半導體制造設備的制造方法
【專利摘要】一種半導體制造設備，包括：加工臺；排氣管道，其具有：環形通道，所述環形通道在所述加工臺上方包圍加工空間；環形狹縫，氣體通過所述環形狹縫供給到加工空間，所述環形狹縫引入到所述環形通道中；以及排氣口，所述環形通道中的氣體通過所述排氣口排放到外部，其中所述狹縫的開口區域百分比隨著與所述排氣口的距離的增加而增加。
【專利說明】
半導體制造設備
技術領域
[0001]本發明涉及一種使基底經受基于氣體的加工的半導體制造設備。
【背景技術】
[0002]US6，921，556B2公開了一種排氣管道，用于薄膜形成的氣體通過該排氣管道排放到外部。
[0003]例如，在薄膜形成設備或蝕刻器上，設置排氣管道從而包圍加工臺。供給到加工臺上的氣體呈放射狀地擴散并被吸入排氣管道中。優選地，供給到加工臺上的氣體呈放射狀且統一地進入排氣管道。換言之，為了不受位置影響而在加工臺上對基底統一地執行加工，需要加工臺邊緣的氣體流速是統一的。
[0004]然而，在加工臺邊緣的某些位置氣體流速增加，而在加工臺邊緣的其他位置氣體流速減小。因此，存在加工臺邊緣的氣體流速不統一的問題。當腔室中的壓力減小到大約200Pa同時腔室中的排氣量較大時，特別增加了該問題的嚴重性。

【發明內容】

[0005]本發明已經被實現以解決上述問題，并且本發明的目的在于提供一種能夠改進加工臺邊緣處的氣體流速的統一性的半導體制造設備。
[0006]本發明的特征及益處可總結如下:
[0007]根據本發明的一個方案，半導體制造設備包括:加工臺；排氣管道，其具有環形通道，所述環形通道在所述加工臺上方包圍加工空間；環形狹縫，氣體通過所述環形狹縫供給到加工空間，所述環形狹縫被引入環形通道；以及排氣口，所述環形通道中的氣體通過所述排氣口排放至外部，其中所述狹縫的開口區域百分比隨著與所述排氣口的距離的增加而增加。
[0008]本發明的其他和進一步的目的、特征以及益處從下文的描述中將更充分地呈現。
【附圖說明】
[0009]圖1為根據第一實施例的半導體制造設備的剖視圖；
[0010]圖2為排氣管道以及其他部件的放大圖；
[0011]圖3為排氣管道的平面圖；
[0012]圖4為排氣管道的一部分的立體圖；
[0013]圖5為根據第二實施例的半導體加工設備的排氣管道的一部分的立體圖；
[0014]圖6為下部的平面圖；
[0015]圖7為根據第三實施例的半導體制造設備的排氣管道的一部分的立體圖；
[0016]圖8不出了1?擬結果；
[0017]圖9為根據第四實施例的排氣管道的一部分的立體圖；以及
[0018]圖10為根據第五實施例的排氣管道的一部分的立體圖。
【具體實施方式】
[0019]將參照附圖描述根據本發明的實施例的半導體制造設備。在相同情況下，彼此相同或相應的部件由相同的附圖標記指示，并省略對它們的描述。
[0020]第一實施例
[0021]圖1為根據本發明第一實施例的半導體制造設備10的剖視圖。半導體制造設備10構成為薄膜形成設備，通過該薄膜形成設備在基底上執行例如等離子體增強原子層沉積(PEALD)。半導體制造設備10包括腔室(反應室)12 AF電源所施加至的RF電極14設置在腔室12中。RF電極14中形成有孔14a。
[0022]加工臺16設置在腔室12中以便與RF電極14相對。加工臺16為支撐在滑動軸18上的承受器。RF電極14與加工臺16形成平行的平板結構。
[0023]通過介于氣體供給部22與RF電極14之間的絕緣部20，氣體供給部22連接至RF電極14。氣體供給部22為原料氣體通過其供給到RF電極14與加工臺16之間的空間的部分。在加工臺16上方的空間中，在放置在加工臺16上的基底上執行諸如薄膜形成的加工。該空間因此被稱作加工空間17。
