TWI744229B - 晶舟、晶圓處理裝置以及晶圓處理方法 - Google Patents

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韋費德 萊爾希
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Abstract

本發明描述一種用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，盤狀晶 圓尤其是用於半導體或光伏打應用的半導體晶圓，晶舟具有由導電材料製成的平行於彼此而定位的多個板，多個板面向另一板的每一側上具有用於晶圓的至少一個載體且界定板的載體區。亦提供多個間隔元件，定位於直接鄰近板之間以便平行地定位板，其中間隔元件導電。亦描述一種晶圓用電漿處理裝置以及一種用於晶圓的電漿處理的方法。

Description

晶舟、晶圓處理裝置以及晶圓處理方法
本發明是關於一種晶舟(wafer boat)以及一種晶圓用處理裝置(treatment apparatus for wafers)，此晶舟以及此晶圓用處理裝置適合於在插入至此裝置以及此舟皿(boat)中的晶圓之間產生電漿。
在半導體以及太陽能電池技術中，眾所周知，由各種材料製成的盤形基板(disc-formed substrate)(在下文中被稱為晶圓，無關於其幾何形狀以及材料)接受各種不同製程。
就此而言，晶圓常常接受單處理製程(single treatment process)以及批次製程(batch process)，亦即，同時地處理若干晶圓的製程。對於單製程以及批次製程兩者，在每一狀況下必須將晶圓移動至所要處理位置中。在批次製程中，此情形通常是藉由將晶圓置放於所謂的舟皿中而達成，此等舟皿具有用於多個晶圓的空間。在舟皿中，晶圓通常平行於彼此而置放。此等舟皿可以各種不同方式而建置，且設計常常是使得僅將晶圓的底部邊緣固持於舟皿中，從而使晶圓自由直立地站立。此等舟皿可(例如)包括引入 斜面(lead-in chamfer)以便促進將晶圓的底部邊緣置放至舟皿中。此等舟皿通常為被動式，亦即，除提供固持功能之外，此等舟皿在晶圓的處理期間不具有另外功能。
在一種類型的晶舟(其(例如)在半導體或太陽能電池技術中用於晶圓的電漿處理)的狀況下，晶舟是由多個導電板(electrically conductive plate)形成，多個導電板通常是由石墨製成。板實質上平行於彼此而定位，且載體縫隙(carrier slit)建置於鄰近板之間以用於固持晶圓。面向彼此的板側各自針對晶圓具有對應載體元件(carrier element)，使得可將晶圓插入於此等側中的每一者處。桿(rod)通常建置於面向另一板的每一板側處且充當收納晶圓的載體元件。以此方式，可在板之間的每一載體縫隙中完全地容納至少兩個晶圓使得其面向彼此。晶舟的鄰近板彼此電絕緣，且在製程期間，在直接鄰近板之間施加AC電流，通常在kHz或MHz區中。以此方式，可在板之間且尤其是在固持於各別板處的晶圓之間產生電漿，以便提供電漿處理，諸如來自電漿的塗佈沈積或膜的電漿硝化。
對於彼此緊接的板的配置，使用間隔元件(spacing element)，間隔元件具有預指定長度以用於調整板之間的預指定距離。間隔元件另外具有長度方向延伸貫通開口(lengthways extending through opening)以用於插入安裝元件(mounting element)，諸如螺釘。此安裝元件可延伸通過所有板或僅一些板以及位於此等板之間的間隔元件，以便將此等元件彼此附接。在德國專利申請案DE10 2011 109 444 A1中描述此晶舟的實例，其包括板以及間隔元件。詳言之，電絕緣間隔元件以及絕緣安裝元件用於 鄰近板的電絕緣，鄰近板具有用於蝕刻或洗滌流體的特殊排出開口(discharge opening)。另外，在板的接觸端處使用導電元件，以便(例如)將相同電位施加至每隔一個板。此等導電元件具有儘可能低的電阻，以便使能夠對板進行均一處理。
對於來自電漿的沈積，通常另外有必要將晶圓升溫至預定溫度。為此目的，通常將晶舟以及插入至晶舟中的晶圓插入至處理管道(processing pipe)中，處理管道可藉助於加熱設備(heating device)而加熱且可以此方式使晶圓以及處理舟皿變熱。儘管可相當快速地達到周邊板處的溫度，但內部板以及內部晶圓的加熱有時可花費相當長的時間，此情形會延長製程循環(process cycle)。
本發明的目的是提供一種晶舟以及一種用於晶圓的電漿處理的方法，此晶舟以及此方法使能夠對晶圓進行改良式加熱。
根據本發明，此目的是藉由如申請專利範圍第1項所述的晶舟、如申請專利範圍第10項所述的電漿處理設備以及如申請專利範圍第12項所述的方法而達成。本發明的另外實施例可來源於附屬申請專利範圍。
詳言之，提供一種用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，盤狀晶圓尤其是用於半導體或光伏打應用的半導體晶圓。晶舟包括多個板，多個板是平行於彼此而定位且由導電材料製成，且多個板其面向彼此的側處包括用於晶圓的至少一個載體，且亦包括多個間隔元件，多個間隔元件位於直接鄰近板之間以便以平行方式配置 板，其中間隔元件導電。不同於具有相似設計的普通晶舟，間隔元件在此狀況下導電，此情形允許間隔元件在晶圓處理的加熱階段中用作電阻加熱元件(resistance heating element)。以此方式可達成短加熱階段，這是由於間隔元件可以目標方式將熱放出至板之間的間隙中。
出於均質加熱(homogeneous heating)起見，可均一地圍繞板的載體區定位間隔元件。較佳地，圍繞板的各別載體區定位至少四個間隔元件。
在一個實施例中，間隔元件具有至少20kΩ且較佳地為大約40kΩ的電阻，使得間隔元件可有用地用作電阻加熱元件，而且使得間隔元件在高頻應用期間實質上不會影響板之間的波傳播。為了達成所要電阻的良好可調整性且為了避免處理製程的污染，間隔元件可由多晶矽製成，其中間隔元件的電阻可藉由摻雜基本材料(basic material)而設定。較佳地選擇間隔元件的電阻使得當晶舟被供應有高頻電流時，僅使經引入的高頻功率的微小部分(亦即，小於50%且較佳地小於30%)變成間隔元件處的熱。
較佳地，板在其長度方向端處具有接觸尖端(contact nib)，接觸尖端藉由接觸塊體(contact block)而與其他板的接觸尖端連接，其中直接鄰近板的接觸尖端位於不同高度上且接觸塊體在每一狀況下連接每隔一個板。此情形為在板之間施加電壓的簡單方式，以便使間隔元件變熱及/或在板之間且尤其是在位於板處的晶圓之間產生電漿。較佳地，接觸塊體的總和與接觸尖端的總和的組合熱質量小於晶舟的其餘部分的熱質量。尤其是，接觸塊體的總和與接觸尖端的總和的組合熱質量小於晶舟的其餘部分的熱 質量的1/10，以便促進快速加熱。另外，較佳的是，沿著各別導電接觸塊體以及兩個接觸尖端的供應路徑的阻抗應小於在與接觸尖端接觸的一個晶圓對之間燃燒的電漿的阻抗，以便在高頻應用的狀況下不會在接觸陣列的區中引起過度損失。
