TW201539546A - 用於化學氣相沉積系統之具有複合半徑容置腔的晶圓載具 - Google Patents

用於化學氣相沉積系統之具有複合半徑容置腔的晶圓載具 Download PDF

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Abstract

一種用於化學氣相沉積(CVD)系統之晶圓載具，包括複數個晶圓容置腔，每一個晶圓容置腔具有周壁面，周壁面環繞底表面並且界定晶圓容置腔之周邊。每一個晶圓容置腔具有周邊，該周邊之形狀為由至少一具有圍繞第一弧中心的第一曲率半徑之第一弧、及圍繞第二弧中心的第二曲率半徑之第二弧所界定。該第二弧不同於該第一弧的曲率半徑及/或弧中心。

Description

用於化學氣相沉積系統之具有複合半徑容置腔的晶圓載具
本發明基本上為關於半導體製造技術，更明確地說，係關於化學氣相沉積(CVD)製程及相關設備，於製程過程中，其具有可減輕半導體晶圓表面上溫度不均勻現象之特徵。
在發光二極體(LEDs)及例如雷射二極體、場效電晶體等的其他高性能元件的製造製程當中，通常會利用化學氣相沉積(CVD)製程，使用如氮化鎵等材料來生長薄膜堆疊構造於藍寶石、或矽晶圓基板上。一CVD工具包括一製程腔體，其為一密封環境，可使注入之氣體沉積於該基板上(通常為晶圓形式)來生成該薄膜層。一個此種製造設備的現有產品線範例為美國紐約的普萊恩維尤的威科儀器(Veeco Instruments Inc.)的TurboDisc系列的有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)系統。
其中，可控制多種製程參數，例如：溫度、壓力、及氣體流速流速等以達到理想的長晶成果。且可以利用不同的材料及製程參數來形成不同的層。例如：由第III-V族半導體等化合物半導體所形成之元件，通常使用有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)來生長化合物半導體的連續層。在此製程當中，該晶圓暴露於一氣體組成物，一般而言包括如第III族金屬源有機金屬化合物，及包括第V族元素源之有機金屬化合物。該氣體之組合物在晶圓保持升高溫度時，流動於晶圓的表面上。一般而言，該有機金屬化合物及第V族源與載氣(carrier gas)進行結合。而該載氣通常不特別參與該反應，例如：氮氣。第III-V族半導體的其中一例子是氮化鎵，其可藉由有機鎵化合物和氨的反應而形成於一具有合適晶格間距之基板上，例如：藍寶石晶圓。通常在沉積氮化鎵及其相關化合物時，將晶圓維持在1000-1100℃的溫度間距之間。
在一MOCVD製程當中，藉由在該基底的表面上發生化學反應，可以使晶體成長，該製程參數必須特別小心地加以控制，以確保在所要求的條件下進行化學反應。即使製程條件發生微小的變化，亦會對元件品質及產率造成不良影響。舉例而言，若沉積一鎵及一銦的氮化物層時，晶圓表面溫度的變化會導致沉積層的組成及能帶間隙的變化。因為銦具有相對較高的蒸氣壓，因此沉積層具有比例較低的銦，且在晶圓表面溫度較高的區域中具有較大的能帶間隙。如果，沉積層為一LED結構的主動發光層，在該晶圓上所形成的LED之發射波長也會變化到不可接受的程度。
在一MOCVD製程處理室內，半導體晶圓中的該薄膜層將成長並且被放置於一快速旋轉之轉盤，其可稱為晶圓載具，其在半導體材料沉積用之反應腔體內可均勻地暴露其表面於大氣中。轉速可為1,000 RPM的等級。該晶圓載體通常是由高導熱性材料所製成，例如石墨，並且常塗有一保護層材料如碳化矽。每一個晶圓載體具有一組圓形凹槽，或腔於其頂部表面，供各別晶圓放置於其中。一般而言，晶圓由每一個晶圓之腔底部表面以一定之間隙空間所支撐者，使得氣流環繞於晶圓間隙。一些相關的技術記載於美國專利申請公開第2012/0040097號、美國專利第8,092,599號、美國專利第8,021,487號、美國專利申請公開第2007/0186853號、美國專利第6,902,623號、美國專利第6,506,252號、及美國專利第6,492,625號，其所揭露之內容均可加入本案作為參考資料。
