TW536742B - Substrate processing apparatus and method for manufacturing a semiconductor device employing same - Google Patents

Description

536742 A7 五、發明説明（1 ) 本發明有關一種基材加工裝置及一種使用該裝置來 «造半導體元件之方法’譬如—種用於在轉動基材時加工 #於基材上的半導體元件之方法；並且更特定言之，係有 目-種基材加X裝置m能夠在_半導體晶圓上有效地進 行譬如一氧膜或一金屬膜形成加工等熱處理加工之方法， 在此半導體晶圓上製造半導體積體電路。 JL知技藝描沭 具有一種用於在晶圓上形成一氧化物膜或一金屬膜 之習知的冷壁型單晶圓化學氣相沉積（CVD)裝置（下文稱 為單晶圓CVD裝置）。此單晶圓CVD裝置係包括：用於容納 待加工晶圓之一加工容器、用於支撐加工容器内的晶圓 之一晶座、用於加熱由晶座所支撐的晶圓之一加熱單元、 用於將加工氣體供應至由晶座支撐的晶圓之一氣體頭、以 及用於排出加工容器之一排出埠。 已經建4 一種能夠藉由一晶座旋轉單元來轉動一晶 座之習知的單晶圓CVD裝置，此晶座係支撐一晶圓，晶座 旋轉單元係用於在整體表面上均勻地控制一 CVD膜的厚 | 度或口口貝並使得加工氣體與整體表面均句地接觸。美國專 利5,421，893號描述一種此習知的cVD裝置。 美國專利5,421，893號所描述的單晶圓CVD裝置係揭 路種氣動式驅動馬達作為一種用於轉動晶座之可旋轉構 件，其中一個用於將晶座支撐在一加工容器中之旋轉軸係 採用一磁性耦合部連接至氣動式驅動馬達而在其間無機械 性接觸，藉以使得處於真空狀態的加工容器内部與處於大 本紙張尺度[家鮮（挪）A视格⑵狀所公幻' ~ ~""""——

蝶…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| I 536742 A7 B7 五、發明説明（2 ) 氣裹i兄的外。卩壬現液學體力式隔離。並且，一位置偵測單 元(譬如-磁性旋轉編碼器)係安裝在處於大氣環境下的磁 性輕合部外，此位置债測單元具有一磁性感測器以侦測一 目標體或目標體的—目標部之一位置，目標體及目標部係 代表分別由位置偵測單元所偵測之一體部及一部份。 然而，因為位置偵測單元安裝在磁性耦合部外，當磁 性搞合部中發生所謂的不良匹配（亦即一主動搞合構件與 被動耦合構件之間的不良匹配)時，可能發生了一種並未精 確偵測到固定至一被動耦合構件的晶座位置之現象。 右亚未精確地偵測晶座的位置，一個用於從晶座揚升 晶圓之擠銷係與-通孔相對應的一位置呈現偏離，結果， 擠銷可將晶座往上推而引發擠銷的故障。並且，晶座旋轉 速度的變化將會導致在相對於晶座所支撐的晶圓旋轉之一 氣體頭與-加熱單元之間產生不良匹配，因而破壞了晶 表面上之溫度與厚度均勻性。 為了克服這些問題，認為應將一光學位置偵測單元（ 如光學旋轉編碼器）安裝在位於一真空加工容器内之一 性耦合部的一被動耦合構件中藉以偵測晶座的位置'、、、 而’因為使用-光發射單元及一光接收元件作為一光學位 置偵測單元，故可能產生一火花；並且因為利用一樹脂形 成-碟’故破壞了对熱性’ Λ中此碟係附接有作為目標體 的-開縫，為此，光學位以貞測單元無法在真空及高溫狀 態下安裝於加工容器中。 圓 譬 然 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐:

