TWI438830B - 立式熱處理設備 - Google Patents

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TWI438830B
TWI438830B TW100139398A TW100139398A TWI438830B TW I438830 B TWI438830 B TW I438830B TW 100139398 A TW100139398 A TW 100139398A TW 100139398 A TW100139398 A TW 100139398A TW I438830 B TWI438830 B TW I438830B
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Description

立式熱處理設備 【相關專利及申請案之參照】
本案係主張於日本國專利局申請之日本專利申請案第2010-244452號(申請日為2010年10月29日)之優先權，其全文係以參考文獻方式合併於此。
本揭露內容關於一種立式熱處理設備，其利用供應至複數個基板上的膜形成氣體執行膜形成製程，該等基板以層架的形式裝載於基板支架上。
作為針對半導體晶圓(在下文中稱為「晶圓」)執行膜形成製程的熱處理設備，吾人已知有對承載在反應管中的複數個晶圓執行膜形成製程的立式熱處理設備，而該等晶圓係裝載在作為基板支架的晶舟上。在晶舟之頂板與底板之間的支撐柱之側邊設有溝槽，且每一晶圓以其周圍嵌入支撐柱之溝槽的方式水平地被支撐。
同時，已有研究形成具有例如1 μm至2 μm的厚度之多晶矽膜或摻雜硼或磷的多晶矽之製程，以典型半導體製造程序的觀點而言，該厚度相當厚。此外，一直有形成具有例如大約3000(300nm)之厚度的二氧化矽(SiO2 )膜、氮化矽(SiN)膜或碳膜的需求。對於形成此厚膜發展的需求，吾人已考慮到將該厚膜應用至使用由位元成本可擴展(BICS)閃存技術、兆位元胞陣列電晶體(TCAT)技術或等等代表的多層次堆疊結構(multilayered stack structure)之三維記憶體。此堆疊結構的實例可包含具有24層的堆疊結構，每一層包含具有500(50 nm)之厚度的多晶矽膜以及具有500之厚度的二氧化矽膜形成於其上；具有24層的堆疊結構，每一層包含具有500之厚度的二氧化矽膜以及具有500之厚度的氮化矽膜形成於其上；以及再者具有24層的堆疊結構，每一層包含具有500之厚度的矽膜以及具有500之厚度的矽鍺膜形成於其上。
然而，由於供應至反應管內的膜形成氣體圍繞晶圓背側與溝槽之間的接觸部分，若膜變厚，則於接觸部分上亦會形成一膜。此可能導致當晶圓由晶舟取出(升起)時，在接觸部分會形成膜的分離，進而可能產生不想要的粒子。此外，在圍繞晶圓背側之接觸部分上形成著膜的情況下，當將晶圓由晶舟取出時，晶圓可能不會被水平地裝載於隨後(如微影(曝光))之製程中，進而可能因晶圓表面離開聚焦區而導致失準。此外，由於晶圓可能藉由在接觸部分上形成的膜而黏附(或結合)晶舟，晶圓在膜形成之後可能無法從晶舟取出。
在先前技術中，有已知的多晶矽膜形成之技術，其中裝載晶圓的晶舟在膜形成期間由反應室移出並且在晶圓從晶舟浮起之後恢復膜形成製程。然而，暫停膜的形成即增加了膜形成的時間，該暫停的時間乃對應至移出與重新裝載晶舟或調節製程空氣的間隔時間。
根據本揭露內容的一實施例，提供一種立式熱處理裝置，其將利用支撐柱將複數個基板以層架形式裝載的基板支架送入立式反應管內，在該立式反應管周圍並設有一加熱部，該立式熱處理裝置並對於基板執行膜形成製程。該立式熱處理裝置包含：旋轉機構，使基板支架繞著相對垂直軸傾斜的傾斜軸旋轉；複數個主要支座，設置於基板支架內之基板的每一收納位置，並且以在基板的圓周方向上彼此分開的位置支撐基板的底部周圍；以及第一與第二輔助支座，設置成在基板之圓周方向上與主要支座分開且第一以及第二輔助支座之頂部係在該傾斜軸的方向上低於該等複數個主要支座之頂部；其中基板支架上的每一個基板乃藉由旋轉機構於基板的每一次旋轉中，在第一輔助支座與主要支座所支撐的位置以及第二輔助支座與主要支座所支撐的位置之間交替放置。
