TW455661B - Compact gate valve - Google Patents

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A7 B7 455661 五、發明說明（ 發明的背景 1. 發明之領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明一般係有關於—種半導體製造裝備’更具體地 說，係有關於一種與一快速熱加工反應器一同使用的閘閥 □ 2. 相關技藝的說明 在半導體工業中，為了持續促進半導體元件的發展， 特別是在減小半導體元件的尺寸方面，已發展出新的加工 及製造技術。該一種加工技術係為所熟知的快速熱加工 (RTP)，其於加工期間大量地減少了半導體元件暴露在高 溫下的時間。快速熱加工技術典型地包括以足夠的能量照 射半導體元件或晶圓，用以快速地升高晶圓的溫度並維持 在該溫度一段足夠長的時間使能順利地完成製程，但應避 免該等不需要的摻雜物擴散等問題否則會在高的加工溫度 下發生。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如同在半導體加工工業中所廣為熟知的加工技術，諸 如快速熱加工技術需要潔淨的製造室空間用以確保加工過 程不受污染物與微粒等會降低製造精確度的影響。然而t 潔淨室空間在建造與維護上係為昂貴的。因此，需要佔用 較大空間的半導體晶圓加工系統在經濟方面係為不利的。 因此’加工系統設計者已嘗試建構具有較小元件的系統， 使系統更小型化且構造更精細。 本發明所特別關注的重點係在於閘閥構造，該閥係在 加工系統中使用，例如，當半導體晶圓在第一壓力的位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 4 Λ7 ΒΓ &濟郜智慧財產局員工消費合^社』 五、發明說明（2 之間被運送至第二壓力 _ 匕域4 ’在不同的室中將半導體 晶圓隔離。儘管传用Μ Μ … 吏用閘間將-室隔離或是密封的概念係為 簡箪易懂的’但特別熹方去_ θ 疋在考置設計具競爭性方面該等閘閥 設計係為複雜的..例如， 如柯閥必須提供可以抵擋加工壓力 以二真工的足夠確實的封件。為達此需求最常使用複雜的 連杯組，典型地需要一轴向以及—橫向的密封動作例如 ，在美國專利第4.72 1.282號中揭露_種裝置，1中提供 一軸之初始的轴向移動供-間間構件朝向一加工室口之基 本的私動。-次要的橫向移動提供問間構件靠著加工室口 移動用以供一確實的密封。 為了上处的原因所需要的係為—閘閥、其佔用一相對 小的體積以維持處理器佔用小的空間，且在半導體加工期 間對加工系統之加工室提供足夠的隔離。 發明之概要說明 本發明提供一種閘閥總成，其可用來將一半導體加 工至达封用以隔離加工室及或維持其令之壓力或真空。 本發明包括一閘門係連接至—線性軸向之中心軸。該軸向 之中心軸係使用一單一線性操作的致動器傳動d如以下之 詳細的說明，需要有關於閘間總成之移動的動作用以將閘 門移動進入閘門座：因此，在本發明中有關於軸之單一軸 向移動的單一動作用以提供密封的功能。 本發明之問門具有一-傾斜於中心軸的表面.藉由轴 向之中心軸的移動可強制閘門靠在一相似之傾钭的間門座 表面該傾钭的丧面將經由軸向之中心軸之軸向的密封力 裝--------訂---------線 (請先wtt背面之;t意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45 56 6 1 A7 --- - B7___ 五、發明說明（3 ) ’轉變成一確實的橫向密封力而不需橫向地移動轴或閘門 。確實的橫向密封力靠著封件，典型地係位在閘門密封表 面中的0型環，推動用以提供密封。有利的是，由於密封 係為一單一之轴向的動作，本發明之閘閥可較其他目前於 習知技藝中所熟知的閘閥為小。 在本發明之一觀點中，所提供之一間總成係與一快 速熱加工反應器一同使用。閥總成包括一主體其界定—中 心轴。該總成進一步包括一閘門配置在主體之内，該閥門 具有一相對於主體之中心轴的傾斜表面。一引動總成係包 括在閥總成之中。所提供的引動總成係用以線性地沿著中 心軸穿經主體而移動閘門。閘門係介於一第一位置（其中 間係為開啟的）與一第二位置（其中間係為閉合的）之間移 動。 在本發明之另一觀點中，所提供之一閥係與一反應 器一同使用。閥包括一主體其具有—口穿經其中。閥同時 包括一密封構件配置在主體之内用以將口密封。—引動裝 置係配置於閥中，相對於主體介於第一位置（其中反應器 係為密封的）與第二位置（其中反應器係為開啟的）之間， 用以軸向地移動密封裝置。 本發明之所有的目標、特性以及優點’可由以下所 提出之較佳的具體實施例並結合伴隨圖式之詳細的說明會 更容易地顯而易見的。 凰式之簡耍說明 第1A及1B圖分別係為供本發明一同使用之—種半導 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ·

