专利名称：半导体制造设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造设备，具体说，涉及通过对垂直站立且彼此相对的一
对半导体基底进行处理而在所述半导体基底上形成外延层的半导体制造设备。
背景技术：
—般地说，外延层是通过在单晶晶片的表面上生长与所述单晶晶片具有相同或不 同材料的单晶层而形成的。半导体器件如果形成在质量良好的外延层上，那么就会有良好 的特性。 化学气相沉积(CVD)被广泛地用作形成硅外延层的方法，其中，通过向被加热到
高温的硅片上提供硅源气体(诸如SiCl4(四氯硅烷)、SiHCl3(三氯硅烷)、SiH2Cl2(二氯
硅烷)或SiH4(硅烷)等)以及运载气体(诸如氢气)来生长硅单晶。 另外，在形成所述外延层时，考虑到要建立的高温环境能够引起硅片弯曲以及重
要的是控制工艺气体的分布以便形成均匀的薄膜，优选采用单型工艺，其中，一批只处理一
个晶片。然而，由于这种单型工艺生产率低下，所以，需要开发一种能够同时在两个或多个
晶片上生长外延层的半导体制造设备。 发明内容技术问题 然而，由于需要约100(TC的高温作为工艺温度以生长所述外延层，所以，很难设计 一种哪怕是同时只处理两个晶片的半导体制造系统。特别是，需要开发一种能够为垂直站 立且彼此相对的每个晶片同等地控制所有工艺参数(诸如基底温度、气压、气体成分、气流 等)的半导体制造系统，其中，每个工艺参数都会对所述外延层的特性产生影响。技术方案
因此，本发明的主要目的是，提供一种在垂直站立且彼此相对的一对半导体基底
上形成外延层的半导体制造设备。
有益效果 由于可以同时在所述每个晶片上生长质量良好的外延层，因此根据本发明的半导 体制造设备能够显著地提高产率。
从下面结合附图所给出的优选实施例的描述中会清楚地看到本发明的上述以及
其它目标和特征，在附图中， 图1A是一个说明图，显示了根据本发明的半导体制造设备的外观； 图1B是一个概念图，显示了根据本发明的半导体制造设备中的工艺气体管嘴和
排气管嘴的排布； 图2A是一个分解图，显示了根据本发明的转动盘； 图2B和2C是放大图，分别显示了转动盘和与所述转动盘相连接的驱动部件；
图3A是一个剖视图，显示了包括所述转动盘的所述半导体制造设备；
图3B是一个放大的剖视图，显示了图3A的上部；
图4是一个概念图，显示了排列在被划分的加热区中的半导体基底和管嘴； 图5A是显示图IB的侧面的视图； 图5B是图5A中的升降部件的放大剖视图；以及 图5C是与图5A相对应的剖视图。 最佳实施方式 根据本发明的一个方面，提供一种半导体制造设备，该设备包括反应腔，用来提 供密封的工艺空间；舟，用来向所述反应腔加载或从所述反应腔卸载一对彼此相对的半导 体基底，其中，所述舟包括一对具有环形形状的衬托器和一对由多个支撑辊可转动地支撑 的转动盘，所述每个半导体基底分别被安装在所述每个衬托器上，而所述每个衬托器则分 别被安装在所述每个转动盘上；一对加热器，被安置在所述一对半导体基底的背面处，用于 在所述反应腔中进行外延处理；工艺气体管嘴，被安置得环绕所述半导体基底的上边缘，用 来提供工艺气体；排气管嘴，被安置得环绕所述半导体基底的下边缘，用来排除所述工艺气 体；以及清洗气体管嘴，用来提供能够防止在所述工艺气体管嘴的外壁上产生沉积的清洗 气体，其中，所述清洗气体管嘴被安置得靠近所述工艺气体管嘴。
具体实施例方式
在下面的详细描述中参考了附图，附图示例性地显示了可以实施本发明的具体实 施例。对这些实施例进行足够详细的描述，以使本领域中的技术人员能够实施本发明。应 该明白，本发明的各种实施例尽管不同，但却不必相互排斥。例如，在不偏离本发明的精神 和范围的情况下，结合一个实施例在这里描述的具体特征、结构或特性可以在其它实施例 中实现。另外，应该明白，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对所公开的每个实 施例中的各个部件的位置或排列进行修改。所以，下面的详细描述不是限制性的，本发明的 范围只由经过正确解读的所附权利要求以及享有权利要求所赋予的权利的各种等同物来 确定。在所有的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的功能件。
