TWI523135B - 加熱器移動型基板處理裝置 - Google Patents
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Description
本說明書中揭示的本發明係關於基板處理裝置，尤其係關於加熱器舉升來控制基板溫度的基板處理裝置。
原始選擇的磊晶處理牽涉到沉積反應與蝕刻反應。沉積與蝕刻反應可用稍微不同的反應速率，針對複晶層與磊晶層同時發生。雖然在沉積處理期間將現有的複晶層及/或無結晶層沉積在至少一第二層之上，不過該磊晶層可形成於單晶的表面上。不過，已沉積複晶層的蝕刻速率快過該磊晶層。如此，腐蝕氣體的濃度可改變，以執行淨選擇處理，藉此實現磊晶材料的沉積以及有限或無限複晶材料的沉積。例如：可執行選擇性磊晶處理，在單晶矽表面上形成由含矽材料形成的磊晶層，而未在隔板上遺留沉積物。
一般而言，該選擇磊晶處理具有許多限制。為了要在選擇磊晶處理期間保持選擇性，應該在沉積處理上調整與控制前驅物的化學濃度與反應溫度。若供應的矽前驅物不足，則會啟動蝕刻反應來降低整個處理速率。另外，基板的特性可隨蝕刻退化。若供應的腐蝕溶液前驅物不足，則會減少在沉積反應中於該基板表面上形成單晶與複晶材料的選擇性。另外，典型選擇磊晶處理都以大約800℃、1,000℃或以上的高反應溫度來執行。在此因為不受控制的氮化反應以及基板表面上的熱積存，所以高溫並不適合於該製造處理。
【先前技術文件】
【專利文件】
國際專利申請案第WO 2008/073926(2008.6.19)號
韓國專利申請案第10-2009-0035430(2009.4.9)號
本發明提供一種基板處理裝置，其中舉升一加熱器來控制一基板的溫度。
參閱下列詳細說明以及附圖將可了解本發明的其他目的。
本發明的具體實施例提供基板處理裝置，包含：一腔室，該腔室提供一內部空間，其中執行關於一基板的處理；一加熱板，其上放置該基板，該加熱板固定在該腔室之內；一加熱器，其與該加熱板的下半部分開，以加熱該加熱板；以及一舉升模組，用於舉升該加熱器。
在某些具體實施例內，該基板處理裝置可另包括一排放板，其位於該加熱板四周，其中該排放板可位於該腔室內定義的一基板入口通道之下。
在其他具體實施例內，該基板處理裝置可另包括位於該排放板之下的複數個支撐桿，用於支撐該排放板。
仍舊在其他具體實施例內，該排放板可固定放置在該腔室的一內壁上，用於支撐該加熱板。
甚至在其他具體實施例內，該基板處理裝置可另包括與該排放板下半部相隔的一輔助排放板，該輔助排放板固定在該腔室的內壁上。
仍舊在其他具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一支撐轉軸，其連接至該加熱器下半部來支撐該加熱器；一下方固定環，其固定在該支撐轉軸的下半部上；以及一驅動部分，其舉升該下方固定環。
在進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一上方固定環，其固定在該腔室的下方壁上；以及一伸縮套管，其將該上方固定環連接至該下方固定環，將該腔室的一內部空間維持在一真空狀態。
仍舊在進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一支撐轉軸，其連接至該加熱器下半部來支撐該加熱器；一驅動部分，其舉升
該支撐轉軸；以及一控制部分，其根據輸入該加熱器的一加熱溫度來控制該驅動部分，以調整該加熱板與該加熱器之間的相隔距離。
尚且在進一步具體實施例內，該基板處理裝置可另包括固定在該加熱板頂端表面上的複數個舉升插銷，用於支撐其上的該基板。