該晶圓載具在該反應腔內由一轉軸支撐於其上方，因此該晶圓載具之頂部表面中，該具有暴露表面之晶圓表面往上朝向著氣體分布裝置。當該轉軸轉動時，氣體向下導向該晶圓載具之頂部表面上，並且經過頂部表面流往該晶圓載具之周邊。使用過的氣體從位於該晶圓載具下方的通口排出反應腔。藉由加熱元件，其通常為配置於該晶圓載具之底部表面的下方的熱電阻加熱元件，將該晶圓載具維持在期望之高溫。該等此等加熱元件維持高於該晶圓表面的期望溫度，而該氣體分布裝置通常維持低於期望之反應溫度，以避免氣體過早反應。因此，熱能從加熱元件被傳送至該晶圓載具之底部表面，且往上流經該晶圓載具至個體晶圓。
流經晶圓上的氣流係依據每一個晶圓的徑向位置而變化，最外圍的晶圓由於在轉動時速度較快的關係，會有較高的流速。即使每一個個體晶圓可具有溫度不均勻性，例如因與載具上其他晶圓的幾何位置關係所造成的冷點與熱點。影響溫度不均勻形成的變因之一是晶圓載具中腔的形狀。通常腔的形狀為圓形，並且具有單一的曲率半徑。當晶圓載具轉動時，晶圓受其最外緣 (即離轉動軸最遠的周邊) 的實質離心力影響，導致晶圓擠壓到晶圓載具中對應的腔的內牆。在此情形下，此等晶圓的外緣並無氣流圍繞，而該等此等晶圓的最外側部分之增加的熱傳導，使得溫度不均勻性及上述問題更為嚴重。為了最小化溫度的不均情況，過去曾經有藉由增加晶圓周邊與腔內牆間溝槽之做法，其中包括設計晶圓周邊具平坦的部分(即平邊晶圓)。此晶圓的平坦部分創造了用以讓空氣流動的溝槽，並且減少與腔內牆的接點，進而減緩溫度不均勻性之情況。
目前已有許多的研究致力於系統設計，欲使製程當中的溫度變化最小化，然而此問題仍然持續呈現許多有待克服的難關。極端條件下的晶圓受到包括受實質離心力等化學氣相製程過程之影響，尚存有進一步減緩溫度不均勻性之待改進技術需求。
本發明的一個面向導向晶圓載具，該晶圓載具用於藉由化學氣相沉積(CVD)以在一個或更多個晶圓上成長磊晶層的系統。晶圓載具包括以中央軸對稱形成的主體，並包括大致上平坦的頂部表面，該頂部表面配置為垂直於該中央軸。複數個晶圓容置腔自該頂部表面於該本體形成凹陷，每一個晶圓容置腔包括底表面及周壁面，該底部表面平行於該頂部表面，該周壁面環繞該底部表面，並且界定出晶圓容置腔的周邊。每一個晶圓容置腔具有腔中心部，該腔中心配置為沿著相對應的晶圓載具徑向軸，而該晶圓載具徑向軸垂直於該中央軸。每一個晶圓容置腔具有周邊，該周邊之形狀至少由第一弧及第二弧所界定，該第一弧具有圍繞該第一弧中心的第一曲率半徑，及該第二弧具有圍繞第二弧中心的第二曲率半徑。該第二弧具有下列至少一項與該第一弧不同處：該第一曲率半徑與該第二曲率半徑不同；或該第一弧中心與該第二弧中心不同。
其優點為由具有不同曲率半徑之複合弧所構成形狀的晶圓容置腔之使用，能夠改進用於一CVD製程中該晶圓表面上的熱分布不均勻性之情況。以下之詳細敘述可顯而易見其他的許多優點。
圖1為顯示根據本發明之一實施例之化學氣相沉積裝置。反應腔5界定出一製程之環境空間。氣體分布裝置10設置於該反應腔之腔體之一端部。具有氣體分布裝置10之該端部在此引述為反應腔5之"上"端部。該腔體之該端部通常(非必須)配置於一般重力框架之該腔體的頂部。因此，在此所述下行方向指的是遠離氣體分布裝置10的方向，而上行方向指的是從該腔體往氣體分部裝置10的方向，而與此等方向是否依重力的往上方向或往下方向無關。與此類似地，此處所述之元件之上/下表面，其指的亦為反應腔5及氣體分布裝置10之框架中的"上"/"下"。
氣體分布裝置10連結至源部(加工氣體供給單元)15、20及25，以便供給用晶圓處理製程中所使用的製程氣體，例如載氣(carrier gas)及反應性氣體(reactant gases)，例如有機金屬化合物，及第V族金屬之源部。氣體分布裝置10設置為用以接收各種氣體，並且以大致以下游方向引導製程氣體之氣流。氣體分布裝置10理想上也連結至冷卻系統30，冷卻系統30配置為使液體在氣體分布裝置10中循環，以在操作期間能使該氣體分布裝置的溫度維持在期望的溫度。亦可具有類似的冷卻配置(未顯示)用於冷卻反應腔5之牆部。反應腔5亦可具備排放系統35，其配置為由該腔體內部透過該腔體之靠近或位於該腔體底部的通口，將所使用的氣體排出，以使連續的氣體氣流能夠從由氣體分布裝置10往下行方向移動。
