專利名稱：薄膜沉積裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體制程及設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種薄膜沉積裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
薄膜沉積(thin film deposition)技術(shù)可應(yīng)用于各種物品或組件,例如半導(dǎo)體組件等的表面處理。薄膜沉積技術(shù)是一種在各種材料例如金屬、超硬合金、陶瓷及晶圓基板的表面上，成長(zhǎng)一或多層同質(zhì)或異質(zhì)材料薄膜的制程。依據(jù)沉積過程是否含有化學(xué)反應(yīng)，薄膜沉積可區(qū)分為物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱PVD)及化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱 CVD)。隨著沉積技術(shù)及沉積參數(shù)差異，所沉積薄膜的結(jié)構(gòu)可能是單晶、多晶或非結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。單晶薄膜的沉積在集成電路制程中特別重要，稱為磊晶(epitaxy)。磊晶成長(zhǎng)的半導(dǎo)體薄膜的主要優(yōu)點(diǎn)是:因?yàn)樵诔练e過程中可直接摻雜施體或受體，因此可精確控制薄膜中的摻雜分布(dopant profile),并且不包含氧與碳等雜質(zhì)。金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal-OrganicChemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱M0CVD)，其原理是利用承載氣體(carrier gas)攜帶氣相反應(yīng)物，或是前驅(qū)物進(jìn)入裝有晶圓的腔體中，晶圓下方的承載盤(susceptor)以特定加熱方式，例如高周波感應(yīng)或電阻，加熱晶圓及接近晶圓的氣體使其溫度升高，而高溫會(huì)觸發(fā)單一或是數(shù)種氣體間的化學(xué)反應(yīng)式，使通常為氣態(tài)的反應(yīng)物被轉(zhuǎn)換為固態(tài)的生成物，并沉積在晶圓表面上。由于MOCVD是在高溫的環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，于一個(gè)磊晶制程完成后，必須等待MOCVD腔體內(nèi)部溫度降低至150°C甚或更低溫度區(qū)間，才可以開腔取出完成磊晶之晶圓片，以避免載盤與晶圓片因?yàn)榧眲夭?thermo shock)造成變形或破裂。然而MOCVD腔體降溫的時(shí)間冗長(zhǎng)，增加了磊晶 制程的成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種薄膜沉積裝置及其使用方法，可以節(jié)省制程的時(shí)間、節(jié)省能源并降低成本。另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種上述薄膜沉積裝置的使用方法。本發(fā)明提出一種薄膜沉積裝置，用于對(duì)一基材進(jìn)行一薄膜沉積制程。此薄膜沉積裝置包括反應(yīng)腔、預(yù)熱腔、冷卻腔及至少一傳送模塊。預(yù)熱腔預(yù)熱上述基材。反應(yīng)腔自預(yù)熱腔接收預(yù)熱后的基材，加熱至工作溫度范圍進(jìn)行薄膜沉積制程，完成薄膜沉積制程后，對(duì)反應(yīng)腔內(nèi)的基材進(jìn)行冷卻。冷卻腔自反應(yīng)腔接收基材并進(jìn)一步冷卻基材。至少一傳送模塊在預(yù)熱腔、反應(yīng)腔及冷卻腔之間傳送基材。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的傳送模塊包含緩沖室，上述緩沖室各藉由至少一獨(dú)立閥門分別連接預(yù)熱腔、反應(yīng)腔與冷卻腔。緩沖室中設(shè)置至少一機(jī)械手臂，上述機(jī)械手臂在預(yù)熱腔以及反應(yīng)腔之間傳送薄膜沉積制程前的基材，以及在反應(yīng)腔以及冷卻腔之間傳送薄膜沉積制程后的基材。