用于在基板上形成层的设备和在基板上形成层的方法技术

公开了一种用于形成层的设备和一种在基板上形成层的方法。所述设备包括：转移腔室，在所述转移腔室中转移基板；沉积腔室，所述沉积腔室设置在所述转移腔室的一侧处，并且对所述基板执行沉积工艺，由此在所述基板上形成所述层；以及至少一个脱氢腔室，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处，并且对所述基板上的所述层执行脱氢工艺，以减小所述层中的氢浓度。因此，在不从所述设备卸载所述基板的情况下，在所述设备中执行脱氢工艺。

【技术实现步骤摘要】
用于在基板上形成层的设备和在基板上形成层的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年9月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0123782的优先权，该韩国专利申请的内容的全文以引用方式并入本文中。
示例实施例涉及用于在基板上形成层的设备和使用该设备形成层的方法，并且更具体地，涉及安装有低温沉积腔室和脱氢腔室的用于形成薄层的设备以及使用该设备在基板上形成非晶硅层的方法。
技术介绍
非晶硅层已被广泛用于制造半导体器件。例如，非晶硅层可用作形成多晶硅层的前体，或者可在半导体器件的制造工艺中用作虚设层和/或牺牲层。另外，非晶硅层也可用作用于在晶片上形成图案的掩模图案。一般来讲，非晶硅层通常是通过诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺的低温沉积工艺形成在基板上的。由于通常使用硅烷(SiH4)气体或乙硅烷(Si2H6)气体作为用于形成非晶硅层的常规低温沉积工艺的源气体，因此非晶硅层中必定富含氢(H)。在后续工艺中，非晶硅层中的氢(H)以氢气泡的形式从非晶硅层中排出。氢气泡通常使非晶硅层的组成和/或形状的均匀性劣化，因此后续的层结构可能具有会因非晶硅层的非均匀组成和/或形状引起的各种缺陷。为此，通常将其上已形成有非晶硅层的基板转移到附加的退火腔室，并且进行相对长时间的脱氢工艺。退火腔室和沉积腔室之间的转移时间以及脱氢工艺的工艺时间会使半导体器件的整体制造效率显著下降。另外，为了与用于非晶硅层的沉积系统分开地单独安装脱氢腔室，用于形成非晶硅层的设备会需要更大的占用空间和更高的复杂度。由于需要减小半导体器件中的临界尺寸(CD)而导致在形成图案的蚀刻工艺中纵横比趋于相对高，因此用于将下面的层进行构图的掩模图案也会由于高纵横比而趋于使工艺缺陷增加。为此，在用于形成掩模图案的工艺中已经广泛使用了多步蚀刻技术以减少工艺缺陷。然而，当在非晶硅层和蚀刻停止层交替堆叠在下面的层上的多层结构中形成掩模层时，对于每个非晶硅层而言，都需要上述的腔室间转移和脱氢工艺。结果，用于形成多层掩模图案的工艺时间会显著增加，并且用于形成掩模图案的整体效率会显著下降。
技术实现思路
本专利技术构思的示例实施例提供了一种用于形成层的设备，在所述设备中，低温沉积腔室和脱氢腔室彼此接近以提高层的形成效率，并且还提供了使用以上设备在基板上形成薄层的方法。根据本专利技术构思的示例实施例，提供了一种设备，所述设备包括：装载口，在所述装载口上设置有基板保持器，所述基板保持器保持待处理的至少一个基板；转移腔室，所述转移腔室连接到所述装载口并且从所述基板保持器转移所述基板；沉积腔室，所述沉积腔室设置在所述转移腔室的一侧处，并且对通过转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板执行沉积工艺，由此在所述基板上形成所述层；以及至少一个脱氢腔室，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处，并且对通过所述转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板上的所述层执行脱氢工艺，由此减小所述层中的氢浓度。根据本专利技术构思的示例实施例，提供了一种在基板上形成薄层的方法。可在可设置在转移腔室的一侧处的沉积腔室中，在所述基板上形成薄层，并且可将其上形成有所述薄层的所述基板经由所述转移腔室从所述沉积腔室装载到脱氢腔室中。所述脱氢腔室可设置在所述转移腔室的另一侧处。在所述脱氢腔室中，可对所述基板上的所述薄层执行脱氢工艺以减小所述薄层中的氢浓度，并且可将其上可形成有具有低氢浓度的所述薄层的所述基板经由所述转移腔室从所述脱氢腔室转移到基板保持器。