TW202349535A - 基板處理設備 - Google Patents

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金映綠
李智勳
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南韓商周星工程股份有限公司
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Abstract

一種基板處理設備包含：具有側壁的腔體；用以在腔體內部安裝基板的基座；圍繞腔體的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋；設置在頂圓蓋之上以產生電感耦合電漿的天線；以及設置以圍繞天線的電磁波遮擋外殼，其中電磁波遮擋外殼可藉由加熱器來加熱。

Description

基板處理設備
本發明關於一種基板處理設備，特別是一種藉由使用燈加熱器在高溫下快速地加熱基板來沉積薄膜的磊晶電漿加強化學氣相沉積設備(plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus)。
在製造半導體時，與單晶矽基板具有相同晶體結構的單晶矽薄膜會沉積在基板上。如氧化矽的無機絕緣材料會沉積並且圖案化，接著單晶薄膜會僅在基板表面的曝矽部分中形成單晶區域，稱為選擇性磊晶成長(selective epitaxial growth，SEG)。
此外，在大面積基板上製造薄膜太陽能電池時，基本上提供接收太陽光的P層、形成電子-電洞對的I層以及作為P層之對電極的N層。相似地，液晶顯示裝置基本上提供有陣列元件以及濾光元件，分別形成在陣列以及濾光基板上。
為了製造用於太陽能電池以及液晶顯示器的薄膜裝置，微影(photolithography)製程需要被進行數次。此類微影製程包含薄膜沉積製程、光阻塗布(photoresist coating)製程、曝光(exposure)及顯影(development)製程以及蝕刻(etching)製程，並且包含如清理製程、接合製程以及切割(cutting)製程的各種製程。
電漿加強化學氣相沉積(以下稱為「PECVD」)是在腔體內部將射頻(RF)高電壓施加於天線或電極以將反應氣體激發成電漿態(plasma state)的狀態下形成薄膜的方法。
近來，腔體的內壁以石英設計且於腔體的頂部和底部內以石英設計頂圓蓋以及底圓蓋，以防止使用PECVD在沉積製程期間產生的副產物或異物附著於腔體的內壁。
在此類使用電漿加強化學氣相沉積的沉積製程中，在腔體內部的壓力可保持在數毫托(mTorr)，並且在10E-9托(Torr)的超高真空狀態中可保持基礎真空(base vacuum)狀態以顯著地減少沉積製程其間產生的副產物以及異物的數量以及沉積製程所需的沉積製程縮短時間，從而提升產率。
此類電漿加強化學氣相沉積法面臨設置在頂圓蓋上的天線會被紅外線加熱而降低電漿穩定性的問題，以及天線透過紅外線反射會降低薄膜的均勻性的問題。因此，需要新穎的電漿源以及薄膜沉積方法。
本發明的一態樣是提供一種基板處理設備，其中包含加熱器以顯著地減少圍繞天線的電磁波遮擋外殼的熱損失並且透過熱絕緣間隔件耦接於腔體或腔體的連接部分以進行熱絕緣，從而提供穩定運轉。
本發明的另一態樣是提供一種透過圍繞電磁波遮擋外殼的冷卻外殼來抑制由高溫造成的對產品的損壞的基板處理設備。
本發明的另一態樣是提供一種即使由外部紅外線加熱也可穩定地產生電漿的天線以及一種包含天線的基板處理設備。
本發明的另一態樣是提供一種減少頂圓蓋以及底圓蓋的汙染的基板處理設備。
本發明的另一態樣是提供一種確保因為夾具的形狀、天線外殼的形狀以及鍍金而達成的基板均勻加熱所導致的均勻性基板處理設備。
本發明的另一態樣是提供一種同時地提供均勻的紅外線加熱以及均勻的電漿的基板處理設備。
本發明的另一態樣是提供一種基板處理設備，其使用天線、產生電漿，以及嵌入設置以圍繞天線的天線外殼中的電阻式加熱器來提供均勻製程。
根據一實施例的基板處理設備包含：具有側壁的腔體；用以在腔體內部安裝基板的基座；圍繞腔體的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋；設置在頂圓蓋之上以產生電感耦合電漿的天線；以及設置以圍繞天線的電磁波遮擋外殼。電磁波遮擋外殼可藉由加熱器來加熱。
