TW426873B - Magnetically-levitated rotor system for an RTP chamber - Google Patents

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Benjamin Bierman
James V Tietz
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Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 __ 426873 _B7_ 五、發明説明(5 "一"^ ' ~~~~ 發明領域 本發明是關於快速熱處理(RTP)室,而且特別是,關於 —個應用磁性懸浮旋轉系統之快速熱處理室的特色。 發明背景 快速熱處理系統技術已發展來增加晶片的製造產能,而 將其處理降至最低’在此處提及的晶片種類包括那些超大 型積體(ULSI)電路所使用的^快速熱處理關係到幾種不同 的製程’包括快速高溫退火(RTA),快速熱清洗(RTC), 快速高溫化學氣相沉積(RTCVE>),快速高溫氧化(RT〇), 以及快速高溫氮化(R T N)。 在熱處理期間,該處理在基板表面上的均勻性,對於生 產均句之裝置而s ’也是相當重要的。例如,在互補式金 氧半(CMOS )閘極介電質以rt〇或RTN形成的特定應用中 ,厚度,成長溫度,以及閘極介電質的均句度都是重要的 參數’其景> 響整體裝置性能與製造良率。目前,以僅有 80埃(1(T1G米)厚的介電層來製作CMOS裝置,而且其厚度 的均勻度必須维持在幾個百分比之內;此等級之'均勻度要 求’在高溫製程期間’整個基板上的溫度變動,不能超過 攝氏幾度,因此’使溫度不均勻性最小化的技術是非常重 要的6 在一倘快速熱處理製程中’晶片在攝氏數百度的溫度, 以及氮氣環境大氣中,被放置進入處理室;將晶片的溫度 升至反應的條件,通常在(攝氏)溫度大約8501到^⑽^; 的範圍&升溫利用各式熱源,像是鎢絲燈,以輻射式地加 -4- 本紙张尺度通用4國國家標準~(" cN’S } A4規格(2l〇X 297公楚) ""' — I ΙΪ n I n —11 7"訂 I I * 踩 』 . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 4268 7 3 五、發明説明(: 熱晶片:反應的氣體可以在升溫之前、 _ 4 〒、或後引入,例如 ,可以引入氧氣來成長二氧化矽(Si〇幻。 如之前所提及的,在製程中雲 ㈣“ 杜灰程中需要在基板上維持溫度的均 句?在各種製程步驟中’包括薄膜成長,氧化物成長與 =’溫度的均勻性在基板上提供均勾的製程參數(如該層 厚度、電阻值、以及蝕刻深度)。 此外,對於避免熱應力導致的晶片損害,如.寶曲、缺陷 生成的續指(slip) ’在基板中的溫度均勻性是必要的。由妖 梯度所導致的損害類型’因溫度的均勻性而最小化;在高 溫製程中,晶片有時甚至不能承受很小的溫度變化;例如 ,如果在1 200°c時,容許溫度變化上升至1_2。(:/公分((;111) ,產生的應力可能在矽晶體中導致縐摺,產生的縐摺平面 將會損壞任何其經過的裝置··為了達到此筝級的溫度均勻度 ,可靠之實時的(real_time)、多點溫度量測之閉合迴路 (closed-loop)溫度控制是必要的。 達到溫度均句的一種方法是,在製程中旋轉基板、如此 去除了溫度沿方位角向度的相依性:因為當基板之'軸與旋轉 抽共線時,沿著晶片之任何周緣(在任意半徑上)的所有點, 均暴露在同量的照明下,所以此相依性被去除。藉由提供 許多溫度計與一個回饋系統,即使所剩的徑向溫度相依也 可以去除’而在整個基板上得到並維持良好的溫度均句度。 現今使用一種機械式旋轉系統的例子示於圖1中,此種系 統與現今由加州Santa Clara之應用材料公司(Applied Materials, Inc·)所使用與銷售的相似;此種系統之確定細節 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) I---7-----¢------11T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 4 268 7 3 ab] 五、發明説明(3 ) 提供於1992年10月23日核定之美國專利編號^^ 5,155,336 名為決速加熱裝置與方法j ("Rapid Thermal Heating Apparatus and Method”)’歸屬於本發明之讓受人,並在此併 為參考。在此型之機械式旋轉系統中,基板支撐以可旋轉 地裝載在一軸承組件上,也就是,依序連接至真空封閉之 驅動組件,例如,圖1示出如此的一個系統,晶片〖2放置在 邊環1 4 t上,邊環1 4則接著摩擦密合在圓柱丨6上,圓柱} 6 位在上方磁性軸承座圈21的突出架上,上方軸承座圈21置 於凹槽39之中,並且藉由數個球狀軸承22(僅示出其中—個 ),相對於下方軸承座圈26旋轉;下方軸承座圈26一般裝載 於腔至底部28上,水冷式反射鏡24置於腔室底部28上,作 為溫度量測系統之一部份(其細節未示出)f磁鐵3〇與腔室 底部28部份相鄰,並與上方磁性軸承座圈21相反,該磁鐵 裝載在馬達驅動的磁鐵環3 2上。 磁鐵30與磁性軸承座圈21,透過腔室底部“磁性地相連 接:藉由對腔室底部28之中心軸,機械式地旋轉磁鐵3〇, 上方軸承座圈2 1可以被旋轉,因為它與磁鐵3 〇磁‘性地相連 ;特別是,轉矩自馬達驅動的磁鐵環32傳送至上方軸承座 圈21 ,上方磁性軸承座圏21的旋轉,透過圓柱16與邊環μ 造成晶片1 2所需的旋轉。 雖然能夠完全地達成所需的功能,但是上述㈣有一些 缺點’例如’ f常見到球形軸承相關的滑動與滾動接觸, 使得在處理室中產生微粒,微粒的產生來自於球形轴承與 座圈間的接觸’也來自於抽承系統必須使用的潤滑劑。 本紙张尺度賴中關 --------參-----|,钉------^ • . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 4咖7 3 —----一__ 五、發明説明(4 另一個例子,軸承與座圈系統需要一個複雜的軸承結構 ’其包含許多低容忍度的内部連接,這些内部連接造成大 量的表面積,其可以吸附不需要的氣體與蒸汽。 另一個缺點發生在常使用複雜的旋轉機制時,當使用複 雜的旋轉機制而遇到更平順與更快旋轉的需要時,複雜的 機制常常為腔室其他部份的反應製程氣所損壌,這是由於 這些機制通常是特別地精密,例如,内含許多低容忍度的 内部連接’並且不能承受由高溫製程氣體導致的燃燒與其 他損害。 —個相關的缺點發生於’當晶片上化學反應的氣體產物 未能完全經由幫浦系統耗盡時,這些氣體的一部份可能逃 離幫浦系統,其不幸地泥至晶片平面的下方區域。例如, 典型的碎沉積可以由三氣矽烷(…以丨”⑽丨丨时^丁^丨與氫分 子(Ha)在晶片上方製程區域的反應產生,這些反應的氣體 可能對處理室的特定部份造成有害的影響。 可能如此被影響的區域包括形成凹槽,含有軸承/座圈系 統的區域’許多關旋轉的敏感組成位於此凹槽中*,特別是 ,在這些區域中高溫氣體的存在,可能對軸承與圓柱外部 造成損壞與燃燒。 關於現今旋轉系統之另一個問題是旋轉中離心的發生。 