將參考圖1至6敘述說明本揭露內容之立式熱處理設備之一實施例。立式熱處理設備包含：作為基板支架的晶舟11，由例如石英所製成並以層架的形式裝載具有例如300 mm直徑的晶圓W；以及由例如石英所組成的立式反應管12，用以容納晶舟11於其中且針對每一晶圓W執行膜形成製程。將加熱爐體14設置於反應管12外部，該加熱爐體14具有排列在加熱爐體之內壁的周圍上作為加熱構件的加熱器13。反應管12以及加熱爐體14的底部部分在圓周方向上由水平延伸的底盤15加以支撐。
在此實例中，反應管12具有包含外管12a以及容納於外管12a中的內管12b之雙管結構。將外管12a形成為圓筒形且其底部開放以及其頂板向外延伸。將內管12b形成為其頂部以及底部開放，且管的一側邊沿著內管12b的縱方向向外延伸，並配置成將組成膜形成氣體供給裝置的氣體注射器51容納於該向外延伸的部分，該膜形成氣體供給裝置將在隨後說明。內管12b頂部的開口形成了排氣孔而藉由該開口將供應至內管12b內的膜形成氣體排出至內管12b與外管12a之間的區域，如將在隨後說明。藉由下端形成為凸緣形且頂部及底部開放之大致上為圓筒狀的凸緣單元17，以密封方式在外管12a以及內管12b的下部處支撐外管12a以及內管12b。即是，藉由凸緣單元17的上端以密封的方式支撐外管12a且藉由凸出部17a以密封的方式支撐內管12b，該凸出部17a從凸緣單元17之內壁水平地向內凸出。在圖1中，參考數字21a代表排氣端口。
在凸緣單元17的側壁上形成例如二排氣孔21以與外管12a與內管12b之間的區域連通，以及將真空泵24經由例如蝴蝶閥等等之壓力調節器23連接至從排氣孔21連結以及延伸的排氣通道22。兩排氣口21透過反應管12之內部區域彼此相對。即是，舉例來說，在面對氣體注射器51的區域形成一排氣口21而在氣體注射器51的外部形成另一個，雖然圖2繪示它們橫向地偏離彼此。
圓盤狀的蓋體25在凸緣單元17的下部形成，以使該蓋體25的周圍與凸緣單元17的下端在圓周方向上密封接觸。蓋體25係置於組成晶舟升降機之一部分的升降站25a上，該晶舟升降機為一升降機構。貫穿孔41在蓋體25中形成，且遠離蓋體25中心而位於側邊且大致上垂直地貫穿蓋體25。將在相對垂直軸以例如5°傾斜的傾斜方向上延伸的轉軸28用氣密的方式嵌入貫穿孔41。例如馬達等等的旋轉機構27係固定至升降站25a以將轉軸28繞著傾斜軸旋轉，且其係連接至轉軸28的下端，而以上提到的晶舟11係經由大致上為圓筒形的絕緣體26連接至轉軸28的上端。所以，在膜形成製程期間，將晶舟11配置成藉由旋轉機構27繞著傾斜軸以例如0.01至10 rpm(Revolution Per Minute)的轉速旋轉。
在反應管12的下部設置運送臂60以運送晶圓W進入/離開晶舟11。如圖3所示，運送臂60包含板狀的底部61以及在底部61上形成以相對晶舟11前進或後退的夾頭62。運送臂60可藉由設置於底部61下方的旋轉機構63而繞著垂直軸旋轉。同時，傳送臂60亦可藉由作為旋轉構件的擺動機構64而繞著水平軸旋轉，以使夾頭62係平行於在晶舟11內相對垂直軸傾斜的每一晶圓W，該旋轉構件經由轉軸64a而連接至旋轉機構63之側邊。在圖3中，參考數字65代表將運送臂60、旋轉機構63以及擺動機構64共同升降的升降機構以及參考數字66代表將擺動機構64相對於升降機構65升降的升降構件。在圖1中，參考數字29代表例如磁性流體的密封構件，該磁性流體密封蓋體25而使轉軸28可相對於蓋體25旋轉。圖1中顯示的θ係為晶舟11相對於垂直軸的傾斜角度。