電漿處理裝置包括用於收納如上文所描述的晶舟的處理腔室(process chamber)、控制或調節處理腔室中的處理氣體氣氛的調控工具(means)，以及至少一個電流源(current source)，至少一個電流源可以合適方式而與晶舟中的板連接，以便在晶舟的直接鄰近板之間施加電壓，其中至少一個電流源適合於施加至少一個DC電流或一個低頻AC電流以及一個高頻AC電流。以此方式，有可能向晶舟供應不同電壓，以便一方面使用DC電流或低頻AC電流而在加熱階段期間將間隔元件用作電阻加熱元件，且另一方面使用高頻AC電流而在處理階段期間在板之間產生電漿。為了快速地使處理腔室以及處理腔室內的晶舟變熱，亦提供額外加熱單元(heating unit)。處理腔室可具有水平定向以及垂直定向兩者。
在用於晶圓的電漿處理的方法中，將上文所描述的類型的晶舟中的多個晶圓插入至上文所描述的類型的電漿處理裝置的處理腔室中。接下來，在加熱階段期間，將DC電流或低頻AC電流施加至晶舟的板使得間隔元件藉助於流動通過間隔元件的電流而變溫，且在處理階段期間，將高頻AC電流供應至晶舟的板以便在緊接於板而定位的晶圓之間產生電漿。此情形使能夠達成短加熱階段，這是由於間隔元件能夠分別朝向內部板或晶圓直接地輻射熱。
較佳地，控制或調節處理腔室中的溫度，且當晶圓的溫度達到或超過預定溫度時進行DC電流或低頻AC電流的供應與高頻AC電流的供應之間的切換。在不希望應運用高頻AC電流或至少在極微小程度上進行加熱的實施例中，經施加的DC電流或低頻AC電流實質上大於高頻AC電流，詳言之，大至少2倍。
較佳地，控制或調節處理腔室中的氣體氣氛，且詳言之，在升溫階段以及處理階段期間設定不同氣體氣氛，其中氣體氣氛在氣體的組成物方面以及在壓力方面皆可不同。舉例而言，在加熱階段期間，處於第一壓力的惰性氣體為較佳的，且在處理階段期間，具有第二壓力的反應性氣體或氣體混合物為較佳的，第二壓力小於第一壓力。
1、100、200、300:晶舟
6:板
10:孔隙
11、313、332:載體縫隙
12:載體元件
13、213:接觸尖端
15:接觸塊體
16、19、118、120、206:夾持元件
17:螺母
20:對立元件
22:間隔元件
30:處理裝置
32:處理腔室區段
34:控制區段
36:管道元件/處理管道/導管元件
38:處理腔室
40:護套
44、46:氣體供應管道
48:開口
50:偏轉元件
60:氣體控制單元
62:負壓控制單元
64:電控制單元
66、67、68:氣體源
70:泵
72:壓力控制閥
74:同軸電纜
101:導電支撐總成/支撐單元
102、104:導電支撐件
106:絕緣導引單元
108:絕緣連接元件
110:基本主體
111:中間區段
112、322、323:縫隙
114:端區段
116:橫孔
124:導電套管
130:固持元件
132:導引桿
134:凹口
202、204:導電板
208:凹座
210:載體桿
303:端板/載體元件
305:第一載體元件
306:第二載體元件
307:接觸/導引元件
320:桿狀元件/上部桿元件
330:第二桿狀元件/下部桿元件/縫隙
333:絕緣縫隙/隔離縫隙
W:晶圓
現在將參考圖式來更詳細地描述本發明；在圖式中：
圖1展示晶舟的示意性側視圖。
圖2展示根據圖1的晶舟的示意性俯視圖。
圖3展示根據圖1的晶舟的示意性正視圖。
圖4展示電漿處理裝置的示意圖，其中根據圖1的晶舟收納於電漿處理裝置中。
圖5展示根據圖4的電漿處理裝置的處理腔室的示意性正視圖。
圖6展示根據圖5的處理腔室的氣體供應件(gas supply)的部分的示意性俯視圖。
圖7展示根據圖4的電漿處理裝置的替代性處理腔室的示意性正視圖。
圖8展示根據圖4的電漿處理裝置的另外替代性處理腔室的示意性正視圖。
圖9展示根據圖4的電漿處理裝置的另外替代性處理腔室的示意性正視圖。
圖10展示用於電漿處理裝置中的替代性晶舟的示意性側視圖。
圖11A至圖11C分離地且以其最終組成展示根據圖9的替代性晶舟的部分的示意性側視圖。
圖12展示根據圖9的晶舟的區段的示意性俯視圖。
圖13展示用於電漿處理裝置中的另外替代性晶舟的示意性側視圖。
圖14展示根據圖12的替代性晶舟的部分的示意性側視圖。
圖15展示另外替代性晶舟的示意性俯視圖。
圖16展示根據圖15的晶舟的部分的示意性側視圖。
圖17A以及圖17B展示通過根據圖4的電漿處理裝置的處理腔室的示意性橫截面圖，其中根據圖15的晶舟收納於電漿處理裝置中。
圖18展示另外晶舟的示意性俯視圖。
圖19展示根據圖18的晶舟的部分的示意性側視圖。
圖20A以及圖20B展示通過根據圖4的電漿處理裝置的處理腔室的示意性橫截面圖，其中根據圖18的晶舟收納於電漿處理裝置中。
諸如「上方」、「下方」、「左邊」以及「右邊」的用於描述中的術語是與圖式相關且並不意欲為限定性的。然而，此等術語可描述較佳實施例。與平行、垂直或角度量測相關的術語「實質上」應包含±3°的偏差，較佳地為±2°。在以下描述中，術語「晶圓」將用於盤形基板，盤形基板較佳地為用於半導體或光伏打應用的半導體晶圓，但亦可提供以及處理由其他材料製成的基板。
在以下描述中，將參考圖1至圖3來較仔細地描述用於電漿處理裝置中的晶舟1的基本結構，其中圖1展示晶舟1的示意性側視圖，且圖2以及圖3展示俯視圖以及正視圖。在此等圖中，將使用相同參考記號，這是因為其描述相同或相似元件。
晶舟1是由多個板、接觸元件以及夾持單元構成。所圖繪的晶舟1特別適合於來自電漿(例如，Si3N4、SiNx、a-Si、Al2O3、AIOx、摻雜以及未摻雜多晶矽或非晶矽等等的電漿)的塗佈沈積，且尤其適合於晶圓的電漿硝化。
板6各自由導電材料組成，且詳言之，其被形成為石墨板，但可取決於製程而進行板基本材料的塗佈或表面處理。板6各自具有六個孔隙10，孔隙10在製程期間由晶圓覆蓋，如下文中將較詳細地所描述。儘管以所描繪的形式提供每板6六個孔隙，但應注意，可提供較大或較小數目個孔隙。板6各自具有上部邊緣以及下部邊緣，其中在上部邊緣中可形成(例如)多個凹口，以便促進板的位置偵測，諸如德國專利案DE 10 2010 025 483中所描 述。
在所描繪的實施例中，存在總共23個板6，板6藉助於對應接觸單元以及夾持單元而實質上彼此平行地配置，以便在板6之間形成載體縫隙11。在23個板6的狀況下，存在22個載體縫隙11。然而，實務上，常常使用19個或21個板，且本發明並不限定於板的特定數量。
板6至少在其面向鄰近板6的各別側上具有三個各別載體元件12的群組，載體元件12經定位使得其可在其間收納晶圓。載體元件12的群組各自圍繞每一孔隙10而定位，如圖1中示意性地所指示。晶圓可經插入使得載體元件在每一狀況下與晶圓的不同側邊緣接觸。在板元件(對應於孔隙10)的長度方向上，存在載體元件的總共六個各別群組，其經提供以用於收納半導體晶圓。
在板6的端處，在每一狀況下存在用來電接觸板6的突起接觸尖端13，如下文中將較仔細地所描述。提供板6的兩個實施例，此兩個實施例在接觸尖端13的位置方面不同。在一個實施例中，接觸尖端13分別直接地鄰近於底部邊緣而突起，而在另一實施例，接觸尖端13與底部邊緣相隔一距離而突起，其中至底部邊緣的距離大於另一實施例的板的接觸尖端13的高度。板6的兩個實施例以交替方式定位於晶舟1中。如可在根據圖2的視圖中最清楚地看出，直接鄰近板6的接觸尖端13位於晶舟裝置中的不同高度上。然而，在每隔一個板6的狀況下，接觸尖端13在相同高度上。以此方式，藉助於接觸尖端13而產生兩個隔開的接觸高度(contact level)。此裝置使直接鄰近板6能夠被供應有不同電 位，而每隔一個板可被供應有相同電位。
