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TW308705B - - Google Patents

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TW308705B
TW308705B TW085106244A TW85106244A TW308705B TW 308705 B TW308705 B TW 308705B TW 085106244 A TW085106244 A TW 085106244A TW 85106244 A TW85106244 A TW 85106244A TW 308705 B TW308705 B TW 308705B
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TW
Taiwan
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chamber
gas
lock chamber
pump
semiconductor
Prior art date
Application number
TW085106244A
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English (en)
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
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Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於一棰半導體元件之製造装置，且尤指一 種使用真空条統之半導饈元件裂造装置。 在採用一使用真空条統之半導體元件製造裝置的半導 體元件製程中，顆粒會於處理室之壓降（泵降）期間形成 且所形成之顆粒及沈積在該處理室中進行處理之晶圖上。 此棰半導體晶藺之顆粒污染將顯著降低半導體元件之產品 產置及可靠度。此問題隨著遞增之晶画直徑及較高之整合 位準而變得更形嚴重。 鼷降或通氣期間之顆粒形成係歸因於氣體絕熱膨脹所 造成之冷凝機制（參攪1993年5月之” Condensation-induced Particle Formation during Vacuun Pubp Down By Yan Y e et a 1. , Journal of the E1ectrochen i ca1 Society, Vol.140, No.5, pp.1463-1468)。依據所提議 之機制，藉著一處理室中之壓力之快速降低，該處理室中 之氣驩受到絕熱膨脹且其溫度快速下降。氣饅同時冷凝成 液滴。在液滾形成期間，空氣中之此類氣醱例如S0a, 〇3, H»〇及其他氣體雜質即擴散至液滴内且因此被吸收。接箸 ，因室壁之熱容量大於液滴者，所以室之内表面溫度較液 滴者下降更緩慢。所造成之溫差使熱量由室傳送液滴，導 致液滴之加熱與蒸發，使得液體中之雜質濃度增加。在澹 縮液相期間，當液體中之H80之濃度足夠高時，Ha〇a即迅 速與S0a反應Μ形成碕酸，導致硫酸液滴之形成。當液滴 持繙蒸發時，即形成球狀且主含硫酸之殘餘顆粒。殘餘顆 粒之主要基本成分為磺，硫及氣*且殘餘顆粒在熱力方面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X2W公釐） ------..--—---I---ΐτ------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 經濟部中央榡準局員Η消費合作杜印製 A7 B7 一 - - 五、發明説明（2 ) 相當穩定。因此，殘餘顆粒無法完全蒸發卽使加熱至高達 18〇·〇之溫度時亦然。 當處理室較小時，氣體之相對源度愈高且择壓速度或 通氣速度愈高*可發現更多之冷凝慼應顆粒。 第1圖爲一使用真空条統之傳統半導體元件製造裝置 中之離子植入装置之示意圖。