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、訂| 五、發明説明（3 ) ^明之—目的係提供-種在基材旋轉時於- ::工：器中加工基材並將加工容器的内部與加工容器的外 相隔離之方法。 ^據本^明之_項較佳實施例，提供—種基材加工裝 、包含··用於形成-加工室之-加工容器'•用於支撐 一待加工基材之_晶座；及用於轉動晶座之—晶座旋轉單 凡，其中該晶座轉動單元係包括··與晶座相麵合之一永久 性磁鐵；及與加工容器相_合之—電磁鐵，其中在永久性 磁鐵與電磁鐵之間具有一間隔。 在基材加工裝置中，以永久性磁鐵與電磁鐵之間隔將 加工容器的内部與晶座的大氣環境予以隔離；且在電磁鐵 形成的一磁場7*使永久性磁鐵旋轉藉以直接轉動晶座。 屬式簡覃 由下列描述並參照圖式可得知本發明之上述與其他 目的及特性，其中： 第1圖顯示一冷壁型單晶圓化學氣相沉積（CVD)裝置 之剖視圖，其用於描述根據本發明的一項較佳實施例中之 一種用於形成半導體元件製造方法中之一膜的程序； 第2圖描述第1圖所示的CVD裝置的部份剖面之正視 圖， 弟3圖顯示弟1圖所示之CVD裝置的示意剖視圖，其用 於描述一晶圓裝載/卸載程序。 較佳實施例的詳細描述 現在參照第1至3圖詳細描述本發明的較佳實施例，第 五、發明説明（4 ) 1至3圖中，類似的編號代表類似的元件。 第1圖顯示根據本發明之一 g ^ 〜 十k d炙項較佳實施例的一冷壁型 單晶圓化學氣相沉積（C VD)奘罟1 η & w、θ 衣置10的剖視圖，cVD裝置1〇 包括一加工谷器1 2，此加工完1 9游4、 丄合态12形成一加工室u以加工 一晶圓（半導體晶圓）1。加工容器12係由一下杯13、一上杯 14及-下蓋15組裝而成，加工容器的上及下部各具有一密 封圓柱的形狀。 Λ 一晶圓裝載/卸載開口 16係如第丨圖所示在一中間高度 位置處水平地安裝跨過容器12的下杯13，可洲__晶圓= 移單元（未圖示）經由晶圓裝載/卸載開口 16將一晶圓丨裝入 及卸出加工室11。如第3圖所示，經由晶圓裝載/卸載開口 16相對於加工室丨丨裝載或卸載以晶圓轉移單元的一對錄甜 2支撐之晶圓1。 一排出開口 18係安裝在背對晶圓裝载/卸載開口 16之 下杯13壁的一上位置，其中排出開口18係液體動力式連接 至加工室並連接至譬如具有一真空泵之一排出單元（未圖 示）〇 一氣體頭20如第1圖所示容納在加工容器12的上杯14 中，亦即，一個用於供應加工氣體之氣體進入管21係插過 上杯14的頂壁，其中一個用於納入原料氣體或沖洗氣體之 氣體供應單元（未圖示）係液體動力式連接至氣體進入管 21 〇 一碟型的氣體喷灑板22係與氣體進入管21以一預設 的間隔呈水平地安裝，且複數個氣體喷灑埠2 3如第1圖所示 536742 A7 B7 五、發明説明 以一預定間距同心狀配置在板22的整體表面上方。因此， 氣體喷灑板22上方的空間以及氣體噴灑板22下方的空間均 有良好的通風，上杯14與氣體噴灑板22之間的空間係形成 一氣體槽24，氣體槽24將從氣體進入槔21納入的加工氣體 噴淋狀均勻地喷灑至氣體喷灑埠23。 通孔2 5係以圓形安裝在加工容器12中之下蓋1 $的 一中心位置處，一圓柱形支撐軸26係在通孔25的一中心線 從下往上安裝在加工室丨丨中，採用一升高單元（譬如一空氣 缸）使得支撐軸26經設計往上及往下移動。 一加熱單元27同心狀水平地配置及固定在支撐軸％ 的一頂部位置上，其中加熱單元27依據支撐軸25的移動而 彺上及往下移動。加熱單元27包括一碟形支撐板Μ，其中 支撐板28同心狀固定至支撐軸26的一頂開口部，亦作為支 撐構件之多個電極29係安裝在支撐板28的頂部上，電極29 支撐碟形加熱為30並呈橋型排列，電極29(未圖示）的電 接線係插過支樓軸2 6的一空的空間。 一旋轉軸3 1係同心狀安裝在下蓋15中的支撐軸％ 外其中旋轉軸31如第1圖所示形成中空管狀並具有大於支 撐軸26的直徑。採用一譬如空氣紅等升高單元（未圖示）使 得旋轉軸31與支撐軸26 一起往上及往下移動。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可丨 4 一旋轉筒32同心狀水平地配置及固定在旋轉軸31的 頂4位置’其中疑轉筒32包括-甜甜圈形旋轉平板33以 及-中空管形旋轉圓柱34，纟中旋轉平板33的—内周邊係 固定至旋轉軸31的一頂開口，且旋轉圓柱34同心狀固定至

