TWI473191B - 基板處理設備、製造半導體裝置之方法及基板處理方法 - Google Patents

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Description

基板處理設備、製造半導體裝置之方法及基板處理方法
本揭露關於一種用於將如為積體電路(ICs)之半導體裝置形成在基板上的基板處理技術，且更尤其是，關於一種半導體製造設備，該半導體製造設備能使用微波以處理如半導體晶圓(此後稱為「晶圓」)等之基板；用於處理基板之基板處理設備；以及製造半導體裝置之方法。
在半導體製造製程中，存在一種化學氣相沉積(CVD)製程，用於在單一基板(具有以矽晶圓或玻璃作為基底，其上形成微細電路圖案之標的基板)之表面上形成膜。在CVD製程中，將基板裝載在氣密反應室中且以設置於反應室中之加熱器來加熱，當正將形成膜之氣體引入在基板上時，造成化學反應，使得可將膜均勻地形成在形成於基板上之微細電路圖案上。例如，依據這種CVD製程，可使用有機化學材料作為形成膜之原料以形成如HfO膜等之高k膜，其為具有高介電常數之絕緣膜。
因以此種方式所形成之HfO膜，由於有機化學材料之故，包含如CH、OH等之大量(亦即，數百分比)雜質，其具有不夠充分之電絕緣特性。為了確保這種膜充分之電絕緣特性及穩定性，嘗試藉由使HfO膜在約650℃至800℃之O2 或N2 氣體環境下受到快速退火處理，將HfO膜改造成緻密化且穩定之膜，藉以自膜中移除如C、H等之雜質。儘管未造成結晶，但實施這種緻密化以縮短非晶質狀態中之平均原子間的距離。這種快速退火處理使整個基板加熱至預定溫度以改造HfO膜。
近年來，半導體裝置可具迷你化之淺接面(shallow junction)結構且需低熱預算(thermal budget)(熱履歷(thermal history))。因此，為了提供低的熱預算，上述形成高k之製程中所使用之退火處理需在低溫下自膜中移除雜質供膜緻密化。低溫退火處理之理由如下。一般而言，在製造裝置之製程中，若在稍後步驟中以高於稍早步驟中所使用之溫度來處理裝置，在稍早步驟中已建立之裝置可能會崩潰或者其膜的特徵可能會改變。因此，在稍後步驟中無法以超出稍早步驟中所使用之溫度來處理裝置。因此，有能在低溫下實施用於改善裝置效能的膜改造製程之技術需求。
日本專利申請案早期公開之公開案號2004-296820揭露一種技術，其中於膜沉積製程中，在基板上形成含鉿之薄膜，且在膜改造製程中，將氬自由基供應至基板上以移除在膜沉積製程中所形成之薄膜中所包含的雜質元素。
本揭露提供基板處理設備之一些實施例，該基板處理設備能克服以上問題且改造形成在基板表面上之介電質同時藉抑制基板溫度之增加以限制熱預算。
本揭露提議一種技術，使用微波加熱及改造形成在基板上之介電質且冷卻該基板以限制基板之熱預算，其中該基板係被支撐在導電基板冷卻單元上，其間具有間隙。
依據本揭露之一個實施例，有提供一種基板處理設備，該基板處理設備包含：處理室，係建構為處理含有介電質之具有前表面的基板；基板支撐構件，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側且具有面對該基板之後表面的對向表面，其中該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於在處理該基板時所供應之微波之1/4波長的奇數倍。
依據本揭露之另一個實施例，有提供一種製造半導體裝置之方法，該半導體裝置使用基板處理設備，該基板處理設備包含：處理室，係建構為處理基板；基板支撐構件，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側且具有面對該基板之後表面的對向表面，其中該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於所供應的微波之1/4波長的奇數倍，該方法包括：將含有介電質之具有前表面的該基板裝載在該處理室中且將該基板支撐在該基板支撐構件上；供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；當正在供應微波時，自被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側，冷卻該基板；以及在供應微波後，停止供應微波且自該處理室將該基板卸出。