在更進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；以及一排氣口，其位於腔室本體的一側壁上。
仍舊在更進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；一下方口，其連接至該腔室本體的一開放式下半部；以及一排氣口，其位於該下方口上。
甚至在更進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；一氣體供應孔，其定義在該腔室蓋的一上半部，用於供應一第一氣體；一天線，其圍繞該腔室蓋的四周，以便在該腔室蓋內形成一磁場，藉此從該第一氣體產生電漿；以及一噴射環，其固定在該腔室本體與該腔室蓋之間，用於供應一第二氣體。
尚且在更進一步具體實施例內，該基板處理裝置另包括：一第一噴頭，其位於該噴射環之上，該第一噴頭具有複數個第一噴射孔；以及一第二噴頭，其位於該噴射環之下，該第二噴頭具有複數個第二噴射孔。
1‧‧‧腔室本體
2‧‧‧腔室蓋
4‧‧‧外殼
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧加熱板
13‧‧‧排放板
14‧‧‧排放孔
15‧‧‧舉升插銷
17‧‧‧輔助排放板
18‧‧‧支撐桿
20‧‧‧加熱器
30‧‧‧支撐轉軸
31‧‧‧貫穿孔
34‧‧‧上方固定環
37‧‧‧下方固定環
40‧‧‧驅動部分
50‧‧‧排氣幫浦
55‧‧‧排放口
60‧‧‧第一氣體儲存槽
65‧‧‧第二氣體儲存槽
66‧‧‧噴射環
68‧‧‧噴射孔
70‧‧‧ICP天線
80‧‧‧阻擋板
81‧‧‧氣體噴射孔
83‧‧‧氣體供應孔/第一噴頭
84‧‧‧噴射孔
87‧‧‧第二噴頭
88‧‧‧噴射孔
90‧‧‧排氣口
100‧‧‧基板處理裝置
110‧‧‧下方口
120‧‧‧伸縮套管
150‧‧‧控制部分
W‧‧‧基板/矽基板
在此包括附圖來進一步了解本發明，並且併入以及構成此說明書的一部分。圖式例示本發明的示範具體實施例，並且在搭配內容說明之後可用來解釋本發明原理。圖式中：第一圖為根據本發明具體實施例的基板處理裝置之示意圖；
第二圖為例示其中第一圖的一加熱器下降狀態之示意圖；以及第三圖為根據本發明另一具體實施例的基板處理裝置之示意圖。
此後，將參照第一圖至第三圖來詳細說明本發明的範例具體實施例。不過，本發明可以有不同形式的修改，並且不受限於此處公佈的具體實施例。而是提供這些具體實施例，如此所揭示範圍更完整，並且將本發明範疇完整傳達給所屬技術領域中具有通常知識者。在圖式中，為了清晰起見所以誇大了組件的形狀。雖然以下說明一氧化層移除處理(清潔處理)當成範例，不過本發明可套用至包括該沉積處理的許多半導體製程。另外，雖然用電感耦合電漿(inductively coupled plasma，ICP)處理例示為具體實施例內描述的電漿產生處理，該電漿產生處理可套用至許多電漿處理。另外，除了具體實施例內描述的基板W以外，該電漿產生處理還可在要處理的許多物體上執行。
第一圖為根據本發明具體實施例的基板處理裝置之示意圖。請參閱第一圖，基板處理裝置100包括一腔室本體1以及一腔室蓋2。另外，關於一基板W的處理都在基板處理裝置100內執行。腔室本體1具有一開放式上半部，以及定義在其一側邊內的一通道8。基板W透過腔室本體1一側邊內定義的一通道8，載入一腔室或從此卸載。提供一閘道閥5位於通道8外部，通道8可由閘道閥5開啟或關閉。另外，腔室本體1可具有一結構，其透過一底部表面內定義的一貫穿孔31，朝向其一下方側邊打開。