根据本专利技术构思的示例实施例，提供了一种设备，所述设备包括：转移腔室，所述转移腔室通过装载锁定腔室连接到装载口，其中，基板经由装载锁定腔室从所述装载口转移到所述转移腔室；沉积腔室，所述沉积腔室设置在所述转移腔室的一侧处并且连接到所述转移腔室，其中，所述基板从所述转移腔室转移到所述沉积腔室，以在所述沉积腔室中对所述基板执行沉积工艺，从而在所述基板上形成所述层；以及脱氢腔室，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处并且连接到所述转移腔室，其中，所述基板上的所述层经由所述转移腔室从所述沉积腔室转移到所述脱氢腔室，以在所述脱氢腔室中对所述基板上的所述层执行脱氢工艺，从而减小所述层中的氢浓度。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术构思的示例性实施例，本专利技术构思的这些和其他特征将变得更明显，在附图中：图1是示出根据本专利技术构思的示例实施例的用于形成层的设备的结构视图；图2是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图1中示出的用于形成层的设备的第一变型例的结构视图；图3是示出根据本专利技术构思的示例实施例的图1中示出的用于形成层的设备的第二变型例的结构视图；图4是示出根据本专利技术构思的示例实施例的用于在图1中示出的设备中在基板上形成薄层的工艺步骤的流程图；以及图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F是示出根据本专利技术构思的示例实施例的通过使用图4中示出的形成薄层的方法来形成半导体层的替代金属栅极的方法的工艺步骤的剖视图。由于图1至图3以及图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F旨在出于示出目的，因此附图中的元素不一定是按比例绘制的。例如，为了清晰目的，会放大或夸大这些元素中的一些元件。具体实施方式现在，将参考附图中示出的本专利技术构思的示例实施例，其中，同样的附图标记始终可表示同样的组件。图1是示出根据本专利技术构思的示例实施例的用于形成层的设备的结构视图。参照图1，根据本专利技术构思的示例实施例的用于在基板上形成层的设备1000可包括：装载口100，在其上可设置基板保持器101；口选择模块200，其用于从基板保持器101拾取待处理的工艺基板10，并且将处理后的基板10堆叠到装载口100上的基板保持器101中；装载锁定腔室300、转移腔室400和多个工艺腔室500，所述多个工艺腔室500围绕转移腔室400布置并且包括用于在工艺基板10上形成层的至少一个沉积腔室510和用于从工艺基板10上的层中去除氢的至少一个脱氢腔室520。在本专利技术构思的示例实施例中，装载口100可设置在口选择模块200的一侧处，并且可接纳其中可保持多个基板10的基板保持器101。基板保持器101可保持待处理的或者已经被处理的至少一个基板。例如，基板保持器101可包括晶片匣或前开式晶片传送盒(FOUP)。FOUP是外壳中不可去除的晶片匣。在本示例实施例中，装载口100可包括第一口110和第二口120，在第一口110中设置将在工艺腔室500中进行处理的基板10(下文中，称为工艺基板，即，待处理的基板)，在第二口120中设置已经在工艺腔室500中经过处理的基板10(下文中，称为处理后的基板)。基板10可包括其上没有形成层的诸如裸硅晶片或裸玻璃基板的裸基板或者其上已经形成有至少一个层结构的基板结构。例如，基板结构可包括其上可形成各种薄层的晶片结构或者在其上可形成薄膜晶体管(TFT)的平板显示装置的玻璃结构。基板10可以是任何合适的基板，并且可包括诸如(例如)硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或砷化镓(GaAs)的半导体材料、诸如(例如)氧化硅(SiO2)、铝(Al)、氧化铝(Al2O3)、陶瓷或石英的非半导体材料、或者它们的任何组合。口选择模块200可从第一口110中的基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成层的设备，所述设备包括：装载口，在所述装载口上设置有基板保持器，所述基板保持器保持待处理的至少一个基板；转移腔室，所述转移腔室连接到所述装载口，并且将所述基板转移到所述基板保持器或者从所述基板保持器转移所述基板；沉积腔室，所述沉积腔室设置在所述转移腔室的一侧处，并且对通过包括在所述转移腔室中的转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板执行沉积工艺，由此在所述基板上形成所述层；以及至少一个脱氢腔室，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处，并且对通过所述转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板上的所述层执行脱氢工艺，由此减小所述层中的氢浓度。