Λ； 經濟部智慧財產局員工消f合作社fp*;* 五、發明說明（4 ) 杜日日圓加工糸統其中之—具體實施例的側視與俯視的概略 視圖； 第2圖係為根據本發明之一種快速熱加工反應器系较 之一具體實施例的方塊圖： 第圖係為根據本發明之原理如第2圖中之一反應器室 之簡化的橫裁面視圊； 第4圖係為根據本發明具有—晶圓（圖中以虛線顯示者） 之一末端效應器的簡化的俯視圖： 第）圖係為本發明之一具體實施例的—簡化的概略圖 示： 第6圖係為根據本發明之電阻加熱元件的一具體實施 例之簡化的圖示； 第6A圖係為根據本發明之電阻加熱元件的—具體實 施例之一部份之簡化的圖示： 第6B至6D圖係為根據本發明之電阻加熱元件的一具 體實施例之簡化的圖示； 第7A至7C圖係為本發明之小型閘間總成的—具體實 施例之不同的視圖； 第7D圖係為根據本發明之一具體實疤例作用於第7Λ 至7C圖中之小型閘間總成上的力向量的簡化的圖示： 第8圖係為根據本發明之顯示第3圖之具體實施例的溫 度區域的簡ΐ匕的圖元. 詳細說明 第丨Α及1Β圖分別保為一種半導體晶圊加工系統丨〇其 iCNS),M ，；>q- ,, ------ ' -------t J i 1 訂--I I I I I I 1 Γ4先閱續背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45566 1 Λ7 -------SZ____ 五、發明說明（5 ) 中之一具體實施例的側視與俯視的概略視圖，其建立了本 發明之一具代表性的環境。此代表性的系統係完全地揭露 在共審查中之美國專利申請案第09M51.677號中（代理人一 覽表第M-7771US)，其係在此併入本案以為參考資料。加 工系統10包括一裝載站12其係具有多重平台M用以支撐一 a曰圓卡匣16，並且向上移動並進入一加載互鎖真空室a。 晶圓卡匣16可為一可移動的卡匣’其係可以手動抑或是利 用自動導引運輸工具（AGV)裝載進入一平台η。晶圓卡匣 16同時可為一固定的卡匣，係使用傳統的大氣自勤控制裝 置或裝載機（未顯示）將晶圓載入卡匣16中。晶圓卡匣丨6 一 經載入加載互鎖真空室18之内部，保持在大氣壓或其他的 壓力之加載互鎖真空室18與轉換室20，使用一泵5〇抽吸降 至真空壓力。位在轉換室20内的自動控制裝置22轉向加載 互鎖真空室18並從卡匣16中拾起一晶圓24。可同時處在大 氣壓力或是真空以下的一反應器或熱加工室26,經過一閘 閥30接受來自自動控制裝置22的晶圓24。附加的反應器可 任擇地添加至本系統，例如反應器2 8。自動控制裝置2 2接 著反應閘閥30並隨後地快要開使晶圓24加工。晶圓24受加 工後’閘閥30開啟以容許自動控制裝置22拾起晶圓24並將 其配置進入冷卻站60内。冷卻站60係將剛加工完成之晶圓 ’在被送回位在加載互鎖真空室18中之一晶圓卡匣之前加 以冷卻。 根據本發明，反應器26及28係為快速熱加工（rtp)反 應器’諸如使用在熱退火方面的反應器。在另一具體實施 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ； J^j — ---訂-------！始 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消費合作社印說 A7 ---------Β7___ 五、發明說明（6 ) 例中’反應器26及28亦可是其他之型式的反應器.諸如那 些使闬來供摻雜物擴散、熱氧化、氤化、化學蒸氣澱積以 及類似的加工方法所用的反應器。反應器26及28 —般係為 水平地配置，然而在一較佳的具體實施例中，反應器26及 28係垂直地配置（亦即一個個交替堆疊）用以將系統丨〇所佔 用的地板空間減至最小。反應器26及28係被以螺栓固定在 轉換室20上並進而藉由一支撐架32加以支撐=可使用界面 34穿經反應器背面提供加工氣體、冷卻劑以及電力的連接 第2圖中係顯示本發明之一快速熱加工反應器系統的 方塊圖。在一較佳的具體實施例中，反應器系統200可包 括一反應器室2 1 0、一控制器212、一加工控制電腦2 14、 一氣體網絡2 16、一小型閘閥總成2 1 8以及一泵總成220。 系統之每一元件將於以下做更加詳細地說明。 現在參考第3圊，係顯示根據本發明之—具體實施例 的一反應器室2丨()之簡化的橫戴面視圖。反應器室2 1之外 部可係為一金屬的外殼205 ’以鋁或類似的金屬製成為較 佳地，在外殼2 0 5之一面上配置一開σ ’其係裝配用以收 納一供加工之晶圓可任擇地' 為係護接近反應器室2 1 0 的使用者及或裝備’反應器室可包括絕熱層356、357、 及359 =絕熱層係以任何適合的絕緣物製成’諸如—陶瓷 纖維材料”可任擇地可扣的水冷式外套3或相似的 元件可使用來圍繞反應器室2 10 :可卸的水冷式外套3 6()確 保反應器不致變浔太熱而傷害到附近的裝備或人員： 裝--------訂---------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

455661 為了能容易瞭解，將第3圖中所顯示之反應器室2丨〇之 具體實施例以三部份加以說明。每一部份具有根據藉由特 別的部分完成之一般的功能加以分類的元件。這些部分包 括加工室部分、加熱部分以及晶圓裝載/卸載部分。 如第3圖中所顯示，加工室部分一般可包括一末端封 閉的加工室或管230其係定出一内部的空腔232。在一具體 實施例中’管230可建構成一實質上為矩形的橫戴面，其 具有最小的圍繞著晶圓236的内部體積。在此具體實施例 中官230之體積通常不大於5〇〇〇立方厘求，較佳的體積 係約小於3000立方厘米。小體積之一效果係更加容易維持 溫度的均勻性。此外’小的管體積容許反應器室21 〇製造 成較小，因而系統I 〇〇可以製造成較小僅需要較少的潔淨 室地板空間。較小的反應器尺寸結合利用自動控制之裝栽 裝置，容許在系統1 〇〇中使用多重的反應器，該反應器係 如第1A圖中所示以垂直方式堆疊。管230係以石英製成但 可以碳化s夕、ai2o3或其他適合的材料。 為實施加工，石英管230應能夠接受加壓。典型地， 管230應能夠抵指約為〇·〇〇丨陶爾（T〇rr)至⑻陶爾（T〇rr)之 内壓’而較佳地约介於〇. 1陶爾與760陶爾之間。 在另一具體實施例中’位在管230之内係為晶圓支撐 托腳234 ’其係支撐著單一晶圓23 6。托腳234可以是任何 而ί高溫的材料，諸如石英。托腳2 3 4可具有一約介於5 〇微 米至20厘米之間的高度。為了能在加工期間監控晶圓236 之溫度’至少一熱電偶可以嵌入至少一托腳234中。 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 裝--------訂---------Mr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 Λ： 五、發明說明（s B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜π. Ρ _位在S 230之左端的開α或孔238係配置作為在加工 之W或加工之後裝載或卸載晶圓以所用之通道孔^可 U ,目對，I、的^ σ，但其之高度與寬度需夠大足以容㈣ 千度約,!於0.’至2厘米且直徑可達約3〇〇厘米㈠]吋>之晶 圓且自動控制裝置臂22從其間穿過。孔^之高度係不 超過..¾ 於18厘米至3〇厘米，且較佳地不超過顺朱，相 對小的孔尺寸係有助於減小從管23〇之㈣熱損失。同h, j。孔尺寸可保持進入空腔23〇之微粒的數目下降並容 易地保持等溫的環境，在—具體實施例中，在加工期間當 晶圓係配置在托腳234上時，晶圓236之一邊緣距離孔⑼ 可多達50厘米。 第4圖係為將晶圓236裝載在托腳234上之自動㈣^ 置臂22之簡化的概略視圓。如苐4圖所示，在自動控制裝 置臂22之末端係為一末端效應器62。在一具體實施例中， 自動控制裝置臂22推進末端效應器62穿經孔，接著將 晶圓236降低至托腳234上Q為了支樓及運送晶圓加，末 端效應is 62可具有任何數目的又64 ,通常為一或一個以上 而較佳地係H又64係桉—定尺寸Μ並互相間隔開 以至當末端效應器62進入管230時，叉64避免與托腳234接 觸=末端效應62之每一又64具有至少—晶圓接觸點—。 末端效應器62具有總數至少三接觸點為較佳地。接觸點⑽ 係設計為一最小的表面積用以在晶圊236與接觸點66之間 提供一最小的接觸面積在一較佳的具體實矻例中，介於 接觸點Μ與晶圓236之間的總接觸面積約可小於35〇王方厘 ---------I I I I I ---- (請先閱讚背面之注意事項再填寫本頁} * --線- 455661 A7 ----------- 五、發明說明（9 ) 米，而小於300平方厘米係為較佳地。 第5圖係顯示反應器室21〇之—可任擇的具體實施例， 在向溫加工時其係有助於維持石英管230之結構的完整性 。在此具體實施例中，可圍燒著管23轉成—外部的空腔 240亚以空氣充填，或是較佳地係為氮⑽、氧(〇2)，或是 其他的加工氣體。使用純氣體用以充填外部的空腔係有助 於=展其他元件的使用壽命，諸如加熱元件，其係可覆蓋 於空腔240中。在一較佳的具體實施例中，夕卜部的空腔24〇 係可維持具有較内部空腔232至少相等或較低的壓力W P2)。在-具體實施例巾，管23〇係可與加載互鎖真空室18 連通，典型地穿經閘閥218以至管230令的壓力可與加載互 鎖真空室18中的壓力相等(P2=p3)。在此具體實施例中， 介於外部空腔240與管230之間的壓差在管23〇之管壁上產 生了一力量。為了產生壓差，外部空腔24〇係於孔234並經 由泵管路237直接地排空。管230係經由加載互鎖真空室18 之孔235處並經由加載互鎖真空室管路236排空。泵管路237 與加載互鎖真空室管路236在管交叉處238會合，會合成一 管239後繼續前進至泵總成220。由於加載互鎖真空室丨8與 管230結合的體積大於外部空腔240之體積，因此外部空腔 240的壓力可小於加載互鎖真空室丨8與管23〇結合之形式的 壓力。在此方式中，管230中的内部壓力可用於增強管230 之結構以預防故障，並確保能夠保持管23〇之結構的完整 性。 泵總成220可包括任何適合的泵，用以在反應器室21〇 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐〉 f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^i--- I--訂i—lil-滅 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 Λ7 B7 内 五、發明說明（1Q ) 產生所需要加工壓力：泵總成220亦可用作其他的用这 ’如同在一加工系統中係為一般所需之泵。例如，可利用 泵總成220抽吸使加工室230中的真空減弱或增加·以至加 工室内的冷卻速率可加以控制。一示範的泵總成可包括由

Kashiyama Industries Ltd.所生產型號為HC-60B的機械式 泵= 再次參考第3圖，本發明之加熱部分係裝配用以圍繞 著加工至部分=加熱部分包括加熱元件 '較佳地係為電阻 加熱元件246。在一較佳的具體實施例中’使用一些加熱 元件246圍蟯管230之一頂部及一底部部分：於第6圖中所 不’在一具體實施例中，電阻加熱元件246可平行地配置 遍及反應态室210。每一元件246互相係相對接近。例如， 每一電阻加熱元件246與下一個最接近的元件係間隔一距 離/3，該距離係約介於5厘米與5〇厘来之間，而以約介於1〇 厘米與20厘米之間係為較佳地。因此，加熱元件之接 近的間隔提供遍及S己置在空腔2 3 2中之晶圓一均勻的加熱 溫度分佈。 根據本㈣之原理，第6A圖係顯示—示範的加熱元 H毛阻加熱元件246包括—電阻加熱元件核心乃〇以 H 核2 5 ()通常係由一陶瓷材料製成 '但可 、何耐…皿、非傳導性的材料製成：細電線252係傳統 地包覆圍繞著核心:50 .用以容許從疋件散發一最理想的 _熱能量、電線W可以是住何適合的㈣線缆，其 -V胃量材和製畋闬以增加熱反應以及高溫穩定性' i. I _^i I 1 I n n I -m i^i n I (請先閉讀背面之注意事瑣再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印矣 A7 455661 B7__ 五、發明說明（11 ) (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 諸如SiC、以石墨塗佈的Sic、石墨、NiCr、A1N丨以及其他 的合金。電阻加熱細電線252係較佳地以Al-Ni-Fe所結合 的材料製成，一般所熟知的係為由〇mega Corp. of Stamford ’ Connecticut所生產的 Kantal A-1 或 AF。 如第6B至6D圖中所示’電阻加熱元件246可任擇地配 置成不同的形式其包括’例如環形、Z字形、交又影線的 形態以及同類的形式。變化的形態能夠提供更為理想的溫 度分佈，並且進而減少整個晶圓表面之溫度變動的可能性 。有利的是，約介於100伏特與500伏特間的直接之線路電 壓可被使用來提供耐熱元件246電力=因此，在本發明中 並不需要複雜的電力變壓器，用以控制電阻加熱元件246 的輸出。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考第7A至7D圖並再次參考第3圖，室210之裝載/卸 載部分包括閘閥總成21 8，其一般係在孔23 8處與外殼205 結合。