位於一個接觸高度上的接觸尖端13藉助於由具有良好電導率的材料(尤其是石墨)製成的接觸塊體15而電連接，且彼此相隔預定距離而定位。在接觸尖端13的區中以及在接觸塊體15中的每一者中，提供至少一個貫通開口。此等貫通開口在其排齊時使能夠插入夾持元件16，夾持元件16具有軸件區段(shaft section)(不可見)以及頭部區段(head section)，諸如螺釘。藉助於對軸件區段的自由端起作用或位於軸件區段的自由端上的對立元件(counter element)(諸如螺母17)，可將板6彼此固定。板以兩個不同群組固定在一起使得不同群組的板以交替方式定位。夾持元件16可由導電材料製成，但此情形並非絕對的。接觸塊體15各自較佳地具有相同長度(在界定板6的接觸尖端13之間的距離的方向上)，且此長度應等於兩個載體縫隙11的寬度加上一個板6的寬度。接觸塊體15經較佳地設計使得接觸塊體15具有低熱質量，且詳言之，接觸塊體的總和相較於板6的總和應具有較低熱質量。更佳地，接觸塊體的總和與接觸尖端13的總和的組合熱質量應小於板6的總和的熱質量減去接觸尖端13的熱質量。
另外，在板中鄰近於上部邊緣以及下部邊緣提供另外貫通開口，其中貫通開口允許插入具有軸件區段(不可見)以及頭部區段(諸如夾持單元的螺釘)的夾持元件19。此等夾持元件19可與合適的對立元件20(諸如螺母)組合。在所描繪的實施例中，在每一狀況下存在鄰近於上部邊緣的七個貫通開口以及鄰近於下部邊緣的七個貫通開口。圍繞每一孔隙10幾乎對稱地定位有四個貫通開口。作為夾持單元的另外部分，提供多個間隔元件22，多 個間隔元件22呈(例如)具有實質上相同長度的間隔物套管(spacer sleeve)的形式。在每一狀況下，間隔元件22定位於直接鄰近板6之間的對應貫通開口的區中。
夾持元件19的各別軸件區段經定大小使得此等軸件區段可延伸通過所有板6的對應開口以及通過位於此等板之間的間隔元件22。以此方式，藉助於至少一個對立元件20，可實質上將所有板6平行於彼此而固定。此處，可能可想像地將其他夾持單元與間隔元件22一起使用，此等夾持單元以實質上平行方式排齊以及夾持板6與間隔元件22。在所描繪的實施例中，存在22個載體縫隙以及每縫隙總共14個間隔元件22(七個在上部邊緣處且七個在下部邊緣處)，從而產生總共308個間隔元件。
夾持元件19是較佳地由電絕緣材料製成，但間隔元件22應較佳地由導電材料製成。詳言之，間隔元件22應由高電阻材料製成，使得間隔元件可在供應具有足夠振幅的DC電流或低頻AC電流時充當電阻元件，但在供應高頻AC電流(為了在板之間產生電漿)時不存在波傳播的顯著阻尼。對於低頻電流，考慮50Hz至10KHz的頻率範圍，且對於高頻電流，考慮大於40KHz的頻率範圍，但其他頻率範圍亦將為可能的。在具有選定分佈的所描繪的實施例中，每一間隔元件應具有(例如)3kΩ的電阻，尤其大於20kΩ或甚至大於40kΩ。舉例而言，間隔元件可由摻雜矽、多晶矽或另一合適材料製成，此材料一方面不受到製程影響且另一方面不會影響製程，且尤其是不會將任何雜質引入至製程中。雖然一個群組的板6(上部接觸尖端13/下部接觸尖端13)經由接觸元件15而彼此電連接以及固定，但所有板藉助於間隔元件22而彼此電 連接以及固定。
在下文中，將參看圖4至圖6來較詳細地描述電漿處理設備30的基本結構，其中可使用上文所提及的類型的晶舟1(但亦可使用習知的晶舟)，其中圖4展示處理裝置30的示意性側視圖，圖5展示處理腔室構造的示意性正視圖，且圖6展示氣體供應件的俯視圖。
處理裝置30包括處理腔室區段(process chamber section)32以及控制區段(control section)34。處理腔室區段32包括在一側上閉合的管道元件(pipe element)36，管道元件36在其內部中形成處理腔室38。管道元件36的敞開端用來裝載處理腔室38，且其可藉助於閉合機構(未圖示)而關閉以及密閉地密封，如本技術領域中所知。管道元件是由諸如石英的合適材料製成，此材料不會將雜質引入至製程中、電絕緣且可耐受關於溫度以及壓力(真空)的製程條件。在管道元件36的閉合端處，管道元件36包括用於引入以及移除氣體以及電的氣密通道(gas-tight passage)，此等氣密通道可以常見方式予以設計。然而，對應的供應管線(supply-line)以及排出管線(discharge-line)可位於另一端處或甚至亦位於此等端之間的合適位置處的側處。
管道元件36由使管道元件36與其環境進行熱隔離的護套40環繞。在護套40與管道元件36之間提供加熱設備(未詳細圖示)，諸如電阻加熱器，加熱設備適合於使管道元件36變熱。然而，此加熱設備可(例如)亦位於管道元件36的內部中，或管道元件36自身可經設計為加熱元件。然而，目前，位於外部的加熱元件為較佳的，且尤其是包括不同的可個別控制的加熱電路的加 熱元件。
形成用於固持晶舟1(其僅部分地展示於圖4中)的固持高度的載體元件(未詳細圖示)位於管道元件36的內部中，晶舟1可(例如)屬於上文所描述的類型。然而，晶舟亦可置放於管道元件36中使得晶舟站立於管道元件36的壁上。在此狀況下，晶舟將實質上固持於收納高度上方且差不多居中地定位於管道元件中，如可(例如)在圖5中的正視圖中看出。在使用合適的載體元件及/或直接置放在管道元件上的情況下，結合晶舟的量測而界定載體空間，經恰當插入的晶舟位於載體空間中。晶舟可藉助於合適的處置機構(未圖示)作為整體在裝載狀態下插入至處理腔室38中以及自處理腔室38抽出。在此狀況下，當裝載晶舟時，將進行分別與板6的群組中的每一者的至少一個接觸塊體15的電接觸，如下文中將較詳細地所描述。
另外，由諸如石英的合適材料製成的下部氣體供應管道(lower gas supply pipe)44以及上部氣體供應管道(upper gas supply pipe)46位於管道元件36的內部中。氣體供應管道44、46至少沿著晶舟1的長度在管道元件36的長度方向上延伸。氣體供應管道44、46各自具有圓形剖面且在橫向方向上大致居中地位於晶舟1上方或下方。氣體供應管道44、46在其較接近於管道元件36的閉合端的端處與氣體供應單元或氣體排氣單元連接，如下文中將較詳細地所解釋。氣體供應管道44、46的各別另一端閉合。然而，吾人亦可考慮短氣體供應件，在此狀況下(例如)僅在管道元件的一個端處抽汲氣體，且藉助於擴散而分佈及/或藉由真空通口(較佳地附接於管道元件36的相對端處)而抽汲氣體。
下部氣體供應管道44具有多個開口48，氣體可通過開口48離開氣體供應管道。開口皆位於氣體供應管道的上半部中，使得自此管道放出的氣體具有在向上方向上被引導的動量。詳言之，考慮提供橫向於氣體供應管道44的長度方向界限而延伸的開口48的多個列，其中每一列具有(例如)五個開口48。在根據圖6的俯視圖中，示意性地展示對應氣體供應管道44的區段。開口應長度方向地位於氣體供應管道44的區中，此區至少與晶舟一樣長。較佳地，此區長於晶舟的長度，且經定位使得此區延伸超出晶舟的端。較佳地，開口48的表面積的總和小於氣體供應管道44的橫截面積。較佳地，開口48的表面積的總和與氣體供應管道44的橫截面積之間的關係介於30%與70%之間且尤其是介於40%與60%之間。當供應氣體時，在氣體供應管道44中產生恆定壓力，且可跨越群居有開口的區域而達成均一的氣體分佈。詳言之，當每一開口的直徑為大約1.5mm時，應考慮將開口48的列隔開大約5mm。此量測在不同列的每一開口的中心點之間延伸。然而，距離亦可不同，且尤其在較低壓力的狀況下，距離可較大。小於5cm的距離應為較佳的，仍更佳的是小於2cm的距離，且特別是小於1cm的距離。