轉軸40設置為在該腔體之中，使得轉軸40之中心軸45於上行及下行方向中延伸。轉軸40以包含軸承及密封件(未顯示)的傳統式旋轉貫穿裝置50安裝至該腔體，使得轉軸40在將密封件維持在轉軸40及反應腔5的周邊之間時，能夠繞著中心軸45轉動。轉軸40之頂端，即轉軸最靠近氣體分布裝置10的端部上具有接頭55。進而如下所述，接頭55為一晶圓載具留置機構的範例，適於可拆式地嚙合晶圓載具。如具體實施例中所描述，接頭55為大致為圓錐台元件，其頭部朝向該轉軸之上端部，並終止於平坦之頂部表面。圓錐台元件為具有圓錐之平截頭形狀。轉軸40連結至旋轉驅動機構60，例如電動馬達驅動，其配置為使轉軸40繞著中心軸45轉動。
加熱元件65安裝於該腔體中，並且於接頭55下方環繞轉軸40。反應腔5也具有導向前腔體75之引導開口70，及用以關閉與打開引導開口的門80。門80只有顯示於圖1，並且如所示般為可於實線所示位置及虛線80’位置間移動，其中於實線位置隔離了反應腔5內部及前腔體75。門80具備適當的控制及啟動機構，其用以將門80於打開位置及關閉位置間移動。具體地，該門可包括例如美國專利公開公報第 7,276,124號所示般於上行方向及下行方向移動的遮片，在此引述該公報揭露內容至本案內容作為參考。於其圖1所示的裝置更包括負載機制(未顯示)，該負載機制可將晶圓載具從前腔體75移動到腔體內，並於運轉環境中使該晶圓載具與轉軸40嚙合，也可使應晶圓載具脫離轉軸40並進入前腔體75內。
該裝置亦可包括複數個晶圓載具。如圖1所示之運轉條件下，一第一晶圓載具85配置於反應腔5中的運轉位置，而一第二晶圓載具90配置於前腔體75中。每一個晶圓載具包括本體95，其實質上為圓盤形並且具有中央軸(參考圖2)。本體95對稱於中央軸而形成。於運轉條件下，該晶圓載具本體的該中央軸與轉軸40的中央軸45一致。本體95可以一體式地形成，或複數個組件的複合體而形成。例如，如在此引述為本案內容參考之美國專利公開公報第20090155028號所揭示，該晶圓載具本體可包括一個轂，其界定了環繞中心軸的本體中小型區域，及界定其盤狀本體之剩餘部分的大型部分。本體95理想地是以不污染製程且能承受製程中溫度變化的材料來形成。例如，該盤狀體的較大型部分可以用石墨、碳化矽、或其他耐熱材料為主要或是唯一材料。本體95通常具有平坦的頂部表面100及底部表面110，前後兩者互為平行延伸，且大致上垂直於該盤狀體之該中心軸。本體95亦可具有一個或複數個適用於支撐複數個晶圓的晶圓支撐特徵。
操作時，如盤狀晶圓等的晶圓115，可以用藍寶石、碳化矽、或其他結晶基板所形成，而其放置於每一個晶圓載具的每一個腔120之中。一般而言，晶圓115所具有之厚度與其本身的主要表面面積相比來說為小。如一個直徑約2英寸(50公厘)的圓形晶圓，其厚度約為430微米(µm)或更小。如圖1所示，晶圓115設置為具有朝上之上表面，因此該上表面暴露於該晶圓載具的頂部。需注意的是不同的實施例中，晶圓載具85承載著不同數量的晶圓。例如於一個實施例中，晶圓載具85可合適地支撐6個晶圓。於另一實施例中，如圖2所示，該晶圓載具支撐12個晶圓。
在一般的MOCVD製程中，晶圓載具85與其承載的晶圓由前腔體75被承載到反應腔5中，並置於圖1所示的操作位置。於此狀況下，該晶圓之上表面朝上行方向，朝向氣體分布裝置10。加熱元件65被啟動，而旋轉驅動機構60操作轉動轉軸40，因此晶圓載具85環繞軸45移動。一般而言，轉軸40可從約略每分鐘50-1500轉來運轉。加工氣體供給單元15、20、及25被啟動用以透過氣體分布裝置10來供給氣體。氣體朝下行方向朝晶圓載具85，覆蓋晶圓載具85之頂部表面100及晶圓115，並且往下行方向圍繞該晶圓載具的周邊至出口及排放系統50。因此，該晶圓載具之頂部表面及晶圓115的該上表面暴露於製程氣體中，該製程氣體包括由多種加工氣體供給單元所供給的多種氣體之混和物。最典型的情況是，該頂部表面之該製程氣體絕大多數由加工氣體供給單元(載氣)20所提供的載氣所組成。於一典型的化學氣相沉積製程中，該載氣可為氮氣，而因此該晶圓載具之該頂部表面之製程氣體絕大多數由氮氣與部分量的反應性氣體成分所組成。