[0024]排氣管道30設置在RF電極14與腔室12。排氣管道30由例如陶瓷形成。適當壓縮的O形圈32設置在排氣管道30與RF電極14之間。適當壓縮的O形圈34設置在排氣管道30與腔室12之間。適當壓縮的O形圈36設置在排氣管道30與氣體排放部40之間。
[0025]排氣管道30形成為當在平面中觀看時為環形并且包圍加工臺16。在具有排氣管道30的情況下，設置有在加工臺16上方包圍加工空間17的環形通道30b。在排氣管道30中，環形狹縫30a被引入環形通道30b中，氣體通過環形狹縫30a被供給到加工空間17中，并且形成有排氣口 30c，環形通道30b中的氣體通過排氣口 30c而排放到外部。
[0026]排氣口30c連接至設置在腔室12的側表面上的氣體排放部40。氣體排放部40為了排放用于薄膜形成的原料氣體的目的而設置。閥42與真空栗44連接至氣體排放部40。通過使用閥42和真空栗44來調節排放量能夠自由地控制腔室12中的壓力。
[0027]圖2為排氣管道30與其它部件的放大圖。排氣管道具有上部30α和下部30βJ代表狹縫30a在豎直方向上的范圍。通過調節狹縫30a的范圍Z能夠調節氣體從加工空間17進入環形通道30b的便利程度。如果狹縫30a的范圍Z大，則原料氣體能夠容易地流入到環形通道30b中。如果狹縫30a的范圍Z小，則原料氣體流入到環形通道30b中的便利程度被降低。
[0028]圖3為排氣管道30的平面圖。由于與排氣口30c的距離增加，狹縫30a在豎直方向上的范圍Z也增加。更具體地，在如下區域中的狹縫在豎直方向上的范圍為第一范圍Zl，所述區域為:從排氣口 30c至在圓周方向上以排氣管道30的整個周長的八分之一的路程所到達的位置(指的是第一區域30A)。即，狹縫在豎直方向上在以排氣口30c為中心的四分之一圓弧上的范圍為Zl 例如為1.4mm。
[0029]在如下區域中的狹縫30a在豎直方向上的范圍為第二范圍Z2，所述區域為:由從排氣口 30c在圓周方向上以排氣管道30的整個周長的八分之一的路程所到達的位置至在圓周方向上進一步以排氣管道30的整個周長的八分之一的路程所到達的位置(指的是第二區域30B)。即，兩個八分之一圓弧為第二區域30B，兩個八分之一圓弧之間形成有第一區域30A。Z2例如為1.5mm。
[0030]如下部分中的狹縫30a在豎直方向上的范圍為第三范圍Z3，所述部分為:除了第一范圍Zl (第一區域30A)形成的部分和第二范圍Z2(第二區域30B)形成的部分以外的部分。SP，在排氣口 30c最遠位置處的二分之一圓弧為第三區域30GZ3例如為1.55mm。
[0031]圖4為排氣管道30的一部分的立體圖。在第一區域30A中，狹縫30a在豎直方向上的范圍Zl為1.4mm。在第二區域30B中，狹縫30a在豎直方向上的的范圍Z2為1.5mm。在第三區域30C中，狹縫30a在豎直方向上的范圍Z3為1.55mm。
[0032]將描述根據第一實施例的半導體制造設備10的操作。原料氣體通過在圖1中示出的RF電極14中的孔14a供給到加工空間17中。通過RF電極14與加工臺16之間的電場(RF電極14與加工臺16之間施加有電功率)產生原料氣體的等離子體，從而在加工臺16上在基底上執行等離子體薄膜形成。用于薄膜形成的原料氣體當在平面圖中觀看時呈放射狀蔓延，并經由排氣管道30的狹縫30a進入環形通道30b。環形通道30b中的氣體從排氣口 30c被排放到外部。
