TWI609991B - 具有熱一致性改善特色的晶圓舟盒 - Google Patents

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TWI609991B TW103119321A TW103119321A TWI609991B TW I609991 B TWI609991 B TW I609991B TW 103119321 A TW103119321 A TW 103119321A TW 103119321 A TW103119321 A TW 103119321A TW I609991 B TWI609991 B TW I609991B
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Abstract

一種晶圓舟盒(或稱載具)裝置，適用於一系統內，其中該系統是用於利用化學氣相沉積方式將磊晶層生長在一或多片晶圓上，該晶圓載具裝置包含一晶圓載具主體，係以一中心軸而對稱配置，且包括垂直於該中心軸之一大致平坦的上表面及水平於該上表面之一平坦的下表面。至少一晶圓留置袋部係從該上表面凹陷於該晶圓載具主體內。每一該些容置袋部包括一底部表面及環繞該底部表面之一周緣壁面，該周緣壁面定義該晶圓留置袋部的一周圍。至少一熱控制特徵包括形成於該晶圓載具主體中且由該晶圓載具主體之內表面所定義之一內空腔或空洞。

Description

具有熱一致性改善特色的晶圓舟盒
本創作有關於一種半導體製造技術，且特別是有關於一種化學氣相沉積之製程及與其有關的裝置，可以減少半導體晶圓表面上之溫度不均勻性。
許多半導體裝置係藉由半導體材料之磊晶成長而形成於基材上。基材典型為碟形之結晶材料，通常稱為「晶圓」。利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)的方式，形成連續的半導體化合物層，藉以製作由第III-V族半導體化合物所構成之元件。在這個製程中，晶圓會保持在高溫下，該晶圓會暴露在一氣體組合中，該氣體組合包括作為第III族元素之金屬有機化合物及第V族元素，該氣體組合會流經該晶圓之表面上。第III-V族半導體的其中一例子是氮化鎵，它可以藉由有機鎵化合物和氨的反應而形成在具有合適晶格間距之例如為藍寶石晶圓之基底上。在沉積氮化鎵及其相關化合物時，晶圓可保持在500-1200℃之間的等級。
合成裝置可在稍微不同的反應條件下(例如加入其他第III或V族元素以改變半導體的晶體結構及能帶隙)藉由連續沉積數個層於晶圓的 表面上來製成。例如，在以氮化鎵為基礎的半導體中，銦、鋁、或兩者可被使用於改變比例以改變半導體的能帶隙。同樣的，p型或n型摻雜物可被加入以控制各層的導電性。在所有半導體層已被形成之後，通常是在適當的電接觸已被施加之後，晶圓被切成個別的裝置。例如發光二極體(LED)、雷射、及其他電子與光電裝置可依此方式被製成。
在典型的化學氣相沉積處理中，數個晶圓被保持在稱為晶圓載具(或稱舟盒)之裝置上，使得各晶圓之上表面暴露在晶圓載具之上表面。晶圓載具接著被置於反應室並在氣體混合流過晶圓載具的表面上時保持在期望的溫度。在處理期間保持載具上各種晶圓的上表面之所有點有一致的條件是重要的。反應氣體之組成中及晶圓表面之溫度中的些許改變會造成所得半導體裝置之性質中的不期望的變化。舉例來說，在沉積鎵和銦的氮化物層時，晶圓表面溫度的變化會導致沉積層的組成及能帶隙的變化。因為銦具有相對較高的蒸氣壓，因此沉積層具有比例較低的銦且在晶圓表面溫度較高的區域具有較大的能帶隙。如果沉積層係為發光二極體結構的主動發光層，在該晶圓上所形成的發光二極體之發光波長也會變化。因此，在本領域中已投入相當多的心力來維持一致的條件。
在業界已被廣泛使用的一種CVD裝置使用具有晶圓保持區域(各區域適於保持一晶圓)之大碟式的晶圓載具。該晶圓載具係支撐在位於該反應室內之一轉軸上，且該晶圓載具之上表面具有暴露區域向上地朝向一氣體分布裝置。當該轉軸旋轉時，氣體可以向下導向至該晶圓載具之該上表面，且經由該上表面會流入該晶圓載具之周圍區域。使用過的氣體會經由 位在該晶圓載具下方的接口由該反應室抽離。藉由加熱元件，一般係為熱電阻加熱元件，配置在該晶圓載具之下表面下方，使該晶圓載具保持在期望之高溫下。該些加熱元件之溫度係高於該晶圓表面之期望溫度之上，該氣體分布元件及反應室之壁的溫度係低於期望之反應溫度，防止氣體過早反應。因此，熱能可以由該加熱元件傳遞至該晶圓載具之下表面，且向上經過該晶圓載具至各別的晶圓。熱係從晶圓及晶圓載具被轉送至氣體分布元件及反應室之壁。
雖然在此領域中已投入相當心力以設計最佳的此種系統，仍期望有更進一步的改良。尤其，期望可提供較佳的通過各晶圓之表面的溫度之均勻性、及較佳的通過整個晶圓載具之溫度的均勻性。
本發明之一態樣提供一種晶圓載具，包含具有互相面對的上及下表面之一主體，其在水平方向延伸且複數個袋部對該上表面打開，每一袋部適於利用在該主體的該上表面處暴露之該晶圓之一上表面來保持一晶圓，該載具定義垂直該水平方向之一垂直方向。該晶圓載具主體期望包含一或多熱控制特徵，例如溝渠、袋部、或該載具主體內之其他空腔。