例如如圖1中所示,通常其具有一個旋轉地驅動组件如座 圈2 1,支撐中間圓柱1 6 ,其接著經由邊環丨4來支撐晶1 2 ; 在此系統中,如果驅動組件2 1未能適切地緊繫住中間圓柱 16,中間圓柱可能以離心方式自旋,特別是如果其與旋轉 本紙張尺度適用中國國家縣(CNS〉M規格(2;οχ297公餐〉 --------裝-----—17------m--- * * (請先55讀背面之注意事項再填寫本頁) M濟部中夬標準局負工消費合作社印製 4 2 68 7 3 五、發明説明(5 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 地驅動組件2 1的遠垃廿此間 逑接並非圓形對稱時。換言之,如果以非 圓形對稱結構支樘φ „阿2 ^ 別在高速㈣時。 柱Μ,其趨向進行㈣旋轉,特 點是㈣清潔與維修,複料軸承與座圏旋 轉系統不易拆卸组音j .χ M ^冼,例如,在如此系統中拆除並個別 Μ洗為數眾多的球形軸承是很困難的。 因此,提供-個易於維修、具相對而言較不複雜而易於 斥卸的Ί ’並可提供高速、穩定且平順的旋轉之磁性躁 浮驅動是很有用的。 發明概述 在一實施例中,本發明指向一磁性懸浮旋轉系統。該系 龙匕括個可導磁的轉子:一與該轉子同心並環繞之的圓 柱形薄壁;以及一與該圓柱形薄壁相鄰之磁性定子组件。 在轉子與磁性定子組件之間的徑向距離足夠小,使定子組 件產生的磁場能將轉子磁性懸浮,但是也足夠大,使得轉 子在熱膨脹時不會與薄壁物理地接觸。 本發明的使用可能包含以下之一或更多:在轉子‘與圓柱形 薄壁之間的徑向距離可以在大約〇 . 〇 4到〇 · 〇 6英对之間;圓 柱形薄壁的厚度可以在大約50到150密爾(mil)之間,圓柱 形薄壁可以是半導處理室的内壁。 在另一個實施例中,本發明指向一個儀器,其維持一群 感應器的相對位置’該感應器測定在處理室中旋轉結構的 位置。該儀器包括一中心組件,其可移去地裝載在處理室 的基部上;一組合支架裝載在該中心組件上;—群感廣器 本紙張尺度適用中國國家橾準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_
、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 4268 73 五、發明説明(6 ) ' 測定旋轉結構相對於中心組件的垂直與水平位置:—中空支 架在處理室的壁上形成,其中中空支架與组合支架之結構 與安排,使得中空支架可移去地裝載在組合支架上;該群 感應器裝載至中心组件上,使得自處理室移去旋轉結構與 中心組件時’不會改變感應器的相對位置。 在另一個實施例中,本發明指向一儀器,其維持一群感 應器的相對位置,該感應器測定旋轉結構在處理室中的: 置。該儀器包括一中心組件,其可移去地裝載在處理室的 基部上可移去地裝載中心組件至基部的方法;以及裝載 於中心组件上的一群感應器,用以感應旋轉結構的相對於 中心组件的垂直與水平位置;建構與安排該感應器,使得 自處理室移去旋轉結構與中心組件時,不會改變感應器間 的相對位置。 " .本發明的使用可以包含以下之一或更多;該可移去地裝 載方法可以是一群螺栓或至少—個鉗子。 在另一個實施例中,本發明指向一儀器,其大致將旋轉 結構與基板處理室中的製程區域熱絕緣;該儀器*包括一支 撐圓柱,其可旋轉地連接至旋轉結構’該支撐圓柱具低熱 傳導性並足夠長,使得來自製程區域的熱量,在靠近旋轉 結構處大致已消散;該儀器也包括一邊環,其連接支撐圓 柱與旋轉結構相連的另一端,建構與安排該邊環使能支標 基板。 本發明的使用可以包含以下之-或更多;支樓圓柱可以 用石英作成;該支撐圓柱之長度在大約2 2到2·9英吋之間 本纸張妓㈣财縣(CNS7X4im ( 2lQx 297^^y f請先閱It背面之注意事項再填寫本頁) _______________ _____—IT------^---------^------ ί/ I if ί · 經濟部中央標準局員工消費合作社印朿 4^68 73 A] B7 ---一' -— — 五、發明说明(7 ) ;可以在該支撐圓柱上被覆-層秒,以提供該支撐圓柱* 度的不透光性,如此來自製程區域的光在旋轉結構附近: 致已經消散;該支撐圓柱在波長範圍大約〇 8到^微米可 以是不透明的;該支撐圓柱的熱傳導係數可以在大約丨万到 2.5 J-kg-m/m2-Sec-t:之間;該支撐圓柱之壁厚度可以在大 约5 0到150密爾之間;沿支撐圓柱的周緣可以裝載—凸輪 (flange),用以在旋轉結構附近更將熱耗散;可以裝載一中 心組件在處理室的基部上,該中心組件部份地配置在由旋 轉結構與支撐圓柱所界定的區域,如此來自製程區域的光 ,在由中心組件與旋轉結構界定的空間中大致已消散。 在另-個實施例中,本發明指向—處理室中之旋轉系統 :該系統包括-轉子,其具有一其上定出一群凹洞的頂端 表面;一群具彈性的定位釘,裝載在該群凹洞中;以及— 與轉子同心之支撐圓柱,其藉由與定位舒的街接,裝載在 該轉子上。 本發明的使用可以包含以下之一或更多;定位釘可以用 不車螺紋的方式摩擦密合裝載於該群凹洞中;凹^可以排 成圓形’該圓之半徑大於支撐圓柱的半徑;該定位釘可以 一群疋位釘塞子,而該定位釘塞子摩擦密合裝載於該群四 洞中。 在另一個貫施例中’本發明指向處理室中的旋轉系統; m系統包括一個可旋轉裝載之轉子,其具有一其上定出— 群凹'同的頂端表面;一群内含一群定位釘塞子的定位釘, 該定位釘塞子裝載在該群凹洞中;以及一與轉子同心之支 -10- 卜紙張尺錢財® ϋ家縣(CNS ) Α4規格(210x297公釐) (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -、1Τ 冰1 —I- — 1 - »--- .If — lug 1· 73 73 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 Α7 Β7 _____ 五、發明説明(8 ) 撐圓柱’孩支撐圓柱具有凹槽並且其藉由與定位釘在凹槽 的銜接,摩擦密合裝載在該轉予上。 在另一個貫施例中’本發明指向處理室中的旋轉系統, 該系統包括一個轉子,其環繞貼近的一個中心詛件;將轉 子懸浮的方法;以及在中心組件之中形成的冷卻腔室,改 造該冷卻腔室使内含冷卻流體;冷卻腔室靠轉子足夠近, 使冷卻流體能夠冷卻轉子。 本發明的使用可以包含以下之一或更多;冷卻流體可以 是液體或氣體;該系統可再包括一個氣體源’以提供氣體 至轉子與中心组件間的區域,因而透過熱傳導冷卻轉子; 懸;手方法可以是一個磁性懸浮系統。 在另一個實施例中,本發明指向處理室中的旋轉系統; 該系統包括一個可導磁的轉子,其環繞貼近的一個中心组 件;一個磁性定子組件環繞該轉子,使得在轉子與磁性定 子組件之間的徑向距離足夠小,而使由定子組件產生的磁 % ’能將轉子磁性地懸浮;在中心組件之中形成的冷卻腔 室’改造該冷卻腔室使内含冷卻液體或氣體,冷> 腔室靠 轉子足夠近,使冷卻液體或氣體能夠冷卻轉子。 在另一個實施例中,本發明指向一處理室之感應器系統 ’該處理室具有環繞中心組件的懸浮轉子;該系統包含一 群以螺紋裝載至中心組件上的感應器,用來測量轉子的垂 直及水平位置;以及配置在感應器與轉子之間的遮蓋,其 中該遮蓋是一種聚合物,厚度在大約1 〇到3 〇密爾之間。 