TWI492305B

TWI492305B - 製造半導體裝置之方法及設備

Info

Publication number: TWI492305B
Application number: TW098141259A
Authority: TW
Inventors: Sang Ki Park; Seong Ryong Hwang; Geun Tae Cho
Original assignee: Jusung Eng Co Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2015-07-11
Also published as: CN101752223B; CN101752223A; TW201025455A; KR101612502B1; KR20100070984A

Description

製造半導體裝置之方法及設備

本發明係有關於一種製造半導體裝置之方法及設備，特別是一種可實現加工室的清洗週期延長之製造半導體裝置之方法及設備。

一般而言，半導體裝置、太陽能電池、液晶顯示裝置(liquid crystal display device)以及發光顯示裝置(light-emitting display device)係藉由半導體製造步驟所製造，此半導體製造步驟包含一薄膜沉積程序、一光照程序、一蝕刻程序以及一擴散程序。

薄膜沉積程序可使用物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)或化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)等方法。近來，以化學氣相沉積法為主，其原因在於化學氣相沉積法具有良好的薄膜階梯覆蓋能力(step coverage)、高均勻性以及良好的產率等沉積特性優點。

在化學氣相沉積法中，氣體成分物質先施加於一加工室中，並接著以化學反應將所需薄膜沉積於基板(或晶圓)上。化學氣相沉積法大致上可分類為低壓化學氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition，LPCVD)、常壓化學氣相沉積(atmospheric pressure chemical vapor deposition，APCVD)、低溫化學氣相沉積(low temperature chemical vapor deposition，LTCVD)、電漿輔助化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)以及金屬有機化學氣相沉積(metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)。舉例而言，金屬有機化學氣相沉積使用熱分解反應以便於沉積薄膜於基板上。

在化學氣相沉積法中，用以進行薄膜沉積程序的加工室具有一加熱台，用以支撐基板；一加熱器，用以加熱設置於加熱台上之基板，以便於加速薄膜沉積程序。為了使基板升溫至製程溫度，加熱器將加熱台加熱至一預定溫度，此預定溫度高於基板溫度。

在上述結構的加工室中，加熱台先藉由加熱器加熱，之後再經由加熱後的加熱台將基板加熱至製程溫度，因此相對應的薄膜沉積程序可被完成，而形成所需薄膜於基板上。

當依據先前技術所使用的化學氣相沉積法完成薄膜沉積程序，薄膜物質藉由已加熱的加熱台或成分氣體分解反應所產生的能量沉積於基板時，可能如同其沉積於基板上之目標部位一樣的沉積在非預期的部位上，其中非預期的部位係對應於加工室的內壁，以及除了被基板所佔據的其他部位外，加熱台的上表面及/或側面。

因此，必需週期性地清洗加工室內部。近來，使用清洗氣體(cleaning gas)的乾洗法(dry cleaning method)被廣泛的應用。然而，在工作人員拆解加工室後，僅藉由乾洗法無法使加工室內部清洗乾淨，需額外使用濕洗法充分的清洗加工室內部。

然而，若藉由濕洗法清洗加工室內部，在清洗時需關閉包含加工室的設備。另外，在濕洗法完成後，需提供一充氣步驟(pumping step)，以便於將清洗程序所產生的水分及雜質從加工室移除，並接著以一穩定化步驟(stabilizing step)提供穩定的製程溫度並將此製程溫度供應至加工室。

因此，本發明係有關於一種製造半導體裝置之方法及設備，其實質上解決一個或多個來自於先前提術的限制及缺點的問題。

本發明之一目的在於提供一種製造半導體裝置之方法，其可實現加工室清洗週期的延長。

本發明之另一目的在於提供一種製造半導體裝置之方法及設備，其可實現加工室清洗週期的延長，並改善形成於基板上之薄膜的界面性質。

將於下列說明中在某種程度上陳述本發明所附加的優點、目的及特徵，並在某種程度上令所屬技術領域中具有通常知識者可經隨後的審閱下更清楚易懂本發明所附加的優點、目的及特徵或可從中學得如何實施本發明。藉由書面說明與其中之申請專利範圍以及所附圖式所特別指示的結構，可了解及獲得本發明之目的及其它優點。

為了達到這些目的及其他優點以及依據本發明之目的，在此做具體及廣泛的描述，本發明提供一種製造半導體裝置之方法，包含預熱一基板；將已預熱之基板放置於一加熱台所提供之一基板支撐單元上，且已預熱之基板與加工室中之加熱台的上表面之間保持一預定高度；以及形成一薄膜於已預熱之基板上，其中已預熱之基板的溫度高於加工室中用以形成薄膜的製程溫度。