在一實施例中，基板處理設備可更包含：與電磁波遮擋外殼以及腔體的頂面熱絕緣之熱絕緣間隔件。
在一實施例中，熱絕緣間隔件可具有由陶瓷材料形成的環形。
在一實施例中，基板處理設備可更包含：設置以與電磁波遮擋外殼相隔以圍繞電磁波遮擋外殼的冷卻外殼。冷卻外殼可藉由冷媒(refrigerant)來冷卻。
在一實施例中，電磁波遮擋外殼的溫度範圍可從攝氏200度至攝氏600度。
在一實施例中，基板處理設備可更包含：覆蓋腔體的底面並且由透明介電材料形成的漏斗形底圓蓋；設置在底圓蓋的底面上的同心燈加熱器；設置在腔體的內側上，圍繞頂圓蓋的底側邊緣並且由介電材料形成的環形頂襯墊；設置在腔體的內側上，圍繞底圓蓋的頂邊緣的內圓周面並且由介電材料形成的環形底襯墊；以及設置在同心燈加熱器的底面上的反射器。
在一實施例中，天線可包含兩個單匝單元天線，這兩個單匝單元天線可設置在頂面以及底面上以彼此重疊，這兩個單匝單元天線可與射頻(RF)電源供應器並聯，並且單匝單元天線的寬度方向可為直立的。
在一實施例中，單匝單元天線(one-turn unit antenna)可具有條狀線路(strip line)的形狀，條狀線路的寬度大於條狀線路的厚度，單匝單元天線的寬度方向可為直立的，並且寬度(W)對厚度(t)的比值(W/t)可為10或更大。
本發明提供一種電漿加強化學氣相沉積設備，其包含用於對從燈加熱器發出的紅外線具有高透射率的電感耦合電漿之不經加熱的天線，並且會產生均勻的電感耦合電漿。
通常需要約攝氏900度的高製程溫度以在基板上生長單晶矽-鍺(silicon-germanium)或單晶矽。在使用此類選擇性磊晶成長來製造半導體時，容易製造具有三維結構的半導體裝置，如難以使用根據相關技術領域的平坦面板技術來製造的鰭式場效電晶體(finFET)。
當燈加熱器應用於攝氏900度的製程溫度時，在處理容器中產生電感耦合電漿的天線會由燈加熱器加熱以提高溫度，使電阻值提高。因此，由於透過歐姆加熱(ohmic heating)的能量消耗，天線不能產生有效的電感耦合電漿。而且，天線可能產生從電磁波遮擋外殼反射的紅外線的陰影，而提供基板溫度非均勻性。為了達成製程穩定性，電磁波遮擋外殼可經加熱以使天線保持在恆溫之同時遮擋電磁波。
此外，會需要不由燈加熱器來加熱並且不會產生陰影的用於電感耦合電漿的天線。
此外，設置以圍繞天線的電磁波遮擋外殼可反射從燈加熱器發出的紅外線的一部分，並且其餘紅外線可由電磁波遮擋外殼吸收並加熱而降低可靠度。電磁波遮擋外殼中的空間上非均勻的溫度分布可提供空間上非均勻的黑體輻射。因此，電磁波遮擋外殼可使用額外的電阻式加熱器來加熱至均勻溫度，並且可提供空間上均勻的黑體輻射。當電磁波遮擋外殼直接與腔體熱接觸時，電磁波遮擋外殼可加熱至攝氏200度至攝氏600度的溫度以增加熱損失。因此，電磁波遮擋外殼可與腔體絕緣以顯著地減少熱損失。舉例來說，熱絕緣間隔件可設置在電磁波遮擋外殼與腔體之間以減少電磁波遮擋外殼的熱損失。電磁波遮擋外殼可透過額外的導線電性接地。熱絕緣間隔件可具有環形並且可由陶瓷材料形成。熱絕緣間隔件可由多孔陶瓷材料形成。
在根據相關技術中具有頂圓蓋以及底圓蓋的化學氣相沉積設備中，製程氣體會被噴射至頂圓蓋中並且從頂圓蓋排出。因此，氣體可在頂圓蓋內以預設的方向性流動以降低薄膜的均勻性。從頂圓蓋供應的製程氣體可被導入底圓蓋中以在底圓蓋上沉積異常薄膜。
根據本發明，吹除氣體可被供應至底圓蓋且製程氣體可被供應至頂圓蓋以防止製程氣體流入底圓蓋中，且因此可抑制底圓蓋上異常薄膜的沉積。此外，均勻的電漿可被產生以在不旋轉基板的情況下形成均勻薄膜。
根據相關技術包含頂圓蓋以及底圓蓋的化學氣相沉積設備會使用襯墊以防止不必要的薄膜沉積在腔體的內壁上。襯墊可週期性地置換或清洗。
在本發明中，底襯墊以及頂襯墊的底側可具有斜面，而使從底圓蓋供應的吹除氣體朝向頂圓蓋被噴射並且使更多燈加熱器被安裝。基座與襯墊之間的間隙可保持狹窄，且因此從底圓蓋供應的吹除氣體可朝向頂圓蓋被噴射以造成壓力差。由於基座與襯墊之間的狹窄間隙，被噴射至頂圓蓋中的製程氣體僅可停留在頂圓蓋內部以防止底襯墊的汙染。底襯墊可由不透明石英材料形成，並且可散射燈加熱器的紅外線以提供基板的均勻加熱。
在本發明中，用於電感耦合電漿的天線可設置為與頂圓蓋相隔，構成天線的導線可具有條狀線路(strip line)形狀，並且條狀線路的寬度方向可垂直地對齊。因此，從底圓蓋的方向入射的紅外線可最低限度地入射至天線。因此，天線可抑制由紅外線進行的加熱，並且從電磁波遮擋外殼反射的紅外線可在顯著地減少陰影之同時加熱基板。
