本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制程系統(tǒng)中降壓方法及其降壓設(shè)備，尤指一種通過將升溫裝置置于腔室內(nèi)，使實際氣壓在下降至真空氣壓之間并介于真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時，通過關(guān)閉升溫裝置的復(fù)數(shù)個加熱單元來進(jìn)行降壓的方法及其降壓設(shè)備。

背景技術(shù)：

一般而言，目前半導(dǎo)體制程系統(tǒng)(如枚葉式(cluster)或在線式(in line)制程系統(tǒng))的基板進(jìn)出腔室通常僅能用來進(jìn)行基板取放操作，因此，半導(dǎo)體制程系統(tǒng)往往需額外配置有快速升溫腔室以對基板進(jìn)行升溫操作，從而造成制程效率下降以及腔室建構(gòu)成本增加的問題。

雖然上述問題可通過將快速升溫裝置設(shè)置于基板進(jìn)出腔室中，從而使得快速升溫裝置對設(shè)置于基板進(jìn)出腔室中的基板進(jìn)行升溫操作的配置來解決，但是由于快速升溫裝置采用輻射加熱設(shè)計，故快速升溫裝置極其容易在基板進(jìn)出腔室使用抽氣裝置進(jìn)行降壓至真空氣壓操作的期間產(chǎn)生真空電弧，從而導(dǎo)致加熱單元(如紅外線燈管等)爆裂損毀的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在提供一種降壓方法，具體提供一種使用抽氣裝置以及升溫裝置對至少設(shè)有一個板件的腔室進(jìn)行降壓升溫操作，所述升溫裝置包含復(fù)數(shù)個加熱單元，所述降壓方法包括：

所述抽氣裝置對所述腔室進(jìn)行抽氣以將所述腔室實際氣壓降低至真空氣壓；

所述腔室實際氣壓下降至真空氣壓期間且在真空電弧發(fā)生壓力范圍之外時，開啟所述升溫裝置的復(fù)數(shù)個所述加熱單元，以將至少一個所述板件加熱至制程溫度；以及

所述腔室實際氣壓在下降至真空氣壓期間且介于所述真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時，關(guān)閉所述升溫裝置的復(fù)數(shù)個所述加熱單元。。

本發(fā)明還可包含以下技術(shù)特征：

所述真空電弧發(fā)生壓力范圍為0.1torr～100torr。

所述真空電弧發(fā)生壓力范圍為0.5torr～50torr。

所述每一加熱單元與所述腔室的接地距離大于15mm。

所述每一加熱單元為紅外線燈管。

所述升溫裝置施加于每一加熱單元的電壓介于220V～380V之間。

所述抽氣裝置對所述腔室進(jìn)行抽氣以將所述腔室實際氣壓降低至真空氣壓的步驟包括：

所述抽氣裝置以分段式抽氣方式對所述腔室進(jìn)行抽氣，以使所述腔室實際氣壓分段地下降至真空氣壓。

所述腔室的所述制程溫度大于特定值時，以氮氣充填方式進(jìn)行回壓操作。

所述腔室的所述制程溫度小于特定值時，以干燥空氣充填方式進(jìn)行回壓操作。

本發(fā)明的目的在提供一種降壓設(shè)備，具體包括：

腔室，所述腔室設(shè)有至少一個板件；

抽氣裝置，連通于所述腔室的所述抽氣裝置對所述腔室進(jìn)行抽氣，用來降低所述腔室實際氣壓至真空氣壓；

升溫裝置，所述升溫裝置設(shè)置于所述腔室中且具有復(fù)數(shù)個加熱單元，用來于所述腔室實際氣壓在下降至真空氣壓期間且介于真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時關(guān)閉復(fù)數(shù)個所述加熱單元，以及用來于所述腔室實際氣壓在下降至真空氣壓期間且在所述真空電弧發(fā)生壓力范圍之外時開啟復(fù)數(shù)個所述加熱單元，以將所述至少一個板件加熱至制程溫度。