於一類型的實施例中，熱控制特徵係被埋設於該晶圓載具之該主體內。於另一類型之實施例中，掩埋及非掩埋(亦即暴露的)的熱控制特徵係被利用。於另一實施例中，熱控制特徵形成一通道，其容許製程氣體流過。
於另一實施例中，熱控制特徵係被特別設於晶圓載具在該晶 圓袋部之間的區域下。這些熱控制特徵限制熱流至這些區域的表面，從而保持那些表面相對冷卻。於一類型的實施例中，袋部之間的區域之溫度係維持在大約晶圓的溫度，從而避免歷史流熱效應(historic flow heating effects)。
於另一實施例中，晶圓載具係在晶圓下設有通孔以幫助晶圓的直接熱。於一實施例中，晶圓係由隔熱支持環所支持。於相關實施例中，該通孔具有一底切(undercut)，其在下表面產生較晶圓載具之上表面大的開口。本創作之另一態樣包含結合如上述晶圓載具之晶圓處理裝置，及使用該等載具來處理晶圓之方法。
下文將結合圖示，詳細說明本創作之實施例，使讀者能完全了解本創作。
10‧‧‧反應室
12‧‧‧氣體分布元件
14‧‧‧氣體源
16‧‧‧冷卻系統
22‧‧‧中心軸
24‧‧‧裝配部
26‧‧‧旋轉驅動機構
20‧‧‧轉軸
28‧‧‧加熱元件
18‧‧‧排放系統
29‧‧‧袋部區域
25‧‧‧中心軸
27‧‧‧中央區域
30‧‧‧接口
39‧‧‧裝配部
34‧‧‧上表面
32‧‧‧下表面
38‧‧‧主要部份
36‧‧‧下表面
31‧‧‧周圍區域
↓3-3↓‧‧‧剖面線
40‧‧‧袋部
41‧‧‧熱阻障
42‧‧‧孔洞
44‧‧‧次要部份
48‧‧‧熱阻障
46‧‧‧底部面
45‧‧‧表面
52‧‧‧表面
50a,50b‧‧‧鎖部
56‧‧‧支持表面
58‧‧‧頂部部份
62‧‧‧間隙
60‧‧‧表面
70‧‧‧晶圓
R2‧‧‧半徑
74‧‧‧上表面
68‧‧‧袋軸
72‧‧‧下表面
73‧‧‧間隙
W‧‧‧寬度
D‧‧‧深度
wc‧‧‧中心
R‧‧‧點
R’‧‧‧點
342‧‧‧垂直壁
338‧‧‧主要部份
R1‧‧‧半徑
348‧‧‧套管
442‧‧‧孔洞
443‧‧‧主體
448‧‧‧間隙
444‧‧‧次要部份
534‧‧‧上表面
538‧‧‧主要部份
544‧‧‧次要部份
502‧‧‧邊緣部份
wp‧‧‧周圍
wp’‧‧‧周圍
wc’‧‧‧中心
S’‧‧‧部分
268,268’‧‧‧軸
S‧‧‧部分
273,273’‧‧‧間隙
270,270’‧‧‧晶圓
65‧‧‧定義表面
248‧‧‧熱阻障
260‧‧‧表面
234,234’‧‧‧上表面
236‧‧‧下表面
244,244’‧‧‧次要部份
246,246’‧‧‧底部表面
274,274’‧‧‧上表面
240‧‧‧袋部
238,238’‧‧‧主要部份
HF‧‧‧熱流箭頭
TEMP‧‧‧溫度
θ‧‧‧角度
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
△w‧‧‧差值
↓27-27↓‧‧‧剖面線
768‧‧‧袋軸
746‧‧‧底部面
740‧‧‧袋部
611‧‧‧表面
610‧‧‧溝渠
810‧‧‧壁表面
703‧‧‧垂直線
600‧‧‧溝渠
742‧‧‧周壁
850‧‧‧主體
860‧‧‧底部
701‧‧‧垂直線
756‧‧‧表面
744‧‧‧部分
620‧‧‧溝渠
630‧‧‧傾斜溝渠
640‧‧‧溝渠
650‧‧‧溝渠
900‧‧‧體積
707‧‧‧部份
709‧‧‧凸緣
803‧‧‧位置
801‧‧‧溝渠
801a,b,c‧‧‧三個部份
868‧‧‧袋軸
805‧‧‧溝渠
807‧‧‧孔洞
901a,b,c,d‧‧‧溝渠
940a,b,c,d‧‧‧袋部
903a,b,c,d‧‧‧溝渠
968a‧‧‧袋軸
909‧‧‧區域
810‧‧‧壁表面
660‧‧‧溝渠
920‧‧‧支持件
922‧‧‧凸出部
924‧‧‧凸出部
670‧‧‧溝渠
680‧‧‧溝渠
1034‧‧‧上表面
1040‧‧‧袋部
1036‧‧‧下表面
1068‧‧‧垂直軸
1011‧‧‧末端表面
1044‧‧‧次要部份
1010‧‧‧內溝渠
1014‧‧‧圓柱壁
1012‧‧‧外溝渠
1013‧‧‧末端表面
1038‧‧‧主要部份
1125‧‧‧中心軸
1134‧‧‧上表面
1136‧‧‧下表面
1140‧‧‧袋部
1119‧‧‧中心
1168‧‧‧袋軸
1144‧‧‧次要部份
1115‧‧‧薄板支持件
1112‧‧‧溝渠部份
1111‧‧‧溝渠部份
1117‧‧‧水平面
934‧‧‧周壁
904‧‧‧下表面
916‧‧‧袋部
932‧‧‧間隙
912‧‧‧次要部份
938‧‧‧垂直軸
926‧‧‧底部表面
918‧‧‧晶圓
930‧‧‧支持表面
910‧‧‧末端表面
908‧‧‧溝渠
914‧‧‧主要部份
2509‧‧‧唇部
2507‧‧‧周緣壁面
2525‧‧‧障礙物
2538‧‧‧軸
2501‧‧‧中心軸
2511‧‧‧溝渠
2536‧‧‧下表面
2519‧‧‧大障礙物