隨後，將更加詳細敘述晶舟11。將晶舟11配置成使晶圓W的周圍垂直移動(即是，擺動晶圓)，以在晶舟11經由轉軸28繞著傾斜軸的每一次旋轉中改變晶圓W的位置，即是將晶圓W相對晶舟11而傾斜，然後在一次旋轉後恢復其原始的位置。如圖4至圖6所示，更具體而言，晶舟11包含複數個(例如5個)支撐柱32，該支撐柱32在晶圓W周圍的圓周方向上分開且平行於彼此，且板狀支座33垂直地從個別的支撐柱32往晶圓W的收納區延伸。將支座33堆疊至例如100至150階，在每一個高度位置將晶圓W收納於晶舟11內。即是，由於支座33係由晶圓W底側支撐晶圓的周圍，而在每一階設置五支座33。在晶舟11中，排列成層架形式的晶圓W之間的節距(一支座33之頂部與在該支座33之上的鄰近對面支座33之頂部之間的距離)係為例如大約10.5 mm。此外，收納每一晶圓的高度(一支座33之頂部與在該一支座33之上的鄰近對面支座33之底部)係為例如大約6.5 mm。
如圖6所示，五支座33之中三者的頂部之高度位置係在傾斜軸方向上以例如0.1 cm低於剩下的支座33之頂部。當較高的支座33與較低的支座33分別地被稱作「主要支座33a」與「輔助支座33b」時，如圖5至6所示的實施例中之兩主要支座33a乃隔著晶圓W的中心而彼此相對放置。將主要支座33a排列成在運送臂60的移動方向以橫向地支撐晶圓W的近似中心，並設定其間隔尺寸以避免阻礙運送臂60的移動以及升降操作。圖6顯示沿著圖5中A-A切線而得的晶舟11之縱剖面圖。
將一輔助支座33b放置在主要支座33a的內側(在運送臂60前進至晶舟11的方向)且兩輔助支座33b排列在主要支座33a的外側(在運送臂60從晶舟11退出的方向)以使運送臂60的前進與退出區域從左/右兩側置入。針對該三輔助支座33b，當位於主要支座33a的內側的輔助支座33b被稱作「第一輔助支座33b」而位於主要支座33a外側的兩輔助支座33b被稱做「第二輔助支座33b」時，晶舟11上的晶圓W於晶舟11的每一次旋轉中在第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置與第二輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置之間交替放置，如將在隨後說明。
如圖4至5所示，第二輔助支座33b之頂部在晶圓W收納區內順著晶圓W的外圍形成階34，而在階34中形成面對晶圓W之周圍面的垂直面34a以從內側往外側靠近傳送臂60的前進以及退出區域。因此，晶圓W由階34從背側支撐且為了避免晶圓掉到外側而由垂直面34所限制。當從傾斜軸方向觀察晶舟11時，主要支座33a與第二輔助支座33b之間的間隔距離設定為例如大約30 mm而使第二輔助支座33b不妨礙運送臂60的運送操作且垂直面34a可限制晶圓W的位置(即是，在晶圓W的運送方向與垂直面34a之間形成一角度)。圖6顯示運送臂60由底側往上搬動晶圓W的情形以及運送臂60在夾持著晶圓W的情況下從晶舟11退出的情形。雖然圖4等等的圖均未顯示，將圓盤狀的頂板37以及底板38如圖1所示分別地設置在晶舟11的頂部和底部。
接著，將詳細敘述當晶舟11繞著傾斜軸旋轉時晶圓W的位置。如圖7以及8所示，舉例來說，當第一輔助支座33b在垂直軸方向上位於主要支座33a與第二輔助支座33b之上時，晶舟11中的每一晶圓W由主要支座33a與第二輔助支座33b所支撐，而晶圓W的周圍從第一輔助支座33b浮起。
之後，當順時針旋轉晶舟11而將第一輔助支座33b在垂直軸方向上往反應管12之下部移動時，如圖9以及10所示，靠近第一輔助支座33b位置的晶圓W之周圍因為重力而傾斜(後退)而被第一輔助支座33b所支撐。因此，由第二輔助支座33b支撐的晶圓W之周圍被抬起，而晶圓W則被主要支座33a以及第一輔助支座33b所支撐，其周圍則自第二輔助支座33b浮起。
