专利名称：基板加工设备及用于选择性地插入扩散板的基板加工方法
技术领域：
本文公开的本发明涉及基板加工设备以及用于选择性地插入扩散板的基板加工方法，并且更具体地涉及基板加工设备以及用于选择性地将扩散板插入多个扩散区域的基板加工方法。
背景技术：
半导体器件包括硅基板上的多个层。这样的层通过沉积工艺沉积在基板上。沉积工艺具有多个重要的问题，对于评价沉积的层和选择沉积方法是很重要的。首先，上述问题的一个示例是沉积的层的“质量”。所述“质量”代表成分、污染水平、缺陷密度、以及机械的和电学的性能。这些层的每一个层的成分都会根据沉积工艺的条件而变化。这对于获得特定的成分是非常重要的。其次，上述问题的另外一个示例是晶片的均勻厚度。特别的，沉积到具有台阶部分的非平面形状的图案上的薄膜的厚度是非常重要的。这里，沉积的薄膜的厚度是否均勻可通过沉积在台阶部分的薄膜的最小厚度除以沉积到图案上的薄膜厚度的比来定义的台阶
覆盖定义。与沉积相关的另一个问题是填充空间。这代表间隙的填充，该间隙中包括氧化层的绝缘层被填充到金属线之间。提供间隙是为了将金属线彼此物理地和电学地隔离。在这些问题中，均勻性是关于沉积工艺的非常重要的问题之一。不均勻的层可能在金属线上引起高的电阻，增加机械损坏的可能性。
发明内容
技术问题本发明提供了一种基板加工设备以及能够保证加工均勻性的基板加工方法。本发明的其它目的可通过参照附图得以清晰展现。技术方案在一种实施方式中，一种基板加工设备包括上侧开口的下腔室；用于打开或者关闭下腔室的上侧的上腔室，上腔室与下腔室一起限定出用于实施加工基板的工艺的内部空间；布置在上腔室的下部用于向内部空间提供反应气体的喷头，所述喷头与上腔室共同在二者中间限定出缓冲空间；布置在上腔室内用于将反应气体提供给缓冲空间的供气口 ； 以及布置在缓冲空间内用于扩散通过供气口提供的反应气体的扩散单元，其中所述扩散单元包括反应气体在其中扩散的多个扩散区，所述多个扩散区互相隔离；多个分别与供气口以及扩散区连接的扩散孔；以及一个或者更多个扩散板，各扩散板都具有与各扩散区相应的形状，所述一个或者更多个扩散板选择性地插入扩散区。各扩散区可包括平行于喷头的一个表面并且与其分离布置的挡板，所述挡板具有所述扩散孔；从挡板的与限定在喷头内的注入孔相面对的一个表面突出的侧壁，用于将位于挡板和喷头的所述一个表面之间的区域分割成多个扩散区。
扩散区可包括中心区域；围绕着中心区域布置的多个第一区域；以及分别围绕着所述多个第一区域布置的多个第二区域。基板加工设备还可包括布置在喷头下面用于将基板放置在其上的支撑板，其中根据相应的基板区域的加工速度，将一个或者更多个扩散板分别插入扩散区。多个扩散板可堆叠在扩散区上。在另外一种实施方式中，基板加工设备包括限定用于在其中进行加工基板的工艺的内部空间的腔室；以及布置在腔室的上部用于将从外面供给的反应气体扩散的扩散单元，其中扩散单元包括多个反应气体在其中扩散的扩散区，所述多个扩散区互相隔离；以及一个或者更多个选择性地插入扩散区的扩散板。扩散区基本上平行于基板布置。在另外一种实施方式中，使用扩散单元(该扩散单元包括布置在腔室的上部的互相隔离的多个扩散区，用于扩散从外面供给的反应气体)的基板加工方法包括选择性地将扩散板插入扩散区，来控制基板的加工速度。该基板加工方法可进一步包括探查基板的加工速度；并且将扩散板插入到与扩散区的具有高的加工速度的区域对应的第一扩散区中。该基板加工方法可进一步包括探查基板的加工速度；并且将扩散板插入到与扩散区的具有低的加工速度的区域对应的第二扩散区中。有益效果根据本发明，能保证加工的均勻性。
