TWI518778B - 氣相蝕刻設備 - Google Patents
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Description
本發明乃是關於一種氣相蝕刻設備，其中，蝕刻薄膜的處理係利用氣體於腔室中進行。
一般而言，於半導體製程中，將進行一系列的處理程序將進行於作為基板之矽晶圓上，藉此於基板上形成不同的積體電路。舉例而言，於特定區域去除物質的蝕刻處理，也就是，於半導體製程中必須藉由蝕刻處理以形成圖案。例如：利用合適的蝕刻溶液去除物質的濕式蝕刻以及於真空狀態下去除物質的乾式蝕刻。
乾式蝕刻可大致上分為離子蝕刻和反應性蝕刻。離子束蝕刻係利用高能離子與材料表面之間的撞擊使原子由材料之表面被打出，如：濺鍍現象。於離子束蝕刻法中，幾乎沒有化學反應，係藉由物理反應來進行蝕刻。離子蝕刻又被稱作離子束蝕刻、離子束銑切或濺鍍蝕刻。
反應蝕刻包含化學反應蝕刻，化學反應蝕刻僅利用反應氣體和電漿進行蝕刻，其中，反應氣體係被極化以同時進行化學反應與濺鍍，藉此增加非等相性蝕刻特性與蝕刻速率。
如前述，乾式蝕刻處理多進行於真空狀態下。舉例而言，當高腐蝕性氣體，如：氯(Cl2)，由於氯的高反應，此腐蝕性氣體會與腔室和其他附加的構件作用，如：氣體管線，造成腐蝕與污染現象，進而造成微粒污染。
因此，當乾式蝕刻設備於一般的乾式蝕刻處理中運作時，將腔室的內壁通常會被腐蝕而成為造成晶圓污染的污染源與微粒的
產生來源。如此一來，便須增加設備的預防性維修(PM)，造成因設備使用產生的損失，進而降低生產力。
本發明提供一種氣相蝕刻設備，可抵抗反應氣體。
本發明亦提供一種氣相蝕刻設備，可避免處理腔室被侵蝕。
但本發明之特徵與優點並不侷限於以上之描述，該發明所屬技術領域中具有通常知識者可經由以下之描述清楚地了解其餘未經描述之特徵與優點。
本發明之實施例提供一種氣相蝕刻設備，包括有：具有一內部空間的處理腔室，該內部空間係由具有開放的上部部分之腔體以及具有開放的下部部分之上蓋所形成，且上蓋係可拆卸地連接於腔體之上部部分、設置於內部空間以藉由驅動單元升高或降低的基板基座，以及設置該基板基座上以覆蓋基板基座和處理腔室之外壁之間的空間的環板，以使得內部空間被分隔為位於基板基座之上的處理區域以及位於基板基座之下的排放區域。經環板分隔之處理區域係被上蓋包圍，且排放區域係被腔體包圍。
於本發明之實施例中，氣相蝕刻設備更進一步包括有設置於上蓋上並面朝基板基座的氣體噴射單元，且氣體噴射單元係接收由氣體供應設備來之反應氣體，以將反應氣體供應至處理區域。
於本發明之其他實施例中，氣體噴射單元包括有：由二氧化矽材料形成的循環氣體導入板，循環氣體導入板連接於氣體供應管之上部中心部分，以將反應氣體向下擴散，以及由二氧化矽材料形成的噴淋板，噴淋板連接於循環氣體導入板之下部部分。複數個噴射孔隙垂直地穿透噴淋板，以將由循環氣體導入板供應之反應氣體向下噴射。
於本發明之其他實施例中，環板包括有複數個排放孔。
於本發明之其他實施例中，上蓋係由二氧化矽材料所形成。
於本發明之其他實施例中，圍繞處理區域之上蓋、基板基座以及環板皆由二氧化矽材料所形成。
於本發明之其他實施例中，處理腔室更進一步包括有基板載入口，且基板載入口位於腔體之一側，以提供通道以載入/卸載基板進/出處理腔室之內部空間。除此之外，環板更進一步包括有蓋板，且蓋板垂直地從環板之一邊緣延伸並與基板基座之上升與下降的操作聯結，以開啟或關閉基板載入口之通道，以使得基板載入口之通道相對於處理腔室之內部空間被分隔成一個獨立空間。