即是，當在垂直軸方向上將第一輔助支座33b往反應管12之下部設置時，晶圓W的周圍接觸第一輔助支座33b而每一晶圓W皆維持在由第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置。根據晶舟11旋轉的次數、晶舟11的傾斜角θ、主要支座33a與輔助支座33b的配置等等，每一晶圓W的周圍可在從第二輔助支座33b分開之後直接接觸第一輔助支座33b或可在第一輔助支座33b到達下部之前接觸第一輔助支座33b。
之後，當晶舟11旋轉而將第一輔助支座33b在垂直軸方向上往反應管12之上部移動時，由第一輔助支座33b所支撐的晶圓之周圍便被抬起。因此，同樣地，具有從第一輔助支座33b浮起之周圍的每一晶圓W被主要支座33a與第二輔助支座33b所支撐。然後，當第一輔助支座33b在垂直軸方向上到達上部時，亦即，當晶舟11旋轉一次而回到原始的位置時，如圖7以及8所示，從第二輔助支座33b浮起的晶圓周圍便降下而由第二輔助支座33b支撐，進而因此每一晶圓W恢復至其原始方位。以此方式，每一晶圓W便在第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置與第二輔助支座33b與主要支座盤33a所支撐的位置之間交替放置。即是，可說是第一輔助支座33b與第二輔助支座33b交替地支撐晶圓W。在圖7以及9中，圖示乃誇大傾斜角θ。在圖8以及10中，以箭頭標示在垂直方向上反應管12之下部且以圓圈標示支撐(接觸)晶圓W的支座33。
在藉由旋轉晶舟11而改變晶圓W的方位時，當晶圓W由主要支座33a與第一輔助支座33b一起支撐以及當晶圓W由主要支座33a與第二輔助支座33b一起支撐的兩種方式之間，與晶圓W背側的接觸部分係有所變化。具體而言，當晶圓W由主要支座33a與第一輔助支座33b支撐時，主要支座33a係利用例如靠向第一輔助支座33b之側邊的末端部分支撐晶圓W。當晶圓W由主要支座33a與第二輔助支座33b支撐時，主要支座33a則利用例如靠向第二輔助支座33b之側邊的末端部分支撐晶圓W。因此，第一輔助支座33b在垂直方向上導向反應管12之下部時，晶圓W與晶舟11的接觸部分係不同於當第二輔助支座33b在垂直方向上導向下部時晶圓W與晶舟11的接觸部分。
氣體注射器51係由例如石英所製成且如圖1所示沿著內管12b的縱方向放置。複數個氣體吐出孔52在氣體注射器51的側壁上垂直地形成以面對晶舟11。將氣體吐出孔52排列成對應至收納於晶舟11內的晶圓W之個別的高度位置。氣體注射器51之一端係從凸緣單元17的側壁插入內管12b，另一端則經由閥門53與流率調節器54連接至儲存膜形成氣體之氣體貯存器55。如圖2所示，將複數個(例如5個)氣體注射器51水平地排列，而其中4個連接至儲存磷化氫(phosphine)氣體之磷化氫氣體源55a，而剩下的1個則同時連接至磷化氫氣體源55a與矽甲烷(monosilane)氣體源55b以供應磷化氫氣體與矽甲烷氣體兩者。
立式熱處理設備設有例如電腦的控制單元70以控制設備的整體操作。程式儲存於控制單元70的記憶體中以使設備在晶舟11繞著反應管12中的傾斜軸旋轉時，藉由供應膜形成氣體至反應管12內執行膜形成製程。該程式由例如硬碟、光碟、磁光碟片、記憶卡、軟性磁碟或等等的儲存裝置安裝至控制單元70中。
接下來，將說明以上敘述之實施例的操作。首先，空的晶舟11下降至反應管12的下部，將運送臂60傾斜以使運送臂60的夾頭62平行於晶舟11上的每一晶圓W，並且將複數個(例如150)晶圓W藉由運送臂60以層架的形式裝載在個別的支座33上。具體而言，夾持晶圓W的運送臂60在晶舟11內前進以將晶圓W定位在5支座33的內部區域中而放置於在傾斜軸方向上稍微高於主要支座33a之頂部的位置，然後，將運送臂60降下至低於五支座33之頂部的位置並將晶圓W裝載到晶舟11上。因此，當退出運送臂60時，晶圓W便被依照順序地裝載。之後，將晶舟11置入反應管12且凸緣單元17的底部以密封方式與蓋體25接觸。