图1A是一个说明图，显示了根据本发明的半导体制造设备的外观；图1B是一个概
念图，显示了根据本发明的半导体制造设备中的工艺气体管嘴和排气管嘴的排布。 图2A是一个分解图，显示了根据本发明的转动盘；图2B和2C是放大图，分别显示
了转动盘和与所述转动盘相连接的驱动部件。 图3A是一个剖视图，显示了包含所述转动盘的所述半导体制造设备；图3B是一个 放大的剖视图，显示了图3A的上部。 图4是一个概念图，显示了排列在被划分的加热区中的半导体基底和排气管嘴。
图5A是显示图1B的侧面的视图；图5B是图5A中的升降部件的放大剖视图。
图5C是与图5A相对应的剖视图。
下面将参考附图来更加详细地描述本发明。 如图1A和1B所示，根据本发明的半导体制造设备包括用来提供密封的工艺空间 的反应腔24。反应腔24中有能够容纳舟22的空间，在所述舟22上可以安装一对相对的半 导体基底100和一对用于支撑所述半导体基底100的转动盘18。 在反应腔24的上部形成有工艺气体管嘴76，以环绕在反应腔24中被处理的半导 体基底100的上边缘，在反应腔24的下部形成有排气管嘴78，以环绕所述半导体基底100
4的下边缘，从而从反应腔24的所述上部到所述下部形成气流。 在反应腔24的两侧排布有加热器80和驱动部件26，其中，所述加热器80用来在
反应腔24中建立高温环境，而所述驱动部件26与转动盘18的多个支撑辊20进行连接。 另外，舟22包括舟盖82，所述舟盖82通过封闭进入反应腔24的转动盘18的后方
而在反应腔24中形成密封空间，其中，舟盖82被安装在移动导轨84上。 半导体基底100通过末端控制器(end effector)(未示出)安装在舟22上的一
对衬托器10上，而所述衬托器10通过末端控制器安装在转动盘18上。 转动盘18分为衬托器10和支撑板14。衬托器10通过后附着部件16附着在转动
盘18上。另外，衬托器10通过前附着部件12和支撑板14将半导体基底100夹住。 下面将参考图2A到3B来描述装载有半导体基底100的转动盘18。 衬托器10面对半导体基底100的正面(即，工艺反应面)开口，并使得半导体基
底100的正面的周沿与衬托器10有些许接触。此外，环形支撑板14通过前附着部件12附
着到衬托器10上，并使得半导体基底100的背面的周沿与支撑板14有些许接触。因此，前
附着部件12对半导体基底100不产生压力。 其次，转动盘18具有凸碟的形状，以便使所装载的半导体基底100接近地彼此面对，其中，在转动盘18的周沿上形成突出的驱动外沿部分28，驱动外沿部分28与支撑辊20相接触。 为了防止支撑辊20中的微小灰尘散入半导体基底100，最好在驱动外沿部分28和半导体基底100之间的转动盘18的周沿上形成突出的防污环30，以环绕在半导体基底100的周围。 就是说，防污环30是能够从物理上应对微小灰尘的散入的突起结构。 此外，在反应腔24中形成环境气体管嘴38，所述环境气体管嘴38用来向彼此面对
的转动盘18之间的空间提供环境气体，以便维持反应腔24中的气氛(atmosphere)并防止
微小灰尘散入。这里，希望通过环境气体管嘴38所提供的环境气体形成气幕，其中，所提供
的环境气体可以是^。 此外，在反应腔24中形成清洗气体管嘴36，所述清洗气体管嘴36用来向彼此面对的转动盘18之间的空间提供清洗气体，以便防止可以由返流的工艺气体引起的在工艺气体管嘴76的外壁上形成的不必要的沉积。 此时，如图3B所示，希望清洗气体管嘴36的一端安装得最大限度地靠近工艺气体管嘴76的一端，以便防止在工艺气体管嘴76的外壁上沉积硅层。更详细地说，清洗气体管嘴36的一端形成为靠近在转动盘18的外周上形成的防污环30的外周。然而，希望使清洗气体管嘴36的一端与防污环30的外周隔开，以便不影响所示清洗气体的流动。
