薄膜沉積裝置的製作方法

2023-05-10 07:10:06 3

專利名稱：薄膜沉積裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種薄膜沉積裝置，特別是一種具有一承載盤模塊的薄膜沉積裝置。
背景技術：
薄膜沉積(Thin Film Deposition)可應用於各種物品或組件,例如半導體組件等的表面處理；它是一種在各種材料，例如金屬、超硬合金、陶瓷及晶圓基板的表面上，成長一層或多層同質或異質材料薄膜的工藝。依據沉積過程是否含有化學反應，薄膜沉積可區分為物理氣相沉積(PhysicalVapor Deposition,簡稱 PVD)及化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,簡稱 CVD)。隨著沉積技術及沉積參數差異，所沉積薄膜的結構可能是「單晶」、「多晶」、或「非 結晶」的結構。單晶薄膜的沉積在集成電路工藝中特別重要，稱為「磊晶」(epitaxy)。磊晶成長的半導體薄膜的主要優點是因為在沉積過程中可直接摻雜施體或受體，因此可精確控制薄膜中的「摻質分布」(dopant profile),並且不包含氧與碳等雜質。金屬有機化學氣相沉積(Metal-OrganicChemical Vapor Deposition,簡稱M0CVD)，其原理是利用承載氣體(carrier gas)攜帶氣相反應物，或是前驅物進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，而高溫會觸發單一或是數種氣體間的化學反應，使通常為氣態的反應物被轉換為固態的生成物，並沉積在晶圓表面上。當以金屬有機化學氣相沉積方法形成各種組件，例如發光二極體時，組件的合格率、產率、質量與工藝息息相關,而工藝的質量取決於反應腔體(reactor chamber)內部氣體流場的穩定性、溫度控制、氣體控制等等因素，其中各因素對於沉積物的均勻性(uniformity)均有重大影響。承載盤(susceptor)為轉動設計以帶動晶圓旋轉,藉此提高晶圓上方氣體濃度均勻性，得到一致的膜厚；藉由旋轉晶圓也可以提高受熱均勻性，得到優選的薄膜質量。通常，基板旋轉裝置可以分為主承載盤(susceptor)與衛星承載盤(satellite wafer holder),其中，衛星承載盤用以承載單一或多個晶圓並進行自轉運動，而主承載盤用以承載單一或多個衛星承載盤並進行公轉運動。

發明內容
本發明涉及一種薄膜沉積裝置，特別是一種具有一承載盤模塊的薄膜沉積裝置。本發明一實施例提供一種薄膜沉積裝置，包括一反應腔；位於所述反應腔內的一承載盤模塊，該承載盤模塊用以承載至少一個晶圓，其中，所述承載盤模塊包含一平面式主承載盤(planer type main susceptor)以及一個或多個衛星承載盤,所述主承載盤上方設置有一個或多個所述衛星承載盤，當所述主承載盤旋轉時，以離心力帶動一個或多個所述衛星承載盤向徑向外側滑行；設置於主承載盤外側的至少一個定子，當所述主承載盤旋轉時，一個或多個所述衛星承載盤被離心力帶動向外側滑行而摩擦所述定子，藉此旋轉一個或多個所述衛星承載盤；設置於主承載盤下方的一加熱模塊，用以加熱該晶圓；以及一驅動模塊，用以驅動所述主承載盤旋轉。根據本發明實施例，僅使用単一驅動力，即可驅動主承載盤與所有衛星承載盤，同時，還可以提高薄膜沉積的均勻性。


圖I顯示了本發明優選實施例的薄膜沉積裝置；圖2顯示了根據本發明一實施例的容槽與滑板；圖3A與圖3B分別顯示了根據本發明一實施例薄膜沉積裝置的滑板、衛星承載盤與定子接觸如和接觸後的情形； 圖4A與圖4B分別顯示了根據本發明另ー實施例薄膜沉積裝置的滑板、衛星承載盤與定子接觸前和接觸後的情形；圖5顯示了本發明承載盤模塊的運作原理示意圖；以及圖6顯示了根據本發明一實施例的承載盤模塊及其驅動模塊。主要組件符號說明I 承載盤模塊10 主承載盤11 衛星承載盤Ila 掛耳12 定子13 旋轉中心14 容槽14a 側壁14b 側壁14c 第一溝槽15 滑板15a 第二溝槽15b 凹槽15c 凹 ロ15d 穿槽16 晶圓17 滾珠18 旋轉殼19 驅動模塊19a 從動內齒輪19b 主動外齒輪19c 馬達
具體實施方式