[0033]在環形的狹縫30a的在豎直方向上的范圍為統一的情況下，較大量的氣體流過狹縫30a的較靠近排氣口 30c的部分，而較小量的氣體流過較遠離排氣口 30c的部分。因此在加工臺16的邊緣(加工臺邊緣)產生氣體流速的不統一性。更具體地，氣體流速在加工臺邊緣的較靠近排氣口 30c的部分增加，而氣體流速在較遠離排氣口 30c的部分減小。
[0034]在本發明的第一實施例中，狹縫30a在豎直方向上的范圍隨著與排氣口30c的距離的增加而增加。通過因此而形成的狹縫30a，抑制了加工臺邊緣的較靠近排氣口 30c的部分處的氣體流速，并且增加了加工臺邊緣的較遠離排氣口 30c的部分處的氣體流速。因此改進了加工臺邊緣的氣體流速的統一性。因此，通過使加工臺邊緣處的排氣傳導性大致統一而能夠減少在基底表面區域中的薄膜形成的效果的變化。
[0035]根據本發明第一實施例的半導體制造設備10能夠進行各種變型。在半導體制造設備10中，第一范圍Zl設定為比第二范圍Z2小，而第二范圍Z2設定為比第三范圍Z3小，從而改進了加工臺邊緣處的氣體流速的統一性。根據需要能夠對實際尺寸值Z1、Z2以及Z3進行各種改變。
[0036]雖然狹縫30a在豎直方向上的范圍被改為三段(Zl、Z2、Z3)，但只要范圍改為兩段或更多段數并不限于三個。半導體制造設備10的特征在于排氣管道30的形狀。本發明因此能夠應用至各種具有排氣管道的半導體制造設備。更具體地，本發明的排氣管道能夠用于諸如蝕刻器以及薄膜形成設備的半導體制造設備中。
[0037]這些變型根據需要能夠應用至根據上述實施例的半導體制造設備。根據上述實施例的半導體制造設備中的每個與第一實施例具有多個共同點，并且因此將主要針對與第一實施例的不同點進行描述。
[0038]第二實施例
[0039]圖5為根據本發明的第二實施例的半導體制造設備的排氣管道50的一部分的立體圖。狹縫30a在豎直方向上的范圍Z隨著與排氣口 30c的距離的增加而無級增加。因此，狹縫30a在豎直方向上的范圍Z在其形成有排氣口 30c的部分被最小化，而在最遠離排氣口 30c的部分被最大化。
[0040]通過這樣的狹縫形狀，抑制了從加工空間中靠近排氣口30c的位置到環形通道30b的氣流，并且提升了來自加工空間中遠離排氣口 30c的位置的氣流，因此改進了加工臺邊緣處的氣體流速的統一性。
[0041 ]同時，在根據第二實施例的排氣管道50中，氣體流速在狹縫30a中的位置Pl處大于其他位置處，所述位置Pl為從排氣口 30c在圓周方向上以排氣管道30的整個周長的四分之一的路程到達的位置。因此限制了改進加工臺邊緣處的氣體流速的統一性的效果。
[0042]為了抑制位置Pl處的狹縫在豎直方向上的范圍，優選非線性地并且隨著與排氣口30c的距離的增加無級地增加狹縫30a的豎直方向上的范圍。例如，從排氣口 30c存在的地點向位置Pl的狹縫30a在豎直方向上的范圍的增加率設定得小于在更遠的地點的狹縫30a在豎直方向上的范圍的增加率。這種情況下的狹縫的形狀能夠通過根據二次函數改變狹縫30a在豎直方向上的范圍來實現。不言而喻，決定這種改變的函數的量數可以增加。
[0043]在根據本發明的第二實施例中，狹縫30a在豎直方向上的范圍Z貫穿整個環形的排氣管道30而改變。然而，可以這樣布置:范圍Z在從排氣口 30c存在的位置向預定位置的部分改變并且在其他部分保持不變。
[0044]第三實施例
[0045]圖6為根據本發明的第三實施例的半導體制造設備的排氣管道的下部30β的平面圖。在該排氣管道中，狹縫的一部分被多個障礙物堵住。圖6示出了下部30β和多個障礙物。作為多個障礙物，設置有三個障礙物50a、11個障礙物50b以及3個障礙物50c。障礙物50b接近排氣口 30c而形成。障礙物50a以及障礙物50c設置在如下位置:障礙物50b位于所述位置之間。