本發明之另一方面，為一種製造半導體裝置之方法，包含預熱一基板；將已預熱之基板放置於一加熱台所提供之一基板支撐單元上，且已預熱之基板與加工室中之加熱台的上表面之間保持一預定高度；以及形成一薄膜於已預熱之基板上，其中加工室之內部溫度維持於一預定溫度，此預定溫度低於已預熱之基板的溫度。

本發明之另一方面，為一種製造半導體裝置之設備，包含一加工室，提供一薄膜成形程序；一預熱室，用以預熱一基板，使已預熱之基板的溫度高於加工室之薄膜成形程序的製程溫度；以及一基板運送單元，用以運送已預熱基板至加工室；其中，加工室包含一加熱台；以及一基板支撐單元，配置於相對加熱台之一預定高度，用以支撐由基板運送單元所運送的已預熱基板，並使已預熱之基板與加熱台之上表面維持於此預定高度。

本發明之另一方面，為一種製造半導體裝置之設備，包含一預熱室，用以預熱一基板；一基板運送單元，用以運送已預熱之基板至加工室；以及一加工室，其溫度維持於低於已預熱之基板之溫度，用以形成一薄膜於基板運送單元所運送之已預熱基板上；其中，加工室包含一加熱台；以及一基板支撐單元，配置於相對加熱台之一預定高度，用以支撐由基板運送單元所運送之已預熱基板，並使已預熱基板與加熱台之上表面維持於此預定高度。

應了解的是，本發明之前述概括說明及以下詳細說明均為例示性與解釋性者，並且係為了更進一步解釋本發明所主張之權利範圍。

現在將更詳細地說明本發明之較佳實施例，於附圖中係顯示較佳實施例之例子。盡可能的，在所有圖示使用相同之元件符號表示相同或相似的元件。

以下，依據本發明之一種製造半導體裝置之方法及設備將與所附圖示一併描述。

「第1圖」為依據本發明之一實施例之製造半導體裝置之方法之流程示意圖。

依據本發明之一實施例之一種製造半導體裝置之方法將與「第1圖」一併描述。

首先，將一基板載入於一預熱室(S100)。基板可為用以製造平板顯示裝置或太陽能電池之玻璃基板；或是用以製造半導體裝置之半導體晶圓(wafer)。

然後，將基板載入於一預熱室中並預熱至一預定溫度，此預定溫度高於薄膜沉積程序之溫度(S110)。據此，基板之預熱溫度是取決於對基板運送程序之冷卻邊緣(cooling margin)以及於加工室內之製程時間和溫度的考量。舉例而言，假設製程溫度在100~400℃，基板的預熱溫度可比製程溫度高20%。

將已預熱之基板運送至加工室，並且放置於加工室之加熱台上(S120)。據此，加工室之內部溫度可設定為介於大氣溫度和基板之預熱溫度之間。

已預熱之基板可被放置於加工室之加熱台的上表面；或者已預熱之基板可藉由加熱台之基板支撐單元支撐於距離加熱台之上表面之一預定高度。

當已預熱之基板在加工室內放置於加熱台之上表面，可藉由一使用電漿輔助化學氣相沉積或金屬有機化學氣相沉積之薄膜沉積程序，將所需之薄膜沉積於已預熱之基板上(S130)。隨著薄膜沉積程序的進行，已預熱的基板在加工室內緩慢的冷卻。此時，已預熱之基板經由加工室的外部溫度緩慢的冷卻至100~400℃，藉以將所需之薄膜沉積於基板上，而不須額外藉由加熱台之加熱設備對基板加熱。上述之薄膜沉積程序中，係以氧化鋅(ZnO)薄膜沉積於已預熱之基板上，但並不以此為限。上述之薄膜沉積程序可為製造半導體裝置、太陽能電池、液晶顯示裝置或發光顯示裝置等方法中，用以在基板上形成所需薄膜的任何程序。

當上述之薄膜沉積程序完成後，沉積有薄膜之基板從加工室卸載至加工室外(S140)。

依據本發明之一實施例之製造半導體裝置之方法，可包含一外加的薄膜表面處理程序(S150)，用以改善沉積於基板上之薄膜的界面性質(interfacial property)。

從加工室卸載後之基板被載入於表面處理室中，沉積於基板上的薄膜是藉由一使用氬(Ar)氣或氫氣的電漿製程或回火製程進行表面處理，因此降低沉積於基板之薄膜的平方根誤差(root-mean-square，Rms)值，並改善沉積於基板之薄膜內的電子遷移率(electron mobility)。據此，除了上述薄膜沉積程序之基板外，顆粒或薄膜不需沉積於加工室的內表面，其可藉由上述薄膜表面處理程序來移除。上述之薄膜表面處理程序係可省略的。