本發明的使用可以包含以下之一或更多;該遮蓋可以作 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS ) A4規格(210X297公# ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--I - -- 訂 猓 4^6873 A7 B7 麵#却中央樣準局貝工消費合作社印裝 i、發明説明(9 ) 為轉子的觸地襯墊;該系統還可包括一群調整器,其中感 應器以螺紋裝載於其中個別的—個調整器上,調整器則裝 載在中心組件上;該系統還可以包括一群感應器載具,其 中調整器藉由調整器螺絲以螺紋裝載至其中一個感應器載 具上,該感應器載具藉由感應器載具螺絲裝載至中心組件 上;其中一個調整器螺絲與感應器螺絲可以是細牙的,而 其他的可以是粗牙的。 本發明的優點之一是,可以達到轉子在熱導上與機械上 兩者,與快速熱處理室中製程區域的反應氣體的大致絕緣 ;快速熱處理室中轉子的穩定,平順,以及高速的旋轉也 同樣可以達到;本發明也能夠非常容易地拆卸,維修與清 洗。 本發明的其他優點與特色將在以下的敘述中,包括附圖 與專利申請範圍,變得更為清楚。 附圖簡述 圖1是先前技術用於快速熱處理室中的軸承與旋轉系 面圖。 * 、圖2是根據本發明,具㈣性料轉子线之快速熱處理 室的截面圖6 圖3是根據本發明,展示轉子系統特定組成 分分解透视圖。 呵H.·无那 圖4Α是根據本發明的一個實施例,轉子系統,定 及中心組件的分解透视圖。 圖4Β是根據本發明的—個實施例,一感應器護蓋之側视 -12- ^^通用中國國 --------裝— 〈請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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• ! I - I I I - t— -' _ ·1 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 4 2 印 7 3 A7 ----—____ 五、發明说明(10 ) 圖。 圖5疋根據本發明的一個實施例,該轉子系統之平面上視 圖。 圖6是本發明之轉子系統,一般沿圖5之線6_6所取的截面 圖,展示磁性懸浮系統的細部,此圖是在轉子靜止位置並 接觸到感應器视窗時所取的。 圖7是圖6的部分放大圖。 圖8A與8B示出在轉子膨脹時定位釘的位置。 圖9是定位釘之另一實施例截面圖。 圖10是圖7的另一部份放大圖,展示氣流的方向。 發明詳述 一種快速熱處理儀器,於1 994年丨2月19曰發表apeuse 等人之美國專利申請序號08/359,302,名為「測量基板溫度 之方法與儀!§」("Method and Apparatus for Measuring
Substrate Temperature"),以及於 1 996 年5 月 1 日,Peuse等人 之序號08/64 1,477 ’名為「測量基板溫度之方法與儀器」 (Method and Apparatus for Measuring Substrate Temperature”),兩者均歸屬於本發明之受讓人並在此文中 併為參考文獻。 本發明是關於一快速熱處理室之特色與改良,其要求使 用一磁性懸浮之基板旋轉驅動,該驅動包含三個併入腔室 設計之主要組成;定子,轉子組件,以及感應器;其也包 括一個遠端電子套裝系統。藉由定子所產生的交流磁場, 該轉子可旋轉地裝載,懸吊,以及旋轉於封閉的腔室之中 -13- 本紙張尺度適用令囷國家標準(〇阳)六4規格(21〇乂 297公楚) --------- 沿衣-----—.订------银' ——r • I - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^濟部中央標準局員工消費合作衽印製 4^β8 73 at Β7 五、發明説明(u) ,感應器測量轉子的垂直及水平位置,也測量轉予的轉速 〇 特別是’在圖2是一個快速熱處理室1 0 0,用來處理圓盤 狀,直徑1 2英吋(300毫米(mm)的矽(Si)基板1 1 7 ;基板 1 1 7裝載在轉子系統1 1 1上的腔室1 〇 〇之中,並且由位於基 板117正上方之加熱元件11〇加熱。 如同以下更細部的討論,配置所示的基板1 I 7位於裝载在 支撐圓柱1 1 5上的邊環1 1 9之上,支撐圓柱U 5則放置在轉 子113上’ 一個共旋之邊環延展121也自邊環119延伸,邊 環119 ’支撐圓柱115,共旋之邊環延展121,以及轉子 1 1 3,是轉子系統1 1 1的主要組成。 元件110產生輪射112 ’其透過水冷式石英視窗组件 進入處理室1〇〇 ’該视窗組件可位於基板上方大约25毫米 處’在基板117下方是反射鏡153,其裝載於通常具有圓柱 底部的中心組件1 5 1上,反射鏡1 5 3可以用鋁作成並具高反 射表面被覆120,反射鏡遮蓋155(示於圖6、7與1〇中)可以 用來保護該反射鏡,此種反射鏡遮蓋的特定細節\發表於 與此份同曰之美國專利申請,名為「石英反射鏡遮蓋」 ("Quartz Reflector Cover1’),歸屬於本發明之受讓人並在此 文中併為參考文;基板117的底面165與反射鏡153形成一 反射空腔118,來增益基板的等效發射率。 在基板1 1 7與反射鏡1 5 3之間的間隔是可以變化的,在為 1 2付珍晶片所設計的製程系統中,在基板1 1 7與反射鏡1 5 3 間的距離可以在大約3毫米到2 0毫米之間,且最好在大,約5 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS >八4規格(_2ίΟ'Χ29·7公釐) 一--— {請先閑讀背面之汶意事項再填寫本頁) 裴 -、π 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ^ ^ 68 7 3 A7 ___^ _B7 五、發明説明(12) 毫米到8毫米之間,空腔1 1 8之寬度對高度比應該約大於 2 0:1° 基板117之局部區域1〇2的溫度由一群溫度探針(圖2中只 示出其中三個)測量,每一個溫度探針包括一個藍寶石光管 126 ’其插入導管124,該導管從中央組件151背面通過, 透過反射鏡153的頂端;藍寶石光管126直徑可約為0.080英 吋’而導管1 2 4略大而能使該光管輕易地插入該導管;光管 1 2 6透過光纖1 2 5連接至溫度計1 2 8,其產生一信號標示測 得的溫度;一種完成此溫度量測的方法,發表於上述併為 參考之專利申請「測量基板溫度之方法與儀器」。 製程區域163—般位於基板Π7上方,在製程區域163中 ’以及腔室中其他區域的特定範圍,製程氣體加上基板丨】7 藉由光源1 1 0的溫度控制’致使在基板1〗7上的化學反應; 這些反應包括’但不限於,氧化、氮化、薄膜成長等等; 此製程氣體通常透過位於製程區域1 6 3側邊的氣體壓瓶或蓮 蓬頭’湧入製程區域163;在圖2中,這些氣體自氣體入口 1 7 7進入,如果必要的話,可以使用已知的設計,*以幫浦系 統1 7 9將製程氣體抽出腔室或耗盡。 基板1 1 7 —般是一個大直徑的碎晶片’也可以使用其他材 料的晶片’如之前所述的,此處所討論的實施例是3 〇 〇毫米 的晶片’但本發明考慮一個任何尺寸晶片的旋轉驅動,包 括200毫米,450毫米、也包括更小或更大尺寸的晶片。 