 (第一實施例)
現在將參考第1圖說明依據本揭露第一實施例之基板處理設備的構造。第1圖為依據本揭露第一實施例之基板處理設備的垂直截面圖。基板處理設備100包含處理室10、傳送室(未示出)及微波供應單元。處理室10處理晶圓11作為半導體基板。微波供應單元包含微波產生器20、波導21及波導開口22。
微波產生器20產生如定頻微波或變頻微波。微波產生器20之範例可包含電子迴旋加速器(microtron)等。經由波導21，自與處理室10連通之波導開口22將微波產生器20中所產生之微波導入處理室10中。被導入處理室10中之微波對著處理室10之壁反覆反射。微波在處理室10中以不同方向反射。因此，處理室10充滿微波。照射在處理室10中之晶圓11上的微波被晶圓11吸收，晶圓11接著被微波介電加熱。
晶圓11之溫度與微波之功率成正比。第3圖表示在以微波照射矽晶圓時，微波功率與晶圓溫度之間關係的一個範例。如第3圖中所示，較高之微波功率提供較高之晶圓溫度。
晶圓溫度亦取決於處理室之大小與形狀、微波之波導開口位置、及晶圓之位置。本文中所示之晶圓溫度值只為範例。然而，較高之微波功率提供較高之晶圓溫度的關係保持不變。
形成處理室10之處理容器18係由如鋁(Al)、不鏽鋼(SUS)等之金屬製成，且具有遮護處理室10以避開外部環境之結構。
用以支撐晶圓11之基板支撐構件的基板支撐銷13係設置於處理室10。設置基板支撐銷13之方式為：所支撐之晶圓11的中心在垂直方向上與處理室10之中心大致一致。建構成支撐晶圓11之基板支撐銷13係由如石英、鐵弗龍(Teflon)等之材料製成，且其數量為複數(在此實施例中為三個)。
若基板支撐銷13係由如石英之具有低熱傳導性的材料製成，則可能防止晶圓11之熱量傳導至稍後將說明之基板支撐台12。如本文中所使用，用語「低熱傳導性」至少指的是低於基板支撐台12之熱傳導性。這允許使晶圓11均勻地受熱。例如，若基板支撐台12係由如金屬之高熱傳導性材料製成，由於自晶圓11至基板支撐銷13之導熱所致的熱釋放增加，其造成晶圓11中低溫之局部化分佈。這使其難以均勻地加熱晶圓11之表面。
此外，基板支撐銷13係被支撐在基座15上。可垂直地驅動基座15以垂直地移動基板支撐銷13。
作為基板冷卻單元且具導電性之基板支撐台12係設置在晶圓11下方。基板支撐台12係由如鋁(Al)等之導電金屬材料製成。基板支撐台12為碟狀或圓柱板，其外徑大於晶圓11之外徑。依此方式，基板支撐台12係設置於由基板支撐銷13所支撐之晶圓11的後表面下方且與該後表面平行。基板支撐台12具有面對晶圓11後表面之對向表面。
因基板支撐台12係由導電金屬製成，故基板支撐台12中之微波電位變成零。因此，若將晶圓11直接安置在基板支撐台12上，則微波之電場強度變弱。因此，在此實施例中，將晶圓11安置在離基板支撐台12之對向表面為微波1/4波長(λ/4)或λ/4之奇數倍的位置。如本文中所使用，用語「基板支撐台12之對向表面」指的是面對晶圓後表面之基板支撐台12的表面。因在λ/4之奇數倍的位置處的電場強烈，故可以微波對晶圓11有效地加熱。在此實施例中，因微波具有例如5.8GHz之固定頻率，及例如51.7mm之波長，故自基板支撐台12之對向表面至晶圓11之後表面的距離係設成12.9mm。換言之，稍後將說明之控制單元80控制基板支撐銷13為垂直移動，使得在處理基板時，基板支撐構件之頂部與基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於微波之1/4波長。
此結構允許將晶圓11安置在微波之波峰位置(或波凸位置)，藉以提供晶圓11之高加熱效率。由於來自晶圓11之介電質膜的導熱，預期高加熱效率允許對其它膜加熱。然而，將如稍後之說明，藉由將含冷卻單元且具有面積等於或大於晶圓11尺寸之金屬基板支撐台12安置在面對晶圓11後表面之位置，可將熱量引出離開晶圓11之整個後表面。結果，可均勻地冷卻晶圓11以防止晶圓11上之介電質膜以外的膜受熱。
微波之頻率可隨時間而改變(變化)。在此情況下，可自變頻帶中代表性頻率之波長計算自基板支撐台12之表面至晶圓11的距離。例如，對於5.8GHz至7.0GHz之變頻帶，可將其中心頻率設成代表性頻率且對於代表性頻率6.4GHz之46mm波長，可將自基板支撐台12之對向表面至晶圓11之後表面的距離設成11.5mm。