所包括的附图用于进一步理解本发明，并且被并入说明书，构成说明书的一部分。 附图示出了本发明的示例性实施方式，与说明一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是根据本发明的实施方式的基板加工设备的示意图；图2是示出了图1中的扩散单元的示意图；图3和图4是选择性地插入图1中的扩散区的扩散板的图；图5示出了扩散板选择性地插入图1中的扩散区的状态；图6和图7分别示出了使用图1中的扩散板的实验结果的曲线图和表；以及图8是示出了图2的变型例的图。最佳模式下文将参照附图详细说明本发明的优选实施方式。然而，本发明可以以不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。提供的这些实施方式只是使该公开彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的保护范围。在附图中，为了清楚说明，元件的尺寸被放大，并且相似的附图标记指代相似的元件。尽管下文中将沉积设备作为示例来进行描述，但本发明并不仅限于此。例如，该基板加工设备可用于使用反应气体来加工基板的各种工艺中。图1是根据本发明的实施方式的基板加工设备的示意图；图2是示出了图1中的扩散单元的示意图；参照图1，基板加工设备包括下腔室10和上腔室20。下腔室10的上侧开口，并且上腔室可关闭和打开下腔室10的上侧。当上腔室20关闭下腔室20的开口的上侧时，下腔室10和上腔室20在它们二者之间限定出对外侧封闭的内部空间12。下腔室10 具有内部空间。用于在其顶表面放置晶片60的支撑板50布置在下腔室10的内部空间中。 支撑体51与支撑板50的下部连接，用于支撑所述支撑板50。供气口 21布置在上腔室20 的内侧。从外界供给的反应气体通过内部空间12被引入供气口 21。提供反应气体用于在晶片60的表面沉积薄膜。喷头400与上腔室20的下部连接。喷头400可通过在它们的端部限定的耦合孔与上腔室20相连接。在喷头400和上腔室20之间的区域中限定了缓冲空间41。通过供气口 21提供的反应气体在缓冲空间41内扩散。喷头400具有多个与缓冲空间41和内部空间12连通的注入孔410。注入孔可被分为主孔411和辅助孔412。如图1所示，主孔411 具有比辅助孔412更大的注入角度。因此，可以消除反应气体的注入角度的死区。在喷头400的底表面布置有突出物43。此外，在突出物43内限定出引导槽440。 引导槽440可引导通过注入孔410注入的反应气体，从而均勻地注入反应气体。扩散单元50插入在缓冲空间41内。扩散单元50包括挡板52和侧壁M。尽管在本实施方式中扩散单元布置在喷头内，本发明并不仅限于此。例如，扩散单元50可与喷头分开布置，或者具有相同的形状。挡板52布置在缓冲空间41的中间高度，并且与喷头400的内表面分开。此外，挡板52具有多个扩散孔53。限定在挡板52下面的缓冲空间41与限定在挡板52上面的缓冲空间41通过扩散孔53互相连通。侧壁具有与挡板52的底表面接触的上端和与喷头400的内表面接触的上端。侧壁M支撑挡板52并且将限定于挡板52下的缓冲空间41分割成多个扩散区域56。如图1 所示，扩散区域56基本上平行于基板布置。如上文所述，挡板52具有多个扩散孔53。通过供气口 21提供到缓冲层41的反应气体通过扩散孔53以及喷头400内限定的注入孔410提供到晶片60上。参照图2，侧壁M包括第一到第三环形侧壁Mla、54h和543a，以及第一到第三径向的侧壁Mlb、542b和M3b。第一到第三环形侧壁Mla、54^i和M3a形成与挡板52 的中心同心的圆环。挡板52被第一到第三环形侧壁Mla、54h和分割成圆形的中心区域a以及环形的第一到第三区域b、c和d。扩散区域56包括中心区域a和第一到第三区域b、c和d。同样，第一到第三径向侧壁Mlb、542b和讨北分别与第一到第三环形侧壁 541354 和M3a的外侧连接。此外，第一到第三径向侧壁Mlb、5^b和讨北相对于挡板 52的中心径向布置。图3和图4是选择性地插入图1中的扩散区域的扩散板的视图；图5是示出了扩散板被选择性地插入了图1中的扩散区的状态的图。如上文所述，限定在挡板52的下面的扩散区41被侧壁54(或者第一到第三环形侧壁Mla、54^i和M3a以及第一到第三径向侧壁Mlb、5^b和M3b)分割成多个扩散区域56。扩散区域56包括中心区域a和第一到第三区域b、c和d。图3和图4中示出的第一到第三扩散板51和58插入到中心区域a和第一到第三区域b、c和d。通过扩散孔53移动到挡板52的下侧的反应气体通过注入孔410经由第一和第二扩散板51和58提供给晶片60。第一扩散板51具有与中心区域a相应的圆形形状。 此外，扩散板51具有多个连接孔51a。