TWI809434B - 製造半導體薄膜之裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申請案提供一種製造半導體薄膜之裝置及方法。上述裝置包括腔室；噴淋板，其安置在上述腔室之頂部；晶圓承載盤體，其在上述腔室內相對於上述噴淋板而安置；以及抽氣部件，其靠近上述腔室之內側壁而安置。

Description

製造半導體薄膜之裝置及方法
本申請案大體上係關於半導體製造技術，且更具體而言，係關於製造半導體薄膜之裝置及方法。
半導體製程可包含薄膜沈積處理，例如原子層沈積(ALD)及電漿增強化學氣相沈積(PECVD)等，用以在晶圓或基材上形成各種薄膜以製備半導體裝置。在薄膜沈積處理中，半導體薄膜之輪廓(profile)厚度係半導體薄膜沈積工藝之關鍵技術指標之一。
通常半導體薄膜沈積裝置會使用抽氣裝置來抽取反應腔室中之氣體以控制沈積過程，進而產生具有合意厚度之半導體薄膜。然而，當前的半導體薄膜沈積裝置之抽氣系統僅能相對有效地控制薄膜中心區域之厚度，而不具備可控地調整薄膜輪廓之邊緣趨勢的能力。
在一個態樣中，本申請案提供一種薄膜沈積裝置，其可包括：腔室；噴淋板，其安置在上述腔室之頂部；晶圓承載盤體，其在上述腔室內相對於上述噴淋板而安置；以及抽氣部件，其靠近上述腔室之內側壁而安置，其中上述抽氣部件經組態以在第一馬達之驅動下在上述腔室中上升或下降。
在一些實施例中，上述抽氣部件可為環形。
在一些實施例中，上述抽氣部件之內部表面上可設有多個抽氣孔，上述多個抽氣孔大體上沿上述內部表面之周長分佈。
在一些實施例中，上述薄膜沈積裝置可進一步包括抽氣管，其中上述抽氣管部分位於上述腔室內並與上述抽氣部件相連接，且上述抽氣管與上述抽氣部件內部連通。
在一些實施例中，上述薄膜沈積裝置可進一步包括抽氣底板，其中上述抽氣部件置放於上述抽氣底板上，上述抽氣底板與上述抽氣管固定連接且具有與上述抽氣管對應之孔。
在一些實施例中，上述抽氣底板可藉由螺釘連接至固定凸緣，上述固定凸緣可藉由凸緣螺釘連接至上述抽氣管。
在一些實施例中，上述薄膜沈積裝置可進一步包括連接至上述第一馬達之絲杠以及裝配在上述絲杠上之滑塊，上述滑塊固定連接至上述抽氣管。
在一些實施例中，上述滑塊可藉由固定部件連接至上述抽氣管。
在一些實施例中，上述薄膜沈積裝置可進一步包括支撐桿，其中上述支撐桿部分位於上述腔室內並與上述抽氣部件相連接，且上述支撐桿與上述抽氣部件內部不連通。
在一些實施例中，上述薄膜沈積裝置可進一步包括連接至第二馬達之絲杠以及裝配在上述絲杠上之滑塊，上述滑塊固定連接至上述支撐桿。
在一些實施例中，上述第二馬達可經組態以與上述第一馬達大體上同步運轉。
在一些實施例中，上述抽氣部件可經組態以在上述第一馬達之驅動下移動至上述晶圓承載盤體之上方、下方或與上述晶圓承載盤體位於同一水平面。
在一些實施例中，上述抽氣部件可經組態以在上述第一馬達之驅動下使上述抽氣部件之上表面接近於上述噴淋板之下表面。
在一些實施例中，上述抽氣部件可經組態以在上述第一馬達之驅動下使上述抽氣部件之下表面接近於上述腔室之底部表面。
在一些實施例中，上述晶圓承載盤體可經組態以在第三馬達之驅動下在上述腔室中上升或下降。
在另一態樣中，本申請案提供一種操作根據本申請案任一實施例所述之薄膜沈積裝置之方法，其可包括：將晶圓置放於上述薄膜沈積裝置之晶圓承載盤體上；藉由上述薄膜沈積裝置之噴淋板在上述薄膜沈積裝置之腔室中提供用於在上述晶圓上沈積薄膜之反應氣體；以及藉由控制第一馬達調節上述薄膜沈積裝置之抽氣部件在上述腔室中之高度。
在一些實施例中，在調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度的過程中可保持上述晶圓承載盤體之工作位置不變。