而且，可提供具不同固定頻率之複數個電源供應器以供應具不同頻率之不同微波。
基板支撐台12提供冷卻劑通道31，用以冷卻晶圓11之冷卻劑可流經該冷卻劑通道。在此實施例中，使用水作為冷卻劑。在其他實施例中，可使用如冷卻冷凍劑等之其它冷卻劑作為冷卻劑。冷卻劑通道31係連接至用以將冷卻劑供應至冷卻劑通道31中之冷卻劑供應管32及用以將冷卻劑自冷卻劑通道31排出至處理室10外部之冷卻劑排出管36。冷卻劑供應管32自下游起依順序連接至用以開/閉冷卻劑供應管32之閘閥33、用以控制冷卻劑流率之流率控制器34及冷卻劑源35。閘閥33及流率控制器34係以電性連接至控制單元80且受其控制。
用以檢測晶圓11之溫度的溫度檢測器14係設置於處理室10中之晶圓11上方。溫度檢測器14之範例可包含紅外線感測器。溫度檢測器14係電性連接至控制單元80。若由溫度檢測器14所檢測之晶圓11溫度高於預定溫度，則控制單元80控制閘閥33及流率控制器34以調節流經冷卻劑通道31之冷卻劑的流率，使得可將晶圓11之溫度降至預定溫度。
用以導入如氮氣(N2 )等之氣體的氣體入口52係設在處理容器18上部位中處理室10之上壁。氣體入口52自上游起依順序連接至氣體源55、用以調節氣體流率之流率控制器54、及用以開/閉氣體通道之閥53。藉由開/閉閥53，將氣體自氣體入口52導入或停止導入處理室10。使用自氣體入口52導入之氣體以冷卻晶圓11或使用作為沖洗氣體以壓迫處理室10中之氣體排出處理室10。
氣體供應單元係由氣體源55、氣體入口52、流率控制器54及閥53所構成。流率控制器54及閥53係電性連接至控制單元80且受其控制。
如第1圖所示，用以排出處理室10中氣體之氣體出口62係設在矩形處理容器18之下部位中處理室10之側壁。氣體出口62自上游起依順序連接至壓力調節閥63及作為排氣機之真空泵64。藉由調節壓力調節閥63之開啟程度，將處理室10之內壓調整為預定值。
排氣單元係由氣體出口62、壓力調節閥63及真空泵64所構成。壓力調節閥63及真空泵64係電性連接至控制單元80且受其控制。
如第1圖所示，用以將晶圓11傳送進/出處理室10之晶圓傳送開口71係設在處理容器18之一側。晶圓傳送開口71設有閘閥72。在藉由閘閥驅動器73開啟閘閥72時，處理室10經由晶圓傳送開口71而與傳送室連通。
用以傳送晶圓11之傳送機器人(未示出)係設置於傳送室中。傳送機器人具傳送臂，當正在傳送晶圓11時用以支撐晶圓11。藉由開啟閘閥72，傳送機器人可在處理室10與傳送室之間傳送晶圓11。
基板處理設備100包含控制單元80，用以控制基板處理設備100之各種組件的作業，如微波產生器20、閘閥驅動器73、傳送機器人、基座15、流率控制器54與34、閥53與33、壓力調節閥63等。
接著，將說明依據基板處理設備100中此實施例之基板處理作業。依據此實施例之基板處理作業係複數個製造半導體裝置之製程中的一者。基板處理作業係受控制單元80控制。
(基板裝載製程)
將晶圓11裝載在處理室10中之基板裝載製程中，首先開啟閘閥72，使得處理室10與傳送室連通。接著，調整基板支撐銷13之高度，使得自基板支撐台12至晶圓11之距離相當於所供應的微波之λ/4的奇數倍。接著，藉由傳送機器人將要處理之晶圓11自傳送室傳送至處理室10。藉由傳送機器人將傳送至處理室10之晶圓11安置在基板支撐銷13之頂部上且由基板支撐銷13支撐。接著，在傳送機器人自處理室10返回至傳送室時，關閉閘閥72。
(氮氣替換製程)
接著，以氮氣(N2 )之氣體環境替換處理室10中之氣體環境。因處理室10外部之空氣被拉引至處理室10中(在將晶圓11傳送至處理室10中時)，在處理室10中執行N2 之替換以防止空氣中之水或氧影響製程。當藉由真空泵64將處理室10中之氣體(氣體環境)自氣體出口62排出時，自氣體入口52將N2 氣體導入處理室10中。此時，藉由壓力調節閥63將處理室10之內壓調整至預定壓力(在此實施例中為空氣壓力)。該預定壓力較佳是高於不會產生電漿之壓力。例如，該預定壓力可高於200托(Torr)。
(加熱製程)
接著，經由波導開口22，將在微波產生器20中所產生之微波導入處理室10中且以微波照射在晶圓11之前表面側上。這種微波照射將晶圓11前表面上之高k膜加熱至100至600℃以改造高k膜，亦即，自高k膜移除如C、H等之雜質，以完成緻密化與穩定之絕緣薄膜。