2525‧‧‧障礙物
2534‧‧‧上表面
2523‧‧‧周圍溝渠
2521‧‧‧徑向線
2503‧‧‧中心軸
2524‧‧‧裝配部
2540‧‧‧外袋部
2513‧‧‧部份
1200‧‧‧晶圓載具
1212‧‧‧中心軸
1220‧‧‧溝渠
1221‧‧‧障礙物
1230‧‧‧周緣壁面
1202‧‧‧溝渠
1205a,b‧‧‧中心線
1206‧‧‧區域
1208‧‧‧區域
1210‧‧‧中心軸
1204‧‧‧溝渠
1371‧‧‧區域
1238‧‧‧中心軸
1214‧‧‧溝渠
4202‧‧‧支持環
1264‧‧‧溝渠
1266‧‧‧障礙物
1262‧‧‧溝渠
1265‧‧‧溝渠
1221‧‧‧障礙物
1222‧‧‧區域
1280‧‧‧溝渠
1272‧‧‧溝渠
1268‧‧‧障礙物
1274‧‧‧溝渠
1250‧‧‧晶圓載具
1240‧‧‧周壁
1281‧‧‧障礙物
△T‧‧‧溫度差值
1414a、b、c‧‧‧部份
1423‧‧‧障礙物
1422‧‧‧溝渠
1411‧‧‧軸
1403‧‧‧中心軸
1434‧‧‧障礙物
1430‧‧‧障礙物
1432‧‧‧障礙物
1410‧‧‧袋部溝渠
1400‧‧‧晶圓載具
1362‧‧‧外袋部溝渠
1381‧‧‧區域
1380‧‧‧內袋部溝渠
3302‧‧‧熱流線
3456‧‧‧空腔
3454‧‧‧塗層
3450‧‧‧底板
3452‧‧‧螺釘
3602‧‧‧區域
3502‧‧‧空腔
3702‧‧‧切割部
3802‧‧‧切割部
3902‧‧‧結合
4002‧‧‧結合
4102‧‧‧堆疊
4004‧‧‧切割部
4006‧‧‧袋部
4204‧‧‧支持環
第1圖繪示本創作之實施例中一種化學氣相沉積裝置。
第2圖繪示使用於第1圖裝置之晶圓載具之頂面圖。
第3圖繪示第2圖中沿線3-3的剖面圖，顯示晶圓載具結合晶圓。
第4、5、6圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之剖面圖。
第7圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之剖面圖。
第8圖係類似於第7圖的視圖，但是顯示傳統晶圓載具之部份。
第9圖為顯示在第7圖與第8圖之晶圓載具的操作期間之溫度 分佈之圖式。
第10-16圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之剖面圖。
第17及18圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之頂面圖。
第19-24圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之剖面圖。
第25圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具之底面圖。
第26圖為顯示第25圖之晶圓載具的部份之放大底面圖。
第27圖為第25圖中沿線27-27的剖面圖。
第28及29圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之底面圖。
第30圖為顯示第29圖之晶圓載具的部份之放大底面圖。
第31圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具的部份之底面圖。
第32圖繪示根據本創作進一步實施例之晶圓載具之底面圖。
第33圖為顯示晶圓載具之主體內的熱流線之剖面示意圖，包含具有導致熱覆蓋效應的水平分量之流線，其在處理期間於晶圓的表面上產生溫度梯度。
第34圖為顯示根據本創作一實施例之熱隔離特徵的剖面示意圖，其中底板係被附加以在晶圓載具之主體內建立掩埋空腔。
第35圖為顯示第34圖之實施例的變化之剖面示意圖，其中掩埋空腔係被定位於水平定向，且按尺寸、定位於晶圓載具袋部下之其他區域。
第36圖繪示晶圓載具於晶圓袋部之間特別識別的區域。
第37A圖為顯示第35-36圖的實施例之變化之剖面示意圖，其中平坦切割部係設置於晶圓載具之下表面中位於晶圓袋部之間的區域下。
第37B圖為顯示第35-36圖的實施例之變化之剖面示意圖，其中彎曲切割部係設置於晶圓載具之下表面中位於晶圓袋部之間的區域下。
第38圖顯示第37圖所示實施例之變化，其中利用深切割部作為熱特徵。
第39圖顯示使用深切割部及水平通道的結合之實施例。
第40圖顯示使用切割部與掩埋袋部之結合的另一實施例。
第41圖顯示熱隔離特徵被充填於固體材料之層疊堆疊的實施例。
第42圖顯示另一類型之實施例，其適合用於處理矽晶圓之晶圓載具。
雖然在圖式中已描繪本創作實施例，但本創作可做各種的變化，本創作並不限制於實施例所揭露的範圍，在不離本創作的精神，本創作 涵蓋所有的變化形式，如申請專利範圍所定義。