之後，使反應管12中的氣壓藉由真空泵24達到真空狀態的同時2將晶舟11繞著傾斜軸以例如0.1 rpm的轉速旋轉，並將晶舟11上的晶圓W藉由加熱器13加熱至例如大約攝氏530度。之後，藉由壓力調節器23將反應管12之內部壓力調整至製程壓力的同時，將包含磷化氫氣體與矽甲烷氣體之膜形成氣體從氣體注射器51供應至反應管12(內管12b)內。當供應至內管12b內的膜形成氣體接觸每一晶圓W的表面時，在該表面形成含有(摻雜)磷的多晶矽膜。然後，包含未反應的膜形成氣體以及由膜形成製程產生之副產物的氣體經由內管12b頂部的開口流過內管12b與外管12a之間的區域。
此時，因為晶舟11如同晶圓W的表面亦受到加熱器13加熱，多晶矽膜可能在晶舟11的表面上以及晶舟11與晶圓W之間的接觸部分形成。然而，如上述，由於晶圓W的方位在晶舟11的每一次旋轉中會改變，多晶矽膜以接觸部分為邊界往晶圓W以及晶舟11分開。即是，當每一晶圓W靜止於晶舟11上時(當晶圓W由第一輔助支座33b/主要支座33a或第二輔助支座33b/主要支座33a所支撐)，即使多晶矽膜將在晶舟11上形成，當第一輔助支座33b在垂直方向上導向反應管12之下部時之晶圓W與晶舟11的接觸部分係不同於第二輔助支座33b在垂直方向上導向下部時之晶圓W與晶舟11的接觸部分。如此因而防止了膜在晶舟11與晶圓W之間的接觸部分形成。
因此，在旋轉晶舟11時將膜形成氣體持續地供應至內管12b內，如圖11所示，將形成厚的(例如1.0 μm)多晶矽膜且避免該膜在晶圓W與晶舟11之間的接觸部分形成。之後，停止供應膜形成氣體，將反應管12的內部壓力恢復至大氣壓力，在降下晶舟11時藉由運送臂60取出晶圓W。此時，由於在接觸部分沒有多晶矽膜形成，晶圓W在不會黏附至晶舟11的情況下被取出。之後，以密封方式將晶舟11置入反應管12時，舉例來說，將清洗氣體從氣體源(未顯示)供應至反應管12內以移除粘附在晶舟11的多晶矽膜。
若該厚膜以沒有旋轉晶舟11的狀況下在膜形成製程中形成，則如圖12所示，因晶圓W經由在接觸部分形成的厚膜黏附至晶舟11而可能使晶圓W無法從晶舟11取出，或使在接觸部分形成的膜掉出而可能造成粒子的產生，或膜可能黏附至晶圓W的背側，圖11以及12顯示在晶圓W或晶舟11上形成之多晶矽的部分。
根據以上所述的實施例，可將晶舟11繞著相對於垂直軸傾斜的傾斜軸旋轉，且晶圓W可於晶舟11的每一次旋轉中在第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置與第二輔助支座33b與主要支座盤33a所支撐的位置之間交替放置。
除此之外，由於膜形成氣體係在晶舟11於反應管12內旋轉時供應而在晶圓W上形成膜，如此便可能防止在晶圓W與主要支座33a或輔助支座33b之間的接觸部分形成膜，進而避免晶圓W黏附至晶舟11。此外，由於可防止膜在接觸部分形成，如此便可避免從晶舟11取出晶圓W時的膜分離(可能造成粒子產生)，或避免膜黏附至晶圓W的背側而可能使晶圓W無法水平地裝載於之後的微影(曝光)製程中，或進一步避免晶圓W之背側藉由膜而刮傷。因此，厚膜可在避免晶圓W黏附至晶舟11或避免粒子產生的情況下形成。
此外，由於不需要為了改變晶圓W的位置而將晶舟11由反應管12取出(意指中斷膜形成製程)，多晶矽膜可迅速地形成。此外，當使晶舟11傾斜時，由於支撐柱32與階34係圍繞個別的晶圓W排列，所以即使晶圓W橫越晶舟11往下滑動，晶圓W的位置仍可藉由支撐柱32與階34加以調整而避免晶圓W從晶舟11落下。當在沒有旋轉晶舟11的狀況下形成具有例如0.2 μm或更厚之厚度的厚膜時，由於晶圓W很可能黏附至晶舟11，本發明亦可適用於在一些實施例中形成具有0.2 μm或更厚之厚度的厚膜。
