TW201406987A - 具有熱遮罩之化學氣相沉積裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種化學氣相沉積裝置，其具有一熱遮罩以保護化學氣相沉積裝置之一承載盤下方的元件。化學氣相沉積裝置具有一反應腔室、一承載盤以及一熱遮罩。承載盤由反應腔室內之一承載盤支撐軸所支撐。熱遮罩係阻擋從承載盤下方或從承載盤支撐軸輻射出來的輻射熱。

Description

具有熱遮罩之化學氣相沉積裝置

本發明係關於一種化學氣相沉積裝置，特別關於一種化學氣相沉積裝置，其具有一熱遮罩，熱遮罩可保護化學氣相沉積裝置之一承載盤下方之元件。

在一半導體製程中，一薄膜沉積製程用以將一所需材料沉積在一基板上，並可分為一物理氣體沉積(physical vapor deposition,PVD)方法與一化學氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)方法。其中，化學氣相沉積方法係提供反應氣體至反應腔室，而在使用高熱或電漿的情況下，使反應氣體產生化學反應，如此可沉積一薄膜於基板上。另外，在有機金屬化學氣相沉積(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)方法中，有機金屬化合物係作為前驅物(precursor)，並被傳送至反應腔室作為載運氣體(carrier gas)，以使一有機金屬化合物薄膜成長於一加熱之基板表面。

同時，一承載盤係藉由一感應線圈或反應腔室的內部溫度所加熱。承載盤的溫度依據製程條件可有不同的控制。

另外，承載盤下方係設置多個元件以驅動承載盤。當承載盤被加熱時，承載盤所產生的熱有一些會傳送至承載盤下方，而這高熱會損壞內部元件並降低熱效率。

有鑒於上述問題，本發明之一目的在於提供一種化學氣相沉積裝置，其具有一熱遮罩，用以避免高熱從化學氣相沉積裝置之一反應腔室內之一承載盤傳送至承載盤的下方。

為達上述目的，本發明係提供一種化學氣相沉積裝置，其包含一反應腔室、一承載盤以及一熱遮罩。承載盤由反應腔室內之一承載盤支撐軸所支撐。熱遮罩係阻擋從承載盤下方或從承載盤支撐軸輻射出來的輻射熱。

在一實施例中，熱遮罩包含一第一遮罩板以及一第二遮罩板。第一遮罩板係為柱狀。第二遮罩板耦接於第一遮罩板，並設置於承載盤下方且具有一開口，開口位於第二遮罩板之一中間部位。承載盤支撐軸係穿設而設置於第一遮罩板之內。

在一實施例中，化學氣相沉積裝置更包含一輔助遮罩，其係設置於第一遮罩板下方並與第一遮罩板間隔設置，輔助遮罩係阻擋從承載盤之一中間部位朝向反應腔室之一底部輻射的熱。

在一實施例中，熱遮罩係為柱狀而設置於承載盤支撐軸之外側。熱遮罩包含一下遮罩以及一上遮罩。下遮罩係呈柱狀。上遮罩耦接於下遮罩之一頂部，下遮罩與上遮罩係由不同材質製成，並且下遮罩之一熱傳係數低於上遮罩之一熱傳係數。

在一實施例中，化學氣相沉積裝置更包含一上輻射熱遮罩，其係設置於承載盤下方並為環形。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之具有熱遮罩之化學氣相沉積裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1為本發明較佳實施例之一種化學氣相沉積裝置的示意圖，圖2為本發明較佳實施例之化學氣相沉積裝置之一熱遮罩的剖面示意圖，圖3為本發明較佳實施例之化學氣相沉積裝置之一輔助熱遮罩的剖面示意圖。

一化學氣相沉積裝置1包含一反應腔室3、一噴頭5以及一承載盤14。噴頭5設置於反應腔室3之一頂部。承載盤14上設置一基板。一反應空間28係定義於噴頭5與承載盤14之間。

至少一反應氣體供應器係連接於噴頭5，並可在一沉積製程中供應所需的反應氣體。如圖1所示，一第一反應氣體供應器7以及一第二反應氣體供應器9係連接於噴頭5。假若本實施例之化學氣相沉積裝置1係應用於一有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)製程，則三族氣體(group-Ⅲ gas)，例如TMGa(Trimethyl-gallium)氣體、TMI(Trimethyl-Indium)氣體與TMA(Trimethyl-aluminium)氣體之任一，可從第一反應氣體供應器7供應出去。此外，第二反應氣體供應器9可包含一五族氣體(group-V gas)，例如氨氣(NH3)。反應氣體係經由第一反應氣體供應器7與第二反應氣體供應器9供應，並可經由設置於噴頭5內之個別通道而排出至反應空間28。