舉例而言，如「第2A圖」所示，假使薄膜表面處理程序是在以薄膜沉積程序形成氧化鋅薄膜之後完成，形成於基板上的氧化鋅薄膜具有如「第2B圖」所示的結構，以改善其界面性質。

當從形成於基板上之薄膜的原子力顯微鏡(AFM)資料，比較薄膜表面處理程序前及薄膜表面處理程序後的平方根誤差值，薄膜表面處理前的平方根誤差值為51.786nm(奈米)，而薄膜表面處理後的平方根誤差值為48.664nm。因此，上述之薄膜表面處理程序可改善形成於基板上之薄膜的界面性質，藉以如上所示降低平方根誤差值。

當使用霍爾量測法(hall measurement method)比較形成於基板上之薄膜於薄膜表面處理程序前及薄膜表面處理程序後的電子遷移率，如「第3圖」所示，薄膜表面處理程序前的電子遷移率為30.47cm2/V‧sec(每秒鐘每伏特電壓下電子運動30.47平方公分)，而薄膜表面處理程序後的電子遷移率為41.5cm2/V‧sec。因此，上述之薄膜表面處理程序可改善形成於基板上之薄膜的電子遷移率。

依據本發明之一實施例之製造半導體裝置之方法，當基板放置於加工室外，係預熱至一高於加工室溫度之預定溫度；運送已預熱之基板至加工室；並接著施加薄膜表面處理程序於已預熱之基板上。因此，藉由加工室內部的污染最小化，換言之，即加工室的內壁面以及加熱台上除了被基板所佔據的其他部分外，加熱台的上表面及/或側面，使加工室的清洗週期在濕式法或乾式法中獲得延長。舉例而言，當加工室的溫度為120~250℃，除了用以進行薄膜沉積程序之基板外，加工室內表面上的薄膜沉積率大幅的增加，如「第4圖」所示。依據本發明，在加工室的內部溫度常態維持於或低於120℃的情況下，當薄膜沉積程序施加於已預熱之基板時不需額外對基板進行加熱，所需之薄膜沉積於基板上，並由於最小化加工室之內表面的薄膜沉積率，使加工室的清洗週期得以延長。

如「第5圖」所示為依據本發明之第一實施例之製造半導體裝置之設備。

請參閱「第5圖」，依據本發明第一實施例之製造半導體裝置之設備，具有一群集型(cluster-type)排列結構，其包含一基板運送室100、一負載鎖定(load-lock)室200、一預熱室300以及複數個加工室400、410、420、430、440。

基板運送室100配置於由負載鎖定室200、預熱室300以及複數個加工室400、410、420、430、440所環繞的中心位置。因此，基板運送室100包含一基板運送單元110，用以運送基板至負載鎖定室200、預熱室300或加工室400、410、420、430、440。基板運送室100被負載鎖定室200、預熱室300以及複數個加工室400、410、420、430、440所環繞。

負載鎖定室200包含至少一基板貯存槽(圖中未示)，用以暫時地貯存來自於基板貯存槽外部所提供的基板；一基板支撐單元(圖中未示)，用以防止基板直接地接觸於每一基板貯存槽；以及一入口(圖中未示)，用以從此入口載入及卸載基板。

預熱室300用以預熱由基板運送單元110所運送之基板，因此基板溫度將高於薄膜沉積程序的溫度。據此，基板的預熱溫度係取決於對預熱室300至加工室400、410、420、430、440之基板運送程序之冷卻邊緣(cooling margin)的考量；以及取決於對加工室400、410、420、430、440之製程時間和溫度的考量。例如，若製程溫度為100~400℃，預熱室300可以基板預熱溫度高於製程溫度20%的方式進行設定。預熱室300可藉由使用如線圈加熱器(coil heater)或燈加熱器(lamp heater)等加熱裝置，將基板預熱至預定溫度。