上部氣體供應管道46具有具備開口的相似構造，但開口在此狀況下位於下半部中。基本上，除定向不同的事實之外，氣體供應管道44、46可被相同地定位，使得開口在每一狀況下指向晶舟。因此，下部氣體供應管道44中的開口以及上部氣體供應管道46中的開口指向載體區，亦即，經恰當插入的晶舟已被定位所處的區。代替提供每一列中五個開口的列，亦有可能提供不同佈局或 亦提供開口的不同形狀，例如，縫隙。
藉助於此等氣體供應管道44、46，可在處理腔室內，尤其是亦在晶舟的載體縫隙11中達成良好的均質氣體分佈。為了達成此氣體分佈，較佳的是，向下部氣體供應管道46供應氣體，而對應地藉助於上部氣體供應管道44來移除氣體。下部氣體供應管道44允許氣體良好地分佈於晶舟下方，且上部氣體供應管道46處的移除允許晶舟1的板6之間的氣體向上移動。
為了增強此效應，亦即，為了尤其在晶舟的板6之間引導氣體流動，存在提供於處理室中的兩個選用的可移動偏轉元件(moveable deflection element)50。出於簡化圖像的原因而在圖4中未展示的偏轉元件50具有細長組態。偏轉元件50在處理管道36的長度方向上延伸且較佳地至少與晶舟一樣長。但較佳地，偏轉元件50應至少與下部氣體供應管道44的區一樣長，開口48位於此區中。偏轉元件50在晶舟下方且在側向於晶舟1的橫向方向上位於處理腔室38中。在偏轉元件50的上部端處，偏轉元件50各自被可樞轉地支撐，且可藉助於調整機構(未圖示)而在第一位置(其在圖5以及圖7至圖9中以實線予以展示)與第二位置(其在圖5以及圖7至圖9中以虛線予以展示)之間移動。在第一位置中，偏轉元件基本上防止圍繞晶舟的側的氣體流動，而在第二位置中允許此氣體流動。
調整機構可(例如)為對處理腔室38中的壓力起反應的機構，此機構(例如)在處理腔室38中的某一負壓的狀況下將偏轉元件50自動地移動至第一位置。然而，機械地或電操作的其他調整機構為可想像的，但必須提供用於控制此等調整機構的合適 供應管線。
圖7至圖9展示替代性處理腔室構造的示意性正視圖，替代性處理腔室構造僅在氣體供應管道的形式及/或數目方面不同。在根據圖7的實施例中，提供兩個下部氣體供應管道以及兩個上部氣體供應管道。下部氣體供應管道44、44位於晶舟1下方的水平高度中且相對於處理腔室的垂直中間高度對稱地定位。關於開口，其可以與上文所描述的氣體供應管道相同的方式予以構造以及配置。上部氣體供應管道46、46位於晶舟1上方的水平高度上，且其亦相對於處理腔室的垂直中間高度對稱地定位。詳言之，在此構造或具有用於供應氣體的若干下部氣體供應管道的相似構造的狀況下，不同氣體可經由不同氣體供應管道而饋入至處理腔室38中，使得氣體不混合直至其在處理腔室中為止，以便在氣體供應件內避免過早反應。
然而，在根據圖8的實施例中，僅提供一個下部氣體供應管道44以及一個上部氣體供應管道46。氣體供應管道44、46各自具有橢圓形橫截面形狀，其中主軸水平地定位。再次，氣體供應管道44、46分別居中地位於晶舟1下方以及上方。換言之，氣體供應管道44、46相對於處理腔室的垂直中間高度對稱地定位。關於開口，其可以與上文所描述的氣體供應管道相同的方式予以構造以及配置。
在根據圖9的實施例的狀況下，提供三個下部氣體供應管道44以及一個單一上部氣體供應管道46。下部氣體供應管道44位於晶舟1下方，其中兩個外部下部氣體供應管道44在一個高度處且中間下部氣體供應管道44在略微較低高度處。然而，另一 配置將為可能的。關於開口，其可以與上文所描述的氣體供應管道相同的方式予以構造以及配置。上部氣體供應管道46位於晶舟1上方且具有橢圓形橫截面形狀，如在圖8中一樣，且其相對於處理腔室的垂直中間高度對稱地定位。替代地，此處可使用若干氣體供應管道或氣體供應管道的另一形狀。詳言之，在此構造或具有用於供應氣體的若干下部氣體供應管道的相似構造的狀況下，不同氣體可通過不同氣體供應管道而饋入至處理腔室38中，使得氣體不混合直至其在處理腔室中為止，以便在氣體供應件內避免過早反應。詳言之，在此配置的狀況下，可藉助於外部氣體供應管道44來饋入第一氣體，而藉助於中間氣體供應管道來饋入第二氣體。此配置允許氣體的良好且均質的混合以及分佈。
現在將較詳細地描述處理裝置30的控制區段34。控制區段34具有氣體控制單元(gas control unit)60、負壓控制單元(negative pressure control unit)62、電控制單元(electrical control unit)64以及溫度控制單元(temperature control unit)(未較詳細圖示)，氣體控制單元60、負壓控制單元62、電控制單元64以及溫度控制單元可一起藉助於高層級控制器(諸如處理器)予以控制。溫度控制單元連接至加熱單元(未圖示)，以便主要控制或調節管道元件36或處理腔室38的溫度。
氣體控制單元60與多個不同氣體源66、67、68(諸如含有不同氣體的氣罐)連接。以所描繪的形式展示三個氣體源，但當然可提供任何其他數目個氣體源。舉例而言，氣體源可在氣體控制單元60的各別開口處提供二氯矽烷、三氯矽烷、SiH4、磷化氫、甲硼烷、二甲硼烷、鍺烷(GeH4)、Ar、H2、TMA NH3、N2以及其 他不同氣體。氣體控制單元60具有兩個出口，一個出口與下部氣體供應管道44連接，且另一出口與負壓控制單元62的泵70連接。氣體控制單元60可以合適方式將氣體源與出口連接且可控制氣體的通流，如本技術領域中所熟知。以此方式，氣體控制單元60可尤其藉助於下部氣體供應管道44將不同氣體引導至處理腔室中，如下文中將描述。
負壓控制單元62基本上包括泵以及壓力控制閥(pressure control valve)72。泵70經由壓力控制閥72而與上部氣體供應管道46連接，且可藉助於此連接將處理腔室抽汲至預定壓力。自氣體控制單元60至泵的連接亦用來在必要時運用N2來稀釋被抽汲出處理腔室的處理氣體。
電控制單元64包括至少一個電源，至少一個電源適合於在其一個輸出處提供以下各者中的至少一者：DC電流、低頻電流以及高頻電流。電控制單元64的輸出運用電纜而連接至處理腔室中的用於晶舟的接觸單元。電纜藉助於合適的真空以及耐溫通道而插入通過護套40且插入至管道元件36中。電纜經建置使得其呈具有內部導體以及外部導體的同軸電纜(coaxial cable)74的形式。沿著同軸電纜74的長度，在外部處存在大約零的電磁場，使得甚至在MHz範圍內的高頻率的狀況下仍不產生寄生電漿，且使得傳輸儘可能地無損。在同軸電纜的內部中，存在具有波長λ的波傳播。波傳播在板對之間繼續進行(平面波導)，但具有另一波長，其取決於電漿的存在以及類型。在導體之間，存在合適的介電質，其在被供應有高頻電壓時降低同軸電纜中的電磁波的傳播速度以及波長，此相對於真空中的電磁波的對應傳播速度以及波長。 同軸電纜中的電磁波的傳播速度以及波長相對於真空中的電磁波的對應傳播速度以及波長的降低等效於同軸電纜74的有效電長度相對於真空中的波長的增加。詳言之，在由於晶舟1的低阻抗的阻抗變換(impedance transformation)的狀況下，同軸電纜的幾何長度應接近於由介電質縮減的波長的λ/4的奇數倍，或換言之，同軸電纜的有效電長度應經設定為具有所供應頻率的波長的λ/4的大約奇數倍。