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置更包含氣體供給裝置，連接于該預(yù)熱腔、該緩沖室與該冷卻腔，以供給至少一種惰性氣體至預(yù)熱腔、緩沖室與冷卻腔中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置當(dāng)閥門被開啟時(shí)，緩沖室以及所有連接緩沖室的腔室保持相同的氣體氛圍。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述預(yù)熱腔、緩沖室與冷卻腔中各設(shè)置至少一獨(dú)立加熱器。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置中，當(dāng)閥門被開啟時(shí)，緩沖室以及所有連接緩沖室的腔室保持相同的溫度。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述傳送模塊包括第一緩沖室及第二緩沖室。第一緩沖室各藉由至少一個(gè)獨(dú)立閥門分別連接預(yù)熱腔與反應(yīng)腔。第一緩沖室設(shè)置第一機(jī)械手臂，在預(yù)熱腔以及反應(yīng)腔之間傳送薄膜沉積制程前的基材。第二緩沖室各藉由另外至少一個(gè)獨(dú)立閥門分別連接反應(yīng)腔與冷卻腔。第二緩沖室設(shè)置第二機(jī)械手臂，在反應(yīng)腔以及冷卻腔之間傳送薄膜沉積制程后的基材。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置更包含氣體供給裝置，連接于該預(yù)熱腔、該第一緩沖室、該第二緩沖室與該冷卻腔，以供給至少一種惰性氣體至預(yù)熱腔、第一緩沖室、第二緩沖室與冷卻腔中。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置當(dāng)至少一個(gè)閥門被開啟時(shí)，緩沖室以及所有連接緩沖室的腔室保持相同的氣體氛圍。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述預(yù)熱腔、第一緩沖室、第二緩沖室與冷卻腔中各設(shè)置至少一獨(dú)立加熱器。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置，當(dāng)至少一個(gè)閥門被開啟時(shí)，緩沖室以及所有連接緩沖室的腔室保持相同的溫度。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述預(yù)熱腔及冷卻腔是水平設(shè)置或堆棧設(shè)置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置是有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱 M0CVD)裝置，薄膜沉積制程是 MOCVD制程。本發(fā)明還提出一種薄膜沉積裝置的使用方法，包括:在反應(yīng)腔內(nèi)，在工作溫度范圍，對(duì)基材進(jìn)行薄膜沉積制程；對(duì)薄膜沉積制程后的基材冷卻至第一溫度范圍；調(diào)整冷卻腔與傳送模塊至第一溫度范圍；藉由傳送模塊自反應(yīng)腔傳送薄膜沉積制程后的基材至冷卻腔；以及在冷卻腔內(nèi)，冷取薄膜沉積制程后的基材至第二溫度范圍。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述薄膜沉積裝置的使用方法，更包含:在預(yù)熱腔內(nèi)，預(yù)熱薄膜沉積制程前的基材至第一溫度范圍；調(diào)整傳送模塊與反應(yīng)腔至第一溫度范圍；以及藉由傳送模塊自預(yù)熱腔傳送薄膜沉積制程前的基材至反應(yīng)腔。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述藉由傳送模塊自預(yù)熱腔傳送薄膜沉積制程前的基材至反應(yīng)腔完成后重復(fù)進(jìn)行:在反應(yīng)腔內(nèi)，在工作溫度范圍，對(duì)基材進(jìn)行薄膜沉積制程；對(duì)薄膜沉積制程后的基材冷卻至第一溫度范圍；調(diào)整冷卻腔與傳送模塊至第一溫度范圍；通過傳送模塊自反應(yīng)腔傳送薄膜沉積制程后的基材至冷卻腔；以及在冷卻腔內(nèi)，冷取薄膜沉積制程后的基材至第二溫度范圍。