一線元件10係設置於反應腔室3之一外壁的內側。線元件10可為柱體。一淨化氣體供應器12係設置於反應腔室3，並且淨化氣體係經由淨化氣體供應器12供應至位於反應腔室3之外壁與線元件10之間的空間。淨化氣體例如包含氮氣(N2)或氬氣(Ar)。

承載盤14係藉由一承載盤支撐軸16所支撐並位於反應腔室3內。承載盤支撐軸16係經由一軸耦接元件18而耦接於一驅動軸20。驅動軸20的轉動造成承載盤14的轉動。

一感應線圈22係設置於承載盤14下方。雖然圖未顯示，但感應線圈22係連接於一電源供應器，該電源供應器用以供應電源給感應線圈22。此外，一阻抗匹配電路可設置於電源供應器以最大化傳輸能量。電源供應器係供應高頻電源給感應線圈22以加熱承載盤14。在一實施例中，感應線圈22可為中空狀，在此態樣中，流體可供給至感應線圈22內以使感應線圈22降溫。

為使承載盤支撐軸16、軸耦接元件18以及感應線圈22與反應空間28隔離，或為使反應氣體的流入量最小化，一保護罩24係設置於線元件10內側。保護罩24可設置於承載盤14並可為一桶狀體。如圖1所示，承載盤支撐軸16、軸耦接元件18以及感應線圈22係位於保護罩24 的內側。此外，一頂板26可設置於保護罩24之一頂部，並可為環狀。

反應氣體係在反應空間28內反應，以作用於承載盤14上之基板。基板可經過沉積處理或蝕刻處理。接著，反應氣體係經由一排出口30排出，排出口30設置於反應腔室3之一底部。在本實施例中，排出口30可設置於線元件10與保護罩24之間的下方。排出口30係經由一排出管32而連接於一排出泵34。從噴頭5排出之反應氣體係在反應空間28進行一反應，然後再經由線元件10與保護罩24之間的空間排出至排出口30。

當承載盤14藉由感應線圈22加熱時，熱能係從承載盤14傳送至反應空間28以及反應空間28之下方。承載盤14產生的熱係經由承載盤支撐軸16傳送，並以熱輻射的形式被傳送至承載盤14下方。

為阻擋輻射熱的傳送，化學氣相沉積裝置1可具有一熱遮罩40，其係位於承載盤14下方。在一實施例中，熱遮罩40可阻擋從承載盤14下方、承載盤14下方的中間部位以及承載盤支撐軸16之一外周緣所輻射出來的熱。

請參照圖2所示，熱遮罩40包含一第一遮罩板42以及一第二遮罩板46，第二遮罩板46設置於第一遮罩板42的上方。第一遮罩板42可為一柱狀體，並具有一置入孔44形成於第一遮罩板42的中間部位。第一遮罩板42可阻擋從承載盤14下方之中間部位以及承載盤支撐軸16之外周緣所輻射出來的熱。

第二遮罩板46可為環形並在其中間位置具有一開口。第二遮罩板46阻擋從承載盤14下方所輻射出來的熱。在一實施例中，第二遮罩板46可固定在頂板26或由頂板26支撐，其中頂板26設置於保護罩24之頂部。

熱遮罩40較佳者係由一具有高熱阻性或熱反射性的材料製成。熱遮罩40之材質可例如包含金屬、陶瓷、石墨等等。

除了熱遮罩40之外，更可設置一輔助遮罩50以阻擋輻射到置入孔44下方的熱。如圖3所示，在一實施例中，輔助遮罩50可耦接於軸耦接元件18之一頂部。

圖4為本發明另一較佳實施例之一化學氣相沉積裝置的示意圖，圖5為該化學氣相沉積裝置之一熱遮罩的意圖。

圖4所示之化學氣相沉積裝置1之基本架構與圖1的基本架構相同，以下說明二者之間的主要不同。

在本實施例中，化學氣相沉積裝置1之熱遮罩60係設置於承載盤支撐軸16與軸耦接元件18之一外側，並且熱遮罩60之一底部係支撐於反應腔室3內部之一底部。熱遮罩60可例如為一柱狀體。在一實施例中，熱遮罩60可包含一柱狀之下遮罩62與一上遮罩64，上遮罩64設置於下遮罩62之一頂部上。下遮罩62與上遮罩64可由金屬、陶瓷或石墨製成。下遮罩62與上遮罩64可由同樣材質製成。或者，上遮罩64可由金屬、或石墨製成，而下遮罩62由陶瓷製成，藉此可使從上遮罩64傳至反應腔室3底部的熱能最小化。或者，下遮罩62與上遮罩64可由 相同材質製成，並且一隔離材料可設置於熱遮罩60與反應腔室3之底部之間。