在以上的實例中，雖然晶圓W於晶舟11的每一次旋轉中在第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置與第二輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置之間交替兩次，但可利用增加傾斜角θ而在晶舟11的每一次旋轉中使晶圓W的位置改變3次。即是，當在旋轉方向上游側的第二輔助支座33b之一者位於反應管12在垂直方向的下部時，晶圓W可由該第二輔助支座33b與主要支座33a支撐。在此情況中，當兩個第二輔助支座33b到達垂直方向的下部時，晶圓W可由該等第二輔助支座33b與主要支座33a支撐。之後，當在旋轉方向上游側的該第二輔助支座33b被導向反應管12在垂直方向的上部時，晶圓W由在旋轉方向上下游側的第二輔助支座33b與主要支座33a支撐。即是，晶圓W的方位可在晶舟11一次旋轉的期間至少改變3次。
此外，如圖13所示，可除去兩個第二輔助支座33b其中之一者，例如位於旋轉方向下游側的第二輔助支座33b。即使在此種狀況中，晶圓W仍於晶舟11的每一次旋轉中在第一輔助支座33b與主要支座33a所支撐的位置與第二輔助支座33b與主要支座盤33a所支撐的位置之間交替放置。此外，雖然支座33為板狀，但5支座33中至少一者可實質為圓筒狀且可橫向地排列以支撐晶圓W的周圍，如圖14所示。圖14顯示圓筒狀的主要支座33之一實例，其中主要支座33a之頂部的高度位置被設定成與前例中相同。在此種狀況中，由於對於每一晶圓W而言難以維持在僅由主要支座33a支撐的方位，所以晶圓W迅速地在第一輔助支座33b與第二輔助支座33b之間轉換。此外，圖14說明晶舟11中第二輔助支座33b靠近晶圓W，其同樣地適用於之後的圖15以及16。
第一輔助支座33b以及第二輔助支座33b的頂部之高度位置可在傾斜軸方向上互換。圖15顯示一實例，其中第二輔助支座33b的頂部之高度位置在傾斜軸方向上係高於第一輔助支座33b的頂部之高度位置。此外，主要支座33a的高度位置可在傾斜軸方向上彼此互換。
另外，如圖16所示，當主要支座33a以及第二輔助支座33b的高度位置排列成平行於傾斜軸方向時，第一輔助支座33b的頂部可低於前述的高度位置。即是，複數個支座33中至少一者(第一輔助支座33b)的高度位置可低於其他支座33的高度位置。在此狀況中，每一晶圓W在由複數個支座33(主要支座33a以及第二輔助支座33b)支撐的位置與由例如兩支座(主要支座33a以及第一輔助支座33b)支撐的位置之間交替放置。
此外，以主要支座33a與輔助支座33b的配置來說，一些實施例可使用下列配置：當從兩主要支座33a其中之一觀看另一主要支座33a時，在其左/右兩側皆各放置至少一支座33，於該狀況中至少一支座33變成輔助支座33b。此外，雖然在圖1中兩主要支座33a透過晶圓之中心而排列成面對彼此，該兩主要支座33a亦可排列成從該兩主要支座33a中位於左側之一者觀看晶圓W的中心時，彼此水平地分開，如圖17所示。
此外，可在每一支座33往晶圓W中心延伸的前導末端之頂部形成凸出針腳(未顯示)而可藉由該等針腳從其晶圓W的背側支撐晶圓W。於此狀況中，晶圓W係於相較其周圍更往內側例如約5cm處而被支撐，即使在該狀況中，於此吾人係仍以將晶圓W在其「周圍」處支撐來陳述。
此外，雖然已說明晶舟11包含支撐柱32以及垂直地從支撐柱32延伸的支座33，本發明亦可在支撐柱32的側邊形成複數個裂縫狀的溝槽，而可藉由該等溝槽從反應管12的下部支撐晶圓W的周圍。在此狀況中，支撐柱32便排列在運送臂60的運送區域之外部以使晶圓W可被運送進入/離開晶舟11。此外，可將反應管12配置成在反應管12的頂部形成排氣孔21，且從其下部引入膜形成氣體而從該頂部排出反應管12內氣體。此外，可將氣體注射器51以及反應管12沿著晶舟11傾斜。
