TWI585228B - 基板處理裝置 - Google Patents

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TWI585228B TW103101391A TW103101391A TWI585228B TW I585228 B TWI585228 B TW I585228B TW 103101391 A TW103101391 A TW 103101391A TW 103101391 A TW103101391 A TW 103101391A TW I585228 B TWI585228 B TW I585228B
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Description

基板處理裝置
本說明書中揭示的本發明係關於基板處理裝置，尤其係關於包含一下方排氣口來讓一初步處理腔室內部排氣的基板處理裝置。
一般來說，一選擇的磊晶處理牽涉到沉積反應與蝕刻反應。該沉積與蝕刻反應可同時以相對不同反應率，發生在複晶層以及磊晶層內。在該沉積處理期間，一磊晶層形成於單晶表面上，而一現有的複晶層及/或無結晶層則沉積在至少一個第二層之上。不過，該已沉積複晶層的蝕刻率一般快過該磊晶層的蝕刻率。如此，隨著蝕刻氣體濃度改變，一淨選擇處理導致磊晶材料的沉積以及有限或無限複晶矽材料的沉積。例如：該選擇性磊晶處理可導致在單晶矽表面上形成由含矽材料形成的磊晶層，不允許在隔板上遺留沉積物。
一般而言，該選擇性磊晶處理具有許多限制。為了要在磊晶處理期間保持選擇性，應該以沉積處理上的化學濃度與反應溫度來調整與控制前驅物。若矽前驅物供應不足，則會啟動蝕刻反應來降低整個處理速率。另外，可能發生有害的基板過度蝕刻特性。若一蝕刻劑前驅物供應不足，則該沉積反應會導致在該基板表面上形成的單晶與複晶材料選擇性減少。另外，典型選擇性磊晶處理一般需要大約800℃的高反應溫度，例如大 約1,000℃或以上的高反應溫度。而由於不受控制的氮化反應以及基板表面上的熱積存，所以在製造處理期間高溫並非所要。
本發明提供一種基板處理裝置，其可有效排出初步處理腔室內部的氣體。
本發明也提供一種基板處理裝置，其可讓初步處理腔室之內一基板的污染降至最低。
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設備，包含：一處理腔室，其中執行關於一基板的一處理；一初步處理腔室，其連接至該處理腔室，該初步處理腔室具有該基板可進出的一通道；阻擋板，其將該初步處理腔室的內部分割成一維持區以及一傳送區；一基板固定器，其上放置至少一個基板，該基板固定器可切換進入一載入位置，其中該基板固定器置於該維持區上，以及切換進入一處理位置，其中該基板固定器置於該處理腔室上；一基板傳送單元，將該基板固定器從該載入位置傳送至該處理位置，該基板傳送單元包含連接至該基板固定器的一傳送臂以及操作該傳送臂的一驅動器；一氣體供應口，其將惰性氣體供應進入該初步處理腔室；以及一下方排氣口，其連接至該傳送區並且位於該氣體供應口之上，以排出該初步處理腔室內部氣體，其中該下方排氣口比該初步處理腔室的一頂端表面更靠近該初步處理腔室的一底部表面。
在某些具體實施例內，在該基板固定器位於該載入位置上之狀態下，該阻擋板可具有位置高於該基板固定器的一上方排氣孔以及位置 低於該基板固定器的一下方排氣孔，並且該維持區以及該傳送區可透過該上方排氣孔與該下方排氣孔彼此連通。
在其他具體實施例內，在該基板固定器位於該載入位置上之狀態下，該氣體供應口的位置低於該基板固定器的位置。
仍舊在其他具體實施例內，該基板處理裝置另包含連接至該處理腔室以排出該處理腔室內部氣體的一上方排氣口，以及連接至該上方排氣口以及該下方排氣口的一主排氣管線。
20‧‧‧下方腔室
21‧‧‧通道
23‧‧‧維持區
26‧‧‧凸緣
29‧‧‧傳送區
30‧‧‧加熱單元
32‧‧‧外部反應管
34‧‧‧內部反應管
35‧‧‧處理腔室
36‧‧‧上方排氣口
37‧‧‧排氣噴嘴
38‧‧‧供應噴嘴
41‧‧‧傳送臂
42‧‧‧阻擋板
42a‧‧‧上方排氣孔
42b‧‧‧下方排氣孔
44‧‧‧升降螺桿
45‧‧‧基座
46‧‧‧托架
48‧‧‧驅動馬達
50‧‧‧基板固定器
61‧‧‧氣體供應口
62‧‧‧氣體供應口
71‧‧‧下方排氣口
81‧‧‧排氣管線
在此包含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設備之圖解圖；第二圖為其中第一圖的一基板固定器已經切換至一處理位置的狀態圖式；以及第三圖為例示第一圖中一初步處理腔室之內氣流的圖式。