根據本發明之化學氣相沉積裝置包括具有氣體分布元件12設置於其一端之反應室10。一氣體分布元件12位在反應室10之一端，亦即為反應室10的上端。反應室10的該端係位在反應室10就重力參考軸而言的上端。因此，無論這些方向是否有對齊重力場之向上及向下方向，向下方向是指遠離氣體分布元件12的方向，向上方向是指在反應室8中朝向氣體分布元件12的方向。同樣地，元件的上表面及下表面的描述係參照反應室10及氣體分布元件12之位置。
氣體分布元件12係連接至待使用於CVD處理之氣體源14，例如載體氣體及反應物氣體，例如第III族金屬之氣體源(典型為金屬有機化合物)及第V族元素之氣體源(例如氨或其他第V族氫化物)。氣體分布元件12可接收各種氣體，並將氣體向下引導。氣體分布元件12可以連接至一冷卻系統16，用以循環一液體經過氣體分布元件12，藉以維持氣體分布元件12的溫度在適於操作的範圍。冷卻系統16用以循環一液體經過反應室10之壁，藉以維持壁的溫度在期望的溫度。反應室10也可裝配有一排放系統18，用於將用過的氣體從反應室10的內部經由位在靠近反應室10下方的出口排出，使得氣體可以連續地從氣體分布元件12向下流動。
轉軸20係位於反應室8內，且轉軸20的中心軸22可以向上及向下延伸。轉軸20之上端具有一裝配部24，亦即位在轉軸20靠近氣體分布元件12之一端。於所示特定實施例中，裝配部24通常為圓錐形元件。轉軸20連 接例如為電驅動馬達之旋轉驅動機構26，用以驅動轉軸20以中心軸22為中心旋轉。加熱元件28位在反應室10內且環繞位在裝配部24下方的轉軸20。反應室亦提供可開啟的接口30用以置入及移除晶圓載具。前述元件可為傳統習知的結構。例如，合適的反應室如位在紐約Plainview之Veeco公司所販賣的TurboDisc®，該公司為本創作之受讓人。
於第1圖所示的操作情況中，晶圓載具係被設於轉軸之裝配部24。晶圓載具具有包含主體大致呈圓盤形之結構，其具有延伸垂直於上及下表面之中心軸25(如第2圖所示)。晶圓載具之主體具有第一主表面(於此稱為上表面34)及第二主表面(於此稱為下表面36)。晶圓載具之結構亦具有用以銜接轉軸之裝配部24及保持晶圓載具之主體，以上表面向上面對氣體分布元件12及下表面36向下面對加熱元件28，及遠離氣體分布元件12於轉軸上之裝配部39。舉例來說，晶圓載具主體之直徑可約為465mm，而上表面34與下表面32間晶圓載具之厚度可在15.9mm之級數。於所示之特定實施例中，裝配部39係在主體之下表面32形成為截頭圓錐形凹陷。然而，如美國專利公開案第2009-0155028 A1號所述，晶圓載具之結構可包括形成於主體外之輪轂(hub)，而裝配部可被結合於此輪轂中，其所揭露之內容可加入本案作為參考資料。同樣的，裝配部之組構將依照轉軸之組構而變化。
主體被期望包含主要部份38，其由非金屬耐火第一材料之單板形成，例如選自由碳化矽、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英、石墨、及其組合所組成之群組的材料，其可具有或不具有例如碳化物、氮化物、或氧化物之耐火塗層。
如第2圖所示，晶圓載具之主體具有靠近中心軸25之中央區域27、圍繞中央區域之袋部(或晶圓保持)區域29、圍繞袋部區域及定義主體之周圍的周圍區域31。周圍區域31定義延伸於主體最外部之上表面34及下表面36間之周圍表面33。
晶圓載具之主體定義複數個圓形袋部40，其在袋部區域29中自上表面開口。於第1及3圖所示，主體之主要部份38定義實質平坦的上表面34。主要部份38具有從其上表面34延伸穿過下表面36之孔洞42。次要部份44係被設於各孔洞42內。設於各孔洞42內之次要部份44定義袋部40之底部面46，底部表面46係凹陷於上表面34之下。次要部份44由第二材料形成，較佳為非金屬耐火材料，由碳化矽、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英、石墨、及其組合所組成之群組的材料，其可具有或不具有例如碳化物、氮化物、或氧化物之耐火塗層。第二材料期望與構成主要部份之第一材料不同。第二材料可具有高於第一材料之熱傳導率。例如，主要部份38由石墨形成時，次要部份44可由碳化矽形成。次要部份44及主要部份38共同定義主體之下表面36。於第3圖所示之特定實施例中，主要部份38之下表面為平面的，而次要部份44之下表面與主要部份之下表面共平面，使得下表面36為平面的。
次要部份44係摩擦地抵接孔洞42之壁。例如，次要部份44可壓合至孔洞或藉由升高主要部份38至提高的溫度，並插入冷的次要部份44而收縮配合至孔洞42。較佳所有的袋部40有一致的深度。藉由將所有次要部份44形成為一致的厚度，例如藉由研磨或拋光次要部份，可輕易達成均勻 性。
在各次要部份44與主要部份38之周圍材料之間具有熱阻障48。熱阻障48是一個具有熱傳導率低於主要部份38的整塊材料之區域。於第3圖所示之特定實施例中，熱阻障48包含肉眼可見的(macroscopic)間隙48，例如約100微米或更厚的間隙，其由定義孔洞42之主要部份38的壁中之槽所形成。此間隙具有氣體，例如空氣或操作中所用之製程氣體，因此具有較鄰近固態材料低許多之熱傳導率。