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一溫度范圍介于攝氏400度至600度之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二溫度范圍介于室溫至攝氏150度之間。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述使用方法在傳送步驟之前，調(diào)整冷卻腔、傳送模塊與反應(yīng)腔保持相同的氣體氛圍。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述使用方法在傳送步驟之前，調(diào)整預(yù)熱腔、傳送模塊與反應(yīng)腔保持相同的氣體氛圍。綜上所述，在本發(fā)明的半導(dǎo)體制程及設(shè)備，當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)的薄膜沉積制程完成后，不需要等反應(yīng)腔降至低溫即可將基材取出，將其置入冷卻腔降溫，在冷卻腔降溫的過程中再將預(yù)熱腔中已加熱至第一溫度的基材置入反應(yīng)腔內(nèi)再進(jìn)行薄膜沉積制程，藉此，可以節(jié)省前后制程的間隔時(shí)間，提高工作效率并節(jié)省能源。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1繪示為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2繪示為圖1中薄膜沉積裝置的反應(yīng)腔和緩沖室的剖面示意圖。圖3繪示為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4繪示為圖3中薄膜沉積裝置的預(yù)熱冷卻腔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5繪示為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6繪示為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的使用方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取之技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的薄膜沉積裝置及其使用方法的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的薄膜沉積裝置適于對(duì)一基材進(jìn)行半導(dǎo)體制程。以下實(shí)施例中，具體以薄膜沉積裝置用于MOCVD制程中沉積II1-Nitride至基材上為例進(jìn)行說明，當(dāng)然，本發(fā)明的薄膜沉積裝置也可用于其它需要預(yù)熱和冷卻制程的半導(dǎo)體制程中。圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2所示為圖1中薄膜沉積裝置的反應(yīng)腔和緩沖室的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本實(shí)施例的薄膜沉積裝置10包括反應(yīng)腔12、預(yù)熱腔14、冷卻腔16及傳送模塊18。傳送模塊18用于在預(yù)熱腔14、反應(yīng)腔12及冷卻腔16之間傳送基材20?；?0被傳送至預(yù)熱腔14中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的基材20自預(yù)熱腔14傳送至反應(yīng)腔12，并且在反應(yīng)腔12中將基材20加熱至一工作溫度進(jìn)行薄膜沉積制程，完成薄膜沉積制程后，對(duì)反應(yīng)腔12內(nèi)的基材20進(jìn)行冷卻?；?0自反應(yīng)腔12傳送至冷卻腔16中進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻。
