TW200952115A - Wafer carrier and epitaxy machine using the same - Google Patents

Description

200952115 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種組合式晶圓載盤及其磊晶機台，特 別係關於一種組合式晶圓載盤及其磊晶機台，其藉由一可 更換之上部檔片固定晶圓並防止反應殘留物生成於晶圓承 座上。 【先前技術】 m - v族化合物已經廣泛應用在高亮度發光二極體的 (Light Emitting Diode，LED )以及雷射二極體（Laser Diode，LD)等光電元件上。這類發光元件之發光膜層結構 已從早期的ρ/η介面結構’發展到雙異質結構和後期的多層 量子井結構，其發光亮度也隨結構的進展而隨之增大。發 光元件之雙異質結構及多層量子井結構等發光膜層結構係 在半導體基板上藉由分子束磊晶技術或化學氣相沈積技術 予以製備。特而言之，有機金屬化學氣相沈積（Metal organic chemical vapor deposition，MOCVD)技術已成為發光元件 之主要遙晶技術。 有機金屬化學氣相沈積裝置包含反應室、設置於反應 室内用以承載晶圓之石墨載盤以及用以輸送反應氣體至晶 圓表面之氣體管路。進行金屬有機化學氣相沈積製程時， 半導體基板係先放置於石墨載盤上，加熱至適當反應溫度 後’再經由氣體管路通入有機金屬氣體至反應室内之半導 體基板表面’進行化學反應而形成膜層於半導體基板之表 面。 200952115 由於反應氣體不僅被輪送至半導體基板之表面進行反 應而形成膜層，亦被輸送至石墨載盤並形成反應殘留物於 石墨載盤上，因此在更換半導體基板以進行下一次沈積製 程之前，必須將反應室以高溫烘烤或蝕刻方式清除石墨載 盤表面之反應殘留物，方可以同一片石墨載盤進行下一次 沈積製程，導致沈積製程之時程較長。此外，為了縮短沈 積製程之時程，習知技術係在每次沈積製程後即更換石墨 〇 載盤，再進行下-次沈積m，每個石墨載盤之熱傳 導特性並不-致，其上方之半導體基板之溫度不易於控制 ’導致產品良率較低。 【發明内容】 本發明提供-種組合式晶圓載盤及其磊晶機台，其藉 由一可更換之上部檔片以防止反應殘留物生成於晶圓承座 上。 本發明之組合式晶圓載盤之一實施範例，包含一晶圓 〇 纟座及—上部指片。該晶圓^座具有可供置放複數個晶圓 之上表面，該上部擋片係以可拆卸方式設置於該晶圓承 座之上表面且具有複數個曝露該些晶圓之開口。 本發明之磊晶機台之—實施範例，包含一反應室、複 數個連接於該反應室之進氣口、一具有設置於該反應室内 之 上端的轉以及—士凡m. ±Jk. χ δ 又置於轉軸之上端的組合式晶圓載 盤。

相較於習知技蔽，兮 L ^ β亥上部擋片遮蔽該晶圓承座未置放 該些晶圓之其它區垃%， ^俾避免反應氣體直接在該晶圓承座 200952115 之上表面進行反應而生成反應殘留物於該晶圓承座上。如 此，即無需在進行下-次沈積製程之前更換該晶圓承座， 亦無需在進行下-次沈積製程之前將該反應室以高溫供烤 或蝕刻方式清除該晶圓承座上表面之反應殘留物。 上文已經概略地敍述本發明之技術特徵及優點，俾使 下文之本發明詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本發明之 申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。 φ 本發明所屬技術領域中具有通常知識者應可瞭解，下文揭 不之概念與特定實施例可作為基礎而相當輕易地予以修改 或"又计其匕結構或製程而實現與本發明相同之目的。本發 明所屬技術領域中具有通常知識者亦應可瞭解，這類等效 的建構並無法脫離後附之申請專利範圍所提出之本發明的 精神和範圍。 