加熱元件65傳送熱能至該晶圓載具85的該底部表面110，主要以放射狀式熱傳導。傳導至該晶圓載具85之底部表面的熱能往上行方向流經該晶圓載具之該本體95，流往該晶圓載具之該頂部表面100。往上經過該本體之熱能，亦往上通過往每個晶圓之該底部表面的縫隙，亦往上通過晶圓，乃至晶圓115的頂部表面。熱能從晶圓載具85之頂部表面100、及晶圓之上表面放出，至處理腔體之較冷元件，例如該處理腔體的周邊，及氣體分布裝置10。熱能亦從晶圓載具85的頂部表面100及晶圓之上表面，被傳送到覆蓋這些表面的製程氣體。
如該實施例所述，此系統包括一些特徵，其設置為用以決定每一個晶圓115表面的熱均一度。於此實施例中，溫度分布系統125可自溫度監視器130接收到可包括溫度及溫度監視位置資訊等之溫度資訊。此外，溫度分布系統125接收晶圓載具位置資訊，而在一實施例中該晶圓載具位置資訊可來自於旋轉驅動機構60。據此資訊，溫度分布系統125構築晶圓載具85上晶圓115的溫度分布。該溫度分布表示每一個該晶圓115之表面的溫度分布。
圖2及圖3詳述晶圓載具200，同時並引述為基座。每一個晶圓留置區為大致上為圓形的凹陷，或是腔205之型態，其從該頂部表面215沿著下行方向至本體210中。圖3為腔205的斷面圖(圖2中以一水平線及兩個角度箭頭線來界定)。大致為圓形的形狀為相應於晶圓240的形狀。每一個晶圓載具200包括本體210，其具體地係以具有中心軸220之圓盤形狀呈現。在操作位置中，晶圓載具本體210之中心軸220與轉軸40之中心軸45(參考第1、2圖)一致。本體210可為單獨構件或是複數個構件的組成物形式。每一個腔205具有底部表面225，其配置於頂部表面215之周邊部分之下方。每一個腔205亦具有周壁面230，周壁面230環繞底部表面225並且界定腔205的周邊。周壁面230由本體210之該頂部表面215，向下延伸至底部表面225。於變形實施例中，如圖3所具體描述般，周壁面230具有下方切除部，即牆往內傾斜朝著腔之中心，而此至少形成於周邊的一個部分。因此，周壁面230形成與相對於底部表面225的尖角。於一實施例當中，形成於周壁面230與底部表面225之間的角度為80度。
在相關的實施例(未顯示)中，周壁面230的複數個部分具有變化的坡度。例如，在其中一個實施例中，周壁面230的該等部分之離晶圓中心軸220最遠者具有較尖銳角度。在另一相關的實施例中，如圖3所示，該腔底部表面225(即晶圓腔區域中的底板的上表面)具有立起(standoff)特徵，例如位於沿著每一個腔205周邊的特定位置的調整片235。該調整片235將腔底部表面225的晶圓240舉起，因此使得氣體氣流圍繞晶圓240之間隙及其底表面之下方。於另一實施例當中，可使用緊套於腔205內之環件(緊位於周壁面230)，來將晶圓240自腔底部表面225抬起，而環件可佔據調整片235(即取代調整片)，而晶圓240的外部周邊靠在環件上。
圖4為配置於腔405中晶圓400，當該晶圓載具於所示轉動方向轉動時的部分平面圖。當晶圓載具轉動時，因回應由腔405周壁面的最外部分施加到晶圓上的離心力，位於其對應晶圓腔405中的每一個晶圓400，會沿著其對應的晶圓載具徑向軸410朝外施加反作用離心力。反作用離心力以由中央軸415沿著晶圓載具徑向軸410朝外指的標示為f之箭頭。因此，在內側部分會出現增大尺寸的溝槽420，且晶圓400的外側部分向腔405的內側牆施加壓力。此情況會導致溫度不均，且外側部分概括受到增加的局部性溫度(即熱點)的影響。
通常，晶圓腔的形狀為圓形，此類的晶圓腔具有相對於該腔中央軸之單一半徑，如上述般及圖4所示。然而，致力於維持晶圓及晶圓腔周邊之間能夠有更為均一的溝槽，以便能在CVD製程中使更多的氣體分佈，最終減少溫度不均，而晶圓腔可包括不同形狀。於多樣的實施例中，晶圓腔可包括兩個或更多個具有不同半徑的弧，而該腔的形狀可為橢圓形或是卵形。
如圖5所示，根據一種實施例，晶圓500位於由兩個相交弧所成複合半徑的腔中。該第一弧515的半徑510比第二弧525的半徑520還小。第一弧515及第二弧525一同以實線來標示，其共同構成該腔之周邊。在此為說明起見，將此等弧延伸並形成封閉的圓型，而以虛線表示非屬構成晶圓腔周邊的部分。第一弧515與第二弧525相交於交點530。於此實施例中，該晶圓載具中的每一個晶圓腔由兩個相交的弧之複合半徑而構成形狀。而在相關的實施例當中，可由三個或是更多個具有不同半徑的弧來形成該腔的周邊。
根據此等實施例，其中晶圓如上述般可減少晶圓及該晶圓施加壓力(晶圓載具轉動期間受離心力、箭頭標示f之反作用離心力影響)的晶圓腔內側部分之間的接觸點。此外，使用圖5所示形狀的晶圓腔，相較於具有單一曲率晶圓腔，可增加晶圓腔內牆及晶圓周邊之間的溝槽535，並且使溝槽535更為均一。其益處為，此能確保更好的流動，並且減少溫度不均在CVD製程對於晶圓的影響。
於一實施例當中，該晶圓構成形狀的條件為，當該晶圓在製程過程中位於腔中時，溝道535大體上在腔圓周的絕大部分上。在此背景下，大體上該溝道的均一尺寸定義為具有公差+/- 10%的溝道尺寸。於一相關的實施例中，溝道535大體上與晶圓容置腔圓周的至少66%上均一。於一相關的實施例中，溝道535大體上與晶圓容置腔圓周的至少75%為均一。再於另一相關的實施例中，該半徑定義為如溝道535與該晶圓容置腔的圓周之至少85%為均一。
其他的實施例中，晶圓腔可由複合半徑構成形狀，其中　對應該等半徑的該等弧並不自然交叉(即無相交點)。如圖6所示，根據一實施例，晶圓600位於由兩個非相交弧之複合半徑所成形之腔。第一弧615的半徑610比第二弧625的半徑620小；然而；若將此兩者延伸成封閉圓形(如虛線顯示)，第一弧615會位於第二弧625之中且不與其相交。於一些實施例當中，晶圓腔可由二個或更多個不相交的弧之複合半徑而構成形狀，並且包括連結部分640，其對稱地位於晶圓腔中央軸415的兩側，並且靠近如上述般該晶圓所施壓(施加如箭頭所示離心力)的晶圓腔之遠端。連結部分640連結第一弧615及第二弧625，使晶圓腔的周邊完整。
如圖6所示，第一弧615及第二弧625形成晶圓腔，該晶圓腔具有複合半徑，在該複合半徑中的該等弧對應互不相交的每一個半徑(如實線所示)。此類晶圓腔(包括如圖6所示形狀的晶圓腔)可減少如上述晶圓及該晶圓所施壓(施加離心力f)晶圓腔內側部分的接觸點。此外，使用如圖6所示形狀的晶圓腔，可使介於該晶圓腔內側部分及該晶圓的周邊之間的溝槽635增加，並且使溝槽635更為均一，最終能夠確保較佳的氣體流動並且減少形成溫度不均的可能性。
於一實施例當中，該晶圓腔構成形狀的條件為，當製程期間該晶圓位於該腔時，溝槽635大體上在該腔圓周的絕大部分上尺寸均一。在此背景下，大體上該溝道的均一尺寸定義為具有公差+/- 10%的溝道尺寸。於一相關的實施例中，溝道635大體上與晶圓容置腔圓周的至少66%為一致。於另一相關的實施例中，該半徑界定為如溝槽635為該晶圓容置腔的圓周之至少75%。於更進一步的實施例中，該半徑界定為如溝槽635為該晶圓容置腔的圓周之至少85%。
上述實施例為說明用，而非限定。其他變化亦視為落入本案專利範圍中。例如，於一相關的實施例的晶圓載具上，不同的晶圓容置腔，其具有的限定腔之複合半徑之構成也不同。例如，於一實施例中，晶圓容置腔的第一弧對第二弧的長度比，在位於離該晶圓載具中央更近、或是更遠者可為不同。例如，對於離該晶圓載具中央較近之腔，第一弧615長度可為在第二弧長度625長度的小部分中。在特定實施例當中亦可作相反的構成(即第一弧615為在較大部分中)於離該晶圓載具中央更近的晶圓容置腔。亦可作類似圖5所示實施例的弧515及弧525的配置。
於另一類型的變化例當中，在同一個晶圓載具上的一晶圓容置腔至另一晶圓容置腔間，第一弧及第二弧之曲率半徑可具變化。
於進一步的變化實施例當中，第一弧515、615及第二弧525、625的每一個分別地對稱於晶圓載具徑向軸410。於另一個實施例中，該弧可位於晶圓之稍微偏離中央之非對稱位置，其可於特定構成下進一步減輕加熱不均之問題。例如圖7A-圖7D所示，第一弧及第二弧的每一個的中央部分之配置，可配置為均在同一個晶圓載具徑向軸410上。因說明起見，將該弧延長為形成封閉圓形，封閉圓形中包含以虛線表示，不屬於構成該晶圓腔周邊任何部位的部分。在一些例子當中，第一弧715及第二弧725皆可對稱於同一個晶圓載具徑向軸410，而第一弧715的半徑710小於弧725的半徑720(圖7A及圖4-6)。於其他的例子當中，第一弧715可對稱於晶圓載具徑向軸410，且第二弧725可不對稱於晶圓載具徑向軸，其中第一弧715的半徑710比第二弧725的半徑720還小(圖7B)。於其他的例子中，第一弧715可不對稱於晶圓載具徑向軸410，且第二弧725可對稱於晶圓載具徑向軸410，其中第一弧715之半徑710小於第二弧725之半徑720(圖7C)。於其他的例子當中，第一弧715及第二弧725皆可為不對稱於晶圓載具徑向軸410，其中第一弧715的半徑710小於第二弧725之半徑720(圖7D)。