在一些實施例中，調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件移動至上述晶圓承載盤體之上方、下方或與上述晶圓承載盤體位於同一水平面。
在一些實施例中，調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之上表面接近於上述噴淋板之下表面。
在一些實施例中，調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之下表面接近於上述腔室之底部表面。
在一些實施例中，調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度可包括在調節上述晶圓承載盤體之工作位置的同時同步地調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度以使得上述晶圓承載盤體與上述抽氣部件之間的相對位置基本不發生變化。
在以下附圖及描述中闡述本申請案之一或多個實例之細節。其他特徵、目標及優勢將根據上述描述及附圖以及申請專利範圍而顯而易見。
為更好地理解本申請案之精神，以下結合本申請案之部分實施例對其作進一步說明。
本說明書內使用之詞彙「在一實施例」或「根據一實施例」並不必要參照相同具體實施例，且本說明書內使用之「在其他(一些/某些)實施例」或「根據其他(一些/某些)實施例」並不必要參照不同具體實施例。其目的在於例如主張之主題包括全部或部分範例具體實施例之組合。本文所指「上」及「下」之意義並不限於圖式所直接呈現之關係，其應包含具有明確對應關係之描述，例如「左」及「右」，或者係「上」及「下」之相反。本文所稱之「連接」應理解為涵蓋「直接連接」以及「經由一或多個中間部件連接」。本說明書中所使用之各種部件之名稱僅出於說明之目的，並不具備限定作用，不同廠商可使用不同名稱來指代具備相同功能之部件。
以下詳細地論述本申請案之各種實施方案。儘管論述了具體實施，但應理解，此等實施方案僅用於示出之目的。熟習相關技術者將認識到，在不偏離本申請案之精神及保護範疇的情況下，可以使用其他部件及組態。本申請案之實施可不必包含說明書所描述之實施例中之所有部件或步驟，亦可根據實際應用而調整各步驟之執行順序。
圖1為根據本申請案之一些實施例之薄膜沈積裝置100的結構示意圖。如圖1所示，薄膜沈積裝置100包括腔體101、蓋板103、絕緣部件104以及包含噴淋板107之頂部固件。腔體101、蓋板103、絕緣部件104以及包含噴淋板107之頂部固件一起組成薄膜沈積裝置100之腔室。在操作薄膜沈積裝置100以在晶圓表面沈積薄膜的過程中，上述腔室經密封以形成內部空間102。薄膜沈積裝置100亦包括腔室中之晶圓承載盤體106。晶圓承載盤體106內部可設置加熱元件，以用於加熱置放於晶圓承載盤體106上之晶圓，因而晶圓承載盤體106亦可被稱為「加熱盤」。可藉由馬達等移動機構(圖1中未示出)控制晶圓承載盤體106在腔室中上下移動。在沈積薄膜時，可將置放有晶圓之晶圓承載盤體106移動至適宜的工作位置，以接收自噴淋板107噴出之氣體。
如圖1所示，薄膜沈積裝置100亦包括抽氣部件108。抽氣部件108位於內部空間102中且靠近腔體101之內側壁而安置。如下文進一步所描述，抽氣部件108可具有實質上環形結構。然而抽氣部件並非僅限定為環形結構，根據不同腔體形狀及/或不同晶圓承載盤體形狀，抽氣部件亦可以具有其他形狀。在一些實施例中，抽氣部件108之形狀經設計以滿足當其在晶圓承載盤體106上方時基本不會遮擋晶圓承載盤體106。在一些實施例中，抽氣部件108可環繞晶圓承載盤體106。