次要部份44與主要部份38之鄰接表面亦定義熱阻障48的部份。雖然由宏觀角度來看這些表面彼此鄰近，各表面較佳為平滑的。因此，鄰近表面之部份之間的充滿氣體的間隙將是顯微鏡可見的(microscopic)。這些間隙亦將阻礙次要部份44與主要部份38之間的熱傳導率。
由第2及3圖所示，各袋部40具有袋軸68，其在垂直方向延伸，垂直上及下表面34、36且平行晶圓載具之中心軸25。與各袋部相關聯之熱阻障48整個延伸圍繞袋部之袋軸68並對準袋部之週邊。於此實施例中，各熱阻障48沿著理論定義表面65以與袋軸68直圓柱共軸的形式延伸，且具有半徑等於或接近等於袋部40之半徑。形成熱阻障48之特徵(例如次要部份44與主要部份38之能帶隙38與鄰近表面)在沿著定義表面65之方向上，具有之尺寸大於沿著垂直定義表面之方向上的這些特徵的尺寸。熱阻障48之熱傳導率小於主體之鄰近部份的熱傳導率，亦即小於主要部份38與次要部份44之熱傳導率。因此，熱阻障48阻滯正交於定義表面之方向的熱傳導率，亦即平行於上及下表面34、36的水平方向。
根據本發明之實施例，晶圓載具包含周圍熱控制特徵或設置於載具主體之袋部區域29及周圍區域31之間的熱阻障41。於此實施例中，周圍熱阻障41是延伸至主體的主要部份38中之溝渠。如參考晶圓載具之特徵於本揭露中所使用者，術語「溝渠(trench)」意指晶圓載具中之間隙，其延伸至晶圓載具之表面且其深度實質上大於寬度。於此實施例中，溝渠41是形成於單一元件中，亦即主體的主要部份38。同樣的，於此實施例中溝渠41並非由任何固體或液體材料充填，且因此將由周圍氣體所充填，例如當載具在處理室外的空氣或當載具在處理室內的製程氣體。溝渠41係以繞著中心軸25旋轉之表面的形式沿著定義表面45延伸，於此情形中，係採與晶圓載具之中心軸25直圓柱共軸的方式。在此用溝渠的情形中，所定義表面可為與溝渠41之壁等距之表面。換句話說，溝渠41之深度尺寸d垂直於晶圓載具之上及下表面且平行於晶圓載具之中心軸25。溝渠41具有垂直於表面45之寬度尺寸w，其係小於平行定義表面之溝渠41的尺寸。
該載具更包含與袋部相關聯之鎖部50。鎖部50可被組構如於美國專利第S8535445 B2號及2011年8月4日申請之相關PCT國際申請案PCT/US2011/046567(公開號WO 2012021370 A1，公開於2012年2月16日)所詳細說明者，其內容係併入於此作為參考。鎖部50為選項的且可被省略；下述之載具將鎖部50省略。鎖部50較佳為具有低於次要部份44(更佳者，低於主要部份38)之熱傳導率之耐熱材料。舉例來說，鎖部50可由石英形成。各鎖部50包含呈垂直圓柱桿之形式之中間部份52(第3圖)及呈圓盤形式之底部部份54。各鎖部之底部部份54定義面向上的支持表面56。各鎖部更包含頂部 部份58，其橫向地向中間部份52之軸而突出。頂部部份58沒有對稱於中間部份52之軸。各鎖部之頂部部份58定義面向下的鎖部表面60，其在鎖部之支持表面56上但遠離支持表面。因此，各鎖部50定義表面56及60之間的間隙62。各鎖部係固定於晶圓載具，使得鎖部可在操作位置(顯示於第3圖)與非操作位置之間移動，於該操作位置中該鎖部50之頂部部份58突出高於袋部，而於該非操作位置中該鎖部50之頂部部份不高於袋部。
操作時，載具係被載入圓形碟狀晶圓70。藉由與各袋部相關聯之一或多個鎖部50處於其非操作位置，晶圓70係被置於袋部中使得晶圓之下表面72被置於鎖部之支持表面56。鎖部50之支持表面配合地支持在袋部之下表面46上方的晶圓之下表面72，使得在晶圓之下表面46與袋部之底部表面之間有一間隙73(第3圖)，且使得晶圓之上表面74與載具之頂部表面34共平面或接近共平面。載具之尺寸(包括鎖部)係被選擇，使得晶圓之邊緣或周緣壁面76與鎖部之中間部份52之間有一非常小的空隙。鎖部之中間部份因此將晶圓置於袋部中心，使得晶圓之邊緣與袋部之壁之間的距離在晶圓之周圍上實質一致。
鎖部50被置於操作位置，使得各鎖部之頂部部份58及面向下之鎖部表面60(第3圖)朝內突出，而超過袋部且因而超過晶圓之上表面74。鎖部表面60係被置於高於支持表面56之垂直位準。因此，晶圓係被置於支持表面56與鎖部表面60之間，且相對於載具被限制向上或向下的移動。實用上，鎖部的上與下元件最好是越小越好，使得這些元件只接觸到鄰近各晶圓周圍之晶圓表面的非常小的部份。舉例來說，鎖部表面與支持表面僅抵接到 晶圓表面少許的平方毫米。
通常，晶圓係在載具處於反應室外面時被載入載具上。具有晶圓於其中之載具被載入使用傳統機器裝置(未圖示)之反應室中，使得載具之裝配部39係與轉軸之裝配部24銜接，而載具之中心軸25係與轉軸之軸22一致。轉軸與載具係繞此共同軸旋轉。根據所用之特定製程，此旋轉可為每分鐘數百轉或更多。
氣體源14被啟動以供應製程氣體及載體氣體至氣體分布元件12，使得這些氣體向下流至晶圓載具及晶圓，且大致放射狀地向外流過載具之上表面34及流過晶圓之上表面74。氣體分布元件12及處理室10之壁係被維持在相對低的溫度以抑制在這些表面上之反應。
