TWI722330B - 半導體製造設備 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種半導體製造設備以處理一半導體物件。該半導體製造設備包括一處理反應室、一第一電極、一第二電極、一射頻電源、以及一個或多個光源產生器。該第一電極設置於該處理反應室內。該第二電極設置於該處理反應室內並且實質上在該第一電極下方。該射頻電源電連接至該第一電極。該一個或多個光源產生器設置於該處理反應室內以照射該半導體，從而釋放該半導體物件上的電荷。

Description

半導體製造設備
本申請案主張2018/09/20申請之美國正式申請案第16/137,224號的優先權及益處，該美國正式申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
本揭露關於一種設備及該設備的操作方法，特別是關於一種半導體製造設備及該製造設備的操作方法。
具有半導體元件的電子設備對許多現代的應用至關重要。隨著電子技術的進步，半導體元件的尺寸變得越來越小，並且提供更大的功能及更大數量的積體電路。半導體元件的製造通常涉及在半導體的基底上放置多個部件。
在乾蝕刻製程包括電漿形成的期間，處理晶片上的電荷容易被誘發。特別對於高偏壓的蝕刻製程，以非等向蝕刻實現高縱深(high aspect ratio)結構，導體層的表面容易積累電子電荷。如果導體無有效接地或導體層上的電荷未被適當地釋放，導體層上的累積電壓電位容易引起電弧現象(arc phenomenon)。
目前，反應室去靜電盤(chamber de-chuck)用於蝕刻製程之後釋放電荷。但是，當蝕刻目標的幾何形狀太小以致無法連接到基板 時，去靜電盤的步驟即可能無法有效地釋放小幾何形狀導體上的電荷。
上文之「先前技術」說明僅係提供背景技術，並未承認上文之「先前技術」說明揭示本揭露之標的，不構成本揭露之先前技術，且上文之「先前技術」之任何說明均不應作為本案之任一部分。
本揭露提供一種半導體製造設備以處理一半導體物件。該半導體製造設備包括：一處理反應室；一第一電極，設置於該反應室內；一第二電極，設置於該處理反應室內並且實質上在該第一電極下方；一射頻電源，電連接至該第一電極；複數個光源產生器，設置於該處理反應室內以照射該半導體物件，從而釋放該半導體物件上的電荷。
在一些實施例中，該光源產生器的波長在280奈米至400奈米的範圍內。
在一些實施例中，該光源產生器於一水平方向上以等間隔彼此間隔開。
在一些實施例中，該光源產生器設置於該半導體物件的上方。
在一些實施例中，該半導體製造設備更包括一氣體供應系統，該氣體供應系統連接至該處理反應室的入口，並且經配置以將一種或多種化學氣體引入該處理反應室。
在一些實施例中，該半導體製造設備更包括一排氣系統，該排氣系統連接至該處理反應室的出口，並且經配置以從該處理反應室移除該化學氣體。
在一些實施例中，該第二電極接地。
在一些實施例中，該第二電極是浮動的。
在一些實施例中，該第二電極經配置以平行於該第一電極。
在一些實施例中，該半導體製造設備被應用以執行一基於電漿的製程。
在一些實施例中，該半導體製造設備被應用以執行一蝕刻或一沉積的製程。
本揭露另提供一種半導體製造設備的操作方法。該半導體製造裝置包括：一處理反應室；一第一電極，設置於該反應室內；一第二電極，該第二電極平行於該第一電極；一射頻電源，電連接至該第一電極；一個或多個光源產生器，設置於該處理反應室內；以及一氣體供應系統與一排氣系統，該氣體供應系統與該排氣系統連通該處理反應室。該操作方法包括：移動一半導體物件至該處理反應室內；打開該射頻電源以提供一偏置功率來迫使游離分子至該半導體物件的一表面並與該半導體物件反應；打開該光源產生器以照射紫外光來激發該半導體物件上的自由電子；關閉該射頻電源；以及將該半導體物件移出該處理反應室。
在一些實施例中，該操作方法包括：關閉該射頻電源後關閉該光源產生器。
在一些實施例中，該操作方法更包括：該半導體物件被移出該處理反應室之後關閉該光源產生器。