於本發明之其他實施例中，氣相蝕刻設備更進一步包括有淨化氣體供應單元，以供應惰性氣體至基板載入口之通道，並且基板載入口包括有氣體供應孔，通過氣體供應孔，惰性氣體經由淨化氣體供應單元被供應至該通道內。
於本發明之其他實施例中，腔體係由赫史特合金材料所製成，並具有係經由電解拋光或電解複合拋光處理的表面。
10‧‧‧氣相蝕刻設備
20‧‧‧裝載腔室
30‧‧‧閘閥
100‧‧‧處理腔室
110‧‧‧腔體
112‧‧‧腔室底部
114‧‧‧側壁
114a‧‧‧第一凸緣
116‧‧‧真空抽吸埠
120‧‧‧上蓋
121‧‧‧第二凸緣
122‧‧‧延伸部分
130‧‧‧氣體噴射單元
132‧‧‧循環氣體導入板
134‧‧‧連接埠
135‧‧‧擴散空間
136‧‧‧噴淋板
138‧‧‧噴射孔
140‧‧‧基板基座
148‧‧‧驅動單元
150‧‧‧環板
152‧‧‧排放孔
156‧‧‧蓋板
180‧‧‧基板載入口
182‧‧‧通道
188‧‧‧氣體供應孔
189‧‧‧淨化氣體供應單元
190‧‧‧真空排放單元
192‧‧‧真空幫浦
194‧‧‧真空管線
A‧‧‧處理區域
B‧‧‧排放區域
S‧‧‧基板
圖1為根據本發明例示性實施例所繪示之一基板處理設備之截面圖。
圖2為根據本發明例示性實施例所繪示之當基板基座下降時的基板處理設備之截面圖。
圖3為圖1所示之基板處理設備之平面截面圖。
圖4為一基板載入口由一蓋板所關閉之視圖。
圖5為一基板載入口由一蓋板所開啟之視圖。
現在參照附圖更全面地描述本發明之氣相蝕刻設備，附圖中顯示了本發明的較佳實施例。然而本發明可以藉由許多不同形式實現並且不應解釋為侷限於本申請所闡述的實施例。
更確切地，提供這些實施例是為了使本公開內容詳盡且全面，並且可以將本發明的範圍全面地轉達給本領域熟知此項技藝
者。在下文將參看隨附圖式詳細地描述本發明之各例示性實施例。
圖1為根據本發明例示性實施例所繪示之一基板處理設備之截面圖。
於本實施例中，藉由蝕刻氣體蝕刻基板表面之氣相蝕刻(GPE)處理設備係示例如以下。然而，本發明之特徵與優點並不受限於此。舉例而言，本發明之技術特徵亦可應用於其他設備，使其他薄膜可僅利用反應氣體和熱能產生於多晶矽之一部份上，而不需利用電漿。
待蝕刻之基板係包括有任一種基板，如：用於液晶顯示(LCD)板之玻璃基板、用於太陽能電池裝置之基板、LED晶圓、半導體晶圓、有機發光二極體基板極其類似物。
請參照圖1，根據本發明，氣相蝕刻設備10包括有處理腔室100、氣體噴射單元130、基板基座140、環板150以及基板載入口180。
處理腔室100提供一被密封之內部空間，以於基板S上進行蝕刻處理。處理腔室100包括有具有開放的上部部分的腔體110，以及可拆卸地連結於腔體之上蓋120。
腔體110具有開放的上部部分，並包括有平行於地面之腔室底部112，以及垂直於腔室底部112之側壁114。側壁114包括有連接於上蓋120之上端的第一凸緣114a。真空抽吸埠116與一真空幫浦連接，並設置於腔體110之側壁114上。
上蓋120與腔體110之上部部分之間係以一密封構件連接，以形成密封的腔體110內部空間。因此，上蓋120為圓蓋狀，並具有開放的下部部分。上蓋120包括有連接於位於腔體110之側壁114上之第一凸緣114a的第二凸緣121以及由第二凸緣121所處位置向下延伸的延伸部分122。延伸部分122設置於腔體110之側壁114內，以部分重疊於該腔體110。