在一個實施例中，藉助於多個絕緣體而達成同軸電纜74的波長或電長度的調整，多個絕緣體可被引入至內部導體與外部導體之間的間隙中且因此形成介電質。亦可藉助於內部導體以及外部導體的幾何形狀而達成某一程度的調整。儘管同軸電纜的內部導體以及外部導體通常具有圓形橫截面，但如本申請案中所使用的術語同軸電纜應亦包含具有其他橫截面的內部導體以及外部導體。舉例而言，內部導體及/或外部導體可具有矩形或卵形橫截面且沿著共同長度方向軸線而延伸。高頻波的局部傳播速度以及完全與其一起的同軸電纜74的有效電長度實質上取決於內部導體與外部導體之間的介電質。隨著介電常數增加，傳播速度以1/(εr)1/2的速率下降，且因此，同軸電纜74的有效電長度以相同速率上升。藉助於具有不同介電常數的短絕緣體片件沿著長度的合適串列佈局，可達成所要的介質介電常數。絕緣體片件可具有適合於內部導體以及外部導體的形狀，諸如環形形狀，此情形允許沿著內部導體滑動絕緣體片件。同軸電纜74實質上延伸至晶舟1的接觸區段。內部導體以及外部導體以合適方式而與板6的不同群組接觸。
板對之間的波傳播會影響所產生的電漿的特性，例如，在 晶圓以及晶舟上方的均質性/均一性方面。
為此目的，應儘可能地縮減晶舟1的接觸尖端13的質量以及長度以用於引入高頻功率，以便使供應路徑的局部熱容量以及電感保持儘可能地低。詳言之，藉由接觸尖端13結合接觸元件15的總和而形成的供應路徑的電感應實質上小於板6的總和的電感。較佳地，在操作頻率下的供應路徑的對應電感的電感應小於板6的板堆疊的電感的一半，且較佳地小於板6的板堆疊的電感的1/10。
圖10至圖12展示替代性晶舟100，晶舟100可用於上文所描述的類型的電漿處理裝置30中，但亦可用於經典的電漿處理裝置中。晶舟100包括：導電支撐總成(electrically conductive support assembly)101，其具有由(例如)石墨或另一高度導電材料製成的多個導電支撐件(electrically conductive support)102、104；以及絕緣導引單元(insulated guide unit)106。支撐總成101與絕緣導引單元106藉助於絕緣連接元件(insulated connection element)108而連接且一起形成晶舟100。
導電支撐件102、104可在圖11A至圖11C的示意性側視圖中最佳地看出。圖11A展示支撐件102的示意性側視圖，圖11B展示支撐件104的示意性側視圖，且圖11C展示在最終位置中的支撐件102、104的示意性側視圖。
支撐件102、104各自具有細長基本主體(elongated basic body)110，基本主體110具有實質上矩形剖面。在每一狀況下，基本主體110具有筆直中間部分，在筆直中間部分的頂側中存在用於收納晶圓(W)的縫隙112。在長度方向上，縫隙112經定大 小使得其可收納以預定間隔而彼此緊接的六個晶圓(W)，如可在圖10中看出。縫隙的深度經選擇使得其小於或等於晶圓製造中所形成的正常邊緣廢料區(normal edge waste zone)，且通常為大約1mm至5mm。縫隙的寬度又經選擇以允許需要處理的兩個晶圓(W)背對背地插入，如根據圖12的俯視圖中所指示。縫隙112可相對於長度方向以1°至2°橫向地傾斜，使得插入於其中的晶圓對略微傾斜地站立於縫隙112中。在基本主體110的長度方向端(鄰近於以縫隙112為特徵的中間區段111)處，基本主體110中的每一者具有端區段114，端區段114相對於中間區段111偏移至向上或向下高度。支撐件102的端區段114向上偏移，且支撐件104的端區段114向下偏移，如可在圖11A以及圖11B中容易地看出。當支撐件102、104在端位置中時，支撐件102的端區段114位於上部高度上且支撐件104的端區段114位於下部高度上，如可在圖11C中看出。
在基本主體110中，在每一狀況下存在用來插入夾持元件118以及120的多個橫孔(cross-bore)116。此等夾持元件118以及120可屬於上文所描述的具有頭部區段以及軸件區段的類型，頭部區段以及軸件區段可與對立元件協作。夾持元件118用於中間區段111中，而夾持元件120用於端區段114的區中。
在支撐件的端位置中，存在多個支撐件102、104(例如，22個)，支撐件102、104橫向於其長度方向平行於彼此而定位，其中支撐件102以及104在佈局中交替。在支撐件102、104的中間區段111中，在直接鄰近支撐件102、104之間提供間隔物(未圖示)，支撐件102、104與橫孔116排齊。此等間隔物為套管狀 且經定尺寸使得其在晶舟100的組裝條件下放至夾持元件118的軸件區段上。間隔物可電絕緣或導電，如同晶舟1的上文所描述的間隔元件22，這是因為其應執行相似加熱功能。
在每一狀況下，在端區段114的區中提供導電套管124，導電套管124經定尺寸使得能夠放至一個夾持元件120的軸件區段上。每一套管124的長度為兩個間隔物的長度加上支撐件的寬度。以此方式，套管124可各自在配置中電連接兩個支撐件102、102或104、104。以此方式，支撐件102形成全部彼此電連接的支撐件的第一群組，且支撐件104形成全部彼此電連接的支撐件的第二群組。此情形又允許將電壓施加至不同群組，亦如在晶舟1的狀況下一樣。
導引單元106包括兩個細長固持元件(elongated holding element)130以及七個導引桿(guiding rod)132，固持元件130以及導引桿132全部是由介電材料製成。固持元件130以及導引桿132可(例如)由陶瓷或石英製成。固持元件130各自具有細長組態且具有與支撐件102、104的長度實質上相同的長度，且固持元件130實質上平行於支撐件102、104而延伸，其中固持元件130經定位成高於支撐件102、104。導引桿132在固持元件130之間垂直地延伸，如可在根據圖12的俯視圖中看出，且導引桿132以合適方式而與固持元件130連接。導引桿132可具有圓形橫截面，但其他形狀亦為可能的。導引桿132各自具有多個凹口134，凹口134經定尺寸使得其可收納以及導引晶圓對W、W的邊緣區域，尤其是廢料邊緣區域(waste-edge area)。在晶舟100的長度方向上，導引桿132經隔開使得其可各自在其間收納晶圓對W、W， 如圖12中所指示。此時，應注意，根據圖12的俯視圖並不完全地展示晶舟100，且出於簡化圖像的原因而僅部分地裝載晶舟。凹口134在晶舟100的橫向方向上與支撐件102、104中的縫隙112排齊。因為縫隙112具有傾斜度，所以凹口134相對於縫隙112對應地略微偏移，以便允許將晶圓對W、W固持於略微傾斜位置中。
由經連接的支撐件102、104組成的支撐單元101以及由支撐元件130與導引桿132組成的絕緣導引單元106藉助於絕緣連接元件108而各自在端區段中連接。詳言之，連接元件108具有板形狀，且其與夾持元件118以及120以及用於與固持元件130的連接的另外夾持元件協作，以便固定整個配置且形成晶舟100。