閘門304係覆蓋於閘閥主體3〇〇之内並沿著閥的中心 軸301對齊，伸縮囊306、配管界面3〇8、線性傳動軸3丨0以 及致動器326，將以上所有構件組裝成一閘間總成2丨8。在 一較佳的具體實施例中，閘閥主體3〇〇定出一口317。口 317 具有一第一端32 1其係提供了經由閘閥2 1 8進入反應器的初 使入口，以及一第二端323其係裝配有一孔或開口 302與石 英官230之孔238配合。閥孔302之幾何形狀與尺寸一般係 與反應器孔238之幾何形狀與尺寸一致，以至閥孔3〇2與反 應為孔238可一同使用提供密封的作用，於晶圓加工操作 期間使管230内維持一所選定之真空或加壓的環境，或將 14 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格<2ΐ〇ΐΤ97公爱)· A7 B7 五、發明說明（ 空腔232隔離， 閘門304係為一伸長的平板安裝在傳動轴310之一上倒 端：伸長的平板係充分地將槽狀型式開口密封，諸如間孔 30’ 寐 .心了解的是閘門3 〇4的幾何形狀係可改變用以容納不 同形狀的開口。如第7八及713圖t所示，較佳的是閘門3〇4 相對於中心軸30丨傾斜用以構成一傾斜表面3 =傾斜表面 )1 ^可以傾钭任何角度，諸如約介於5度與85度之間，係充 刀地適&用以提供本發明之較佳的性能。在一較佳的具體 實％例中，傾斜表面3 1 3之傾斜角度約介於30度與60度之 間，更佳的是與軸301約成45度的角度。在傾钭表面313之 頂面與底面部分的接觸部分312、314 ,係沿著閘門304之 伸長的長度延伸。在一較佳的具體實施例中’傾斜表面3】3 可具有一南度拋光的表面，或是以—熱/輻射之反射塗料 塗佈，諸如金、銀、鎳、鉬或是其他相對於加工溫度之具 有—高熔點的金屬。反射表面可將該經由閥孔3〇2洩漏 車吾射能反射回管2 3 0。 紅由範例’當傳動轴3 1 0係向上移動進入主體3 〇 ()時 閘門3 04向上地移動進入口 3丨7中（第7B圖卜使用致動器3 產生一線性的動作，使傳動軸3丨〇上及或下移動穿經線性 專件319 :在一較诖的具體實施例中，在配管界面3〇8供 ~傳統的不可壓缩流體，諸如水或酒精至致動器3用 移動缚動軸3 1 0 .所供應的流體致使傳動軸3丨〇線性地稃動 '穿經線性導件3 1 9進入主體3()(j - 藉著t直向上地稃動線性軸3 1 ϋ ·如第7 A圖中所圖示 的 6 應 以 --------訂 *-------I {請先閱讀背面之注t事項再填寫本頁}

)._V!規格 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 455661 A7 _____B7__ 五、發明說明（13 ) ，線性軸3 10帶動伸縮囊306膨脹。伸縮囊306沿著中心軸 301圍繞著線性軸3 10。在此具體實施例中，伸縮囊3〇6在 致動器326與主體300之間建立一真空密封，用以確保管23〇 於閥之開啟與閉合期間不受外在環境的污染。 如第7D圖中所示，當線性軸310抵達其之有效行進長 度的末端時（見第7B圖），閘門304之部分312及314分別與 密封表面316及318接觸，以一力F產生一確實的密封將管 230隔離。傾斜表面313致使力F在接觸表面316與31 8處產 生反作用力Rx與Ry。反作用力rx平均地作用在接觸表面 3 16與3 1 8，如第7D圖中所示，係與傾斜表面313垂直。應 了解的是水平分力Rx係提供密封力致使閘門304於開口 3 02處’構成與接觸表面316與318確實的密封。有利的是 ’由於所提供之密封力不需轴310或閘門304的水平動作或 是水平的移動’所以閘閥21 8可設計成具有一縮小的外形 與尺寸。本發明之另一優點在於當管230中抽成真空時， 外部壓力強制傾斜表面3 13靠在接觸表面3 16與3 1 8以及Ο 形環上用以產生密封。由於在介於傾斜表面與接觸表 面316與3 18之間滑動接觸的〇形環於實質上係可避免的。 傾斜表面3 1 3會接觸閥主體的部分，亦可以軟性的緩衝材 料塗佈用以避免金屬對金屬的滑動接觸，係有助於避免產 生污染微粒。 為了從閉合的形式重開啟閘閥，當傳動軸31〇藉由致 動器326從主體300經由線性導件319(第7A圖）向下及向外 地移動時’閘門304係從孔3 17中移開，因此將密封力從閘 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