考量到蝕刻過程中所噴射的反應氣體，包含有：氯(Cl)或氟(F)，上蓋120係由二氧化矽材料所形成，以具有較強之抗腐蝕性。同時，由於腔體110應具有真空抽吸埠116、基板載入口180及其他相關部分，若腔體110二氧化矽材料所形成的話，可加工性較低，所以腔體110並不為二氧化矽材料所形成。於是，腔體110係由赫史特合金(鎳基耐酸耐熱合金)、陶瓷、鎢及其合金、鋁及其合金等具有較強的抗化學腐蝕性、較佳的可加工性與較好的可焊接性之其一材料所製成，且腔體110之表面係經由電解拋光或電解複合拋光處理。
氣體噴射單元130係設置於面於基板基座140之上蓋120的頂部表面上，以進行蝕刻處理。氣體噴射單元130係設置以接收由氣體供應裝置(圖未示)而來的蝕刻氣體，以將蝕刻氣體供應至處理空間內。於此，根據氣體供應方法與處理的不同，氣體噴射單元130之配置可能有所不同。
更詳細地說，氣體噴射單元130包括有循環氣體導入板132和噴淋板136，且擴散空間135係定義為循環氣體導入板132和噴淋板136之間的區域。
循環氣體導入板132係由二氧化矽材料所形成。循環氣體導入板132包括有連接於氣體供應管之上部中心部分(未圖示)的連接埠134。經由連接埠134，反應氣體係擴散於循環氣體導入板132之下側(擴散空間135)，並被供應至噴淋板136。藉由複數個連接構件，如：螺栓，循環氣體導入板132之一邊緣係固定於上蓋120。
與循環氣體導入板132相同，噴淋板136係由二氧化矽材料所形成。噴淋板136連接於循環氣體導入板132之下部部分，且複數個噴射孔138係垂直地穿透噴淋板136，以將經由循環氣體導入板132供應之反應氣體向下噴射。複數個噴射孔138連接於擴散空間135。舉例來說，沿著一同心圓周圍，複數個噴射孔138彼此間係間隔有一預設距離，以均勻地噴射反應氣體。反應氣體通過循環
氣體導入板132，並且，經由噴淋板136中的噴射孔138，擴散至擴散空間135內，以流至位於基板基座140上之基板S上。
根據不同的待蝕刻物，將選擇不同的氣體作為反應氣體。同時，反應氣體可為單一氣體或由不同起體所組成之非單一氣體。舉例而言，反應氣體可包括有氯或氟。反應氣體之其他舉例包括有NF3、C2F6、CF4、CHF3、SF6、Cl2、BCl3和C2HF5之部分或全體。同時，反應氣體係可進一步包括有上述氣體、H2和O2之部分或全體。
基板基座140係由二氧化矽材料所形成，且設置於處理腔室100之內部空間內。藉由機器人經基板載入口180載入之基板S係被置放於基板基座140上。
基板基座140係設置以支撐基板S，以使得蝕刻處理得以順利進行。根據不同的設計和處理條件，基板基座140可具有不同的配置。舉例而言，基板基座140係可包括有用於固定基板S的靜電夾具。同時，基板基座140係可包括有於蝕刻處理期間用於增加基板S溫度之加熱器。
藉由驅動單元148，基板基座140可上升或下降。如圖1所示，基板處理過程係進行於基板基座140上升的狀態下，且如圖2所示，基板S之載入與卸載係進行於基板基座140下降的狀態下。
環板150係設置於基板基座140上。環板150係由二氧化矽材料所形成，其係為可覆蓋基板基座140與處理腔室100之外壁之間區域的形狀。環板150之頂部表面與基板基座140齊平。當基板基座140上升時，環板150係位於上蓋之延伸部分122內，且當基板基座140下降時，環板150係位於腔體110內。
處理腔室100之內部空間被以基板基座140和環板150作分隔為處理區域A(基板基座140以上的區域)以及排放區域B(基板基座140以下的區域)。環板150包括有複數個排放孔152，以使得氣體由處理區域A流入排放區域B。