基板W透過通道8移入基板處理裝置100，然後坐落在支撐基板W的一舉升插銷15上。舉升插銷15可與加熱板10的上端一體成形。另外，複數個舉升插銷15可對基板W提供穩定的支撐。另外，舉升插銷15在預定高度上可維持基板W與加熱板10之間的距離。如此，基板W與加熱板10之間的距離可根據舉升插銷15的高度而變。
加熱板10連接至舉升插銷15的下端，並且舉升插銷15穩定支撐其上的基板W。另外，加熱板10將來自與下半部分隔的加熱器20
之熱量傳遞至基板W。加熱板10的面積可大於加熱器20的面積，以便將加熱器20供應的熱量傳遞至基板W。另外，加熱板10具有對應至基板W形狀的一圓碟形。另外，加熱板10可由具有優異導熱性且遇高溫時變形較少的材料所形成。加熱板10可為石英或塗佈石英的材料。
加熱器20與加熱板10的下半部相隔，透過加熱板10將熱量供應至基板W。加熱器20接收來自外部電源(未顯示)的電流，以產生熱量。一舉升模組位於加熱器20的下半部，該舉升模組舉升加熱器20。如此，根據加熱器20的舉升程度調整基板W的加熱溫度。
基板W加熱至高於第一加熱溫度的第二加熱溫度時，加熱器20的輸出可增加以提高該加熱溫度。不過基板W以低於第一加熱溫度的第二加熱溫度加熱時，由於熱量殘留在加熱器20內，即使加熱器20的輸出已降低，其仍可能難以輕易降低加熱器20的加熱溫度。如此，使得冷卻加熱器20的時間延遲。結果可能延遲處理時間。
另外，上述方法對應至其中在一腔室內滿足該第一和第二加熱溫度之案例。不過，透過個別腔室執行第一和第二加熱時，基板W可能會由於移動而受污染，並且也需要移動時間。
如此，驅動部分40可舉升加熱器20，以調整加熱板10(或基板W)與加熱器20之間的距離，如此輕鬆並且迅速調整基板W的加熱溫度。這可透過其中從加熱器20至加熱板10(或基板W)的熱傳遞量與其間相隔距離成反比之原理來說明。雖然在本具體實施例內舉升加熱器20，但本發明並不受限於此。例如：舉升加熱板10或舉升插銷15來調整該相隔距離。結果，可輕易調整基板W的加熱溫度。
該舉升模組位於加熱器20之下。該舉升模組包括用於舉升加熱器20的一支撐轉軸30、一下方固定環37以及驅動部分40。支撐轉軸30位於加熱器20的下端上，用以穩定支撐加熱器20。支撐轉軸30可具有一圓柱形。另外，支撐轉軸30可與加熱器20一起垂直移動。下方固定環37位於支撐轉軸30的下端上。下方固定環37可具有環形，圍繞支撐轉軸30的下端。下方固定環37由驅動部分40舉升。隨著下方固定環37舉升，支撐轉軸30和加熱器20與下方固定環37一起舉升。驅動部分40可為傳
送動力的一馬達。下方固定環37可藉由馬達轉動來舉升。若要用驅動部分40舉升下方固定環37，則除了馬達以外，還可運用許多方法來舉升軌道或昇降機轉軸以及下方固定環37。另外，驅動部分40連接至控制部分150。控制部分150根據輸入至加熱器20的加熱溫度控制驅動部分40，來舉升加熱器20。
此後將參閱第一圖和第二圖，描述利用舉升加熱器20來調整基板W的加熱溫度之處理。第二圖為例示其中第一圖的加熱器下降狀態之示意圖。
如第一圖所示，加熱器20與加熱板10的下半部相隔放置。在此將加熱器20與加熱板10之間相隔的距離定義為一參考符號d1，並且加熱器20的溫度定義為一參考符號T。另外，進入加熱板10的傳熱量定義為一參考符號Q1。第一處理可在基板W以預定溫度加熱之狀態下執行。