當間隔物(諸如在晶舟1的狀況下的間隔物22)導電時，晶舟100可以與經典晶舟相同的方式或亦以下文中所描述的形式被使用。與位於支撐件102、104上的晶圓對W、W的電連接僅在各別縫隙112的區中進行。晶舟100並不將晶圓接納於板之間，而是使晶圓實質上自立。此允許晶圓的改良式加熱。另外藉助於晶舟100相較於晶舟1的熱質量縮減而增進此情形。晶圓對的背對背配置可有助於經處理晶圓的無滑移改良。另外，在適當時，可減小晶舟的側向尺寸同時維持相同容量。
藉助於圖13以及圖14，將較詳細地描述晶舟200的另外替代性實施例，晶舟200可用於上文所描述的類型的電漿處理裝置30中，但亦可用於經典的電漿處理裝置中。圖13展示經裝載的晶舟的示意性側視圖，且圖14展示晶舟的單一板的示意性側視圖。通常，晶舟200是藉由導電板202、204而形成，導電板202、204是由(例如)石墨或另一高度導電材料製成，導電板202、204 使用未較詳細地展示的間隔物以及夾持元件206而平行於彼此交替地定位。可以上文所描述的方式達成此情形，其中間隔物可由介電材料或高電阻導電材料製成，此取決於間隔物應執行抑或不應執行額外加熱功能，如下文中將較詳細地所描述。
板202、204各自具有凹座208，凹座208對頂部敞開。在板202、204的兩個側上，在每一凹座的區中提供三個載體桿(carrier rod)210的群組，三個載體桿210針對待支撐的晶圓提供三點支撐(three point support)。在每一狀況下，一個載體桿在凹座208下方，且兩個載體桿在凹座208的相對側上且高於下部載體桿210。下部載體桿210與板202、204的上部邊緣之間的高度差小於待支撐的晶圓的高度的一半。不同於在晶舟1的狀況下，經插入的晶圓未完全地接納於兩個板之間，而是清楚地在板上方突起，如可在圖13中看出。相較於晶舟1，晶舟200具有實質上縮減的熱質量。
板202、204各自在其端處具有接觸尖端213，其中兩個板的接觸尖端213又位於不同高度處，以便促進板藉助於導電接觸元件(未圖示)的逐群組接觸。接觸尖端較佳地保持短且經圓化至外部，但亦可具有另一形狀。另外，縮短接觸尖端之間的高度距離，此情形在向接觸尖端供應高頻電壓(尤其是在MHz範圍內)時有利，尤其是在提供同軸供應時有利，如在上文所描述的電漿處理裝置30中一樣。
藉助於圖15以及圖16，將較詳細地描述晶舟300的另外替代性實施例，晶舟300可用於上文所描述的類型的電漿處理裝置30中，但亦可用於經典的電漿處理裝置中。圖15展示晶舟300 的示意性俯視圖，圖16展示晶舟300的部分區域的示意性截面圖，且圖17A以及圖17B展示具有晶舟300的電漿處理裝置的示意性截面圖。雖然先前所論述的晶舟各自屬於晶圓平行於晶舟的長度方向界限(且平行於電漿處理裝置的長度方向界限)被插入的類型，但晶舟300屬於晶圓橫向於晶舟300的長度方向界限被插入的類型。詳言之，晶舟300屬於經典的構造，諸如用於半導體晶圓的熱擴散系統中的構造。
如可在根據圖15的俯視圖中看出，晶舟300具有細長組態；換言之，其在長度方向上(圖15中的自左至右)實質上比在其他維度上長。在晶舟300的每一端處提供較佳地由石英製成的端板(end plate)303。然而，端板303可由另一非導電材料製成。橫跨地隔開的兩個載體元件305以及在每一狀況下附接至端板303的兩個隔開的接觸/導引元件307在端板303之間延伸。接觸/導引元件307橫跨地位於載體元件305之間。
如先前所提及，載體元件305在端板303之間延伸，且尤其藉由焊接或接合而附接至端板303。載體元件305亦可由石英製成且具有細長桿形狀。載體元件305具有實質上矩形剖面，但「實質上」亦應包含具有圓化拐角的矩形。然而，通常將亦有可能使載體元件305為圓形或其剖面具有其他形狀。實質上矩形載體元件305朝向彼此傾斜地定位，且各自在其向上指向的窄側上具有多個載體縫隙313，載體縫隙313橫跨地延伸至載體元件305的長度方向延伸部且較佳地實質上與長度方向延伸部成90°的角度。載體縫隙313在每一狀況下定位成彼此相隔相同距離，且載體縫隙313具有預定(恆定)深度以用於在其中收納待插入的每一晶 圓或晶圓對的邊緣區段，其中晶圓對可(例如)以背對背配置而插入於縫隙中。此深度較佳地應與晶圓的廢料邊緣區域相同，或更小。載體縫隙可在長度方向上傾斜1°或2°，使得經插入的晶圓或晶圓對相應地定位成相對於垂面而傾斜。
在下文中，將較詳細地描述接觸/導引元件307，其中此等元件中的兩者展示於根據圖15的俯視圖中。接觸/導引元件307實質上包括由諸如石墨的導電材料製成的桿狀元件320，桿狀元件320的端可以合適方式而電接觸，此處未展示此情形。
桿狀元件320各自具有實質上圓形橫截面，如可在根據圖17的截面圖中最佳地看出。在每一桿狀元件320中提供多個縫隙322(接觸縫隙)以及縫隙323(絕緣縫隙)，縫隙322以及縫隙323在長度方向上交替，如可在圖16中最佳地看出。縫隙322各自具有第一深度以及第一寬度，且縫隙323具有第二深度以及第二寬度，其中第二深度大於第一深度，且第二寬度大於第一寬度，如下文中將較詳細地所描述。縫隙322、323與載體元件303的縫隙313相同地隔開，此在此處意謂自每一縫隙的縫隙中間至下一縫隙的縫隙中間的各別距離。隔開的接觸/導引元件307中的縫隙322、323彼此偏移。另外，縫隙313、322以及323定位在一起使得插入至晶舟中的晶圓(或晶圓對)在每一狀況下插入至兩個縫隙313(隔開的載體元件)、(接觸/導引元件307的)一個縫隙322以及(另一接觸/導引元件307的)一個縫隙323中。縫隙322的深度以及寬度經選擇以便允許晶圓(或晶圓對)可靠地接觸此接觸/導引元件307。縫隙323的深度以及寬度經選擇以便確保晶圓(或晶圓對)明確地不與接觸/導引元件307接觸，如圖16中 所指示。
由此確保插入至晶舟中的長度方向鄰近縫隙中的鄰近晶圓(晶圓對)接觸不同接觸/導引元件。此情形是(例如)在圖17A以及圖17B中被指示，圖17A以及圖17B(例如)展示通過晶舟中的鄰近縫隙的橫截面圖。根據圖17A的視圖中的橫截面經定位使得其與左邊接觸/導引元件307中的縫隙322以及右邊接觸/導引元件307中的縫隙323相交。因此，在鄰近縫隙(視圖的圖17B)的狀況下，縫隙323在左邊接觸/導引元件307中相交且縫隙322在右邊接觸/導引元件307中相交。在本領域具有知識者將認識到，當在接觸/導引元件307之間施加電壓時可在晶圓之間施加電壓。儘管在圖16中未展示，但絕緣嵌體(insulating inlay)可設定至每一縫隙323中，絕緣嵌體自身針對晶圓(晶圓對)具有對應縫隙，或縫隙323可具有絕緣塗層(insulating coating)。詳言之，有可能首先在接觸/導引元件307中形成縫隙323，且接著施加絕緣塗層，當接下來形成縫隙322時，絕緣塗層接著被局部地損毀。以此方式，與晶圓的電接觸僅在縫隙322的區中為可能的。可藉助於接觸此等接觸/導引元件307的合適接觸單元而達成電接觸。