【實施方式】 圖1至圖3例示本發明第一實施範例之磊晶機台丨〇A。參 ❹ 考’其係本發明之蟲晶機台l〇A之剖φ示意目。該磊晶 機台10A包含一反應室20、一設置於該反應室2〇上方之蓮蓬 頭34、一用以將一第一反應物輸入至該蓮蓮頭μ之第一進 氣口 22、一用以將一第二反應物輸入至該蓮蓬頭34之第二 進氣口 24、一用以排放廢氣之排氣口 26、—具有設置於該 反應室20内之一上端32A的轉軸32、一設置於轉軸32之上端 32A的組合式晶圓載盤60A以及一設置於該組合式晶圓載 盤60A下方之加熱器3〇。 參考圖2及圖3，其中圖2係本發明之組合式晶圓載盤 200952115 之零件展開圖，圖3係本發明之組合式晶圓載盤6 0 A之 立體剖不圖。該組合式晶圓载盤60A包含一晶圓承座40A及 上部擒片50A。該晶圓承座4〇A具有複數個設置於其上表 面之凸部（即晶圓置放區M2，可供置放複數個晶圓12。一般 而吕，該晶圓承座40A可為一石墨承座，其本身已事先沈積 一層由碳化矽構成之薄膜，以避免反應分子對該晶圓承座 40Α之侵蝕。 該上部擋片5 0 Α係以可拆卸方式設置於該晶圓承座 40A之上表面，且具有複數個曝露該晶圓承座4〇A之該些凸 部42的開口 52 ’其係呈圓形且直徑大約等於該些晶圓^之 直徑。該上部擋片50A之厚度大約等於該凸部42之厚度與該 曰曰圓12之厚度的總和。該晶圓承座a之該些凸部42可將該 上部擋片50A固定於其上方，因此當該轉軸32旋轉該組合式 晶圓載盤60A時，該上部擋片5〇A不會從該晶圓承座4〇A上 脫離。 特而言之，該上部擋片50八遮蔽該晶圓承座4〇A之該些 凸部42以外之區域（亦即未置放該些晶圓12之其它區域），使 得反應殘留物生成於該上部擋片5〇A上，因而得以避免反應 氣體直接生成於該晶圓承座4〇 A上。如此，在進行下一次沈 積製程之前，工程人員即無需更換該晶圓承座4〇A，亦無需 將該反應室20以高溫烘烤或银亥j #式清除該晶圓承座4〇a 上表面之反應殘留物。 此外’由於該上部擋片50八係以可拆卸方式設置於該晶 圓承座40A上，因此在進行下—次沈積製程之前僅需將舊的 200952115 上部擋片50A從該晶圓承座4〇A上予以拆卸，再安置新的上 P擋片5GA即可進行下—次沈積製程，不必每次沈積製程後 即更換該晶圓承座4〇A，因而得以確保該石墨載盤4〇a之熱 傳導特性一致，亦即使其上方之晶圓12之溫度一致，提昇 產品良率。 ❹ ❹ 圖4至圖6例示本發明第二實施範例之磊晶機台ι〇Β。參 考圖4，其係本發明之磊晶機台10B之剖面示意圖。該磊晶 機口 1〇B包含—反應室20、一設置於該反應室2〇上方之蓮蓬 頭34、一用以將—第一反應物輸入至該蓮蓬頭μ之第一進 氣口 22、一用以將一第二反應物輸入至該蓮蓬頭34之第二 進氣口 24、一用以排放廢氣之排氣口 26、—具有設置於該 反應至20内之上端32Α的轉軸32、一設置於轉軸32之上端 32Α的組合式晶圓載盤6〇Β以及一設置於該組合式晶圓載 盤60Β下方之加熱器3〇。 參考圖5及圖6，其中圖5係本發明之组合式晶圓载盤 60Β之零件展開圖，圖6係本發明之組合式晶圓載盤6〇β之 立體剖不圖。該組合式晶圓載盤6〇Β包含一晶圓承座4〇β及 一上部擋片50Β，且該上部擋片5〇Β係以可拆卸方式設置於 該晶圓承座40Β之上表面。一般而言，該晶圓承座4〇β可為 一石墨承座，其本身已事先沈積一層由碳化矽構成之薄膜 ’以避免反應分子對該晶圓承座4〇β之侵餘。 該晶圓承座40Β之上表面係呈一平坦面，其可供置放複 數個晶圓12。而該上部擋片50Β具有複數個曝露該些晶圓12 之開口 53，且其厚度大約等於該晶圓12之厚度。此外，該 200952115 曰曰圓承座40B另包含一固定件44(例如卡筍），其與該上部擋 片50B之卡孔54干涉配合以將該上部擋片5〇b固定於該晶 圓承座40B上。