[0046]三個障礙物50a以及三個障礙物50c中的每個為較小寬度的障礙物。11個障礙物為每個寬度約為障礙物50a和障礙物50c的寬度的兩倍的障礙物。障礙物50b以設置障礙物50a和障礙物50c的密度的兩倍的密度設置。因此，多個障礙物以如下方式堵住狹縫的部分:狹縫開放區域百分比隨著與排氣口 30c的距離的增加而增加。
[0047]圖7為根據本發明第三實施例的半導體制造設備的排氣管道的一部分的立體圖。狹縫30a在豎直方向上的范圍Z為1.55mm并且固定在該數值。障礙物50a的寬度為1.5mm。障礙物50a在縱向方向(從加工空間朝向環形通道30b的方向)上的范圍為8mm。障礙物50c在形狀上與障礙物50a相同。
[0048]障礙物50b的寬度為3mm。障礙物50b在縱向方向(從加工空間朝向環形通道30b的方向)上的范圍為8mm。
[0049]多個障礙物在豎直方向上的范圍等于狹縫30a在豎直方向上的范圍(為1.55mm)。因此，多個障礙物的上端和下端連接至排氣管道30。多個障礙物可以是與排氣管道30分體設置的部分，或者可以與排氣管道30—體形成。
[0050]如在圖6中示出的，多個障礙物的密度和寬度在較靠近排氣口30c的位置設定得比在較遠離排氣口 30c的位置高且大，因此使得狹縫30a的開口區域百分比基本上與第一實施例中的狹縫30a的開口區域百分比相等。因此能夠改進加工臺邊緣處的氣體流速的統一性。
[0051]圖8示出了排氣管道的狹縫形狀與加工臺邊緣處的氣體流速的不統一性(NU)之間的關系的模擬結果。加工臺邊緣處的氣體流速的不統一1性(NU)能夠通過((Vmax-Vmin) /Vave) X 100表達，其中Vmax為加工臺邊緣處的氣體流速的最大值;Vmin為加工臺邊緣處的氣體流速的最小值;而Vave為加工臺邊緣處的平均氣體流速。
[0052]“傳統的排氣管道(Tradit1nal Exhaust Duct)”指定排氣管道中的狹縫在豎直方向上的范圍是統一的。狹縫在豎直方向上的范圍的確定值為1.5mm。“具有坡度的排氣管道(ED with Slope)”指定根據第二實施例(圖5)的排氣管道。“具有各種間隙高度的排氣管道(ED with Var1us Gap Height)”指定根據第一實施例(圖3、圖4)的排氣管道。“具有障礙物的排氣管道(ED with Obstacles)”指定根據第三實施例(圖6、圖7)的排氣管道。
[0053]在“傳統的排氣管道”的情況下，非統一性(NU)高達16.3%。在“具有坡度的排氣管道”的情況下，相比于“傳統的排氣管道”的情況非統一性稍微改進。在“具有各種間隙高度的排氣管道”的情況下，顯示非統一性的數值顯著改進為3.7 %之低。同樣在“具有障礙物的排氣管道(ED with Obstacles)”的情況下，顯示非統一"性的數值顯著改進為3.2%之低。
[0054]根據本發明第三實施例的多個障礙物為了調節狹縫30a的開放區域百分比而設置。因此，可適當改變障礙物的寬度以及密度。
[0055]第四實施例
[0056]將主要針對與根據第三實施例的半導體制造設備的不同點來描述根據第四實施例的半導體制造設備。圖9為根據第四實施例的排氣管道的一部分的立體圖。多個障礙物:設置有較小寬度的障礙物60a以及較大寬度的障礙物60b ο多個障礙物只在它們的上端接合至排氣管道30。通過調節多個障礙物的下端與排氣管道30之間的間隙而能夠調節狹縫30a的開放區域百分比。