在一些實施例中，該操作方法更包括：打開該射頻電源，並且打開該光源產生器。
在一些實施例中，該射頻電源及該光源產生器同時打開。
在一些實施例中，該操作方法更包括：當該射頻電源打開時，將一種或多種化學氣體引入該處理反應室。
在一些實施例中，該操作方法更包括：當該射頻電源關閉時，停止將該化學氣體引入該處理反應室。
在一些實施例中，該操作方法更包括：當RF電源關閉時，吹除該處理反應室的該化學氣體。
在一些實施例中，該紫外光的波長在10奈米(nm)至400奈米的範圍內。
在一些實施例中，該紫外光的波長在280奈米至400奈米的範圍內。
在一些實施例中，該半導體基底安裝於該第二電極上方。
在一些實施例中，該操作方法被應用在一蝕刻或一沉積的製程。
利用上述的配置，本揭露之技術可以釋放於蝕刻或沉積製程期間累積在半導體物件上的自由電子。
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。
300:半導體製造裝置
302:處理反應室
302a:入口
302b:出口
304:第一電極
306:第二電極
308:射頻電源
310:光源產生器
350:半導體物件
360:氣體供應系統
370:排氣系統
400:操作方法
400':操作方法
402:操作
404:操作
406:操作
408:操作
410:操作
412:操作
參閱實施方式與申請專利範圍合併考量圖式時，可得以更全面了解本申請案之揭示內容，圖式中相同的元件符號係指相同的元件。
圖1是剖視圖，例示本揭露一些實施例之一半導體製造設備。
圖2是流程圖，例示本揭露一些實施例(圖1)之半導體製造設備的操作方法。
圖3A至圖3F是示意圖，例示本揭露一些實施例(圖1)之製造設備使用圖2之操作方法。
圖4是流程圖，例示本揭露一些實施例之半導體製造設備的操作方法。
圖5是示意圖，例示本揭露一些實施例之一光源產生器的操作。
本揭露之以下說明伴隨併入且組成說明書之一部分的圖式，說明本揭露實施例，然而本揭露並不受限於該實施例。此外，以下的實施例可適當整合以下實施例以完成另一實施例。
「一實施例」、「實施例」、「例示實施例」、「其他實施例」、「另一實施例」等係指本揭露所描述之實施例可包含特定特徵、結構或是特性，然而並非每一實施例必須包含該特定特徵、結構或是特性。再者，重複使用「在實施例中」一語並非必須指相同實施例，然而可為相同實施例。
為了使得本揭露可被完全理解，以下說明提供詳細的步驟與結構。顯然，本揭露的實施不會限制該技藝中的技術人士已知的特定細節。此外，已知的結構與步驟不再詳述，以免不必要地限制本揭露。本揭露的較佳實施例詳述如下。然而，除了實施方式之外，本揭露亦可廣泛實 施於其他實施例中。本揭露的範圍不限於實施方式的內容，而是由申請專利範圍定義。
圖1是剖視圖，例示本揭露一些實施例之一半導體製造設備300。參照圖1，在一些實施例中，半導體製造裝置300經配置以處理一半導體物件350，例如一半導體晶圓，並且半導體製造裝置300經配置以激發累積在半導體物件350的(晶圓)表面上的自由電子。半導體製造設備300包括：一處理反應室302；一第一電極304，設置於該處理反應室302內；一第二電極306，設置於該處理反應室302內並且實質上在該第一電極304下方；一射頻電源308，電連接至該第一電極304；一個或多個光源產生器310，設置於該處理反應室302內以照射該半導體物件350，從而自該半導體物件350釋放電荷。
在一些實施例中，處理反應室302對於執行一基於電漿的製程特別有用。在一些實施例中，處理反應室302對於執行一蝕刻或沉積的製程特別有用。在一些實施例中，處理反應室302是一真空反應室。在一些實施例中，處理反應室302具有一氣體入口302a用以連通氣體供應系統360。在一些實施例中，處理反應室302具有一氣體出口302b用以連通排氣系統370。在一些實施例中，氣體入口302a及氣體出口302b設置於反應室302的一底壁。