以下將詳述本案的各實施例，並配合附圖作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地應用在其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以權利要求為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或組件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要的限制。圖式中相同或類似的組件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表組件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。圖I顯示了本發明優選實施例的薄膜沉積裝置。為求圖標簡潔，僅顯示其主要特徵，一承載盤模塊1，其餘組件包括一反應腔、一加熱模塊，以及一驅動模塊並未繪出。參照圖I與圖5，承載盤模塊I位於前述反應腔內，主要包含一主承載盤10、多個衛星承載盤11、一定子12、一旋轉中心13、多個容槽14、多個滑板15、多個晶圓16。前述驅動模塊設置於主承載盤10內，其驅動主承載盤10以旋轉中心13為中心，以順時針方向或逆時針方向旋轉。優選地，主承載盤10的表面大致為一平面，且其徑向外側邊緣的頂部挖空，形成多個容槽14以分別容納一個滑板15，並允許滑板15進出主承載盤10外側邊緣，其中，每一容槽 14具有一側壁14a靠近主承載盤10的內側，即，靠近旋轉中心13。定子12設置於主承載盤10的外側，但不與主承載盤10接觸。另外，容槽14的輪廓與滑板15的輪廓大致相同；在本實施例中，其輪廓近似為一六邊形，但不限於此。每一容槽14內設置有一滑板15，每一滑板15承載一個衛星承載盤11，其上方設置有許多晶圓16。前述加熱模塊可設置於主承載盤10下方，用以加熱晶圓16。當主承載盤10尚未被驅動旋轉，滑板15的一側抵住容槽14的側壁14a ;當主承載盤10被驅動旋轉,會施加一離心力使滑板15向主承載盤10的徑向外側(radially outward)滑行而摩擦定子12，藉此旋轉衛星承載盤11。圖2顯示了根據本發明一實施例的容槽14與滑板15。在本實施例中，主承載盤10的容槽14具有與滑板15的行進方向平行的兩側壁14b，兩側壁14b可分別具有一第一溝槽(groove) 14c以容納多個滾珠17，藉此構成一線性滑軌，可導引滑板15朝徑向外側滑行。另外，優選地，滑板15的兩側分別設有對應第一溝槽14c的一第二溝槽15a，且第一溝槽14c與第二溝槽15a夾持多個滾珠17。另外，因為主承載盤10下方設置有加熱模塊，前述線性滑軌設置於容槽14側面，而不是容槽14的底面。另外，線性滑軌沒有限位裝置來限制滑板15的滑動距離，以確保滑板15 —定會接觸到定子12 ;即使定子12因為長期使用而磨損，離心力還是可以將滑板15推到外側直到接觸定子12為止。圖3A與圖3B分別顯示了根據本發明一實施例的薄膜沉積裝置的滑板15、衛星承載盤11與定子12接觸前和接觸後的情形。在本實施例中，滑板15上方形成凹槽15b以容置衛星承載盤11，且滑板15外側邊緣底部挖空，形成凹口 15c，凹口 15c與凹槽15b部分連通，以便於暴露衛星承載盤11的部分下部，藉此接觸定子12。圖4A與圖4B分別顯示了根據本發明另一實施例的薄膜沉積裝置的滑板15、衛星承載盤11與定子12接觸前和接觸後的情形。在本實施例中，滑板15具有一穿槽15d以容置衛星承載盤11，衛星承載盤11藉由一掛耳Ila懸掛於穿槽15d上，滑板15外側邊緣底部挖空，形成凹口 15c，凹口 15c與穿槽15d部分連通，以便於暴露衛星承載盤11的部分下部，藉此接觸定子12。本實施例的滑板15結構可提高晶圓受熱效率與均勻性。
值得注意的是，為提供驅動カ來旋轉衛星承載盤11，定子12的硬度小於或等於衛星承載盤11的硬度。在ー實施例，定子12的材質可包含石墨。在ー範例中，衛星承載盤11的數量可以是ー個；在另ー範例中，定子的數量可以是多個。圖5顯示本發明承載盤模塊的運作原理示意圖。承載盤模塊I包含一平面式主承載盤10，其上方設置有一個或多個衛星承載盤11，優選為平面式衛星承載盤11 ;當主承載盤10以順時針(或逆時針)方向旋轉吋，以離心カ帶動平面式衛星承載盤11向外側滑行，使衛星承載盤11與設置於主承載盤10外側的一定子12摩擦，藉此帶動衛星承載盤11以逆時針(或順時針)方向旋轉。