加熱器28係被啟動以將載具及晶圓加熱至期望的處理溫度，於特定化學氣相沉積製程中其可在500至1200℃之級數。主要藉由輻射熱傳送，熱係從加熱器傳送至載具主體之下表面36。熱藉由傳導向上流經載具主體之主要部份38而至主體之上表面34。熱亦向上流經晶圓載具之次要部份44，越過袋部之底部面與晶圓之下表面之間，及經過晶圓而至晶圓之上表面74。藉由輻射，熱係自主體及晶圓之上表面傳送至處理室10之壁及至氣體分布元件12，及自晶圓載具之周圍表面33至處理室10之壁。熱亦自晶圓載具及晶圓被傳送至製程氣體。
製程氣體在晶圓之上表面反應以處理晶圓。舉例來說，於化學氣相沉積製程中，製程氣體在晶圓上表面形成沈積。通常，晶圓係由結晶材料形成，而沈積製程為具有類似晶圓之材料的晶格的結晶材料之結晶 沈積。
為了製程一致，各晶圓之上表面的溫度應在晶圓之整個上表面皆為常數，且等於載具上之其他晶圓的溫度。為了達成此目的，各晶圓之上表面74的溫度應等於載具上表面34之溫度。載具上表面34之溫度係基於透過主體主要部份38傳送的熱之速率，其中晶圓上表面74之溫度係基於透過次要部份44、間隙73及晶圓本身的熱之速率。次要部份44之高熱傳導率及所致的低熱阻抗性補償了間隙73之高熱阻抗性，使得晶圓上表面74被維持在實質等於載具上表面34之溫度。此情形最小化了在晶圓之邊緣與載具之周圍部份之間的熱傳送，且因此有助於在各晶圓之整個上表面維持均勻的溫度。為了提供此效果，袋部40之底部表面必須高於主要部份38之相鄰部份。主體之次要部份44與主要部份38之間的熱阻障48在水平方向最小化了次要部份44與主要部份38之間的熱傳導，且因此最小化了自次要部份44至主要部份38的熱。此情形有助於維持袋部之底部表面與載具上表面34之間的溫度差。再者，載具中之袋部之周圍於水平的熱傳送之降低亦有助於降低載具上表面34之局部的熱可立即圍繞袋部。如將於後文說明者，載具上表面34緊鄰圍繞袋部之那些部份傾向較載具上表面之其他部份更為熱。藉由降低此效應，熱阻障促成更一致性的沈積。
由於晶圓載具主體之周圍部份31係被設置於接近處理室10之壁，故晶圓載具之周圍部份傾向以較高的速率傳送熱至處理室10之壁，且因此傾向以低於晶圓載具之其餘部份的溫度運作。此情形傾向冷卻載具主體靠近袋部區域29外部之部份中最接近周圍區域。周圍熱阻障41降低自袋 部區域傳送至周圍區域之水平熱量，且因此降低袋部區域之冷卻效果。此情形接著降低袋部區域中的溫度差。雖然周圍熱阻障41將增加周圍區域31與袋部區域之間的溫度差，但此溫度差並不會不利地影響製程。此氣流向外越過周圍區域，且因此越過周圍區域之氣體不會影響待處理的晶圓。於實作上，是藉由將加熱元件28(第1圖)製為不均勻，對於從晶圓載具周圍傳送至處理室10壁的熱量之補償，使得更多熱被傳送至周圍區域及至袋部區域之外部。此方式可結合周圍熱阻障使用如下所示。然而，周圍熱阻障41可降低此一補償之需求。
如前述2010年8月13日申請之美國專利申請案第12/855,739號及其2011年8月4日申請之對應PCT申請案PCT/US2011/046567所詳述，鎖部50將各晶圓保持於相關聯袋部之中心，且保持各晶圓之邊緣不因晶圓之彎曲而向上移動。這些效應促進傳送至晶圓之熱更為一致性。
於一進一步變化實施例(第4圖)，藉由石英或具有熱傳導率低於主要部份及次要部份之傳導率的另一材料所製成之套管348，載具主體之次要部份344可被設置於主要部份338。於此實施例，次要部份之熱傳導率期望地具有高於主要部份之熱傳導率。此套管348作用為次要部份與主要部份之間的熱阻障。套管348與次要部份之間及套管348與主要部份之間的固體對固體(solid-to-solid)介面提供額外的熱阻障。於此變化實施例中，套管定義袋部之垂直壁342。
第5圖之實施例類似於前述第1-3圖之實施例，除了各次要部份444包括小於主要部份438中之對應孔洞442的直徑之主體443，使得間 隙448係被當作熱阻障用。各次要部份亦包括頭部445，其緊配合地裝設於次要部份438以維持次要部份及孔洞442之同心。
第6圖之晶圓載具包括主要部份538及次要部份544，類似於前述第1-3圖之載具。然而，第6圖之載具主體包括環狀邊緣部份502，其包圍次要部份544且被設於各次要部份及主要部份之間。邊緣部份502具有不同於主要部份538及次要部份544之熱傳導率。如所示，邊緣部份502係對齊各袋部周圍下方。於另一變化中，邊緣部份可對齊包圍各袋部的上表面534之一部份的下方。邊緣部份502之熱傳導率可獨立地被選擇以抵銷傳送至或來自晶圓之熱。舉例來說，在上表面534傾向於較晶圓熱之那些部份中，邊緣部份502之熱傳導率可低於主要部份之傳導率。
根據本創作之進一步實施例的晶圓載具(部份顯示於第7圖)具有一主體，其包括耐熱材料製成之定義主體的上表面234及下表面236之單一主要部份238。主要部份238定義形成於主體之上表面中的袋部240。各袋部240具有底部表面246以及圍繞袋部240的周圍壁表面與晶圓支持表面260，晶圓支持表面260以高於底部表面246之垂直高度，圍繞袋部延伸向上。袋部240係大致對稱垂直袋軸268。溝渠形式之熱阻障248圍繞袋部240之周圍下方的軸268延伸。於此實施例中，溝渠248係對於載具主體之上表面234為開放的；其相交於構成上表面一部分的晶圓支持表面260。溝渠248具有與袋軸248同心之直圓柱的形式之定義表面。溝渠248自袋部底部表面246向下延伸而幾乎至晶圓載具之下表面236，但停在下表面之前。溝渠248實質圍繞著定義袋部底部表面246之載具主體的次要部份244。