中央組件151内含一包含腔室146之環繞迴路,該腔室由 冷卻劑入口 1 8 5 (見圖7 )饋入,透過該入口冷卻劑像是冷的 -15- 本紙張足度適用ϋ國家標¥(匚叫八4規格(21〇-乂297公| ) ' ~ i I n 1 . 訂 银 〈請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡準局員工消費合作,社印^ 趨咐73 Α7 _ Β7 五、發明説明(13) 軋體或液體可以循環,因而冷卻反射鏡丨5 3 ;水通常在大约 23°C,可以透過中央組件151循環’以保持反射鏡153的溫 度遠低於加熱的基板1 1 7 (例如、1 5 0 °C或更低)。 圖3所示為根據本發明一個實施例之轉子系統丨丨丨的較細 部透視圖,特別是,展示出此種磁性懸浮轉予系統丨i〗之旋 轉結構的分解透視圖,轉子系統1 1丨,在使用時,是部份地 位於轉子凹洞1 1 6中(示於圖6、7與1 〇中);轉子系統i〖丨藉 由邊環119支撐基板117,並旋轉在加熱光源110(見圖2)下 的基板1 1 7,以提供溫度的均勻性。 邊環1 1 9的内側區域’是用來支撐基板丨丨7的擱板丨3 1, 搁板1 3 4是環繞邊環1 1 9内緣的區域,其略低於邊環1丨9的 其餘部份;在此搁板上,邊環丨1 9沿基板外緣與基板接觸, 因此使基板1 1 7的底面1 6 5所有部份暴露,除了一個約在外 緣的小環狀部份之外;對3〇〇毫米基板而言,邊環119的徑 向寬度約0.75英吋,為了把在製程中可能發生在基板117 邊緣的導熱不連續降至最小,邊環9以與基板相同或相似 的材料作成’例如S i,或竣化珍(s i C)。 邊環Π 9,部份地與基板1〗7相鄰,由於其與反應氣體沉 積材料於基板1 1 7上的製程區域丨6 3貼近而面對燃燒,邊環 119對此種燃燒可以抵擋。 邊環1 1 9設計來與支撐圓柱1丨5產生一微緊的封閉,從邊 環1 1 9底部表面之延伸是一個圓柱形的邊緣或護蓋1 〇 9,其 内徨略大於支撐圓柱1 1 5的外徑,使得它在支撐圓柱I 1 5上 吻合,而形成一微緊的封閉;當然,護蓋1 〇 9也可以用數種 ---------^-----—-ST------^ (请先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 16- 適用悄國家標準(CNS )_A4規格(2ί〇χ2们公整) 一 ' 五、發明説明(14) A7 B7 M濟部中央樣準局員工消費合作社卬製 其他方式,連接到支撐圓柱1 I 5上D 若邊環11 9之外徑大於支撐圓柱H5的半徑時,它將超過 支撑圓柱徑向地延伸,邊環1 1 9超過支撐圓柱1 1 5之環狀延 伸,可作為一個擋板’部分地避免零散的光進入反射空腔 118,為了更減少零散的光進入反射空腔118,邊環ιι9可 以披覆一層會吸收來自加熱元件1 1 〇之光的材料(例如,矽 );該吸收應至少選定在溫度計範圍的波長,例如,0 8到大 約1.1微米,為了更減少進入反射空腔118之零散光的量, 可以使用如下所述的共旋邊環延伸1 2 1。 支知圓柱1 1.5可以用,例如,石英作成,並可披覆s丨使之 在溫度計128的頻率範圍不透明,特別是在大約〇 8到大約 1.1微米的範圍。在支撐圓柱115上的Si披覆,作為一個擋 板,阻擋來自外源的輻射’其可能會干擾溫度計溫度的測 量"支撐圓柱1 1 5最好包含以下的特點;它應以具低導熱係 數的材料作成,已知導熱係數值的合適範圍是,大約1 5到 大約之乃^-让笆-⑷以^-“^它广另一個要求是’支撐圓 柱1 [ 5應以熱穩定 > 並對製程中所用化學品種類f惰性的材 料製成,例如,支撐圓柱115以能抗含氣化合物的材料作成 ,可能是有用的;另一個要求是,支撐圓柱n 5的壁應很薄 ’例如’支撐圓柱的尺寸「χ」,應在大約5 〇到丨5 〇密爾之 間’特別是大約1 〇 〇密爾,如此厚度使支撐圓柱u 5能夠有 相當輕的重量,因而降低其轉動慣量,並有一適當的熱導 係數:支撐圓柱1 1 5可由轉子丨】3支撐;此外,支撐圓柱丨j 5 因為做得很長(尺寸「y j ),而使得來自製程區域1 63,到 -17- 本紙張尺賴 I I Γ I I - - ί II ί— If I (請先閲讀背面之注意事硝再填寫本頁) 訂 線丨
Hr i . I 1" A7 B7 4^68 五、發明説明(15 達旋轉组成,包括轉子I 13,之熱與光的量減少了’也就是 ’支撐圓柱可以做得很長,使得熱與光壁矽傳輸一段很長 的距離,以到達旋轉组成區域,y值的適當範圍可以從大約 2.2英吋到大約2 · 9英吋。 轉子1 1 3是磁力作用其上,用以懸浮轉子系統丨丨丨的組成, 特別是’磁場是由定子組件〗2 7 (見圖2與4 A)所產生,該組 件具有永久磁鐵(用來抬起)與電磁鐵(用來控制);如下將詳 述的,它們一起動作,來懸浮轉子系統ill,永久磁鐵也可 以變化地置於中心組件丨5丨中,此種磁性懸浮系統可達到更 穩定與更平順的旋轉,也達到更高的轉速;此種定子與磁 鐵組件可以是一__旦—_的美國專利序號_,名 為-中所描述的類型,該專利屬於SatCon公司,在 此併為參考文獻。 轉子H3之截面可為「c」的形狀,並可用磁性可滲透的 材料作成,像是冷軋(co丨d-roIled)鋼,例如,i7—4^^“或 任何400系列的不鏽鋼;它不必是永久磁鐵的材料,轉子 ⑴最好是非中空且不„曲的,以承受高速旋轉'時的扭曲 ,轉子113可以是圓的,其頂端表面可以是圓形周邊。 也可以在轉子113的表面加上一層披覆,例如,一層鉈 (Ta)披覆;此種披覆為轉子⑴提供—定程度的燃燒保護, 通常Ta披覆可以是,例如,〇.〇 15英时厚,而可以用電浆 喷覆(plasma spray-coating)製程作成。 再參照圖3,支撐圓柱U5具有第—凸輪1〇4,第二凸輪 M3以及第三凸輪106;雖沒有嚴格要求,第—凸輪丨〇4與第 -18- 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(21〇X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 绍濟部中夬操芈局員工消費合作衽印掣 -------¾.-----.—ΐτ-----^---------------- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 4 叫 73 Λ7 .__ B7 五、發明説明(16) 二凸輪1 4 3最好在垂直方向互相抵消,使得支撐圓柱i丨5維 持一個較窄的截面;雖然每一個凸輪以下都會詳述,此處 先提出,第一凸輪104支撐共旋邊環延伸121 :第二凸輪 143像反射鏡侧邊122(示於圖7與10)延伸,以得到兩者間 最小的距離;而第三凸輪丨0 6用於將支揮圓柱丨丨5摩擦式地 裝載至轉子1 1 3。 圖4 A展示快速熱處理系統的其他組成,包括轉子凹洞 1 1 6與中心組件1 5 i,也示出護蓋丨8 1,其部分地界定出轉 子凹洞116,轉子凹洞116—般也由腔室1〇〇底部所界定, 在轉子凹洞116之中是中心组件151,其包含反射鏡153與 反射鏡遮蓋155(見圖6-7與10)。 屮’心組件1 5 1上也裝載了感應系統,來偵測轉子1 1 3相對 於定子组件1 2 7的位置;一個回饋系統,以下將會詳述,用 來提供定子組件1 2 7之電磁鐵線圈中功率的微小變化,以維 持轉子1 I 3旋轉,並大致在轉子凹洞丨〗6的中心。 特別的疋,中心組件1 5 1包括一個或多個x __位置的感應器 101 ’ 101’ ’等等;一個或多個y -位置感應器157,157,, 等等;以及一個或多個2_位置感應器1〇3 , 103,,1〇3„, 1 03 :這些感應器有如圖4B中的感應器護蓋。 圖4 B展示一個X _感應器護蓋丨2 8的側視圖,但通常也可 用於描述y-與z-感應器與感應器護蓋;感應器護蓋128是氣 秦' 式的,所以製程與清洗的氣體不會接觸與危害感應器内 部;感應器護蓋128通常位於中心組件151的壁中,並建構 與排列使得其中的感應器面向欲測量的物體(轉子在這些 -19, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公着) ---------1 ---------裝-----—、1T------線——1 (請先閲靖背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 4^β8 γ j a? _^ _____Β7 _五、發明説明(17) 圖中,所示之兩個X -位置感應器與兩個y_位置感應器,位 在沿中心組件1 5 1的周邊,轉子1 1 3的水平上;四個;2 -位置 感應器,位在沿中心组件1 5 1的基部上,這些感應器面向上 ,使得能測量轉子1 1 3的垂直位置;這些感應器測量轉子的 水平與垂直位置,毋需穿透腔室或在腔室中繞線。 所示之感應器〗〇1 —般在感應器護蓋丨28的中心,並轉而 面向轉子113;感應器101可以是電容式的,藉由透過感應 器遮蓋188感應轉子的位置,該遮蓋以一個0_環2〇1定位; 特別是,電容式的感應器感測在感應器中的金屬電極與金 屬轉予間的電容;經由測量在此電容中的電荷,可以測定 轉子與感應器之間距離的變化;感應器與相配之電路並未 示出’這些是熟知此技術者的範疇》遮蓋丨8 8的厚度可以在 大約1 0密爾到大約3 0密爾’且特別可以是大约2 〇密爾厚; 一般來說’感應器1 〇 1應在轉子丨丨3外約6 〇密爾之中,以便 能有效地感應轉子的位置;感應器藉由電線〖8 9傳送轉予位 置的測量,電線1 8 9連接到一個塞子2 1 1上,其結構以下將 作詳述。 遮罩1 8 8可以用製程相容,非導電材料構成(例如,聚醯 版·-酿亞胺(polyamide-imide),像是 Torlon 或 Vespel);藉 由此類材料作成的遮罩U 8,也可以作為觸地坐墊;也就是 說’當轉子113成為靜止時,因為定子127中的永久磁鐵, 它通常clings to中心组件1 5 1的壁上;在轉子1〗3靜止在遮 罩i 8 8上的情形下’轉子u 3不會直接接觸中心組件1 5丨;此 點可能是重要的,因為當兩個组件均是金屬時,直接的接 -20* ;紙張尺度適用中國國家標導(CNS ) 格(21〇><297公竣) ---- 裝 ^ 訂 線 - - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裳 A7 B7 五、發明説明(18 ) 觸常會釋出金屬微粒與灰塵。 螺紋的設計用來能夠作感應器1 0 1的位置調整,使用雙組 螺紋使得位置之調整毋需困難地轉動電線1 8 9,並造成不必 要的糾纏;一組感應器螺絲1 9 1將感應器1 0 1鎖入感應器調 整器197;第一個塞子211避免調整器197的過度旋進感應 器101鎖入感應器調整器197 ;第一個塞子211避免調整器 1 9 7的過度旋進感應器載具1 9 9 ;感應器螺絲1 9 I可以是細牙 的,像是在每英吋大約2 0到3 2個螺紋的範圍;一組調整器螺 絲1 9 3將感應器調整器1 9 7旋入感應器載具1 9 9 ;第二個塞予 2 0 9避免感應器載具1 9 9過度旋進中心組件1 5 1 ;調整器螺絲 1 9 3可以是粗牙的,像是在每英吋大約1 2到1 8螺紋的範圍; 感應器載具1 9 9經由感應器載具螺絲1 9 5,旋進中心組件 1 5 1的壁2 1 3中;上述的雙螺絲系統,使得感應器可以沿其 縱軸傳送,而不會將感應器自己過度旋轉,此過度旋轉與 扭曲的感應器螺紋相關。 已找到一個感應器的佈局,來提供可接受的結果,該佈 i 局有兩個直徑相對的X _位置感應器’兩個直徑相對的y _位 置感應器’以及四個沿轉子凹洞I 1 6基部,以9 〇度相隔的 感應器’如此系統的平面圖示於圖5 ’在此圖中,兩個χ •位 置感應器101與;101’,和兩個y -位置感應器157與157,成直 角’四個z -位置感應器1 〇 3,〗0 3 ',1 0 3,•與1 〇 3 沿著轉子 U 3的基部環繞配置;z-位置感應器1 03自轉子凹洞丨丨6的徑 向距離,可以恰比轉子丨丨3的内徑大;可是,如圖3中所示, 轉予113可能有圓突186 ’其減少轉子113的重量;z_位置感 -21 - 本紙張尺度適用中國國家梯準(CNS ) M現格(2丨〇 χ州公餐) n 1 n n »^1 Hi n I ,I 丁 - d n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準扃貝工消费合作社印裝 42687 3 A7 __ B7_ 五、發明説明(19 ) .應器103自轉子凹洞116中心的徑向距離,最好是使得感鹿 器1 03不會看見在圓突1 8 6之間的切除區域;否則,感應器 1 0 3可能會給出假的讀值。 上述整個系統的描述示於圖6中的截面圖。 · 參照圖7的放大截面圖,中心組件1 5 1在靠近其基部處, 组合接合處1 6 7 —般是一個相當厚的裝載段;類似地,圓柱 形的薄壁129有一空腔接合處169,其一般也是一個相當厚 的裝載#又,空腔接合處1 6 9裝載在組合接合處i 6 7上,以提 供腔室100之密封真空緊閉的基部;雖然鉗子或其他熟於此 技術者所知的裝載技術也可以使用,但是此裝載排列可藉 由一系列的螺栓2 0 3來完成。 當中心組件15 1從轉子凹洞H6之移去時,例如,為了维 修,將組合接合處167從空腔接合處169卸下,然後中心組 件1 5 1便可以取出;因為所有的感應器都裝載在中心組件 1 5 1上,所以它們的相對位置,不會因為中心组件丨$ i自轉 子凹洞1 1 6中取出而受到擾動;因此’不必像如果在移出中 心元件時感應器相對位置改變那樣’重新校正感•應器;在 一些 < 前的系統中,某些感應器以空腔接合裝載在腔體的 一段上,而其他感應器以組合接合裝載在腔體的一段上·當 中心組件自腔室移出時,該感應器需重新校正;此優點消除 了重新校正的需要,是本發明的優點之一。 轉子凹洞1 1 6可以做的夠寬,使得在移去轉子系統丨i i時 ,可以用手清潔;也就是說,在圓柱薄壁129與支揮圓柱u 5 之間的間隙,可將清洗工具插入,以除去微粒與殘餘物。 -22- 本紙張尺度制中賴家辟(CNS) Α4規格(21DX297公董) ---------淋衣-----·!.