第二扩散板58具有与第一到第三区域b、c和d相应的扇形形状。此外，第二扩散板58具有多个连接孔58a。因此，通过扩散孔53移动到挡板52的下侧的反应气体通过连接孔51a和58a以及注入孔410移动到晶片60上。这里，扩散孔53、连接孔51a和58a，以及注入孔410可互相配合来实现反应气体的平滑流动。多个扩散板51和58可用于保证晶片60的工艺均勻性。在扩散板51和58插入到扩散区域56的状态下，扩散板51和58选择性地中断通过扩散区域56扩散的反应气体的流动。因此，如图5所示，使用者可使用扩散板51和58来控制反应气体的流动，纠正晶片60的工艺不均勻。参照图5，一个扩散板51插入到中心区域a，并且三个扩散板58堆叠在第一和第二区域b和c上。同样，一个扩散板58插入到位于左侧的第三区域d，两个扩散板58堆叠在位于右侧的第三区域d。如上文所述，根据扩散区域56来选择性地插入或者移除扩散板 51和58。同样，可根据扩散区域来改变扩散板51和58的数量。图6和图7分别是示出了使用图1中的扩散板获得的实验结果的图和表；图6是示出了根据扩散板51和58的数量，沉积速度相对于基板区域变化的曲线图。图7是示出了使用扩散板51和58校正了反应气体的流动之后的沉积结果相对于基板区域的数据的图。参照图6，内部第一区域代表中心区域a和第一区域b，内部第二区域代表第二区域c，外部区域代表第三区域d。此外，表示为“块数”的条线图表示插入到扩散区域56内的扩散板51和58的数量。如上文所述，可根据其位置插入或者移除零到三个扩散板51和 58。同样，可根据沉积结果改变扩散板51和58的数量。参照图6和图7，在使用扩散板51和58校正之前的沉积结果中(表示为“之前” 和“参照”)，最小值Min大约为196. 50，最大值Max大约为218.50。此外，均勻性UNIF具有从大约1. 64到大约5. 31的大的宽度范围。在使用扩散板51和58初步校正的沉积结果中(表示为“之后#1”以及“初步的调节”)，最小值Min是大约197. 90，最大值Max是大约216. 20。此外，均勻性UNIF的范围从大约2. 49到大约3. 53。在使用扩散板51和58第二校正的沉积结果中(表示为“之后#2”以及“第二调节”)，最小值Min是大约203. 00，最大值Max是大约218. 70。此外，均勻性UNIF的范围从大约1. 39到大约2. 73。也就是说，如图6和图7中所示，当根据基板区域的加工速度选择性地插入/校正扩散板51和58，沉积速度以及均勻性都很快提高了。虽然在本实施方式中，所有的第一到第三环形侧壁Mla、54h和以及第一到第三径向侧壁Mlb、542b和讨北被安装和分割到扩散区域56中，但本发明并不仅限于此。 例如，可选择性地安装第一到第三环形侧壁Mla、54h和以及第一到第三径向侧壁 541b,542b和M3b。当第一到第三环形侧壁Mla、54h和以及第一到第三径向侧壁 541b,542b和M3b的位置改变时，可根据其位置改变扩散区域56以及扩散板51和58的每一个的形状。同样，尽管在本实施方式中扩散区域相对于挡板52的中心(或者喷头400)布置，但本发明并不仅限于此。例如，扩散区域56可布置成横排竖列的矩阵形状。图7是示出了图2的改进例的图。参照图2，扩散单元50包括安装在缓冲空间41 内的挡板52。然而，参照图7，挡板52可被移除。也就是说，侧壁M可将缓冲空间41的下面部分分割成多个扩散区域56。通过供气口 21供给的反应气体可通过没有提供侧壁M的缓冲空间41的上部移动到包括侧壁M的扩散区域56上。然后，反应气体可通过选择性地插入到扩散区域56内的扩散板51和58移动进入注入孔410。上文公开的主题被认为是示例性的，而不是限制性的，并且附后的权利要求意图覆盖所有这样的改进，加强以及落入本发明的真实宗旨和范围内的其它的实施方式。因此， 在法律允许的最大范围内，本发明的范围通过下文的权利要求以及其等价物的最大允许解释来确定。并且不被上文的详细说明所限制或者限定。工业应用根据本发明的基板加工设备可用于半导体加工设备，或者平板显示器加工设备。 此外，根据本发明的基板加工方法可用于使用反应气体加工基板的各种工艺中。
权利要求