在本發明中，圍繞天線並遮擋電磁波的電磁波遮擋外殼可鍍金以使紅外線被反射以再次入射在基板上。此外，電磁波遮擋外殼可具有圓柱形狀而不是圓蓋形狀，並且可減少天線由紅外線反射造成的再入射加熱。
在本發明中，設置在底圓蓋之下的燈加熱器可為環形燈加熱器，並且可以複數形式被提供。這些環形燈加熱器會組合在一起以獨立地控制電源以均勻地加熱基板。
在本發明中，連接於腔體的排氣部分的渦輪分子泵(TMP)可允許腔體內部保持基礎真空，並且即使在製程期間仍可在數托(Torr)以下的壓力下產生穩定電漿。
本發明的電漿加強化學氣相沉積可減緩由設置在頂圓蓋上用於電感耦合電漿的天線的紅外線加熱造成的性能降低，並且可將從電磁波遮擋外殼反射的紅外線再提供至基板以用高速在基板上形成均勻薄膜。
以下，將參考所附圖式更完整地描述本發明的實施例。然而，本發明可用不同形式實施且不應被解釋為以本文所述之實施例為限。這些實施例反而被提供以讓本發明透徹且完整，並完全地將本發明的範圍傳達給本領域具有通常知識者。
圖1是繪示根據本發明的實施例的電漿加強化學氣相沉積設備中起始位置(home position)之概念圖。
圖2是繪示圖1的電漿加強化學氣相沉積設備中上升位置(up-position)之概念圖。
圖3是繪示在另一方向截取圖1的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。
圖4是繪示圖1的電漿加強化學氣相沉積設備的頂襯墊、底襯墊以及底圓蓋之立體剖面圖。
圖5是繪示圖1的電漿加強化學氣相沉積設備的天線之立體圖。
圖6是繪示圖5的天線之平面圖。
參考圖1至圖6，根據一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備100可包含：具有側壁的腔體160；在腔體160內部安裝基板的基座172；圍繞腔體160的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋152；設置在頂圓蓋152之上以產生電感耦合電漿的天線110；以及設置以圍繞天線110的電磁波遮擋外殼130。電磁波遮擋外殼130可由加熱器來加熱。
天線110可包含兩個單匝單元天線。這兩個單匝單元天線可設置在頂面以及底面上彼此重疊，並且可與射頻(RF)電源供應器140並聯。單匝單元天線的寬度方向可為直立的。
腔體160可由導電材料形成，並且腔體160的內部空間可具有圓柱形且腔體160的外部形狀可為立方形。腔體160可由冷卻水來冷卻。腔體160、頂圓蓋152以及底圓蓋158可耦接以提供密閉空間。腔體160可包含形成在腔體160的側面上的基板入口160a以及形成在與基板入口160a相對的側面上的排氣埠160b。排氣埠160b可連接於高真空泵190。高真空泵190可為渦輪分子泵。高真空泵190可保持低基礎壓力，並且即使在製程期間仍可保持數托(Torr)以下的壓力。排氣埠160b的頂面可低於基板入口160a的頂面或與之持平。
舉例來說，當排氣埠160b的頂面與基板入口160a的頂面持平時，基座172的頂面可在製程期間改變至高於基板入口160a以及排氣埠160b的底面的位置。因此，可提升腔體160內部的對稱性並且可改善製程氣體的流動，且因此可提供均勻的薄膜沉積。
當基板174透過形成在腔體160的側面上的基板入口160a被導入時，基座172可安裝基板174。基座172與基板174可具有相同的平板形狀並且可由具有提高的導熱性之金屬或石墨材料形成。基座172可由紅外線來加熱並且可由熱傳遞來加熱基板174。在製程期間，基座172的頂面可高於基板入口160a以及排氣埠160b的底面。基座172可旋轉。
第一升降器184沿底圓蓋158的中心軸延伸並且可包含具有三腳架形狀的第一升降機體以及第一升降銷。第一升降器184以及第二升降器182可具有共軸結構。當基板174被傳送至腔體中時，第一升降器184可被升至存放位置或起始位置以支撐基板174。接著，第一升降器184可下降以將基板174裝載在基座172上。第一升降器184的材料可為石英或金屬。第一升降器184可藉由驅動軸(drive shaft)垂直地移動。
