TWI275133B - Gas driven planetary rotation apparatus and methods for forming silicon carbide layers - Google Patents

Description

1275133 ⑴ 玖、發明說明 · (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） v 技術領域 本發明係有關用以旋轉一基片之裝置和方法，更明確言 之，有關於對於該基片設置氣體驅動的旋轉方法。 先前技術 碳化石夕（SiC)已逐漸被認為是一種有效的製作電子元件 的半導體材料。碳化矽擁有許多引人矚目特性，可供製作 必需在高溫度、高功率及/或高頻率下操作的元件。碳化矽 展示有高效率的熱傳性並能承受高度的電場作用。 已經試驗證實：熱壁蒸汽沉積（CVD)反應器，能產置在 形態及摻雜上優越於冷壁系統的S i C蠢晶層。參見，例如， 頒給珂汀娜（Kordina)等人的美國專利第5,695,567號，該專 利所公開的内情藉引用納入本文中。更有證實：對於熱壁 CVD系統外加基片的旋轉，可以改進系統每一循環的能量 並能改進所獲磊晶層的一致性》頒給弗利林克（Frijlink) 的美國專利第4,860,687號彼露一裝置，内含一平行於一基 · 準表面旋轉的扁平托盤。其中所彼露的裝置，可使用在蒸 A階段的蠢晶系統冲。 發明内容 根據本發明的具體實施例，一種與一驅動氣體流動聯用 磷 的氣動旋轉裝置，包括一具有上表面的基底部件、一覆蓋 在基底部件上表面上的主圓盤、及一覆蓋在主圓盤上的衛 · 星圓盤β該裝置係配置成在基底部件的上表面和主圓盤之 間引導驅動氣體的流動，以使該主圓盤係由驅動氣體的流 -6- I275133 (2) 發明_績頁 .... '.:.;一.:'編纖:氣!： 動所推動，相對基底部件旋轉。至少驅動氣體流動的一部 分’係從基底部件的上表面和主圓盤之間，引導到主圓盤 和爾星圓盤之間，以使該衛星圓盤係由該一部分的驅動氣 體流動所推動相對該主圓盤旋轉。 根據本發明另一具體實施例，一種與驅動氣體聯流動用 的氣動旋轉裝置，包括一具有上表面的基底部件，及一具 有上表面且覆蓋在該基底部件的上表面上的主圓盤。至少 有一個大體徑向延伸、大致平直的衛星驅動管道，製作在 δ玄主圓盤的上表面上。一衛星圓盤覆蓋在該主圓盤及該至 少一個衛星驅動管道上。該裝置經配置成用以引導至少一 部分的驅動氣體的流動、流過該衛星驅動管道，俾以相對 该主圓盤圍繞一旋轉軸轉動該衛星圓盤^ 根據本發明另一具體實施例，一種與驅動氣體聯用的氣 動旋轉裝置，包括一具有上表面的基底部件、一覆蓋在該 基底部件上表面上的主圓盤、及一覆蓋在主圓盤上的衛星 圓盤。該裝置經配置成在第一方向上相對該基底部件轉動 該主圓盤。該衛星圓盤則在與第一方向相反的第二方向上 相對該主圓盤旋轉。主圓盤旋轉和衛星圓盤旋轉中至少有 一說轉係由該驅動氣體的流動所驅動。 根據本發明的方法實施例，一種用以旋轉一物品的方法 ，包括置備一種氣動旋轉裝置，内含一具有上表面的基底 部件，一覆蓋在基底部件上表面上的主圓盤、及一覆蓋在 該主圓盤上的衛星圓盤。該物品係放置在該衛星圓盤上。 一基片係放置在該衛星圓盤上，在該基底部件上表面和主 1275133

(3) 圓盤之間，引導一驅動氣體的流動，以使該主圓盤係由該 驅動氣體的流動所驅動、相對該基底部件旋轉。至少_部 分的驅動氣體流動，係從該基底部件的上表面和主圓盤2 間、引導到該主圓盤和該衛星圓盤之間，以致該衛星圓= 係由該一部分的驅動氣體流動所推動，相對該主圓盤旋轉。

根據本發明另一方法實施例，一種用以旋轉一物品的方 法，包括置備一種氣動旋轉裝置，内含一具有上表面的基 底部件，一覆蓋在基底部件上表面上的主圓盤、及一覆蓋 在該主圓盤上的衛星圓盤。該物品係放置在該衛星圓盤上 。該主圓盤係在第一方向上相對該基底部件旋轉。該衛星 圓盤係在相反於第一方向的第二方向上相對該主部盤旋轉 。主圓盤旋轉和衛星圓盤旋轉中至少有一旋轉係由該驅動 氣體的流動所驅動。 本發明的目標，將為此項工藝一般技術人士，在讀取以 下較佳具體實ίβ例的實施方式詳細說明及諸圖式之後而可 s忍知；此項說明僅用以舉例說明本發明，並無設限之意。

實施方式 此後將參照附隨各圖式對本發明加以詳細說明，附圖中 顯示若干本發明之具體實施例。然而，本發明能夠以眾多 不同的形式作具體表現，而不應解釋為僅限於在此所發佈 之實施例；而是，這些具體實施例之提供，以使本篇發表 能澈底完備’並能將本發明的範圍完全傳達至此類技藝之 熟習者。本文通篇中均以相同數碼指稱相同元件。 參照圖1及2來說’在其中顯示一根據本發明具體實施例 1275133