如圖1所示，薄膜沈積裝置100亦包括抽氣管109。抽氣管109部分地伸入腔室之內部空間102並與抽氣部件108相連接，且抽氣管109與抽氣部件108內部連通以允許氣體通過。抽氣管109之另一端可經由波紋管110連接至排氣管111，進而連接至抽氣泵(圖1中未示出)。抽氣管109在腔室外部之部分同樣可包覆類似波紋管110之波紋管。在抽氣泵之作用下，內部空間102中之氣體可經由抽氣部件108、抽氣管109、波紋管110、排氣管111輸送至薄膜沈積裝置100之腔室之外部。安裝於排氣管111上之蝶閥112及門閥113可用於控制氣體之輸送(例如，調整氣體流速、控制排氣管路之通斷等)。
根據本申請案之一些實施例，抽氣部件108及抽氣管109可在腔室中上下移動，此可藉由第一馬達120之驅動實現。如圖1所示，第一馬達120藉由聯軸器(圖1中未示出)連接於第一絲杠122之一端，第一絲杠122之另一端(例如，藉由滾珠軸承)連接於腔體101之底部。第一絲杠122上裝配有第一滑塊123。第一滑塊123與第一固定部件124 (例如，藉由螺栓)固定連接。第一固定部件124 (例如，藉由螺栓)固定於抽氣管109之下端。當第一絲杠122在第一馬達120之驅動下旋轉時，第一滑塊123可沿著第一絲杠122做向上或向下直線運動，進而帶動第一固定部件124、抽氣管109以及抽氣部件108一起上升或下降。應瞭解，在其他實施例中，第一馬達120可藉由其他不同傳動機構驅動抽氣管109上升或下降。
為使抽氣部件108能夠更加平穩地升降，在一些實施例中，可與抽氣管109大體上對稱地設置連接至抽氣部件108之支撐桿131。與抽氣管109不同，支撐桿131與抽氣部件108內部並不連通。支撐桿131在腔室外部之部分同樣可包覆類似波紋管110之波紋管。第二固定部件134固定於支撐桿131下端。第二滑塊133連接至第二固定部件134，並且裝配在第二絲杠132上。第二絲杠132之一端連接至第二馬達130，另一端(例如，藉由滾珠軸承)連接於腔體101之底部。當第二絲杠132在第二馬達130之驅動下旋轉時，第二滑塊133可沿著第二絲杠132做向上或向下直線運動，進而帶動第二固定部件134以及支撐桿131一起上升或下降。第二馬達130及第一馬達120可大體上同步地驅動第二絲杠132及第一絲杠122，以使得第二滑塊133及第一滑塊123以大體上相同速度上升或下降。在一些實施例中，可藉由控制模組控制第一馬達120及第二馬達130之轉速以實現同步。在另一些實施例中，亦可在其他不同位置設置連接至抽氣部件108之一或多個支撐桿及各別馬達及傳動機構。
圖2為根據本申請案之一些實施例之薄膜沈積裝置100之抽氣部件108的局部結構示意圖。儘管圖2僅示出了抽氣部件108之一部分，但熟習此項技術者結合圖1應可瞭解抽氣部件108之整體結構。如圖2所示，抽氣部件108為環形結構且具有曲面之內部表面，在上述內部表面上設置有多個抽氣孔201。
在抽氣部件108之下方設有抽氣底板203，在抽氣底板203之下方設有固定凸緣204。抽氣部件108可置放於抽氣底板203上，抽氣底板203藉由螺釘202連接至固定凸緣204。固定凸緣204藉由凸緣螺釘205連接至抽氣管109。抽氣底板203上有與抽氣管109對應之孔210。當薄膜沈積裝置100運行時，內部空間102中之氣體可通過環繞分佈之多個抽氣孔201進入抽氣部件108之內部，彙聚起來經由孔210進入抽氣管109，進而排放至薄膜沈積裝置100之腔室之外部。應瞭解，圖2給出之結構僅僅係出於例示性說明之目的，採用其他連接方式及連接機構將抽氣部件108連接至抽氣管109亦並不脫離本申請案之精神及範疇。
現結合圖1及圖2描述薄膜沈積裝置100之抽氣過程。在進行沈積工藝時，噴淋板107朝向晶圓承載盤體106上之晶圓噴淋氣體。在抽氣泵之作用下，腔室內部之氣體可具有如圖1中箭頭112所示之氣體流場分佈。具體而言，腔室內部之氣體可被抽取進入抽氣部件108之多個抽氣孔201。由於抽氣部件108具有彎曲之內表面，且多個抽氣孔201大體上沿著彎曲之內部表面之整個周長分佈，故晶圓承載盤體106周圍之氣體可以經由箭頭112所示之方向被抽氣部件108彙集，進而經由抽氣管109排出至腔室外部(如抽氣管109中之箭頭所示)。