於操作期間，溝渠248抑制水平方向之熱傳導。雖然次要部份244及主要部份238係彼此是整體形成，在次要部份244及主要部份238間仍有溫度差，且仍需有抑制水平熱傳導的需求。藉由參考第8圖可了解本需求，其繪示類似第7圖之載具的傳統晶圓載具，但沒有熱阻障。當晶圓270'被置於袋部中時，晶圓與袋部底部表面246'之間將會有一間隙273'。間隙273中之氣體具有實質上低於晶圓載具之材料的熱傳導率，且因此將次要部份244隔離晶圓。操作期間，熱係經由晶圓載具向上傳導且自載具之上表面234'及晶圓上表面274'逸失。該間隙273'作用為絕熱器，其阻擋晶圓下之載具部份244'的垂直熱流至晶圓。此意指在底部表面246'的位準處，部份244'將會比緊鄰主要部份238'的部份還要熱。因此，熱將自載具部份244'水平方向流至主要部份238'，如第8圖之熱流箭頭HF所示。此情形升高了緊圍繞袋部之主要部份238的溫度，使得緊圍繞袋部之上表面234'之部份S'比遠離袋部的上表面234'之其他部份R'還要熱。再者，水平熱流傾向冷卻袋部底部表面246'。但冷卻是不均勻的，使得靠近袋軸268'之袋部底部表面部份比遠離該軸之部份還要熱。由於間隙273'之隔熱效果，晶圓上表面274'溫度將比載具上表面234還要低。因水平熱傳導所致的袋部底部表面246'之冷卻，使此效果更劇烈。再者，袋部底部表面的不均勻冷卻，導致晶圓上表面274'不均勻的溫度，以及晶圓上表面之中心WC'比晶圓上表面之周圍WP'還要熱。
這些效應係顯示於第9圖中之實曲線202，其係晶圓上表面之上表面溫度相對與袋軸間距離的圖式。再次說明，晶圓上表面(點WC'及WP')溫度係較載具上表面(點R'及S')低，且在點WC'及WP'之間具有明顯的溫 度差。點S'較點R'熱。這些溫度差會降低製程的一致性。
於第7圖之晶圓載具中，熱阻障248可抑制這些效應。由於來自次要部份244的水平熱傳導被阻擋，底部表面246及晶圓上表面274係較熱且在溫度上更趨一致。如第9圖虛曲線204所示，點WC及WP之溫度接近相同，且接近載具上表面在點R及S之溫度。同樣的，在點S(接近袋部)之溫度係接近點R(遠離袋部)之溫度。
根據進一步實施例之晶圓載具包括單一主體850，其定義複數個袋部740，第10圖中僅顯示其一。各袋部740具有設置於底部表面746及圍繞袋部之底切周壁742之上的支持表面756。該袋部740在靠近袋部之周圍具有圍繞袋軸768延伸之外熱阻障或溝渠600。溝渠600類似於前述第7圖之溝渠248。如第7圖之載具中，溝渠600係對晶圓載具之頂部開放，但並未延伸經過晶圓載具底部860之壁。溝渠600與支持表面756相交於周壁742與形成支持表面56之內邊緣的壁表面810之間。於此，溝渠600係實質垂直於袋部740之軸768且以直圓柱形式與其同心。舉例來說，溝渠600之寬度w可為各種數值，包含例如約0.5至約10,000微米、約1至約7,000微米、約1至約5,000微米、約1至約3,000微米、約1至約1,000微米、或約1至約500微米。特定晶圓載具設計中之特定溝渠600所選擇的寬度w可根據期望的晶圓處理條件、將材料沈積於由晶圓載具所持的晶圓上之方式、及所期望的晶圓處理期間晶圓載具之熱輪廓(heat profile)而改變。
晶圓載具更包括內熱阻障或溝渠610，其係在外阻障或溝渠600內圍繞袋軸768延伸。因此，溝渠610具有直徑小於袋部40之直徑。溝渠 610與晶圓載具之下表面860相交，使得溝渠610對晶圓載具之底部開放，但並未對晶圓載具之頂部開放。溝渠或熱阻障610為斜的且具有定義表面之熱阻障，相對於溝渠之上或下表面其係傾斜。換句話說，溝渠之深度尺寸與晶圓載具之上及下表面有一傾斜角度。於所示之實施例中，溝渠610之定義表面611大致為與袋軸768為圓錐同心之形式，且溝渠610與下表面860之間的交叉為與袋軸768為圓同心之形式。溝渠610之定義表面611與下表面所交叉之角度可為約3度至約90度的範圍。舉例來說，溝渠610之寬度w可為各種數值，包含例如約0.5至約10,000微米、約1至約7,000微米、約1至約5,000微米、約1至約3,000微米、約1至約1,000微米、或約1至約500微米。特定晶圓載具設計中之特定溝渠610所選擇的寬度w可根據期望的晶圓處理條件、將材料沈積於由晶圓載具所持的晶圓上之方式、及所期望的晶圓處理期間晶圓載具之熱輪廓而改變。
外溝渠600以與上述相似的方式作用為，阻止晶圓載具主體在晶圓70下之部份744及主體其餘部份850間之水平方向之熱傳導。傾斜熱阻障或溝渠610阻止水平方向之熱傳導且亦阻止垂直方向之熱傳導。這兩個效應的平衡將依照傾斜角度而定。因此，溝渠610降低相對於袋部底部之其他部份而靠近袋部底部表面中心之溫度，且因此降低晶圓上表面及其中心附近之溫度。
