薄膜沉积旋转盘系统的制作方法

[0001]
本公开有关一种晶圆镀覆的技术，特别是指一种薄膜沉积旋转盘系统。


背景技术：

[0002]
半导体组件的制程会经过黄光、蚀刻、扩散再进入到薄膜的生成。半导体晶圆在薄膜沉积制程中，将晶圆设置在真空反应腔内的晶圆承载系统上，以利用气体喷射器将反应的气体水平喷射至晶圆上，以利用加热至高温500℃以上引起的物理或化学反应，从而在晶圆上沉积薄膜。
[0003]
晶圆承载系统包括一大承载盘，大承载盘上还设有复数小承载盘。在沉积的过程中，为了达到加热均匀性，大承载盘会缓慢旋转，转速为60rpm以下。除此之外，小承载盘(又称碟盘)也会相对旋转，小承载盘的转速视薄膜成长速率而定，通常为50rpm以上，通过大小承载盘的旋转能令晶圆达到成长均匀厚度薄膜的目的。
[0004]
目前一般小承载盘设计如图1所示，当晶圆90开始要成长薄膜时，旋转小承载盘96，以带动晶圆90做360度旋转。旋转的机制通过导入气流至导气管92后至两导气管开口920排出，以将承载晶圆90的小承载盘96浮起，且凭借一前一后特殊设计的两导气管开口920，可引导气流流动，带动浮起的小承载盘96旋转，最后气流由排气孔94排出。通过此机制可令晶圆90旋转以均匀接受气体喷射器98喷出的气体，以达到成长均匀厚度的薄膜的目的。
[0005]
但目前承载晶圆系统的设计，晶圆90与小承载盘96之间没有缝隙，使得机械手臂没有空间可深入小承载盘96中撷取晶圆90，无法因应自动化生产需求，令生产效率无法有效的提升。
[0006]
有鉴于此，本公开故针对上述现有技术的缺陷，提出一种薄膜沉积旋转盘系统，以有效克服上述的问题。