預(yù)熱腔14與冷卻腔16同時(shí)具有負(fù)載鎖定腔室(load lock chamber)功能。進(jìn)一步來說，一般會(huì)透過傳送腔室將基材傳入或傳出真空制程腔室，此傳送腔室的功能是作為大氣/真空界面并且通常稱為負(fù)載鎖定腔室。負(fù)載鎖定腔室提供介于大氣壓力和真空制程腔室壓力之間的階段性真空。在一些系統(tǒng)中，負(fù)載鎖定腔室可作為介在處于周遭環(huán)境壓力下的等候系統(tǒng)(queuing system)與真空制程腔室之間的傳送界面,用以在大氣與真空之間交換基板。同樣地，處理過的基材可能會(huì)經(jīng)由負(fù)載鎖定腔室被傳送出真空制程腔室而處于大氣環(huán)境中。而真空制程腔室與負(fù)載鎖定腔室中多個(gè)開口的大小通常設(shè)計(jì)成能接收大面積基板的至少一個(gè)尺寸(即，寬度或長(zhǎng)度)，以利于傳送基材。這些腔室開口設(shè)計(jì)成可利用一閥門而選擇性地開啟和關(guān)閉，以利于傳送基材和真空密封該腔室。具體來說，在預(yù)熱腔14中，基材20自室溫TO加熱至第一溫度Tl后，傳送模塊18將預(yù)熱后的基材20自預(yù)熱腔14傳送至反應(yīng)腔12，并且在反應(yīng)腔12中將基材20由第一溫度Tl加熱至工作溫度Tw而進(jìn)行薄膜沉積制程，完成薄膜沉積制程后，基材20在反應(yīng)腔12中由工作溫度Tw冷卻至第一溫度Tl。然后，傳送模塊18將冷卻至第一溫度Tl的基材20自反應(yīng)腔12傳送至冷卻腔16，并在冷卻腔16中將基材20由第一溫度Tl冷卻至第二溫度T2。第二溫度T2低于第一溫度Tl且高于室溫TC，即，TO < T2 < Tl < Tw。較佳來說，第一溫度Tl介于攝氏400度至600度之間，例如為攝氏500度，第二溫度T2介于室溫至攝氏150度之間，例如為攝氏100度。也就是說，當(dāng)反應(yīng)腔12內(nèi)的薄膜沉積制程完成后，不需要等反應(yīng)腔12降至低溫即可將基材20自反應(yīng)腔12內(nèi)取出，并將其置入冷卻腔16降溫。在冷卻腔16降溫的過程中再將預(yù)熱腔14中已加熱至第一溫度Tl的基材置入反應(yīng)腔12內(nèi)再進(jìn)行薄膜沉積制程，藉此，可以節(jié)省前后制程的間隔時(shí)間，提高工作效率并節(jié)省能源。更進(jìn)一步，本實(shí)施 例的傳送模塊18包括緩沖室22及設(shè)置于緩沖室22內(nèi)的機(jī)械手臂23。緩沖室22連接于預(yù)熱腔14與反應(yīng)腔12之間以及冷卻腔16與反應(yīng)腔12之間。機(jī)械手臂23在預(yù)熱腔14以及反應(yīng)腔12之間傳送薄膜沉積制程前的基材20，以及在反應(yīng)腔12以及冷卻腔16之間傳送薄膜沉積制程后的基材20。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1及圖2，薄膜沉積裝置10更包括第一閘門24、第二閘門26及第三閘門28。第一閘門24設(shè)于預(yù)熱腔14與緩沖室22之間，第二閘門26設(shè)于反應(yīng)腔12與緩沖室22之間，第三閘門28設(shè)于冷卻腔16與緩沖室22之間。也就是說，在本實(shí)施例中，機(jī)械手臂23可以分別通過第一閘門24進(jìn)出預(yù)熱腔14，通過第二閘門26進(jìn)出反應(yīng)腔12，及通過第三閘門28進(jìn)出冷卻腔16。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2，更進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，基材20放置在基座274上并由轉(zhuǎn)盤272承載。設(shè)置于轉(zhuǎn)盤272下方的轉(zhuǎn)軸270可以用來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤272進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，基材20在反應(yīng)腔12內(nèi)的承載方式也可以具體制程進(jìn)行改變，本發(fā)明并不以此為限。薄膜沉積裝置10更包括加熱器276，加熱器276分別設(shè)置于預(yù)熱腔14、反應(yīng)腔12、冷卻腔16及緩沖室22中(圖2中僅示出加熱器設(shè)置于反應(yīng)腔12及緩沖室22中的情形)分別或同時(shí)對(duì)預(yù)熱腔14、反應(yīng)腔12、冷卻腔16及緩沖室22進(jìn)行加熱。