如前述，被環板150分隔之處理區域A係由上蓋120和氣體噴射單元所圍繞，且排放區域B係由腔體110所圍繞。更詳細地說，處理區域A係由氣體噴射單元130、上蓋120、基板基座140以及環板150所圍繞，且氣體噴射單元130、上蓋120、基板基座140以及環板150皆係由二氧化矽材料所形成，以防止反應氣體被供應至處理區域A內與基板作用時接觸到除了二氧化矽材料之外的其他金屬。如此一來，便可避免由於反應氣體和金屬之間產生反應而造成腔室和基板被污染。
處理腔室100之內部可藉由真空排放單元190形成真空狀態。同時，真空排放單元190係用於排放蝕刻期間所產生的反應副產物。真空排放單元190包括有真空幫浦192以及連接於位於腔體之側壁114上之真空抽吸埠116的真空管線194。不同的閥(圖未示)係設置於將處理腔室100與真空幫浦192連接之真空管線194內，以開啟或關閉真空管線194並調整開啟與關閉的程度，藉此調整真空度。
基板載入口180係位於面朝向真空抽吸埠116之腔體110之側壁114內。基板載入口180包括有通道182以載入/卸載基板入/出處理腔室100之內部空間。處理腔室100係經由基板載入口180連接於裝載腔室20，且閘閥30係位於基板載入口180和裝載腔室20之間。同時，氣體供應孔188係被定義於基板載入口180之通道內。
經由氣體供應孔188，一惰性氣體係被提供至基板載入口180之通道182。惰性氣體係經由淨化氣體供應單元189被供應。基板載入口180之一端係與處理腔室100之內部空間連通，且其他端係與閘閥30連通。基板載入口180之一端係藉由蓋板156開啟或關閉。
蓋板156係由環板150之一邊緣垂直延伸。蓋板156係與基板基座140之上升和下降的操作聯結，以開啟或關閉基板載入口180之通道182。換句話說，蓋板156開啟或關閉通道182以使基板載入口
180之通道182相對於處理腔室100之內部空間被分隔成一獨立空間。
以下將描述於包括前述組成之基板處理設備中進行的蝕刻處理。
如圖2所示，經由基板載入口180之通道182，基板S係被載入至處理腔室100內，並且，於基板基座140藉由其下降操作下降時，基板S接著被置放於基板處理基座140上。當基板S之載入完成時，如圖1和圖4所示，基板基座140藉由其上升操作上升。於此，基板載入口180之通道182係被蓋板156關閉。換句話說，相對於處理腔室100之內部空間，基板載入口180之通道182係藉由蓋板156成為一獨立空間，並填充滿惰性氣體(例如；氖)。同時，反應氣體係被供應至處理區域A內，且處理區域A係被氣體噴射單元130、上蓋120、基板基座140以及環板150所圍繞。於此，當進行蝕刻處理時，處理區域A內之反應氣體並不會與除了二氧化矽材料之外的其他金屬接觸。如此一來，便可避免反應氣體和金屬產生反應而污染腔室和基板。除此之外，當進行蝕刻處理時，惰性氣體係被連續地供應至基板載入口180之通道182內。
請參照圖2和圖5，當蝕刻處理完成時，閘閥30被開啟，藉由其下降操作使基板基座140下降以卸載基板。於此，由於困於基板載入口180之通道182內之惰性氣體被排放至處理腔室100內，便避免存留於處理腔室100之內部空間中的蝕刻氣體經由基板載入口180混入裝載腔室20內。
尤其，由於裝載腔室20之內部壓力係被維持以大於之處理腔室100之內部壓力，在基板被載入進或卸載出處理腔室時，便可避免殘存的蝕刻氣體被混和。
根據本發明之實施例，供應入處理腔室內的反應氣體並不與除了二氧化矽材料之外的其他金屬接觸，如此一來並可避免反應氣體和金屬之間產生反應進而污染處理腔室。