这里，从清洗气体管嘴36提供的清洗气体可以是H2。 注入反应腔24中的清洗气体通过形成在备用腔120中的清洗排气管122被释放出去。 同时，当半导体基底100被装载在转动盘18上时，半导体基底100垂直站立并彼此相对。另外，转动盘18可以通过支撑辊20进行转动。 如图2B所示，转动盘18的任何一个支撑辊20都包括连接部件52，连接部件52具有用来与驱动部件26的驱动杆48相连接的花键槽(spline groove)。
在利用连接部件52将舟22加载到反应腔24中之后，移动驱动部件26，由此导致如图2C所示的接触。 另外，驱动部件26包括在反应腔24的外部所形成的支撑架94，在支撑架94上形成导轨142和用于沿导轨142滑动的转移板44。 此外，在支撑架94上形成使转移板44往复运动的转移单元46，在转移板44上形成驱动马达50，驱动马达50具有可以使支撑辊20转动的驱动杆48。另外，转动盘18的任何一个支撑辊20都包括与前述驱动杆48相接触的连接部件52。 此时，反应腔24被与其相接触的驱动部件26密封。由于在反应腔24中引入诸如易爆H2的清洗气体，所以，需要防止所述清洗气体流出反应腔24。另外，为了提供低压(真空)环境以实施所述工艺并防止在所述工艺过程期间出现废气(有毒气体)外泄，需要将反应腔24密封起来。 下面将参考图1A、图1B和图4更加详细地描述加热器80的每个元件，包括加热器加载部件92。如图所示，省略了驱动部件26，以便不在加热器加载部件92上重叠驱动部件26。 由于每个加热器80都具有对称结构，所以，为了说明方便，在图中只示出了加热器80的一半。 首先，将转动盘18可转动地安装在舟22上，同时，转动盘18的周沿与支撑辊20相接触。另外，每个转动盘18都具有凸碟的形状，朝着半导体基底100的方向凸起，以便使所加载的半导体基底100在支撑辊20和转动盘18的接触线之内彼此靠近相对。
当半导体基底100被加载到转动盘18之上时，半导体基底100垂直站立并彼此相对，此外，转动盘18可以通过上述支撑辊20的运转而进行转动。 同时，加热器80在转动盘18的外部待用，在加载半导体基底IOO完成之后，通过加热器加载部件92将加热器80插入转动盘18的凹槽中，从而靠近半导体基底100的背面。
为了能使加热器80通过加热器加载部件92进行移动并为了确保反应腔24的气密性，加热器80可以与反应腔24分开。 在将加热器80安装在反应腔24上之后，使转动盘18转动以实施所述工艺。在所述工艺期间，反应气体可以注入彼此相对的半导体基底ioo之间的空间，并且可以从该空间中释出。通过加热器80可以建立高温环境。 此时，为了在半导体基底100的反应面上生长出膜，需要为半导体基底100提供合适的高温环境。为此，加热器80具有加热面，该加热面环绕着半导体基底100的整个区域，以便从半导体基底100的背面对相对的半导体基底100进行加热。
下面将参考图1A到1C和图5A到5C来描述包括升降部件90的排气管嘴78。
如上所述，转动盘18被可转动地安装在舟22上，同时，转动盘18的周沿与支撑辊20相接触。另外，转动盘18在相面对的方向上具有凸碟的形状，以便使在支撑辊20的接触线之内的被加载的半导体基底100相靠近。 工艺气体管嘴76位于反应腔24的上部，而排气管嘴78位于反应腔24的下部，以便从所述反应腔24的上部朝向所述反应腔24的下部建立气流。 此时，由于工艺气体管嘴76足够细，从而可以在加载/卸载舟22期间避开与衬托器10的接触，所以工艺气体管嘴76可以固定到反应腔24上。
同时，工艺气体管嘴76可以使向半导体基底100提供的工艺气体很容易进行扩 散，并且在半导体基底100上的工艺气体流是均匀的。 同时，排气管嘴78与反应腔24是分开的，与舟22 —起是单独提供的。因此，在向 反应腔24中加载或从反应腔24中卸载舟22之前，排气管嘴78处于舟22的下部，以便避 开与舟22的接触。 排气管嘴78的入口要求有大的抽风口，以便收集反应气体，这一点与工艺气体管 嘴76不同。就是说，排气管嘴78最大限度地靠近相对的衬托器10之间，以便收集所注入 的反应气体。 这里，由于舟22的移动范围较大，所以，就系统可靠性而言，不希望舟22与排气管 嘴78及其周围装置设置在一起。 