(4) 中之托盤總成100。該托盤總成1 00可使用在一如在圖3中所 示的熱壁CVD系統1 〇中，在圖3中以簡圖表示該托盤總成 100。除該托盤總成1〇〇外，該熱壁CVD系統可以襲用慣例 建築及使用法。該系統10包括一界定一穿通通道14的石英 管12。該管12係由一射頻（RF)線圈16所包圍。該總成100 係配置在該管12内中。前導氣體如甲矽烷（siH4)及丙烷 (C3H8)是利用一經淨化的氫氣（h2)載體引入，運送進該管12 中並通過該管12。該RF(射頻）線圈16以感應方式將該托盤 總成100加熱，俾以備置一發生該SiC沉積反應的熱區。更 明確地說，在幾個靶標晶圓20(以簡圖顯示於圖3中）的暴露 表面上生長出SiC層。該系統10及其使用方法的各項修改， 此項工藝一般技術人士’在閱讀此處說明之後，當可瞭然 。將可獲得認同，本發明有可用在其它型式的反應器中及 與其它型式的加熱裝置及技術聯合使用的優點。 该托盤總成100是配置成使該幾個晶圓20可相對反應流 動及系統10受熱部分作行星式的轉動。更確切言之，該托 盤總成100可使幾個晶圓20圍繞一共同旋轉軸線[丄（圖12) 旋轉，且同時可使各個晶圓圍繞各別的專屬旋轉軸（例如， 旋轉軸線Q-Q ;圖12)。各該旋轉運動係由一驅動氣體的流 動所驅使。 現轉而就該托盤總成100作更為詳細的說明V如在圖i及2 中有最明白的顯示，該托盤總成1〇〇包括一覆蓋部件11()、 兩側壁部件120及一基底部件150,構成一在該總成1〇〇的上 游或進口端11〇Α及退出或下游端11〇8為開口的箱子。該部 •9- 1275133 (5) 發明說明_頁 件110、120及150係由緊固件122固定在位置上。一通道ι〇2 從該110A端延伸到該110B端，完全通過該總成1〇〇延伸。 一上襯墊124及一雙下襯墊1 26分別安裝在該覆蓋部件1 〇 及基底部件150上。最好，該襯墊124、126是按照美國專利 申請案編號第10/017,492號中所描述的方式安裝及建構；該 案是在2001年10月30曰申請，標題為"Induction Heating Devices and Methods for Controllably Heating an Article，， ，其内容因引用完全納入本文。一主圓盤130配置在該通道 102之中，按可圍繞一銷柱或心軸140旋轉的方式安裝。該 圓盤130最好是如圖中所示呈圓碟形。安裝有三個衛星圓盤 ，準備在主圓盤130上圍繞各別的心軸柱樁193旋轉。該晶 圓20(圖1)是安裝在該衛星圓盤180上。 就圖卜4、5及12而言，該基底部件150具有一上表面151A 。一排氣通道154製作在該基底部件150内鄰接該退出端 110B，並在一開口 154A處終結。該基底部件150尚包栝一 圓盤安裝部分160，製作在該上表面151A上。一氣體供給 通道170,製作在該基底部件150内，與在該部分160中一有 螺紋的入口開孔172及一出口開孔174成流體性的連通。一 連接通道176提供在該部分160和通道154之間的流體連通 ，如以下所討論的。 該圓盤安裝部分1 60最好如圖所示係一凹部或窪地。該部 分1 60具有一在圓周上比較深的無端頭管道164、一内側或 中央凹部162及多個平直（亦即直線的）大致徑向延伸的主 驅動168管道；後者在其等之間聯合構成多個台地166。最 1275133

⑹ 好，該通道1 68不致偏離超過標準的低成本製造過程所允許 的平直度（典型的是每吋管道長度為0.001吋之數值）。該主 驅動管道1 68最好是圍繞該中央凹部以等距間隔設置。可設 置較多的或較少的驅動管道168。該中央凹部162最好是圓 形的，而該管道164及中央凹部162最好如圖示大致是同中 心的0

一心軸凹部1 63形成在該中央凹部162的中心處。該開口 174係形成在該中央凹部162内離該中央凹部162中心偏置 之一位置上。 該管道164的外側垂壁164B延伸到該上表面151A的包圍 部分151A。該管道164的内側垂壁164A延伸到該台地166。 該連接通道176在管道164的底面上具有一上開孔，並在該 通道154處具有一下開孔。

諸驅動管道168各從一進口端168 A延伸到一退出端168B 。該進口端168A各和中央凹部162相交而退出端168B則各 和管道164相交。驅動管道168對於一旋轉中心軸線L-L(參 見圖12)成一角度延伸。更確切並參照圖5而言，各驅動管 道16S界定一穿過該管道16S的中心延伸的中心軸線N-N。 該軸線N-N係離該旋轉軸線L-L(其在圖5中通過心軸凹部 163的中心從紙面向外延伸出）偏置（即不相交一平直參考 線M-M，在驅動管道168的退出端168B與該管道軸線N-N相 交，並與該管道164的内側垂壁164A所界定的參考圓相切 。該管道軸線N-N和該參考直線M-M在其間界定一夾角p。 該夾角P是小於90度。最好，該夾角P約在35到75度之間， -11 - 1275133