裝-------訂-------1A A7 五、發明說明（14 經濟部智慧財產局員Η消費合作社£ .¾ 門3〇4中移除‘用以開啟孔317供裝載..卸載晶圓所用 因此，問間218同時具有-排出口 322其係容許用以控 制加工室壓力=同時提供冷卻液體口 324容許一冷_ 動’俾使在快速熱加工期間減低開間主體之外在溫度： —相關於第8圖結合P圖可得到較佳的了解，在—具體 A例中，反應g室210可包括到任何數目之加熱區域柳 。在第8圖中所示之具體實施例中，反應器室21()具有三平 行的加熱區域，係為中央區域4〇2以及相鄰的外區域4〇4及 406 °在—可任擇的具體實施例中圖中所示’ 熱7L件可以是環形的形式，且因此能包括至少二加熱區 ，一中央内區域以及一外區域。再次參考第8圖，每— 熱元件246可以分配至一特定的加熱區域4〇2、4叫及4〇6 以下加以更加詳細地說明，每—加熱區域4〇]、4叫及4()6 具有至少一溫度感應器354提供反饋至控制器2丨2。因此' 藉由溫度感應器3 54可感知加熱區域4〇2、4〇4及，.或4〇6 之溫度的變動，即時控制器2丨2(第2圖}可致使來自電力 應來源22 1的電力增加或減少，如所需要，用以增加或 少來自每一電阻加熱元件246的能源輸出（熱量）。例如 假若區域404中感知溫度下降，來自電阻加熱元件246的 有t·輪出分配至區域4(.)4，直到溫度增加回愎至所欲的大 為止.以此方式.一個個遍及晶圓2 3 6之表面之區域的 度可保持實質上等溫. 電阻加熱元件246之數目係恨據每一區域所欲之 輪r出加以變化分配至每一加熱區域.每一區域的尺寸 加 域 加 供 減 熱

/J2L 能量 (即 . ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4度適甲七標準；CNS.:.V1規格^ 4. A7 455661 _____B7___ 五、發明說明（15 ) 加熱體積）亦為可變化的。在一較佳的具體實施例中，中 央區域402可包含至少一直徑達约3〇〇厘米的晶圊。例如， 如第8圖中所示’當晶圓236配置在托腳234上時係完全位 在如圖中虛線所示之區域402的邊界之内。有利的是，每 一區域的尺寸可按所欲大小加大或縮減地製作。例如，藉 著從區域404重新分配加熱元件246至區域402，區域402可 按尺寸製作用以將較大的晶圓加工^此意咮著指派給區域 402之加熱元件246的數目增加，同時指派給區域404之加 熱元件246的數目係為減少的《增加至區域402之加熱元件 係藉如同已指派給區域402之加熱元件之相同的方式，由 控制器212加以控制（第2圖）而感應。 在尚有的另一具體實施例中，如第3及8圖中所示，室 210包括熱擴散構件350，其係配置與加熱元件246相鄰並 典型地覆蓋加熱元件。熱擴散構件350吸收來自加熱元件 246的熱能輸出’並均勻地將管230内之熱量消除。應察知 的是藉著由上及下加熱晶圓236，並進而將熱擴散構件350 間的距離△維持在小的距離，位在管230内的溫度梯度更 容易地保持等溫。例如’假若頂熱擴散構件35 1係維持在 1000°C，且底熱擴散構件352亦係維持在1 〇〇〇t，介於二 搆件間之小空間中的溫度梯度亦應實質上維持在丨〇0〇。〇並 很少變動。熱擴散構件350可以是任何適合的熱擴散材料 ’具有足夠的高熱傳導性’較佳地係為碳化矽、Al2〇3或 石墨。在一較佳的具體實施例中，溫度感應器354，較佳 地係為熱電偶’嵌入熱擴散構件3 5 0之中。熱電偶3 5 4係策 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

------ 訂----I 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18 經濟部智慧財產局員工消費合^^.^-¾ A7 B7 五、發明說明（16) 略上配置以至其可提供熱擴散構件之溫度狀況的反讀：例 如’至少一熱電偶354係配置在熱擴散構件351及352之每 一端與中心=於此形式中，每一區域402、404及406的溫 度係以提供至控制器2Π(第2圖 >之反饋加以監控-藉著將 熱電偶354配置位在熱擴散構件35〇上的已知位置，溫度梯 度可相關於位於管230内之一位置而決定。控制器2 12利用 此資料用以更精確地控制每一區域402、404及406内的溫 度。熱電偶354係為傳統的R型或K型熱電偶，係由Omega Corporation of Stamford.Connecticut所生產。 一微處理器或加工控制電腦2 1 4係一般地控制放置在 快速熱加工反應器中之一半導體晶圓的加工過程，並可為 了診斷的目的用於監控系統的狀態。