技术实现要素：

[0007]
本公开的主要目的在提供一种薄膜沉积旋转盘系统，其结构仅通过气体的控制，即可令晶圆推升至碟盘外，可有助于机械手臂取放晶圆，以因应自动化生产的需求，能有效提升生产效率。
[0008]
为达上述的目的，本公开提供一种薄膜沉积旋转盘系统，包括机台，机台上设有至少一晶圆凹座，晶圆凹座内设有碟盘，碟盘上设有晶圆容置槽。晶圆升降装置穿设于碟盘中央。机台上还设有第一输气通道，第一输气通道并连通晶圆凹座的空间，以输送气体至晶圆升降装置底部，令晶圆升降装置根据气体的流量升降。排气通道设置在机台上，并连通晶圆凹座的空间，令气体由排气通道排出，以调节晶圆升降装置。
[0009]
在本实施例中，晶圆升降装置还包括套管及顶柱，套管设置在晶圆凹座上，且套管上具有输气穿孔，及至少排气穿孔位于套管靠近顶部的位置，且排气穿孔连通输气穿孔。顶柱则穿设在套管的输气穿孔中，且顶柱上设有晶圆承载座，当第一输气通道输送气体至晶
圆升降装置底部时，令顶柱因气体的流量而上升，当顶柱位于套管内的高度超过排气穿孔时，气体由排气穿孔排出至晶圆凹座的空间，再由排气通道排出，以调节晶圆升降高度装置。
[0010]
在本实施例中，薄膜沉积旋转盘系统还包括第二输气通道设置在机台上，第二输气通道还通过至少两输气口连通晶圆凹座的空间，当第二输气通道通过至少两输气口输入气体至晶圆凹座的空间时，能举升并旋转碟盘，且气体由排气通道排出。
[0011]
在本实施例中，碟盘上还设有晶圆承载座凹槽，晶圆承载座凹槽吻合顶柱的晶圆承载座的形状，当碟盘上升时一并升举顶柱。
[0012]
在本实施例中，晶圆凹座上还设有顶柱容置凹槽以容置顶柱，且顶柱容置槽连通第一输气通道。
[0013]
在本实施例中，顶柱底部设有支撑杆。
[0014]
在本实施例中，碟盘上且位于套管的排气穿孔的一侧还设有排气间隙，令排气穿孔排气至排气通道。
[0015]
在本实施例中，薄膜沉积旋转盘系统还包括气体输出装置，气体输出装置连通第一输气通道与第二输气通道，以输出气体至第一输气通道与第二输气通道。
[0016]
以下凭借具体实施例详加说明，当更容易了解本公开的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
[0017]
图1为现有技术中承载晶圆系统示意图。
[0018]
图2为本公开立体示意图。
[0019]
图3为本公开第一输气通道侧面示意图。
[0020]
图4为本公开第二输气通道侧面示意图。
[0021]
图5为本公开驱动碟盘旋转状态示意图。
[0022]
图6与图7为本公开驱动晶圆升降装置连续状态示意图。
[0023]
附图标记说明：
[0024]
1
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薄膜沉积旋转盘系统；
[0025]
10
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机台；
[0026]
12
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晶圆凹座；
[0027]
120
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顶柱容置凹槽；
[0028]
122
ꢀꢀꢀ
排气凹槽；
[0029]
14
ꢀꢀꢀꢀ
碟盘；
[0030]
140
ꢀꢀꢀ
晶圆容置槽；
[0031]
142
ꢀꢀꢀ
晶圆承载座凹槽；
[0032]
16
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排气间隙；
[0033]
20
ꢀꢀꢀꢀ
晶圆升降装置；
[0034]
22
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套管；
[0035]
220
ꢀꢀꢀ
输气穿孔；
[0036]
222
ꢀꢀꢀ
排气穿孔；
[0037]
24
ꢀꢀꢀꢀ
顶柱；
[0038]
240
ꢀꢀꢀ
上顶柱；
[0039]
242
ꢀꢀꢀ
下顶柱；
[0040]
244
ꢀꢀꢀ
晶圆承载座；
[0041]
246
ꢀꢀꢀ
支撑杆；
[0042]
30
ꢀꢀꢀꢀ
第一输气通道；
[0043]
40
ꢀꢀꢀꢀ
排气通道；
[0044]
50
ꢀꢀꢀꢀ
第二输气通道；
[0045]
52
ꢀꢀꢀꢀ
输气口；
[0046]
54
ꢀꢀꢀꢀ
气流通道；
[0047]
60
ꢀꢀꢀꢀ
晶圆；
[0048]
62
ꢀꢀꢀꢀ
气体喷射器；
[0049]
90
ꢀꢀꢀꢀ
晶圆；
[0050]
92
ꢀꢀꢀꢀ
导气管；
[0051]
920
ꢀꢀꢀ
导气管开口；
[0052]
94
ꢀꢀꢀꢀ
排气孔；
[0053]
96
ꢀꢀꢀꢀ
小承载盘；
[0054]
98
ꢀꢀꢀꢀ
气体喷射器。
具体实施方式
[0055]
本公开的薄膜沉积旋转盘系统的结构仅通过气体的控制，即可令晶圆推升至碟盘外，有助于机械手臂取放晶圆，因应自动化生产的需求，能有效提升生产效率。
[0056]