在一些實施例中，第二電極306平行於第一電極304。在一些實施例中，第一電極304及第二電極306形成一對平行電極。在一些實施例中，第二電極306與第一電極304絕緣。在一些實施例中，第二電極306接地，從而於第一電極304與第二電極306之間形成一電容。在一些實施例中，第二電極306是電性浮動的。在一些實施例中，半導體基底350 安裝於第二電極306上方。
在一些實施例中，射頻電源308經配置以供應一高頻功率。在一些實施例中，射頻電源308供應的該高頻功率用以做為控制第一電極306的電位的一電壓源，因此相對於該電漿，半導體物件350被賦予一負電位。
在一些實施例中，光源產生器310設置於半導體物件350的上方。在一些實施例中，光源產生器310設置於第一電極304的附近。在一些實施例中，光源產生器310於一水平方向上以等間隔彼此間隔開。在一些實施例中，光源產生器310是燈管、燈泡或發光二極體(LED)。光源產生器310安裝於第一電極304上方並且與第一電極304電絕緣。
在一些實施例中，光源產生器310經配置以產生具有足夠能量的光，以在蝕刻或沉積夠程期間激發在半導體物件350上累積的一個或多個自由電子。在一些實施例中，光源產生器310經配置以照射紫外光。在一些實施例中，來自光源產生器310的該紫外光的波長在10奈米(nm)至400奈米的範圍內。在一些實施例中，該紫外光的波長在280奈米至400奈米的範圍內。
本揭露另提供一種半導體製造設備的操作方法300。在一些實施例中，透過該操作方法釋放半導體物件350中累積的電荷。該操作方法包括多個操作，並且描述和說明不被視為對操作程序的限制。圖2是流程圖，例示圖1之半導體製造設備300的一操作方法400。操作方法400包括多個操作：402、404、406、408及410。
半導體製造裝置300包括：一處理反應室302；一第一電極304，設置於該反應室302內；一第二電極306，該第二電極306平行於該 第一電極304；一射頻電源308，電連接至該第一電極304；一個或多個光源產生器310，設置於該處理反應室302內；以及一氣體供應系統360與一排氣系統370，該氣體供應系統360與該排氣系統370連通該處理反應室302。
在402操作中，移動一半導體物件350至處理反應室302內，如圖3A所示。在一些實施例中，半導體物件350是一半導體晶圓。在一些實施例中，半導體基底350安裝於第二電極306上方並且接地。
在操作404中，打開射頻電源308以提供一偏置功率來激發用於蝕刻或沉積製程的自由電子。在蝕刻製程或沉積製程期間，游離分子形成化學反應性及離子物質，電荷逐漸累積於在半導體物件350上。處理反應室302中射頻電源308提供的該高偏壓經配置以迫使游離分子至半導體物件350的表面並與半導體物件350反應。在一些實施例中，當該射頻電源308打開時，氣體供應系統360將一種或多種化學氣體引入處理反應室302。在一些實施例中，化學氣體包括氬(Ar)、四氟甲烷(CF4)及氧(O2)。
在操作406中，打開該光源產生器310以照射紫外光來激發半導體物件350上的自由電子，如圖3C所示。在一些實施例中，來自光源產生器310的該紫外光的波長在10奈米(nm)至400奈米的範圍內。在一些實施例中，該紫外光的波長在280奈米至400奈米的範圍內。在一些實施例中，射頻電源308及光源產生器310同時打開。在一些實施例中，關閉射頻電源308後打開光源產生器310。在一些實施例中，當射頻電源308關閉時，透過排氣系統370吹除該處理反應室的該化學氣體。
在操作408中，關閉射頻電源308，如圖3D所示。在一些 實施例中，關閉射頻電源308時打開光源產生器310。在一些實施例中，當打開射頻電源308一預定時間長度時，打開光源產生器310。
在410操作中，將半導體物件350移出處理反應室302，如圖3E所示。在一些實施例中，於釋放自由電子後，將半導體物件350移出處理反應室302。
在操作412中，將半導體物件350移出處理室302之後關閉光光源產生器310，如圖3F所示。
在一些實施例中，於射頻發生器308關閉之後，在半導體物件350移出處理室302之前關閉光源產生器310，如圖4及圖5所示。
