TWI532082B - 反應感應單元及基板處理裝置 - Google Patents

Description

反應感應單元及基板處理裝置 【相關申請案之交互參考】

本申請案主張2013年11月18日申請之韓國專利申請案第10-2013-0140117號之優先權，該韓國專利申請案之全部內容特此以引用方式併入本文。

本發明係關於基板處理裝置，且更特定而言係關於能夠容易地控制注入基板中之氣體的溫度、壓力及反應時間的反應感應單元，及具有該反應感應單元的基板處理裝置。

在用於經由使用兩種或兩種以上氣體的反應產物進行的前驅物於單個系統內之反應性沈積來製造半導體裝置以便改良沈積膜之順應性的沈積製程中，因為不可能或難以控制溫度、壓力及反應時間，且由於用於滿足取決於反應產物之少量生產的反應條件或壞膜品質的狹窄製程窗而亦難以均勻地供應反應產物，所以負荷效應可能發生。

本發明提供一種反應感應單元及一種具 有該反應感應單元的基板處理裝置，該反應感應單元能夠在使用兩種或兩種以上氣體的反應產物進行的前驅物之反應性沈積中容易地控制溫度、壓力以及反應時間。

本發明亦提供一種反應感應單元及一種具有該反應感應單元的基板處理裝置，該反應感應單元能夠藉由使其中的至少兩種氣體反應來均勻供應反應產物。

本發明之目的不限於前述內容，但熟習該項技術者將自以下描述清楚地理解本文未描述的其他目的。

本發明之實施例提供基板處理裝置，其包括：製程腔室；基板基座，其安裝於製程腔室中且可旋轉地連接至旋轉軸，其中複數個基板置放於該基板基座之相同平面上；加熱器構件，其位於該基板基座之底表面上；以及反應感應單元，其在對應於置放於該基板基座上的該複數個基板中每一者的位置處將氣體噴射於表面上以用於該等基板之處理，其中該反應感應單元具有由至少三個或三個以上堆疊板形成的多層複雜通道。

在一些實施例中，該反應感應單元可包括：頂板，其具有至少一個或多個氣體注射埠；中板，其堆疊於該頂板下方且具有第一通道及第一穿通孔，氣體在該等第一通道中混合且加熱，通過該等第一通道的該等氣體經由該等第一穿通孔流出；以及底板，其堆疊於該中板下方且具有第二通道，該等第二通道用於控制經由該等第一穿通孔引入的氣體之壓力及反應時間。

在其他實施例中，可安裝至少一個該中板。

在另一些實施例中，該反應感應單元可進一步包括噴嘴，該噴嘴安裝於該底板上且連接至該等第二通道，以將通過該等第二通道的該氣體噴射於該基板上。

在又一些實施例中，該噴嘴可拆卸地可安裝於形成在該底板之中心處的狹槽中，且具有在該噴嘴之底表面上的複數個噴射孔及在該噴嘴之側表面上的連接至該等第二通道末端的溝槽。

在另一些實施例中，該中板之該等第一通道可自該中板之中心朝向邊緣形成，且該等第一穿通孔可形成於該等第一通道之末端處。

在進一步實施例中，該底板之該等第二通道可自該底板之邊緣朝向中心形成。

在另一些實施例中，該第二通道之一末端可連接至該第一穿通孔，且該第二通道之另一末端可連接至該噴嘴。

在又一些實施例中，該第二通道可具有獨立的通路，該等獨立的通路具有不同長度及不同數目的轉彎。

在又一些實施例中，該中板可具有中心正方形，該等第一通道連接至該中心正方形且該氣體經由該氣體注射埠引入該中心正方形中。

在另一些實施例中，該等第一通道可由障 壁肋部提供。

在又一些實施例中，該等第二通道可經提供成溝槽形狀。

在另一些實施例中，該等第二通道可經提供成溝槽形狀。

在又一些實施例中，該第二通道具有比該第一通道之長度更長的長度。

在本發明之其他實施例中，反應感應單元包括：頂板，其具有一個或多個氣體注射埠；中板，其堆疊於該頂板下方且具有第一通道及第一穿通孔，氣體在該等第一通道中混合且加熱，通過該等第一通道的該等氣體經由該等第一穿通孔流出；至少一個底板，其堆疊於該中板下方且具有第二通道，該等第二通道用於控制經由該等第一穿通孔引入的氣體之壓力及反應時間；以及噴嘴，其安裝於該底板上且連接至該等第二通道，以將通過該等第二通道的該氣體噴射於該基板上。

在一些實施例中，該噴嘴可經可拆卸地安裝於形成在該底板之中心處的狹槽中，且具有在該噴嘴之底表面上的複數個噴射孔及在該噴嘴之側表面上的連接至該等第二通道末端的溝槽。

在本發明之另一些實施例中，該中板之該等第一通道可自該中板之中心朝向邊緣形成，且該等第一穿通孔可形成於該等第一通道之末端處，且該底板之該等第二通道可自該底板之邊緣朝向中心形成。

