排气系统及使用此系统制造薄膜的半导体制造装置与方法

专利名称：排气系统及使用此系统制造薄膜的半导体制造装置与方法
技术领域：
本发明是有关于 一 种排气系统以及使用此系统制造薄膜的半导体 制造装置与方法，且特别是有关于 一种具有增大尺寸的化学气相沉积
(chemical vapor deposition, CVD ) i殳备，其可稳、定地执4亍高温4空制 并且可稳定地传入与排出处理气体。
背景技术：
一般来说，当半导体元件图案变得更精细以最大化每单位晶圓的 输出时，会利用对于能量敏感的感光膜。然而，因为由于在感光膜下 的材料层会产生扩散的反射光，所以会执行使用氮化物膜的抗反射涂 布(anti-reflection coating, ARC)制程来防止扩散的反射光。再 者，因为晶圆尺寸的逐渐增加，目前已使用200毫米或更大尺寸的晶 圓。
在至少一个腔室(chamber)中此大尺寸晶圓会经历半导体元件制 造所需的各种制程。此制程包括使用用于通入至腔室的沉积反应气体 以在晶圆上形成材料层的制程与/或根据预先定义图案并使用蚀刻反 应气体蚀刻形成在晶圆上的材料层的制程。
例如，晶圆会经历在晶圆上藉由CVD、 PECVD或类似方法沉积预定 的材料层(例如氧化物薄膜或氮化物膜)的制程、藉由蚀刻材料层以 形成接触孔来使半导体基质与金属线彼此电性接触的制程、以灰化来 移除用于接触孔图案结构的光阻剂图案的制程以及以蚀刻来移除在蚀 刻接触孔期间损坏的基质硅层的硅处理制程。
在用于沉积或蚀刻的反应气体从上以顺流方式导入至腔室以执行 沉积或蚀刻制程的案例中，气体注入单元会安装在腔室的上部以使反 应气体可均匀地分布在晶圆的整个表面。
然而，在此相关技术中，由于感光膜的底部图案的扩散反射而无 法精确地形成感光膜的图案，其中当元件图案变得更精细时，感光膜 会对光能敏感。因此，为了避免扩散反射的发生，会执行抗反射涂布 制程以形成氮化物膜或类似物。然而，感光膜图案会在后续蚀刻制程 期间倒塌。再者，当晶圆尺寸变大时，气体注入单元无法在晶圆的整 个表面均匀i也注入反应气体。
图1是绘示相关技术半导体制造装置的概念剖面图。
图2是相关技术喷头(shower head)与挡板(baffle)的透视图。 请参照图1与图2，相关技术半导体制造装置包括具有反应空间 的腔室(chamber) 10、配置在腔室IO的底部以允许晶圆21置于其上 的加热(heater)区块20、排列在腔室10上以提供反应气体至腔室 10的喷头单元30、形成在腔室10两侧且在加热区块20与喷头单元 30之间的多个排气孔4G以及用于将未反应的气体透过排气孔40排出 腔室10的泵接口42。再者，闸阀(未图示)会形成在腔室10的侧表 面。此外，额外电浆产生单元会排列在腔室中以产生电浆。
相关技术喷头单元30包括可注入反应气体的气体供应孔31、固 定于反应气体供应孔31的喷头33以及安装在喷头33的预先制作挡板
32, 其中挡板32具有相同于喷头的尺寸以均匀地注入反应气体至喷头33。
在此喷头单元30中，挡板32会以相同于喷头33的大小来形成。 因此，在设备定期与不定期维护时所需的大量时间与成本会造成问题。 也就是，在制程期间电弧制程的案例中，喷头33与安装在喷头33的 预先制作挡板32会被影响并且因此损坏。因此，挡板32应该与喷头 33—起换掉。再者，在挡板32被拆解且之后再在喷头33中组合的案 例中，挡板的组合状态会因为工作者的技术而改变。因此，又会造成 由于在喷头单元30内的挡板32与喷头33中的气体污染或者电浆弧光 产生使得维护时间变得更长因而降低了设备的运作率与生产力。再者， 也会产生较大的维护成本。
此外，使用相关技术半导体制造装置制造薄膜的方法也具有下列 问题。