如上文所提及，現有沈積裝置無法有效地對薄膜輪廓之邊緣趨勢進行調整，例如，無法有效地調整薄膜之邊緣厚度。本申請案之一些實施例提供了一種可以調整抽氣部件在腔室內之位置之薄膜沈積裝置(例如薄膜沈積裝置100)，該裝置可藉由調整抽氣部件與晶圓之相對位置來調整腔室內部之氣體流場，進而調整經沈積之薄膜輪廓之邊緣趨勢。
圖3及圖4分別為根據本申請案之一些實施例之抽氣部件在薄膜沈積裝置之腔室內之最高位置310及最低位置410的示意圖。圖3及圖4中之薄膜沈積裝置可包括圖1所示之薄膜沈積裝置100，其中與圖1相同的部件已省略附圖標記。抽氣部件(例如抽氣部件108)可在最高位置310與最低位置410之間移動。在圖3及圖4之實例中，晶圓承載盤體(例如晶圓承載盤體106)之工作位置保持不變。
如圖3所示，在第一馬達(例如第一馬達120)及第二馬達(例如第二馬達130)之驅動下，抽氣部件可上升至最高位置310。抽氣部件之最高位置310可以近乎接觸於腔室之頂部。例如，抽氣部件之上表面可接近於噴淋板(例如噴淋板107)之下表面。此時波紋管(例如波紋管110)被拉伸以允許抽氣管之較多部分進入腔室內部。
如圖4所示，在第一馬達(例如第一馬達120)及第二馬達(例如第二馬達130)之驅動下，抽氣部件可下降至最低位置410。抽氣部件之最低位置410可以大體上對齊於晶圓承載盤體所在之水平面。例如，抽氣部件之上表面(或下表面)可以大體上與晶圓承載盤體之上表面(或下表面)位於同一水平面。此時波紋管(例如波紋管110)被壓縮以允許抽氣管之較少部分進入腔室內部。
圖3及圖4給出之抽氣部件之最高位置310及最低位置410僅僅係出於例示性說明之目的。可根據實際工藝之需要設置不同的最高位置及/或最低位置。根據本申請案之另一實施例，抽氣部件之最低位置亦可以位於晶圓承載盤體下方。例如，抽氣部件之下表面可接近於腔室之底部表面。換言之，抽氣部件可以位於腔室之頂部或底部，位於晶圓承載盤體之上方或下方。
如圖3及圖4所示，當抽氣部件與晶圓承載盤體之相對位置發生變化時，腔室內部之氣體流場亦隨之發生變化。當抽氣部件位於最高位置310時，抽氣部件在較高位置抽取晶圓承載盤體邊緣(其對應於經沈積之薄膜之邊緣)上方之氣體，而當抽氣部件位於最低位置410時，抽氣部件在較低位置抽取晶圓承載盤體邊緣上方之氣體。藉由改變抽氣部件相對於晶圓承載盤體之位置可以改變腔室內部之氣體流場，進而調整晶圓上經沈積之薄膜輪廓之邊緣趨勢。
圖5所示的是根據本申請案之一些實施例之抽氣部件(例如抽氣部件108)在薄膜沈積裝置(例如薄膜沈積裝置100)之腔室內不同位置處之氣體流場的風速曲線仿真圖，其中橫座標表示距晶圓承載盤體(例如晶圓承載盤體106)中心之距離，縱座標表示風速，曲線501表示抽氣部件處於原始位置時晶圓承載盤體表面各處之風速，曲線502表示抽氣部件相對於原始位置上移14 mm時晶圓承載盤體表面各處之風速，曲線503表示抽氣部件相對於原始位置下移14 mm時晶圓承載盤體表面各處之風速。
如圖5所示，曲線501、502及503在晶圓承載盤體中心(對應於薄膜中心)區域範圍(例如橫座標-150 mm至150 mm之範圍)內幾乎重合。換言之，抽氣部件之上移及下移對於薄膜中心區域之氣體流場幾乎沒有影響。然而，曲線502在薄膜邊緣區域(例如橫座標150 mm至165 mm之範圍)相對於曲線501有明顯下降，曲線503在薄膜邊緣區域相對於曲線501亦有變化。換言之，圖5所示之仿真結果表明抽氣部件之上移及下移會影響薄膜邊緣區域之氣體流場。薄膜邊緣區域氣體流場之改變會進而影響所沈積薄膜之邊緣厚度。