在一些實施例中，以上所提到的傾斜角θ為例如0.5°至20°，因為如果傾斜角過小(即是，晶舟11處於極度地垂直)則難以改變晶圓W的位置，而如果傾斜角過大(即是，晶舟11極度地平放)則增加設備的尺寸。此外，在一些實施例中，晶舟11的旋轉速度為0.01至10rpm，因為如果旋轉速度過小，則膜傾向在接觸部分形成，而如果旋轉速度過大，則由於慣性而難以改變晶圓的位置。此外，為了改變晶圓W的位置，於一些實施例中，主要支座33a與輔助支座33b之頂部的高度位置之間的差異為例如0.1mm至5mm，以易於改變晶圓W的位置並避免晶圓W滑越晶舟11。主要支座33a以及輔助支座33b的數量和配置乃根據傾斜角θ以及晶舟11的旋轉圈數以各種不同方式加以調整，而使晶圓W的位置可在晶舟11的每一次旋轉中改變。
此外，雖然在以上的實例中已說明利用化學氣相沉積(CVD)而形成含有磷之多晶矽膜，但亦可形成含有代替磷的硼之多晶矽膜、或可含有除了磷之外還有硼之多晶矽膜、或不含磷與硼的多晶矽膜。此外，至於對二氧化矽膜、氮化矽膜或碳膜而言，可形成具有例如大約3000Å(300nm)之厚度的厚膜。在此狀況中，將使用的膜形成氣體之實例包含用於二氧化矽膜的矽甲烷氣體以及臭氧氣體、用於氮化矽膜的矽甲烷氣體以及氨氣、以及用於碳膜之含碳的有機氣體。
此外，在使用本揭露內容之設備形成厚膜的方面，該厚膜可應用至多層次堆疊結構之三維記憶體，其係由位元成本可擴展(BICS)閃存技術、兆位元胞陣列電晶體(TCAT)技術或等等為代表。此種堆疊結構之實例可包含具有複數(例如24)層之堆疊結構，每一層包含具有例如500Å(50nm)之厚度的多晶矽膜以及具有例如500Å之厚度的二氧化矽膜形成於其上；具有複數(例如24)層之堆疊結構，每一層包含具有例如500Å之厚度的二氧化矽膜以及具有例如500Å之厚度的氮化矽膜形成於其上；以及再者具有複數(例如24)層之堆疊結構，每一層包含具有例如500Å之厚度的矽膜以及具有例如500Å之厚度的矽鍺膜形成於其上。用以形成矽鍺膜的膜形成氣體之實例可包含矽甲烷氣體以及四氫化鍺(GeH4 )氣體。此外，本揭露內容可適用於例如利用原子層或分子層之吸附製程氣體的原子層沉積(ALD)製程代替CVD製程在晶圓W的表面形成二氧化矽膜且隨後將製程氣體氧化而產生反應產物。
此外，雖然以上內容已說明轉軸28相對於反應管12傾斜以將晶舟11繞著傾斜軸旋轉，該轉軸28亦可沿著反應管12的縱方向排列，即是，可將反應管12以及晶舟11排列成在垂直方向上延伸，而可一起傾斜反應管12與晶舟11。圖19顯示一實例，其中於形成立式熱處理設備之罩殼的外罩101底部的下部設有一升降機構100，其頂部可藉由升降機等等升高，以使外罩101之底部的一端可從下部升起。接著，將晶舟11藉由旋轉機構27繞著傾斜軸旋轉。
根據本揭露內容，可將以層架形式支撐複數基板的基板支架繞著相對於垂直軸傾斜的傾斜軸旋轉且在基板支架的每一次旋轉中改變每一基板的位置。此外，由於當基板支架旋轉時，係藉由供應膜形成氣體至反應管內而在基板上形成膜，可避免膜在基板以及基板支架之間的接觸部分形成並且因此避免產生粒子以及基板黏附至基板支架。
雖然已說明某些實施例，該等實施例僅藉由舉例的方式加以說明且並非用來限制本揭露內容的範圍。當然，於此敘述之新穎的方法與設備可以其他不同的形式加以具體實現；此外，在不違背本揭露內容之精神下，可以於此敘述的實施例之形式進行不同的省略、替換、修改。隨附的請求項及其均等物意欲包含將落入本揭露內容的精神之內之此種形式或修改。
11．．．晶舟
12．．．反應管
12a．．．外管
12b．．．內管
13．．．加熱器
14．．．加熱爐體
15．．．底盤
17．．．凸緣單元
17a．．．凸出部
21．．．排氣孔
21a．．．排氣端口
22．．．排氣通道
23．．．壓力調節器
24．．．真空泵
25．．．蓋體
25a．．．升降站
26．．．絕緣體
27．．．旋轉機構
28．．．轉軸
29．．．密封構件
32．．．支撐柱
33．．．支座