第二升降器182可沿底圓蓋158的中心軸延伸並且可包含具有三腳架形狀的第二升降器機體以及第二升降銷。第二升降器182可將安裝基板174的基座172升至製程位置或提升位置。製程位置與用於將基板導入頂襯墊154中的第二開口154b的底面可設置在實質上相同的平面上。此外，製程位置與用於排出氣體的頂襯墊154的第一開口154a的底面可設置在實質上相同的平面上。因此，在製程位置基座172與頂襯墊154之間的距離可顯著地減少。第二升降器182的材料可為石英或金屬。第二升降器182可藉由驅動軸垂直地移動。
頂圓蓋152可為作為透明介電材料的石英或藍寶石(sapphire)。頂圓蓋152可被***並耦接於形成在腔體160的頂面的段差(step)。耦接於腔體160的頂圓蓋152的耦合部分可具有墊圈形狀以達成真空密封。頂圓蓋152可具有弧形或橢圓形。頂圓蓋152可透射從其底部入射的紅外線。從電磁波遮擋外殼130反射的紅外線可通過頂圓蓋152以入射於基板174上。
底圓蓋158可為作為透明介電材料的石英或藍寶石。底圓蓋158可包含漏斗形底圓蓋體158b、耦接於形成在腔體160的底面上的段差之墊圈形狀耦合部分158a以及連接於底圓蓋體158b的中心的圓柱管158c。底圓蓋158可被***並耦接於形成在腔體160的底面上的分段點(step spot)。耦接於腔體160的底圓蓋158的耦合部分158a可具有墊圈形狀以達成真空密封。第一升降器184的驅動軸以及第二升降器182的驅動軸可被設置為***圓柱管158c。透過底圓蓋158供應的吹除氣體可透過流徑來供應。流徑可為圓柱管158c。吹除氣體可為如氬(argon)的惰性氣體。
頂襯墊154可為透明介電材料。頂襯墊154可為石英、礬土(alumina)、藍寶石或氮化鋁。頂襯墊154可由抑制異常薄膜沉積的材料形成。當頂襯墊154被汙染時，汙染的頂襯墊154可被拆卸並清理。頂襯墊154可具有整體環形，且其頂面可為具有頂圓蓋形狀的曲面。頂襯墊154可包含形成在頂襯墊的一側以排出氣體的第一開口154a以及形成在頂襯墊154的側面上以在另一側提供與頂襯墊154的第一開口154a相對的基板的通道的第二開口154b。第一開口154a可與排氣部分對齊，並且第二開口154b可與基板入口對齊。頂襯墊154的內側面可垂直地延伸並且可連接於從第一開口154a的底面漸縮的漸縮部分154c。漸縮的內表面與底襯墊156的內側面可具有相同的傾角。斜面的傾角θ的角度可為約70度。因此，吹除氣體可被穩定地供應至腔體160的頂部區域。
頂襯墊154可包含透過頂襯墊154的側面供應製程氣體的一或多個製程氣體供應部分159a、159b。製程氣體供應部分159a、159b可從頂襯墊154的側面凸出。舉例來說，製程氣體供應部分可包含供應如SiH 4的第一製程氣體的第一製程氣體供應部分159a以及供應第二製程氣體的第二製程氣體供應部分159b。
第一製程氣體供應部分159a可從頂襯墊154的側面凸出更多使如SiH 4的第一製程氣體更加曝露於電漿。另一方面，第二製程氣體供應部分159b可從頂襯墊的側面凸出較少使如氫氣(H 2)的第二製程氣體較少曝露於電漿。因為吹除氣體從底圓蓋被導入腔體160的頂部區域，所以吹除氣體可被均勻地供應在圓周上以具有空間均勻的壓力分布。
底襯墊156可耦接於頂襯墊154。底襯墊156可設置在腔體160的內側上以圍繞底圓蓋158的頂邊緣的內圓周面，並且可具有由不透明介電材料形成的環形。頂襯墊154可設置在底襯墊156上以對齊並耦接於底襯墊156。底襯墊156可具有用於耦接於底圓蓋158的傾斜的底外側面156b以及用於與頂襯墊154保持連續傾斜度的傾斜的底內側面156a。底襯墊156可由不透明石英形成。舉例來說，底襯墊156可具有觀看底圓蓋158的空間的內圓周面，並且底襯墊156的內圓周面可具有厚度從腔體160的底部區域至頂部區域在垂直方向增加的傾角。內圓周面的傾角θ的角度可為約70度。傾斜的內圓周面可曝露出設置在最頂部分上的燈加熱器以提供更多均勻加熱，並且可散射入射的紅外線以抑制腔體160的加熱。
熱絕緣部分162可設置在腔體160的底面與反射器161之間並且可具有環形。熱絕緣部分162可減緩從經加熱的反射器161至腔體160的熱傳遞。熱絕緣部分162可由陶瓷材料形成。熱絕緣部分162的頂面可包含段差。熱絕緣部分162的段差以及腔體160的底面的段差可容置底圓蓋的墊圈形狀耦合部分158a並且可真空密封耦合部分158a。