⑺ 更為最妤的，約在45到65度之間。 最好，該驅動管道1 6 8具有一寬度在約〇 · 5到〇 · 1对之間。 最好，該驅動管道168具有一深度在約0.002到0.020吋之間。 最妤，該管道164的外側垂壁164B和該圓盤1 30的外周邊 緣1 3 4在其間界疋一具有見度約在〇 · 1 〇 〇到〇 · 〇 1 〇 σ寸之間的間 隙。最好，該管道164具有約在0.250到〇.〇50吋之間的寬度 及低於台地166的深度約在0.100到〇·〇2〇之間。該驅動管道 168的長度Κ及内側垂壁164Α的直徑（圖4)將依主圓盤130的 尺寸而定。 最好，台地166是垂直陷下低於頂表面151Α—大約等於 該圓盤130厚度的距離。最好，該中央凹部162是從台地166 垂直陷下一約在0 · 10 0到0 · 010时之間的距離β最好，該中央 凹部162具有一大約在1.00吋到50%主圓盤直徑之間的直徑 1(圖 4)。 一驅動氣體供給裝置1 71連接到該有螺紋入口開孔丨72， 俾與通道170成流體連通。該氣體供給裝置171可實施強迫 一已加壓的驅動氣體的流動進入該氣體供給通道丨7〇。該驅 動氣體供給裝置171可替性或額外連接到該驅動氣體的排 氣通道154，俾以從該基底部件150抽取驅動氣體。適當的 乾體供給裝置’包括吉爾蒙特儀錶（Gilmont Instruments)公 司的質流控制器，可從伊利諾州巴靈頓市的巴南特公司 (Barnant Co· of Barlington，minois)購得。最好，該驅動 氣體係非反應性的。更最好，該驅動氣體係屬稀有的，特 別是氬或氦氣。該驅動氣體是氬氣，尤其最好。其它適當 1275133

⑻ 的驅動氣體包括氫氣（H2)。 如在圖11及12中可以清楚看到，該主圓盤130係覆蓋在該 基部部件1 50的圓盤安裝部分160(圖4)的上面。關於圖1、 6-9及12，該主圓盤130係大致為圓形並具有的上表面131A 、一相對的下表面13 1B，及一外周邊緣134 ^有一心軸凹部 133製作在該下表面131Bt。該下表面131B最好是平滑的 ，除該心軸凹部1 3 3之外，沒有其它的槽溝或凸起物。

如在圖6-9中可清楚看到，有三個衛星匣口 190製作在該 主圓盤130的上表面131A上。有一心軸柱樁193從各個匣口 190向上延伸出。最好，各匣口 190具有一約在〇·1到〇·3吋之 間的深度Α(圖7)。最好，各匣口 190具有一在約0.005到0.2 吋之間的直徑B(圖7)，大於計劃中的晶圓的直徑。該等匣 口 190最好圍繞該主圓盤130的中心（即軸線L-L)大致等間 距佈設。

在各個匣口 1 90各別設置有三排列19 1的通道和管道。該 等排列191最好是全同的，並且對於該圓盤130的中心大致 成對稱且有定向的佈設。因此，以下只對一個排列作詳細 的解說，此項解說也適用於其它兩個排列191，應可理解。 排列191包括三個衛星驅動管道192A、192B、192C，製 作在凹部190内的主圓盤13 1的上表面13 1A上。一進給通道 194 A從下表面131B到上表面131A完全穿通該主圓盤130延 伸’並與驅動管道192A成流體上的交連。一第二進給通道 194B從下表面131B到上表面131八完全穿通該主圓盤13〇延 伸，並與驅動管道192B成流體上的交連。一進給管道ι96 -13- 1275133 [Mil (9) 製作在該上表面131A上，在各個驅動管道192B和192C之間 伸展並成流體上的交連，以致該進給通道丨94B，在流動上 ，藉該進給管道196連接到該驅動管道192C。 最好’各驅動管道192A、192B、192C具有一在於大約 0.002到0.020吋之間的深度C(圖7)、一在於大約晶圓直徑之 20到80百分比的長度D(圖6)、及一在於大約0.1到0.5吋之間 的寬度E(圖6)。最好，各進給管道196具有一在於大約0.006 到0.080吋之間的深度F(圖9)、一在於大約晶圓直徑之25到 100百分比的長度G(圖6)、及一在於大約0.02到0.3吋之間的 寬度Η(圖6)。 最好，而且如圖所示，各個衛星驅動管道192Α、192Β、 192C是大致平直的（亦即直線的）。然而，管道192Α、192Β 、192C可以製作成其它的形狀（例如，製成彎曲的或弓形的 形狀）。 如在圖12中有最佳的顯示，該主圓盤130安裝在該安裝部 分160的上面，未全部在該部分的範圍内。在圖12中，顯示 該主圓盤130是在一浮動或飄浮的位置上，以下將加說明。 該心軸140的下端係配置在凹部163中，而心軸的上端係配 置在凹部133中。該心軸140的中心轴線界定為旋轉軸線L-L ，該轴線係與該主圓盤130的上表面131Α成正交。該凹部 133的大小配置成使該主圓盤130能自由地沿該心軸140作 垂直上下滑動，並使得該主圓盤130能自由地圍繞心軸140 及軸線L-L旋轉。 對於圖1、10及12而言，該衛星圓盤180各包括一朝上開 1275133

(10) 口的晶圓匣口 182及一圍牆184。各個匣口 182經配置成適合 於收容一晶圓20。該衛星圓盤180的外直徑T，最好是在於 大約0.005到0.2吋之間，小於該匣口 190的直徑。一心軸凹 部1 86，製作在各個衛星圓盤180的表面，用以接納一對應 的心軸柱樁193，以使該圓盤180可在該柱樁193上自由地上 下滑動。 該部件110、120、150、主圓盤130、及心軸140，最好都 用有完全的濃密SiC外圍包覆的高純度石墨（亦即，非滲透 性並具0%多孔性）製作。替代的作法，該主圓盤130可用固 體的SiC或一固體的SiC合金製作。另一替代的作法，該主 圓盤130可用包覆有碳化鉅（TaC)的石墨來製作。該襯墊126 最好是用包覆有SiC或一種耐火金屬碳化物（例如TaC)的石 墨來製作。 衛星圓盤180可用飽含碳的石墨來製作。替代的作法，該 圓盤180可用有SiC或TaC包覆的飽含碳的石墨、或用有SiC 或TaC包覆的未飽含的石墨來製作。另一替代作法，該圓盤 180可以用固體的無包覆的SiC或有TaC包覆的SiC來製作。 該托盤總成100可依以下方式使用。起初，將該圓盤130 擺置在圓盤安裝部分160中，以使該圓盤130擺置在該台地 166上。該衛星圓盤是擺置在匣口 19〇内。晶圓2〇是擺置在 衛星圓盤180的匣口 182中。圖11及12顯示該總成100在使用 中，但為明晰起見，將晶圓20省略/在圖12中，左側的衛 星圓盤1 80，也為明晰起見，予以省略。 然後’將氣體供給裝置171引動。該氣體供給裝置171強 1275133

迫驅動氣體流動經過入口開孔172、通道170及出口開孔174 ，一如在圖12中各箭頭所指示。該驅動氣體從出口開孔174 進入甴該中央02部162及覆蓋圓盤130所構成的充氣室中= 該驅動氣體在該充氣室中增加壓力，直至驅動氣體與外週 壓力（亦即，作用在圓盤130上表面131A上的壓力）之間的壓 力差超過圓盤的重力。就這樣，該加壓的驅動氣體強迫（即 在圖12的U方向上）該圓盤130向上飄浮起。

該圓盤130—經飄浮起，該驅動氣體的第一部分，即從在 於該圓盤130和該基底部件150圓盤安裝部分160之間的中 央凹部1 62向外流動，並進入管道1 64，如圖4中由箭頭所指 示者。至少有部分的驅動氣體，從該中央凹部162經由驅動 管道168流動到管道1 64，如圖4中由諸箭頭所指示者。部分 驅動氣體經由連接通道176退出管道164,並經由該通道154 排出基底部件1 50。部分的驅動氣體可經由介於外周邊緣 134和管道164外側垂壁之間的間隙排出。

部分經由該中央凹部162供給的驅動氣體，從中央凹部 162流動到在於基底部件150和該主圓盤130下表面131B之 間的間隙中。此驅動氣體有一部分流動進入管道丨64中，而 經由該通道154或主圓盤外周邊緣134的周圍排出。 為了要將該衛星圓盤180飄浮並旋轉，經由該中央凹部 162供給的驅動氣體的第二部分，從在於基底部件15〇和主 圓盤130下表面131Β之間的中央凹部162，向上流動經過各 個進給通道194Α、194Β，進入匣口 190中。來自各進給通 道194Α的驅動氣體，在徑向上（對於個別的心軸柱樁193的 -16- 1275133 (12) 旋轉軸而言）向外流動，經過介於驅動管道192 A和覆蓋的衛 星圓盤180的下表面之間的鄰接驅動管道192A，而在圓盤 1 80的外周邊緣周圍流出匣口1a9〇。

來自各進給通道194B的驅動氣體的一部分，沿著介於驅 動管道192B和衛星圓盤180之間的鄰接驅動管道192B ,在 徑向上向外流動◊來自各進給通道194B的驅動氣體的另一 部分’經由進給管道196流動到關聯的驅動管道192C，並流 動通過該驅動管道192C。 來自進給通道194A、194B的驅動氣體的額外部分，可在 該匣口 190和衛星圓盤180之間，在徑向上向外流動，並可 不經過該驅動管道192A、192B、192C或該進給通道196流 動，而在圓盤180的外周邊周圍從匣口 190排出。 經由進給管道194A、194B供應的驅動氣體的部分，向上 (即在U方向上）強迫衛星圓盤180而使該圓盤180飄浮在主 圓盤130的上方。