總而言之，利用上述的配置，可以釋放在蝕刻或沉積製程期間累積在半導體對象350上的自由電子，防止半導體物件350被損壞。
本揭露提供一種半導體製造設備以處理一半導體物件。該半導體製造設備包括：一處理反應室、一第一電極、一第二電極、一射頻電源、以及一個或多個光源產生器。該第一電極設置於該處理反應室內。該第二電極設置於該處理反應室內並且實質上在該第一電極下方。該射頻電源電連接至該第一電極。該一個或多個光源產生器設置於該處理反應室內以照射該半導體，從而釋放該半導體物件上的電荷。
本揭露另提供一種半導體製造設備的操作方法。該半導體製造裝置包括：一處理反應室；一第一電極，設置於該反應室內；一第二電極，該第二電極平行於該第一電極；一射頻電源，電連接至該第一電極；一個或多個光源產生器，設置於該處理反應室內；以及一氣體供應系統與一排氣系統，該氣體供應系統與該排氣系統連通該處理反應室。該操作方法包括：移動一半導體物件至該處理反應室內；打開該射頻電源以提 供一偏置功率來迫使游離分子至該半導體物件的一表面並與該半導體物件反應；打開該光源產生器以照射紫外光來激發該半導體物件上的自由電子；關閉該射頻電源；以及將該半導體物件移出該處理反應室。
雖然已詳述本揭露及其優點，然而應理解可進行各種變化、取代與替代而不脫離申請專利範圍所定義之本揭露的精神與範圍。例如，可用不同的方法實施上述的許多製程，並且以其他製程或其組合替代上述的許多製程。
再者，本申請案的範圍並不受限於說明書中所述之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法與步驟之特定實施例。該技藝之技術人士可自本揭露的揭示內容理解可根據本揭露而使用與本文所述之對應實施例具有相同功能或是達到實質相同結果之現存或是未來發展之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟。據此，此等製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟係包含於本申請案之申請專利範圍內。
300:半導體製造裝置
302a:入口
302b:出口
304:第一電極
306:第二電極
308:射頻電源
310:光源產生器
350:半導體物件
360:氣體供應系統
370:排氣系統

Claims (9)

  1. 一種半導體製造設備，經配置以處理具有一個或多個導電層的半導體物件，該半導體製造設備包括：一處理反應室；一第一電極，設置於該處理反應室內；一第二電極，設置於該處理反應室內並且實質上在該第一電極下方，其中該第一電極包括面對該半導體物件及該第二電極之一第一表面，該第二電極包括面對該第一電極之一第二表面，及該半導體物件係直接安裝於該第二電極之該第二表面；一射頻(RF)電源，電連接至該第一電極；以及一個或多個光源產生器，設置於該處理反應室內以照射該半導體物件，從而釋放該半導體物件上的電荷，其中該光源產生器係安裝於電連接至該RF電源的該第一電極之該第一表面，並且與該第一電極電絕緣，其中該光源產生器係以等間隔彼此間隔開。
  2. 如請求項1之半導體製造設備，其中該光源產生器經配置以照射一光線，該光線的波長在10奈米(nm)至400奈米的範圍內。
  3. 如請求項1之半導體製造設備，其中該等光源產生器係於一水平方向上彼此間隔開。
  4. 如請求項1之半導體製造設備，其中該光源產生器設置於該半導體物 件的上方。
  5. 如請求項1之半導體製造設備，更包括一氣體供應系統，該氣體供應系統連接至該處理反應室的入口，並且經配置以將一種或多種化學氣體引入該處理反應室。
  6. 如請求項1之半導體製造設備，更包括一排氣系統，該排氣系統連接至該處理反應室的出口，並且經配置以從該處理反應室移除該化學氣體。
  7. 如請求項1之半導體製造設備，其中該第二電極平行於該第一電極。
  8. 如請求項1之半導體製造設備，其中該第二電極接地。
  9. 如請求項1之半導體製造設備，其中該第二電極是浮動的。
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