同心燈加熱器166可包含多個環形同心燈加熱器並且可連接於電源供應器164。環形同心燈加熱器可沿底圓蓋158的傾斜面以固定間隔設置，並且同心燈加熱器166可區分為三組以獨立地供應電源。環形同心燈加熱器可***並對齊形成在反射器161的傾斜面中的環形溝槽。舉例來說，同心燈加熱器166可為鹵素燈加熱器並且可提供八個同心燈加熱器166。三個底燈加熱器可構成第一組、兩個中間燈加熱器可構成第二組且三個頂燈加熱器可構成第三組。第一組可連接於第一電源供應器164a、第二組可連接於第二電源供應器164b且第三組可連接於第三電源供應器164c。第一電源供應器164a至第三電源供應器164c可被獨立地控制以均勻地加熱基板。
反射器161可支撐熱絕緣部分162的底面並且可安裝燈加熱器。安裝燈加熱器166的傾斜面可具有圓錐形以與底圓蓋158的傾斜面保持恆距。反射器161可由導電體形成並且可由冷卻水來冷卻。
夾具150可設置以與腔體160的頂面接觸並且圍繞頂圓蓋152的邊緣。夾具150可為腔體160的一部分以作為腔體160的蓋體。夾具150可由導電體形成並且可由冷卻水來冷卻。夾具150的底面可具有段差以耦接於頂圓蓋152的墊圈形狀耦合部分，並且可包含曲面部分150a以圍繞頂圓蓋152的彎曲部分的一部分。夾具150的曲面部分150a可鍍金以反射紅外線。夾具150的內徑與頂襯墊154的內徑D可為實質上相同。而且，夾具150的內徑與電磁波遮擋外殼130的直徑可為相同。
天線110可包含兩個單匝單元天線110a、110b。天線110可設置以在頂面以及底面上彼此重疊，單匝單元天線可具有條狀線路的形狀，條狀線路的寬度大於條狀線路的厚度，並且單匝天線的寬度方向可為直立的。這兩個單匝單元天線110a、110b可與射頻(RF)電源供應器140並聯。RF電源供應器140可透過阻抗匹配箱(impedance matching box，IMP)142以及電源供應線路143將RF功率供應至天線110。天線110可包含兩個單匝單元天線，這兩個單匝單元天線可設置以在頂面以及底面上彼此重疊，這兩個單匝單元天線可與RF電源供應器140並聯，並且單匝單元天線的寬度方向可為直立的。
供RF電流流過的天線為了高電流應確保足夠的截面積，並且應形成封閉迴路以形成足夠的磁通量。此外，可需要多個匝以確保足夠的磁通量或高電感(inductance)。因此，可需要堆疊結構。然而，具有直立的寬度的天線因為會佔據大空間且不利於確保足夠的磁通量而可能不常被使用。
在本發明中，天線110可使用直立的條狀線路以顯著地減緩藉由吸收從天線的頂部或底部入射的紅外線而加熱造成的電阻增加情形。
天線110可相對紅外線提供高透射率(transmissivity)。
而且，天線可塗布有金(Au)或銀(Ag)以增加紅外線反射。此外，具有二層結構的天線可被使用以確保足夠的磁通量。因為供應有RF功率的位置設置在單匝單元天線的頂面上，所以單匝單元天線可減少由電容耦合造成的功率損失。條狀線路的深寬比(寬度W對厚度t的比值W/t)可為10以上。條狀線路可具有數毫米的厚度以及數公分的寬度。條狀線路的直立結構不會干擾由空氣的導入產生的流動，且因此會提供順暢的氣冷法(air cooling)。此外，從電磁波遮擋外殼反射的紅外線可顯著地減少由天線形成的陰影。
天線110的底面與夾具150的頂面可實質上為相同平面並且可高於頂圓蓋152的最高位置。因此，天線110可不與頂圓蓋152直接接觸，且因此可不藉由熱傳遞直接地加熱頂圓蓋152。這兩個單匝單元天線110a、110b可設置以旋轉180度並且彼此重疊。這些單匝單元天線110a與110b的每一者可設置在預設的區域中的底面上並且可設置在其於區域中的頂面上。
單匝單元天線110a、110b可包含在從單匝單元天線的中心出發的徑向方向從頂面延伸的徑向部分112a、112b；從半徑部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉90度以從頂面延伸的第一曲線部分113a、113b；在第一曲線部分中將布置平面從頂面改變至底面的第一垂直延伸部分114a、114b；從第一垂直延伸部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉180度的第二曲線部分115a、115b；連續地連接於第二曲線部分並將半徑從第一半徑R1改變至小於第一半徑R1的第二半徑R2，將布置表面從底面改變至頂面並且將半徑從第二半徑R2改變至第一半徑R1的第二垂直延伸部分116a、116b；以及從第二垂直延伸部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉90度以從頂面延伸的第三曲線部分117a、117b。第三曲線部分117a、117b可連接於在徑向方向延伸的接地部分。