此外，如圖8A-D，第一弧及第二弧的每一個中心的配置條件可為：此兩者不位於同一個晶圓載具徑向軸上。為了說明起見，將該等弧延伸為封閉圓形，該封閉圓形中包含以虛線表示的不屬於構成該晶圓腔周邊任何部位的部分。於一些例子當中，第一弧815及第二弧825可對稱於分離的晶圓載具徑向軸。例如，第一弧815(具半徑810)可具有中心，該中心不位於晶圓載具徑向軸410上，而第二弧825(具半徑820) 可具有中心，該中心位於晶圓載具徑向軸410(圖8A)。於其他例子當中，第一弧815(具半徑810)可對稱於晶圓載具徑向軸410，並且具有中心，該中心位於晶圓載具徑向軸410，而第二弧825(具半徑820)可對稱於晶圓載具徑向軸410，且具有中心，該中心不位於晶圓載具徑向軸410上(圖8B)。於其他例子中，第一弧815(具半徑810)可為不對稱於晶圓載具徑向軸410，但具有中心，該中心位於晶圓載具徑向軸410上，而第二弧825(具半徑820)可對稱於分離的晶圓徑向軸(即不為晶圓載具徑向軸410)且具有中心，該中心不位於晶圓載具徑向軸410上(圖8C)。於其他的例子中，第一弧815(具半徑810)及第二弧825(具半徑820)可為皆不對稱於分離的晶圓載具徑向軸(例如晶圓載具徑向軸410及分開的晶圓載具徑向軸)，且兩者可均具有中心，該中心位於分開的徑向軸上(例如，晶圓載具徑向軸410及分開的晶圓載具徑向軸)(圖8D)。此等內容及其他的變化可進一步的減緩發生於晶圓800上的溫度不均。
此外，雖然已依據特定實施例來敘述本發明之多個態樣了，但熟習本技術領域者均應理解：在不脫離如同申請專利範圍所定義之本發明主旨範圍內是可對其形式及細節進行改變的。本領域之通常技術者可理解到：本發明可以包含比上述個別的實施例所例示者還要少的特徵。本案所述的複數個實施例，並無意圖窮盡地列舉本發明所能夠結合的各種不同之特徵的方式。因此，本案實施例並非互相排除特徵之結合，更確切地說，本發明可包含由不同個別的實施例中所選的不同個別特徵之組合，而且此點應為本領域之通常技術者所能了解的。
在上述被併入列為參考文件是限定於：所併入之主體標的不與本揭示明確相反者。任何上述併入列為參照之文件更進一步地限定於：在該文件中所包括之申請專利範圍皆沒有在本發明申請專利範圍中被列入參照。然而，此等文件中之任何的申請專利範圍，除非有特別除外敘述之外，否則彼等仍併入此處所揭示之一部分。任何以上被入列為參考文件為更進一步地限定於：除非有特別除外敘述之外，否則在該等文件中所提供之定義不併入參照。
5‧‧‧反應腔
10‧‧‧氣體分布裝置
15、20、25‧‧‧加工氣體供給單元
30‧‧‧冷卻系統
35‧‧‧排放系統
40‧‧‧轉軸
45‧‧‧中央軸
50‧‧‧旋轉貫穿裝置
55‧‧‧接頭
60‧‧‧旋轉驅動機構
65‧‧‧加熱元件
70‧‧‧引導開口
75‧‧‧前腔體
80、80'‧‧‧門
85‧‧‧第一晶圓載具
90‧‧‧第二晶圓載具
95‧‧‧本體
100‧‧‧頂部表面
110‧‧‧底部表面
115‧‧‧晶圓
120‧‧‧晶圓容置腔
125‧‧‧溫度分布系統
130‧‧‧溫度監視器
200‧‧‧晶圓載具
205‧‧‧腔
210‧‧‧本體
215‧‧‧頂部表面
220‧‧‧中心軸
225‧‧‧底部表面
230‧‧‧周壁面
235‧‧‧調整片
240‧‧‧晶圓
400‧‧‧晶圓
405‧‧‧腔
410‧‧‧(晶圓載具)徑向軸410
415‧‧‧中央軸
420‧‧‧溝槽
425‧‧‧接點
500‧‧‧晶圓
510‧‧‧(第一弧)半徑
515‧‧‧第一弧
520‧‧‧(第二弧)半徑
525‧‧‧第二弧
530‧‧‧交點
535‧‧‧溝道
600‧‧‧晶圓
610‧‧‧第一弧(半徑)
615‧‧‧第一弧
620‧‧‧第二弧(半徑)
625‧‧‧第二弧
635‧‧‧溝槽
640‧‧‧連結部分
700‧‧‧晶圓