加熱器276可為鎢加熱器、陶瓷加熱器或射頻加熱器。反應(yīng)腔12及緩沖室22之間的第二閘門26通過閘門閥體260開啟和關(guān)閉，第一閘門24及第三閘門28也可以有類似的設(shè)計(jì)，當(dāng)然可以為別的設(shè)計(jì)，本發(fā)明并不以此為限。當(dāng)?shù)谝弧⒌诙暗谌l門24、26及28的一個(gè)或多個(gè)被開啟時(shí)，緩沖室22以及所有連接緩沖室22的腔室保持相同的溫度。例如，當(dāng)?shù)谝婚l門24開啟時(shí)，預(yù)熱腔14與緩沖室22保持相同的溫度，當(dāng)?shù)谝婚l門24與第二閘門26開啟時(shí)，預(yù)熱腔14、反應(yīng)腔12以及緩沖室22保持相同的溫度。請(qǐng)參照?qǐng)D1，薄膜沉積裝置10還包含氣體供給裝置29，以供給一或多種惰性氣體至預(yù)熱腔14、緩沖室22與冷卻腔16中對(duì)其進(jìn)行冷卻。當(dāng)?shù)谝患暗谌l門24及28的一個(gè)或兩個(gè)被開啟時(shí)，緩沖室22以及連通的預(yù)熱腔14或冷卻腔16保持相同的氣體氛圍。當(dāng)然，這些腔室也可以進(jìn)行自然冷卻。圖3所示為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4所示為圖3中薄膜沉積裝置的預(yù)熱冷卻腔的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，薄膜沉積裝置30包括反應(yīng)腔32、緩沖室42及設(shè)置于緩沖室42中的機(jī)械手臂38。薄膜沉積裝置30與第一實(shí)施例中的薄膜沉積裝置10的不同點(diǎn)在于其包括預(yù)熱冷卻腔34，也就是說本實(shí)施例將第一實(shí)施例中的預(yù)熱腔14及冷卻腔16堆棧設(shè)置于一體成為預(yù)熱冷卻腔34，以減少薄膜沉積裝置30所占的空間。本實(shí)施例中以預(yù)熱冷卻腔34上下間隔分別做預(yù)熱和冷卻進(jìn)行說明。具體請(qǐng)參照?qǐng)D3及圖4，薄膜沉積裝置30還包括第一閘門44、第二閘門46及第三閘門48，預(yù)熱冷卻腔34包括上腔體340和下腔體342。緩沖室42分別通過第一閘門44與上腔體340連接，通過第二閘門46與反應(yīng)腔32連接，通過第三閘門48與冷卻腔34連接。預(yù)熱冷卻腔34亦可以左右間隔分別預(yù)熱和冷卻，本發(fā)明并不以此為限。本實(shí)施例中，上腔體340作為預(yù)熱腔使用，下腔體342作為冷卻腔使用?；脑谏锨惑w340內(nèi)自室溫TO加熱至第一溫度Tl后由機(jī)械手臂38傳送至反應(yīng)腔32，并在反應(yīng)腔32內(nèi)由第一溫度Tl加熱至工作溫度Tw后，在工作溫度Tw下進(jìn)行薄膜沉積制程，然后再由機(jī)械手臂38傳送至下腔體342，并在下腔體342內(nèi)由工作溫度Tw冷卻至第二溫度T2。圖5所示為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的薄膜沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，薄膜沉積裝置50包括反應(yīng)腔52及預(yù)熱冷卻腔54。薄膜沉積裝置50與第二實(shí)施例中的薄膜沉積裝置30的不同點(diǎn)在于機(jī)械手臂包括第一機(jī)械手臂580及第二機(jī)械手臂582，緩沖室包括第一緩沖室520和第二緩沖室522。第一緩沖室520連接于預(yù)熱冷卻腔54與反應(yīng)腔52之間，且第一機(jī)械手臂580設(shè)置于第一緩沖室520內(nèi)。第二緩沖室522連接于反應(yīng)腔52與預(yù)熱冷卻腔54之間，且第二機(jī)械手臂582設(shè)置于第二緩沖室522內(nèi)。薄膜沉積裝置50還包括第一閘門62、第二閘門64、第三閘門68及第四閘門66。預(yù)熱冷卻腔54包括并列設(shè)置的第一腔體540和第二腔體542。第一緩沖室520通過第一閘門62與第一腔體540連接，并通過第二閘門64與反應(yīng)腔52連接。第二緩沖室522通過第三閘門68與反應(yīng)腔52連接，并通過第四閘門66與第二腔體540連接。本實(shí)施例中，第一腔體540作為預(yù)熱腔使用，第二腔體542作為冷卻腔使用。