π-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4268 7 3 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 五、發明説明(20 ) 循環通路與腔室146也可以將熱量自圓柱薄壁129,定子 1 2 7,與轉子1 1 3移去,特別是,可以藉由輻射至腔宣i 4 6 將熱量自這些组成移走;這對轉子113而言特別重要,因為 當轉子1 1 3懸浮時,它很難透過傳導的方式散熱,如下所討 論的’可以提供一清洗氣體,來增進自轉子113至腔宣 的熱量傳導。 如圖7,8A與8B所示,支撐圓柱U5之第三凸輪106摩擦 地銜接一群聚彈性的定位釘丨2 3 (亦見圖5 ),其摩擦密合裝 載在一群在轉子113之上方邊緣表面il3a的凹洞2〇4中;定 位針1 23可以用’例如,鐵氟龍(Tefl〇n(pTFE))或Vespel, 作成;已發現一個可接受的,使用四個定位釘丨2 3的設計, 每一個定位釘1 2 3有一個環繞它的定位釘〇 -環1 〇 5,一般在 其最窄的部分;〇 -環i 0 5使定位釘i 2 3變得更強硬,以對抗 過度巨大的變形;每一個定位釘丨2 3以針狀塞子1 5 9固定, 等數之塞子一般等距離地,沿轉子n 3之頂端表面n 3 a周 圍配置;針狀塞子丨5 9以非螺紋方式,摩擦密合地,插入轉子 1 1 3之頂端表面中相對應的凹洞。
藉由第三凸輪106與定位釘123的銜接,將支撐園柱115 以固定但具彈性的方式支撐在轉子113上;該群在表面 1 1 3 a上之凹洞2 〇 4,形成一圓形,其半徑一般大於支撐圓 柱1 1 5的半径,轉子1 1 3的旋轉造成支撐圓拄1 1 5相對應的 旋轉;第三凸輪1〇6藉由定位釘123的摩擦密合足夠緊,使 得支撐圓柱115在轉子113上升至操作速度時,不會在定位 釘1 2 3上滑動或跳躍D -23- 本紙张尺度適用中國國家標準(CNS ) A视格(21{)>(297公楚) ^^^1 ^^^1 I 11 »1 ^^^1 ^1 1^衣 --—^^1 - --1- ! ^^1· '1,, 1^1 — j —^1 ^^1 t -ί·-_ ·. I (請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁} 4^68 7 3 經濟‘邓中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明(21 ) 使用定位釘1 2 3確保支撐圓柱1 1 5在製程中,不會以離心 方式旋轉;如前所述,轉子1 1 3在製程中被加熱,因此,它 會膨脹而其直徑增加’具彈性的定位釘1 2 3,允許此膨脹。 圖8A示出在轉子1.1 3是冷卻時,支撐圓柱115靜止在定位 釘〇 -環1 0 5上’定位釘1 2 3可以·彎曲一個角度,使得其接觸 第三凸輪106的面幾乎是垂直的;在製程中,當轉子I!〗的 半徑增加時,定位釘1 2 3彎曲的角度減少,直到定位釘1 2 3 幾乎是垂直的。此為在圖8 B中所示的情形,雖然角度減少 ’定位釘1 2 3依然能以穩固於轉子1 1 3的方式,接觸第三凸 輪106並緊握支撐圓柱115;在轉子113加熱時,定位釘123 上移動的距離可以约為2 0到3 0密爾。 此外提出,定位釘I 2 3經由針狀塞子1 5 9的摩擦密合夠緊 ’使得定位針1 2 3不會不小心自轉子1 1 3的凹洞2 0 4脫落, 即使在高速旋轉時,而即便它們未以螺紋固定;藉由避免螺 紋,凹洞2 0 4不會有大量的表面積,其上可能會吸附氣體而 污染腔室;再者,在轉子有一層披覆的情形下,相較於有 螺紋的洞,披覆較容易披覆在沒有螺紋的洞;最後,定位针 趨向於減少’由於支撐圓柱1 1 5與轉子1 1 3之間相對運動與 摩擦,產生的金屬微粒。 在另一個實施例中’如圖9所示,支撐圓柱〗1 5,以另一種 方式連接到轉子11 3 1;此處,支撐圓柱1 1 5,在其底部周緣有 一個圓形的溝槽1 87,一群定位釘123_從轉子上方表面 113 a'之摩擦密合裝載露出,並在數個不同的位置銜接溝槽 1 8 7 ,定位釘1 2 3 '可以與定位針1 2 3相似*具有球棒的形狀 -24- 本纸张尺度適用中國國家標準(CMS ) Α4規格(210Χ297公釐) --------ά-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 1 426873 經濟部中央樣隼局員工消費合作社印装 A7 B7五、發明説明(22 ) ^' ~~ ;此實施例具有在空腔1丨8與轉子系統丨丨〗間之氣流路徑更 窄的優點(在圖10中以箭頭175表示,以下會詳述),而且, 在此實施例中,因為支撐圓柱丨15,的大量表面積,靠近水 流空腔1 4 6 ’大量的熱可以從支撐圓柱丨〖5移出。 回頭參照圖7 ,第一凸輪104用作支撐共旋邊環延伸12 j丨 共旋邊環延伸12 1—般是frustal形,並徑向地從第—凸輪 104向腔室100側面往外延伸;共旋邊環延伸121在第一凸輪 1 0 4上的摩擦舍合,確保共旋邊環延伸1 2【隨支撐圓柱i ^ 5 方疋轉,而不會跳躍或滑動。 在共旋邊環延伸1 2 1與其下之軸承遮蓋丨6 }間的間隙是很 小的,可以在大約3 〇到9 0密爾的範圍中;藉由此微小間隙 ,製红氣體可以從製程區域1 6 3流至轉子系統η ^的量,以 及其伴隨的組成,達到最小;以相同的方法,共旋邊環延 伸1 2 1也用來將轉子凹洞! 1 6之中的组件,與在製程區域 1 6 3產生的熱,熱性隔絕。 共旋邊裱延伸1 2 1可以用石英或其他材料,像是,石墨,碳 化矽,陶瓷等等,來作成;以此類材料作成之共旋邊環延 伸121,不會吸收大量的燈泡輻射能量;這可能是重要的, 因為此種吸收可加熱共旋邊環延伸121,其將會增加其表面 之熱反應物質的汽化,而回到製程區域〗6 3 ;當然,根據製 程的要求,其可能需要燈泡加熱共旋邊環延伸丨2 i ,在此情 形中,共旋邊環延伸1 2 1可以用,例如石墨,來作成:更多 共旋邊環延伸的細節,可以在同一日申請之美國專利申請 ,名為「用於半導體處理室之共旋邊環延伸」,assignedt〇 -25- 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210><297公餐) f請先閱讀背面之注意事喟再填寫本頁j I —裳-------訂 , 111 4 268 7 ^ A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作钍印製 五、發明説明(23 ) the assignee of the present invention,在此處併為參考文獻。 在另一特色中,凸輪104,106,與143的厚度,提供了 支撐圓柱1 1 5 —定程度之堅硬度’以避免非圓之扭曲;特別 疋’如上所述’支撐圓柱115可以主要由薄石英材料構成, 並且可能面對有害的製程條件與高速的旋轉;為了避免支 撐圓柱115的扭曲,最好是提供其相同增進強度與硬度旳區 ;凸輪段(104,143與106)的厚度有助於提供此非常程度 的強度。 如上所述’以及特別如圖7中所示,第二凸輪1 * 3從支撐 圓柱1 15之間投向中心組件151之反射鏡側邊122 ,如此做 ’第二凸輪143達成數個目的,第一,它限制可能在基板 1 1 7之底面1 6 5附近出現的氣體,向下流到轉予丨丨3以及其 伴隨之組成;第二,如所述,凸輪1 4 3強化了支撐圓柱1 ^ 5 ’以提供在高速旋轉期間特別重要的更高強度:第三,凸輪 143阻擔了發散自製程區域163之不需要的光,否則其可能 向下輻射到感應器1 0 1 ’ 1 〇 1,,1 〇 3 -1 〇 3,",以及丨5 7與 1 5 7 ;弟四,在第二凸輪1 4 3與反射鏡側邊1 2 2之間的微小 間隙’允許一些來自支撐圓柱115的熱量,傳離至反射鏡側 邊1 2 2,然後此熱量由在中心組件〗5 !