536742 A7 ---— —____B7_ 五、發明説明（6 ) 旋轉平板33的頂部之一外周邊。碳酸矽或氮化鋁製成的晶 座35係形成旋轉筒32及旋轉圓柱34的一蓋板，晶座35係閉 合旋轉圓柱34的一頂開口。 如第1圖所示，一晶圓升高單元40安裝在旋轉筒32 中’晶圓升高單元40包括一圓形的升高環（亦稱為旋轉側 環Ml，此升高環41在旋轉筒32的旋轉平板33上相對於支撐 軸26呈同心狀配置。複數個（譬如三個）推銷（亦稱為旋轉側 銷）42係以一預設間距配置於升高環41下並垂直擠壓，各個 旋轉側銷42係與旋轉圓柱34同心狀配置在旋轉平板33上， 其中各個旋轉側銷42滑插入一個垂直開啟之對應的導孔43 内。 所有的旋轉側銷42均有相同的長度使得旋轉側環4 i 可以水平平衡狀態揚升，且設定相同長度以對應於從晶座 35至揚升晶圓的一段距離。各旋轉側銷42的底端之設定方 式可著接及脫離加工室丨丨的底部，亦即下蓋15的底部。 一圓形的升高環（亦稱為加熱器側環）44係在加熱單元 27的支撐板28中與支撐軸26呈同心配置，複數個（#三個） 擠銷（下文稱為加熱H_)45係於周邊方向以—預設間距 配置在加熱器侧環44底下並往下擠’各個加熱器側銷化在 支樓板28上與支撐軸26呈同心狀配置，其中各個加熱器側 銷42滑插入一個垂直開啟之對應的導孔乜内。 所有的加熱器側銷45且右相回e +丄 〃有相冋的長度使得加熱器側 環44可以水平平衡狀態揚升且豆 斤八履鳊以一空間間隙面對旋 轉側環41的頂表面。亦即，當旌鏟 田疋轉旖32%轉時，旋轉侧環 本紙張尺度適用中國國家標準（cns) A4規格^公楚---------

----Π.............Λ,..... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、\吓| 4 536742 五、發明説明（7 ) 41並未與各加熱器側銷45產生干涉。 複數個（譬如三個）擠銷（亦稱為擠壓元件）47係往上擠 並於周邊方向以一預設間距排列在加熱器側環44的頂部 上，擠壓元件47的頂端係面對加熱器30的通孔48以及晶座 35的通孔49。 所有的擠壓元件47具有相同的長度使得各個擠壓元 件47連續穿過加熱器30的通孔48及晶座35的通孔49，且安 裝在晶座35上的晶圓丨以水平平衡狀態揚升。並且，各個擠 S元件47的長度的設定方式可使得當加熱器側環44安裝在 支撐板28上時，各擠壓元件47的頂端並不會碰觸加熱器3〇 的表面，亦即，旋轉筒32受到轉動時，擠壓元件〇並不會 干涉晶座35且不會干涉加熱器3〇的加熱操作。 如第1圖所示，室12由複數個支撐部36水平地支撐， 升高體塊37分別滑插入對應的支撐部36内。一個升高壓模 38係女t在升咼體塊37之間，藉由譬如具有一空氣缸之一 個升高器（未圖示）使得此升高壓模38往上及往下移動。一 曰曰座$疋轉單元50安裝在升高壓模38上方，一伸縮節39安裝 在晶座旋轉單元50與加工容器12之間而使得伸縮節39密封 住旋轉軸3 1的外部。 如第1及2圖所示，在安裝於升高壓模38上的晶座旋轉 單元50中使用热刷式DC馬達，其中馬達的一輪出轴形成 於作為旋轉軸31的一中空軸中，晶座旋轉單元5〇包括一殼 體51，殼體51以一垂直往上方向安裝在升高壓模38上。一 個具有一電磁鐵線圈的定子52係固定在殼體5丨的一内周邊 (210X297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格 536742 A7 五、發明説明（8 ) 上，定子52係由一鐵核心53上的一捲繞線圈（塗有琺瑯質的 銅線）製成，一導線55經由一通孔56電性連接至捲繞線圈 54 ’通孔56沿著殼體51的側壁開啟，定子52從無刷式dc 馬達的一驅動器（未圖示）經由導線55將一電力供應至捲繞 線圈54，藉以形成_旋轉性磁場。 藉由一空氣間隙同心狀安裝一轉子6〇，轉子6〇朝向定 子52。轉子60經由滾珠軸承57及58可旋轉式支撐至殼體 51。亦即，轉子6〇包括一中空管形的主體61、一鐵核心62 及複數個永久性磁鐵63，其中利用一框架59將旋轉軸31可 旋轉式固定至主體61。核心62緊密耦合至主體61，其中複 數個永久性磁鐵63以一預設間距沿著鐵核心62的一外周邊 予以固定。藉由鐵核心62及複數個永久性磁鐵63形成呈現 一圓形方向排列之複數個磁極，其中永久性磁鐵63的磁通 里係由定子52形成的旋轉性磁通量予以切割，故造成轉子 60轉動。 滾珠軸承57及58分別安裝在轉子60的主體6丨上方與 下方，其中各個滾珠軸承57及58中維持一間隔以吸收熱膨 脹，各個滾珠軸承57及58的此間隔係設定為約5微米至約5〇 微米藉以吸收熱膨脹及壓抑住起伏。當滾珠被推往一内跡 線或一外跡線時，一滾珠軸承的間隔係代表滾珠與滾珠推 向目標跡線以外的另一跡線之間的一間隔。 構成雙壁之一外包套構件64及一内包套構件65係安 I在分別面對定子52及轉子6〇的表面之殼體51的一内周邊 以及主體61的一外周邊中，其中在外包套構件料與内包套 規格⑵—;-——：~- (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂— 五 、發明説明（9 , 間設有-空氣間隙。外包套構件64及内包套構件 、书各由一種益磁& 開口於不錄鋼所製成’其中在-上及-下 圓柱^ 切行€子纽“ •將薄中空 造之外包套構件64及内包套構件62各者確定且均 因為外包套構件64及内包套構件料由—種無磁性 率=止_製成’可麼抑磁通量的分散以維持馬達的效 亦防卜^52、線圈Μ及轉子6G的永久性磁鐵產生腐餘，· Μ 加工至Η譬如因為線圈54的污染物而受到污染。外 生包套作用以密封定子52,藉以料子52與 ”、〜空狀態的加工室n内部隔離開來。 “ A如第1及2圖所示’將一磁性旋轉編碼器70安裝在一晶 ΛΑ 單元5〇中，磁性旋轉編碼器70包括作為偵測體之一 :衣71，此目標環71係由一圓環狀之譬如鐵等磁性材料 所製成。一第一齒陣列72及一第二齒陣列73係沿著其一軸 的方=形成於目標環71周邊的鄰近處，其中複數個齒係配 j於弟一齒陣列72及第二齒陣列73其中各者中。本發明的 一項較佳實施例中，在第一齒陣列72及第二齒陣列73的各 目=體72a及73&中安裝有512個齒，其中在第一齒陣列μ 與第二齒陣列73之間具有半齒的相位差（周邊方向的相位 差）。 為了增加磁性編碼器70的解析度，需要增加作為目標 體的齒數，但因如果僅增多齒數，環71的直徑應會增大。 本♦明的車父佳實施例中，藉由安裝第一齒陣列72及第二齒 本紙張尺度翻巾國國雜準（⑽）A视格（2獻公楚) 536742 A7 一------!Ζ 五、發明説明（10 ) 陣列73，可增多齒數以增加磁性旋轉編碼器7〇的解析度而 不會增大環71的直徑。 此情形中，因為可偵測到環的逆轉，所以可防止無刷 式DC馬達的逆轉（亦即晶座旋轉單元5〇的逆轉）。亦可將第 一齒陣列72及第二齒陣列73製成相同的齒陣列並將對應於 第一齒陣列72的第一偵測器以及對應於第二齒陣列乃的一 第二偵測器設定為半節距的差異，藉以在一磁性感測器乃 中獲得此種效果。 在第一齒陣列72及第二齒陣列73的柑對側上安装有 一個代表參考位置之參考齒74，參考齒74的相位係對應於 第一齒陣列72的一齒72a。因為可以每圈旋轉偵測一次參考 齒74的方式來監測環71的一歸始位置（零點），可藉由偵測 第一齒陣列72的齒72a來辨識出位於一 360。範圍内之晶座 35的一目前位置。 一個用於偵測環71的一齒之磁性感測器75係安裝在 殼體51的環71的相對侧上，與第一齒陣列72、第二齒陣列 73及參考齒74相對應地安裝磁性感測器75，其中位於環7丄 外周邊與磁性感測器75的一探針之間的間隔（感測器間隙） 係介於約0.06公厘至約0.17公厘之間，當晶座35以約30rpm 旋轉時將獲得此種間隔的數值範圍。 為了使得沉積在晶圓1上之膜產生更均勻的厚度，晶 座3 5較佳以更高轉速（譬如約1000卬111)旋轉，但是，當晶座 3 5以更高轉速旋轉時，可能將強烈離心力施加在晶座3 5或 旋轉筒32上，籍以引發旋轉軸31的搖晃。為了防止環71與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 13 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^τ— 536742 A7 B7 五、發明説明（n 磁性感測器75因為此搖晃而產生接觸，當晶座35以較高轉 速旋轉時，由於編碼器70的偵測敏感度之因素，間隔較佳 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 介於約0_06公厘至約〇·35公厘之間；更佳約〇 〇6公厘至約 0.25公厘之間。 磁性感測75係利用一磁性阻抗元件藉由面對磁性 感測阳7 5之環71的;ί疋轉來摘測磁通量變化，磁性感測器7 5 的偵測結果係送到無刷式Dc馬達（亦即晶圓旋轉單元5〇的 驅動器）然後在其中用以形成一旋轉性磁場，並送到晶座旋 轉單7L 50之一控制器（未圖示）的一位置辨識單元，偵測結 果可供位置辨識之用。 、可| 現在開始，依據對於根據上述本發明較佳實施例之一 種冷壁型單晶圓CVD裝置1〇的說明來描述根據本發明的 一項較佳實施例之半導體元件製造方法中的膜形成程序。 如第3圖所示，當一晶圓裝載或卸載時，旋轉筒32及 加熱單元27分別藉由旋轉軸3丨及支撐軸26往下移至對應的 下限位置。然後’晶圓升高單元之旋轉側銷的下端係 接觸到加工室11的底部，亦即下蓋15的頂部。這將導致旋 轉側環41對於旋轉筒32及加熱單元27產生相對升高，經升 南的旋轉環41將加熱器侧銷45往上推，藉以揚升加熱器側 裱44。若加熱器側環44往上揚升，安裝在加熱器側環料上 的二個擠銷4 7係通過加熱器3 0的通孔4 8以及晶座3 5的通孔 49然後，擠銷47將晶座3 5上安裝的晶圓1往上推，藉以從 晶座3 5將晶圓1往上揚升。 當利用晶圓升高單元40將晶圓1往上揚升至高於晶座

536742 五、發明説明（12 ) 頂部^時，在晶圓1底部與晶座35頂部之間形成有-插入 工間’亚且在-晶圓轉移單元（未圖示）中呈現叉形之該對 錄甜2係從晶圓裝載/卸載開口 16插入晶圓i所用的空間 中’错由升高此對鎳鉗2來安裝及轉移晶圓i，安裝在此對 鎳：2上之晶圓!係從晶圓裝載/卸載開口 μ退出藉以從加 工室11卸載晶圓卜晶圓轉移單元利用此對鑷射2來卸載晶 圓1並將晶圓1轉移至一晶圓容納元件（未圖示）’此晶圓容 納讀係用於容納譬如位於加工室u外之一空的晶圓卜 晶圓轉移單元利用此對鑷鉗2從未圖示之晶圓容納元 件（譬如具有晶圓的-晶圓g)接取下—個待加工的晶圓並 將晶圓1經由晶圓裝載/卸載開口 16裝載入加工室u中。 此對鑷鉗2將晶圓攜載至一對應位置上的晶座35上 方，此處晶圓1中心與晶座35中心相重合。在晶圓！攜載至 對^位置之後’此對鑷麵2略為往下移動藉以將晶圓工轉移 二女裝在曰曰座3 5上。然後’從晶圓裝載/卸載開口 ^ 6將此對 鑷鉗2取回至加工室11外，若此對鑷射2從加工別取回’ 則以一閘閥17閉合此晶圓裳載/卸載開口16。 若閘閥17受到閉合，.利用升高墨模38經由旋轉轴似 支撐軸26將旋轉筒32及加熱單元27升高。在旋轉㈣開始 升南時，旋轉側銷4 2突起於加卫室i!底部（亦即下蓋i 5頂部） 上’結果’加熱器側銷45安裝在旋轉側環41上，當旋轉筒 32在上移動時’旋轉側環“的擠壓元件47所支撐之晶圓】 係緩慢往下移動。 田旋轉側銷42與加工室j j底部分離時，加熱器側環 本紙張尺度翻巾關家㈣(公楚)

訂· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 536742 A7 _____B7_ 五、發明説明（13 ) 往下移動，然後，擠壓元件47以從下往上的方向插入晶座 35中。結果，晶圓1如第i圖所示安全地安裝在晶座35上， 當擠壓元件47的頂端停止在接近加熱器3〇的一位置時，旋 轉軸3 1及支撐軸2 6將停止。 同時，藉由連接至排出開口 18之一排出單元（未圖示） 排出加工室11，此情形中，處於真空狀態之加工室11的内 4係以伸縮節39與處於大氣壓力之外部相隔離，伸縮節中 之晶座旋轉單元50的真空狀態係與滾珠軸承57及58的外環 運以及外包套構件64的大氣環境相隔離。 利用晶座旋轉單元50經由旋轉軸3丨使旋轉筒32旋 轉’亦即’若晶座旋轉單元5〇受到啟動，定子％的旋棒性 磁場將切割轉子60的磁極之磁場，結果轉子6〇產生旋轉， 然後藉由固定至轉子60的旋轉軸3丨使筒32旋轉，此情形 中’以一預設的時間間距偵測轉子60的一位置，並將一偵 測知的位移訊號送到驅動器。依據此偵測得的位置訊號形 成旋轉性磁場，在此同時，根據一控制器（未圖示）的一指 令來控制旋轉筒32的轉速。 口為¥力疋轉罔3 2 $疋轉時旋轉侧銷4 2係與加工室11的底 部相分離並且加熱器側銷45與旋轉側環41相分離，並未藉 由晶圓升高單元40來防止旋轉筒32的旋轉，且加熱器單元 ^保持靜態，亦即，在晶圓升高單元4〇中，旋轉側環41與 旋轉筒32—起旋轉，同時加熱侧環44則與加熱器單元27一 起停止。 當經由排出開口 18的一排出速率及旋轉筒32的旋轉 ^紙張尺度適用國家標準（哪）規格⑵GX297公董) ------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 五、發明説明（M ) |乍t疋下來日守，一加工氣體3如第1圖的箭頭所示饋送入 孔體進入官21中。藉由施加至氣體槽24的排出開口 18之外 力來茗助加工氣體3流入一氣體槽24中，在此同時，加工氣 二&朝向I向方向擴散，結果，氣體3以喷淋狀經由氣體 喷灑板22的氣體噴灑埠23喷灑在晶圓丨上，隨後藉由引導穿 過排出開口 18的吸力以幫助排出所噴灑的氣體。 ^此^形中，因為旋轉筒32所支撐之晶座35上的晶圓1 係又到旋轉，加工氣體3以喷淋狀均勻噴灑在晶圓1的整體 口為加工氣體3與晶圓1表面產生均勻接觸，在晶 圓1的整體表面上，加工氣體3在晶圓1上形成之一 CVD膜 將具有均句的厚度及品質。 並且，當旋轉筒32轉動晶圓1時，藉由旋轉軸26支撐 的加熱器單元27並未旋轉，結果，加熱器單元27所加熱之 晶圓1的溫度分佈將在整體表面上變得均勻，因為將晶圓工 控制為在整體表面上具有均勻的溫度分佈，可經由一熱化 學反應均勻地控制在晶圓丨上所形成之一CVD膜的厚度及 品質。 在經過一段預定的加工時間之後，晶座旋轉單元5〇的 操作即停止，此情形中，因為藉由安裝在晶座旋轉單元5〇 中之磁性旋轉編碼器7〇頻繁地偵測此晶座3 5的旋轉位置 (亦即轉子60的位置），晶座35可停止在一預設的旋轉位置 上。亦即，擠壓元件47的通孔48及晶座35的通孔49係以良 好的複製能力彼此精確地重合。 當晶座旋轉單元50的操作停止時，藉由連接至旋轉軸

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐) 536742 五、發明説明（15 ) 31及支撐軸26之升高壓模38使得旋轉筒32及加熱單元”往 下私至裝載/卸載位置。如上述，當旋轉筒32及加熱單元U 往下私動期間升南單元4〇的旋轉側銷42突起於加工室丨^的 底部上時，加熱側銷45係突起於旋轉側環41上，藉以使得 晶圓升高單元40將晶圓i揚升至晶座35頂部上方，此情形 中，加熱器30及擠壓元件58的通孔48以及晶座％的通孔49 係以良好的複製能力彼此精確地重合。為此，當擠壓元件 47將晶座35及加熱器3〇往上揚升時，將不會產生誤差。 重覆上述程序藉此利用單晶圓CVD裝置1〇在晶圓1上 形成-CVD膜，同時，若不藉由晶圓升高單元直接地將晶 圓往上揚升，晶座的中心部份可往上推藉以從晶座35的周 邊部份將晶圓往上揚升，此基材並不限於晶圓。 亚且，基材可為一種LCD裝置的製程中所使用之一玻 璃基材或一液體面板，本發明之裝置並不限於cvd裝置而 亦可能適用譬如乾蝕刻單元等各種基材加工單元。 根據本發明之較佳實施例，可產生下列效果。 (1) 晶座旋轉單元包括一定子及一轉子，此定子在容器 的側上安裝有一電磁鐵，·此轉子在晶座的側上安裝有一永 久性磁鐵，其中在定子與轉子之間維持一預定的間隔或間 隙，結果，因為定子而形成一磁場使轉子產生旋轉。