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輸給精通此技術的人士。在圖式中，為了清晰起見所以誇大了層與區域的厚度。
雖然底下說明一磊晶處理當成範例，不過本發明適用於該磊 晶處理以外的許多半導體製程。
第一圖為根據本發明具體實施例的一基板處理裝置之圖解圖，並且第二圖為其中第一圖中一基板固定器已經切換至一處理位置的狀態圖。請參閱第一圖，基板處理裝置包含具有開放式上半部的一下方腔室20。另外，該下方腔室具有一通道21，一基板可透過此來傳送。該基板可透過通道21載入該下方腔室20。一閘道閥(未顯示)可安裝在通道21外面，並且可用該閘道閥開啟或關閉通道21。
一基板固定器50容納複數個基板。在此，該等複數個基板都垂直載入基板固定器50上。如第一圖內所示，當基板固定器50位於下方腔室20的初步處理腔室23和29內(或在「載入位置」上)，該基板可載入基板固定器50之內。如底下所描述，該基板可升高。當一基板載入基板固定器50的溝槽上，基板固定器50上升，讓一基板載入基板固定器50的下一個溝槽上。當該等基板完成載入基板固定器50上，基板固定器50可移動進入一處理腔室35(或至該「處理位置」)，在處理腔室35之內執行一磊晶處理，如第二圖所例示。
一基座45位於基板固定器50的下半部上，並且隨著基板固定器50升高。當基板固定器50切換至該處理位置，基座45會靠近固定至凸緣26的一底部表面，將處理腔室35與外界隔離，如第二圖內所例示。基座45可由陶瓷、石英或在金屬上塗佈陶瓷的材料形成，避免處理進行時，處理腔室35之內的熱量傳輸進入初步處理腔室23和29。
一阻擋板42立在初步處理腔室23和29之內，將初步處理腔室23和29分割成維持區23以及傳送區29。阻擋板42具有一上方排氣孔42a以及 一下方排氣孔42b，分別與維持區23以及傳送區29連通。上方排氣孔42a定義在基板固定器50位於該載入位置時之上，並且下方排氣孔42b定義在基板固定器50位於該載入位置時之下。
基板固定器50位於維持區23內，並且升高基板固定器50的一驅動器則位於傳送區29內。一傳送臂41在傳送臂41連接基座45的狀態下，透過具有窄長形並且定義在阻擋板42內的一移動溝槽(未顯示)，連接至該驅動器。該驅動器包含一升降螺桿44、一托架46以及一驅動馬達48。托架46位於升降螺桿44上，利用旋轉升降螺桿44可上升或下降，並且驅動馬達48旋轉升降螺桿44。
下方腔室20包含一下方排氣口71。在此下方排氣口71的位置比初步處理腔室23和29的一頂端表面更靠近該初步處理腔室的一底部表面。下方排氣口71位於傳送區29內，並且連接至一排氣管線81。透過下方排氣口71以及排氣管線81，可排出初步處理腔室23和29內部氣體。
氣體供應口61和62連接至初步處理腔室23和29，分別將惰性氣體供應至初步處理腔室23和29。氣體供應口61將該惰性氣體(例如氮氣)供應至維持區23，並且氣體供應口62將該惰性氣體供應至傳送區29。
一內部反應管34和一外部反應管32位於凸緣26之上，並且凸緣26位於下方腔室20的上半部上。處理腔室35定義在內部反應管34內，並且初步處理腔室23和29定義在下方腔室20內部，這兩者透過凸緣26中間部分內定義的一開口彼此連通。如上述，當該等基板完成載入基板固定器50上時，基板固定器50可透過該開口傳送至處理腔室35。
內部反應管34位於外部反應管32之內，用來在處理腔室35 之內該等基板上執行磊晶處理。內部反應管34的直徑小於外部反應管32的直徑，並且大於基板固定器50的大小。如此，內部反應管34可提供相對於該基板的一最小反應空間，將該反應氣體的用量以及該基板上反應氣體的濃度降至最低。
供應噴嘴38位於處理腔室35的一側邊上，並且具有不同高度。供應噴嘴38可連接至一反應氣體源(未顯示)。該反應氣體源可供應一沉積氣體(一矽氣體(例如SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl、Si2H6或SiH4))以及一載體氣體(例如N2及/或H2)或一蝕刻氣體。該選擇性磊晶處理牽涉到沉積反應與蝕刻反應。雖然本具體實施例內未顯示，不過若該磊晶層需要包括一摻雜物，則可供應一含摻雜物的氣體(例如AsH3、PH3及/或B2H6)。
類似地，排氣噴嘴37位於處理腔室35的另一側邊上，並且具有不同高度。排氣噴嘴37連接至一上方排氣口36，並且上方排氣口36連接至排氣管線81。透過上方排氣口36以及排氣管線81，可排出處理腔室35內部氣體。
在基板固定器50切換至該處理位置的狀態下，每一供應噴嘴38和排氣噴嘴37大體上與載至基板固定器50上的該等基板每一者齊平。供應噴嘴38分別將該反應氣體注入載至基板固定器50上的該等基板，結果可在處理腔室35內產生未反應氣體與副產物。排氣噴嘴37吸入該未反應氣體與副產物，透過排氣管線81將該未反應氣體與副產物排放到外面。一加熱單元30可放置圍繞外部反應管32。如此，處理腔室35可由加熱單元30加熱，達到可執行該磊晶處理的溫度。