所述真空電弧發(fā)生壓力范圍為0.1torr～100torr。

所述真空電弧發(fā)生壓力范圍為0.5torr～50torr。

所述每一加熱單元與所述腔室的接地距離大于15mm。

所述每一加熱單元為紅外線燈管。

所述升溫裝置施加于所述每一加熱單元的電壓介于220V～380V之間。

所述抽氣裝置以分段式抽氣方式對所述腔室進(jìn)行抽氣，以使所述腔室實際氣壓分段地下降至所述真空氣壓。

當(dāng)所述制程溫度大于特定值時，所述腔室以氮氣充填方式進(jìn)行回壓操作。

當(dāng)所述制程溫度小于特定值時，所述腔室以干燥空氣充填方式進(jìn)行回壓操作。

下面結(jié)合附圖例舉較佳實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

附圖說明

圖1為根據(jù)降壓設(shè)備立體示意圖。

圖2為圖1降壓設(shè)備沿剖面線A-A的剖面示意圖。

圖3為使用抽氣裝置以及升溫裝置對設(shè)有板件的腔室進(jìn)行降壓升溫操作的降壓方法流程圖。

圖4為壓力與是否加熱圖2腔室板件的對應(yīng)關(guān)系圖一。

圖5為壓力與是否加熱圖2腔室板件的對應(yīng)關(guān)系圖二。

圖6為壓力與是否加熱圖2腔室板件的對應(yīng)關(guān)系圖三。

10-降壓設(shè)備，12-腔室，13-板件，14-抽氣裝置，16-升溫裝置，17-加熱單元，P-壓力，T-時間，F(xiàn)-OFF(停止加熱)，N-ON(開始加熱)，P₀-初始?xì)鈮?，P₁-第一設(shè)定氣壓，P₂-第二設(shè)定氣壓，P₃-第三設(shè)定氣壓，D-接地距離

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并不是把本發(fā)明的實施范圍局限于此。

參照圖1及圖2，降壓設(shè)備10包含腔室12、抽氣裝置14，以及升溫裝置 16。腔室12可為常見應(yīng)用在半導(dǎo)體制程系統(tǒng)(如枚葉式制程系統(tǒng)、在線式制程系統(tǒng)、在線式枚葉(linear cluster)制程系統(tǒng)等)中用于板件13進(jìn)出操作上的進(jìn)出腔室12，且可用來設(shè)置至少一個板件13(如基板、晶圓與托盤之組合等，于圖1中顯示兩個，但不受此限)，其相關(guān)腔室12設(shè)計已于現(xiàn)有技術(shù)中多有揭露，故于此不再贅述。抽氣裝置14可為常見應(yīng)用在半導(dǎo)體制程系統(tǒng)中用于抽真空操作上的真空泵浦，且連通于腔室12以對腔室12進(jìn)行抽氣，藉以用來降低腔室12的實際氣壓至真空氣壓，從而達(dá)到板件13可在真空氣壓下進(jìn)入半導(dǎo)體制程系統(tǒng)中的目的。升溫裝置16設(shè)置于腔室12中且具有復(fù)數(shù)個加熱單元17，每一加熱單元17優(yōu)選地為紅外線燈管(如碘鎢燈管等)，但不受此限，也就是說，只要是可用來在真空環(huán)境中進(jìn)行加熱的加熱設(shè)備，其均可為本發(fā)明所采用?；谏鲜觯郎匮b置16即可通過輻射加熱方式對板件13進(jìn)行加熱而達(dá)到快速升溫的目的，以使得板件13的溫度可達(dá)到半導(dǎo)體制程所需的制程溫度。