負載鎖定室200及預熱室300可以接續配置。因此，預熱室300可配置於負載鎖定室200上。

每一加工室400、410、420、430、440接收由預熱室300預熱後並經由基板運送單元110運送之基板；並施加使用化學氣相沉積(CVD)法之薄膜沉積程序於已預熱之基板。薄膜沉積程序的進行取決於已預熱之基板於每一加工室400、410、420、430、440內緩慢地冷卻。據此，已預熱之基板藉由加工室內常態維持的溫度，緩慢地冷卻至100~400℃。雖然基板並未在薄膜沉積程序中藉由外加的加熱設備加熱，所需的薄膜可被沉積於基板上。依據上述之薄膜沉積程序，氧化鋅薄膜沉積於已預熱之基板上，但並不以此為限。上述之薄膜沉積程序可為製造半導體裝置、太陽能電池、液晶顯示裝置或發光顯示裝置等方法中，用以在基板上形成所需薄膜的任何程序。

舉例而言，如「第6圖」所示，若在已預熱之基板S上製造包含一前電極1、一半導體層2及一後電極3之太陽能電池，依據本發明之製造半導體裝置之設備可包含一加工室400，用以形成如氧化鋅之透明材質的前電極1於已預熱之基板S上；一加工室410，用以形成一P型半導體層於前電極1上；一加工室420，用以形成一I型半導體層於P型半導體層上；一加工室430，用以形成一N型半導體層於I型半導體層上；以及一加工室440，用以形成後電極3於N型半導體層上，其中各個加工室400、410、420、430、440可以群集型排列方式環繞基板運送室100。

如「第7圖」所示，依據本發明之第一實施例之每一加工室400、410、420、430、440，可包含一室壁402及一加熱台404。

室壁402連通於基板運送室100，且室壁402係預留一用以供薄膜沉積程序之反應空間。同時，入口406設置於室壁402之一側面，以便於使基板S可經由入口406輕易地載入或卸載於每一加工室400、410、420、430、440。

同時，一絕熱元件403配置於室壁402，使反應空間內可為恆定溫度。因此，藉由室壁402所配置的絕熱元件403，使每一加工室400、410、420、430、440的內部溫度可常態地維持於低於已預熱之基板S的溫度。

加熱台404係藉由一驅動裝置(圖中未示)抬起，並且，由基板運送單元110經入口406載入的已預熱之基板S，係由被抬起的加熱台404所支撐。此時，加熱台404可具有一加熱裝置，用以使加熱台404常態地維持與加工室400、410、420、430、440內部相同的溫度。加熱裝置可以是加熱線圈或加熱管。此時，當已預熱之基板S放置於加熱台404上，加熱台404並不包含外加的加熱裝置來加熱基板S。

如「第8圖」所示，依據本發明之第二實施例之每一加工室400、410、420、430、440，包含一室壁402、一絕熱元件403以及一加熱台404。

絕熱元件403配置於室壁402，因此使每一加工室400、410、420、430、440的內部溫度常態地維持介於大氣溫度及已預熱之基板S的溫度範圍之間。此時，絕熱元件403可以是加熱線圈或加熱管。

加熱台404係藉由一驅動裝置(圖中未示)抬起，並且由基板運送單元110經入口406載入的已預熱之基板S，係由被抬起的加熱台404所支撐。此時，加熱台404可具有一加熱裝置，用以使加熱台404常態地維持與加工室400、410、420、430、440內部相同的溫度。加熱裝置可以是加熱線圈或加熱管。此時，當已預熱之基板S放置於加熱台404上，加熱台404並不包含外加的加熱裝置來加熱基板S。

如「第9圖」所示，依據本發明之第三實施例之每一加工室400、410、420、430、440，包含一室壁402、一絕熱元件403以、一加熱台404以及一基板支撐單元405。

加熱台404係藉由一驅動裝置(圖中未示)抬起。此時，加熱台404可具有一加熱裝置，用以使加熱台404常態地維持與加工室400、410、420、430、440內部相同的溫度。加熱裝置可以是加熱線圈或加熱管。此時，當已預熱之基板S放置於加熱台404上，加熱台404並不包含外加的加熱裝置來加熱基板S。

基板支撐單元405以一預定高度配置於加熱台404上；且基板支撐單元405支撐由基板運送單元110經由入口406載入的已預熱基板S。根據已預熱之基板S被基板支撐單元405支撐，而相對於加熱台404的預定距離，在加熱台404及已預熱之基板S間產生一對應此預定距離的間隙。因此，基板支撐單元405可最小化從已預熱基板S至加熱台404的熱傳遞路徑，如此使已預熱基板S的冷卻速度延緩至最大化，進而產生高均勻性的薄膜沉積程序。

據此，基板支撐單元405可包含一第一基板支撐元件405a，用以支撐已預熱基板S的邊緣；以及一第二基板支撐元件405b，用以支撐已預熱基板S的中央位置。

第一基板支撐元件405a以一預定高度沿加熱台404之邊緣配置，因此支撐於已預熱之基板S的邊緣。此時，第一基板支撐元件405a可由熱傳導性低於加熱台404的材料所構成。例如，第一基板支撐元件405a可由耐熱性塑膠、耐熱性聚合物、石英或金屬(例如，不銹鋼、鋁、陶瓷及其他)所構成。

如「第10圖」所示，第一基板支撐元件405a具有一預定寬度及高度，其係一體成型結構，可沿加熱台404之邊緣配置。因此，具有上述結構的第一基板支撐元件405a防止供應於每一加工室400、410、420、430、440內部的成分氣體，從已預熱之基板S與加熱台404之間的間隙穿過。

此外，如「第11圖」所示，具有預定寬度及高度的第一基板支撐元件405a可劃分為複數個沿加熱台404邊緣配置的次支撐構件405c。據此，每一次支撐構件405c具有一適於與相鄰之次支撐構件相互卡合的橫切面。換言之，複數個次支撐構件405c係相互卡合，如「第11圖」所示。此卡合結構可延長供應於加工室400、410、420、430、440內部之成分氣體穿過已預熱之基板S與加熱台404之間間隙的貫穿路徑，因此能使預防成分氣體穿透的效率最大化。

第二基板支撐元件405b具有一預定高度，並配置於加熱台404的中央位置，因此支撐於已預熱之基板S的中央。為了最小化已預熱之基板S與第二基板支撐元件405b之間的接觸面積，第二基板支撐元件405b可具有一不規則(或彎曲)的上表面。第二基板支撐元件405b與第一基板支撐元件405a具有相同的組成材質。

如「第12圖」所示，依據本發明之第四實施例之每一加工室400、410、420、430、440，包含一室壁402、一絕熱元件403、一加熱台404及一基板支撐單元405。除了基板支撐單元405所包含的第一基板支撐元件405a外，依據本發明第四實施例之每一加工室400、410、420、430、440相同於依據本發明第三實施例之加工室，因此將省略相同結構的詳細說明。

第一基板支撐元件405a除了具有一階梯狀(step-shaped)部位405d，用以支撐已預熱之基板的背面及側面外，第一基板支撐元件405a與上述實施例之第一基板支撐元件相同。如上所述，第一基板支撐元件405a具有一預定高度，並沿加熱台404之邊緣配置，因此支撐於已預熱基板S的邊緣。

已預熱之基板S放置於第一基板支撐元件405a時將藉由階梯狀部位405d自動對位。同時，階梯狀部位405d提供已預熱基板S與第一基板支撐元件405a之間一延伸的接觸區域，可延長成分氣體通過已預熱基板S與加熱台404之間間隙的穿透路徑，因此使預防成分氣體穿透的效率最大化。

如「第13圖」所示，第一基板支撐元件405a可額外包含一溫度控制元件405e。

溫度控制元件405e裝設於第一基板支撐元件405a的內部，以便於使第一基板支撐元件405a維持於一預定溫度，此預定溫度高於加熱台404溫度，因此已預熱之基板S的冷卻速度延緩至最大化。

依據本發明之第四實施例之各個加工室400、410、420、430、440可裝設為環繞基板運送室100的群集型排列。

依據本發明之第五實施例之製造半導體裝置之設備，更包含至少一用以處理薄膜表面之表面處理室(圖中未示)，以便於改善經由每一加工室400、410、420、430、440之薄膜沉積程序而形成於基板上之薄膜的界面性質。據此，至少一表面處理室(圖中未示)可選自於複數個加工室400、410、420、430、440；或可額外設置。

在表面處理室中，使用氬氣或氫氣的電漿製程或回火製程應用於處理沉積於基板之薄膜的表面，因此降低沉積於基板之薄膜的平方根誤差值並改善其電子遷移率。

依據本發明之第一實施例之製造半導體裝置之設備，先藉由預熱室300將基板S預熱至高於每一加工室400、410、420、430、440之製程溫度的預熱溫度；且接著於加工室400、410、420、430、440中施加薄膜沉積程序於已預熱之基板上，加工室的溫度常態地維持低於已預熱之基板的溫度，因此能使每一加工室內部的污染最小化，並進而延長每一加工室的清洗週期。

在先前技術中，加熱台被加熱至高於製程溫度，因此加工室的內部溫度維持於誘發成分氣體分解及分解後元素沉積的溫度。因此，薄膜將如同沉積於基板上對應的目標部位一樣，沉積於不需要的部位(例如，加工室之內壁、氣體噴灑工具及加熱台等)，因此加工室必需更加頻繁的清洗。同時，在本發明中，加工室的內部溫度常態地維持低於上述先前技術的製程溫度，並且只有基板在預熱室300內被預熱，藉以在加工室內只有已預熱之基板具有製程溫度時，使薄膜僅沉積於此基板上，因此使薄膜於基板以外的其他部位的沉積最小化。因此，在本發明中的每一加工室相較於先前技術可具有更長的清洗週期。