此後，第二處理以低於該第一處理的一加熱溫度下執行時，如第二圖所示，利用驅動部分40降下加熱器20。如此，當加熱器20與加熱板10彼此相隔一距離d2(<d1)時，加熱器20在加熱器20的預設加熱溫度維持在與T相同溫度之狀態下降低。結果，傳遞至加熱板10的熱能變成Q2(<Q1)。在此，以低於該第一處理的加熱溫度，在基板W上執行該第二處理。在此情況下，加熱器20可下降以便輕鬆並迅速降低該加熱溫度。
另一方面，第二處理以高於該第一處理的一加熱溫度下執行時，利用驅動部分40升高加熱器20。如此，當加熱器20與加熱板10彼此相隔一距離d2(>d1)時，加熱器20在加熱器20的預設加熱溫度維持在與T相同溫度之狀態下升高。結果，傳遞至加熱板10的熱能變成Q2(>Q1)。在此，以高於該第一處理的加熱溫度，在基板W上執行該第二處理。另一方面，如上述，加熱器20可增加輸出，以提高加熱器20的溫度T。該第二加熱溫度明顯高於該第一加熱溫度時，則加熱器20的輸出將有效提高。該第二加熱溫度稍微高於該第一加熱溫度時，其中舉升加熱器20以調整該加熱溫度的方法對於該加熱溫度所需時間或一致性之態樣來說最有利。
如第一圖所示，排放板13放在加熱板10的下半部之側部表面上。排放板13可由石英形成。排放板13沿著加熱板10的周圍放置。另
外，排放板13固定在腔室本體1的內壁上。另外，排放板13可位於通道8之下並且具有圓環形。清潔處理完成之後，未反應氣體或稍後將描述的反應產物會沿著排放板13的內周圍表面內定義之排放孔14，往排放口55的方向移動。另外，可另提供一輔助排放板17。輔助排放板17與排放板13的下半部分隔，並且具有一圓環形。另外，一支撐桿18位於排放板13底下，用於支撐排放板13以及輔助排放板17。支撐桿18可具有複數支，並且由石英材料製成。此外，隨著加熱器20舉升接近腔室本體1的底部表面，在該加熱器舉升部分四周可放置用於保護該腔室本體1的絕緣板(未顯示)。
基板處理裝置100內可另提供讓內部大氣壓力維持在真空狀態並阻止基板處理裝置100外部大氣壓力之伸縮套管120，來處理基板W。伸縮套管120可連接至下方固定環37的上半部一側邊，並且上方固定環34的下半部一側邊位於腔室本體1底部表面內定義的貫穿孔31之下。伸縮套管120可具有一圓形。另外，該等伸縮套管可為一可伸縮構件。該伸縮套管位於上方固定環34與下方固定環37之間，以支撐支撐轉軸30。
如第一圖所示，腔室蓋2位於基板處理裝置100的上半部上，腔室蓋2覆蓋具有開放式上半部的腔室本體1，提供其中執行有關W的處理之內部空間。另外可沿著腔室蓋2的外部表面提供一外殼4。在腔室蓋2內部可放置將來源氣體(H2或N2)轉換成基態的電漿產生裝置。在此可使用ICP天線70當成該電漿產生裝置。
ICP天線70可透過輸入線(未顯示)連接至RF產生器(未顯示)。另外，在ICP天線70與該RF產生器之間可放置一RF匹配器(未顯示)。透過RF產生器供應RF電流時，將所供應的RF電流供應至ICP天線70。ICP天線70將RF電流轉換成磁場，從供應至基板處理裝置100內部空間的來源氣體產生電漿。
該來源氣體透過腔室蓋2上半部內定義的氣體供應孔83，導入基板處理裝置100的內部空間。從第一氣體儲存槽60供應的該來源氣體(H2或N2)已經先透過阻擋板80導入。阻擋板80固定至腔室蓋2的頂部表面。該來源氣體填入腔室蓋2與阻擋板80之間定義的一空間內，然後透過阻擋板80底部表面內定義的氣體噴射孔81擴散。
例如：有關基板W的清潔處理可為使用分別具有基態的氫(H*)和NF3氣體並且其中執行電漿處理的乾式蝕刻處理。該蝕刻處理可在基板W的表面形成之二氧化矽上執行。如上所述，初步擴散的氫氣(H2)透過ICP天線70轉換成具有基態的氫(H*)，以通過第一噴頭83。第一噴頭83透過複數個噴射孔84，重新擴散具有基態的氫(H*)。因此，氫(H*)可均勻往下擴散。