電磁波遮擋外殼130可設置以圍繞天線110，並且電磁波遮擋外殼130的內表面可塗布有金(Au)。電磁波遮擋外殼130可遮擋從天線發出的電磁波，並且可反射從燈加熱器發出的紅外線。電磁波遮擋外殼130可由加熱器來加熱。電磁波遮擋外殼的溫度可為攝氏200度至攝氏600度。電磁波遮擋外殼130可遮擋由天線發出的電磁波。電磁波遮擋外殼130可由一材料形成並且可由嵌於其中的加熱器來加熱。電磁波遮擋外殼130可由額外的導線來接地。
熱絕緣間隔件339可與電磁波遮擋外殼130和腔體160的頂面或夾具150熱絕緣。熱絕緣間隔件339可具有由陶瓷材料形成的環形。熱絕緣間隔件339可被線網墊片覆蓋。線網墊片可在使電磁波遮擋外殼130與夾具150彼此電性連接之同時顯著地減少熱傳遞。
冷卻外殼132可彼此相隔設置以圍繞電磁波遮擋外殼130。冷卻外殼132其中可具有流徑並且可由冷媒來冷卻。冷卻外殼132可由導電體形成並且可安裝在夾具150上。冷卻外殼132可阻擋由電磁波遮擋外殼130產生的輻射熱以防止損壞外部元件。
冷卻外殼132可設置在夾具150上並且可設置以圍繞電磁波遮擋外殼130。冷卻外殼132可設置以圍繞電磁波遮擋外殼130。冷卻外殼132可包含供空氣噴射至冷卻外殼132中並從電磁波遮擋外殼130排出的流徑132a。噴射至電磁波遮擋外殼130中的空氣可冷卻天線以及頂圓蓋。
圖7是繪示根據本發明的另一實施例的天線之平面圖。
參考圖7，天線100'可包含兩個單匝單元天線110a、110b。這兩個單匝單元天線110a、110b可包含在從單匝單元天線的中心出發的徑向方向從頂面延伸的徑向部分112a、112b；從半徑部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉90度以從頂面延伸的第一曲線部分113a、113b；在第一曲線部分中將布置平面從頂面改變至底面的第一垂直延伸部分114a、114b；從第一垂直延伸部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉180度的第二曲線部分115a、115b；連續地連接於第二曲線部分並將半徑從第一半徑R1改變至大於第一半徑R1的第二半徑R2，將布置平面從底面改變至頂面並且將半徑從第二半徑R2改變至第一半徑R1的第二垂直延伸部分116a、116b；以及從第二垂直延伸部分沿著具有第一半徑R1的圓周順時針旋轉90度以從頂面延伸的第三曲線部分117a、117b。第三曲線部分117a、117b可連接於在徑向方向延伸的接地部分。
圖8是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。
參考圖8，根據一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備200可包含：具有側壁的腔體160；在腔體160內部安裝基板的基座172；圍繞腔體160的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋152；設置在頂圓蓋152之上以產生電感耦合電漿的天線110；以及設置以覆蓋天線110的電磁波遮擋外殼130。電磁波遮擋外殼130可由加熱器來加熱。
天線110可包含兩個單匝單元天線，且這兩個單匝單元天線可在頂面以及底面上彼此重疊，並且這兩個單匝單元天線可與射頻(RF)電源供應器140並聯，並且單匝單元天線的寬度方向可為直立的。
底圓蓋258可圍繞腔體160的底面，可由透明介電材料形成並且與頂圓蓋152可具有相同的曲率(curvature)。燈加熱器可設置在底圓蓋258的底面上。反射器可設置在燈加熱器的底面上。
圖9是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。
參考圖9，根據一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備300可包含：具有側壁的腔體160；在腔體160內部安裝基板的基座172；圍繞腔體160的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋152；設置在頂圓蓋152之上以產生電感耦合電漿的天線110；以及設置以圍繞天線110的電磁波遮擋外殼330。電磁波遮擋外殼330可由加熱器來加熱。