參照圖3的流程圖，使用抽氣裝置14以及升溫裝置16對設(shè)有板件13的腔室12進(jìn)行降壓升溫操作的降壓方法包含下列步驟：

步驟300：抽氣裝置14對腔室12進(jìn)行抽氣以將腔室12的氣壓從實際氣壓降低至真空氣壓。

步驟302：升溫裝置16于腔室12的實際氣壓在下降至真空氣壓的期間且大于真空電弧發(fā)生壓力范圍最大值時，開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以對板件13進(jìn)行加熱。

步驟304：升溫裝置16于腔室12的實際氣壓在下降至真空氣壓的期間且介于真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時，關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17以停止對板件13進(jìn)行加熱。

步驟306：升溫裝置16于腔室12的實際氣壓在下降至真空氣壓的期間且小于真空電弧發(fā)生壓力范圍最小值時，開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17，以將板件13 加熱至制程溫度。

針對上述降壓方法進(jìn)行詳細(xì)描述，請同時參照圖2、圖3及圖4，首先，在板件13進(jìn)入腔室12之后，抽氣裝置14可對腔室12進(jìn)行抽氣以使得腔室12的實際氣壓可從初始?xì)鈮篜₀(如一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓760torr)下降至真空氣壓(步驟300)，舉例來說，由圖4可知，降壓設(shè)備10可采用抽氣裝置14以分段式抽氣之方式對腔室12進(jìn)行抽氣且升溫裝置16同時對板件13進(jìn)行加熱的設(shè)計，更詳細(xì)地說，抽氣裝置14可先在將腔室12的實際氣壓從初始?xì)鈮篜₀下降至第一設(shè)定氣壓P₁(如380torr)后停止抽氣一段時間(如從時間t₁到時間t₂)，接著再將腔室12的實際氣壓從第一設(shè)定氣壓P₁持續(xù)下降至小于第三設(shè)定氣壓P3的真空氣壓。在上述期間，升溫裝置16可在從時間t₁到時間t₃期間開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以加熱板件13，且在從時間t3到時間t4期間(即對應(yīng)從第二設(shè)定氣壓P₂下降至第三設(shè)定氣壓P₃期間)關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17以停止對板件13加熱，以及在從時間t₄到時間t₅期間(即對應(yīng)從第三設(shè)定氣壓P₃下降至小于第三設(shè)定氣壓P₃之真空氣壓期間)開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以繼續(xù)加熱板件13至制程溫度；其中，優(yōu)選地，第二設(shè)定氣壓P₂設(shè)為15torr(可視為此實施例真空電弧發(fā)生壓力范圍最大值)；優(yōu)選地，第三設(shè)定氣壓P3設(shè)為0.5torr(可視為此實施例真空電弧發(fā)生壓力范圍最小值)，也就是說，優(yōu)選地，此實施例真空電弧發(fā)生壓力范圍為0.5torr～15torr，但不受此限，其范圍設(shè)定值可根據(jù)降壓設(shè)備10實際使用需求而有所變化，舉例來說，在實際應(yīng)用中，本發(fā)明所采用真空電弧發(fā)生壓力范圍可為0.1torr～100torr，而可較佳地為0.5torr～50torr。

需注意的是，降壓設(shè)備10亦可采用輪流進(jìn)行抽氣裝置14的抽氣操作與升溫裝置16的加熱操作的設(shè)計以提升降壓設(shè)備10在降壓加熱操作上的變化彈性，舉例來說，請參照圖5，降壓設(shè)備10可采用先開啟抽氣裝置14對腔室12進(jìn)行抽氣后再接著使用升溫裝置16對板件13進(jìn)行加熱的設(shè)計，更詳細(xì)地說， 抽氣裝置14可先在將腔室12實際氣壓從初始?xì)鈮篜₀下降至第三設(shè)定氣壓P₃后(即從時間t₆到時間t₇)停止抽氣一段時間(即從時間t₇到時間t₈)，接著再將腔室12實際氣壓從第三設(shè)定氣壓P₃繼續(xù)下降至小于第三設(shè)定氣壓P₃真空氣壓。在上述期間，升溫裝置16可在從開始到時間t₈期間(即對應(yīng)從初始?xì)鈮篜0下降至第三設(shè)定氣壓P₃期間)關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17，且在從時間t₈到時間t₉期間開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以直接加熱板件13至制程溫度。

