸；其中該接收機構包括：一具有該清洗氣體所穿過的複數個通氣孔之板，該板係設置以沿該外殼之一內表面展開，其 中在兩者之間具有一預定間隙；及一擱架部，其從該板朝該捕獲主體突出。
  17. 如請求項16之捕集單元，其中該擱架部具有該清洗氣體所穿過的通氣孔。
TW096137620A 2006-10-10 2007-10-05 半導體製程用之捕集單元 TWI415188B (zh)

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