710‧‧‧(第一弧)半徑
715‧‧‧第一弧
720‧‧‧(第二弧)半徑
725‧‧‧第二弧
800‧‧‧晶圓
810‧‧‧第一弧(半徑)
815‧‧‧第一弧
820‧‧‧第二弧(半徑)
825‧‧‧第二弧
f‧‧‧(反作用)離心力
本發明能夠藉由下面詳述的多樣實施例及配合的圖式，能夠更得以更充分地理解，其中： 圖1為顯示根據本發明一實施例的化學氣相沉積(CVD)裝置。 圖2為顯示具有根據本發明一實施例的CVD裝置內所使用的晶圓載具之透視圖。 圖3為顯示上圖線條的斷面圖，其詳細示出具有根據本發明一實施例的CVD裝置內所使用晶圓腔。 圖4為根據本發明一實施例之配置於傳統式腔之晶圓圖式。 圖5為根據本發明一實施例，配置於由兩個相交弧之複合半徑所構成形狀的腔中之晶圓之圖式。 圖6為根據本發明一實施例，配置於由兩個不相交弧之複合半徑所構成形狀的腔中之晶圓之圖式。 圖7A-7D為根據本發明一實施例，配置於由兩個弧之複合半徑所構成形狀的腔中之晶圓之圖式。 圖8A-8D為根據本發明一實施例，配置於由兩個弧之複合半徑所構成形狀的腔中之晶圓之圖式。 本發明可如圖式及後述說明般修改為各種不同模式及代替型態、規格。然而應理解的是，其敘述內容並非意圖地限制本發明至特定實施例。相對地，其意圖地包括所有落入附錄申請專利範圍所界定之本發明精神及範圍的各種模式、同等物、代替物。
410‧‧‧(晶圓載具)徑向軸410
415‧‧‧中央軸
500‧‧‧晶圓
510‧‧‧(第一弧)半徑
515‧‧‧第一弧
520‧‧‧(第二弧)半徑
525‧‧‧第二弧
530‧‧‧交點
535‧‧‧溝道
f‧‧‧(反作用)離心力

Claims (18)

  1. 一種晶圓載具，其為使用於藉由化學氣相沉積(CVD)在一個或更多個晶圓上成長磊晶層之系統中，該晶圓載具包括： 一本體，其係對稱於中央軸而形成，並且包括大致上為平面的頂部表面，且該頂部表面垂直於該中央軸； 複數個晶圓容置腔，其在該本體中係自該頂部表面形成凹陷，每一個晶圓容置腔包括： 一底部表面，其大致平行於該頂部表面； 一周壁面，其環繞於該底部表面，且界定該晶圓容置腔的周邊， 其中，每一個晶圓容置腔具有腔中心部，該腔中心部順延地配置於對應的晶圓載具徑向軸，該晶圓載具徑向軸垂直於該中央軸；及 每一個晶圓容置腔具有周邊，該周邊之形狀係由至少一具有圍繞第一弧中心的第一曲率半徑之第一弧及一具有圍繞第二弧中心的第二曲率半徑之第二弧所界定，其中該第二弧與該第一弧之間至少包括下述不同處之其中之一： 該第一曲率半徑與第二曲率半徑不相等；或 該第一弧中心不同於該第二弧中心。
  2. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的周邊中，該第一弧與該第二弧互為相交。
  3. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的周邊中，該第一弧與該第二弧互不相交。
  4. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔中的周邊當中，該第一弧位於該遠端，而該第二弧位於該近端； 其中該第一弧所具有的曲率半徑為小於該第二弧之曲率半徑。
  5. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔中的周邊當中，該第一弧位於該遠端，而該第二弧位於該近端； 其中該第一弧所具有之曲率半徑為大於該第二弧之曲率半徑。
  6. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔中的周邊當中，該第一弧位於該遠端，而該第二弧位於該近端； 其中該第一弧配置為以該晶圓載具徑向軸對稱，該晶圓載具徑向軸對應該晶圓容置腔，該晶圓容置腔具有由該第一弧及該第二弧所界定之周邊。
  7. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中，每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且於每一個該晶圓容置腔的周邊中，該第一弧位於該遠端，且該第二弧位於該近端； 其中該第二弧配置為以該晶圓徑向軸對稱，該晶圓徑向軸對應該晶圓容置腔，該晶圓容置腔具有由該第一弧及該第二弧所界定之周邊。