此處，參考號碼10指示一處 理室用Μ在其内將離子植入至一半導體晶鬮中；參考號碼 20指示兩載入鎖定室其與處理室10之預定部分連通，俥於 其内載入即將傳送至處理室之晶參考號碼30指示一装 設於處理室10與每一載入播定室20之間的隔離閥Μ決定將 «理室10與載入鎖定室20隔離；參考號碼40指示一泵俾降 低載入錤定室20之壓力而將晶園傳送至真空中之處理室10 内；參考號碼50指示一排氣管其具有兩組連至各別載人鎖 定室20之副管件Α及一主管件Β而該主管件之一端連至副 管件A且另一端則連至泵40; Μ及參考號碼60指示一裝設 在副管件Α之一預定部分中之關閉閥，俥決定鼷閉氣體由 載入鎖定室20流至泵40。 第1圖之裝置中，一空氣閥（其視氣體蹏力而開與閉 )經常係充作關閉閥60之用。主管件B之直徑乃大於副管 件A者，此因由載入蹟定室20流出之氣鼸係收集於並通過 主管件B之故。另，參考號碼70指示一入口俥將通氣氣體 注入載入鎖定室20内。 使用真空糸統之傳統半導體元件製造装置現將參看第 1圖加以說明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐〉 ---------1¾衣---^----·玎 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 308705 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 裝設於關閉閥60與泵40之間的排氣管50係維持在約 1〇-3托（Torr)之低真空。接著晶圖載入於載入鎖定室20内 ，且關閉閥60開啟以將載入鎖定室20之壓力降至約ΙΟ-3托 。接著，晶圓藉著開啟隔離閬30而傳送至處理室10。此處 ，處理室10處於約10〃托之高真空。 載入鎖定室20係設定為較低之真空使得氣體之一突發 之擾流可被防止且籍著減低處理室10之高真空與載入鋇定 室20之大氣壓間之差異的方式於晶國傳送至處理室10之前 即初步地減少顆粒。 第2圖爲充作一關閉閥用之空氣閥60之截面放大視圖 。此處參考號碼100為一圓柱外毅其侧部與基部上具有孔 洞；參考號碼200指示一板件其裝設於外殻100内側之一預 定部分中Μ將該外毅分成一上部及一下部並具有一孔洞侔 於中心處連通下部與上部；參考號碼300指示一風箱其環 繞孔洞並固定至板件200處Μ藉板件之下表面加Μ密封且 於其下端部具有一 0形環以開啟及關閉外毅1〇〇之基部孔 洞；參考號碼500指示一彈性橡穋箱其装設至外殼1〇〇之内 部上表面之上並朝外殻1〇〇之下部凸出；參考號碼600指示 一彌性支持件其固定至橡穋箱500之凸表面處，該支持件 之部分係揷入板件200之孔洞中；參考號碼700指示一揮簧 ，其一端固定至風箱300之基部而另一端則固定至揮性支 持件600 ;參考號碼800指示一空氣入口其與板件200形成 之外殼100之上部的一侧相連通；Μ及參考號碼900指示由 載入鎖定室20至泵40 (第1圖）之氣體流動。假設由空氣 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 裝 、1Τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇>< 297公釐） mmmrnm Μ Β7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 五、發明説明（4 ) 入口 800注入之空氣壓力低於一預定值時，外殼100之下孔 洞即轉風箱300加以閉合。假設空氣壓力大於或等於預定 壓力時，橡膠箱500之凸端部即朝上推起，垂直收縮風箱 300以及因此開啟外殼1〇〇之下孔洞。因下孔洞被快速開啟 ，載入鎖定室20之壓力亦快速下降。 第3圖顯示載入鎖定室20中所形成之顆粒之電子顯撤 分光（SEM〉照片。顆粒直徑約為0.3-3 ·7ίΐιιι且形狀為球形。 第4園揭示藉著俄歇（AugeiOlg子光道學（AES)分析第 3圈之頼粒成分所獲致之結果。 如上所述，在使用真空糸統之傳統半導體元件製造裝 置中，如Yan Ye et al建議者*在分析載入鎖定室中產生 之顆粒形狀與成分時可發現氣膿冷凝為顆粒形成之因。換 言之，酋装設在排氣管上用以排出載入鋇定室之氣體的關 閉《快速開啟時，載入鎖定室之壓力即迅速下降。因此， 顆粒形成係歸因於載入鋇定室中之氣鼸的絕熱膨脹。 