圖6所示的是根據本申請案之一些實施例之抽氣部件(例如抽氣部件108)在薄膜沈積裝置(例如薄膜沈積裝置100)之腔室內不同位置處形成的薄膜厚度曲線圖，其中橫座標表示距晶圓承載盤體(例如晶圓承載盤體106)中心之距離，縱座標表示薄膜之相對厚度(薄膜中心之厚度設為1)，曲線601表示抽氣部件處於原始位置時所沈積之薄膜各處之厚度，曲線602表示抽氣部件相對於原始位置上移14 mm時所沈積之薄膜各處之厚度，曲線603表示抽氣部件相對於原始位置下移14 mm時所沈積之薄膜各處厚度。曲線601、602及603係在其他工藝參數均相同的情況下、僅調整抽氣部件在腔室內之位置而測得的。
比較曲線601、602及603可以看出，當抽氣部件上移時，薄膜邊緣(例如橫座標100 mm至150 mm之範圍內)之厚度呈下降趨勢，反之，當抽氣部件下移時，薄膜邊緣之厚度呈上升趨勢。如圖6所示，抽氣部件相較於原始位置上移14 mm時，薄膜之邊緣厚度下降了約2%至3%。
根據本申請案之另一實施例，當需要調整晶圓承載盤體之工作位置以調整薄膜輪廓時，抽氣部件可隨晶圓承載盤體一起升降，從而防止射頻阻抗及氣體流場給薄膜輪廓帶來雙重影響。參見圖1，可藉由第三馬達(圖中未示出)驅動使晶圓承載盤體106在腔室內上升或下降至新工作位置，同時可藉由第一馬達120及第二馬達130驅動使抽氣部件108與晶圓承載盤體106大體上同步上升或下降。在一些實施例中，可藉由控制模組控制第一馬達120、第二馬達130、第三馬達之轉速以實現同步。藉由上述組態，在調整晶圓承載盤體106之工作位置時，抽氣部件108與晶圓承載盤體106之間的相對位置可保持不變，從而可減少或消除氣體流場之變化，使薄膜輪廓僅受到射頻阻抗此單一變數的影響。
圖7顯示根據本申請案之一些實施例之操作薄膜沈積裝置之例示性方法700的流程圖。根據本申請案之實施例，用於執行方法700之薄膜沈積裝置可包括如上文所描述之圖1至圖4所示之薄膜沈積裝置或具有類似功能之裝置。在步驟702處，將晶圓置放於薄膜沈積裝置之晶圓承載盤體上，並藉由控制連接至晶圓承載盤體之馬達將晶圓承載盤體移動至工作位置。亦可藉由控制連接至薄膜沈積裝置之抽氣部件之馬達(例如第一馬達120)將抽氣部件移動至第一高度。在步驟704處，藉由噴淋板向薄膜沈積裝置之腔室中提供用於在晶圓上沈積薄膜之反應氣體。在步驟706處，藉由控制連接至抽氣部件之馬達(例如第一馬達120)來調節抽氣部件在腔室中之高度(例如，將抽氣部件移動至不同於第一高度之第二高度)，在上述抽氣部件之移動過程中保持晶圓承載盤體之工作位置不變。在一些實施例中，步驟706可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件移動至上述晶圓承載盤體之上方、下方或與晶圓承載盤體位於同一水平面。在一些實施例中，步驟706可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之上表面接近於上述噴淋板之下表面。在一些實施例中，步驟706可包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之下表面接近於上述腔室之底部表面。
方法700藉由調節抽氣部件與晶圓承載盤體之間的相對位置，實現對腔室內之氣體流場之調節，進而調節經沈積薄膜輪廓之邊緣趨勢，其中對腔室內之氣體流場之調節包括調整薄膜邊緣附近之氣體流場。
圖8顯示根據本申請案之另一些實施例之操作薄膜沈積裝置之例示性方法800的流程圖。根據本申請案之實施例，用於執行方法800之薄膜沈積裝置可包括如上文所描述之圖1至4所示之薄膜沈積裝置或具有類似功能之裝置。在步驟802處，將晶圓置放於薄膜沈積裝置之晶圓承載盤體上，並藉由控制連接至晶圓承載盤體之馬達將晶圓承載盤體移動至第一工作位置。亦可藉由控制連接至薄膜沈積裝置之抽氣部件之馬達(例如第一馬達120)將抽氣部件移動至第一高度。在步驟804處，藉由噴淋板向薄膜沈積裝置之腔室中提供用於在晶圓上沈積薄膜之反應氣體。在步驟806處，藉由控制連接至晶圓承載盤體之馬達來調節上述晶圓承載盤體之工作位置，同時藉由控制連接至抽氣部件之馬達(例如第一馬達120)來同步調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度。例如，可藉由控制連接至晶圓承載盤體之馬達將晶圓承載盤體移動至不同於第一工作位置之第二工作位置，同時藉由控制連接至抽氣部件之馬達(例如第一馬達120)將抽氣部件同步移動至不同於第一高度之第二高度，從而使得晶圓承載盤體與抽氣部件之間的相對位置基本不發生變化。