如此，當該轉軸32旋轉該組合式晶圓載盤 6〇Β¥ ’該上部擔片50B不會從該晶圓承座40B上脫離。 特而έ之，該上部擋片5〇B遮蔽該晶圓承座4〇B未置放 該些晶圓12之其它區域，使得反應殘留物生成於該上部擋 片50B上，因而得以避免反應氣體直接生成於該晶圓承座 0 4叩上。如此，在進行下一次沈積製程之前，工程人員即無 而更換該晶圓承座4〇b，亦無需將該反應室2〇以高溫烘烤或 蝕刻方式清除該晶圓承座4〇B上表面之反應殘留物。 此外，由於該上部擋片50B係以可拆卸方式設置於該晶 圓承座40B上，因此在進行下一次沈積製程之前僅需將舊的 上部擋片50B從該晶圓承座40B上予以拆卸，再安置新的上 部擋片5 0 B即可進行下一次沈積製程，不必每次沈積製程後 即更換該晶圓承座40B，因而得以確保該石墨載盤4〇B之熱 ® 傳導特性一致，亦即使其上方之晶圓12之溫度一致，提昇 產品良率。 圖7至圖9例示本發明第三實施範例之磊晶機台1〇c。參 考圖7，其係本發明之磊晶機台丨〇c之剖面示意圖。該磊晶 機台10C包含一反應室2〇、一設置於該反應室2〇上方之蓮蓮 頭34、一用以將一第一反應物輸入至該蓮蓬頭μ之第一進 氣口 22、一用以將一第二反應物輸入至該蓮蓬頭34之第二 進氣口 24、一用以排放廢氣之排氣口 26、一具有設置於該 反應室20内之一上端32A的轉軸32、一設置於轉軸32之上端 200952115 32A的組合式晶圓載盤6〇D以及一設置於該組合式晶圓載 盤60C下方之加熱器3〇。 參考圖8及圖9，其中圖8係本發明之組合式晶圓載盤 6〇C之零件展開圖，圖9係本發明之組合式晶圓載盤60C之 立體剖示圖。該組合式晶圓載盤60C包含一晶圓承座40C及 一上部播片50C。該晶圓承座40具有複數個設置於其上表面 之凹陷部（即晶圓置放區）46，可供置放複數個晶圓12，且該 0 凹陷部46之深度大約等於該晶圓12之厚度。一般而言，該 晶圓承座40C可為一石墨承座，其本身已事先沈積一層由碳 化石夕構成之薄膜’以避免反應分子對該晶圓承座4〇c之侵敍 〇 該上部檔片50C係以可拆卸方式設置於該晶圓承座 40C上’且具有複數個曝露該晶圓承座之該些凹陷部46 的開口 56 ’其係呈圓形且直徑可略小於該些晶圓12之直徑 亦即該上部擋片50C遮蔽該些晶圓12之外緣。該上部擋片 © 50C之開口 56的直徑亦可予以設計大約等於該些晶圓^之 直柽。此外，該晶圓承座4〇c另包含一固定件44(例如卡筍） 其與該上部擋片50C之卡孔54干涉配合以將該上部擋片 50C固疋於該晶圓承座4〇c上，因此當該轉軸旋轉該組合 式曰曰圓載盤60C時，該上部擋片5〇c不會從該晶圓承座4〇c 上脫離。 特而言之，該上部擋片50C遮蔽該晶圓承座4〇c之該些 凹陷部56以外之區域（亦即未置放該些晶圓12之其它區域） ，使得反應殘留物生成於該上部擋片5〇c上，因而得以避免 200952115 反應氣體直接生成於該晶圓承座桃上。如此，在進行下一 人此積製程之前’工程人員即無需更換該晶圓承座彻，亦 無需將該反應室20以高溫供烤或㈣方式清除該晶圓承座 40C上表面之反應殘留物。

。此夕卜，由於該上部擋片㈣係以可拆抑方式言史置於該晶 圓承座4GC上，因此在進行τ —次沈積製程之前僅需將舊的 上部猜片5GC從該晶圓承座4QC上予以拆卸，再安置新的上 部擋片5GC即可進行下—次沈積製程，不必每次沈積製程後 即更換該晶圓承座40C，因而得以確保該石墨載盤4〇c之熱 傳導特性-致’亦即使其上方之晶圓12之溫度一致，提昇 產品良率β 圖10至圖12例示本發明第四實施範例之磊晶機台i〇D 。參考圖10,其係本發明之磊晶機台1〇D之剖面示意圖。