然後， 藉由轉子的旋轉亦使晶座旋轉，因此，可能根據本發明精 密地轉動晶座而不使用一種時常產生不良匹配之習知的磁 鐵耦合部。 (2) 因為一外包套構件係配置於晶座旋轉單元中之轉 U10X297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格 536742 五、發明説明（1ό ) 亦▼、一’冰衣®上，晶座側的大氣環境與容器側隔離開 ^。為此，當晶座旋轉時製備在晶座側上的一加工室將可 保持真工狀怨，結果，可大幅增進加工室中所進行之 膜形成程序的效率及可靠度，並可保護加工室不受馨如來 自電磁鐵的塵埃等污染物所侵襲。 (3) 在定子與轉子之間構成雙壁之外包套構件及一内 υ套構件係刀別固定至殼體的_内跡線表面以及主體的一 外跡線表面，使得外與内包套構件以其間所保持的一空氣 1隙面對彼此。結果’可保護定子的電磁鐵及轉子的永久 性磁鐵不受到加工氣體及腐餘，故可顯著改善晶座旋轉單 元的耐久性。 (4) 外及内包套構件係由薄的不銹鋼製成並且利用一 種電子束熔接技術分別均勻地安裝在殼體的内跡線表面以 及主體的外跡線表面周圍。因此，可在外及内包套構件之 間形成一細微的空氣間隙，故可有效地防止常使馬達效率 欠差之磁通里的分散。結果，可進一步增強晶座旋轉單元 的效率。 ()環係女衣在晶圓的側上，此環由一磁性物質構成 並在-外周邊上設有複數個齒，複數個齒的功能係作為待 偵測的口F伤，並且-個用於债測齒之磁性感測器係製備在 容器的侧上。利用此種構造，可精確地估計出晶座的一旋 轉位置，因此晶座可順利地停止在一理想位置上。為此， 個用於將-晶圓往上揚升之擠銷可與晶座的—通孔及加 熱器的通孔相接合，故可大體降低將晶圓往上揚升之故障。 本紙張尺度顧巾關緖準（⑽）A4^J^GX297公着） 536742 A7 B7 五、發明説明（17 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (6) 藉由在環與磁性感測器之間設定約〇 〇6至〇.35公厘 的一間隔，可防止位於環與磁性感測器之間的干涉，同時 磁性旋轉編碼器的偵測敏感度係增至最大值。因此可更有 效地控制晶座的旋轉位置。 (7) 磁性旋轉編碼器所彳貞測之環並不包含一火花，此火 ί匕#出現在一光學旋轉編碼器的一泛光燈單元及一光接收 單元中。並且，環的特點在於具有高耐熱性。為此，環可 保持真空狀態而不受任何損害，所以可精密地偵測晶座的 位置。 、tr— (8) 藉由允許晶座旋轉並同時固定住加熱單元，藉由晶 座轉動並由加熱單元加熱之晶圓係受到控制而在一整體表 面上具有均勻的溫度分佈。為此，經由一熱化學反應在晶 圓表面上所形成之一個CVD膜亦可能受到控制而具有一 均勻的厚度及一均勻的膜品質。 (9) 利用晶座旋轉單元及磁性旋轉編碼器精密地控制 晶座的旋轉，可藉以防止旋轉速度的變化及旋轉的不均勻 性。為此，可均勻地調整晶圓整體表面上之溫度分佈。 (10) 藉由固定住加熱單元使其不旋轉，可將一加熱器 及其纔線安裝在加熱單元内。 雖然已僅就特疋貫施例描述本發明，可作出其他修改 及變化而不背離申請專利範圍所界定之本發明的精神及範 圍。

536742 A7 B7 五、發明説明（18 ) 元件標號對照 2…鐵甜 31·· 旋轉軸 10··· 化學氣相沉積（CVD) 32·· 旋轉筒 裝置 33·· 旋轉平板 11··· 加工室 34·· 中空管形旋轉圓柱 12··· 加工容器 35·· 晶座 13". 下杯 36·· 支撐部 14". 上杯 37·· 升高體塊 15··· 下蓋 38·· 升高壓模 16··· 晶圓裝載/卸載開口 39·· 伸縮節 17"· 閘閥 40·· 晶圓升高單元 18". 排出開口 41·· 升高環（旋轉侧環） 20"· 氣體頭 42·· 推銷（旋轉侧銷） 21··· 氣體進入管 43·· 導孔 22··· 氣體噴灑板 44·· 升高環（加熱器侧環） 23··· 氣體喷灑埠 45·· 擠銷（加熱器側銷） 24··· 氣體槽 46·· 導孔 25··. 