在本發明之第一實施例之製造半導體裝置之設備，已預熱之基板S藉由基板支撐單元405的支撐而與加熱台404距離一預定高度，以藉由已預熱基板S與加熱台404之間接觸區域的最小化，而使已預熱基板S的冷卻速度延緩至最大化，因此改善了薄膜沉積的均勻性。依據本發明之第一實施例之製造半導體裝置之設備，薄膜表面的處理程序是在薄膜沉積程序後完成，可降低沉積於基板上之薄膜的平方根誤差值並改善其電子遷移率，因此改善沉積於基板上之薄膜的界面性質。

「第14圖」為依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備示意圖。

請參閱「第14圖」，依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備具有一沿線排列結構；其包括一基板運送線500、一負載鎖定室600、至少一預熱室700以及複數個加工室800、810、820、830、840、850。

基板運送線500裝設在至少一預熱室700及複數個加工室800、810、820、830、840、850中間。據此，基板運送線500包含一基板運送單元510，用以運送基板至各個加工室800、810、820、830、840、850。

基板運單元510可活動的設置於基板運送線500，其中基板運送單元510可將貯存於負載鎖定室600之基板運送至各個加工室800、810、820、830、840、850；或可於各個加工室800、810、820、830、840、850之間運送基板。

負載鎖定室600包含至少一基板貯存槽(圖中未示)，用以暫時地貯存由基板貯存槽外部所提供的基板；一基板支撐單元(圖中未示)，用以防止基板直接地接觸於每一基板貯存槽；以及一入口，用以從此入口載入及卸載基板。

至少一預熱室700將經由基板運送單元510運送的基板，預熱至一高於薄膜沉積程序之預定溫度。據此，基板的預熱溫度係取決於對基板自預熱室700運送至各個加工室800、810、820、830、840、850之冷卻邊緣(cooling margin)的考量；以及取決於對加工室800、810、820、830、840、850之製程時間和溫度的考量。例如，假設製程溫度為100~400℃，基板的預熱溫度可高於製程溫度20%。預熱室300可藉由使用如線圈加熱器(coil heater)或燈加熱器(lamp heater)等加熱裝置，將基板預熱至預定溫度。

複數個加工室800、810、820、830、840、850排列成相互面對的兩列，基板運送線500係插入於兩列之間。在預熱室700中預熱的基板藉由基板運送單元510運送至各個加工室800、810、820、830、840、850；並施加使用化學氣相沉積法之薄膜沉積程序於已預熱之基板。薄膜沉積程序的進行取決於已預熱之基板於每一加工室800、810、820、830、840、850內緩慢地冷卻。當已預熱之基板藉由加工室內常態維持的溫度，而緩慢地冷卻至100~400℃時，不需使用外加的加熱設備對基板提供額外的加熱程序，即能將所需的薄膜沉積於基板上。據此，上述之薄膜沉積程序中，係以氧化鋅(ZnO)薄膜沉積於已預熱之基板上，但並不以此為限。上述之薄膜沉積程序可為製造半導體裝置、太陽能電池、液晶顯示裝置或發光顯示裝置等方法中，用以在基板上形成所需薄膜的任何程序。

每一加工室800、810、820、830、840、850相同於如「第4圖」至「第12圖」所示之加工室，因此將省略每一加工室結構的詳細說明。

在上述的每一加工室800、810、820、830、840、850中，薄膜沉積程序首先施加於已預熱之基板S，並且以使用氬氣或氫氣之電漿製程或回火製程處理沉積於基板上之薄膜表面，因此降低沉積於基板之薄膜的平方根誤差值並改善其電子遷移率。

至少一預熱室700係依據每一加工室800、810、820、830、840、850的製程時間而配置於每一列。

如「第6圖」所示，若在已預熱之基板S上製造包含一前電極1、一半導體層2及一後電極3之太陽能電池，依據本發明之製造半導體裝置之設備可包含一加工室800，用以形成如氧化鋅之透明材質的前電極1於已預熱之基板S上；一加工室810，用以形成一P型半導體層於前電極1；一加工室820，用以形成一I型半導體層於P型半導體層上；一加工室830，用以形成一N型半導體層於I型半導體層上；以及一加工室840，用以形成後電極3於N型半導體層上，其中各個加工室800、810、820、830、840、850可相鄰於基板運送線500排列成一直線。