在一些實施例中，該中板可具有中心正方形，該等第一通道連接至該中心正方形且該氣體經由該氣體注射埠引入該中心正方形中。

在其他實施例中，該等第一通道可由障壁肋部提供，且該等第二通道經提供成溝槽形狀。

100‧‧‧製程腔室

200‧‧‧基板基座

212a‧‧‧第一平台

212b‧‧‧第二平台

212c‧‧‧第三平台

212d‧‧‧第四平台

280‧‧‧旋轉軸

290‧‧‧驅動單元

300‧‧‧反應感應單元

310‧‧‧頂板

312‧‧‧注射埠

314‧‧‧注射埠

320‧‧‧中板

322‧‧‧第一通道

324‧‧‧第一穿通孔

326‧‧‧障壁肋部

328‧‧‧中心正方形

330‧‧‧底板

332‧‧‧第二通道

335‧‧‧末端

338‧‧‧狹槽

350‧‧‧噴嘴

352‧‧‧氣體噴射孔/噴射孔

354‧‧‧溝槽

380‧‧‧板

382‧‧‧通道

384‧‧‧冷凍劑通道

400‧‧‧供應構件

410a‧‧‧第一氣體供應構件

410b‧‧‧第二氣體供應構件

900‧‧‧外部冷凍劑供應裝置

W‧‧‧基板

隨附圖式經包括來提供對本發明之進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示出本發明之示範性實施例且與描述一起用來解釋本發明之原理。在圖式中：圖1為用於解釋根據本發明之一實施例的基板處理裝置的視圖；圖2為圖1中所示之基板基座的透視圖；圖3為例示出圖1中所示之反應感應單元的後視圖；圖4為反應感應單元的透視圖；圖5為反應感應單元的分解透視圖；圖6為反應感應單元的橫截面圖；圖7為例示出安裝於底板上的噴嘴的平面圖；以及圖8為例示出上面形成冷凍劑通道的板的視圖。

在下文中，將參考隨附圖式詳細描述本發 明之實施例。經由與隨附圖式相關的實施例，將易於理解本發明之目的、用以解決目標之手段及效應。出於例示之清晰性，每一圖可經部分簡化或誇示。亦應注意的是，在理解圖式時，相同元件符號指示相同元件。此外，在本發明之描述中，將排除與熟知功能或組態相關的詳細描述，以便不必要地模糊本發明之標的。

(實施例)

圖1為用於解釋根據本發明之一實施例的基板處理裝置的視圖。圖2為圖1中所示之基板基座的透視圖。

參考圖1，根據本發明之一實施例的基板處理裝置10包括製程腔室100、為基板支撐構件的基板基座200、反應感應單元300及供應構件400。

製程腔室100在其一側上具有入口112。入口112經提供來用於在製程之執行期間經由入口112加載或卸載基板W。儘管未圖示，但製程腔室100可具有排氣管，以用於排出該製程腔室中供應的反應氣體及在沈積製程期間於該製程腔室邊緣處產生的反應副產物。在一實例中，排氣管可為安置於基板基座200外側的環形排氣管。

參考圖1及圖2，基板基座200係安裝於製程腔室100之內部空間中。在一實例中，基板基座200可為上面置放四個基板的分批式基板基座。基板基座200呈圓盤形式，上面置放基板的第一平台212a至第四平台212d形成於該圓盤上。提供至基板基座200的第一平台 212a至第四平台212d可具有類似於基板W的圓盤形狀。第一平台212a至第四平台212d可以90度的角距離安置在以基板基座200之中心為中心的同心圓上。在一實例中，基板基座200可並非具有四個平台，而是具有三個或五個或五個以上平台。

基板基座200由連接至旋轉軸280的驅動單元290旋轉。使基板基座200旋轉的驅動單元290較佳地可為步進馬達，其中編碼器能夠控制驅動馬達之迴轉數目及速度。

儘管未圖示，但基板基座200可具備用於舉升及降下每一平台上的基板W之複數個升降銷(未圖示)。升降銷舉升或降下基板W，以將基板W與基板基座200分離或將基板W置放於平台上。

參考圖1，供應構件400可包括第一氣體供應構件410a及第二氣體供應構件410b。第一氣體供應構件410a將用於在基板W上形成預定薄膜的第一反應氣體供應至四個反應感應單元300中每一者，且第二氣體供應構件410b將第二反應氣體供應至四個反應感應單元300中每一者。儘管本發明描述兩個氣體供應構件經提供來供應彼此不同的兩種反應氣體，但自然的是，取決於所供應氣體之性質，三個或三個以上氣體供應構件可用來供應三種或三種以上不同氣體或相同氣體。