該驅動氣體係在一足以維持該主圓盤130在台地166上方 一飄浮位置並維持該衛星圓盤180在主圓盤上方一飄浮位 置的速率和壓力下，連續受迫通過該總成100，如在圖12 中所示。該主圓盤130的飄浮高度，可藉選擇驅動管道168 的寬度和深度、中央凹部162的直徑、驅動氣體在於圓盤130 和部分160之間的壓力，以及驅動氣體的流動速率等，加以 控制。該衛星圓盤130的飄浮高度，可藉選擇驅動管道192A 、192B、192C的寬度和深度、匣口 190和衛星圓盤180的直 徑、以及驅動氣體的流動速率等，加以控制。 -17· 1275133

(13) 此外，經過驅動管道168的驅動氣體的流動，在黏性上， 是和圓盤130的下表面13 1B聯結。由於該驅動管道168角度 的定向關係’使得該圓盤13 0因此可由該流動的氣體推動而 圍繞軸線L-L在一順時針方向r(圖11)上旋轉。旋轉的速率 可選擇由該驅動管道168所界定的角度Ρ(圖5)加以控制；該 管道168的深度、寬度及長度，也可用來控制旋轉速率。最 好’圓盤130的旋轉速率是大約在3到60轉/分（rpm)之間。 此外，經過驅動管道192A、192B、192C的驅動氣體的流 動’在黏性上，是和衛星圓盤180的下表面181聯結。由於 該驅動管道192A、192B、192C角度的定向關係，使得該圓 盤180因此可由該流動的氣體推動而圍繞由該心軸柱樁193 所界定的軸線（例如圖12中所示的旋轉轴線Q-Q)在一逆時 針方向S(圖11)上旋轉。旋轉的速率可選擇該驅動管道i92 a 、192B、192C的角度及/或形狀，加以控制；也可選擇該驅 動管道192A、192B、192C的深度、寬度及長度來控制。此 外’衛星圓盤180的旋轉速率，可藉選擇驅動氣體的流動速 率來控制。最好，該衛星圓盤180的旋轉速率是大約在5到 60轉/分（rpm)之間。 δ亥總成10 0提供許多的優點。該行星式的旋轉，在各個晶 圓20之間及跨越各個晶圓2〇，提供一較為均勻的溫度環境 。該行星式的旋轉，可提供各晶圓對於製程用氣體（pr〇cess gas)的流動有較為均勻的暴露。 使用一般的供應驅動氣體來飄浮及驅動主圓盤13()和衛 星圓盤1 80，提供一較不複雜的建構。建構的簡化，可提供 1275133

(14) 一較為一致的且可控制的操作。藉使用一單獨氣體流動， 所增加的氣流控制、氣閥等等的成本及複雜性，可予以降 低或免除。該總成100可以設計成，所需供應的驅動氣體， 比起簡單的旋轉裝置（即其只有主圓盤是旋轉的）來，是非 常的小、或是沒有增加。 平直的驅動管道168的設置，可提供一定的好處。在橫越 一相當大範圍的驅動氣體流率中，該圓盤丨3〇的旋轉速率可 以維持在一給定的速率上，而大致和該驅動氣體的流動速 率無關❹如此，在製程中可以有較大的一致性（亦即可重複 性）。此外，這種性能也讓圓盤飄浮高度H(圖12),可藉變 動該驅動氣體的流動速率來調整。 還有，平直驅動通道168的設置，可容許改進飄浮高度及 衛星圓盤180旋轉的速率的控制。因為主圓盤13〇的轉動速 率是（在一適當的範圍之内）與驅動氣體流動速率無關，該 驅動氣體流動速率可予增減，以依序增減該衛星圓盤1 8〇 的轉動速率及/或飄浮高度，而不必大幅變動該主圓盤丨3〇 的轉動速率。當在正常使用中發生磨耗或沉積時，該驅動 氣體流可予增加，以浮起該主圓盤13〇和/或該衛星圓盤18〇 到一較大的高度而不必大幅改變其等的旋轉速度。 平直驅動管道192A、192B、192C的設置，也可提供對衛 星圓盤180控制的改善。該驅動管道192a、192B、192C可 建構成使該衛星圓盤180的轉動速率，橫跨所需驅動氣體速 率範圍内’可大致無關該驅動氣體的流率而予以維持。如 此，藉改變驅動流率，可容許有較大的一致性，並/或可容 1275133

(15) 許調整飄浮的高度X(圖12)。 在主圓盤130和衛星圓盤180之間反旋轉的設置，也可提 供一定的妤處。藉反旋轉，在諸晶圓上不同的位置，對於 該托盤總成1 00其餘部分的移動速率，和對於製程用氣體的 流動速率之間的差額，可予以減小。此外，反旋轉可提供 角運動量的保存；角運動量有助於引起衛星圓盤18〇繼續旋 轉。此一效果可引起該衛星圓盤180的旋轉，在主圓盤130 停止或緩慢下來之時，幫助該主圓盤丨3〇的再起動或加速旋 轉；反過來說也是一樣。此外，該誘導所生的角運動量單 獨作用在該衛星圓盤180上，一旦該衛星圓盤180已予浮起 ’可足夠導致該衛星圓盤180机反於該主圓盤130旋轉，以 致，根據本發明某些具體實施例，該等衛星驅動管道可以 省卻。 該托盤總成100可依各種符合本發明的方式予以修改。例 如，該托盤總成100可配置成以使得該主圓盤13〇和該衛星 圓盤1 80作相同方向的旋轉。也許要設置不同數量或構形的 衛星圓盤180。中央凹部162及/或匣口 190可予以省略，在 這個情況下，個別的驅動氣體進給通道174、194A、194B ’最好是用一個或多個進給通道替代；多個進給通道對於 該主圓盤或衛星圓盤的軸線是成對稱設置的。各衛星圓盤 1 80可配置成各可收容一個以上的晶圓。如在前面提及，該 衛星驅動管道（例如，管道192A，192B，192C)可製作成不 同的形狀（例如，非平直形狀）。可使用多個氣體流動，以 致分別的（即亙相排他的）氣體流動被用來驅動該主圓盤和 1275133