該 磊晶機台10D包含一反應室2〇、一設置於該反應室2〇上方之 蓮蓬頭34、一用以將一第一反應物輸入至該蓮蓬頭％之第 一進氣口 22、一用以將一第二反應物輸入至該蓮蓬頭34之 第一進氣口 24、一用以排放廢氣之排氣口 26、一具有設置 於该反應室20内之一上端32A的轉軸32、一設置於轉轴32 之上端32A的組合式晶圓載盤60D以及一設置於該組合式 晶圓載盤60D下方之加熱器30。 參考圖11及圖12，其中圖11係本發明之組合式晶圓載 盤60D之零件展開圖，圖丨2係本發明之組合式晶圓载盤6〇r) 之立體剖示圖。該組合式晶圓載盤6〇D包含一晶圓承座40D 及一上部擋片5〇D。該晶圓承座40具有複數個設置於其上表 12 200952115 面之凹陷部（即晶圓置放區）48，可供置放複數個晶圓12，且 該凹陷部48之深度與該上部擋片5〇1)之厚度的總和大約等 於該晶圓12之厚度。一般而言，該晶圓承座4〇D可為一石墨 承座，其本身已事先沈積一層由碳化矽構成之薄膜，以避 免反應分子對該晶圓承座40D之侵#。 該上部播片50D係以可拆卸方式設置於該晶圓承座 4〇D上’且具有複數個曝露該晶圓承座40D之該些凹陷部46 0 的開口 58，其係呈圓形且直徑大約等於該些晶圓12之直徑 。此外，該晶圓承座40D可另包含一固定件44(例如卡筍）， 其與該上部擋片50D之卡孔54干涉配合以將該上部擋片 50D固定於該晶圓承座4〇D上，因此當該轉軸”旋轉該組合 式晶圓載盤60D時，該上部擋片5〇d不會從該晶圓承座4〇d 上脫離。 特而言之，該上部擋片5〇D遮蔽該晶圓承座4〇D之該些 凹陷部48以外之區域（亦即未置放該些晶圓12之其它區域） © ，使得反應殘留物生成於該上部擔片50D上，因而得以避免 反應風體直接生成於該晶圓承座上。如此，即無需在進 打下一次沈積製程之前更換該晶圓承座4〇D，亦無需在進行 下一次沈積製程之前將該反應室2〇以高溫烘烤或蝕刻方式 清除該晶圓承座40D上表面之反應殘留物。 此外，由於該上部擋片5〇D係以可拆卸方式設置於該晶 圓承座40D上，因此在進行下一次沈積製程之前僅需將舊的 上。P擋片50D從該晶圓承座4〇d上予以拆卸，再安置新的上 部擋片50D即可進行下一次沈積製程，不必每次沈積製程後 13 200952115 即更換该晶圓承座40D，因而得以確保該石墨載盤4〇D之熱 傳導特性一致，亦即使其上方之晶圓丨2之溫度一致，提昇 產品良率。 本發明之技術内容及技術特點已揭示如上，然而本發 明所屬技術領域中具有通常知識者仍可能基於本發明之教 示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此 ’本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括 φ 各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範 圍所涵蓋。 【圖式簡要說明】 圖1係本發明第一實施範例之蟲晶機台之剖面示意圖； 圖2係本發明第一實施範例之組合式晶圓載盤之零件 展開圖； 圖3係本發明第一實施範例之組合式晶圓載盤之立體 剖不圖， Φ 圖4係本發明第二實施範例之磊晶機台之剖面示意圖； 圖5係本發明第二實施範例之組合式晶圓載盤之零件 展開圖； 圖6係本發明第二實施範例之組合式晶圓載盤之立體 剖不圖， 圖7係本發明第三實施範例之蠢晶機台之剖面示意圖； 圖8係本發明第三實施範例之組合式晶圓載盤之零件 展開圖； 圖9係本發明第三實施範例之組合式晶圓載盤之立體 14 200952115 剖示圖； 圖ίο係本發明第四實施範例之磊晶機台之剖面示意圖 圖11係本發明第四實施範例之組合式晶圓載盤之零件 展開圖；以及 圖12係本發明第四實施範例之組合式晶圓載盤之立體 剖示圖。 【主要元件符號說明】