第一緩沖室520藉由第一閘門62和第二閘門64分別連接第一腔體540與反應(yīng)腔52,第一機(jī)械手臂580傳送薄膜沉積制程前的基材于第一腔體540以及反應(yīng)腔52之間。第二緩沖室522藉由第三閘門68和第四閘門66分別連接反應(yīng)腔52與第二腔體542。第二機(jī)械手臂582傳送薄膜沉積制程后之基材于反應(yīng)腔52以及第二腔體542之間。具體的，基材在第一腔體540內(nèi)自室溫TO加熱至第一溫度Tl后由第一機(jī)械手臂580傳送至反應(yīng)腔52，并在反應(yīng)腔52內(nèi)由第一溫度Tl升高至工作溫度Tw，并在工作溫度Tw下進(jìn)行薄膜沉積制程，第二機(jī)械手臂582將反應(yīng)腔內(nèi)的已完成作業(yè)的基材傳送至第二腔體542，并在第二腔體542內(nèi)由工作溫度Tw冷卻至第二溫度T2。本實(shí)施例中，由于置入和取出可以分別由第一機(jī)械手 臂580和第二機(jī)械手臂582來完成，即可在從反應(yīng)腔52取出基材的同時(shí)就將已經(jīng)預(yù)熱的基材放入反應(yīng)腔52內(nèi)，更加節(jié)省了制程的時(shí)間。
可以理解，在另外的實(shí)施例中，第一腔體540與第二腔體542也可以像第二實(shí)施例中的一樣上下堆棧設(shè)置，第一機(jī)械手臂580和第二機(jī)械手臂582也可放在一個(gè)緩沖室中完成置入和取出的作業(yè)。本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種上述薄膜沉積裝置的使用方法可大致歸納為圖6所示的步驟。本實(shí)施例具體以使用第一實(shí)施例中的薄膜沉積裝置為例對(duì)其使用方法進(jìn)行描述，包括以下步驟S10(TS104。
請(qǐng)參閱圖1及圖6，首先，如步驟SlOO所述，在反應(yīng)腔12中且在工作溫度Tw的環(huán)境下對(duì)基材20進(jìn)行薄膜沉積制程，例如沉積II1-Nitride至該基材上。再如步驟SlOl對(duì)薄膜沉積制程后的基材冷卻至第一溫度Tl。然后如步驟S102，調(diào)整冷卻腔16與傳送模塊18至第一溫度Tl。接著如步驟S103，藉由傳送模塊18自反應(yīng)腔12傳送薄膜沉積制程后的基材至冷卻腔16。以及如步驟S104，在冷卻腔16內(nèi)，冷取薄膜沉積制程后的基材至一第二溫度T2。其中，第二溫度T2低于第一溫度Tl且高于室溫TO，S卩，TO < T2 < Tl < Tw。較佳來說，第一溫度Tl介于攝氏400度至600度之間，例如為攝氏500度，第二溫度T2介于室溫至攝氏150度之間，例如為攝氏100度。具體的，在進(jìn)行步驟SlOO前，還包括步驟:在預(yù)熱腔14內(nèi)預(yù)熱薄膜沉積制程前之基材至第一溫度Tl ;調(diào)整傳送模塊18與反應(yīng)腔12至第一溫度Tl ；以及藉由傳送模塊18自預(yù)熱腔14傳送薄膜沉積制程前的基材至反應(yīng)腔12。當(dāng)這些步驟完成后重復(fù)步驟S10(TS104。具體的，當(dāng)機(jī)械手臂23將基材20自預(yù)熱腔14內(nèi)取出時(shí)，第一閘門24開啟、第二閘門26及第三閘門28關(guān)閉，加熱緩沖室22使其內(nèi)的溫度與預(yù)熱腔14內(nèi)的溫度相同，然后等到反應(yīng)腔12內(nèi)的溫度降至第一溫度Tl時(shí)開啟第二閘門26，利用機(jī)械手臂23將基材20移至反應(yīng)腔12內(nèi)，此時(shí)，預(yù)熱腔22、傳送模塊18與反應(yīng)腔12保持相同的氣體氛圍。當(dāng)機(jī)械手臂23將基材20自反應(yīng)腔12內(nèi)取出時(shí)，第二閘門26開啟、第一閘門24及第三閘門28關(guān)閉，緩沖室22內(nèi)的溫度與反應(yīng)腔12內(nèi)的溫度相同，然后等到冷卻腔16內(nèi)的溫度升至第一溫度Tl時(shí)開啟第三閘門28，利用機(jī)械手臂23將基材20移至冷卻腔16內(nèi)，此時(shí)，冷卻腔16、傳送模塊18與反應(yīng)腔12保持相同的氣體氛圍。可以理解，冷卻腔16與預(yù)熱腔14可以同時(shí)加熱至第一溫度Tl。步驟SlOl中，對(duì)薄膜沉積制程后的基材20冷卻至第一溫度Tl的方法包括通過氣體供給裝置29通入氣體至反應(yīng)腔12內(nèi)，氣體為氫氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w。