也就是，反应气体会经由喷头单元30的气体供应孔31导入并且 藉由挡板32的装置均匀地供应至喷头33的整个内部空间。之后，反 应气体会经由喷头33均匀地注入腔室10。此时，低温反应气体会再 次导入至晶圆(其会稳定在薄膜形成温度)以使晶圆的温度会稍微下 降。也就是，在低温度反应气体通过挡板32与喷头33的同时，会有 时间延迟，因此在腔室10中的温度会立即地下降，并且在一段时间后 薄膜会较佳地在稳定温度下沉积。
再者，在相关技术半导体制造装置中，排气孔40与泵接口 42会 排列在喷头单元30与加热区块20之间的腔室的侧壁上，经由此来移 除在腔室10中的剩余反应气体与反应时的其他生成物。然而，在大尺 寸装置的例子中，未反应气体的完全移除会在加热区块2 0的边缘中緩 慢地执行并且当仅经由腔室的侧表面移除反应气体时未反应气体无法 均匀地移除。因此，未反应气体再次于晶圆21上反应时要在晶圓21 上形成具有均匀厚度的高品质薄膜就会变得相当困难。再者，会很难
确认反应气体的均匀分布。也就是，不容易根据注入至腔室10的反应
气体的增加或减少来控制反应气体的分布。
此外，会产生晶圆在由叶片装置来搬移的同时而掉落的问题，其
中叶片装置是AMT机械臂的晶圓搬移装置并用以旋转、举起和放下来 搬移晶圓。之后，在薄膜形成制程之后，会在腔室中使用潜热(latent heat)来清洁。因此，腔室的清洁效率与半导体制造装置的生产力会 下降。

发明内容
本发明是要解决上述的问题，因此本发明的目的就是提供一种排 气系统、半导体制造装置以及使用此装置制作薄膜的方法，其可最佳 化挡板(其提供在反应气体导入至大尺寸设备的喷头的入口处)的尺 寸以快速地与均匀地分布反应气体在喷头的整个内部空间并且最小化 分布气体至晶圆所花的时间，另外，修改反应气体移除路径以容易地
体"而改2薄膜:均匀i。；'、、 、、 ;
根据本发明的目的是提供一种气体注入系统，其包括气体供应装 置、挡板与喷头。气体供应装置包括气体供应孔，气体可经由气体供 应孔来提供，挡板是与气体供应孔结合在一起并且具有相同或大于气 体供应孔的尺寸，挡板是置于离气体供应孔下方预先定义距离的位置， 喷头是配置于挡板下方并且是用以均匀地注入气体至腔室。
在此，当气体供应孔的尺寸是i时，则挡板的尺寸最好是在i.o 至io. o的范围内。
此时，挡板最好是透过熔接与固定程序与气体供应孔结合在一起。
当然，挡板可塑形为圆形平板、具有圆锥形或半球形的上表面的 平板或者具有形成在至少其上表面一部份不规则图形的平板。
本发明的再一目的是提供一种排气系统，其包括排气单元、排气 导引管与排气泵。排气单元包括排气孔，其中气体是经由排气孔导入。 排气导引管用以导引欲排出的气体至排气孔。排气泵连结至排气导引 管。
在此，排气单元最好是一个薄板，其边缘上具有弯曲或倾斜表面， 并且多个排气孔建构在弯曲或倾斜表面。
本发明的又一目的是提供一种半导体制造装置，其包括腔室、喷 头单元、加热区块与泵接口。喷头单元用以注入经由气体供应孔导入 的预先定义气体至腔室，喷头单元包括与气体供应孔结合在一起的挡 板，挡板是具有相同或大于气体供应孔的尺寸并且是置于离气体供应
孔下方预先定义距离的位置。加热区块是提供在喷头单元下方以允许 晶圓置于其上。泵接口是置于加热区块下方并且与多个排气孔一起提供。
喷头单元最好包括气体供应装置、挡板与喷头。气体供应装置包 括气体供应孔，气体可经由气体供应孔来提供。挡板是透过熔接程序 与气体供应孔结合在一起。喷头是配置于挡板下方并且用以均匀地注 入气体至腔室。
较佳地，当气体供应孔的尺寸是1时，则挡板的尺寸是在1.0至 10.0的范围内，并且在挡板与气体供应孔的距离最好是在0. 1至50 范围内。
此时，泵接口包括排气单元、排气导引管与排气泵。排气单元会 塑形为一个薄板，其边缘上具有弯曲或倾斜表面，并且多个排气孔建 构在弯曲或倾斜表面上，其中气体是经由排气孔导入。排气导引管是 用以导引欲排出的气体至排气孔。排气泵是连结至排气导引管。