除此之外，請參照圖6，其為根據(jù)本發(fā)明另一實施例所提出壓力以及是否加熱圖2腔室12板件13對應(yīng)關(guān)系圖，在此實施例中，降壓設(shè)備10可采用抽氣裝置14對腔室12進(jìn)行抽氣并同時使用升溫裝置16對板件13進(jìn)行加熱的設(shè)計，更詳細(xì)地說，抽氣裝置14可先在將腔室12實際氣壓從初始?xì)鈮篜₀下降至第二設(shè)定氣壓P₂后(即從開始到時間t₁₀)停止抽氣一段時間(即從時間t10到時間t₁₁)，接著再將腔室12的實際氣壓從第二設(shè)定氣壓P₂下降至第三設(shè)定氣壓P₃(即從時間t₁₁到時間t₁₂)并從第三設(shè)定氣壓P₃繼續(xù)下降至小于第三設(shè)定氣壓P₃的真空氣壓。在上述期間，升溫裝置16系可在從開始到時間t₁₁期間(即對應(yīng)從初始?xì)鈮篜₀下降至第二設(shè)定氣壓P₂期間)開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以加熱板件13，且在從時間t₁₁到時間t₁₂期間(即對應(yīng)從第二設(shè)定氣壓P₂下降至第三設(shè)定氣壓P₃期間)關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17，以及在從時間t₁₂到時間t₁₃期間(即對應(yīng)從第三設(shè)定氣壓P₃下降至小于第三設(shè)定氣壓P₃之真空氣壓之期間)開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以加熱板件13至制程溫度。至于采用上述何種設(shè)計，可根據(jù)降壓設(shè)備10實際應(yīng)用需求而定。

由圖4可知，在上述抽氣裝置14對腔室12進(jìn)行抽氣以使得腔室12實際氣壓從初始?xì)鈮篜0下降至真空電弧發(fā)生壓力范圍最大值(即第二設(shè)定氣壓P2)的過程中，升溫裝置16可開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以加熱板件13(步驟302)，而為了避免真空電弧的發(fā)生，在抽氣裝置14繼續(xù)對腔室12進(jìn)行抽氣以使得腔室12實際氣壓從真空電弧發(fā)生壓力范圍最大值(即第二設(shè)定氣壓P2)下降至 真空電弧發(fā)生壓力范圍最小值(即第三設(shè)定氣壓P3)的期間，升溫裝置16可相對應(yīng)地關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17以停止對板件13加熱(步驟304)。如此一來，通過上述升溫裝置16于腔室12實際氣壓介于真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)(即從第二設(shè)定氣壓P2到第三設(shè)定氣壓P3)時關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17的設(shè)計，降壓設(shè)備10即可切實地防止真空電弧的發(fā)生，進(jìn)而有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中所提及加熱單元在腔室降壓期間爆裂損毀的問題。

接下來，在腔室12實際氣壓下降至小于真空電弧發(fā)生壓力范圍最小值后，此時，若是板件13溫度仍然小于制程溫度，則升溫裝置16可再次開啟復(fù)數(shù)個加熱單元17以繼續(xù)對板件13加熱(步驟306)，且抽氣裝置14可繼續(xù)對腔室12進(jìn)行抽氣，直到腔室12實際氣壓下降至真空氣壓以及板件13溫度上升至制程溫度為止，如此即可完成降壓設(shè)備10的降壓加熱操作并可繼續(xù)進(jìn)行將板件13經(jīng)由腔室12進(jìn)入下一個半導(dǎo)體制程腔室的操作。另一方面，若是上述板件13溫度已經(jīng)等于制程溫度，則可省略步驟306，也就是說，在此情況下，只要等到抽氣裝置14對腔室12進(jìn)行抽氣以使得腔室12實際氣壓下降至真空氣壓，降壓設(shè)備10即可直接執(zhí)行將板件13經(jīng)由腔室12進(jìn)入下一個半導(dǎo)體制程腔室的操作，而無須進(jìn)行開啟加熱單元17的加熱操作。