圖3為例示出圖1中所示之反應感應單元的後視圖。

如圖1至圖3中所示，四個反應感應單元300中每一者將氣體噴射於置放於基板基座200上的四個基板中之每一者上。可自供應構件400為反應感應單元300供應至少一種反應氣體。根據一實例，可自供應構件400為反應感應單元300中每一者供應第一氣體及第二氣體。各自具有含90度之角度的扇形形狀的四個反應感應單元300總體上具有圓盤形狀，且具有形成於該四個反應感應單元之底表面中的氣體噴射孔352。

雖然圖3之實施例展示且描述了反應感應單元300呈以90度間隔佈置的扇形形式，但本發明不限於此，且例如，反應感應單元300可根據製程之目的或特徵來以45度或180度間隔設置，且反應感應單元300之大小、形狀及安裝位置可根據反應腔室之形狀不同地設置。

圖4及圖5為反應感應單元的透視圖及分解透視圖，圖6為反應感應單元的橫截面圖，且圖7為例示出安裝於底板上的噴嘴的平面圖。

如圖4至圖7中所示，反應感應單元300包括具有由至少三個或三個以上堆疊板形成的多層複雜結構的通道。在此實施例中，將描述其中堆疊三個板的多層複雜結構之一實例。然而，此僅為一個實例，且板之數目可為兩個或四個或四個以上。

反應感應單元300包括頂板310、中板320、底板330及噴嘴350，且頂板310、中板320及底板330係按順序堆疊。

頂板310具有三個注射埠312、314。兩個注射埠312為用於注射反應氣體之氣體注射埠，且另一注射埠314為用於檢查反應感應單元300之內部壓力的壓力埠。

中板320堆疊於頂板310下方。中板320包括第一穿通孔324，該等穿通孔允許在通過第一通道322時經混合且加熱的氣體流動穿過底板330之第二通道332。

第一通道322包括自中板320之中心正方形328朝向邊緣延伸的四個通道，且第一穿通孔324係形成於第一通道322中每一者之末端處。第一通道322係由障壁肋部326界定。中心正方形328位於中板320之中心處，為氣體流動穿過氣體注射埠312所在的空間，且連接至四個第一通道322。

雖然本發明之實施例展示且描述了一個中板320安裝於頂板310與底板330之間，但其僅為一個實例，且可根據所供應氣體之數目及特徵來堆疊形狀及長度彼此不同的一個或多個板以用於氣體之混合及溫度控制，以使可將彼此不同的氣體及相同氣體供應至堆疊的板。

底板330堆疊於中板320下方。底板330具有四個第二通道332，以用於控制經由四個第一穿通孔324引入的氣體之壓力及反應時間。自底板330供應的氣體在通過四個第二通道332時可在壓力及反應時間上受控制。例如，當氣體壓力低時，第二通道332中的氣體壓力可經由第二通道332之體積減小、轉彎數目之增加、長度 增加及形狀改變等等來升高。與此相反，當氣體壓力高時，第二通道332中的氣體壓力可經由第二通道332之體積增加、轉彎數目減小、長度減小及形狀改變等等來降低。以此方式，將反應時間及壓力條件已在第二通道332中獲滿足的反應氣體供應至噴嘴350。

第二通道332自底板330之邊緣朝向中心形成。第二通道332之一末端連接至中板320之穿通孔324，且第二通道332之另一末端連接至安裝於底板330中心處的噴嘴350。

第二通道332可經提供成溝槽形狀。另外，第二通道332以具有比第一通道322之長度更長的長度為特徵。第二通道332可以獨立的通路之形式來提供，該等獨立的通路具有不同長度及不同數目的轉彎。

噴嘴350安裝於底板330上。噴嘴350連接至四個第二通道332，以將通過第二通道332的氣體噴射於基板上。噴嘴350可拆卸地安裝於形成在底板330中心處的狹槽338中。噴嘴350具有在其表面上的複數個噴射孔352及在該等噴嘴之兩個側表面上的連接至第二通道332之末端335的溝槽354。

反應氣體在通過反應感應單元300中之第一通道322及第二通道332時可由腔室內側的熱傳導預加熱。

圖8為例示出其中形成冷凍劑通道的板的視圖。

如圖8中所示，根據本發明之實施例，冷凍劑通道384可鄰接於通道382而形成，反應氣體經由該通道在構成反應感應單元的板380上流動。自外部冷凍劑供應裝置900供應的冷凍劑可循環穿過冷凍劑通道384，以冷卻流動穿過通道382之氣體。此冷凍劑通道384可形成於圖4中所示之反應感應單元300之中板320或底板330上。

如以上所述，根據本發明之實施例，可提供適合於兩種或兩種以上氣體之反應的壓力、反應時間及溫度條件來感應一反應，且因而可獲得寬製程窗且可最小化反應產物之再結合，以使可改良薄膜品質及負荷效應。

