TW525210B - Method and device for rotating a wafer - Google Patents

Description

525210 A7 B7 i、發明説明（1 ) 本發明關於一種旋轉物體的方法，物體以浮動方式配 置於室、氣流中，至少沿著晶圓下邊受到導引，且其中至 少一氣流傳遞旋轉運動至晶圓。 US — A — 3 ，93 0 ，684揭示了此一性質之方 法。此方法中，物體包括了由半導體材料所製成之晶圓， 而室包括了反應器。在處理以浮動方式固持於反應器中之 單一晶圓的期間，儘可能均勻地完成此一處理是重要的。 爲此目的，習知技術曾提議將旋轉運動傳遞至晶圓。根據 先前技術，寧可讓氣體導入開口終止於相對於晶圓表面（ 定向氣體噴射）之銳角以施加此旋轉運動，而不開非垂直 於晶圓表面之氣體導入開口。因此，推進運動傳遞至晶圓 〇 然而，以此方式鑽開氣體導入開口已被證明是相當複 雜，此外，由於非常迅速流出的氣體失出了其切線流動分 量，所以可達成的旋轉速率有限。再者，此性質之反應器 壁製造複雜，理由是我們必須相對於壁以某角度鑽開口。 本發明之目的爲以相當便宜而簡單的方式來避免上述 缺點，並將此性質的旋轉施加於晶圓上，儘管我們仍維持 晶圓的旋轉並使其可行。 如上述之方法，反應器中槽之模式傳遞產生旋轉並正 切於物體之分量至氣流可達成此目的。依據本發明，氣體 透過氣體導入開口而導進反應室，垂直於反應室與待處理 之晶圓而延伸的開口製造簡單。然而，槽模式的出現的確 將正切於晶圓（即施加旋轉運動於晶圓）之運動分量傳遞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 525210 A7 B7 五、發明説明（2 ) 至氣流。依據有利的設計，氣流從氣體導入開口吹出，而 在大致垂直於物體的方向上進入反應室。 令人驚訝的是，我們發現：提供槽模式可以影響氣體 的流動方向。氣體最好開始在槽的方向上流動，因爲這是 阻力極小的路徑。以此方式導引的氣流遍佈整個槽所覆蓋 的距離。若槽之方向包含切線分量，切線流動分量亦傳遞 至氣體。此切線流動分量將旋轉運動施加於晶圓上。藉由 銑削來製造此性質的槽是相當容易的。槽模式可以是任何 所欲的形狀。依據較佳的設計，槽模式配置成螺旋狀。在 此場合中，槽最好配置成始於晶圓中心附近而止其圓周邊 緣附近之螺旋。藉由螺旋槽之形狀可設定所欲之旋轉速率 。因此，我們無需依據所欲的旋轉速率來選擇供應至晶圓 之氣體的整體品質，並且以可獲得最佳化軸向和徑向支撐 以及均勻製程的方式來設定整體品質。採用螺旋槽的形狀 可達成這點。結果，我們可以相當小量的氣體來工作以維 持反應器內部的均句度。 配置氣體浮現於螺旋模式所經之開口亦可進一步增加 均勻度。依據較佳實施例，這意味著：開口實質上垂直於 晶圓表面’但若這些開口藉由假想線而連接，結果亦將是 原點最好位於所欲晶圓中心附近且末端位於其圓周邊緣附 近的旋轉線。在旋轉期間，晶圓上某點並非一直、、看著夕 配置成圓形的開口’此一情形在習知技術中將導致環形處 理模式。 氣體導入開口之螺旋模式與旋轉的組合將導致處理氣 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-5- 525210 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 體之分佈極爲均勻以及晶圓表面之處理極爲均勻。 另一槽模式之可行設計是由一個或多個圓區段來建構 此模式所完成的。在此場合中，讓氣體導入開口位於槽末 端之一的附近是重要的。在此場合中，氣流亦最好在槽之 方向上開始流動。由於槽之方向是完美的切線，此旋轉驅 動的方法已被證實爲相當有效。此變化的另一優點爲旋轉 驅動實質上與晶圓之軸向軸承無涉或，換言之，氣流使晶 圓保持浮動狀況。例如，我們可以增加或中斷用來提供旋 轉驅動之氣流，而用來保持晶圓浮動之氣流則維持在恆定 的水準。因此，晶圓的旋轉速率改變，而反應器中的其他 條件則實質上不變。在晶圓邊緣附近定位槽（配置成圓區 段）使得旋轉驅動的效率以及驅動力矩最大化。在槽的另 一端附近配置氣體排放開口亦可進一步增加旋轉驅動之效 率。藉由反轉通過旋轉驅動槽之氣體的流動方向可以反轉 旋轉方向。 本發明亦關於一種半導體晶圓之浮動、旋轉處理的反 應器，其包括：頂部分與底部分，其間界定了收納晶圓的 室，頂部分和底部分設有氣體供應開□，氣體導入開口實 質上垂直於頂部分和/或底部分以及槽模式而延伸，如此 將正切於物體之分量傳遞至氣流，物體配置於至少上述部 分之一。 此反應器可具有上述之特定實施例。 圖式簡單說明： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) % 訂