在一具體實施例中， 加工控制電腦2 14在感應到由位在室2 10中之溫度感應器所 接收的溫度資料後，提供控制信號至控制器2 12。加工控 制電腦21 4同時可以將壓力調定點指向泵總成220，以及氣 體與電漿流入信號指向位在氣體網絡2 I 6中之質量流量控 制器在一具體實施例中，控制器2 1 2係為一即時的比例 積分微分（pim、多重區域的控制器《係由0niega Corporation所生產：控制器2 1 2提供控制信號至一以 為基礎之相位控制電力供應來源丨’其係提供電力至配 置在室2 10中之電阻加熱元件=在操作當中，多重區域的 控制器經由來自室210伞的嵚懕線222接收溫度感應器輸出 .以及經由線224接收來自電腦之所欲的晶圓溫度調定 點’並將控韦彳的電力调定.¾輪达至加熱元件電力供濟.來源 10 -------------- --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 45 5 6 6 1

發明說明（ 22卜以下將更加詳細地說明，加熱元件在载應到由電力 供應來源221所供應之電力增加或減少時，來增加或減少 其之能董輸出。 本發明之一主要的優點係為能夠實質上引導—矽晶圓 不會滑動的快速熱加工。本發明之具體實施例之優點係可 參考下列參數而得到進-步的了解，以下所提供之參㈣ 用於圖示本發明但並不加以限定或限制。 在一示範的具體實施例中，為能根據本發明於室21〇 中實質上引導不會滑動的快速熱加工，應使用下列的參數 。裝載一直徑為150厘米或以上之晶圓進入本發明之加工 室。使用一末端效應器裝載之晶圓具有一或一個以上 丄》曰曰 圓接觸點’其具有一漸增的接觸點面積該面積不大於3〇〇 平方厘米。完成晶圓之裝載/卸載之速度係為於水平面上 約介於50厘米/秒與600厘米/秒之間，於垂直面上約介於5 厘米/秒與100厘米/秒之間。晶圓係放置在配置於室内之 一或一個以上的托腳上。托腳一般之高度約介於50微米與 20厘米之間。介於托腳與晶圓之間的總接觸面積係約小於 350平方厘米，而以約小於300平方厘米為較佳地。加工可 在約介於90(TC與1200°C的溫度下執行，而以約介於1 〇〇〇 C與1200C之間的溫度係為較佳的，而室内的壓力約介於 0.1陶爾與1000陶爾之間，而較佳地係在大氣壓力下執行 加工。 應了解的是以上所述之晶圓可以通常在工業上所使用 之傳統的原料製成，諸如矽、砷化鎵或是其他相似的化合 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2KU 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 - ---I--訂------— 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 A7 _B7_ 五、發明說明（18) 物 '或者晶圓可係為一由石英或玻璃製成的半導體晶圓 因此已說明的較佳具體實施例，熟知此技藝之人士 應會了解其所做之形式上以及細節的改變並不背離本發明 之精神與範疇。因此本發明係僅以下列之申請專利範圍加 以限定° --------------裝·-------訂--------- (請先閱讀背面之立意事項再填寫本頁) 經濟郜智慧財產局員工消費合泎社ί,!製 υ氏張士围國家橾準規格 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 5 5 6 6 1 _B7_ 五、發明說明（19 ) 元件標號對照 10…半導體晶圓加工系統 216…氣體網絡 12…裝載站 218…小型閘閥總成 14…平台 220…泵總成 16…晶圓卡£ v 22卜··電力供應來源 18…加載互鎖真空室 222…感應線 20…轉換室 224…線 22…自動控制裝置 230…管/加工室 24…晶圓 232…内部的空腔 26···熱加工室 234…托腳/孔 28···反應器 235…孔 30…閘閥 236…晶圊/加載互鎖真空室 32…支撐架 管路 34…界面 237…泵管路 50…泵 238···開口或孔/管交又處 60…冷卻站 239…管 62…末端效應器 240…外部的空腔 64…晶圓接觸點 246…電阻加熱元件 200…反應器系統 250…電阻加熱元件核心 205…金屬的外殼 252…細電線 210.