如高k膜等之介電質具依其介電常數而變之微波吸收率。較高之介電常數提供較高之微波吸收率。我們的研究顯示以高功率之微波對晶圓的照射使晶圓上之介電質膜加熱且改造。此外，我們已發現利用微波之加熱具有取決於介電率ε及介電正切tanδ之介電加熱的特徵，且當同時加熱具有此種相異物理特性之材料時，選擇性地只對更可能被加熱之材料，亦即具有較高介電率之材料加熱。
至於高k膜之退火，高k膜具有比晶圓基板材料之矽還高之介電率ε。例如，矽之介電率ε為9.6，而HfO與ZrO膜之介電率ε分別為25與35。因此，當以微波照射上面形成有高k膜之晶圓時，可選擇性地只加熱高k膜。
我們的研究顯示較高功率微波之照射提供較大之膜改造效果。較高功率微波之照射亦可造成較快速增加高k膜之溫度。
相較之下，若長時照射相當低功率之微波，則在改造製程期間增加整個晶圓之溫度。這是因為微波對矽本身之介電加熱以及自照射以微波之晶圓之前表面上的高k膜至晶圓後表面之矽的導熱，造成矽之溫度亦增加。
將藉由高功率微波之照射所致之重大膜改造效果之原因視為可藉由介電加熱將介電質加熱至高溫，直到整個晶圓之溫度達到溫度之上限。
因此，在此實施例中，於微波照射期間，藉由將冷卻劑供應至冷卻劑通道31中以防止晶圓11之溫度增加。較佳是，控制閘閥33及流率控制器34以調節流入冷卻劑通道31之冷卻劑的流率，使得晶圓11之溫度達到預定溫度。依此方式，藉由將晶圓11之處理溫度保持為固定，在處理複數個晶圓時可改善製程結果之再現性(reproducibility)。
此外，在加熱製程中，控制單元80開啟閥53，將N2 氣體自氣體入口52導入處理室10中，同時藉由壓力調節閥63將處理室10之內壓調整至預定值(在此實施例中為空氣壓力)，將處理室10中之N2 氣體自氣體出口62排出。因此，在加熱製程中，將處理室10之內壓保持在預定壓力值。在此範例中，於具有頻率為5.8至7.0GHz之微波的功率係1600W且處理室10之內壓為空氣壓力的條件下，執行加熱製程達5分鐘。此外，藉由控制導入處理室10中之N2 氣體的流率可進一步冷卻晶圓11。
在N2 氣體之冷卻效果處於作用中時，藉由將氣體入口52設置於基板支撐台12且使氣體在晶圓11與基板支撐台12之間流動，可進一步增進冷卻效果。藉由控制氣體之流率，亦可控制晶圓11之溫度。
此外，儘管在此實施例中使用N2 氣體，只要在製程及穩定性上沒問題，亦可將如經稀釋之He氣體等之具有大熱傳導係數的其它氣體添加至N2 氣體，用以進一步增進基板之冷卻效果。
如上述，於導入微波、執行基板加熱製程達預定時期後，即停止微波之導入。
此外，在此實施例中，儘管對晶圓11加熱時未加以水平地旋轉，但可一邊旋轉一邊對晶圓11加熱。
(冷卻製程)
在完成加熱製程時，基板支撐銷13即下降且使晶圓11保持在晶圓11與基板支撐台12之間的距離短於加熱製程期間之距離的位置達預定時期。在此情況中，將晶圓11與基板支撐台12之間的距離設成，例如，0.1mm至0.5mm。這允許更快速冷卻經加熱之晶圓11。在經加熱之晶圓於空氣壓力下移動時，因花時間使基板溫度下降，多少可能降低產能。因此，藉由快速將晶圓冷卻以減少降低晶圓溫度所花之時間，即使是在空氣壓力下移動晶圓要提昇產能仍是可能的。
此外，此種快速冷卻允許使經加熱之晶圓11上的膜快速穩定。尤其是，這可使高k膜之結晶結構快速穩定。完成加熱製程後，若未執行冷卻製程就將晶圓直接傳送至大氣的傳送室中，恐怕會將雜質混入膜中。
此外，藉由在處理室10中將晶圓冷卻，在大氣的傳送室中之傳送機器人不需使用高耐熱性材料。
(基板卸載製程)
完成冷卻製程後，以與上述基板裝載製程所示順序相反的順序，將經加熱之晶圓11自處理室10卸載進入傳送室中。此時，在傳送機器人取出基板支撐銷13上之晶圓11時，較佳是，這麼調整基板支撐銷13之高度，使得自基板支撐台12至晶圓11之距離相當於加熱製程期間時之距離。依此方式，在裝載下一片晶圓11後，可省略調整自基板支撐台12至晶圓11之距離的製程。
上述之第一實施例可提供至少以下效果(1)至(8)。
(1)在抑制基板之熱預算時，可改造基板表面上之介電質。
(2)可選擇性地對具有高介電率之材料加熱。
(3)因可增強位於基板高度位置之微波的電場，所以可對基板表面上之介電質有效率地加熱。