33a．．．主要支座
33b．．．輔助支座
34．．．階
34a．．．垂直面
37．．．頂板
38．．．底板
41‧‧‧貫穿孔
51‧‧‧氣體注射器
52‧‧‧氣體吐出孔
53‧‧‧閥門
54‧‧‧流率調節器
55‧‧‧氣體貯存器
55a‧‧‧氣體源
55b‧‧‧氣體源
60‧‧‧運送臂
61‧‧‧底部
62‧‧‧夾頭
63‧‧‧旋轉機構
64‧‧‧擺動機構
64a‧‧‧轉軸
65‧‧‧升降機構
66‧‧‧升降構件
70‧‧‧控制單元
100‧‧‧升降機構
101‧‧‧外罩
W‧‧‧晶圓
θ‧‧‧傾斜角
合併於此而構成本說明書之一部分的隨附圖示說明本揭露內容之實施例，並且與以上給予的普遍敘述以及以下給予的實施例之詳細敘述共同解釋本揭露內容之原理。
圖1為顯示本揭露內容的立式熱處理設備之一實施例的縱剖面圖。
圖2為顯示立式熱處理設備的橫剖面圖。
圖3為顯示運送臂之一實施例的側視圖，該運送臂在立式熱處理設備中執行晶圓的運入/出。
圖4為立式熱處理設備之部分放大的立體圖。
圖5為立式熱處理設備的基板支架之橫剖面圖。
圖6為基板支架的部分放大縱剖面圖。
圖7為顯示立式熱處理設備之操作的縱剖面圖。
圖8為顯示立式熱處理設備之操作的橫剖面圖。
圖9為顯示立式熱處理設備之操作的縱剖面圖。
圖10為顯示立式熱處理設備之操作的橫剖面圖。
圖11為顯示立式熱處理設備之操作的部分放大侧視圖。
圖12為一側視圖，顯示習知設備執行膜形成製程時的情形。
圖13為顯示立式熱處理設備之另一實例的橫剖面圖。
圖14為顯示立式熱處理設備之另一實例的縱剖面圖。
圖15為顯示立式熱處理設備之另一實例的縱剖面圖。
圖16為顯示立式熱處理設備之另一實例的縱剖面圖。
圖17為顯示立式熱處理設備之另一實例的平面圖。
圖18為顯示立式熱處理設備之另一實例的縱剖面圖。
圖19為顯示立式熱處理設備之另一實例的縱剖面圖。
11．．．晶舟
12．．．反應管
12a．．．外管
12b．．．內管
21．．．排氣孔
32．．．支撐柱
51．．．氣體注射器
52．．．氣體吐出孔
53．．．閥門
54．．．流率調節器
55a．．．氣體源
55b．．．氣體源
W．．．晶圓

Claims (3)

  1. 一種立式熱處理設備，其將一基板支架送入一立式反應管內，該基板支架係藉由支撐柱將複數個基板以層架形式支撐，接著對於該等基板執行膜形成製程，該立式反應管具有圍繞該立式反應管排列之一加熱部，該立式熱處理設備包含：一旋轉機構，使該基板支架繞著一相對垂直軸傾斜的一傾斜軸旋轉；一運送臂，前進或後退以將該等基板裝載至該基板支架上、或將該等基板從該基板支架卸載；複數個主要支座，設置於該基板支架內該等基板的每一收納位置，並且以在該等基板的圓周方向上彼此分開的位置支撐該等基板的底部周圍；以及至少一第一輔助支座與至少一第二輔助支座，設置成在該等基板之該圓周方向上與該等主要支座分開，且該第一以及第二輔助支座之頂部係在該傾斜軸的方向上低於該複數個主要支座之頂部；其中該等主要支座係設置成在該運送臂的移動方向上支撐該等基板的中心部份，並且該第一輔助支座及該第二輔助支座係分別設置在相對於該等主要支座之該運送臂的前進側及後退側，使得該基板支架上的該等基板之每一者藉由該旋轉機構於該基板的每一次旋轉中，在由該第一輔助支座與該等主要支座所支撐的位置以及由該第二輔助支座與該等主要支座所支撐的位置之間交替放置。
  2. 如申請專利範圍第1項之立式熱處理設備，更包含：一控制單元，輸出一控制信號以使該設備對於該等基板執行膜形成製程，其係利用在該基板支架繞著該傾斜軸旋轉時，供應膜形成氣體至該反應管內而執行。
  3. 如申請專利範圍第2項之立式熱處理設備，其中該控制單元輸 出該控制信號而使在該等基板之每一者上形成的膜之厚度等同或大於0.2μm。
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