中的循環通路帶走 如上所提出,轉子凹洞I 1 6的一個圓柱形部分,由圓柱形 薄壁1 2 9限制,該圓柱形薄壁1 2 9的厚度可以小於一毫米; 圓柱形薄臂1 2 9的頂端邊緣連接至薄壁凸輪丨7 1,圓柱形薄 壁129的底部是由空腔結合處169提供;薄壁凸輪ηι,圓 柱形薄壁129與空腔接合處169最好以同一塊不錄鋼構成, -26· 本紙法尺度通用中國國家榡準(CNS ) Α4規格(210)<297公着) (请先閱读背面之注意事項再填寫本頁〕 丨裝 訂 線 經濟部中央榡準局員工消費合作.社印装 4268 7 3 A7 1、發明説明(241 " 一 ' — 此處稱作護蓋1 8 1 ;雖然圓柱形薄壁丨2 9以垂直壁展示,々 也可以使用其他角度,可是,垂直的設計較能避免圓柱形 薄壁129的扭曲或裂解’垂直的設計也較易製造。 圓柱形薄壁129在轉子113與定子組件127之間,提供一 -個邊界;特別的是,對被定子組件1 2 7磁性懸浮的轉予】j 3 而言,轉子H3必須物理地靠近定子組件127,以便產生有 效率的磁性聯繫(由於電磁場的反平方本質);在產生磁場的 足子組件1 2 7與轉子Π 3之間的總距離,可能為磁鐵強度限 制於大約2 _ 5毫米之内;使用圓柱形薄壁丨2 9使轉予丨〗3可以 位於足夠靠近定子組件丨27,以便有效率地被定子組件127 所產生的磁場懸浮。 雖然轉子113必須合理地靠近定子組件127,但也必須有 轉子1 1 3熱膨脹時所需’共計入控制系統定位誤差的間隙· 當熱源1 1 0加熱基板1 1 7時,中心組件1 5 1與轉子系統ji 藉由傳導與輻射也接收了熱量,此加熱造成轉子u 3微小的 熱膨脹;如果轉子1 1 3放的太靠近圓柱形薄壁1 2\,該熱膨 脹可能導致轉子丨1 3在旋轉時撞擊到圓柱形薄壁丨2 9,而對 基板I 1 7 ’轉子系統1 1 1,與圓柱形薄壁I 2 9造成潛在的損 害;因為轉子系統U1與圓柱形薄壁129兩者均是高度敏感 與精確製作的組成(如上所述,圓柱形薄壁1 2 9厚度可能小 於一毫米)’此種撞擊可能導致非常昂貴的維修;再者,此 種撞擊可能在腔室中導致大量的金屬微粒污染。 因此,在圊柱形薄壁I 2 9與轉子1 1 3之間的間隙,是本發 明之另一個重要特色;已知道在3 〇 〇毫米基板的系統中,產 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) II I _ 裝 訂 __ — 線- ·*. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 426 A7 ---___________ B7 五、發明説明(25 ) 生令人滿意之結果的間隙,是大约〇 · 〇 4 〇到〇 〇 6 〇英吋,而 特別是0 04 5英吋;雖然這些尺寸是基於直徑約丨3 , 5英吋的 轉子’但是其他直徑的轉子也可適用;因此,如果使用的 間隙是0.045英忖,圓柱形薄壁129的内直徑就是大约 1 3 . 5 9 0英对:這樣的間隙可以適用於轉子溫度丨〇 〇。〇的上 升’正如在一個其轉子溫度在製程的過程中從2 0 °C上升至 I 2 0 C的系統中,可能遇到的情形一樣。 如圖7所示’清洗氣體可以經由—個清洗氣體入口或噴嘴 147 ’引入2腔1 1 8 ;清洗氣體入口 1 47連接到一個氣體源( 未示出)’關於清洗氣體系統更多的細節可以參閱丨9 9 6年7 月24曰之美國專利申請序號08/687,166,「在化學氣相製程 中清洗基板背面的方法與儀器」;以及本文同日之「在化學 氣相製程中清洗基板背面的方法與儀器」,兩者均讓予給 本申請案之受讓人,在此併為參考文獻。 該清洗氣體可以流入空腔丨〗8,參照圖1 〇,清洗氣體之 路徑以第一氣體箭頭1 7 5表示;此清洗氣體在反射鏡側邊 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2 2與支撑圓柱1 1 5之間向下流動’然後該清洗氣體沿中心 組件1 5 1和轉子i〖3流動’再沿圓柱形薄壁丨29向上流,之 後該氣體流向抽承遮蓋1 6 1與共旋邊環延伸1 2 1之間;藉由 如此’該清洗氣體在沿共旋邊環延伸1 2 1方向被黏滯地拉動 ’共旋邊環延伸1 2 1的高速旋轉造成此效應;然後該清洗氣 體進入廢氣埠1 8 3 ’並由幫浦系統〗7 9移出;在一些清洗氣 體從空腔1 1 8漏出至製程區域1 6 3 (由於,例如,邊環1 1 9的 缺陷)的情形中,這些氣體也可以沿這共碇邊環延伸1 2 1被 -28- 本纸張尺度適用中國國家榡準(CMS ) A4規格(210X297公釐) A7 --—— ___ B7 五、發明説明(26^ "~* " --- 拉走並移去<5 此清洗氣體確保維持-連續的背面壓力,使得沉積不會 發生在基板11 7的背面165 ;雖然背面壓力隨製程而變化Y 但適當的背面壓力可約在〗〇〇毫托爾(爪丁〇rr) ^ 本發明已用較佳實施例詳述’可是’本發明不限於描寫 與敘述的實施例,而本發明的範圍是由所附之專利中請範 圍來界定。 --------—裝 j· - * (請先閲請背面之注意事項再填窍本頁} 丁 ,-'° 經濟部中央標率局員工消費合作社印裝 29 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

  1. 焉只思7〇19號專利申請案 衫青專,範圍修正太⑽午Q 3、 六、申請專利範圍 1. 一種磁性懸浮旋轉系統,包括 一可導磁之轉子; 一 一圓柱形薄壁’與該轉子同心並環繞之;以及 一磁性足子組件,與該圓柱形薄壁相鄰,使得在該 轉子與该磁性定子組件間之徑向距離係選定以致由該 疋子组件遠產生之磁場能將該轉子磁性懸浮’且使該 轉子在熱膨脹時不會與該薄壁物理地接觸。 2. 如申清專利範圍第1項之系統,其中在該轉子與該圓柱 形薄壁之間向距離,在約0 0 4與0 0 6英吋之間。 3. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該圓柱形薄壁之厚 度’在约5 0與1 5 0密爾之間。 4_如申請專利範圍第1項之系統,其中該圓柱形薄壁是一 個半導體處理室之壁。 5.—種維持一群感應器相對位置之裝置,該群感應器係測 定在處理室中旋轉架構之位置,該裝置包括: 一中心組件’其係可移去地裝載在諸處理室之基部上; 一組合接合處’經裝载在該中心组件上; 經濟部中央搞牟局貝工消费合作社印装 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一群感應器,用來測定該旋轉架構相對於該中心組 件之垂直與水平位置; 一空腔接合處,在該處理室之壁上形成,其中該空 腔接合處與該組合接合處係經组構與排列,使得該空 腔接合處可移去地裝載在該組合接合處上;以及 其中該群感應器係裝載在該中心组件上,使得該旋 轉架構與該中心组件可自該處理室移除,而不會改變 本紙乐尺度適用中國國家揉準(CNS > Μ規格(2丨οχ29?