藉著以上之相同機制，通氣氣體之絕熱膨脹於載入鋇 定室之通氣期間可產生顆粒。 本發明之目的係提供一半導饈元件製迨裝置其可藉著 防止載入鎖定室中之氣鰌的絕熱膨脹而減少冷凝慼應之顆 粒形成。 為逹成以上目的之一觀黏，係提供本發明之一第一實 施例之半導醱元件製造裝置，包含：一處理室俥於其内製 迪一半導醱元件，一載入鎖定室與處理室之一預定部分連 通俾於其内載入一即將傳送至處理室之半導體晶画；一泵 (靖先閱讀背面之注意事嘎再 ？本頁) * 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x_297公釐） 7 308705 A7 B7 五、發明説明（5 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 俥降低載入鎖定室之壓力；一排氣管其連接載入鎖定室與 泵，俾排出載入鎖定室之氣體；Μ及一閥其裝設於排氣管 之一預定部分中，其中閥為一通氣速度控制俾控制由載入 親定室流至泵之氣體速度。 為達成Μ上目的之另一觀點，係提供本發明之一第二 實施例之半導體元件製造裝置，包含：一處理室俾於其内 製造一半導體元件；一載入鎖定室與處理室連通俾於其内 載入一即將傅送至處理室之半導龌晶圔；Μ及一通氣氣體 入口俾將通氣氣齷注入載入鎖定室，其中通氣氣體入口設 有一裝設在一預定部分中之熱源侔加熱注入至載入鎖定室 之通氣氣體。 爲達成以上目的之又一觀點，係提供本發明之一第三 實施例之半導體元件製造装置，包含：一處理室俾於其内 裂造一半導醱元件，多數組載入鎖定室其與處理室之預定 部分相連通俾於其内載入邸將傳送至處理室之半導體晶圓 ;一泵俥降低多數組載入錤定室之壓力；一排氣管其連接 載入鎖定室與泵俥排出載入錤定室之氣體，排氣管包含多 數侮副管件而每一副管件均連至每一載入鎖定室，Μ及一 主管件其具有一預定部分而該預定部分之直徑與其他部分 者不同，該主管件之一端連至多數鶴副管件而其另一端則 連至泵；Μ及一閥其装設於排氣管之一預定部分內。 本發明之Μ上目的及優點將藉著詳細說明較佳實施例 並參考隨附圖式而變得更為明顯，其中： 第1圖係使用真空糸統之傅統半導龌元件製造装置之 (請先W讀背面之注意事項再ί?,:本頁) -裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -8 - 8 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 示意視圃； 第2圓係充作第1圖之一闋閉閥用之空氣閥之示意視 圖； 第3圈顯示第1圔之載入鎖定室中產生之顆粒之SEM 照片； 第4圖顯示第3圖之顆粒成分之AES分析結果； 第5圖係本發明之一實施例之半導饑元件裂造裝置之 不意視顧； 第6匾係充作第5圔所示之通氣速度控制闕用之節流 閥之示意視圃； 第7圖係本發明之一第二實施例之半導驩元件製造裝 置之示意視圖；Μ及 第8圖係本發明之一第三實施例之半導《元件製造装 置之示意視圖。 奮旃例1 第5圈係本發明第一實施例之半導《元件製造装置， 尤指一離子植入裝置之示意視圖。此處，一參考號碼11指 示一處理室俾於其内将離子植入一半導體晶圓；參考號碼 21指示多數組，例如，兩組載入鎖定室，其與處理室11之 預定部分相連俾於其内載入卽將傳送至處理室之半導髓晶 參考號碼31指示一隔離闕其設於處理室11與每一載入 鎖定室21之間俾決定處理室11與載入鎖定室21之隔離；參 考號碼41指示一泵侔降低載入鎖定室21之壓力Μ便將晶圔 由載入鎖定室21傅送至真空之處理室11處；參考號碼51指 裝 訂 务 (請先閣讀背面之注意事項再....本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） 9 Α7 Β7 五、發明説明（7 ) 示一排氣管其具有多數個（例如兩値）副管件C而每一副 管件均連至每一載入鎖定室21，及一主管件D其一端連至 副管件C且其另一端連至泵41;參考號碼61指示一通氣速 度控制閥其裝設至排氣管51俾藉著控制其銪啟來控制由載 入鏆定室21至泵41之氣體流動速度；Μ及參考號碼71指示 一通氣氣體入口侔將通氣氣體注入每一載入鎖定室21。 較宜地，主管件D之直徑大於副管件C之直徑，此因 由載入鋇定室21滾出之氣體係聚集於並通過主管件D之故 。此外，一節滾閥可充作通氣速度控制閥61。 依據實施例，冷凝感應之顆粒形成可藉箸以通氣速度 控制閥61摄定提升通氣速度之方式加Μ減低，Μ及因此防 止載入鋇定室21之快速壓降所造成之氣龌的絕熱膨脹。此 外，冷凝感應顆粒形成亦可藉箸在通氣氣體入口之一預定 部分中提供一加熱源（例如一加熱線）Μ加熱於一通氣程 序期間注入之氣《，且因此降低其相對濕度的方式而減低 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 第6圖係一充作通氣速度控制閥61之用的節流閥之示 意視圖。此處，參考號碼101指示一画柱外殻其側邊具有 孔洞而經由該等孔洞，圖柱外殻101可連至第5圖之排氣 管51;參考號碼201指示一碟片狀轉盤俾將外殼101分成左 部輿右部；Μ及參考號碼301指示一轉軸其藉一馬達（未 顯示）加Μ旋轉並與轉盤201結合Μ便垂直穿過外殼101並 通過轉盤201之中心。因此，轉盤20籍著轉軸301之轉動而 Μ轉軸為一軸進行轉動，Μ及由載入錤定室21滾至泵41 ( 10 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（2]〇Χ2*ί7公釐） Α7 Β7 308705 五、發明説明（8) 第5圈）之氣體速度相鼷於轉動之程度。 窗掄例2 第7圖係本發明一第二實施例之半導髏元件製造裝置 ，尤指離子植入装置之示意視圏。第5圈之類似參考號碼 指示相同之元件。參考號碼61A指示一關閉閥其裝設於副 管件C之一預定部分中》俾決定由載入鎖定室21至泵41之 氣體流動之關閉。一空氣閥，例如，可充作一關閉閥之用 。參考號碼Μ指示一加熱源其裝設於通氣氣體入口 71之一 預定部分内。一加熱線，例如，可充作加熱源之用。加熱 源81加熱注入至載入鎖定室21中之通氣氣體Μ減低通氣氣 體之相對濕度，藉此減低載入鎖定室21中之冷凝感應顆粒 之形成。 奮掄俐2 第8圖係本發明一第三實施例之半導體元件製造裝置 之示意視圆。第5圖之類似參考號碼指示相同之元件。參 考號碼51Α指示一排氣管其具有多數組，例如，兩組副管 件Ε及一主管件F。此處，每一副管件均連至每一載入鎖 定室21。主管件21 (其一端連至副管件Ε及另一端連至泵 41)在距多數組副管件相遇部分達一預定長度處之具有一 第一直徑Μ及在連至泵41處之其他部分具有一第二直徑。 較宜地，主管件F在距副管件Ε相遇部分達一預定長 度處具有一第一直徑，同時在其他部分具有一大於第一直 徑之第二直徑。具有第一直徑之部分僅為一示範性醮用， 且因此必要時可改良第一直徑部分之位置。此外，第一直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (·請先閱讀背面之注意事項*.¥本頁) 裝. 線 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 11 Α7 Β7 五、發明説明（9) 徑大於副管件E之直徑。 參考號碼61A指示關閉閥其裝設於副管件E之一預定 部分中，俾決定由載入鎖定室21至泵41之氣體流動之關閉 。一空氣閥可充作關閉閥之用。關閉閥61A較宜装設在副 管件E之一預定部分内。因此，雖然關閉閥61A被突然開 啟，排氣速度可因主管件F中之第一直徑部分而減低。因 此，冷凝感應顆粒形成可籍箸防止因載入鎖定室21之壓力 之快速下降所造成之氣體絕熱膨脹之方式而減低。此外， 冷凝感應顆粒形成亦可藉著在通氣氣髏入口之一預定部分 中提供一加熱源（未顯示），例如，一加熱線Μ減低通氣 氣體之相對濕度的方式而減低。 如上所述，依據本發明之較佳貢施例，冷凝感應顆粒 形成可藉著防止氣體絕熱膨脹之方式而減低。 本發明未受限於Μ上實施例，且吾人清楚地瞭解許多 變化藉箸熟於本技S人士而在本發明之範圍與精神内成爲 可能。 I 訂 I ' 各 (.請先閱讀背面之注意事項¾本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度遴用中國國家標牟（CN'S ) A4規格（21 ο _χ 297公釐） 12 五、發明説明（10) A7 B7 元件檷號對照 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 10 ____ 處理室 101 . ...圓柱外殼 11 ____ 處理室 200 . ...板件 20 ____ 載入鋇定室 201 . ...轉盤 21 ---- 載入鎖定室 300 . ...風箱 30 ____ 隔離閥 301 . ...轉軸 31 ____ 隔離閥 400 . ...0形環 40 ____ 泵 500 . …(彈性） 41 ____ 泵 600 . ...(彈性） 50 ____ 排氣管 700 . ...彈簧 51 ____ 排氣管 800 . .· ·入口 51A… .排氣管 900 . ...氣體流動 60 .... 關閉閥 A ... .副管件 61 ____ 通氣速度控制閥 B ... .主管件 61A ... .關閉閥 C… .副管件 70 ____ 入口 D .主管件 71 ____ 入口 E . _ .副管件 81 ____ 加熱源 F… .主管件 100… .圖柱外般 ---------1---一---ΪΤ------i (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 2W公釐） -13 - 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Claims (1)

  1. j -j A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第85106244號申諳專利範圍修正本 86.2.1. 製造裝置*包含： 供於其内製造一半導體元件； 室，其與該處理室之一預定部分相連通 卽將傳送至該處理室之半導體晶圓丄 含： 1 . 一種半導體元件 一處理室 一載入鎖定 ，俾於其内載入 玆裁人鎖定室包 一涌氣氣體人口，俥將涌氩氙g碧泮人泫載λ緒宙 苕；及 加執源，其奘铅於誌诵氣氣體人口夕一？g宙邬 分中； 經濟部中央棣準局貝工消費合作衽印製 一泵，供減低該載入鎖定室之壓力； 一排氣管，其連接該載入鎖定室與該泵，俾排出該 載入鎖定室之氣體；以及 一閥，其裝設於該排氣管之一預定部分； 其中該閥為一通氣速度控制閥俾控制由該載入鎖定 室流至該泵之氣體速度。 .如申請專利範圍第1項之半導體元件製造裝置，其中該 加熱源為一環繞該通氣氣體入口之加熱線° • 一種半導體元件製造裝置，包含： 一處理室，供於其内製造一半導體元件； 一載入鎖定室，其與該處理室相連通俾於其内載入 一即將傳送至該處理室之半導體晶圓；以及 一通氣氣體入口，供將通氣氣體注入該載.入鎖定室 内； -14 - n n^— f I 11111.^1 1^1 m - i I I mu n>; ^ J ^^^1 i —^n m I , 、va·ν (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 其中該通氣氣體入口設有一加熱源而該加熱源裝設 於其預定部分中，俾加熱注入至該載入鎖定室内之通氣 氣體c 4.如申請專利範圍第3項之半導體元件製造装置，其中該 加熱源為一環繞該通氣氣體入口之加熱線： 5 . —種半導體元件製造装置，包含： 一處理室，供於其内製造一半導體元件； 多數組載入鎖定室，其與該處理室之預定部份相連 通俾於其内載入即將傳送至該處理室之半導體晶圚ill 毎一載A銷亩宕包含： 一诵氣氣髒人□，梅將滴氣氣體泮人該載人鎖定 宰，及 一加執源，奘沿於铉涌氣氣體人口之一裙定部份 一泵，供減低該載入鎖定室之壓力； 一排氣管，其連接該載入鎖定室與該泵，俾排出該 載入鎖定室之氣體；該排氣管包含多數組副管件而每一 副管件均連至每一載入鎖定室，以及一主管件其具有一 預定部份而該預定部份之直徑不同於其他部份之直徑， 該主管件之一端連至該多數組副管件且其另一端則連至 該泵；以及 一閥，其装設於該排氣管之一預定部份内。 In m^l ^^1· «^^^^1 In ^nf —m —^ϋ \ J . 0¾ * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）
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