依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備，更包含至少一用以處理薄膜表面之表面處理室(圖中未示)，用以在每一加工室800、810、820、830、840、850內完成薄膜沉積程序後，處理沉積於基板之薄膜的表面。據此，至少一表面處理室(圖中未示)可選自於複數個加工室800、810、820、830、840、850；或可額外設置。

依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備，先藉由預熱室300將基板S預熱至高於每一加工室800、810、820、830、840、850之製程溫度的預熱溫度；且接著於加工室800、810、820、830、840、850中施加薄膜沉積程序於已預熱之基板上，加工室的溫度常態地維持低於已預熱之基板的溫度，因此能使每一加工室內部的污染最小化，並進而延長每一加工室的清洗週期。

在本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備，已預熱之基板S藉由基板支撐單元405的支撐而與加熱台404距離一預定高度，以藉由已預熱基板S與加熱台404之間接觸面積的最小化，而使已預熱之基板S的冷卻速度延緩至最大化，因此改善了薄膜沉積的均勻性。依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備，薄膜表面的處理程序是在薄膜沉積程序之後完成，可降低沉積於基板上之薄膜的平方根誤差值並改善其電子遷移率，因此改善沉積於基板上之薄膜的界面性質。

因此，依據本發明之製造半導體裝置之方法及設備具有下列優點。

基板預熱至高於每一加工室製程溫度的預熱溫度；並接著於加工室中施加薄膜沉積程序於已預熱之基板上，加工室的溫度常態地維持低於已預熱之基板的溫度，因此能使每一加工室內部的污染最小化，並進而延長每一加工室的清洗週期。

此外，由於加工室清洗週期的延長，使產率可獲得改善。

並且，已預熱之基板S藉由基板支撐單元支撐並維持於距離加熱台一預定高度，因此基於已預熱之基板S與加熱台之間接觸面積的最小化，使已預熱基板S的冷卻速度延緩至最大值，進而改善薄膜沉積程序的均勻性。此時，若加熱台的溫度低於製程溫度，已預熱之基板的冷卻速度可更加的延緩。