【技术特征摘要】
2017.09.25 KR 10-2017-01237821.一种用于形成层的设备，所述设备包括：装载口，在所述装载口上设置有基板保持器，所述基板保持器保持待处理的至少一个基板；转移腔室，所述转移腔室连接到所述装载口，并且将所述基板转移到所述基板保持器或者从所述基板保持器转移所述基板；沉积腔室，所述沉积腔室设置在所述转移腔室的一侧处，并且对通过包括在所述转移腔室中的转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板执行沉积工艺，由此在所述基板上形成所述层；以及至少一个脱氢腔室，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处，并且对通过所述转移单元从所述转移腔室转移来的所述基板上的所述层执行脱氢工艺，由此减小所述层中的氢浓度。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述沉积腔室包括等离子体增强化学气相沉积腔室，在所述等离子体增强化学气相沉积腔室中，在相对低的温度下执行所述沉积工艺。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述层包括非晶硅层，所述非晶硅层是使用硅前体和活化气体的混合物作为源气体，通过等离子体增强化学气相沉积工艺，在所述等离子体增强化学气相沉积腔室中形成在所述基板上的。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述相对低的温度在300℃至500℃的范围内。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述脱氢腔室包括紫外线腔室，在所述紫外线腔室中，在室温下将紫外线照射到所述基板上的所述层上，由此破坏所述层中的氢和硅之间的化学键。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述室温在10℃至30℃的范围内。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述脱氢腔室包括氢等离子体腔室，在所述氢等离子体腔室中，对所述基板上的所述层执行氢等离子体工艺，并且氢原子以氢气的形式与所述层分离。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述脱氢腔室包括紫外线区段和氢等离子体区段，在所述紫外线区段中，在室温下将紫外线照射到所述基板上的所述层上，由此破坏所述层中的氢和硅之间的化学键，在所述氢等离子体区段中，对所述基板上的所述层执行氢等离子体工艺，并且氢原子以氢气的形式与所述层分离。9.一种在基板上形成层的方法，所述方法包括：在设置在转移腔室的一侧处的沉积腔室中，在所述基板上形成层；将其上形成有所述层的所述基板经由所述转移腔室从所述沉积腔室装载到脱氢腔室中，所述脱氢腔室设置在所述转移腔室的另一侧处；在所述脱氢腔室中，对所述基板上的所述层执行脱氢工艺，以减小所述层中的氢浓度；以及将其上形成有具有低氢浓度的所述层的所述基板经由所述转移腔室从所述脱氢腔室转移到基板保持器。10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过使用硅前体和活化气体的混合物作为源气体进行等离子体增强化学气相沉积工艺，将所述层形成为非晶硅层，所述硅前体包括硅烷、乙硅烷和二氯硅烷中的至少一种，所述活化气体包括氦气、氖气、氩气和氪气中的至少一种。11.根据权利要求10所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承宪，柳庚玟，吴暻锡，玄尚镇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR