專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)腔體抽真空的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，特別是指以加熱吸氣材 料產(chǎn)生蒸氣用以吸附氣體分子的方法。
背景技術(shù)：
在一般半導(dǎo)體或薄膜制程中，必須在一較高真空度的環(huán)境下進(jìn)行，通常先讓沉積 腔體內(nèi)的真空度達(dá)到一定程度(約10_5torr以下)，才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)薄膜沉積制程。而 利用真空設(shè)備來(lái)達(dá)到此需求為常見(jiàn)技術(shù)?，F(xiàn)今的薄膜制程無(wú)論是利用CVD(化學(xué)氣相沉積 法)或利用PVD(物理氣相沉積法)皆必須利用到真空設(shè)備。將腔體內(nèi)的真空度由一大氣壓(760torr)抽至高真空(10_3 10_5torr)通常分 為兩個(gè)階段來(lái)抽氣，首先，使用如機(jī)械泵(mechanical pump)、干式泵(dry pump)或目 前一般廠商常用的低真空泵，先將真空度由一大氣壓抽至大約0. 2torr，再利用如冷凍 泵(cryo pump)或渦輪分子泵(turbo pump)等高真空泵繼續(xù)將真空度由0. 2torr抽至 10_5torr以下的高真空度。將一基材放入一真空設(shè)備作沉積時(shí)，需要將腔體破真空之后才能放入該基材，在 打開(kāi)腔體時(shí)，其內(nèi)部會(huì)直接與大氣接觸，大氣中的水氣進(jìn)入到腔體之后容易吸附于腔壁，當(dāng) 抽到0. 2torr以后，腔壁面吸附的氣體釋出，隨著壓力越往下降會(huì)越嚴(yán)重，因此在10_3tOrr 以下，主要的氣體負(fù)荷來(lái)自腔體內(nèi)部的表面釋氣，故在一開(kāi)始破真空時(shí)吸附于腔壁表面的 水氣及氧氣，是在抽至高真空時(shí)，使抽氣速率降低的原因之一。較為高階的抽真空設(shè)備是額 外加上一個(gè)緩沖腔(buffer chamber)以區(qū)隔主要的沉積腔體，將基材先置于緩沖腔中，抽 真空至某一預(yù)定值之后，再將基材傳送到主要的沉積腔體中繼續(xù)抽至預(yù)定真空度之后再進(jìn) 行蒸鍍，主要沉積腔體并未直接接觸大氣，抽至較高真空相對(duì)未具緩沖腔的沉積腔體而言 較為容易。對(duì)于未具緩沖腔(buffer chamber)的沉積腔體而言，抽真空過(guò)程費(fèi)時(shí)，直接影響 產(chǎn)品產(chǎn)能。因此，如何節(jié)省抽真空時(shí)間為一關(guān)鍵問(wèn)題。現(xiàn)有的改善方式為加大泵(pump)的 功率，然而，此方式會(huì)增加成本，且效果并不顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，其可在不使用加大泵 (pump)功率的情況下，減少將真空度由一大氣壓抽至高真空的時(shí)間。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，該方 法包括以下步驟提供一半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體，該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體連接一低真空泵及 一高真空泵以對(duì)該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行抽氣，該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體設(shè)有一 晶圓承載盤(pán)以承載數(shù)片晶圓，一可調(diào)節(jié)檔板，至少一承載吸氣材料的坩堝，及一加熱器；以該低真空泵對(duì)該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行第一階段抽氣，直到達(dá)成一第一預(yù)定目標(biāo)真空度；以該高真空泵進(jìn)行第二階段抽氣至達(dá)成一第二預(yù)定目標(biāo)真空度，此時(shí)，該可調(diào)節(jié) 檔板擋住該晶圓；繼續(xù)以該高真空泵進(jìn)行第三階段抽氣，同時(shí)，以該加熱器對(duì)該吸氣材料加熱產(chǎn)生 蒸氣，以捕捉該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體內(nèi)的殘余氣體，直至達(dá)成終極目標(biāo)真空度；關(guān)閉對(duì)該吸氣材料加熱的該加熱器；以及打開(kāi)該可調(diào)節(jié)檔板，進(jìn)行所述晶圓的半導(dǎo)體制程沉積。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，其中該半導(dǎo)體制程薄膜沉 積腔體為一電子槍蒸鍍腔體，還包括數(shù)個(gè)坩堝，以承載除了該吸氣材料以外的數(shù)個(gè)目的金 屬塊，以做為沉積金屬層來(lái)源。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，其中在打開(kāi)該可調(diào)節(jié)檔板 后，還包括一步驟重新開(kāi)啟該加熱器以對(duì)該目的金屬塊加熱，其中該加熱器為電子槍、燈 絲或加熱板其中的一種。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中該吸氣材料為一鈦塊。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的第一預(yù)定目標(biāo)真空 度約為0. 1至l(T2torr。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的第二預(yù)定目標(biāo)真空 度約為 9X10—4 至 lXl(T5torr。如上所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的預(yù)定目標(biāo)真空度約 為 9X10—6 至 lX10_7torr。本發(fā)明還提出另一種對(duì)沉積腔體抽真空的方法，該方法包括以下步驟提供一沉積腔體，至少一真空泵與該沉積腔體連接，該沉積腔體內(nèi)包括一坩堝，該 坩堝放置一吸氣材料，一加熱器用以對(duì)該吸氣材料進(jìn)行加熱；利用該真空泵對(duì)該腔體進(jìn)行第一次抽氣至9 X 10_4 1 X 10_5torr ；利用該真空泵對(duì)該腔體進(jìn)行第二次抽氣，同時(shí)以該加熱器將該坩堝內(nèi)的該吸氣材 料加熱至熔融態(tài)，使該吸氣材料產(chǎn)生蒸氣于該腔體中，用以捕捉殘余氣體分子，使該沉積腔 體內(nèi)的氣體分子快速減少；以及當(dāng)該真空泵將該沉積腔體的真空度抽至一終極目標(biāo)真空度時(shí)，停止加熱該吸氣材 料。如上所述的對(duì)沉積腔體抽真空的方法，其中上述的終極預(yù)定目標(biāo)真空度約為 9X10—6 至 lX10_7torr。如上所述的對(duì)沉積腔體抽真空的方法，其中該吸氣材料為一鈦塊。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，是 當(dāng)抽氣泵對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行抽氣時(shí)，同時(shí)對(duì)吸氣材料進(jìn)行加熱，使其產(chǎn)生氣 體分子，該氣體分子可吸附由腔壁逸出的水氣及原本大氣中的水氣及氧氣，快速降低壓力 的目的，達(dá)到節(jié)省抽真空時(shí)間的目的。利用本發(fā)明可大幅減少抽真空的時(shí)間，以本發(fā)明的實(shí)施例而言，腔體為圓柱型，該 腔體的大小為高度900mm，直徑750mm，亦即容積約為4X 108mm2為例。原本將真空度由一 大氣壓抽至3 X 10-6torr需要花大約60分鐘，其中將真空度由10_5torr抽至3 X 10-6torr就需要花大約36分鐘，而利用本發(fā)明的方法后，將真空度由10-5torr抽至3X 10_6torr僅 需花6分鐘，亦即將容積約為4X 108mm2由一大氣壓抽至3 X 10-6torr總共僅需花30分鐘， 節(jié)省了約半小時(shí)的時(shí)間，在相同時(shí)間內(nèi)，可增加半導(dǎo)體制程的產(chǎn)能。


圖1顯示本發(fā)明所提供的對(duì)」主要組件符號(hào)說(shuō)明半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10坩堝101-103加熱器104晶圓承載盤(pán)105可調(diào)節(jié)擋板107第一控制閥13
體制程薄膜沉積腔體抽真空的設(shè)備。
承載臺(tái)100 吸氣材料1020 目的金屬塊1010、1030 晶圓106
低真空泵11 高真空泵12 第二控制閥1具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考附圖的較佳實(shí) 施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。本發(fā)明提供一種對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，可節(jié)省對(duì)腔體抽真 空的時(shí)間。圖1所示為本發(fā)明的一實(shí)施例應(yīng)用，首先提供一半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10， 在腔體10內(nèi)具有一承載臺(tái)100，用以承載數(shù)個(gè)坩堝(crucible) 101 103，其中一坩堝 (crucible) 102內(nèi)放置一吸氣材料1020，此吸氣材料在本發(fā)明實(shí)施例中為一鈦塊，吸氣材 料1020在抽氣過(guò)程中被一加熱器104加熱產(chǎn)生蒸氣，以捕捉腔體內(nèi)殘余氣體分子，而加熱 器104可以為一電子槍?zhuān)蚴菬艚z及加熱板，本發(fā)明實(shí)施例中該加熱器為一電子槍。其它坩 堝101,103 (crucible)則承載除了吸氣材料1020以外的數(shù)個(gè)目的金屬塊1010、1030，做為 沉積金屬層來(lái)源。半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10內(nèi)還包括一晶圓承載盤(pán)105，晶圓承載盤(pán)105可放置 數(shù)片晶圓106，并有一可調(diào)節(jié)檔板(shutter) 107。另外，一低真空泵11連接于半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10，中間并有一第一控制 閥13用以控制低真空泵13與半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10間氣體的連通，低真空泵11可 將真空度由一大氣壓(約760torr)抽至約10_2 10_3torr，此低真空泵11可以為機(jī)械泵 (mechanical pump)或干式泵(dry pump)其中的一種。另有一高真空泵12連接于該半導(dǎo) 體制程薄膜沉積腔體10，并以一第二控制閥14控制高真空泵12與腔體10間氣體的連通， 高真空泵12可將真空度由約10_2 10_3torr抽至約10_6 lCTtorr，高真空泵12可為冷 凍泵(cryo pump)。本發(fā)明實(shí)施例中的制程為分批次鍍膜制程，因此須先將半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體 10破真空，將數(shù)片晶圓106放置于該晶圓承載盤(pán)105之后，再進(jìn)行以下步驟，包括將第一控制閥13打開(kāi)，第二控制閥14關(guān)上，使低真空泵11對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉 積腔體10進(jìn)行第一階段抽氣，直至將該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10內(nèi)的壓力粗抽至約 0. 1 l(T2torr 左右。
5
接著，將第一控制閥13關(guān)上，第二控制閥14打開(kāi)，使高真空泵12對(duì)半導(dǎo)體制程 薄膜沉積腔體10進(jìn)行第二階段抽氣，直至將半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體10內(nèi)的壓力抽至 9 X 10_4 1 X 10_5torr左右，此時(shí)，可調(diào)節(jié)檔板107，擋住該晶圓承載盤(pán)105，以防在加熱吸 氣材料1020時(shí)產(chǎn)生的蒸氣對(duì)該晶圓106造成污染；繼續(xù)以高真空泵12對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜 沉積腔體10進(jìn)行第三階段抽氣，同時(shí)，以加熱器104對(duì)坩堝102內(nèi)的吸氣材料1020進(jìn)行加 熱而使吸氣材料1020產(chǎn)生蒸氣，由于吸氣材料的蒸氣可吸附由腔壁釋出的水氣，及半導(dǎo)體 制程薄膜沉積腔體10內(nèi)殘余的水氣及氧氣，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省抽真空時(shí)間的目的。最后，當(dāng)真空度抽至9X10—6 lX10_7torr之后，將加熱器104關(guān)閉，將打開(kāi)可調(diào) 節(jié)檔板107，可進(jìn)行晶圓的半導(dǎo)體制程沉積，冷卻之后即可破真空將晶圓拿出。對(duì)于分批次鍍膜制程而言，在每次制程完成之后，即需要對(duì)沉積腔體破真空之后 才能換置下一批晶圓進(jìn)行相同制程，因此，需要重復(fù)破真空再抽真空，相當(dāng)費(fèi)時(shí)。本案的發(fā) 明可有效的減少抽真空時(shí)間。以本發(fā)明的最佳實(shí)施例為例，在本實(shí)施例中腔體容積大小約 為4X 108mm2。原本將真空度由一大氣壓抽至3X 10_6torr需要花費(fèi)大約60分鐘，其中將真 空度由10_5torr抽至3 X 10_6torr就需要花大約36分鐘，而在本發(fā)明的制程中，在真空度到 達(dá)10_5torr開(kāi)始加熱鈦塊，發(fā)現(xiàn)將真空度由10_5torr抽至3X 10_6torr僅需花6分鐘，亦即 將容積約為4X 108mm2由一大氣壓抽至3 X 10_6torr總共僅需花30分鐘，可節(jié)省半小時(shí)的時(shí) 間。而在腔體中加熱吸氣材料使其產(chǎn)生蒸氣來(lái)捕捉氣體分子，以達(dá)到加速抽真空的目的，亦 可適用于具有緩沖腔(buffer chamber)的沉積腔體?？偨Y(jié)以上所述，本發(fā)明可減少抽真空時(shí)間，降低制程所費(fèi)時(shí)間，增加產(chǎn)品的產(chǎn)能， 且方法簡(jiǎn)便，不需在制程設(shè)備上做改變或添購(gòu)設(shè)備。因一般制程用的蒸鍍沉積腔體原本就 具有數(shù)個(gè)坩堝，僅需將其中一坩堝放入吸氣材料。其中加熱吸氣材料產(chǎn)生蒸氣則可利用原 本設(shè)備具有的加熱器。以上附圖及說(shuō)明，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其并非用以限制本發(fā)明的實(shí)施范圍， 任何熟習(xí)該項(xiàng)技藝者依據(jù)本發(fā)明的精神所做的些微修改，仍應(yīng)屬本發(fā)明的精神及范圍。
權(quán)利要求
一種對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，該方法包括以下步驟提供一半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體，該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體連接一低真空泵及一高真空泵以對(duì)該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行抽氣，該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體設(shè)有一晶圓承載盤(pán)以承載數(shù)片晶圓，一可調(diào)節(jié)檔板，至少一承載吸氣材料的坩堝，及一加熱器；以該低真空泵對(duì)該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行第一階段抽氣，直到達(dá)成一第一預(yù)定目標(biāo)真空度；以該高真空泵進(jìn)行第二階段抽氣至達(dá)成一第二預(yù)定目標(biāo)真空度，此時(shí)，該可調(diào)節(jié)檔板擋住該晶圓；繼續(xù)以該高真空泵進(jìn)行第三階段抽氣，同時(shí)，以該加熱器對(duì)該吸氣材料加熱產(chǎn)生蒸氣，以捕捉該半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體內(nèi)的殘余氣體，直至達(dá)成終極目標(biāo)真空度；關(guān)閉對(duì)該吸氣材料加熱的該加熱器；以及打開(kāi)該可調(diào)節(jié)檔板，進(jìn)行所述晶圓的半導(dǎo)體制程沉積。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，其中該半導(dǎo)體制程 薄膜沉積腔體為一電子槍蒸鍍腔體，還包括數(shù)個(gè)坩堝，以承載除了該吸氣材料以外的數(shù)個(gè) 目的金屬塊，以做為沉積金屬層來(lái)源。
3.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，其中在打開(kāi)該可調(diào) 節(jié)檔板后，還包括一步驟重新開(kāi)啟該加熱器以對(duì)該目的金屬塊加熱，其中該加熱器為電子 槍、燈絲或加熱板其中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中該吸氣材料為一鈦塊。
5.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的第一預(yù)定目 標(biāo)真空度約為0. 1至10_2torr。
6.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的第二預(yù)定目 標(biāo)真空度約為9 X 10_4至1 X 10_5torr。
7.如權(quán)利要求1所述的對(duì)半導(dǎo)體制程沉積腔體抽真空的方法，其中上述的預(yù)定目標(biāo)真 空度約為 9X10—6 至 lX10_7torr。
8.—種對(duì)沉積腔體抽真空的方法，該方法包括以下步驟提供一沉積腔體，至少一真空泵與該沉積腔體連接，該沉積腔體內(nèi)包括一坩堝，該坩堝 放置一吸氣材料，一加熱器用以對(duì)該吸氣材料進(jìn)行加熱；利用該真空泵對(duì)該腔體進(jìn)行第一次抽氣至9X10_4 lX10_5torr ；利用該真空泵對(duì)該腔體進(jìn)行第二次抽氣，同時(shí)以該加熱器將該坩堝內(nèi)的該吸氣材料加 熱至熔融態(tài)，使該吸氣材料產(chǎn)生蒸氣于該腔體中，用以捕捉殘余氣體分子，使該沉積腔體內(nèi) 的氣體分子快速減少；以及當(dāng)該真空泵將該沉積腔體的真空度抽至一終極目標(biāo)真空度時(shí)，停止加熱該吸氣材料。
9.如權(quán)利要求8所述的對(duì)沉積腔體抽真空的方法，其中上述的終極預(yù)定目標(biāo)真空度約 為 9X10—6 至 lX10_7torr。
10.如權(quán)利要求8所述的對(duì)沉積腔體抽真空的方法，其中該吸氣材料為一鈦塊。
全文摘要
一種對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體抽真空的方法，該方法包括以下步驟提供一半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體，接著，以低真空泵對(duì)半導(dǎo)體制程薄膜沉積腔體進(jìn)行抽氣，再以高真空泵進(jìn)行第二階段抽氣，此時(shí)，以可調(diào)節(jié)檔板擋住晶圓，再以加熱器對(duì)坩堝中的吸氣材料加熱以產(chǎn)生蒸氣，用以捕捉腔體內(nèi)殘余氣體，形成化合物后沉積于檔板上，直至達(dá)成目標(biāo)真空度，停止對(duì)該吸氣材料加熱以及打開(kāi)該可調(diào)節(jié)檔板，以進(jìn)行下一步制程。
文檔編號(hào)C23C14/30GK101877302SQ200910136959
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者楊環(huán)隆, 林俊德, 林玉婷, 邱志欣, 黃繼毅 申請(qǐng)人:臺(tái)灣茂矽電子股份有限公司