通孔 47" 擠銷（擠壓元件） 26··· 支撐軸 48·· 加熱器的通孔 27··· •加熱單元 49·· 晶座的通孔 2 8…支樓板 50·· 晶座旋轉早元 29… •電極 51·· 殼體 30·· •加熱器 52··. 定子 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 21 536742 A7 B7 五、發明説明（19 ) 53···鐵核心 54···捲繞線圈 55···導線 5 6…通孔 5 7…滾珠轴承 5 8…滾珠軸承 59···框架 61…主體 62···鐵核心 63···永久性磁鐵 64…外包套構件 6 5…内包套構件 70…磁性旋轉編碼器 71…目標環 72…第一齒陣列 72a··· g 標體 73a···目標體 7 3…第二齒陣歹丨J 74…參考齒 7 5…磁性感測器 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 第091100565號發明專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期·· 92年02月 1_ 一種基材加工裝置，其包含： 一加工容器，其形成一加工室； 一晶座，其用於支撐一待加工的基材； 一旋轉軸構件，其用於支撐該晶座於其上； 一加熱單元，其用於加熱該晶座； 一支撐軸，其用於支撐該加熱單元；及 -晶座旋轉單元，其用於旋轉該晶& ，其中該 晶座旋轉單元包括： —一永久性磁鐵，其與該旋轉軸構件相耦合；及 一電磁鐵，其與該加工容器相耦合，其中在該 永久性磁鐵與該電磁鐵之間具有一間隔； 其中該支撐軸及該加熱單元係位於該旋轉軸構 件内。 2·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中一個待偵測的磁 性目標體係安裝在該晶座的一側上，並且用於偵測 該磁性目標體之一磁性感測器係安裝在該容器的一 側上，該磁性目標體上形成有複數個目標部。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該永久性磁鐵及 該電磁鐵暴露於該加工室之至少一部份係覆蓋有一 包套構件。 4·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該永久性磁鐵及 該電磁鐵暴露於該加工室之至少一部份係覆蓋有一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 536742 六、申請專利範圍 包套構件。 5· —種利用一基材加工裝置來製造一半導體元件之方 法，該基材加工裝置包含： 一加工容器’其用於形成一加工室； 一晶座’其用於支撐有待於該加工室中加工之 一基材； 一旋轉軸構件，其用於支撐該晶座於其上； 一加熱單元，其用於加熱該晶座； 支撑軸’其用於支#該加熱單元；及 一晶座旋轉單元，其用於旋轉該晶座，其中該 晶座旋轉單元具有與該旋轉軸構件耦合之一永久性 磁鐵，以及與該加工容器耦合之一電磁鐵，在該永 久性磁鐵與該電磁鐵之間形成一間隔， 其中該支撐軸及該加熱單元係位於該旋轉軸構 件内； 其中當藉由該晶座旋轉單元轉動該晶座時，在該基 材上執行一基材加 工。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其更包含一殼體及一 伸縮節，其中該容器係經由該伸縮節連接至該殼體 及電磁鐵係固定於該殼體。 7. 如申凊專利範圍第6項之裝置，其中該加熱單元係被 提供於該伸縮節上方及該伸縮節係位於該永久性磁 鐵與該電磁鐵上方。 8·如申請專利範圍第2項之裝置，其中該磁性感測器的 &氏張尺度適用中國國家標準^iy：M規格（210Χ29一7雜---- 536742 A B c D 六、申請專利範圍 一探針與該環外周邊之間的間隔係介於約0.06公厘至 約0.17公厘之間。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210Χ29·7公袭） 一 3一