(16) 該衛星圓盤。

使用氬氣（Ar)或類似氣體（如其它稀有氣體）作為驅動氣 體是最為理想的，因為此類氣體較不如氫氣般，會從石墨 (舉例來說）帶進不純物質，諸如硼（B)、鋁（A1)、鈦（Ti)、鉻 (Cr)及銳（V)等，並將該等不純物質再沉積到（舉例來說）晶 ®的表面上。可是氬氣的熱傳係數甚小於氫氣的熱傳係數 。因此’氬氣存在於流經石英管12(圖3)的反應性氣體中， 會遲緩轉移到反應物的熱量，因而在反應性氣體流動的溫 度側面輪廓上，產生不規律性。該總成100可設置成排出的 驅動氣體，只有最小量的驅動氣體介入該反應性氣體流動 中’以致氬氣可用作驅動氣體而不致危害到反應物流動的 溫度側面輪廓。 如在前面述及，該驅動氣體最妤是從一内側凹部（例如， 内側凹部162)流動到一外側管道（例如，外側管道164)。可 是，流動的方向可以反轉（即，驅動氣體係經由通道154供 給而經由通道170排出）。

根據本發明的托盤總成，可以納入如在美國專利申請案 編號第09/756,548號中所描述的任何特色及方面；該案於公 元2001年1月8日申請，標題為"Gas-Driven Rotation Apparatus and Method for Forming Silicon Carbide Layers"， 其發佈内容全部因引用而納入本文中。 就圖13而言，圖中顯示一根據本發明的另一具體實施例 的托盤總成200。該總成200之異於總成100者，只在於其之 各個衛星圓盤280包括多個製作在其内中的晶圓匣口 282。 -21 - 1275133

(17) 因此，多個晶圓20可以在一共同的衛星圓盤280上，同時圍 繞主圓盤230的旋轉軸線及各別的衛星圓盤280的旋轉軸線 旋轉。 刖面所述’只在說明本發明而不得解釋為本發明的限制 。雖然已說明了少數幾個範例性具體實施例，凡是此項技 藝熟習者可立即認知，在範例性具體實施例中有許多的可 能修改，實質上，並未離開本發明的創新教義及優點。因 此’所有此種修改，均意圖包括在本發明的範圍之内；本 發明的範圍’定義在「申請專利範圍」一節中。所以，須 請諒解’前述一切，是用以說明本發明，而不可解釋為對 所發佈的特定具體實施例之設限，而對於所發佈具體實施 例的各項修改、以及其它的具體實施例，都意圖包括在後 附的申請專利範圍的範疇之内。本發明係由後附的申請專 利範圍所界定，包括該申請專利範圍之等同事物在内。 圖式簡箪說明 附隨各圖式，併入本說明書中並構成本說明書之一部分 ，用以說明本發明的具體實施例，並連同本說明書，供作 解說本發明之原理之用。 圖1為根據本發明諸具體實施例之一托盤總成之分解透 視圖； 圖2為圖1托盤總成之一透視圖； 圖3為根據本發明諸具體實施例之一熱壁cvd系統，其採 用圖1之托盤總成者。 圖4為構成圖1托盤總成之一部分之基底部件之頂面視圖； 1275133

(18) 圖5為圖4基底部件之一放大片斷頂視圖； 圖6為構成圖1托盤總成之一部分之一主圓盤之頂視圖； 圖7為圖6之主圓盤之一橫截面視圖，沿圖6之7-7線切取 者； 圖8為圖6之主圓盤之一橫截面視圖，沿圖6之8-8線切取 者；

圖9為圖6之主圓盤之一橫截面視圖，沿圖6之9-9線切取 者； 圖1 〇為構成圖1托盤總成之一部分之一衛星圓盤之頂面 視圖； 圖11為圖1托盤總成之頂面視圖，圖中一覆蓋部件及一側 面部件已予移除； 圖12為圖1托盤總成之一橫截面視圖，沿圖丨1之i 2· 12線 切取者；其中諸衛星圓盤之一為簡明起見已予省略；及 圖1 3為根據本發明進一步具體實施例之托盤總成之頂視 圖，圖中一覆蓋部件及一側面部件已予移除。

圖式代表符號說明 10 熱壁CVD系統 12 石英管 14 穿通通道 16 RF(射頻）線圈 2 0 晶圓 100, 200 托盤總成 102 通道 -23- 1275133 (19) 懸輕 110 覆蓋部件 110A 上游或進入端 110B 退出或下游端 120 側壁部件 122 緊固件 124, 126 襯塾 130 主圓盤 131A， 154A 上表面 131B, 181 下表面 133, 163, 1 86 心軸凹部 134 外周邊緣 140 銷柱或心軸 150 基底部件 154 排氣通道 154 A 開孑L 160 圓盤安裝部分 162 内或中央凹部 164 (外側）管道 164A 内側垂壁 164B 外側垂壁 166 台地 168 驅動管道 168A 進入端 168B 退出端 1275133