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 525210 A7 B7 五、發明説明（4) 參照圖式中之實施例，我們將詳述本發明如下，其中 圖1爲反應器之示意，剖面圖，反應器設有以浮動方 式配置其中之晶圓； 圖2顯示沿著圖1中之線Π - Π所剖開之剖面的平面 圖； 圖3爲顯示具有若干重要參數之螺旋線的示意圖；及 圖4爲顯示本發明槽模式之變化的平面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員X消費合作社印製 ±要元件對照表 1 反應器 2 頂部分 3 底部分 4 ’ 1 4，1 6 氣體導入開口 5 排放線 6 圓周凹槽 7 排放開口 8 螺旋線 9 槽 10 晶圓 11 中心 1 2 室，處理空間 15 調節排 19 圓區段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX29?公釐）

、tT

525210 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) 我們將圖1中之反應器整體賦與標號1。此反應器僅 部分顯示’並包括頂部分2和底部分3。在任何所欲之方 向（未顯示）上，晶圓1 〇收納於介於部分2與部分3之 間的室或處理空間1 2內。用於晶圓之處理氣體是透過分 別位於晶圓上下之氣體導入開口 4而導入，然後此晶圓採 取浮動位置。氣體是透過排放開口 7而排放，排放開口可 爲任何可想像的形式，並浮出於連接至排放線5之圓周凹 槽6。 爲了將旋轉運動傳遞至晶圓，頂部分（從圖1與圖2 所示）設有數個槽9。這些槽9爲螺旋狀，且螺旋線的原 點位於.所欲晶圓1 〇中心1 1之附近。而螺旋線的末端則 位於晶圓圓周邊緣之附近。如圖3所示，我們選擇具有指 數螺旋線形狀的槽9。我們將圖中之槽賦與標號9 ，而突 起部分則介於槽之間，即所謂的調節排（dam )，其標號 爲1 5 ; a代表槽角、表槽寬、而g rdam 則代表調節排寬。Θ代表螺旋角座標系。p 1爲內徑處之 壓力’而P 2爲外徑處之壓力。指數螺旋線之形狀可描述 如下： r " ) = r ! e β 舉個例子，槽深約Ο . 1 5 m m且有1 〇個槽時，槽 /調節排比爲1 : 3而槽角爲4 2 ° 。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 525210 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6) 我們發現，相當比例之離開導入開口 4的氣體沿著這 些槽9 (極少阻力）而移動，如此將旋轉運動旋加於晶圓 上。 對心於斜鑽孔，此性質的槽可形成於隨後的階段。 爲了進一步確保遍佈晶圓表面之氣體供應的均勻度， 我們沿著假想螺旋線8配置導入開口 4。因此’此螺旋線 之原點位於所欲晶圓中心1 1之附近。 藉由改變決定槽之形狀的多個參數，我們可以控制旋 轉速度。這些因素一部分包括了槽深、槽角、槽/調節排 比、槽的數目等等。相對於驅動槽9有效地定位導入開口 4可進一步影響這點。 測試顯示：從起始狀況開始，約1 0秒之後，藉由連 續氣流可達成對應晶圓之穩定旋轉。自然而然，這點取決 於條件，且時間可依據所施加的條件而大量減少。 可以理解的是：下側亦可配置對應的設計。這點完全 取決於我們所打算要做的處理。晶圓的旋轉速度取決於製 程，且最好介於2至1 0 0 r p m之間。 圖4顯示本發明之變化的一部分。此設計中，沒有螺 旋水槽，而是數個圓區段1 9 (在圖4所示之設計中）位 於相同的圓上。該圖所示之設計中，亦有氣體導入開口 1 4，1 6。 關於上述設計中，開口大致垂直於圖示平面而延伸。 依據圖4之設計，若氣體通過開口 1 4而導入，則向左旋 轉，若由開口 1 6供應氣體，則向右旋轉。我們將選擇在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、τ