此外，加热区块有效地包括由AIN材料形成的加热板与支撑物、 加热元件以及温度感测器；并且加热区块可执行在摄氏400至600度 范围内的温度控制。
当然，用于在清洁程序期间加热腔室的额外加热装置更可提供在 腔室的外部较底端。
本发明的另 一 目的是提供一种使用半导体制造装置制作半导体薄 膜的方法，其中半导体制造装置包括腔室、喷头单元、加热区块与泵 接口 ，而喷头单元用以注入经由气体供应孔导入的预先定义气体至腔 室，另外喷头单元包括与气体供应孔结合在一起的挡板，挡板是与气 体供应孔结合在一起并且具有相同或大于气体供应孔的尺寸，挡板是
置于离气体供应孔下方预先定义距离的位置，加热区块是提供在喷头 单元下方以允许晶圆置于其上，泵接口是置于加热区块下方并且与多 个排气孔一起提供，此方法包括放置晶圓在腔室中的加热区块上并 且之后加热置于加热区块上的晶圆；藉由透过喷头单元提供处理气体 至腔室来在晶圆上形成薄膜；以及经由泵接口移除杂质。
较佳地，晶圓会被加热至摄氏400至600度的温度并且处理气体 会由电浆的装置来作动。


图1是绘示相关技术半导体制造装置的概念剖面图。
图2是相关技术喷头(shower head)与挡板(baffle)的透视图。
图3根据本发明实施例绘示半导体制造装置的概念剖面图。
图4是显示图3的A部分的放大图。
图5A至5E与6A至6C是根据本发明实施例绘示挡板的概念剖面图。
图7是根据本发明实施例显示泵接口的概念示意图。 图8是根据本发明实施例绘示使用半导体制造装置制造半导体元 件的方法的概念剖面图。
10:腔室(chamber )20:力口热(heater
21:晶圓30:喷头单元
31:气体供应孔32:挡板
33:喷头40:排气孔
42:泵接口110:腔室
120:加热区块121:晶圓
122:力口热板124:支撑物
126:力口热元件130:喷头单元
131:气体供应孔132:挡板
133:喷头140:泵接口
142:排气孔143:排气导引管
144:泵210:晶圆
220:硬罩幕膜230:抗反射薄膜
240:感光膜图案
具体实施例方式
在图中，相同元件会以相同号码来编号。
图3根据本发明实施例绘示半导体制造装置的概念剖面图，图4 是显示图3的A部分的放大图，图5A至5E与6A至6C是根据本发明 实施例绘示挡板的概念剖面图，图7是根据本发明实施例绘示泵接口 的概念示意图。
请参照图3至图7，本发明的半导体制造装置包括腔室110、喷头 单元130、加热区块120与泵接口 140，其中腔室IIO具有预先定义的 反应空间与预先定义底部弯曲表面，喷头单元130包括与气体供应孔 131结合在一起的挡板132以注入气体至腔室110，加热区块120是配 置在喷头单元130下方以允许晶圓121置于其上，泵接口 140包括塑 形在腔室110的弯曲底部表面的多个排气孔142。半导体制造装置更 包括用以控制腔室110的开启与关闭的闸阀(未图示)，并且晶圓121 是透过闸阀载入至加热区块120上或从腔室110取出。再者，在腔室 110中的压力会藉由闸阀的装置来保持固定。另外，半导体制造装置
更包括额外压力控制器(未图示)以及额外电浆产生器(未图示)，
其中额外压力控制器用以将腔室110保持在固定内部压力下，以及额 外电浆产生器用以在腔室110中产生电浆。在此，加热区块120会将 腔室110的内部增加至沉积温度(约摄氏400至600度)并维持此状态。
此外，腔室110会向上开启并且更提供腔室盖(未图示)以遮盖 腔室110的开启上侧。再者，喷头单元130会建构在腔室盖的既定位 置中。当然，腔室IIO可建构成单一单元或分为上腔室与下腔室。
在加热区块中会提供能够维持高温(约摄氏400至600度)的加 热线圈(heater coil)(未图示)并且会形成用以载入与取出晶圆 121的额外顶升销(lift pin)(未图示)。再者，会额外地提供用 于测量加热区块120的温度的感测器。当然，也会提供允许加热区块 本身上下移动的驱动轴。加热区块120最好具有相同于晶圓121的形 状。更好的是加热区块120是以大于晶圓121来建构。再者， 一个或 多个晶圆121会置于加热区块120上。