以上所揭露之標的事項將被視為例示性的而非限制性的，且隨附申請專利範圍意欲覆蓋落於本發明之真實精神及範疇內的所有此等修改、增強及其他實施例。因此，本揭露內容中所揭露之實施例及圖式並非意欲限制本揭露內容之技術精神，但為例示性的。本揭露內容之技術精神之範疇不受實施例及圖式限制，且本揭露內容之範疇應基於以下隨附申請專利範圍來解釋。因此，落於等效物範圍內之所有技術精神應被解釋為包括於本揭露內容之範疇中。

100‧‧‧製程腔室

200‧‧‧基板基座

280‧‧‧旋轉軸

290‧‧‧驅動單元

300‧‧‧反應感應單元

400‧‧‧供應構件

410a‧‧‧第一氣體供應構件

410b‧‧‧第二氣體供應構件

W‧‧‧基板

Claims (18)

1. 一種基板處理裝置，其包含：一製程腔室；一基板基座，其安裝於該製程腔室中且可旋轉地連接至一旋轉軸，其中複數個基板置放於該基板基座之相同平面上；一加熱器構件，其位於該基板基座之一底表面上；以及反應感應單元，其在對應於置放於該基板基座上的該複數個基板中每一者的一位置處將一氣體噴射於表面上以用於該複數個基板之一處理；該反應感應單元具有由至少三個或三個以上堆疊板形成的一多層複雜通道；該反應感應單元包含一頂板，其具有至少一個或多個氣體注射埠；一中板，其堆疊於該頂板下方且具有第一通道及第一穿通孔；以及一底板，其堆疊於該中板下方且具有第二通道。
2. 如請求項1之基板處理裝置，其中該氣體在該第一通道中混合且加熱，通過該第一通道的該氣體經由該第一穿通孔流出；該第二通道用於控制經由該第一穿通孔引入的氣體之壓力及反應時間。
3. 如請求項1之基板處理裝置，其中安裝至少一個該中板。
4. 如請求項1之基板處理裝置，其中該反應感應單元進一步包含一噴嘴，該噴嘴安裝於該底板上且連接至該第二通道，以將通過該第二通道的該氣體噴射於該複數個基板上。
5. 如請求項4之基板處理裝置，其中該噴嘴可拆卸地安裝於形成在該底板之一中心處的一狹槽中，且具有在該噴嘴之一底表面上的複數個噴射孔及在該噴嘴之一側表面上的連接至該第二通道之末端的溝槽。
6. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該中板之該第一通道係自該中板之一中心朝向邊緣形成，且該第一穿通孔係形成於該第一通道之末端處。
7. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該底板之該第二通道係自該底板之邊緣朝向一中心形成。
8. 如請求項4之基板處理裝置，其中該第二通道之一末端連接至該第一穿通孔，且該第二通道之另一末端連接至該噴嘴。
9. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該第二通道具有獨立的通路，該獨立的通路具有不同長度及不同數目的轉彎。
10. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該中板具有一中心正方形，該第一通道連接至該中心正方形且該氣體經由該氣體注射埠引入該中心正方形中。
11. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該第一通道係由障壁肋部提供。
12. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該第二通道經提供成一溝槽形狀。
13. 如請求項1或4之基板處理裝置，其中該第二通道具有比該第一通道之長度更長的一長度。
14. 一種反應感應單元，其包含：一頂板，其具有一個或多個氣體注射埠；一中板，其堆疊於該頂板下方且具有第一通道及第一穿通孔，氣體在該第一通道中混合且加熱，通過該第一通道的該氣體經由該第一穿通孔流出；至少一個底板，其堆疊於該中板下方且具有第二通道，該第二通道用於控制經由該第一穿通孔引入的氣體之壓力及反應時間；以及一噴嘴，其安裝於該底板上且連接至該第二通道，以將通過該第二通道的該氣體噴射於該基板上。
15. 如請求項14之反應感應單元，其中該噴嘴可拆卸地安裝於形成在該底板之一中心處的一狹槽中，且具有在該噴嘴之一底表面上的複數個噴射孔及在該噴嘴之一側表面上的連接至該第二通道之末端的溝槽。
16. 如請求項14之反應感應單元，其中該中板之該第一通道係自該中板之一中心朝向邊緣形成，且該第一穿通孔係形成於該第一通道之末端處，且該底板之該第二通道係自該底板之邊緣朝向一中心形成。
17. 如請求項14之反應感應單元，其中該中板具有一中心正方形，該第一通道連接至該中心正方形且該氣體經由該氣體注射埠引入該中心正方形中。
18. 如請求項14之反應感應單元，其中該第一通道係由障壁肋部提供，且該第二通道經提供成一溝槽形狀。