一噴射環66位於腔室蓋2與腔室本體1之間。噴射環66可由鋁材料形成。噴射環66固定在腔室蓋2的下端。另外，噴射環66具有一噴射孔68。一第二氣體透過噴射孔68接收自第二氣體儲存槽65，並且導入基板處理裝置100。該導入的氣體可為三氟化氮(NF3)。透過噴射孔68導入的三氟化氮(NF3)遇到第一噴頭83與第二噴頭87之間具有基態的氫(H*)，因此，如以下反應方程式(1)所示，已經導入三氟化氮(NF3)產生一中間產物，例如NHxFy(其中x和y為特定整數)。
該中間產物通過位於噴射環66之下的第二噴頭87，並且移動到基板W之上。第二噴頭87具有複數個噴射孔88，類似第一噴頭83。第二噴頭87重新擴散具有基態並且通過第一噴頭83的氫(H*)以及透過噴射環66導入的三氟化氮(NF3)，以便將該中間產物移動到基板W上。
因為該中間產物對於二氧化矽(SiO2)具有高反應性，在該中間產物到達該矽基板表面時，該中間產物選擇與該二氧化矽反應，來產生以下列反應方程式(2)表示的反應產物((NH4)2SiF6)。
此後矽基板W加熱至溫度大約100℃或以上時，該反應產物會如下列反應方程式(3)所表示熱解形成熱解氣體，然後該熱解氣體蒸發。結果，可從該基板表面上去除該二氧化矽。如以下反應方程式(3)內所示，該熱解氣體包括一含氟的氣體，例如HF氣體或SiF4氣體。
如上述，該清潔處理可包括用於產生該反應產物的反應處
理，以及用於熱解該反應產物的加熱處理。該反應處理與該加熱處理都可在該腔室內執行。
另外，基板處理裝置100提供其中執行該等處理的內部空間。雖然已經執行該等處理，不過該內部空間還是維持在壓力低於大氣壓力的真空大氣壓力狀態。另外，執行上述清潔處理之後，排氣口90位於腔室本體1的一側部表面上，用於排放該反應副產品以及未反應氣體。該反應產物則由連接至排氣口90的排氣幫浦50排出。
如上述，該排放板與該輔助排放板都位於該加熱板四周。另外，支撐桿18支撐該排放板與該輔助排放板。每一該排放板與該輔助排放板都具有貫穿孔。該等反應副產品和該等未反應氣體都可透過該等貫穿孔移動進入該排氣口。如上述，該反應產物與該未反應氣體可包括一反應區內的該基質與反應氣體、該未反應基質產生氣體、該電漿化期間產生的該等副產品以及一載體氣體。排氣幫浦50可吸取該等反應副產品與該等未反應氣體，然後透過排氣管線(未顯示)排出。
第三圖為根據本發明另一具體實施例的基板處理裝置之示意圖。如第一圖所示，排氣口90可位於腔室本體1的一側部表面上。請參閱第三圖，排氣口90可位於腔室本體1的一中央部分。一下方口110可連接至腔室本體1的一開放式下半部。一排氣口90可位於下方口110的一側部表面上。如上述，該未反應氣體與反應產物可透過與排氣口90連接的排氣幫浦50強迫排放。
雖然本發明以參考範例具體實施例來詳細說明，不過本發明可以不同的形式具體實施。如此，以下所公佈的技術理念與申請專利範圍之範疇都不受限於該等較佳具體實施例。
1‧‧‧腔室本體
2‧‧‧腔室蓋
4‧‧‧外殼
5‧‧‧閘道閥
8‧‧‧通道
10‧‧‧加熱板
13‧‧‧排放板
14‧‧‧排放孔
15‧‧‧舉升插銷
17‧‧‧輔助排放板
18‧‧‧支撐桿
20‧‧‧加熱器
30‧‧‧支撐轉軸
31‧‧‧貫穿孔
34‧‧‧上方固定環
37‧‧‧下方固定環
40‧‧‧驅動部分
50‧‧‧排氣幫浦
55‧‧‧排放口
60‧‧‧第一氣體儲存槽
63‧‧‧未顯示