  8. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔的周邊中，該第一弧位於該遠端，且該第二弧位於該近端； 其中該第一弧及該第二弧分別對稱地配置於該晶圓載具徑向軸，該晶圓載具之徑向軸為對應於具有由該第一弧及第二弧所界定的周邊之晶圓容置腔。
  9. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔之周邊中，該第一弧位於該遠端，該第二弧位於該近端； 其中該第一弧不對稱地配置於該晶圓載具徑向軸，該晶圓載具之徑向軸為對應於具有由該第一弧及第二弧所界定的周邊之晶圓容置腔。
  10. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於該中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔之周邊中，該第一弧位於該遠端，該第二弧位於該近端； 其中該第二弧不對稱地配置於該晶圓載具徑向軸，該晶圓載具徑向軸對應於具有由該第一弧及第二弧所界定的周邊之晶圓容置腔。
  11. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔具有相對於中央軸之近端及遠端，且每一個晶圓容置腔之周邊中，該第一弧位於該遠端，該第二弧位於該近端； 其中該第一弧與該第二弧分別不對稱地配置於該晶圓載具徑向軸，該晶圓載具徑向軸對應該晶圓容置腔，該晶圓容置腔所具周邊由該第一弧及該第二弧所界定。
  12. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的該周邊之形狀為進一步由至少一個連結部所界定，該連結部為與該第一弧及該第二弧皆相交。
  13. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的周邊之形狀為進一步地由兩個連結部所界定，而每一個該連結部為與該第一弧及該第二弧皆相交。
  14. 如請求項1所記載之晶圓載具，其更包括： 第一晶圓容置腔，及第二晶圓容置腔；且 其中該第一晶圓容置腔及該第二晶圓容置腔之間，一般晶圓容置腔的該第一弧的長度與該第二弧的長度的比不同。
  15. 如請求項1所記載之晶圓載具，其更包括： 第一晶圓容置腔，及第二晶圓容置腔；且 其中在該第一晶圓容置腔及該第二晶圓容置腔之間，一般晶圓容置腔之該第一弧的曲率半徑與該第二弧的曲率半徑的比不同。
  16. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的周邊建構為：當晶圓處於化學氣相沉積製程過程中，介於晶圓外緣及該晶圓容置腔周邊之間的溝槽，大致上均一為圍繞該晶圓至少50%的尺寸。
  17. 如請求項1所記載之晶圓載具，其中每一個晶圓容置腔的周邊建構為：當晶圓處於化學氣相沉積製程過程中，介於晶圓外緣及該晶圓容置腔周邊之間的溝槽，大致上均一為圍繞該晶圓至少75%的尺寸。
  18. 一種用於以化學氣相沉積(CVD)在一個或複數個晶圓上成長磊晶層系統之晶圓載具的建構方法，該方法包括： 形成一對稱於一中央軸之本體，以包括大致上為平面的頂部表面，該頂部表面垂直於該中央軸； 形成複數個晶圓容置腔，其在該本體中從該頂部表面形成凹陷，每一個晶圓容置腔包括： 一底表面，其係大致上平行於該頂部表面；及 一周壁面，其係環繞於該底部表面，並且界定該晶圓容置腔之周邊， 其中在形成複數個晶圓容置腔時，每一個晶圓容置腔形成為具有腔中心部，該腔中心順延地配置於對應晶圓載具徑向軸，該晶圓載具徑向軸垂直於該中央軸；且 每一個晶圓容置腔具有周邊，該周邊之形狀由至少一具有圍繞第一弧中心周邊的第一曲率半徑之第一弧及一具有圍繞第二弧中心周邊的第二曲率半徑之第二弧所界定，其他該第二弧與該第一弧間至少具備下列不同處之其中之一； 該第一曲率半徑與第二曲率半徑不相等；或 該第一弧中心不同於該第二弧中心。
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