接觸/導引元件307可被相當薄地構造。然而，為了確保貫穿晶舟的整個長度的足夠穩定性，在晶舟300的所展示實施例中提供第二桿狀元件330，第二桿狀元件330垂直地定位於接觸/導引元件307下方且在端板303之間延伸。元件330是較佳地由具有用以防止污染物進入製程的足夠穩定性且具有足夠熱穩定性的電絕緣材料(諸如石英或另一合適材料)製成。如所展示，接觸/導引元件307可直接地安置至元件330上，或可在下部元件330 與接觸/導引元件307之間提供多個支撐件。下部元件330又可具有圓形形式，但不具有縫隙且出於此原因而相較於具有縫隙的相似元件具有較高穩定性，且下部元件330可出於此原因而遍及其整個長度支撐接觸/導引元件307。
圖18至圖20展示晶舟300的另外替代性實施例。此晶舟300在很大程度上與圖15至圖17所描述的晶舟300相同，且出於此原因而將相同參考記號用於相同或相似元件。圖18展示晶舟300的示意性俯視圖，且圖19展示晶舟300的部分區域的示意性橫截面，且圖20A以及圖20B展示具有此晶舟300的電漿處理裝置的示意性橫截面圖。亦在此晶舟的狀況下，橫向於晶舟300的長度方向界限而引入晶圓。
如可在根據圖18的俯視圖中看出，晶舟300又具有細長組態，其中在晶舟300的每一端處提供端板303，端板303可如先前所描述而形成。在每一狀況下，橫跨地隔開的兩個第一載體元件305、橫跨地隔開的兩個第二載體元件306以及在每一狀況下附接至端板303的兩個隔開的接觸/導引元件307在端板303之間延伸。本文中，接觸/導引元件307橫跨地位於第二載體元件306之間，且第二載體元件306在每一狀況下位於一個第一載體元件305與一個接觸/導引元件307之間。
接觸/導引元件307具有與如先前所描述的構造相同的構造，其具有上部桿元件320與下部桿元件330以及接觸縫隙222與絕緣縫隙223，上部桿元件320與下部桿元件330以及接觸縫隙222與絕緣縫隙223經定位成在各別接觸/導引元件307中彼此偏移。此意謂一個接觸/導引元件307將接觸插入至晶舟中的每隔一 個晶圓，而另一接觸/導引元件將接觸其他晶圓。
第一載體元件305以及第二載體元件306在端板303之間延伸，且附接至如上文所描述的此等板。第一載體元件305以及第二載體元件306亦可由石英製成且兩者皆具有細長桿形狀。第一載體元件305以及第二載體元件306兩者皆具有基本形狀，諸如可在圖15至圖17中的晶舟300的狀況下看出。根據圖15至圖17，第一載體元件305以及第二載體元件306中的每一者亦具有對應於多個載體縫隙313的多個縫隙330。縫隙330呈兩種類型的縫隙的形式，兩種類型的縫隙關於其大小以及功能而不同。
充當載體縫隙332的第一類型的縫隙具有第一深度以及第一寬度，第一深度以及第一寬度適合於在縫隙中以接觸方式收納經插入的晶圓或晶圓對的邊緣區域，例如，以背對背方式。較佳地，縫隙的深度大約等於或小於晶圓的廢料邊緣區域。充當絕緣縫隙333的第二類型的縫隙具有第二深度以及第二寬度，在每一狀況下，第二深度以及第二寬度大於第一深度以及第一寬度。在每一狀況下，絕緣縫隙333適合於收納自由地站立(換言之，無接觸)的經插入的晶圓或晶圓對的邊緣區域。
載體縫隙332與絕緣縫隙333沿著載體元件305、306的長度方向交替，如可在圖19中的視圖中看出。第一載體元件305的載體縫隙332與絕緣縫隙333彼此對準。再者，第二載體元件306的載體縫隙332與隔離縫隙333彼此對準。另外，第一載體元件305的載體縫隙332對準至第二載體元件306的絕緣縫隙333，且第一載體元件305的絕緣縫隙333對準至第二載體元件306的載體縫隙332。換言之，第一載體元件305的載體縫隙332以及絕 緣縫隙333自第二載體元件306的載體縫隙332以及絕緣縫隙333偏移。
以此方式，插入至晶舟中的每隔一個晶圓插入至第一載體元件305中且由第一載體元件305支撐，而其他晶圓插入至第二載體元件306中且由第二載體元件306支撐。由此亦達成如下情形：插入至第一載體元件305中且由第一載體元件305支撐的全部晶圓接觸同一接觸/導引元件307，而插入至第二載體元件306中且由第二載體元件306支撐的其他晶圓接觸另一接觸/導引元件307。圖20A以及圖20B中指示對應交替的支撐以及接觸。在電漿處理(其目標是將(例如)導電塗層沈澱至晶圓上)期間將導電塗層沈澱至第一載體元件305以及第二載體元件306上的狀況下，此組態可在操作期間藉助於第一載體元件305以及第二載體元件306來防止鄰近晶圓之間的短路。
在此組態中，亦將有可能提供導電的第一載體元件305以及第二載體元件306，且另外在插入至晶舟300中的晶圓之間施加電流，以便增加至晶圓的接觸表面以及用於傳輸電流的表面。
下文中將參考圖式來較詳細地描述電漿處理裝置30的操作，其中由13.56MHz誘發的電漿中的氮化矽或氧化鋁的電漿支援沈澱(plasma-supported precipitation)用作電漿處理的實例。然而，處理裝置30亦可用於亦受到電漿支援的其他沈澱製程，其中電漿亦可由其他頻率誘發，例如，在40kHz範圍內的頻率。然而，同軸電纜74特別適合於在MHz範圍內的頻率且針對此等頻率而最佳化。
首先，將假定上文所描述的類型的經裝載的晶舟1(根據 圖1)插入至處理腔室38中，且此腔室藉助於關閉機構(未圖示)而閉合。本文中，晶舟1經裝載使得在每一載體縫隙11中存在總共12個晶圓，在本實例中尤其是矽晶圓；特定而言，在每一板6處存在六個晶圓。晶圓經插入使得其成對地面向彼此，如在本技術領域中所熟知。
在此條件下，內部室處於環境壓力且可(例如)由氣體控制單元60(結合負壓控制單元62)運用N2予以沖洗或浸漬。
導管元件(tube element)36以及與其一起的處理腔室38藉由未展示的加熱設備而變熱，以便將晶舟1以及插入至晶舟1中的晶圓變溫至有利於製程的預定溫度。偏轉元件在第二位置(在圖5中以虛線予以展示)中以便藉助於對流而不會影響加熱。儘管如此，但使用導管元件36的加熱來加熱晶舟1的內側板以及位於此等板之間的晶圓可花費長時間。
出於此原因，當提供上文所描述的類型的晶舟1時，可由電控制單元64將DC電流或低頻AC電流施加至晶舟1以支援加熱製程。電壓在此狀況下足夠高以允許電流傳導通過高電阻間隔元件22且允許高電阻間隔元件22充當電阻加熱元件。以此方式，尤其在載體縫隙11中提供加熱功率，使得可比運用來自外部的加熱的狀況快得多地達到預定溫度。取決於間隔元件的電阻，考慮至少200V至大約1kV的電壓，以便達成電流的足夠流動以及間隔元件22的足夠加熱。
當已達成晶舟1以及與其一起的整個單元(晶舟1、晶圓以及導管元件36)的預定溫度時，可首先撤銷啟動電控制單元64，且由負壓控制單元62將處理腔室抽汲至預定負壓。偏轉元件50 藉由經設定的負壓而自動地移動至第一位置(圖5中的實線)中，或主動地移動至第一位置中。當已達到預定負壓時，所要處理氣體(諸如用於氮化矽沈澱的SiH4/NH3，以經界定的比例，此取決於所要塗佈屬性)藉助於氣體控制單元60而進入，而負壓由負壓控制單元62藉由將經引入的處理氣體抽汲出而維持。在此時間點，由泵70抽汲出的處理氣體可運用N2予以稀釋，如本技術領域中所熟知。出於此目的，藉助於氣體控制單元60以及來自泵的適當管道來添加N2。藉助於氣體管道44、46的特殊配置結合偏轉元件50，主要通過晶舟1的載體縫隙11而產生處理腔室內的氣體流動。可藉助於氣體管道44、46的特殊配置而確保氣體流動貫穿晶舟的寬度以及長度為均質的。