方法800藉由在移動晶圓承載盤體之工作位置時保證晶圓承載盤體與抽氣部件保持相對靜止，使薄膜沈積過程僅存在射頻阻抗此單一變數，從而消除氣體流場變化給薄膜厚度帶來的影響。
根據本申請案之實施例，本申請案之薄膜沈積裝置及方法可以在薄膜沈積過程中有效地控制薄膜邊緣之厚度，以單站之形式調整薄膜輪廓之邊緣趨勢，從而增加了工藝調整窗口，提高了工藝生產品質及效率。
本說明書中之描述經提供以使熟習此項技術者能夠進行或使用本申請案。熟習此項技術者將易於顯而易見對本申請案之各種修改，且本說明書中所定義之一般原理可應用於其他變化形式而不會脫離本申請案之精神或範疇。因此，本申請案不限於本說明書所述之實例及設計，而是被賦予與本說明書所揭示之原理及新穎特徵一致的最寬範疇。
100:薄膜沈積裝置 101:腔體 102:內部空間 103:蓋板 104:絕緣部件 106:晶圓承載盤體 107:噴淋板 108:抽氣部件 109:抽氣管 110:波紋管 111:排氣管 112:蝶閥 113:門閥 120:第一馬達 122:第一絲杠 123:第一滑塊 124:第一固定部件 130:第二馬達 131:支撐桿 132:第二絲杠 133:第二滑塊 134:第二固定部件 201:抽氣孔 202:螺釘 203:抽氣底板 204:固定凸緣 205:凸緣螺釘 210:孔 310:最高位置 410:最低位置 501:曲線 502:曲線 503:曲線 601:曲線 602:曲線 603:曲線 700:方法 702:步驟 704:步驟 706:步驟 800:方法 802:步驟 804:步驟 806:步驟
本說明書中之揭示內容提及且包含以下各圖： 圖1為根據本申請案之一些實施例之薄膜沈積裝置的結構示意圖； 圖2為根據本申請案之一些實施例之薄膜沈積裝置之抽氣部件的局部結構示意圖； 圖3及圖4分別為根據本申請案之一些實施例之抽氣部件在薄膜沈積裝置之腔室內之最高位置及最低位置的示意圖； 圖5為根據本申請案之一些實施例之抽氣部件在薄膜沈積裝置之腔室內不同位置處之氣體流場的風速曲線仿真圖； 圖6為根據本申請案之一些實施例之抽氣部件在薄膜沈積裝置之腔室內不同位置處形成的薄膜厚度曲線圖； 圖7為根據本申請案之一些實施例之操作薄膜沈積裝置的例示性方法流程圖； 圖8為根據本申請案之另一些實施例之操作薄膜沈積裝置的例示性方法流程圖。
根據慣例，圖示中所說明之各種特徵可能並非按比例繪製。因此，為了清晰起見，可任意擴大或減小各種特徵之尺寸。圖示中所說明之各部件之形狀僅為例示性形狀，並非限定部件之實際形狀。另外，為了清楚起見，可簡化圖示中所說明之實施方案。因此，圖示可能並未說明給定設備或裝置之全部組件。最後，可貫穿說明書及圖示使用相同參考標號來表示相同特徵。
100:薄膜沈積裝置
101:腔體
102:內部空間
103:蓋板
104:絕緣部件
106:晶圓承載盤體
107:噴淋板
108:抽氣部件
109:抽氣管
110:波紋管
111:排氣管
112:蝶閥
113:門閥
120:第一馬達
122:第一絲杠
123:第一滑塊
124:第一固定部件
130:第二馬達
131:支撐桿
132:第二絲杠
133:第二滑塊
134:第二固定部件

Claims (18)