··反應器室 300…閘閥主體 212-··控制器 3(H…閘閥之中心軸 214…加工控制電腦 302…孔或開口 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂-------J·姨‘ 本紙張K度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2M X 297公釐） 22 A 7 B7 五、發明說明（) 304···閘門 306…伸縮囊 308…配管界面 310…線性傳動軸 312…接觸部分 313…傾斜表面 314…接觸部分 316…密封表面 317 …口 318…密封表面 319···線性導件 320…Ο形環 321…第一端 322…排出口 323…第二端 324…冷卻液體口 326…致動器 350…熱擴散構件 351···頂熱擴散構件 352···底熱擴散構件 354…溫度感應器 3 56…絕熱層 357…絕熱層 358…絕熱層 359·..絕熱層 360…可卸的水冷式外套 400…加熱區域 402…中央加熱區域 404…相鄰的外加熱區域 406…相鄰的外加熱區域 (埼先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 言

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Claims (1)

1. AS B8 C8 DS 六 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 455661 中請專利範圍 L種與快速熱加工反應器—同使用的間總成，㈣ 總成包括： 一主體其係定出一中心細； -問門其係具有—相對於該中心㈣傾斜表面， 為閘門配置在該主體之内；及 一引動總成係用以在第—位置（其中該閥係為開啟 的）與第二位置（其中該間係為閉合的）之間，沿著該中 心軸線性地移動該閘門。 2，如申請專利範圍第！項之間，其中該傾斜表面係以輕 射反射材料塗佈。 3·如申請專利範圍第2項之閥，其中該塗料包括一材料 係僅能由以下各材料中選出：金、銀、鎳以及鉬。 4·如申請專利範圍第i項之閥，其中該傾斜表面包括一 相對於該中心軸約介於30度至60度之間的斜度。 5‘如申請專利範圍帛1項之閥’其中該引動總成包括一 沿著該中心軸伸展的可伸展的構件。 6.如申請專利範圍第5項之閥，其中該可伸展的構件包 括一伸縮囊。 7‘如申請專利範圍第5項之間，其中該引動總成包括一 可轉換的線性軸，其係相對於該主體在感應到該可伸 展的構件伸展後軸向地移動。 8. 如申請專利範圍第5項之間，其中該引動裝置包括一 流體入口其係提供一裝置用以伸展該可伸展的構件。 9. 如申請專利範圍第1項之間，其中該傾斜表面具有一 本紙張尺度顧fii·家標準（CNS)A4規格⑽χ视公髮） --------t-;.---·、牧·-------訂---- ----線- fit先閲if背面之注音？事項再填寫本頁} 24 Ab B8 - C8 DS 六、申請專利範圍 第一接觸部分與一第二接觸部分.該接觸部分係製作 闬以當該閘門係位在該第一位置時，接觸配置在該主 體中之一安置表面= 10. 如申請專利範圍第9項之閥，其中該安置表面包括一 襯墊裝置。 11. 如申請專利範圍第10項之間，其中該襯墊裝置包括一 0形環。 12. —種與一反應器一同使用的間，該閥包括： 一主體其具有一口穿經其中： 密封裝置係配置在該主體内，用以密封該口：及 一引動總成係闬以在第一位置（其中該反應器係為 密封的）與第二位置（其中該反應器係為開啟的）之間， 相對於該主體軸向地移動該密封裝置。 13. 如申請專利範圍第1 2項之閥，其中該密封裝置包括一 具有一傾斜表面的閘門。 14. 如申請專利範圍第丨3項之閥，其中該傾斜表面包括一 約介於30度至60度之間的斜度。 15. 如申請專利範圍第1 3項之閥，其中該傾斜表面具有一 第一接觸部分與一第二接觸部分‘該接觸部分係製作 用以接觸配置在該主體中之一安置表面以提供該密封 作用= 16. π申請專利範圍第1 ：：項之閥，其中該引動裝置包括一 可轉換的線性軸，其係相對於該主體在感應到該可伸 後的構_件伸展後軸向地移動' -------------i衣--------訂---------線 (請先閱-背面之江急事項再填寫本頁) A8 Λ ^ _ Β8 45 56 6 1 g88 六、申請專利範圍 17.如申請專利範圍第16項之間，其中該可伸屐的構件包 .括一伸縮囊。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 --------訂 *--------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制< 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 26