(4)因基板支撐銷係由具有低熱傳導性材料製成，所以可防止熱量自基板支撐銷逃逸且因而對基板均勻地加熱。
(5)可依製程控制基板冷卻之程度。
(6)可藉由將基板處理溫度保持固定，來在處理複數個晶圓時增進製程結果之再現性。
(7)在加熱製程後，可藉由下降基板支撐銷及快速冷卻基板，來快速穩定基板上之膜。
尤其是，可快速穩定高k膜之結晶結構。
(8)因在基板裝載/卸出製程中之基板具有與加熱製程中相同之高度位置，可省略調整加熱製程中之高度的製程。
(第二實施例)
現在將參考第2圖說明本揭露第二實施例之基板處理設備的構成。第2圖為依據本揭露第二實施例之基板處理設備的垂直截面圖。在第二實施例中，替代第一實施例中之基板支撐台12，使用設置於處理容器18之底部壁中的冷卻劑通道41作為基板冷卻單元。除了與冷卻劑通道41及包含加熱製程之基板處理作業相關之構成以外的其它構成係與第一實施例中之那些構成相同，且因此，為簡潔起見，將不再重述其說明。此外，儘管未示出，第二實施例具有與第一實施例中相同之基座15，且因此，為簡潔起見，將不再重述其說明。
如第2圖所示，用於冷卻處理容器18之壁的的冷卻劑通道41係設置於該壁內部。冷卻劑通道41係連接至用以將冷卻劑供應至冷卻劑通道41中之冷卻劑供應管42、及用以將冷卻劑自冷卻劑通道41排出至處理室10外部之冷卻劑排出管46。冷卻劑供應管42自下游起依順序連接至用以開/閉冷卻劑供應管42之閘閥43、用以控制冷卻劑流率之流率控制器44、及冷卻劑源45。閘閥43及流率控制器44係電性連接至控制單元80且受其控制。在此實施例中，將冷卻劑供應至冷卻劑通道41中，且在加熱製程中，藉由設置於底部壁中之冷卻劑通道41可將由微波照射所加熱之晶圓11自晶圓11之後表面側冷卻。依此方式，因在第一實施例中不需使用基板支撐台12，可減小處理容器18之尺寸。
此外，在氣體之冷卻效果處於作用中時，藉由將氣體入口52設置於處理室10之底部壁且使氣體在晶圓與處理室的底部之間流動，可進一步增進氣體之冷卻效果。這提供比第一實施例較為簡單之結構。
此外，由於微波照射及來自晶圓11或經加熱氣體之輻射熱，設置於側壁及頂部壁內部，作為壁冷卻單元之冷卻劑通道41可防止側壁及頂部壁之溫度增加。因此，這可防止各壁之微波的反射效率因溫度增加而被降低。藉由使各壁之溫度保持固定，可使各壁之微波的反射效率保持固定且進一步使實質之微波功率穩定。因此，當在一個批次處理複數個基板時，因該批次及數個批次間的處理條件固定，故可增進該批次及數個批次間之製程的再現性。
除第一實施例之上述效果外，第二實施例可提供至少以下效果(1)至(2)。
(1)可建構具有處理室之底部壁的基板冷卻單元。
(2)因能將處理室之側壁及/或頂部壁的溫度保持在固定條件下，可進一步增進製程結果的再現性，藉以進一步防止數個基板間或數個批次間之製程的變動。
本揭露不限於以上實施例，但應該了解的是可在不偏離本揭露之精神與範圍下，以各種方式修飾本揭露。
在第一實施例中，除基板支撐台12外，還可提供使用在第二實施例中之用於冷卻各壁之冷卻劑通道41。此外，儘管在第一實施例中，藉由控制單元，控制基板支撐銷13垂直地移動，使得在基板處理期間，基板支撐構件之頂部與基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於所供應之微波之1/4波長的奇數倍，基板支撐銷13之位置可被固定且在基板處理期間，可將基板支撐構件之頂部與基板冷卻單元之對向表面之間的距離設成所供應之微波之1/4波長的奇數倍。然而，在此情況中，因於冷卻製程期間基板無法接近基板支撐台12，所以可能降低冷卻效率。
此外，儘管在第一實施例之加熱製程及冷卻製程中，藉由控制單元控制基板支撐銷13垂直地移動，以便調整基板支撐構件之頂部與基板冷卻單元之對向表面之間的距離，可將基板支撐台12控制成垂直地移動，而取代垂直地移動基板支撐銷13。
而且，儘管在所揭露之實施例中，將處理之物件為晶圓，但該物件可為光罩、印刷電路板、液晶面板、碟片、磁碟等。
此外，本揭露可包含至少以下態樣。
本揭露之第一態樣可提供一種基板處理設備，其包含：處理室，係建構為處理含有介電質之具有前表面的基板；基板支撐構件，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側且具有面對該基板之後表面的對向表面，其中該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於在處理該基板時所供應之微波之1/4波長的奇數倍。