  1. 一種薄膜沈積裝置，其包括：腔室；噴淋板，其安置在上述腔室之頂部；晶圓承載盤體，其在上述腔室內相對於上述噴淋板而安置；抽氣部件，其靠近上述腔室之內側壁而安置，其中上述抽氣部件經組態以在第一馬達之驅動下在上述腔室中上升或下降；抽氣管，其中上述抽氣管部分位於上述腔室內並與上述抽氣部件相連接，且上述抽氣管與上述抽氣部件內部連通；以及抽氣底板，其中上述抽氣部件置放於上述抽氣底板上，上述抽氣底板與上述抽氣管固定連接且具有與上述抽氣管對應之孔，其中上述抽氣底板藉由螺釘連接至固定凸緣，上述固定凸緣藉由凸緣螺釘連接至上述抽氣管。
  2. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述抽氣部件為環形。
  3. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述抽氣部件之內部表面上設有多個抽氣孔，上述多個抽氣孔大體上沿上述內部表面之周長分佈。
  4. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其進一步包括連接至上述第一馬達之絲杠以及裝配在上述絲杠上之滑塊，上述滑塊固定連接至上述抽氣管。
  5. 如請求項4之薄膜沈積裝置，其中上述滑塊藉由固定部件連接至上述抽氣管。
  6. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其進一步包括支撐桿，其中上述支撐桿部分位於上述腔室內並與上述抽氣部件相連接，且上述支撐桿與上述抽氣部件內部不連通。
  7. 如請求項6之薄膜沈積裝置，其進一步包括連接至第二馬達之絲杠以及裝配在上述絲杠上之滑塊，上述滑塊固定連接至上述支撐桿。
  8. 如請求項7之薄膜沈積裝置，其中上述第二馬達經組態以與上述第一馬達大體上同步運轉。
  9. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述抽氣部件經組態以在上述第一馬達之驅動下移動至上述+晶圓承載盤體之上方、下方或與上述晶圓承載盤體位於同一水平面。
  10. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述抽氣部件經組態以在上述第一馬達之驅動下使上述抽氣部件之上表面接近於上述噴淋板之下表面。
  11. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述抽氣部件經組態以在上述第一馬達之驅動下使上述抽氣部件之下表面接近於上述腔室之底部表面。
  12. 如請求項1之薄膜沈積裝置，其中上述晶圓承載盤體經組態以在第三馬達之驅動下在上述腔室中上升或下降。
  13. 一種操作如請求項1至12中任一項之薄膜沈積裝置之方法，其包括：將晶圓置放於上述晶圓承載盤體上；藉由上述噴淋板在上述腔室中提供用於在上述晶圓上沈積薄膜之反應氣體；以及藉由控制上述第一馬達調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度。
  14. 如請求項13之方法，其中在調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度的過程中保持上述晶圓承載盤體之工作位置不變。
  15. 如請求項13之方法，其中調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件移動至上述晶圓承載盤體之上方、下方或與上述晶圓承載盤體位於同一水平面。
  16. 如請求項13之方法，其中調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之上表面接近於上述噴淋板之下表面。
  17. 如請求項13之方法，其中調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度包括調節上述抽氣部件在上述腔室中之上述高度以使上述抽氣部件之下表面接近於上述腔室之底部表面。
  18. 如請求項13之方法，其中調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度包括在調節上述晶圓承載盤體之工作位置的同時同步地調節上述抽氣部件在上述腔室中之高度以使得上述晶圓承載盤體與上述抽氣部件之間的相對位置基本不發生變化。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125514B (zh) * 2022-08-01 2023-06-09 拓荆科技股份有限公司 腔内抽气结构及半导体沉积设备
CN115815087B (zh) * 2022-12-13 2023-11-17 拓荆科技股份有限公司 紫外固化设备
CN117626220A (zh) * 2023-10-19 2024-03-01 拓荆科技(上海)有限公司 抽气组件、薄膜沉积设备及方法、存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202047131U (zh) * 2011-03-25 2011-11-23 中微半导体设备(上海)有限公司 在基片上生长薄膜的反应装置
TW201340252A (zh) * 2012-03-19 2013-10-01 Pinecone Material Inc 化學氣相沈積裝置及系統

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0936053A (ja) * 1995-07-25 1997-02-07 Sony Corp 半導体の製造方法
DE10217806A1 (de) * 2002-04-22 2003-10-30 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden dünner Schichten auf einem Substrat in einer höherverstellbaren Prozesskammer
JP5800969B1 (ja) * 2014-08-27 2015-10-28 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム、記録媒体
US9963782B2 (en) * 2015-02-12 2018-05-08 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor manufacturing apparatus
WO2016204974A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Applied Materials, Inc. Gas control in process chamber
CN105225914B (zh) * 2015-08-25 2018-01-23 沈阳拓荆科技有限公司 一种改善晶圆表面薄膜形貌的半导体等离子处理装置
CN109930131B (zh) * 2017-12-18 2021-03-12 长鑫存储技术有限公司 一种化学气相沉积方法及系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202047131U (zh) * 2011-03-25 2011-11-23 中微半导体设备(上海)有限公司 在基片上生长薄膜的反应装置
TW201340252A (zh) * 2012-03-19 2013-10-01 Pinecone Material Inc 化學氣相沈積裝置及系統

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