170 氣體供給通道 171 驅動氣體供給裝置 172 入口開孔 174 出口開孔 176 連接通道 180, 280 衛星圓盤 182, 190 衛星匣口 184 圍牆 191 排列 192A， B， C 驅動管道 193 心軸柱樁 194A, B 進給通道 196 進給管道 282 晶圓匣口

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Claims (1)

1275133 拾、申請專利範圍 1. 一種與一驅動氣體流動聯用的氣動旋轉裝置，該裝置包 括： a) —具有一上表面的基底部件； b) —覆蓋在該基底部件上表面上的主圓盤；及 c) 一覆蓋在主圓盤上的衛星圓盤； d) 其中該裝置係配置成·· 在該基底部件的上表面和主圓盤之間，引導該驅動 氣體的流動，以使該主圓盤藉由該驅動氣體流動而相 對該基底部件旋轉；及 從該基底部件的上表面和該主圓盤之間引導至少 一部分的驅動氣體流動至該主圓盤和該衛星圓盤之 間，以使該衛星圓盤係由該至少一部分的驅動氣體流 動而相對該主圓盤旋轉。 2. 根據申請專利範圍第1項的裝置，包括一安裝部分形成 在該基底部件的上表面内，該安裝部分包括至少一個大 體徑向延伸的驅動管道，其中： 該至少一個驅動管道係大致平直的；及 該裝置經配置成用以引導該驅動氣體經由該驅動管 道流動，俾以推動該主圓盤相對該基底部件圍繞一旋轉 軸線旋轉。 3. 根據申請專利範圍第2項的裝置，其中該至少一個軀動 管道，包括多個徑向延伸的驅動管道形成在該安裝部分 中，而各該驅管道係大致平直的。

1275133 4·根據申請專利範圍第3項之裝置，其中各該驅動管道界 定一與該旋轉軸線錯開的驅動管道軸線。 5.根據申請專利範圍第2項之裝置，其中該安裝部分包括 會 第一及第二間隔設置的凹部，而該至少一個驅動管道係 從該第一凹部延伸到該第二凹部。 6 ·根據申請專利範圍第5項之裝置，包括： 一驅動氣體進入通道，延伸穿過該基底部件並在該第 一凹部中具有一進氣開孔；及 · 一驅動氣體排氣管道，延伸穿過該基底部件並在該第 二凹部中具有一排氣開孔。· 7·根據申請專利範圍第1項之裝置，包括一驅動氣體供給 裝置’俾在操作時可提供該驅動氣體的流動。 8·根據申請專利範圍第1項之裝置，包括一覆蓋在主圓盤 、衛星圓盤、基底部件上的覆蓋部分，及一對在於該覆 蓋部分與該基底部件之間、主圓盤及衛星圓盤的相對兩 侧延伸的側邊部分；其中該覆蓋部分、基底部件及兩側 邊部分，界定一穿通通道及相對的兩端頭開口，該主圓 · 盤及該衛星圓盤，係配置在該穿通通道中。 9·根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該旋轉軸線係定 向在垂直方向上。 10.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置可在相反 的旋轉方向上轉動該主圓盤及該衛星圓盤。 · 11·根據申請專利範圍第丨項之裝置，包括一延伸通過該主 _ 圓盤之進給通道，以作為該驅動氣體從該基底部件上表

1275133 面與該主圓盤之間流動至該主圓盤與該衛星圓盤之間 的路徑。 12.根據申請專利範圍第11項之裝置，包括至少一個衛星驅 動管道’其係形成在該主圓盤的上表面上及該衛星圓盤 的下面；其中，該裝置係配置成用以引導該驅動氣體的 流動通過該進給通道及該衛星驅動管道，俾以推動該衛 星圓盤相對該主圓盤旋轉。

13·根據申請專利範圍第12項之裝置，包括一在該基底部件 的上表面上及該進給通道的下面之進給凹部；其中，該 裝置係配置成用以引導該驅動氣體通過該進給通道及 該衛星驅動管道而進入該進給凹部中。 14.根據申請專利範圍第13項之裝置，其中： 該衛星驅動管道未覆蓋在該進給凹部的上面；及 該裝置包括一進給管道形成在該圓盤的上表面上，並 在流動上連通該進給通道與該衛星驅動管道。

15·根據申請專利範圍第14項之裝置，包括一第二衛星驅動 管道流體連通至該進給管道。 16.根據申請專利範圍第12項之裝置，其中該至少一個衛星 驅動管道包括多個衛星驅動管道形成在該主圓盤的上 表面上。 17·根據申請專利範圍第12項之裝置，其中該衛星驅動管道 大體延伸於徑向上。 18·根據申請專利範圍第17項之裝置，其中該衛星驅動管道 係大致平直的^