公羡) A尽 B8 C8 D8 六、 該感應器之相對位置。 6. :種維持一群感應器相對位置之裝置’該群感應器係測 定在處理室中旋轉架構之位置,該裝置包括: 一中心組件,其可移去地裝載在該處理室之基部上; 將該中心組件可移去地裝載在該基部上之裝置,以 及 一群感應器,經氡载在該中心組件上’用來感測該 旋轉架構相對於該中心組件之垂直與水平位置,將該 感應器组構與排列,使得該旋轉架構與該中心组件可 自该處理室移除,而不會改變該感應器之相對位置。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置,其中該可移去地裝載用 裝置是一群螺拴》 8,如申清專利範圍第6項之裝置,其中該可移去地裝載用 裝置是至少一個夾具。 9. 一種使旋轉架構與基板處理室中之處理區域熱絕緣之裝 置,其包括: —支撐圓柱,可旋轉地連接至該旋轉架構上,該支 撐圓柱之熱導係數及長度係選定以使得來自該處理區 域之熱在靠近該旋轉架構處係實質上衰減;以及 一邊環,連接到該支撐圓柱之一端,與連接到該旋 轉架者相反,該邊環係經組構與排列以支撐一基板。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置,其中該支撐圓柱係以石 英製成。 11. 如申請專利範圍第9項之裝置,其中該支撐圓柱具有長 2- 張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4说格(210X297公着) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中失樣李局身工消費合作社印製 I i —^ν ί 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 Α8 426己73 I 六、申請專利範圍 度在約2.2與2.9英对之間》 12. 如申請專利範園第9項之裝置,其還包括在該支撐圓柱 上之矽塗層,以使該支撐圓柱具有高度不透明性,使得 來自該處理區域之光線在靠近該旋轉架構處係實質上衰 減。 13. 如申請專利範圍第9項之裝置’其還包括一個裝載在該 處理室基部之中心组件,該中心組件係部分配置在由該 旋轉架構與該支撐圓柱所界定之區域中,使得來自處理 區域之光線’在由該中心組件與該旋轉架構界定之空間 中係實質上衰減。 14. 如申請專利範圍第丨2項之裝置,其中該支撐圓柱在約 〇 . 8與1 . 1微米間之波長範園中是不透明的。 15. 如申請專利範圍第9項之裝置,其還包括一凸輪,環繞 該支撐圓柱周緣裝載,以進一步使靠近該旋轉架構處之 熱衰減。 16. 如專利申請範圍第9項之裝置,其中該支撐圓柱之熱導 係數在約 1.5 與2.5 J-kg-m/m2-sec°C之間" Π.如申請專利範圍第9項之裝置,其中該支撐圓柱具有壁 厚在约5 0與1 5 0密爾之間。 18. —種用於處理室之旋轉系統,包括: 一轉子’具有一頂端表面,其上界定出一群凹洞; 一群具彈性的定位釘,裝載在該群凹洞中;以及 一支撐圓柱,與該轉子同心並藉由與該定位南的銜 接裝載在該轉子上。 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) Μ说格(210X297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ►^ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印策 4^6δ73__ 六、申請專利範圍 19·如申請專利範圍第18項之系統,其中該定位針係以非螺 紋方式摩擦密合裝載在該群凹洞中。 · 20,如申π青專利範圍第〗8項之系統’其中將該凹洞排列成圓 形,其半徑大於該支撐圓柱之半徑。 .如令請專利範圍第19項之系統,其中該定位針包括—群 疋位釘塞子’ m定位域子係雜密合裝載在該群凹洞中。 22.—種用於處理室之旋轉系統,包括 -可旋轉地裝載之轉子,具有—頂端表面,其上界 定出一群凹洞; 一群包含一群定位釘塞子之定位釘,該定位釘塞子 係摩擦密合裝載在該群凹洞中;以及 -個與該轉子同心之支撐圓才主,該支撐圓柱具—溝 槽以及該支撐圓柱係藉由該定位釘與該溝槽之銜接, 摩擦密合裝載在該轉子上。 23·—種用於處理室之旋轉系統,包括: 一轉子’以貼近方式環繞一中心組件; 用來懸浮該轉子之裝置;以及 在該中心組件中形成之冷卻腔室’該冷卻腔室適於 包含一冷卻流體,使得該冷卻腔室與該轉子之接近程 度被選定為致使該冷卻液體會冷卻該轉子β 24.如申請專利範圍第23項之系統,其中該冷卻流體是液體 或氣體β 25—如申谙專利知圍第2 3項之系統,其中還包括—氣體源, 用來供應氣體到遠轉子與該中心組件間之區域,因而透 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS规格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ,β73_i__ 六、申請專利範圍 過熱傳導冷卻該轉子。 26. 如申請專利範圍第2 3項之系統,其中該懸浮裝置是一種 磁性懸浮系統。 27. —種在處理室中之旋轉系統,包括: 一可導磁之轉子,以貼近方式環繞—中心組件; —環繞該轉子之磁性定子组件,使得在該轉子與該 磁性定子組件間之徑向距離係被選定為致使由該定子 組件產生之磁場能將該轉子裝置磁性懸浮,以懸浮該轉子 ;以及 在該中心組件中形成之冷卻腔室,該冷卻腔室適於 包含一冷卻液體或氣體,使得該冷卻腔室與該轉子之 接近程度係選定為致使該冷卻液體或氣體會冷卻該轉 子。 28. 一種感應器系統’用於具有環繞一中心組件之懸浮轉子 之處理室,該系統包括: 一群感應器,以螺紋方式裝載於該中心組件中,用 來測量該轉子之垂直與水平位置;以及 經濟部中央橾準局舅工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一遮蓋’置於該感應器與該轉子之間,其中該遮蓋 是一種聚合物,厚度在約10與30密爾之間。 29. 如申請專利範圍第2 8項之系統,其中該遮蓋係作為該轉 子之觸地椒螌。 30. 如申請專利範圍第2 8項之系統,其還包括一群調整器, 其中該感應器係以螺紋方式裝載在個別的一個調整器上 ,該調整器係裝載在該中心組件中。 本紙張尺度適用令國國家梯準(CNS) A4说格(2!〇X297公慶) 426873 A8 BS C8 D8 六、申請專利範圍 31. 如申請專利範圍第3 0項之系統,其還包括一群感與器載 具,其中該調整器係藉由調整器螺紋以螺紋方式裝載於 個別的一個感應器載具中,該感應器載具係藉由感應器 載具螺紋裝載在該中心組件中。 32. 如申請專利範園第3 1項之系統,其中該調整器螺紋與該 感應器螺紋之一是細牙的,而另一個是粗牙的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 钉 Γ 經濟部中央榡率局員工消f合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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