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -9 - 525210 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 晶圓邊緣之附近旋轉驅動槽之位置，理由是可以最大化驅 動力矩以及驅動效率。在槽之一端附近噴射氣體並在槽之 另一端附近排放氣體仍然可進一步增加旋轉驅動之效率。 必須了解的是··我們可利用數個不同半徑之圓區段。 再者，我們可配置多個氣體導入開口，取決於與氣體 排放開口之組合，因此，其位於圓區段之附近。再者，在 後者場合中，若需要的話，氣體導入開口與氣體排放開口 之間的流動方向是可以週期性反轉的。 再者，從以上顯示的兩個變化設計可了解到：其它槽 模式是可行的；對於本發明而言，重要的是由槽所引起的 局部低氣壓將產生旋轉之分量傳遞至在垂直方向上吹並在 晶圓之前的水平方向上轉向的氣體。 儘管本發明參照較佳實施例敘述如上，不過對於熟習 此項技術者而言，在讀閱上文之後，在申請專利範圍之範 疇內的改變即立刻變成顯而易知的。儘管本發明是以移動 反應器中之晶圓之情形來敘述，其亦可均等地適用於移動 任何型式之室中的任何物體。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-10-

Claims (1)

1. 525210 ri容 < 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件一 A :第8 8 1 07 1 04號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年2月修正 1 · 一種旋轉（例如晶圓）之碟形物體的方法，其中 沿著該物體的一側，一氣流受到導引，該氣流傳遞旋轉運 動至該物體/藉由槽模式，該氣流受到正切於該物體之旋 轉運動產生分量，該方法之特徵在於 該物體是以浮動方式容納於所有側皆封閉的室中，該 物體是僅大致地旋轉；且在於 沿著該物體的另一側，另一氣流受到導引。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該碟形物體 是大致水平配置，且該旋轉運動產生氣流是在該碟形物體 的上側導入。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中’ 至少一該氣流是由螺旋槽模式所控制。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中 螺旋線的原點位於所欲晶圓中心（1 1 )之附近，而 螺旋線的末端則位於所欲晶圓圓周邊緣之附近。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中 至少一該氣流是由槽模式所控制，該槽模式包括圓區 段，且至少一個氣體導入開口配置於該圓區段之附近。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中 至少一個氣體排放開口配置於該圓區段之附近。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 525210 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中 晶圓以2至1〇0 r p m旋轉。 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 8 · —種用於半導體晶圓之浮動、旋轉處理的反應器 ，其包括：頂部分（2 )與底部分（3 )，其間界定了收 納晶圓的室（1 2 )，該頂部分與底部分設有氣體供應開 口，該反應器之特徵爲槽（9 ，1 9 )模式配置於至少該 部分之一，該槽模式將正切於該物體之分量傳遞至氣流。 9 ·如申請專利範圍第8項之反應器，其中 該氣體導入開口（4，14，16)實質上垂直於該 頂部分（2 )和/或底部分（3 )而延伸。 1〇·如申請專利範圍第8項之反應器，其中 該槽模式包括螺旋形槽（9 )模式。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之反應器，其中 在至少該部分之一中，該氣體供應開口（ 4 )沿著螺 旋線（8 )而配置。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項之反應器，其中 螺旋線的原點位於所欲晶圓中心（1 1 )之附近，而 螺旋線的末端則位於所欲晶圓圓周邊緣之附近。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項之反應器，其中 該供應開口（ 4 )緊鄰於該螺旋槽（9 )。 1 4 ·如申請專利範圍第1 1項之反應器，其中 該螺旋槽在流動方向上變寬。 1 5 ·如申請專利範圍第8項之反應器，其中 該槽模式包括圓區段（1 9 )，且至少一個氣體導入 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 525210 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 開口配置於該圓區段之附近。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之反應器，其中 近 附 之 段 區 圓 該 於 置 配□ 開 放 hF 體 氣 個1 少 至 (請先閱讀背面之注 Η 裝—— 再填寫本頁) 訂-· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -3 -