此加热区块120包括加热板122与支撑物124，其是以AIN材料 所构成。此外，加热元件126是安装在加热区块120中，并且会提供 用于感测晶圆加热温度的温度感测器(未图示)。此时，加热线圈会 最好是用作为加热元件126。再者，较佳的是单一加热线圏连续地与 均匀地排列在整个加热板122上。当然，本发明不限于此，各种加热 构件皆可提供来均匀地加热整个加热区块120。较佳的是此加热区块 120会产生约摄氏100至700度的热并且维持所产生的热。也就是， 具有摄氏400至600高温的热可施予至晶圆121以增加将置于晶圆121 上的薄膜的强度。
如图4所示，喷头单元130包括可提供气体的气体供应孔131、 经由熔接与气体供应孔131结合在一起并且排列至气体供应孔131的 末端的挡板132以及配置在挡板132下方用以均匀地注入气体至腔室 110的喷头133。
较佳的是挡板132是按照用于气体供应孔131尺寸的最佳尺寸来 制作。也就是，最佳化挡板132的尺寸以致于反应气体可均匀地分布 在喷头133的整个内部空间并且使得反应气体经由喷头133到达基质 所需的时间为最小以致于稳定反应温度(摄氏400至600度)所需的 时间为最小。由于经由气体供应孔131提供的反应气体会碰撞挡板132 至少一次，所以经由气体供应孔131直线往前的反应气体会均匀地提 供在喷头133的整个区域。至此，挡板的尺寸最好能减少。也就是， 假设气体供应孔131的尺寸Tl是1，则挡板132的尺寸T2最好是在
1. 0至10. 0的范围。更佳的是挡板132的尺寸T2在1. 5至5. 5的范 围。此外，气体供应孔131底端至挡板132之间的距离Hl最好是在 0. 1至20公分的范围。
上述的范围可以依据气体供应孔的尺寸、流率与挡板的尺寸而变动。
挡板132可以是圆形、椭圆或多边形。当然，挡板132的形状不 限于此，只要能让从气体供应孔131提供的气体均匀地注入至喷头 133，皆可使用任何形状来实作。
如图4所示，挡板132较佳形状是平板。也就是，挡板最佳形状 是圆形平板。当然，如图5A至5E,各种图案可建构在平板表面或者 平板的上侧圆锥地建构或弯曲以致于气体可以均匀地分布。也就是， 如图5A所示平板可与上面的圓锥表面一起建构。换言之，平板可以以 竹帽子形状来制造。如图5B所示，平板也可以以上面弯曲表面来建构。 此外，预先定义图案可在挡板132的表面上建构。如图5C所示，不规 则形状可建构在平板的整个上表面。如图5D所示，不规则形状可建构 在平板的侧面。如图5E所示，具有规则图案的不平坦图形也可建构在 平板的整个上表面。
上述形状与图案可提供暴露从气体供应孔131提供的气体的表面 的至少一部分。暴露气体的表面可以以图6A所示的螺旋形状、图6B 所示的多个螺旋或图6C所示的多个不规则图案来制造。
如上所述，挡板132的尺寸会减少并且暴露至气体的表面也会修 正，以致于气体可以均勻地注入在喷头133的上表面。
此外，挡板132会与气体供应孔131结合在一起。也就是，如图 所示气体供应孔131与挡板132会使用耦接元件整体地彼此熔接，此 耦接元件是作为额外延伸杆以允许挡板132与气体供应孔131分开。 当然，孔与挡板可透过螺栓来彼此整体地耦接。此时，只要耦接元件 不阻碍气体经由挡板132注入，用于耦接挡板132与气体供应孔131 的耦接元件可以作各种的改变。也就是，挡板132与气体供应孔131 可使用单一耦接元件或多个耦接元件来彼此耦接。因此，由于当拆开 喷头单元130时挡板132不需要独立分开，所以维护成本可以降低。 再者，在设备定期维护期间交换挡板132与气体供应孔131所需的时