在實際應(yīng)用中，如圖2所示，每一加熱單元17與腔室12的接地距離D優(yōu)選地大于15mm以便更加切實地防止真空電弧的發(fā)生。另外，由上述可知，降壓設(shè)備10可通過上述降壓方法從而能夠有效地防止真空電弧的發(fā)生，因此，升溫裝置16所能施加于每一加熱單元17的電壓可進(jìn)一步地調(diào)升(例如介于220V～380V之間，但不受此限)，從而有效地提升升溫裝置16的加熱效率。

除此之外，為了進(jìn)一步地避免腔室12內(nèi)部結(jié)構(gòu)件(如鏡面反射片件等)在后續(xù)腔室12進(jìn)行回壓的過程中與回壓氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而氧化銹蝕的情況發(fā)生，若是上述制程溫度大于特定值(如200℃)時，降壓設(shè)備10可采用以氮氣充填方式進(jìn)行腔室12的回壓操作；反之，若是上述制程溫度小于上述特定 值時，降壓設(shè)備10則是可采用以干燥空氣充填方式進(jìn)行腔室12的回壓操作。

綜上所述，本發(fā)明降壓方法為通過使用抽氣裝置14和升溫裝置16對至少設(shè)有一板件13的腔室12進(jìn)行降壓升溫操作，所述升溫裝置16包含復(fù)數(shù)個加熱單元17，所述降壓方法包含通過所述抽氣裝置14對所述腔室12進(jìn)行抽氣，使得所述腔室12由實際氣壓降至真空氣壓；當(dāng)所述腔室12從所述實際氣壓下降至所述真空氣壓且落在真空電弧發(fā)生壓力范圍之外時，開啟置于所述腔室12設(shè)置的所述升溫裝置16的復(fù)數(shù)個所述加熱單元17以加熱至少一個所述板件13至制程溫度；以及所述腔室12從所述實際氣壓下降至所述真空氣壓且介于所述真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時，關(guān)閉所述腔室12設(shè)置的所述升溫裝置16的所述多個加熱單元17。本發(fā)明降壓設(shè)備10包含腔室12、抽氣裝置14，以及升溫裝置16。所述腔室12至少設(shè)有一板件13。所述抽氣裝置14連通于所述腔室12以對所述腔室12進(jìn)行抽氣，用來將所述腔室12實際氣壓降低至真空氣壓。所述升溫裝置16設(shè)置于所述腔室12中且具有復(fù)數(shù)個加熱單元17，用來于所述腔室12中所述實際氣壓在下降至所述真空氣壓期間且在真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時關(guān)閉復(fù)數(shù)個所述加熱單元17，以及用來于所述腔室12中所述實際氣壓在下降至所述真空氣壓期間且在所述真空電弧發(fā)生壓力范圍之外時開啟復(fù)數(shù)個所述加熱單元17，以加熱至少一個所述板件13至制程溫度。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用將升溫裝置16直接內(nèi)置于腔室12中的設(shè)計以及升溫裝置16于腔室12實際氣壓介于真空電弧發(fā)生壓力范圍內(nèi)時關(guān)閉復(fù)數(shù)個加熱單元17的降壓升溫設(shè)計，如此一來，本發(fā)明不僅可省略快速升溫腔室12的額外配置從而提升半導(dǎo)體制程效率并降低腔室12建構(gòu)成本，同時亦可切實地防止真空電弧的發(fā)生，從而有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中所提及的加熱單元17在腔室12降壓期間爆裂損毀的問題。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，包含在本發(fā)明專利申請的保護(hù)范圍內(nèi)。