利用基板處理設備之以上構成，因增強位於基板高度位置之微波的電場，所以可對基板前表面上之介電質有效率地加熱。此外，因基板冷卻單元可自基板之整個後表面引走基板之熱量，可使基板均勻地加熱。結果，可防止基板前表面上之介電質以外的部位受熱。
本揭露之第二態樣可提供一種依據第一態樣的基板處理設備，其中基板支撐構件係由熱傳導特性低於基板冷卻單元之材料製成。
利用基板處理設備之以上構成，因基板支撐構件係由具有如石英等之低傳導特性的材料製成，可防止基板之熱量逃逸至基板支撐構件。結果，可使基板均勻地加熱。
本揭露之第三態樣可提供一種依據第一或第二態樣的基板處理設備，其中基板支撐構件包括數個支撐銷，用以支撐在基板支撐構件之頂部上的基板。
利用基板處理設備之以上構成，可更容易地建構基板冷卻單元。
本揭露之第四態樣可提供一種依據第一或第三態樣的基板處理設備，其中基板冷卻單元係設置於處理室之底部壁。
利用基板處理設備之以上構成，可藉由處理室之底部壁建構基板冷卻單元。而且，利用此構成，可更容易地建構基板冷卻單元。
本揭露之第五態樣可提供一種依據第一或第四態樣的基板處理設備，更包含壁冷卻單元，該壁冷卻單元使處理室之側壁及/或頂部壁之一者或兩者冷卻。
利用基板處理設備之以上構成，因可將處理室之側壁及/或頂部壁之一者以上的溫度保持在固定條件下，可進一步防止數個基板間或數個批次間之製程的變動。
本揭露之第六態樣可提供一種依據第一或第五態樣的基板處理設備，其中基板係由具有相異介電率之複數材料製成。
利用基板處理設備之以上構成，可選擇性地對具有高介電率之材料加熱。
本揭露之第七態樣可提供一種依據第一或第六態樣的基板處理設備，更包含：供氣單元，係建構為將氣體供應至處理室中；排氣單元，係建構為將氣體自處理室排出；以及控制單元，係建構為控制供氣單元及排氣單元，使得處理室之內部壓力保持高於200托。
利用基板處理設備之以上構成，因氣體促進基板冷卻，所以可達成較高之冷卻效果。此外，在不會產生電漿之壓力下，可在不因電漿而受損下有效率地加熱基板。
本揭露之第八態樣可提供一種依據第一或第七態樣的基板處理設備，更包含冷卻劑流率控制器，用以控制冷卻劑流入基板冷卻單元之流率，該冷卻劑流率控制器係連接至基板冷卻單元。
利用基板處理設備之以上構成，能依製程來控制基板之冷卻程度。
本揭露之第九態樣可提供一種依據第八態樣的基板處理設備，其更包含溫度檢測器，用以檢測被支撐在基板支撐構件上之基板的溫度，其中依據藉由溫度檢測器所檢測之溫度資料來控制冷卻劑流率控制器。
利用基板處理設備之以上構成，因可依據基板溫度控制冷卻劑之流率，可更精細控制基板的溫度，其可造成高品質基板。
本揭露之第十態樣可提供一種製造半導體裝置之方法，該半導體裝置使用基板處理設備，該基板處理設備包含：處理室，係建構為處理基板；基板支撐構件，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側且具有面對該基板之後表面的對向表面，其中該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離相當於所供應的微波之1/4波長的奇數倍，該方法包括：將含有介電質之具有前表面的該基板裝載在該處理室中且將該基板支撐在該基板支撐構件上；供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；當正在供應微波時，自被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側，冷卻該基板；以及在供應該微波後，停止供應該微波且將該基板自該處理室卸出。