65‧‧‧第二氣體儲存槽
66‧‧‧噴射環
68‧‧‧噴射孔
70‧‧‧ICP天線
80‧‧‧阻擋板
81‧‧‧氣體噴射孔
83‧‧‧氣體供應孔/第一噴頭
84‧‧‧噴射孔
87‧‧‧第二噴頭
88‧‧‧噴射孔
90‧‧‧排氣口
100‧‧‧基板處理裝置
120‧‧‧伸縮套管
150‧‧‧控制部分
W‧‧‧基板/矽基板
Claims (11)
- 一種基板處理裝置，包含：一腔室，該腔室提供一內部空間，其中執行關於一基板的處理；一加熱板，其上放置該基板，該加熱板固定在該腔室之內；一加熱器，其與該加熱板的下半部分開，以加熱該加熱板；一舉升模組，用於舉升該加熱器；一排放板，位於該加熱板四周，該排放板放在該腔室內定義的一基板入口通道之下；以及複數個支撐桿，位於該排放板之下，該些支撐桿用於支撐該排放板。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該排放板固定放置在該腔室的一內壁上，用於支撐該加熱板。
- 如申請專利範圍第1項至第4項任一之基板處理裝置，另包含與該排放板下半部相隔的一輔助排放板，該輔助排放板固定放置在該腔室的該內壁上。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一支撐轉軸，其連接至該加熱器下半部來支撐該加熱器；一下方固定環，其固定在該支撐轉軸下半部上；以及一驅動部分，其舉升該下方固定環。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，另包含：一上方固定環，其固定在該腔室的下方壁上；以及一伸縮套管，其將該上方固定環連接至該下方固定環，將該腔室的一內部空間維持在一真空狀態。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一支撐轉軸，其連接至該加熱器下半部來支撐該加熱器；一驅動部分，其舉升該支撐轉軸；以及一控制部分，其根據輸入該加熱器的一加熱溫度來控制該驅動部分，以調整該加熱板與該加熱器之間的相隔距離。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含位於該加熱板頂端表面上的複數個舉升插銷，用於支撐其上的該基板。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；以及一排氣口，其位於腔室本體的一側壁上。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；一下方口，其連接至該腔室本體的一開放式下半部；以及一排氣口，其位於該下方口上。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，另包含：一腔室本體，其具有一開放式上半部，該腔室本體具有一通道，容許該基板從其一側邊載入或卸載；一腔室蓋，其覆蓋該腔室本體的該開放式上半部；一氣體供應孔，其定義在該腔室蓋的一上半部，用於供應一第一氣體；一天線，其圍繞該腔室蓋的四周，以便在該腔室蓋內形成一磁場，藉此從該第一氣體產生電漿；以及一噴射環，其固定在該腔室本體與該腔室蓋之間，用於供應一第二氣體。
- 如申請專利範圍第10項之基板處理裝置，另包含：一第一噴頭，其位於該噴射環之上，該第一噴頭具有複數個第一噴射孔；以及 一第二噴頭，其位於該噴射環之下，該第二噴頭具有複數個第二噴射孔。
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