在本文中，「一平面式物品」指的是「一具有至少ー個水平表面的物品」。 前述各實施例是ー種適用於有機金屬化學氣相沉積(Metal-Organic ChemicalVapor Deposition, MOCVD)的薄膜沉積裝置,但也適用於其它類型的薄膜沉積裝置。圖6顯示了根據本發明一實施例的承載盤模塊及其驅動模塊。在本實施例中，薄膜沉積裝置還包含一旋轉殼18,主承載盤10為旋轉殼18的頂面,前述加熱模塊位於旋轉殼18內部，ー驅動模塊19位於旋轉殼18的底部。驅動模塊包括ー從動內齒輪19a、至少ー個主動外齒輪1%、ー馬達19c。旋轉殼18架設於從動內齒輪19a上。主動外齒輪19b通過嚙合來驅動從動內齒輪19a。馬達19c用以驅動主動外齒輪19b。以上，本發明薄膜沉積裝置的優點在於，僅需提供主承載盤旋轉的驅動力，使主承載盤以離心カ驅動衛星承載盤旋轉，如此不需額外提供動力，可降低設備與操作成本。另夕卜，在ー範例中，薄膜沉積裝置的承載盤模塊，包含皆為平面式的主承載盤與衛星承載盤，如此可以增加薄膜沉積的均勻性。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並非用以限定本發明；凡其它在未脫離發明所公開的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在權利要求中。
權利要求
1.一種薄膜沉積裝置，包括 一反應腔； 位於所述反應腔內的一承載盤模塊，該承載盤模塊用以承載至少一個晶圓，其中，該承載盤模塊包含一平面式主承載盤以及一個或多個衛星承載盤，所述主承載盤上方設置有一個或多個所述衛星承載盤，當所述主承載盤旋 轉時，以離心力帶動一個或多個所述衛星承載盤向徑向外側滑行； 設置於主承載盤外側的至少一個定子，當所述主承載盤旋轉時，一個或多個所述衛星承載盤被離心力帶動向外側滑行而摩擦所述定子，藉此旋轉一個或多個所述衛星承載盤； 設置於主承載盤下方的一加熱模塊，用以加熱所述晶圓；以及 一驅動模塊，用以驅動所述主承載盤旋轉。
2.如權利要求I的薄膜沉積裝置，其中所述主承載盤上方設置有多個所述衛星承載盤，且所有衛星承載盤同時被驅動而旋轉。
3.如權利要求I的薄膜沉積裝置，所述衛星承載盤為平面式衛星承載盤。
4.如權利要求I的薄膜沉積裝置，將所述主承載盤徑向外側邊緣頂部挖空，形成容槽以容納滑板，並允許滑板進出主承載盤外側邊緣。
5.如權利要求4的薄膜沉積裝置，其中所述主承載盤的所述容槽具有與所述滑板行進方向平行的兩側壁，兩側壁分別具有一第一溝槽以容納多個滾珠，藉此提供線性滑軌的導引功能。
6.如權利要求項的薄膜沉積裝置，其中所述滑板的兩側對應於所述第一溝槽分別設有一第二溝槽，所述第一溝槽與所述第二溝槽夾持所述多個滾珠。
7.如權利要求4的薄膜沉積裝置，所述滑板上方形成凹槽以容置衛星承載盤，所述滑板外側邊緣底部被挖空，形成凹口，凹口與凹槽部分連通，以便於暴露所述衛星承載盤的部分下部，藉此接觸所述定子。
8.如權利要求4的薄膜沉積裝置，所述滑板具有一穿槽以容置衛星承載盤，所述衛星承載盤藉由一掛耳懸掛於所述穿槽上，所述滑板外側邊緣底部被挖空，形成凹口，凹口與穿槽部分連通，以便於暴露所述衛星承載盤的部分下部，藉此接觸所述定子。
9.如權利要求I的薄膜沉積裝置，其中所述定子的硬度小於或等於所述衛星承載盤的硬度。
10.如權利要求I的薄膜沉積裝置，還包含一旋轉殼，所述主承載盤為所述旋轉殼的頂面，所述加熱模塊位於所述旋轉殼內部，所述驅動模塊位於所述旋轉殼的底部。
11.如權利要求10的薄膜沉積裝置，其中所述驅動模塊包含 一從動內齒輪，所述旋轉殼架設於該從動內齒輪上； 至少一個主動外齒輪，藉由該主動外齒輪嚙合來驅動所述從動內齒輪；以及 一馬達，用以驅動所述至少一個主動外齒輪。
12.如權利要求I的薄膜沉積裝置，是用於一有機金屬化學氣相沉積的薄膜沉積裝置。
全文摘要
本發明提供一種具有一承載盤模塊的薄膜沉積裝置。在一實施例中，承載盤模塊包含一平面式主承載盤與多個衛星承載盤，其中，僅使用單一驅動力驅動主承載盤，即可通過離心力帶動衛星承載盤朝徑向外側滑行，使衛星承載盤與設置於主承載盤外側的一定子摩擦，進而驅動衛星承載盤。
文檔編號C23C16/44GK102766850SQ20111011701
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者方政加, 楊成傑 申請人:綠種子能源科技股份有限公司