在此实施例中，泵接口 140是建构在腔室110的底部(亦即加热 区块的底部)以致于未反应却留在腔室110中的气体可以均匀地从腔 室110中排除。泵接口 140包括建构在腔室110的底表面的排气孔142 以允许未反应气体通过此孔，泵接口 140还包括配置在腔室110的外
部周围(其是排气孔142建构的地方)的排气导引管143,泵接口 140 更包括建构在排气导引管143的一部分中的泵144以将气体排出至外部。
在薄膜形成制程之后，未反应气体与反应时的其他生成物会留在 大尺寸晶圆121上，但根据本发明其可经由在腔室110的内墙与加热 区块120边缘之间的小缝藉由泵接口 140的装置来在加热区块120下 方被移除。在此，在向下排出期间所产生的漩涡现象可藉由允许腔室 110以弯曲底表面以及在弯曲底表面中建构排气孔142来避免。也就 是，以侧壁与底表面不会彼此垂直而以预先定义角度弯曲与倾斜方式 来建构腔室110的底部，并且排气孔142会钻过腔室的弯曲表面。排 气孔142不限于置于此，其可建构在加热区块120的底部的任何区域。 再者，排气孔142可以规则间隔均匀地排列并且维持固定的尺寸。当 然，排气孔142也可以各种尺寸以各种间隔来排列。排气孔较佳的尺 寸是在1至100毫米范围内并且排气孔之间的平均间隔最好是在1至 100毫米范围内。此些排气孔能够进行有效排气处理。
本实施例的排气孔142可以塑形为额外平板，其可依次排列至腔 室110的底部或者与腔室110结合在一起。
前述本实施例的半导体制造装置可以以单一腔室的型式来布置并 且使用在半导体制造制程中。另外，多个腔室也可以以组合型式与另 一个腔室连结。也就是，本发明的半导体制造装置在放置晶圓的部分 更包括载入锁以及用以从载入锁搬运晶圆至腔室的搬运架。多个腔室 会藉由闸阀的装置与另 一个腔室连结以保护内部环境。
以下将详细描述本实施例的半导体制造装置的运作。
在闸阀打开之后，置于载入锁上的晶圆121会藉由搬运架置于本 实施例的腔室110 (其包括预先定义反应空间)中的加热区块120上。 在闸阀关闭之后，在腔室110中的压力会调整至沉积压力并且加热区 块120会加热至摄氏400至600度的沉积温度。此时，需要一段稳定 来允许晶圆稳定在上述温度以进行后续制程。
在此期间，外部沉积气体会透过喷头单元130均匀地喷洒至腔室 110。此时，沉积气体会透过气体供应孔131注入并且由气体供应孔 131导入的气体会藉由与孔结合在一起的挡板132的装置来均匀地散 布在喷头133上。在本实施例中，由于挡板132会以最佳尺寸与气体 供应孔l31结合在一起，所以能够最小化沉积气体喷洒与通过喷头单 元130所花的时间并且之后到达基质。因此，在腔室110中改变得瞬 间温度可在沉积气体注入期间最小化。例如，在喷头单元130的挡板 132以大于气体供应孔1.2至2. 0倍的大小制作的案例中，直线通过
气体供应孔131移动的气体会石並撞挡纟反132并且之后以水平方向散布。 此外，由于挡板132的尺寸是小的，所以碰撞挡板132的气体可在短 时间内到达基质，并且因此在气体注入期间腔室110温度轻微改变得 时间可以缩短。因此，薄膜沉积的稳定时间可以缩短。
经由挡板132均勻地散布在喷头133上的沉积气体会透过喷头133 均匀地喷洒至腔室110。此时，气体到达基质所花的时间以及在气体 注入期间腔室内温度轻微改变得时间会根据沉积气体的注入量与注入 率而有所不同。再者，气体注入腔室110的速度也可被改变并且经由 喷头133注入气体的均匀度也可被控制。根据将形成在晶圓121上的 薄膜各种气体都可作为沉积气体。
如上所述，最佳的是晶圆121的温度会使用在腔室110中的加热 区块120来增加至摄氏400至600度的范围内并且电浆会产生在腔室 中以沉积薄膜在晶圆121上。当然，薄膜可在无产生电浆下沉积在晶 圓121上。在完成薄膜沉积制程后，剩余在腔室110中的未反应气体 与反应时的其他生成物会经由配置于加热区块120底部的泵接口 140 来移除。也就是，在反应程序期间或反应程序之后，反应时的其他生 成物会留在大尺寸晶圆121上并且未反应气体会在加热区块12 0之上。 因此，在反应程序完成之后，此反应时的其他生成物与未反应气体会 被均匀地与完全地移除。因此在本实施例中，反应时的其他生成物与 未反应气体会被吸至腔室110的底部(亦即放置晶圆121的加热区块 120的底部区域)以致于可以被均匀地移除。由于是向下而非向上或 经由侧壁排出，所以可更有效地移除气体。此时，反应时的其他生成 物与未反应气体会经由在加热区块120与腔室110的内壁之间的预先 定义间隔排出至置于加热区块120的底部的泵接口 140。期间，在本 实施例中，包括多个排气孔142的圆形与轻微倾斜平板会排列至腔室 110的底部以防止当气体在加热区块120之下排出时所发生的气体漩 涡现象。也就是，平板是在两个边缘以预先定义弯曲表面来建构并且 多个排气孔142是建构在弯曲表面上，所以可以避免排气的旋涡现象。
藉由泵接口 140的装置可以避免因沉积气体的非均匀排气所造成 的薄膜不规则。
如上所述，在未反应气体与反应时的其他生成物移除之后，闸阀 会打开并且置于加热区块的晶圆会由搬运架从腔室取出并且置于载入锁上。
使用本实施例的半导体制造装置的薄膜形成制程可最小化在腔室 中温度的下降并且允许反应气体的温度梯度均匀在整个基质上，以致 于可以解决反应气体不均匀分布所造成度问题以改善薄膜的均匀度。 再者，在设备定期与不定期维护案例中，由于使用与气体供应孔结合 在一起的小挡板所以可以降少维护时间与成本，并且不具此技术的人 员也可轻易的完成维护。
各种半导体薄膜皆可使用上述本实施例的半导体制造装置来制 作。以下将参考图式详细说明制造用作为用以形成半导体元件图案的
罩幕膜的氮化物膜的方法。以下将以大尺寸晶圆(300毫米)来描述。
图8是根据本发明实施例绘示使用半导体制造装置制造半导体元 件的方法的概念剖面图。
如图8(a)所示，硬罩幕膜220会在晶圆210上形成，并且依序涂 布抗反射薄膜230与感光膜在硬罩幕膜220上。之后，感光膜会被图 案化以形成感光膜图案240。
如图8(b)所示，使用感光膜图案240来图案化硬罩幕膜220。如 图8(c)所示，使用硬罩幕膜220作为蚀刻罩幕执行蚀刻制程以实行图 案化程序，亦即部分地移除晶圓210。尽管本实施例是描述形成硬罩 幕膜220来图案化晶圆210,但本发明不限于此。也就是，硬罩幕膜 220可用于所有制作半导体元件的制程。
此硬罩幕膜220可以氮化物膜、氧化物薄膜或其混和物来形成。 此硬罩幕膜220可作为蚀刻罩幕以防止在感光膜倒塌所造成的下方蚀 刻同时蚀刻晶圆210。因此，作为硬罩幕膜220的氮化物应相较于晶 圓210具有高蚀刻选择性，并且氮化物膜本身应更硬。此外，倘若要 使用氮化物膜作为蚀刻罩幕时则氮化物膜应该在固定厚度下制作。为 了形成硬的氮化物膜，氮化物应该在摄氏400至600度的高温下沉积。 再者，为了在大尺寸晶圓210上形成均匀厚度且厚的氮化物膜，将形 成氮化物膜材料并施予至晶圆的氮化物气体应均匀地喷洒。倘若此硬 罩幕膜220是使用在本实施例的半导体制造装置中时，则可满足两个 上述条件。
此时，镶嵌至AMT机械臂的叶片会使用藉由旋转流所产生的吸力 (即负压)举起晶圆，其中此旋转流是当在叶片周围的气体沿着排气 部分的圓柱内侧移动并且由此降低气体的密度而产生。叶片会将晶圆 带至与橡胶垫接触，由此保持晶圆无法移动。
因此，由于变形的晶圓会在高温之下载入与取出，所以可以降低 晶圓破裂或碎裂的现象。再者，由于供应的液体是水平地流动，所以 施加于晶圆表面上的压力会非常小，由此最小化晶圓的不良率。
综合上述，叶片包括气体排气部分、橡胶垫与感测器。良好的孔 洞(即气体进口 )会提供在每个气体排气部分以使得当透过此进口供 应气体时气体会沿着排气部分的圆柱内壁移动并产生旋转流。倘若旋
转流是很强时，则气体的密度会降低并由此产生负压。因此，晶圆会 在用以移动晶圆至主体的吸力与当排放气体时所产生的浮力之间的平
衡点中上升。此时，此晶圓浮起的程度是0. 2毫米至0. 5毫米。因此， 此晶圓会被带至与突出0. 5毫米的橡胶垫接触并且之后停止。气体排 气部分的数目是4个，但可改变此数目以产生足够的吸力。橡胶垫是 排列在9个位置以与此晶圓均匀的接触，并且在晶圆与橡胶垫之间的 摩擦力会防止晶圓松脱。橡胶垫是以六氟化四碳(Perfluoro)所制成， 其是具有良好耐热以抵抗高温的特殊橡胶材料。此外，会使用特殊粘 着剂来容易的以可分离方式来镶嵌垫片。
如上所述，由于晶圓是以非接触方式搬移，所以可防止晶圆从机 械臂叶片中掉落并且避免从此晶圆中所产生的外来材料移动至其他晶 圓或在装置中的零件。此外，也可移除静电荷，由此移除产生外来材 料的成因。
藉由4吏用传导感测器(transmissive sensor )作为感测器可判断 是否侦测到晶圆的存在。由于感测器的侦测效能会依据晶圓的膜品质 与制程而不同，所以会使用传导感测器。倘若安装此叶片时，则在晶 圓移出腔室之后进入载入锁之前，晶圓会保持在冷却的腔室中。此时， 由于晶圆可在未完全冷却或变形的状态下搬移，所以可以在不需等到 晶圆完全冷却下就进行晶圆的下个制程。因此可降低整个处理时间， 其有助于生产力。另一优点就是可在搬移期间藉由从气体排气部分所 排放的气体来冷却晶圆。
此外，以下将描述处理清洁根据本发明的半导体制造装置的程序。
一般来说，倘若在腔室中执行薄膜沉积制程时，薄膜会轻微地沉 积在腔室的内墙与喷头的表面。
当后续程序成功执行之后由于热膨胀系数的差异所以热压力会产 生在沉积在喷头上的薄膜上。因此，当执行后续制程薄膜会部分地分 离并且在薄膜中会产生杂质。为了解决此问题，根据本发明将使用电 浆产生器经由气体供应管、挡板与喷头提供与注入清洁源，电浆产生 器是用作为在腔室的上部控制电浆元件的远端以引导蚀刻制程。此时 为了最大化蚀刻效率，清洁程序可在腔室温度藉由连接两个至四个加 热棒至腔室的外部较低端而维持在摄氏100至300度的同时来执行。 因此，可增加清洁效率，以致于可降低整个处理时间并改善生产力。 因此，可以移除剩余在腔室的内墙与喷头表面的薄膜。此时，NF3可用 作为清洁源气体，并且NF3电浆蚀刻也可使用此来执行。
如上所述，使用与气体供应孔结合在一起的小尺寸挡板可以使反
于加热器的基质上。
再者，可最小化反应气体经由喷头到达基质所花的时间以最小化
稳定反应温度(摄氏400至600度)所需的时间。 再者，设备的维护时间与成本也可降低。
此外，反应时的其他生成物可藉由改变用以经由基质的底部移除 反应气体的路径而轻易地移除。因此，薄膜的均匀度可藉由均匀地分 布反应气体而改善。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围 内。
权利要求
1.一种气体注入系统，包括气体供应装置，其包括气体供应孔，其中气体可经由所述气体供应孔来提供；挡板，其是与所述气体供应孔结合在一起并且具有相同或大于所述气体供应孔的尺寸，所述挡板是置于离所述气体供应孔下方预先定义距离的位置；以及喷头，其配置于所述挡板下方并用以均匀地注入所述气体至腔室。
2. 如权利要求1所述的气体注入系统，其中当所述气体供应孔的 尺寸是1时，则所述挡板的尺寸是在1. 0至10. 0的范围内。
3. 如权利要求1所述的气体注入系统，其中所述挡板是透过熔接 或固定程序与所述气体供应孔结合在一起。
4. 如权利要求1至第3项中任一项所述的气体注入系统，其中所 述挡板可为圆形平板、具有圆锥形或半球形上表面的平板或者具有形 成在至少其上表面一部份的不规则图形的平板。