[0057]第五實施例
[0058]將主要針對與根據第三實施例的半導體制造設備的不同點來描述根據第五實施例的半導體制造設備。圖10為根據第五實施例的排氣管道的一部分的立體圖。多個障礙物:設置有較小寬度的障礙物70a以及較大寬度的障礙物70b。多個障礙物只在它們的下端接合至排氣管道30。通過調節多個障礙物的上端與排氣管道30之間的間隙而能夠調節狹縫30a的開放區域百分比。
[0059]上述本發明的半導體制造設備的狹縫30a的每一個能夠適當地改變形狀，只要狹縫30a的開口區域百分比隨著與排氣口的距離的增加而增加。能夠適當地使根據實施例的半導體制造設備的某些特征接合。
[0060]根據本發明，排氣管道的狹縫的開口區域百分比隨著與排氣口的距離的增加而增加。從而改進了加工臺邊緣處的氣體流速的統一性。
[0061 ]鑒于上述教導，顯然本發明的許多變型和改變是可行的。因此應理解的是，除了上述內容以外，在所附的權利要求書的范圍內可實踐本發明。
【主權項】
1.一種半導體制造設備包括: 加工臺；以及 排氣管道，其具有:環形通道，所述環形通道在所述加工臺上方包圍加工空間；環形狹縫，氣體通過所述環形狹縫供給到所述加工空間，所述環形狹縫引入到所述環形通道中；以及排氣口，所述環形通道中的氣體通過所述排氣口排放到外部， 其中所述狹縫的開口區域百分比隨著與所述排氣口的距離的增加而增加。2.根據權利要求1所述的半導體制造設備，其中所述狹縫在豎直方向上的范圍隨著與所述排氣口的距離的增加而分級地增加。3.根據權利要求2所述的半導體制造設備，其中所述狹縫在豎直方向上的所述范圍是: 從排氣口至在圓周方向上以排氣管道的整個周長的八分之一的路程所到達的位置的區域中的第一范圍； 由從排氣口在圓周方向上以排氣管道的整個周長的八分之一的路程所到達的位置至在圓周方向上進一步以排氣管道的整個周長的八分之一的路程所到達的位置的區域中的第二范圍；以及 除了第一范圍形成的部分和第二范圍形成的部分以外的部分中的第三范圍，并且 其中所述第一范圍小于所述第二范圍，而所述第二范圍小于所述第三范圍。4.根據權利要求1所述的半導體制造設備，其中所述狹縫在豎直方向上的所述范圍隨著與所述排氣口的距離的增加而無級地增加。5.根據權利要求1所述的半導體制造設備，其中所述狹縫在豎直方向上的所述范圍隨著與所述排氣口的距離的增加而非線性且無級地增加。6.根據權利要求1所述的半導體制造設備，包括多個障礙物，通過所述多個障礙物所述狹縫的一部分被堵住以便所述狹縫的開口區域百分比隨著與所述排氣口的距離的增加而增加。7.根據權利要求6所述的半導體制造設備，其中所述多個障礙物的密度和寬度在較靠近所述排氣口的地點設定得比較遠離所述排氣口的地點高且大。8.根據權利要求6所述的半導體制造設備，其中所述多個障礙物在豎直方向上的范圍等于所述狹縫在豎直方向上的范圍。9.根據權利要求6所述的半導體制造設備，其中所述多個障礙物僅在它們的上端接合至所述排氣管道。10.根據權利要求6所述的半導體制造設備，其中所述多個障礙物僅在它們的下端接合至所述排氣管道。11.根據權利要求6所述的半導體制造設備，其中所述多個障礙物與所述排氣管道一體形成。12.根據權利要求1至11中任一項所述的半導體制造設備，其中所述排氣管道由陶瓷制成。
【文檔編號】C23C16/54GK105895553SQ201510824352
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年11月24日
【發明人】辻直人
【申請人】Asm Ip 控股有限公司