天線110可包含兩個單匝單元天線，這兩個單匝單元天線可設置以在頂面以及底面上彼此重疊，這兩個單匝單元天線可與射頻(RF)電源供應器140並聯，並且單匝單元天線的寬度方向可為直立的。
電磁波遮擋外殼330可設置以圍繞天線110，並且電磁波遮擋外殼330的內表面可塗布有金(Au)。電磁波遮擋外殼330可由在紅外線波段中具有高反射率的導電材料(如金屬)形成。舉例來說，電磁波遮擋外殼330可具有附有蓋體的圓柱形並且可由鋁形成。
電磁波遮擋外殼330可設置在夾具150上，可遮擋從天線110發出的電磁波，可反射從燈加熱器166發出的紅外線並且可藉由吸收紅外線來非均勻加熱。額外的加熱器331可加熱電磁波遮擋外殼330以空間上均勻地加熱電磁波遮擋外殼330。加熱器331可為嵌在電磁波遮擋外殼330中的電阻式加熱器。電阻式加熱器可被嵌在電磁波遮擋外殼130的蓋體中以具有螺旋形。這些加熱器之間的間隔可在徑向方向減少以達到空間上均勻的溫度分部。經均勻地加熱的電磁波遮擋外殼330可透過黑體輻射額外地加熱基板174。經加熱的電磁波遮擋外殼330不會依據環境而提供溫度差，且因此可提升製程可靠度。
電磁波遮擋外殼330的溫度可高於藉由燈加熱器166來加熱電磁波遮擋外殼330的溫度。舉例來說，電磁波遮擋外殼330的溫度範圍可從攝氏200度至攝氏600度。
天線110可由經加熱的電磁波遮擋外殼330來額外地加熱。然而，天線110可以直立條狀的形式在不干擾由空氣的導入造成的流動之情況下吸收較少的輻射熱，並且可由順暢的空氣流動來冷卻。
冷卻外殼332可設置在夾具150上，並且可設置以圍繞電磁波遮擋外殼330。冷卻外殼332與電磁波遮擋外殼330之間可提供空間以減少由熱傳遞造成的熱損失。空間具有大氣壓力，並且填充空間的空氣可不流通。
冷卻外殼332可包含供冷媒流動的流徑333，並且腔體外殼可冷卻至室溫。冷卻外殼332可具有附有蓋體的圓柱形並且可由導電材料形成。
空氣流徑可通過冷卻外殼332以及電磁波遮擋外殼330以將空氣噴射至由電磁波遮擋外殼330形成的空間中。噴射至電磁波遮擋外殼330中的空氣可冷卻天線110以提供穩定運轉。
圖10是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。
參考圖10，根據一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備300a可包含：具有側壁的腔體160；在腔體160內部安裝基板的基座172；圍繞腔體160的頂面並由透明介電材料形成的頂圓蓋152；設置在頂圓蓋152之上以產生電感耦合電漿的天線110；以及設置以圍繞天線110的電磁波遮擋外殼330。電磁波遮擋外殼330可由加熱器來加熱。
腔體外殼338可設置以圍繞冷卻外殼332。如阻抗匹配箱142的外部裝置可安裝在腔體外殼338中。腔體外殼338可接地並且可由導電體形成。
如上所述，根據示例性實施例的基板處理設備可藉由即使使用燈加熱器在高溫製程中仍穩定地產生電漿來進行選擇性磊晶沉積。
雖然已詳細描述本發明及其優點，應理解的是在不偏離如由以下請求項定義的本發明的精神以及範圍之情況下，本文能做各種改變、替換及修改。
100:電漿加強化學氣相沉積設備 110:天線 110':天線 110a:單匝單元天線 110b:單匝單元天線 112a:徑向部分 112b:徑向部分 113a:第一曲線部分 113b:第一曲線部分 114a:第一垂直延伸部分 114b:第一垂直延伸部分 115a:第二曲線部分 115b:第二曲線部分 116a:第二垂直延伸部分 116b:第二垂直延伸部分 117a:第三曲線部分 117b:第三曲線部分 130:電磁波遮擋外殼 132:冷卻外殼 132a:流徑 140:射頻電源供應器 142:阻抗匹配箱 143:電源供應線路 150:夾具 150a:曲面部分 152:頂圓蓋 154:頂襯墊 154a:第一開口 154b:第二開口 154c:漸縮部分 156:底襯墊 156a:底內側面 156b:底外側面 158:底圓蓋 158a:耦合部分 158b:底圓蓋體 158c:圓柱管 159a:第一製程氣體供應部分 159b:第二製程氣體供應部分 160:腔體 160a:基板入口 160b:排氣埠 161:反射器 162:熱絕緣部分 164:電源供應器 164a:第一電源供應器 164b:第二電源供應器 164c:第三電源供應器 166:燈加熱器 172:基座 174:基板 182:第二升降器 184:第一升降器 190:高真空泵 200:電漿加強化學氣相沉積設備 258:底圓蓋 300:電漿加強化學氣相沉積設備 300a:電漿加強化學氣相沉積設備 330:電磁波遮擋外殼 331:加熱器 332:冷卻外殼 333:流徑 338:腔體外殼 339:熱絕緣間隔件 D:內徑 θ:傾角 R1:第一半徑 R2:第二半徑