藉助於電控制單元64，將具有13.56MHz的頻率的高頻電壓施加至晶舟1。此情形引起板6之間且尤其是插入於晶舟1中的晶圓之間的處理氣體的電漿點火且引起至晶圓上的電漿支援氮化矽沈積。氣體流動在沈積製程期間保持恆定，以便避免處理氣體的活性組分的局部耗乏。當沈積必需厚度的塗層所需要的時間已過去時，再次撤銷啟動電控制單元，且停止氣體供應，或切換回至供應N2以便沖洗處理腔室38且在必要時使其通風(使其返回至大氣壓力)。最後，接著可使處理腔室38恢復至環境壓力。
如可自以上描述看出，以上類型的晶舟1-獨立於處理裝置的其他組件-提供允許在加熱階段期間直接地在晶舟1的板6之間的載體縫隙11的區中變熱的優勢。此情形藉助於導電間隔元件22而為可能的。由於導電間隔元件22已被特定地選擇用於高度地抵抗，故在施加高頻電流時導電間隔元件22不會顯著地影響 電漿產生。
藉助於氣體供應件44、46的特定氣體供應-再次獨立於處理裝置的其他組件，包含特殊晶舟1-提供處理腔室38中的均質氣體流動的優勢。尤其結合偏轉元件，可達成通過載體縫隙的目標氣體流動。此情形保證反應室中的良好氣體交換以及均質氣體分佈，且在適用時，較低流動速率可用於處理氣體。
特定同軸電纜74-再次獨立於處理裝置的其他組件，包含具有導電間隔元件22的特殊晶舟1或特殊氣體供應件-允許在MHz範圍內(且特別是13.56MHz)的電壓可有效地施加至晶舟的優勢。可縮減電損失。此情形是藉由晶舟1的接觸區域的特定設計(諸如接觸尖端的尺寸以及形狀)而增強。
晶舟100、200以及300相較於晶舟1提供實質上較低熱質量，且實質上自立晶圓可被較容易地加熱。在支撐件102、104以及板202、204的區中，可使用導電間隔物以便此處在加熱階段期間提供局部額外加熱。詳言之，支撐件以及板的熱質量可抵消，此在自立晶圓區中為不可能的。晶舟300允許晶圓的另一佈局，此佈局尤其在未改變的處理腔室的狀況下允許較大晶圓的插入。
已參考圖式藉助於本發明的特定實施例而描述處理裝置30以及晶舟1，而不限於特定展示的實施例。詳言之，氣體供應件44、46可具有不同形狀或可被不同地配置，如亦在圖7至圖9中所指示。再者，晶舟1的板6可具有其他尺寸，且尤其是可經定尺寸以用於固持另一數目個晶圓。以水平定向而展示處理裝置且此情形表示較佳設計。然而，本申請案的大部分有利態樣對於具有經垂直定位的導管元件的垂直腔室亦有效，其中在此狀況下，諸如 上方、下方的位置參考應相應地改變為側向位置參考。參考晶舟以及用於氣體供應管道的安裝空間，此情形對於此等管道特別有效。
1:晶舟
6:板
10:孔隙
12:載體元件
13:接觸尖端
16、19:夾持元件

Claims (16)

  1. 一種用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，所述晶舟包括以下各者：多個板，平行於彼此而定位，由導電材料製成，所述板面向另一所述板的每一側上具有至少一個載體，所述載體用於晶圓，所述載體界定所述板的載體區；多個間隔元件，定位於直接鄰近板之間以便平行地定位所述板；其特徵在於所述間隔元件導電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述間隔元件圍繞所述板的所述載體區規則地分佈。
  3. 如前述申請專利範圍第1項或第2項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述間隔元件中的至少四者圍繞所述板的所述載體區而分佈。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述間隔元件的電阻是使得當所述晶舟被供應有高頻電壓時，引入至所述間隔元件中的高頻功率僅部分變換成熱。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述間隔元件中的每一者具有至少20kΩ的電阻。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述間隔元件是由多晶矽製成，且其中所述間隔元件的電阻是藉由摻雜基本材料而設定。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述板各自在其長度方向端處具有接觸尖端，所述接觸尖端經由接觸塊體而與其他板的所述接觸尖端連接，其中直接鄰近板的所述接觸尖端位於不同高度上，且其中所述接觸塊體分別連接每隔一個板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述接觸塊體的總和與所述接觸尖端的總和的組合熱質量小於所述晶舟的其餘部分的熱質量。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中所述接觸塊體的總和與所述接觸尖端的總和的組合熱質量小於所述晶舟的其餘部分的熱質量的1/10。
  10. 如申請專利範圍第7項至第9項中的任一項所述的用於盤狀晶圓的電漿處理的晶舟，其中遍及接觸塊體以及兩個接觸尖端的供電流流動的供應路徑的阻抗小於在操作期間在接觸所述接觸尖端的晶圓對之間燃燒的電漿的阻抗。
  11. 一種晶圓用電漿處理裝置，所述晶圓用電漿處理裝置包括以下各者：處理室，用於固持如前述申請專利範圍第1項至第10項中的任一項所述的晶舟；用於控制或調節所述處理室中的處理氣體氣氛的調控工具；以及至少一個電壓源，與所述晶舟的所述板連接，以便在所述晶舟的直接鄰近板之間供應電壓，其中所述至少一個電壓源用於施加至少一個DC電流或至少一個低頻AC電流以及至少一個高頻 AC電流。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的晶圓用電漿處理裝置，具有用於加熱所述處理室以及插入至所述處理室中的所述晶圓的至少一個額外加熱單元。
  13. 一種用於晶圓的電漿處理的方法，其中將多個基板插入至如申請專利範圍第11項或第12項所述的電漿處理裝置的所述處理室中的如申請專利範圍第1項至第10項中的任一項所述的晶舟中，其中所述方法包括以下步驟：在加熱階段期間將DC電流或低頻AC電流施加至所述晶舟的所述板使得所述間隔元件由於電流通過所述間隔元件的流動而變熱；以及將高頻AC電流施加至所述晶舟的所述板，以便在處理階段期間在插入於所述板中的所述晶圓之間產生電漿。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的用於晶圓的電漿處理的方法，其中控制或調節所述處理腔室中的溫度，且其中當所述晶圓的溫度達到或超過預定溫度時進行在施加DC電流或低頻AC電流與施加高頻AC電流之間的切換。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的用於晶圓的電漿處理的方法，其中所述經施加的DC電流或低頻AC電流相較於所述高頻AC電流具有實質上較大電壓。
  16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的用於晶圓的電漿處理的方法，其中控制或調節所述處理腔室中的所述氣體氣氛。
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