5. —种排气系统，其包括排气单元，其包括排气孔，其中气体是经由所述排气孔导入； 排气导引管，其用以导引欲排出的气体至所述排气孔；以及 排气泵，其连结至所述排气导引管。
6. 如权利要求5所述的排气系统，其中所述排气单元是薄板，其 边缘上具有弯曲或倾斜表面，并且多个排气孔建构在所述弯曲或倾斜 表面。
7. 一种半导体制造装置，其包括 腔室；喷头单元，其用以注入经由气体供应孔导入的预先定义气体至所 述腔室，所述喷头单元包括与所述气体供应孔结合在一起的挡板，所 述挡板具有相同或大于所述气体供应孔的尺寸并且是置于离所述气体 供应孔下方预先定义距离的位置；加热区块，其提供在所述喷头单元下方以允许晶圆置于其上；以及泵接口 ，其置于所述加热区块下方并且与多个排气孔一起提供。
8. 如权利要求7所述的半导体制造装置，其中所述喷头单元包括 气体供应装置，其包括气体供应孔，其中气体可经由所述气体供应孔来提供；挡板，其是透过熔接程序与所述气体供应孔结合在一起；以及 腔室。
9. 如权利要求7或8所述的半导体制造装置，其中当所述气体供 应孔的尺寸是l时，则所述挡板的尺寸是在l.O至10. 0的范围内，并 且在所述挡板与所述气体供应孔的距离是在0. 1至50范围内。
10. 如权利要求7所述的半导体制造装置，其中所述泵接口包括 排气单元，其塑形为薄板，其边缘上具有弯曲或倾斜表面，并且多个排气孔会建构在所述弯曲或倾斜表面，其中气体是经由所述排气 孔导入；排气导引管，其用以导引欲排出的气体至所述排气孔；以及 排气泵，其连结至所述排气导引管。
11. 如权利要求7所述的半导体制造装置，其中所述加热区块包括 由AIN材^f"所形成的加热^L与支撑物、加热元件以及温度感测器；并 且所述加热区块可执行在摄氏400至600度范围内的温度控制。
12. 如权利要求7所述的半导体制造装置，更包括加热装置，其提 供在所述腔室的外部较低端，所述加热装置会在清洁程序期间加热所 述腔室。
13. —种使用半导体制造装置制作半导体薄膜的方法，其中所述半 导体制造装置包括腔室、喷头单元、加热区块与泵接口，而所述喷头所述喷头单元包括与所述气体供应孔结合在一起的挡板，所述挡板具 有相同或大于该气体供应孔的尺寸，所述挡板是置于离所述气体供应 孔下方预先定义距离的位置，所述加热区块是提供在所述喷头单元下 方以允许晶圆置于其上，所述泵接口是置于所述加热区块下方并且与 多个排气孔一起提供，所述方法包括放置所述晶圓在所述腔室中的所述加热区块上并且之后加热置于 所述加热区块上的所述晶圓；藉由透过所述喷头单元提供处理气体至所述腔室来在所述晶圆上 形成薄膜；以及经由所述泵接口移除杂质。
14. 如权利要求13所述的使用半导体制造装置制作半导体薄膜的 方法，其中所述晶圆会被加热至摄氏400至600度的温度并且所述处 理气体会由电浆的装置来作动。
全文摘要
一种半导体制造装置以及使用此装置制作薄膜的方法，半导体制造装置包括具有预先定义反应空间的腔室；喷头单元，用以注入经由气体供应孔导入的预先定义气体至腔室，喷头单元包括挡板、加热区块以及泵接口，其中挡板是与气体供应孔结合在一起，加热区块是在喷头单元之下以允许晶圆置于其上，而泵接口包括多个排气孔。由于可以轻易地处理高温控制，所以可形成高温硬罩幕，以改善薄膜的品质。再者，反应气体可均匀地分布在喷头上且可透过喷头使用与气体供应孔结合在一起的挡板来均匀与快速地注入在置于加热器上的基质上。再者，反应气体透过喷头到达基质所花的时间会最小，其可最小化稳定反应温度所需的时间。另外，设备的维护时间与成本也会降低。
文档编号H01L21/00GK101179005SQ20061013827
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月10日 优先权日2006年11月10日
发明者朴根五 申请人:Tes股份有限公司