1.一种基板加工设备，所述基板加工设备包括 上侧具有开口的下腔室；用于打开或者关闭所述下腔室的上侧的上腔室，所述上腔室与所述下腔室一起限定了用于在其中进行加工基板的工艺的内部空间；布置在所述上腔室的下部用于向所述内部空间提供反应气体的喷头，所述喷头与所述上腔室一起限定了在所述喷头与所述上腔室之间的缓冲空间；布置在所述上腔室内用于将所述反应气体提供给所述缓冲空间的供气口 ；以及布置在所述缓冲空间内用于扩散通过所述供气口提供的所述反应气体的扩散单元， 其中所述扩散单元包括所述反应气体在其中扩散的多个扩散区域，所述多个扩散区域互相隔离； 多个分别与所述供气口以及所述多个扩散区连通的扩散孔；以及一个或者更多个扩散板，各扩散板具有与各所述扩散区域相应的形状，所述一个或者更多个扩散板被选择性地插入所述多个扩散区域中。
2.如权利要求1所述的基板加工设备，其中各所述扩散区域包括平行于所述喷头的一个表面并且与所述一个表面分离布置的挡板，所述挡板具有所述扩散孔；以及从所述挡板的与限定在所述喷头内的注入孔相面对的一个表面突出的侧壁，所述侧壁将位于所述挡板和所述喷头的所述一个表面之间的区域分割成所述多个扩散区域。
3.如权利要求1所述的基板加工设备，其中所述扩散区域包括 中心区域；围绕所述中心区域布置的多个第一区域；以及分别围绕所述多个第一区域布置的多个第二区域。
4.如权利要求1所述的基板加工设备，所述基板加工设备还包括支撑板，所述支撑板布置在所述喷头的下面，用以在所述支撑板上放置所述基板，其中根据相应的基板区域的加工速度将所述一个或者更多个扩散板分别地插入所述扩散区域内。
5.如权利要求1所述的基板加工设备，其中所述多个扩散板在所述多个扩散区域上堆叠。
6.一种基板加工设备，所述基板加工设备包括限定内部空间的腔室，在所述内部空间中进行加工基板的工艺；以及布置在所述腔室的上部的，用于扩散从外界供给的反应气体的扩散单元， 其中所述扩散单元包括所述反应气体在其中扩散的多个扩散区域，所述多个扩散区域互相隔离；以及选择性地插入到所述多个扩散区域内的一个或者更多个扩散板。
7.如权利要求6所述的基板加工设备，所述基板加工设备还包括基板布置在其上的支撑板，其中根据相应的基板区域的加工速度，将所述一个或者更多个扩散板分别插入所述多个扩散区域内。
8.如权利要求6所述的基板加工设备，其中所述多个扩散板在所述多个扩散区域上堆叠。
9.如权利要求6所述的基板加工设备，其中所述扩散区域基本上平行于所述基板布置。
10.一种使用扩散单元的基板加工方法，其中所述扩散单元包括布置在腔室的上部并互相隔离的多个扩散区域，用于扩散从外界供给的反应气体，所述基板加工方法包括选择性地将扩散板插入到所述扩散区域内，来控制基板的加工速度。
11.如权利要求9所述的基板加工方法，所述基板加工方法还包括探查基板的加工速度；以及将所述扩散板插入到与所述多个扩散区域中的具有高的加工速度的区域对应的第一扩散区域。
12.如权利要求10所述的基板加工方法，所述基板加工方法还包括探查基板的加工速度；以及将所述扩散板插入到与所述多个扩散区域中的具有低的加工速度的区域对应的第二扩散区域。
13.如权利要求10所述的基板加工方法，其中所述扩散区域基本上平行于基板布置。
全文摘要
根据本发明的一种实施方式，一种基板加工设备包括具有开口的顶部的下腔室；覆盖下腔室的顶部的上腔室，其与下腔室一起形成用于基板加工的内部空间；布置在上腔室的下部用于向内部空间提供反应气体的喷头，在所述喷头与上腔室之间形成缓冲空间；形成在所述上腔室中用以向所述缓冲空间提供反应气体的供气口，以及布置在缓冲空间内用于扩散通过供气口提供的反应气体的扩散单元。扩散单元包括互相隔离的多个扩散区，所述多个扩散区用来使反应气体能够在其中扩散；用于使供气口与扩散区连接的多个扩散孔；以及一个或者更多个扩散板，每个都具有与扩散区相应的形状，所述一个或者更多个扩散板选择性地插入扩散区。
文档编号H01L21/205GK102473610SQ201080030469
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月2日 优先权日2009年7月8日
发明者朴灿用, 诸成泰, 金劲勋 申请人:株式会社Eugene科技