以上之說明並未脫離對本發明之技術思想進行例示性說明之範圍，因此若為本發明所屬技術領域中具有通常知識者，則可於不脫離本發明之本質的特性之範圍內進行多樣的修正及變形。因此，本發明所例示之實施形態並非限定本發明之技術思想者，僅係用於說明，根據該實施形態，並非限定本發明之技術思想之範圍。本發明之保護範圍必須藉由以下申請專利範圍進行解釋，與其同等之範圍內所有之技術思想係必須作為本發明之保護範圍內所包含者進行解釋。
10‧‧‧氣相蝕刻設備
20‧‧‧裝載腔室
30‧‧‧閘閥
100‧‧‧處理腔室
110‧‧‧腔體
112‧‧‧腔室底部
114‧‧‧側壁
114a‧‧‧第一凸緣
116‧‧‧真空抽吸埠
120‧‧‧上蓋
121‧‧‧第二凸緣
122‧‧‧延伸部分
130‧‧‧氣體噴射單元
132‧‧‧循環氣體導入板
134‧‧‧連接埠
135‧‧‧擴散空間
136‧‧‧噴淋板
138‧‧‧噴射孔
140‧‧‧基板基座
148‧‧‧驅動單元
150‧‧‧環板
152‧‧‧排放孔
156‧‧‧蓋板
180‧‧‧基板載入口
182‧‧‧通道
188‧‧‧氣體供應孔
189‧‧‧淨化氣體供應單元
190‧‧‧真空排放單元
192‧‧‧真空幫浦
194‧‧‧真空管線
A‧‧‧處理區域
B‧‧‧排放區域
S‧‧‧基板
Claims (8)
- 一種氣相蝕刻設備，包括：一處理腔室，具有一內部空間，該內部空間係由具有一開放的上部部分之一腔體以及具有一開放的下部部分之上蓋形成，該上蓋係可拆卸地連接於該腔體之一上部部分，其中，該處理腔室更進一步包括有一基板載入口，該基板載入口位於該腔體之一側以提供一通道以載入/卸載一基板進/出該處理腔室之該內部空間；一基板基座，設置於該內部空間以藉由一驅動單元升高或降低；以及一環板，設置於該基板基座上以覆蓋該基板基座和該處理腔室之一外壁之間的空間，以使得該內部空間被分隔為位於該基板基座之上的一處理區域以及位於該基板基座之下的一排放區域；其中，該環板更進一步包括有一蓋板，該蓋板垂直地從該環板之一邊緣延伸且與該基板基座之上升與下降的操作聯結，以開啟或關閉該基板載入口之該通道，以使得該基板載入口之該通道相對於該處理腔室之該內部空間被分隔成一獨立空間；以及經該環板分隔之該處理區域係被該上蓋包圍，且該排放區域係被該腔體包圍。
- 如請求項1所述之氣相蝕刻設備，更進一步包括有一氣體噴射單元，該氣體噴射單元係設置於該上蓋上並面朝該基板基座，且該氣體噴射單元係接收由一氣體供應設備來之一反應氣體，以將該反應氣體供應至該處理區域。
- 如請求項2所述之氣相蝕刻設備，其中，該氣體噴射單元包括有： 一循環氣體導入板，由二氧化矽材料形成，該循環氣體導入板連接於一氣體供應管之一上部中心部分，以將該反應氣體向下擴散；以及一噴淋板，由二氧化矽材料形成，且連接於該循環氣體導入板之一下部部分，其中，複數個噴射孔隙垂直地穿透該噴淋板以將由該循環氣體導入板供應之該反應氣體向下噴射。
- 如請求項1或3所述之氣相蝕刻設備，其中，該環板包括有複數個排放孔。
- 如請求項1或3所述之氣相蝕刻設備，其中，該上蓋係由二氧化矽材料所形成。
- 如請求項1或3所述之氣相蝕刻設備，其中，圍繞該處理區域之該上蓋、該基板基座以及該環板皆由二氧化矽材料所形成。
- 如請求項1所述之氣相蝕刻設備，更進一步包括有一淨化氣體供應單元，以供應一惰性氣體至該基板載入口之該通道；其中，該基板載入口包括有一氣體供應孔，通過該氣體供應孔，該惰性氣體經由該淨化氣體供應單元被供應至該通道內。
- 如請求項1所述之氣相蝕刻設備，其中，該腔體係由一赫史特合金材料所製成，並具有一表面，該表面係經由電解拋光或電解複合拋光處理。
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