此时，如果排气管嘴78被固定在反应腔24上，那么，在舟22的移动路径上，排气 管嘴78会与衬托器10摩擦(在衬托器10之间)，因此，在反应腔24中会产生微小灰尘，从 而污染所述工艺空间。 因此，在排气管嘴78处形成升降部件90，以便在向反应腔24中加载或从反应腔 24中卸载舟22之前，将排气管嘴78置于相对的衬托器10的下部，并在加载舟22完成之 后，将排气管嘴78置于衬托器10之间。 具体说，排气管嘴78在衬托器10之间排列为半圆形，从而环绕相对的半导体基底 100的下部。此外，排气管嘴78以下述方式被安装在反应腔24中，使得当排气管嘴78待用 时，其两端与衬托器10分开。 另外，在反应腔24的下部形成有备用腔120，排气管嘴78可以处于备用腔120中 待用。 如果排气管嘴78的相当大一部分处于备用腔120中，那么，在所述工艺期间由单 独提供并固定在反应腔24上的备用腔120收集清洗气体。 同时，升降部件90位于反应腔24的下部，其中，排气管嘴78和波纹管盖(bellows cover) 89与升降部件90结合在一起。 具体说，波纹管盖89是反应腔24的一部分，用来安置排气管嘴78的排气管79，波 纹管盖89与通过环绕备用腔120的通孔外周而安装上的反应腔安装环124和在用于使排 气管嘴78升降的联接支架(coupling bracket) 126上所安装的支架安装环130均相连。
此外，波纹管盖89将反应腔安装环124和支架安装环130之间的空间密封，同时， 波纹管盖89可以通过升降部件90进行运动。 升降部件90包括形成在反应腔24的外部的支撑架132、导轨134以及用来沿着形 成在支撑架132上的导轨134进行滑动的升降板136。 此外，联接支架126被安装在升降板136上，由此与排气管79和支架安装环130 相联接。 同时，升降马达138形成在支撑架132处，转移螺栓140形成在支撑架132附近， 其中，转移螺栓140通过滑轮144从升降马达138接收驱动力。 转移螺母97通过与转移螺栓140连锁可以将转动转化为直线运动(上下运动)， 其中，转移螺母97可以与升降板136结合在一起运动。 因此，在将半导体基底100加载到反应腔24之前或在工艺完成时从反应腔24卸载半导体基底100之前，排气管嘴78向下移动以保持备用状态。 此时，波纹管盖89环绕着排气管79的外周，同时保持其可拉伸状态。 随后，在将半导体基底100加载到反应腔24中之后，通过驱动升降马达138，转移
螺栓140通过滑轮144进行转动，于是转移螺母97连同转移螺栓140就被举起，因此，提升
板136就沿着导轨134被举起。 此外，由于与升降板136相联接的联接支架126和支架安装环130被举起，所以， 排气管嘴78也被举起，因此，排气管嘴78的抽风口部分被插入衬托器10之间，以便环绕半
导体基底ioo的外周的下部。 此时，附着在联接支架126上的波纹管盖89被压縮，以保持排气管79和反应腔24 之间的气密性。 然后，驱动部件26朝着转动盘18移动以便与其接触，加热器80通过加热器加载 部件92插入转动盘18的内空间中，以便处理半导体基底100的工艺。当所述工艺处理完 成后，将排气管嘴78降下来，以便按与上述过程相反的顺序撤出舟22。
下面将详细描述根据本发明所述的半导体制造工艺。 将相对的半导体基底100加载到反应腔24中，反应腔24提供密封的工艺空间。
之后，驱动转移单元46来处理半导体基底100，转动盘18的一个支撑辊20与驱动 杆48相接触以进行驱动。 同时，通过加热器加载部件92使加热器80朝着半导体基底100的背面移动，从而 使加热器80的加热表面最大限度地靠近半导体基底100的背面。 另外，由升降部件90使环绕着半导体基底100的下半部分的排气管嘴78插入相 对的衬托器10之间的空间中。 这里，与驱动辊20相接触的驱动杆48、朝着半导体基底100的背面移动的加热器 80、以及插入衬托器10之间的空间中的排气管嘴78在移动的时候通过波纹管盖89保持与 反应腔24的密封。 在加热器加载部件92将加热器80置于半导体基底100的背面处之后，驱动驱动 部件26以转动转动盘18，并因此升高加热器80的加热表面的温度。 