也可以將氣體通入冷卻腔16及預(yù)熱腔14內(nèi)加速冷卻。本實(shí)施例中，使用方法更包括在將基材20自反應(yīng)腔12移至冷卻腔16的同時(shí)，將預(yù)熱腔14內(nèi)已預(yù)熱至第一溫度Tl的下一批基材20移至反應(yīng)腔12內(nèi)以進(jìn)一步節(jié)省時(shí)間。綜上所述，在本發(fā)明的半導(dǎo)體制程及設(shè)備，當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)的薄膜沉積制程完成后，不需要等反應(yīng)腔降至低溫即可將基材取出，將其置入冷卻腔降溫，在冷卻腔降溫的過程中再將預(yù)熱腔中已加熱至第一溫度的基材置入反應(yīng)腔內(nèi)再進(jìn)行薄膜沉積制程，藉此，可以節(jié)省前后制程的間隔時(shí)間，提高工作效率并節(jié)省能源。以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與 修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜沉積裝置，用于對(duì)一基材進(jìn)行一薄膜沉積制程，該薄膜沉積裝置包含: 一預(yù)熱腔，預(yù)熱該基材； 一反應(yīng)腔，自該預(yù)熱腔接收預(yù)熱后的該基材，加熱至一工作溫度范圍進(jìn)行薄膜沉積制程，完成薄膜沉積制程后，對(duì)該反應(yīng)腔內(nèi)的該基材進(jìn)行冷卻； 一冷卻腔，自該反應(yīng)腔接收該基材，進(jìn)一步冷卻該基材；以及 至少一傳送模塊，在該預(yù)熱腔、該反應(yīng)腔及該冷卻腔之間傳送該基材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置，其中該傳送模塊包含一緩沖室，該緩沖室各通過至少一獨(dú)立閥門分別連接該預(yù)熱腔、該反應(yīng)腔與該冷卻腔，該緩沖室設(shè)置至少一機(jī)械手臂，該機(jī)械手臂在該預(yù)熱腔以及該反應(yīng)腔之間傳送薄膜沉積制程前的該基材，且在該反應(yīng)腔以及該冷卻腔之間傳送薄膜沉積制程后的該基材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜沉積裝置，其更包含一氣體供給裝置，連接于該預(yù)熱腔、該緩沖室與該冷卻腔，以供給至少一種惰性氣體至該預(yù)熱腔、該緩沖室與該冷卻腔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜沉積裝置，其中當(dāng)該至少一閥門被開啟時(shí)，該緩沖室以及所有連接該緩沖室的腔室保持相同的氣體氛圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜沉積裝置，其中該預(yù)熱腔、該緩沖室與該冷卻腔中各設(shè)有至少一獨(dú)立加熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜沉積裝置，其中當(dāng)該至少一閥門被開啟時(shí)，該緩沖室以及所有連接該緩沖室的腔室保持相同的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置，其中該傳送模塊包含: 一第一緩沖室，各通過至少一個(gè)獨(dú)立閥門分別連接該預(yù)熱腔與該反應(yīng)腔，該第一緩沖室設(shè)置一第一機(jī)械手臂，在該預(yù)熱腔以及該反應(yīng)腔之間傳送薄膜沉積制程前的該基材；及 一第二緩沖室，各藉由另外至少一個(gè)獨(dú)立閥門分別連接該反應(yīng)腔與該冷卻腔，該第二緩沖室設(shè)置一第二機(jī)械手臂，在該基材在該反應(yīng)腔以及該冷卻腔之間傳送薄膜沉積制程后的該基材。