第三圖為例示第一圖中該等初步處理腔室之內氣流的圖 式。此後，將參照第三圖說明該初步處理腔室之內氣流。
如上述，該等基板載至基板固定器50上。然後在該等基板完成載入時，該閘道閥關閉通道21。此後，透過氣體供應口61和62將惰性氣體供應至初步處理腔室23和29。然後，透過下方排氣口71排出初步處理腔室23和29內部氣體，如此用該惰性氣體排掉初步處理腔室23和29之內的空氣。此後，基板固定器50從對應至該載入位置的初步處理腔室23和29，移動進入對應至該處理位置的處理腔室35。基座45靠近固定至凸緣26的該底部表面，並且處理腔室35和初步處理腔室23和29彼此隔離。然後，在已經載至處理腔室35之內基板固定器50上的該等基板上執行該磊晶處理。
在上述處理當中，該惰性氣體透過氣體供應口61供應流向上方排氣孔42a和下方排氣孔42b，形成從維持區23至傳送區29的氣流，藉此避免維持區23之內該等基板受到傳送區29之內的異物(升降螺桿44或托架46所產生)污染。透過上方排氣孔42a和下方排氣孔42b導入傳送區29的該惰性氣體透過下方排氣口71排放。
另外，因為下方排氣口71比傳送區29的頂端表面(或上方排氣孔42a)還要靠近底部表面(或下方排氣孔42b)，所以大部分形成的氣流都朝向下方排氣孔42b。在此，該氣體會與沈澱在維持區23下半部上的異物一起流入傳送區29，然後透過下方排氣口71排出。在此，因為朝向基板固定器50的下半部形成該氣流，因此該氣流會將異物分散，避免載至基板固定器50上的該等基板受到污染。
而透過上方排氣孔42a形成的氣流可清空維持區23內部，並且當成氣簾避免處理腔室35內的熱量傳送進入基板固定器50。如此，朝向 上方排氣孔42a的氣流會吸收從處理腔室35朝向維持區23傳送的熱量。然後，吸收熱量的氣體透過上方排氣孔42a流入傳送區29，並且透過下方排氣口71排放至外界。
根據本發明的具體實施例，可有效排出該初步處理腔室內部氣體，並且將該初步處理腔室之內基板的汙染降至最低。
雖然本發明以參考範例具體實施例來詳細說明，不過本發明可在不同的形式內具體實施。如此，底下所公佈的技術理念與申請專利範圍的範疇都不受限於該等較佳具體實施例。
20‧‧‧下方腔室
21‧‧‧通道
23‧‧‧維持區
26‧‧‧凸緣
29‧‧‧傳送區
30‧‧‧加熱單元
32‧‧‧外部反應管
34‧‧‧內部反應管
35‧‧‧處理腔室
36‧‧‧上方排氣口
37‧‧‧排氣噴嘴
38‧‧‧供應噴嘴
41‧‧‧傳送臂
42‧‧‧阻擋板
42b‧‧‧下方排氣孔
44‧‧‧升降螺桿
45‧‧‧基座
46‧‧‧托架
48‧‧‧驅動馬達
50‧‧‧基板固定器
61‧‧‧氣體供應口
62‧‧‧氣體供應口
71‧‧‧下方排氣口
81‧‧‧排氣管線

Claims (4)

  1. 一種基板處理裝置，包含：一處理腔室，其中執行關於一基板的一處理；一初步處理腔室，其連接至該處理腔室，該初步處理腔室具有該基板可進出的一通道；一阻擋板，其將該初步處理腔室的內部分割成一維持區以及一傳送區；一基板固定器，其上放置至少一個基板，該基板固定器可切換進入一載入位置，其中該基板固定器置於該維持區上，以及切換進入一處理位置，其中該基板固定器置於該處理腔室上；一基板傳送單元，將該基板固定器從該載入位置傳送至該處理位置，該基板傳送單元包含連接至該基板固定器的一傳送臂以及操作該傳送臂的一驅動器；一氣體供應口，其將惰性氣體供應進入該初步處理腔室；以及一下方排氣口，其連接至該傳送區並且位於該氣體供應口之上，以排出該初步處理腔室內部氣體，其中該下方排氣口比該初步處理腔室的一頂端表面更靠近該初步處理腔室的一底部表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中在該基板固定器位於該載入位置上之狀態下，該阻擋板具有位置高於該基板固定器的一上方排氣孔，以及位置低於該基板固定器的一下方排氣孔，以及該維持區與該傳送區透過該上方排氣孔與該下方排氣孔彼此連通。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中在該基板固定器位於該載入位置上之狀態下，該氣體供應口的位置低於該基板固定器的位置。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，另包含連接至該處理腔室以排出該處理腔室內部氣體的一上方排氣口，以及連接至該上方排氣口以及該下方排氣口的一主排氣管線。
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