此时，环境气体管嘴38向半导体基底100的各个背面提供环境气体(H2气)，由此 维持反应腔24中的气氛。此外，环境气体管嘴38在衬托器10和位于转动盘18的外周的 支撑辊20之间形成气幕，由此防止微小灰尘扩散到转动盘18的内部空间中。此外，清洗气 体管嘴36朝着转动盘18的外周提供清洗气体(H2气)，由此防止由回流的工艺气体在工艺 气体管嘴76的外壁上形成硅层。此时，希望清洗气体管嘴36的一端安装得靠近工艺气体 管嘴76，以便提高在工艺气体管嘴76的外壁上防止硅层沉积的效率。 加热器80可以如上所述那样加热半导体基底IOO，此外，由具有同心圆形状的加
热器80所加热的半导体基底100上的加热区可以分成中心部分、周沿部分及其缓冲部分。
因此，每个加热区可以具有不同的温度分布。此外，通过将所述加热区分成至少两个分区
(即，上分区和下分区)，可以对半导体基底100的上下部分进行加热处理。 此时，如果工艺气体管嘴76的出口处于半导体基底100的所述缓冲部分的附近，
则可以预热工艺气体，然后将其注入。 尽管参考优选实施例示出和描述了本发明，但本领域中的技术人员应该明白，在不偏离由下面的权利要求所确定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种修改和变 型。
权利要求
一种半导体制造设备，包括反应腔，用来提供密封的工艺空间；舟，用来向所述反应腔加载或从所述反应腔卸载一对彼此相对的半导体基底，其中，所述舟包括一对具有环形形状的衬托器和一对由多个支撑辊可转动地支撑的转动盘，每个所述半导体基底分别被安装在每个所述衬托器上，每个所述衬托器分别被安装在每个所述转动盘上；一对加热器，被安置在所述一对半导体基底的背面处，所述加热器用于在所述反应腔中进行外延处理；工艺气体管嘴，被安装得环绕所述半导体基底的上边缘，所述工艺气体管嘴用来提供工艺气体；排气管嘴，被安装得环绕所述半导体基底的下边缘，所述排气管嘴用来排出所述工艺气体；以及清洗气体管嘴，用来提供能够防止在所述工艺气体管嘴的外壁上产生沉积的清洗气体，其中，所述清洗气体管嘴被安置得靠近所述工艺气体管嘴。
2. 根据权利要求l所述的设备，还包括驱动部件，用来在所述舟被加载到所述反应腔 中之后通过与所述多个支撑辊中的任何一个支撑辊相接触而转动所述一对转动盘。
3. 根据权利要求1所述的设备，还包括加热器加载部件，用来在所述舟被加载到所述 反应腔中之后通过将所述加热器插入所述衬托器的内部空间而使所述一对加热器移动到 所述半导体基底的背面附近。
4. 根据权利要求1所述的设备，还包括管嘴升降部件，用来在所述舟被加载到所述反 应腔中之前将所述排气管嘴置于所述反应腔的下部以避免在所述排气管嘴和所述一对衬 托器之间产生摩擦，以及用来在所述舟被加载到所述反应腔中之后将所述排气管嘴插入所 述一对衬托器中以环绕所述半导体基底的下边缘。
5. 根据权利要求1所述的设备，还包括环境气体管嘴，用来提供能够维持所述反应腔 中的气氛并防止在所述半导体基底的背面产生沉积的环境气体。
全文摘要
一种半导体制造设备包括反应腔，用来提供密封的工艺空间；舟，用来向所述反应腔加载或从所述反应腔卸载一对半导体基底，其中，所述舟包括衬托器和由多个支撑辊可转动地支撑的转动盘，每个半导体基底分别被安装在每个衬托器上，而每个衬托器则分别被安装在每个转动盘上；加热器，被安置在所述半导体基底的背面处，用于在所述反应腔中进行外延处理；工艺气体管嘴，被安置得环绕所述半导体基底的上边缘；排气管嘴，被安置得环绕所述半导体基底的下边缘；以及清洗气体管嘴，用来提供能够防止在所述工艺气体管嘴的外壁上产生沉积的清洗气体，其中，所述清洗气体管嘴被安置得靠近所述工艺气体管嘴。
文档编号H01L21/20GK101779272SQ200780100196
公开日2010年7月14日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年8月22日
发明者张泽龙, 李永浩, 李炳一, 白承范 申请人:泰拉半导体株式会社