顯而易見的是，所屬技術領域中具有通常知識者可對本發明之內容進行修飾與改變。因此，本發明係包括在所附申請專利範圍之範疇及其等效內容之內對本發明所進行之修飾與改變。

1．．．前電極

2．．．半導體層

3．．．後電極

100．．．基板運送室

110．．．基板運送單元

200．．．負載鎖定室

300．．．預熱室

400．．．加工室

402．．．室壁

403．．．絕熱元件

404．．．加熱台

405．．．基板支撐單元

405a．．．第一基板支撐元件

405b．．．第二基板支撐元件

405c．．．次支撐構件

405d．．．階梯狀部位

405e．．．溫度控制元件

406．．．入口

410．．．加工室

420．．．加工室

430．．．加工室

440．．．加工室

500．．．基板運送線

510．．．基板運送單元

600．．．負載鎖定室

700．．．預熱室

800．．．加工室

810．．．加工室

820．．．加工室

830．．．加工室

840．．．加工室

850．．．加工室

S．．．基板

第1圖為依據本發明之一實施例之製造半導體裝置之方法之流程示意圖；

第2A圖和第2B圖為第1圖中於表面處理程序之前/後，形成於基板上之薄膜示意圖；

第3圖為第1圖於表面處理程序之前/後，形成於基板上之薄膜之電子遷移率示意圖；

第4圖為薄膜依據加工室溫度之沉積率示意圖；

第5圖為依據本發明之第一實施例之製造半導之設備示意圖；

第6圖為藉由第5圖之設備所製造之太陽能電池示意圖；

第7圖為依據本發明之第一實施例之加工室示意圖；

第8圖為依據本發明之第二實施例之加工室示意圖；

第9圖為依據本發明之第三實施例之加工室示意圖；

第10圖為依據本發明之第一實施例之基板支撐單元示意圖，基板支撐單包含於本發明之加工室中；

第11圖為依據本發明之第二實施例之基板支撐單元示意圖，基板支撐單包含於本發明之加工室中；

第12圖為依據本發明之第四實施例之加工室示意圖；

第13圖為依據本發明之第五實施例之加工室示意圖；以及

第14圖為依據本發明之第二實施例之製造半導體裝置之設備示意圖。

Claims

一種製造半導體裝置之方法，其包括：預熱一基板；將已預熱之該基板放置於一加熱台之一基板支撐單元上，且已預熱之該基板與一加工室之該加熱台之一上表面間維持於一預定高度；以及形成一薄膜於已預熱之該基板上，已預熱之該基板藉由該基板支撐單元與該加熱台之一上表面維持於一預定高度，其中，已預熱之該基板的溫度高於該薄膜於該加工室中成形之製程溫度。
如請求項1所述之製造半導體裝置之方法，其中該加工室內維持於一預定溫度，該預定溫度低於已預熱之該基板之溫度。
如請求項1所述之製造半導體裝置之方法，其中於該加工室形成該薄膜之程序完成後，更包含於一表面處理室中，藉由一使用氬氣或氫氣之電漿製程或回火製程，對形成於已預熱之該基板上之該薄膜進行表面處理之步驟，以改善已預熱之該基板上所形成之該薄膜之一界面性質，其中該薄膜是由氧化鋅所構成。
一種製造半導體裝置之方法，其包括：預熱一基板；將已預熱之該基板放置於一加熱台之一基板支撐單元上，且已預熱之該基板與一加工室之該加熱台之一上表面維持於一預定高度；以及形成一薄膜於已預熱之該基板上，已預熱之該基板藉由該基板支撐單元與該加熱台之一上表面維持於一預定高度，其中，該加工室內維持於一預定溫度，該預定溫度低於已預熱之該基板之溫度。
如請求項4所述之製造半導體裝置之方法，其中於該加工室形成該薄膜之程序完成後，更包含於一表面處理室中，藉由一使用氬氣或氫氣之電漿製程或回火製程，對形成於已預熱之該基板上之該薄膜進行表面處理之步驟，以改善已預熱之該基板上所形成之該薄膜之一界面性質，其中該薄膜是由氧化鋅所構成。
一種製造半導體裝置之設備，包含有：一加工室，提供一薄膜成形程序；一預熱室，用以預熱一基板，使已預熱之該基板之溫度高於該加工室之該薄膜成形程序之製程溫度；以及一基板運送單元，用以運送已預熱之該基板至該加工室；其中，該加工室包含：一加熱台；以及一基板支撐單元，配置於相對該加熱台之一預定高度，用以支撐由該基板運送單元所運送之已預熱之該基板，並使已預熱之該基板與該加熱台之一上表面維持於該預定高度。
如請求項6所述之製造半導體裝置之設備，其中該加工室內維持於一預定溫度，該預定溫度低於已預熱之該基板之溫度。
如請求項6所述之製造半導體裝置之設備，其中該基板支撐單元包含：一第一基板支撐元件，沿該加熱台之邊緣配置，用以支撐已預熱之該基板之邊緣；以及至少一第二基板支撐元件，配置於該加熱台之中央，用以支撐已預熱之該基板之中央。
如請求項8所述之製造半導體裝置之設備，其中該第一基板支撐元件及該第二基板支撐元件是由耐熱性塑膠、耐熱性聚合物、石英或金屬其中之任一所構成。
如請求項8所述之製造半導體裝置之設備，其中該第一基板支撐元件劃分為複數個具有一預定長度之次支撐構件，且相鄰之二該次支撐構件係相互卡合。
如請求項8所述之製造半導體裝置之設備，其中該第一基板支撐元件具有一階梯狀部位，用以支撐已預熱之該基板之背面及側面。
如請求項6所述之製造半導體裝置之設備，其中該加工室之一內壁面配置有一絕熱元件，用以常態地維持該加工室之內部溫度。
如請求項6所述之製造半導體裝置之設備，更包含：一表面處理室，用以對形成於該基板上之該薄膜進行表面處理，其係藉由一使用氬氣或氫氣之電漿製程或回火製程進行表面處理，以改善形成於該基板之該薄膜的界面性質，其中該薄膜是由氧化鋅所構成。
一種製造半導體裝置之設備，包含有：一預熱室，用以預熱一基板；一加工室，其溫度維持於低於已預熱之該基板之溫度，用以形成一薄膜已預熱之該基板上；以及一基板運送單元，用以運送已預熱之該基板至該加工室，其中，該加工室包含：一加熱台；以及一基板支撐單元，配置於相對該加熱台之一預定高度，用以支撐由該基板運送單元所運送之已預熱之該基板，並使已預熱之該基板與該加熱台之一上表面維持於該預定高度。
如請求項14所述之製造半導體裝置之設備，其中該基板支撐單元包含：一第一基板支撐元件，沿該加熱台之邊緣配置，用以支撐已預熱之該基板之邊緣；以及至少一第二基板支撐元件，配置於該加熱台之中央，用以支撐已預熱之該基板之中央。