10 遙晶機台 12 晶圓 20 反應室 22 第一進氣口 24 第二進氣口 26 排氣口 30 加熱器 32 轉軸 32A 上端 34 蓮蓬頭 40A 晶圓承座 40B 晶圓承座 40C 晶圓承座 40D 晶圓承座 42 凸部 44 固定件 46 凹陷部 15 200952115 48 凹陷部 50A上部擋片 50B上部擋片 50C上部擋片 50D上部擋片 52 開口 53 開口 54 卡孔 © 56 開 口 58 開口 60Α組合式晶圓載盤 60Β 組合式晶圓載盤 60C 組合式晶圓載盤 60D組合式晶圓載盤

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Claims (1)

1. 200952115 十、申請專利範圍： r 一種組合式晶圓載盤，包含： 一晶圓承座，且古 以及 /、有可供置放複數個晶圓之一上表面； 一上部擋片，以可拆. 面，該上部…士 式設置於該晶圓承座之上表 2 ^§八有複數個曝露該些晶圓之開口。 2. 根據清求項i之組合 數個可供置心， 栽盤，其中該晶圓承座具有複 〇 表面。、 二晶圓之置放區，設置於該晶圓承座之上 3. :據睛未項2之組合式晶圓載盤，其中該些置放區係凸 等之組合式晶圓栽盤’其中該上部擋片之厚度 5 厚度與該晶圓之厚度的總和。 部。 ' 曰曰圓載盤，其中該些置放區係凹陷 ❿I ===合式晶圓載盤’其中該凹陷部之深度等 7. = 5之組合式晶圓載盤，其中該凹陷部之深度盥 片之厚度的總和等於該晶圓之厚度。 8 _根據晴求項1之知人4 面係呈-平〜&5U日圓載盤’其中該晶圓承座之上表 度。 且該上部擋片之厚度等於該晶圓之厚 9.根據請求項】之組合式晶圓载盤，t 以將該上部擋片固定於該晶圓承座上。3 件’用 H).根據請求項!之組合式晶圓載 ，、r忍上部擋片遮蔽該 17 200952115 晶圓承座未置放該些晶圓之其它區域。 η·,據請求項1之组合式晶圓载盤，其中該上部擋片之開口 糸呈：形’且§亥上部擋片遮蔽該些晶圓之外緣。 墨載盤。 式曰曰圓载盤’其中該晶圓载盤係一石 13. —種蠢晶機台，包含： 一反應室； ❹ 複數個進氣口，連接於該反應室； 轉轴具有5又置於該反應室内之-上端；以及 一組：式晶圓載盤’設置於轉軸之上端，包含_· 曰曰圓承座，具有可供置放複數個晶圓之一上表 面；以及 一上部擋片，以可拆卸方式設置於該晶圓承座之 上表面，该上部擋片具有複數個曝露該些晶圓之開 ϋ 〇 14·:ϊ:，項13之磊晶機台，其中該晶圓承座具有複數個可 -6亥些晶圓之置放區，設置於該晶圓承座之上表面。 !5.根據請求们4之蟲晶機台，其中該些置放區係凸部。 16.根據請求項15之遙晶機台，其中該上部播片之厚度等於該 凸部之厚度與該晶圓之厚度的總和。 !7,根據請求項14之磊晶機台，其中該些置放區係凹陷部。 18.根據月東項17之磊晶機台，其中該凹陷部之深度等於該晶 圓之厚度。 1 ^據月求項17之磊晶機台’其中該凹陷部之深度與該上部 播片之厚度的總和等於該晶圓之厚度。 18 200952115 2 0.根據請求項13之磊晶機台，i D其中該晶圓承座之上表面係呈 一平坦面，且該上部擋片之同ώ纪 之尽度4於該晶圓之厚度。 21·根據請求項13之蟲晶機台，发占 再中该組合式晶圓載盤另包含 一固定件，用以將該上部擔H m w 月固定於該晶圓承座上。 22. 根據請求項13之磊晶機台， ^ x 異中该上部擋片遮蔽該晶圓承 座未置放該些晶圓之其它區域。 23. 根據請求項13之磊晶機台， # /、中該上部擋片之開口係呈圓 ❹ 形，且該上部擋片遮蔽該私 0 ^ ~日日圓之外緣。 .根據請求項13之磊晶機台， 細人再另包含一加熱器，設置於該 、、且合式晶圓載盤下方。 25.根據睛求項】步曰地a 盤。項13之磊曰曰機台，其中該晶圓載盤係一石墨載 19