本揭露之第十一態樣可提供一種製造半導體裝置之方法，該半導體裝置使用基板處理設備，該基板處理設備包含：處理室，係建構為處理基板；基板支撐構件，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側且具有面對該基板之後表面的對向表面，該方法包括：將含有介電質之具有前表面的該基板裝載在該處理室中且將該基板支撐在該基板支撐構件上；將該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻器之對向表面之間的距離設成相當於所供應的微波之1/4波長的奇數倍；在將該基板支撐構件之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離設成相當於所供應的微波之1/4波長的奇數倍之狀態下，供應該微波至被支撐在該基板支撐構件上之該基板的前表面側；當正在供應微波時，自被支撐於該基板支撐構件上之該基板的後表面側，冷卻該基板；以及在供應該微波後，停止供應該微波且將該基板自該處理室卸出。
如以上所建構之基板處理設備及半導體裝置之製造方法具有在基板之前表面上改造介電質之效果，同時藉由抑制基板溫度之增加來限制基板之熱預算。
儘管已經說明一些實施例，此等實施例僅是以範例的方式呈現，而無意用來侷限所揭露之範圍。的確，可以各種其它形式實現本文中所說明之嶄新方法及設備，而且，可在不偏離所揭露之精神下進行本文中所說明之實施例形式的各種省略、替代及改變。隨附之申請專利範圍及其均等物意在涵蓋會落在本揭露之範圍與精神的形式或修飾。
10．．．處理室
12．．．基板支撐台
13．．．基板支撐銷
14．．．溫度檢測器
18．．．矩形處理容器
20．．．微波產生器
21．．．波導
22．．．波導開口
31．．．冷卻劑通道
32．．．冷卻劑供應管
33．．．閘閥
34．．．流率控制器
35．．．冷卻劑源
42．．．冷卻劑供應管
43．．．閘閥
44．．．流率控制器
45．．．冷卻劑源
52．．．氣體入口
53．．．閥
54．．．流率控制器
55．．．氣體源
62．．．氣體出口
63．．．壓力調節閥
64．．．真空泵
71．．．晶圓傳送開口
72．．．閘閥
73．．．閘閥驅動器
80．．．控制單元
100．．．基板處理設備
第1圖為依據本揭露第一實施例之基板處理設備的垂直截面圖。
第2圖為依據本揭露第二實施例之基板處理設備的垂直截面圖。
第3圖為表示微波功率與基板溫度之間關係的一個範例圖。
10．．．處理室
11．．．晶圓
12．．．基板支撐台
13．．．基板支撐銷
14．．．溫度檢測器
15．．．基座
18．．．矩形處理容器
20．．．微波產生器
21．．．波導
22．．．波導開口
31．．．冷卻劑通道
32．．．冷卻劑供應管
33．．．閘閥
34．．．流率控制器
35．．．冷卻劑源
36．．．冷卻劑排出管
52．．．氣體入口
53．．．閥
54．．．流率控制器
55．．．氣體源
62．．．氣體出口
63．．．壓力調節閥
64．．．真空泵
71．．．晶圓傳送開口
72．．．閘閥
73．．．閘閥驅動器
80．．．控制單元
100．．．基板處理設備

Claims (18)

  1. 一種基板處理設備，包括：處理室，係建構為處理含有介電質之具有前表面的基板；基板支撐銷，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐銷上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐銷上之該基板的後表面側且具有面對該基板之該後表面的對向表面；及控制單元，係建構為控制該基板支撐銷之頂部與該基板冷卻單元之對向表面之間的距離成為相當於所供應之微波之1/4波長的奇數倍，控制該微波的供應而從被支撐在該基板支撐銷上之該基板的該前表面側加熱該基板，及控制該基板冷卻單元而當正在加熱該基板時從該基板的該後表面側冷卻該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該基板係由具有相異介電率(permittivity)之複數材料製成。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該基板支撐銷係由熱傳導特性低於該基板冷卻單元之材料製成。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該基板冷卻單元係設置於該處理室之底部壁。
  5. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，更包括壁冷卻單元，該壁冷卻單元係建構為冷卻該處理室之側壁 與頂部壁中的至少一者。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，更包括：供氣單元，係建構為將氣體供應至該處理室中；以及排氣單元，係建構為將氣體自該處理室排出，其中該控制單元，係建構為控制該供氣單元及該排氣單元，使得該處理室之內部壓力保持高於200托(Torr)。
  7. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，更包括冷卻劑流率控制器，用以控制冷卻劑流入該基板冷卻單元之流率，其中該冷卻劑流率控制器係連接至該基板冷卻單元。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理設備，更包括溫度檢測器，用以檢測被支撐在該基板支撐銷上之該基板的溫度，其中該控制單元係建構為依據藉由該溫度檢測器所檢測之溫度資料來控制該冷卻劑流率控制器。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中從該微波供應單元所供應的微波的頻率係可變的。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該控制單元係建構為在完成該加熱後，控制該基板支撐銷而使該基板被保持在如下的位置達預定時期：該基板與該基板冷卻單元之間的距離比在加熱該基板的期間的距離還短。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中供應該微波來加熱該基板的該前表面中所含有的該介電質以 改善該介電質。
  12. 一種製造半導體裝置之方法，該方法使用基板處理設備，該基板處理設備包含：處理室，係建構為處理基板；基板支撐銷，係設置於該處理室中以支撐該基板；微波供應單元，係建構為供應微波至被支撐在該基板支撐銷上之該基板的前表面側；以及導電基板冷卻單元，係設置在被支撐於該基板支撐銷上之該基板的後表面側且具有面對該基板之該後表面的對向表面，該方法包括：將含有介電質之具有前表面的該基板裝載在該處理室中且將該基板支撐在該基板支撐銷上；調整被支撐於該基板支撐銷上之該基板與該基板冷卻單元之該對向表面之間的距離成為相當於所供應之該微波之1/4波長的奇數倍；在調整該距離後，供應該微波至被支撐在該基板支撐銷上之該基板的該前表面側；當正在供應該微波時，自被支撐於該基板支撐銷上之該基板的該後表面側冷卻該基板；以及在供應該微波後，停止供應該微波且將該基板自該處理室卸出。
  13. 一種基板處理方法，包括：將含有介電質之具有表面的基板裝載在處理室中且將該基板支撐在基板支撐銷上；調整被支撐於該基板支撐銷上之該基板與基板冷卻單元之表面之間的距離成為相當於從微波供應單元 所供應之微波之1/4波長的奇數倍；在調整該距離後，供應該微波至被支撐在該基板支撐銷上之該基板的該表面側以加熱該基板的該表面；當正在加熱該基板時，當該基板的溫度高於預定的溫度時冷卻該基板，使得該基板的溫度達到該預定的溫度；以及在完成該加熱後，停止供應該微波且將該基板自該處理室卸出。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板處理方法，其中供應該微波來加熱該基板的該表面中所含有的該介電質以改善該介電質。
  15. 如申請專利範圍第13項之基板處理方法，其中當正在供應該微波時，從該微波供應單元所供應的該微波的頻率會改變。
  16. 一種基板處理方法，包括：調整基板支撐銷之頂部與基板冷卻單元之表面之間的距離成為相當於從微波供應單元所供應之微波之1/4波長的奇數倍；將含有介電質之具有表面的基板裝載在該處理室中；將該基板支撐在經調整成該距離的該基板支撐銷上；供應該微波至被支撐在該基板支撐銷上之該基板的該表面側以加熱該基板的該表面； 當正在加熱該基板時，當該基板的溫度高於預定的溫度時冷卻該基板，使得該基板的溫度達到該預定的溫度；以及在完成該加熱後，停止供應該微波且將該基板自該處理室卸出。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板處理方法，其中供應該微波來加熱該基板的該表面中所含有的該介電質以改造該介電質。
  18. 如申請專利範圍第16項之基板處理方法，其中當正在供應該微波時，從該微波供應單元所供應的該微波的頻率會改變。
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