另一方面，在另一實施例中，一上輻射熱遮罩70可設置用以阻擋從承載盤14下方輻射出來的熱。上輻射熱遮罩70可為環形並在其中間位置具有一開口。此外，上輻射熱遮罩70可支撐於保護罩24之頂板26上方或固定於頂板26上方。

如上所述，本發明提供一化學氣相沉積裝置，其包含一熱遮罩，熱遮罩設置於一承載盤下方並可避免從承載盤輻射出的高熱傳送至承載盤下方的空間，也藉以避免承載盤下方之元件被高熱所損壞。

此外，本發明提供一化學氣相沉積裝置，其可避免承載盤非必要的熱損失，進而提升熱效率。

此外，本發明提供一化學氣相沉積裝置，其可使到達反應腔室底部的熱傳量最小化，並可藉此避免反應腔室底部的溫度上升。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧化學氣相沉積裝置

3‧‧‧反應腔室

5‧‧‧噴頭

7‧‧‧第一反應氣體供應器

9‧‧‧第二反應氣體供應器

10‧‧‧線元件

12‧‧‧淨化氣體供應器

14‧‧‧承載盤

16‧‧‧承載盤支撐軸

18‧‧‧軸耦接元件

20‧‧‧驅動軸

22‧‧‧感應線圈

24‧‧‧保護罩

26‧‧‧頂板

28‧‧‧反應空間

30‧‧‧排出口

32‧‧‧排出管

34‧‧‧排出泵

40‧‧‧熱遮罩

42‧‧‧第一遮罩板

44‧‧‧置入孔

46‧‧‧第二遮罩板

50‧‧‧輔助遮罩

60‧‧‧熱遮罩

62‧‧‧下遮罩

64‧‧‧上遮罩

70‧‧‧上輻射熱遮罩

圖1為本發明較佳實施例之一種化學氣相沉積裝置的示意圖； 圖2為本發明較佳實施例之化學氣相沉積裝置之一熱遮罩的剖面示意圖；圖3為本發明較佳實施例之化學氣相沉積裝置之一輔助熱遮罩的剖面示意圖；圖4為本發明另一較佳實施例之一化學氣相沉積裝置的示意圖；以及圖5為本發明另一較佳實施例之化學氣相沉積裝置之一熱遮罩的示意圖。

1‧‧‧化學氣相沉積裝置

3‧‧‧反應腔室

5‧‧‧噴頭

7‧‧‧第一反應氣體供應器

9‧‧‧第二反應氣體供應器

10‧‧‧線元件

12‧‧‧淨化氣體供應器

14‧‧‧承載盤

16‧‧‧承載盤支撐軸

18‧‧‧軸耦接元件

20‧‧‧驅動軸

22‧‧‧感應線圈

24‧‧‧保護罩

26‧‧‧頂板

28‧‧‧反應空間

30‧‧‧排出口

32‧‧‧排出管

34‧‧‧排出泵

40‧‧‧熱遮罩

50‧‧‧輔助遮罩

Claims (8)

1. 一種化學氣相沉積裝置，包含：一反應腔室；一承載盤，由該反應腔室內之一承載盤支撐軸所支撐；以及一熱遮罩，阻擋從該承載盤下方或從該承載盤支撐軸輻射出來的輻射熱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積裝置，其中該熱遮罩包含：一第一遮罩板，其係為柱狀；以及一第二遮罩板，耦接於該第一遮罩板，並設置於該承載盤下方且具有一開口，該開口位於該第二遮罩板之一中間部位。
3. 如申請專利範圍第2項所述之化學氣相沉積裝置，其中該承載盤支撐軸係穿設而設置於該第一遮罩板之內。
4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之化學氣相沉積裝置，更包含：一輔助遮罩，設置於該第一遮罩板下方並與該第一遮罩板間隔設置，該輔助遮罩係阻擋從該承載盤之一中間部位朝向該反應腔室之一底部輻射的熱。
5. 如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積裝置，其中該熱遮罩係為柱狀而設置於該承載盤支撐軸之外側。
6. 如申請專利範圍第5項所述之化學氣相沉積裝置，其中該熱遮罩包含：一下遮罩，其係呈柱狀；以及一上遮罩，耦接於該下遮罩之一頂部，該下遮罩與該上遮罩係由不同材質製成，並且該下遮罩之一熱傳係數低於該上遮罩之一熱傳係數。
7. 如申請專利範圍第6項所述之化學氣相沉積裝置，更包含：一上輻射熱遮罩，設置於該承載盤下方並為環形。
8. 如申請專利範圍第2項或第7項所述之化學氣相沉積裝置，其中該反應腔室包含一保護罩以保護該承載盤下方之元件，並且一頂板係設置於該保護罩之一頂部並具有一開孔位於該頂板之一中間部位，並且該第二遮罩板或該上輻射熱遮罩係支撐於該保護罩或耦接於該保護罩。