为能更加了解如何达到上述功效，在此详述薄膜沉积旋转盘系统的实施方式。首先请参照图2与图3，薄膜沉积旋转盘系统1的结构包括机台10可为大承载盘，机台10上设有至少晶圆凹座12，晶圆凹座12内可供设置碟盘14，且碟盘14上设有晶圆容置槽140，以供放置晶圆(图中未示)。晶圆升降装置20穿设于碟盘14中央，且晶圆升降装置20同时位于晶圆凹座12上的顶柱容置凹槽120内，其中晶圆升降装置20的结构包括套管22及顶柱24，套管22设置在晶圆凹座12上，套管22上具有输气穿孔220，及至少一排气穿孔222位于套管22靠近顶部的位置，且垂直并连通于输气穿孔220。除此之外，碟盘14上且位于套管22的排气穿孔222的一侧还设有排气间隙16，令排气穿孔222能有效排气。顶柱24则是穿设在套管22的输气穿孔220中，且位于晶圆凹座12上的顶柱容置凹槽120内，顶柱24还包括上顶柱240以及下顶柱242，上顶柱240设置在下顶柱242上，其中上顶柱240设有晶圆承载座244，下顶柱242设置在顶柱容置凹槽120内，且下顶柱242下设有支撑杆246，以预留顶柱容置凹槽120的空间，以便气体输入将顶柱24升起。
[0057]
机台10上还设有第一输气通道30，第一输气通道30连通晶圆凹座12的顶柱容置凹槽120，以连通至套管22的输气穿孔220，且第一输气通道30可连接气体输出装置(图中未示)，令气体输出装置可输送气体至输气穿孔220中，令输气穿孔220内的顶柱24根据气体的流量升降。
[0058]
机台10上还设有排气通道40，排气通道40连通晶圆凹座12的空间，当顶柱24位于
套管22内的高度超过套管22上的排气穿孔222时，气体可由排气穿孔222排出至晶圆凹座12的空间，再由排气通道40排出，以调节气体的流量调节顶柱24升降的高度。晶圆凹座12上设有排气凹槽122且排气凹槽122环设于晶圆升降装置20外，排气凹槽122连通排气通道40，且排气凹槽122可呈放射状排气凹槽122，以利气体由排气通道40排出。
[0059]
本公开的薄膜沉积旋转盘系统1除了具第一输气通道30，能利用气体流量将顶柱24举升之外，本实施例还具有将碟盘14旋转的排气结构。请配合参照图2与图4以详细说明将碟盘14旋转的排气结构，如图所示，机台10上还设有第二输气通道50设置在机台10上，第二输气通道50通过至少两个输气口52连通至晶圆凹座12的空间，且两个输气口52分别在晶圆凹座12至少两侧设置，晶圆凹座12上还设有至少两条气流通道54，分别连通输气口，在本实施例中，具有三个输气口52及三条气流通道54，且气流通道54以放射状排列设置在晶圆凹座12上。第二输气通道50还连接气体输出装置(图中未示)，令气体输出装置可输出气体至第二输气通道50。当第二输气通道50通过两个输气口52输入气体至气流通道54，并流动晶圆凹座12的空间时，通过气体的流量能举升碟盘14，搭配气流通道54放射状排列设置，能产生旋转气流，令碟盘14旋转。且由于排气通道40连通晶圆凹座12的空间，因此第二输气通道50排出的气体也可由排气通道40排出。除此之外，碟盘14上表面设有晶圆承载座凹槽142，晶圆承载座凹槽142吻合顶柱24的晶圆承载座244的形状，因此当碟盘14上升时可一并将顶柱24升举。
[0060]
接下来请参照图5，以说明本实施例在晶圆上沉积薄膜的使用状态。在晶圆上沉积薄膜时，晶圆60置放在碟盘14上的晶圆容置槽140内，接着控制连通机台10上第二输气通道40的气体输出装置(图中未示)输出气体，令气体输入第二输气通道50，气体再通过两个输气口52流入连通至晶圆凹座12的空间，令承载晶圆60的碟盘14受气体流量上升，由于碟盘14上表面设有晶圆承载座凹槽142吻合顶柱24的晶圆承载座244的形状，因此当碟盘14上升时可一并将顶柱24的上顶柱240与下顶柱242分开，仅将上顶柱240与碟盘14升起。再者，因输气口52分别在晶圆凹座12至少两侧设置及放射状排列设置气流通道54的设置，同时气体由排气通道40排出，搭配排气通道40外的放射状排气凹槽122的形状，能产生旋转气流令碟盘14旋转。碟盘14带动晶圆60稳定转动后，即可控制气体喷射器62喷射沉积薄膜的气体，令气体均匀的喷涂在转动的晶圆60上，以完成沉积薄膜的动作。
[0061]
接下来请配合参照图6，沉积薄膜的动作完成后，气体输出装置停止输出气体至第二输气通道50，令碟盘14下降至晶圆凹座12。接着即可控制气体输出装置将气体输入至第一输气通道中30，令气体输入至顶柱容置凹槽120中，由于支撑杆246的设置，令顶柱容置凹槽120中留有空隙供气体输入，顶柱24即可根据气体的流量升起，藉此将设置于晶圆承载座244上的晶圆顶起离开碟盘14，此时即可控制自动化撷取设备，如机器手臂撷取晶圆60，以有效自动化，提升晶圆生产效率。
[0062]
接着请参照图7，以说明如何控制顶柱24升降高度，顶柱24升降的高度将由流经第一输气通道30气体流量及排气穿孔222受遮蔽面积而决定。详细来说，当经由第一输气通道30流入气体越少时，顶柱24相对升举的高度不高，使得排气穿孔222被遮蔽越多。反之，第一输气通道30流入的气体越多，顶柱24将越被推升，但当顶柱24上升的高度超过套管22内排气穿孔222的高度时，顶柱24就无法遮蔽排气穿孔222，此时输入顶柱容置凹槽120的气体即可由排气穿孔222排出，这种机制能够控制并把顶柱24平衡在我们设定的位置，当输入与排
出的流量到达到平衡时，顶柱24不会再往上推升，通过上述方式达到限位的效果。当气体由排气穿孔222排出时，气体可由套管22与碟盘14之间排气间隙16流动至晶圆凹座12的空间中，再由排气通道40排出。
[0063]
综上所述，本公开的结构仅通过气体的控制，即可令晶圆推升至碟盘外，有助于机械手臂取放晶圆，因应自动化生产的需求，能有效提升生产效率。
[0064]
唯以上所述实施例，仅为本公开的较佳实施例而已，并非用来限定本公开实施的范围。故即凡依本公开申请范围所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本公开的申请专利范围内。

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