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜沉積裝置，其更包含一氣體供給裝置，連接于該預(yù)熱腔、該第一緩沖室、該第二緩沖室與該冷卻腔，以供給至少一種惰性氣體至該預(yù)熱腔、該第一緩沖室、該第二緩沖室與該冷卻腔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜沉積裝置，其中當(dāng)該至少一閥門被開啟時(shí)，該緩沖室以及所有連接該緩沖室的腔室保持相同的氣體氛圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜沉積裝置，其中該預(yù)熱腔、該第一緩沖室、該第二緩沖室與該冷卻腔中各設(shè)置至少一獨(dú)立加熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜沉積裝置，其中當(dāng)該些閥門被開啟時(shí)，該緩沖室以及所有連接該緩沖室的腔室保持相同的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置，其中該預(yù)熱腔及該冷卻腔是水平設(shè)置或堆棧設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜沉積裝置，其中該薄膜沉積裝置是有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積裝置，該薄膜沉積制程是有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積制程。
14.一種薄膜沉積裝置的使用方法，該薄膜沉積裝置的使用方法包含: 在一反應(yīng)腔內(nèi)，在一工作溫度范圍，對(duì)一基材進(jìn)行一薄膜沉積制程；對(duì)薄膜沉積制程后的該基材冷卻至一第一溫度范圍； 調(diào)整一冷卻腔與一傳送模塊至該第一溫度范圍； 藉由該傳送模塊自該反應(yīng)腔傳送薄膜沉積制程后的該基材至該冷卻腔；以及 在該冷卻腔內(nèi)，冷取該薄膜沉積制程后的該基材至一第二溫度范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜沉積裝置的使用方法，其更包含: 在一預(yù)熱腔內(nèi)，預(yù)熱一薄膜沉積制程前的該基材至該第一溫度范圍； 調(diào)整該傳送模塊與該反應(yīng)腔至該第一溫度范圍；以及 藉由該傳送模塊自該預(yù)熱腔傳送薄膜沉積制程前的該基材至該反應(yīng)腔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜沉積裝置的使用方法，其中在申請(qǐng)專利范圍第15項(xiàng)所述的所有步驟完成后，重復(fù)專利范圍第14項(xiàng)所述的所有步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜沉積裝置的使用方法，其中該第一溫度范圍介于攝氏400度至600度之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜沉積裝置的使用方法，其中該第二溫度范圍介于室溫至攝氏150度之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜沉積裝置的使用方法，在該傳送步驟之前，調(diào)整該冷卻腔、該傳送模塊與該反應(yīng)腔保持相同的氣體氛圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的薄膜沉積裝置的使用方法，在該傳送步驟之前，調(diào)整該預(yù)熱腔、該傳送模塊與該反應(yīng)腔保持`相同的氣體氛圍。
全文摘要
本發(fā)明提出一種薄膜沉積裝置，用于對(duì)一基材進(jìn)行一薄膜沉積制程。此薄膜沉積裝置包括反應(yīng)腔、預(yù)熱腔、冷卻腔及至少一傳送模塊。預(yù)熱腔預(yù)熱基材。反應(yīng)腔自預(yù)熱腔接收預(yù)熱后之基材并加熱至工作溫度進(jìn)行薄膜沉積制程，完成薄膜沉積制程后，對(duì)反應(yīng)腔內(nèi)的基材進(jìn)行冷卻。冷卻腔自反應(yīng)腔接收基材并進(jìn)一步冷卻基材。傳送模塊在預(yù)熱腔、反應(yīng)腔及冷卻腔之間傳送基材。本發(fā)明還提供一種薄膜沉積裝置的使用方法。上述薄膜沉積裝置及其使用方法可以節(jié)省時(shí)間、節(jié)省能源并降低成本。
文檔編號(hào)C23C16/18GK103184427SQ201110445019
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者方建中, 劉念慈 申請(qǐng)人:綠種子科技(濰坊)有限公司