1275133 19·根據申請專利範圍第丨項之裝置，包括一第二衛星圓盤 覆蓋在該主圓盤的上面，其中該裝置係用以將該驅動氣 體的另一部分，從該基底部件的上表面與該主圓盤之間 引導至該主圓盤與該第二衛星圓盤之間，使得該第二衛 星圓盤係藉由該另一部分驅動氣體而相對該主圓盤旋 轉。 20.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該衛星圓盤包括 多個晶圓匣口形成在該衛星圓盤上。 2 1 ·根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該衛星圓盤係用 飽含碳的石墨所製成。 22·根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該衛星圓盤係用 包覆有碳化矽（SiC)或碳化钽（TaC)的石墨所製成。 23·根據申請專利範圍第i項之裝置，其中該衛星圓盤係用 包覆有碳化矽（SiC)所製成。 24·根據申請專利範圍第23項之裝置，其中該衛星圓盤係覆 有 TaC 〇 25· —種與一驅動氣體的流動聯用的氣動旋轉裝置，該裝置 包括： a) —具有一上表面的基底部件； b) —具有上表面並覆蓋在該基底部件上表面上的主 圓盤； c) 至少一個大體徑向延伸、大致平直的衛星驅動管 道，形成在該主圓盤的上表面上；及 d) —覆蓋在該主圓盤上及該至少一個衛星驅動管道

1275133 上面的衛星圓盤； e)其中該裝置係用以引導至少一部分的驅動氣體的 流勳通過該衛星驅動管道，俾使該衛星圓盤相對該主圓 盤圍而繞一旋轉軸線旋轉。 26. 27, 28. 根據申請專利範圍第25項之裝置，其中該裝置在操作時 可以使該主圓盤相對該基底部件旋轉。 根據申請專利範圍第26項之裝置，其中該裝置係用以在 該基底部件的上表面與該主圓盤之間引導該驅動氣體 的流動，以藉由該驅動氣體而使該主圓盤相對該基底部 件而旋轉。 一種與一驅動氣體的流動聯用的氣動旋轉裝置，該裝置 包括： a) —具有一上表面的基底部件； b) —覆蓋在該基底部件上表面上的主圓盤；及 c) 一覆蓋在主圓盤上的衛星圓盤； d) 其中該裝置係用以： 使该主圓盤在一第一旋轉方向上相對該基底部件 轉動；及 使該衛星圓盤在一相反於該第一旋轉方向的第二 旋轉方向上相對該主圓盤轉動；及 ^e)至少其中一該主圓盤之旋轉與該衛星圓盤之旋轉 係由該驅動氣體的流動所轉動β 根據申請專㈣圍第28項之裝置，其中該衛星園盤的旋 轉係由該料氣體流動少一冑分所驅動。 29.

1275133 30.根據申請專利範圍第28項之裝置其中該主圓盤的旋轉 係由該驅動氣體流動所驅動。 31·根據申請專利範圍第28項之裝置，其中該主圓盤的旋轉 及該衛星圓盤的旋轉兩者均由該驅動氣體的至少一部 分所驅動β 3 2 · —種轉動一物品的方法，該方法包括： a) 備置一氣動旋轉裝置，包括： U 一具有一上表面的基底部件； 2) 覆蓋在該基底部件上表面上的主圓盤；及 3) —覆蓋在該主圓盤上的衛星圓盤； b) 將該物品放置在該衛星圓盤上·， c) 在該基底部的上表面與該主圓盤之間引導一驅動 氣體的流動，以使該主圓盤藉由該驅動氣體的流動而相 對該基底部件旋轉；及 d) 將至少一部分的該驅動氣體由該基底部件的上表 面和該主圓盤之間引導至該主圓盤和該衛星圓盤之間 ，以使該衛星圓盤藉由該至少一部分驅動氣體而相對該 主圓盤旋轉。 33. 根據申請專利範圍第32項之方法，包括引導一反應性氣 體流動橫越在該衛星圓盤上的基片^ 34. 根據申請專利範圍第32項之方法，包括利用該驅動氣體 的流動，將該衛星圓盤飄浮在該主圓盤的上方。 3 5 ·根據申請專利範圍第3 2項之方法，包括從該基底部件的 上表面和該主圓盤之間引導該驅動氣體的另一部分流

1275133 36. 37. 38. 39. 動到該主圓盤和一第二衛星圓盤之間，以使該第二衛星 圓盤藉由該另一部分的驅動氣體而相對該主圓盤旋轉。 根據申請專利範圍第35項之方法，其中該第一及第二衛 星係同時旋轉。 根據申請專利範圍第32項之方法，其中該主圓盤及該衛 星圓盤係在相反的旋轉方向上旋轉。 一種轉動一物品的方法，該方法包括： a) 提供一氣動旋轉裝置包括： U—具有一上表面的基底部件； 2) —覆蓋在該基底部件上表面上的主圓盤；及 3) —覆蓋在該主圓盤上的衛星圓盤； b) 將該物品放置在該衛星圓盤上； e)使該主圓盤相對該基底部件在一第一旋轉方向上 旋轉；及 d) 使該衛星圓盤相對該主圓盤在相反於該第一旋轉 方向的第二旋轉方向上旋轉； e) 其中至少一該主圓盤之旋轉與該衛星圓盤之旋轉 係由一驅動氣體的流動所轉動。 根，申叫專利犯圍第3 7項之方法，其中將該物品放置在 該衛星圓盤上之步驟係包括將多個物品放置在該衛星 圓盤上。 •7-