以下詳細描述結合所附圖式將更清楚理解本發明的以上及其他態樣、特徵與優點。 圖1是繪示根據本發明的一實施例在電漿加強化學氣相沉積設備中的起始位置之概念圖。圖2是繪示在圖1的電漿加強化學氣相沉積設備中的上升位置之概念圖。圖3是繪示在另一方向截取之圖1的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。圖4是繪示圖1的電漿加強化學氣相沉積設備的頂襯墊、底襯墊以及底圓蓋之立體剖面圖。圖5是繪示圖1的電漿加強化學氣相沉積設備的天線之立體圖。圖6是繪示圖5的天線之平面圖。圖7是繪示根據本發明的另一實施例的天線之平面圖。圖8是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。圖9是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。圖10是繪示根據本發明的另一實施例的電漿加強化學氣相沉積設備之概念圖。
110:天線
140:射頻電源供應器
142:阻抗匹配箱
143:電源供應線路
150:夾具
150a:曲面部分
152:頂圓蓋
154:頂襯墊
154a:第一開口
154b:第二開口
156:底襯墊
158:底圓蓋
160:腔體
160a:基板入口
160b:排氣埠
161:反射器
162:熱絕緣部分
164:電源供應器
164a:第一電源供應器
164b:第二電源供應器
164c:第三電源供應器
166:燈加熱器
172:基座
174:基板
182:第二升降器
184:第一升降器
190:高真空泵
300:電漿加強化學氣相沉積設備
330:電磁波遮擋外殼
331:加熱器
332:冷卻外殼
333:流徑
339:熱絕緣間隔件

Claims (8)

  1. 一種基板處理設備，包含：一腔體，具有一側壁；一基座，用以在該腔體內部安裝一基板；一頂圓蓋，圍繞該腔體的一頂面並且由一透明介電材料形成；一天線，設置在該頂圓蓋之上以產生電感耦合電漿(inductively-coupled plasma)；以及一電磁波遮擋外殼，設置以圍繞該天線，其中，該電磁波遮擋外殼藉由一加熱器來加熱。
  2. 如請求項1所述的基板處理設備，更包含：一熱絕緣間隔件，與該電磁波遮擋外殼以及該腔體的一頂面熱絕緣。
  3. 如請求項2所述的基板處理設備，其中   該熱絕緣間隔件具有由一陶瓷材料形成的環形。
  4. 如請求項1所述的基板處理設備，更包含：一冷卻外殼，設置以與該電磁波遮擋外殼相隔以圍繞該電磁波遮擋外殼，其中，該冷卻外殼藉由一冷媒來冷卻。
  5. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該電磁波遮擋外殼的一溫度範圍從攝氏200度至攝氏600度。
  6. 如請求項1所述的基板處理設備，更包含：一漏斗形底圓蓋，覆蓋該腔體的一底面並且由一透明介電材料形成；一同心燈加熱器，設置在該底圓蓋的一底面上；一環形頂襯墊，設置在該腔體的一內側上，該環形頂襯墊圍繞該頂圓蓋的一底側邊緣並且由一介電材料形成；一環形底襯墊，設置在該腔體的該一內側上，該環形底襯墊圍繞該底圓蓋的一頂邊緣的一內圓周面並且由一介電材料形成；以及一反射器，設置在該同心燈加熱器的一底面上。
  7. 如請求項1所述的基板處理設備，其中該天線包含二單匝單元天線，該二單匝單元天線設置在一頂面以及一底面上以彼此重疊，該二單匝單元天線與一射頻(RF)電源供應器並聯，並且該單匝單元天線的寬度方向為直立的。
  8. 如請求項7所述的基板處理設備，其中該單匝單元天線具有一條狀線路的形狀，該條狀線路的一寬度大於該條狀線路的一厚度，該單匝單元天線的寬度方向為直立的，並且該寬度(W)對該厚度(t)的一比值(W/t)為10或更大。
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