第11圖之晶圓載具與第10圖相同，除了內傾斜溝渠620係對晶圓載具之頂部而不是底部開放。因此，溝渠620延伸經過袋部之底部表面746，使得其與間隙73連通。但溝渠620並未延伸經過晶圓載具850之下表面 860。
第12圖之晶圓載具與第10圖相同，除了外傾斜溝渠630(第12圖)在晶圓支持表面756內與袋部之底部表面746相交，使得溝渠630之其中一壁在晶圓支持表面內部邊緣處接續階表面810。
第13圖之晶圓載具與第12圖相同，除了內傾斜溝渠620係對晶圓載具之頂部而非底部開放。溝渠620與袋部底部表面746相交且暴露至間隙73，但未延伸至晶圓載具850之下表面860。
第14圖之晶圓載具與第10圖相同，但具有傾斜的外溝渠640。外溝渠640與晶圓支持表面752相交於晶圓支持表面752及周壁742或其附近之接合處。溝渠640之定義表面係為圓錐一部份的形式且以角度β延伸至水平面。溝渠640並未與晶圓載具底部860相交。角度β較佳在約90度至約30度的範圍。
第15圖之晶圓載具與第10圖相同，但具有外傾斜溝渠650，其與袋部底部表面746相交且以角度α延伸至水平面。同樣於此實施例中，外溝渠650係對晶圓載具之頂部而非底部開放。因此，溝渠650與間隙73連通，但並未延伸經過晶圓載具850之下表面860。溝渠650係大致為與袋部之垂直軸為圓錐同心之形式，且係以角度α設置於水平面。角度α期望為約90度至約10度，採較小角度是被有角度溝渠650未延伸至溝渠610所侷限。
第16圖顯示第10圖的配置之另一變化，其中有一體積900係自晶圓載具緊鄰袋部之軸的底部移除。如於美國專利申請案公開號2010-0055318(2013年6月19日公開之EP2603927 A1)所述，其所揭露之內容均可加 入本案作為參考資料，晶圓載具之熱傳導可藉由改變其厚度而改變。因此，晶圓載具於袋軸768之袋部底部表面746下之相對薄部份707具有實質大於晶圓載具之其他部份的熱傳導。由於熱主要係藉由輻射而非傳導被傳送至晶圓載具之底部，所移除的體積900並沒有明顯隔絕晶圓載具之此部份。因此，袋部底部表面之中心將具有較其他部份高的溫度。凸緣709將會阻擋來自部份711之輻射，使得底部表面746對應部份的溫度較低。此配置可被使用在例如晶圓會在袋部中心自袋部的底部表面746向外彎的情形。於此情形中，間隙73在袋部中心之熱傳導率將低於間隙73靠近袋部邊緣之熱傳導率。袋部底部表面上不均勻的溫度分佈將阻礙間隙之不均勻的傳導。藉由選擇使晶圓載具變厚以降低其傳導率可獲得相反效應。
如前述參照第10圖所述，斜溝渠(例如溝渠610)在垂直方向降低熱傳導，且因此可降低晶圓載具表面在傾斜溝渠上的那些部份(例如袋部底部表面的部份)之溫度。如前述參照第3圖所述溝渠以外的熱阻障(例如阻障48)亦可形成有定義表面，其係相對於晶圓載具之水平面為傾斜。再者，晶圓載具可被設置為具有局部地增加熱(而非降低)傳導率之熱特徵。於上述實施例中，溝渠及間隙實質缺乏任何固體或液體材料，使得這些溝渠及間隙將被周圍存在的氣體(例如操作期間處理室中之製程氣體)所填滿。該等氣體具有較晶圓載具之固體材料低的熱傳導率。然而，溝渠或其他間隙可被非金屬耐熱材料填滿，例如碳化矽、石墨、氮化硼、碳化硼、氮化鋁、氧化鋁、藍寶石、石英、及其組合，其可具有或不具有例如碳化物、氮化物、氧化物、或耐火金屬之耐火塗層。若固體填充係形成於溝渠或間隙中，使得固體填充 與晶圓載具之周圍材料之間的介面沒有間隙且若固體填充具有較周圍材料高的傳導率，則所填充的溝渠或間隙將具有較晶圓載具之周圍部份高的熱傳導率。於此情形下，所充填的溝渠或間隙將形成提高的傳導率之特徵，其前述熱阻障以相反的方式運作。本文中所用之術語「熱控制特徵(thermal control feature)」包括熱阻障及提高的傳導率之特徵。
於上述實施例中，與袋部相關聯之熱控制特徵完整地繞整個袋軸而延伸、且對稱於該軸，使得各熱特徵之定義表面為繞袋軸旋轉之完整表面，例如圓柱或圓錐。然而，熱控制特徵可為不對稱、中斷、或兩者皆有。因此，如第17圖所示，溝渠801包括三個部份801a、801b、801c，各部份地繞袋軸868而延伸。這些部份係在位置803處藉由障礙物而彼此隔開。另一溝渠805係形成為一連串的孔洞807，在各對相鄰孔洞之間，使得溝渠805被中斷。溝渠中的障礙物有助於保留晶圓載具之機械完整性。
如第18圖所示，單一溝渠901a僅繞袋部940a之袋軸968a延伸。此溝渠901a係與其他袋部940b、940c、940d相關聯的溝渠901b、901c、901d為連續的，使得溝渠901a-901d形成繞四個相鄰袋部群組而延伸之單一連續溝渠。設置於袋部940a周界的另一溝渠903a繞袋部而部分延伸，且與相鄰袋部相關聯之對應溝渠903b-903d連合。於另一變化(未圖示)中，單一連續溝渠可繞兩或三個相鄰袋部群組而延伸，或可繞五或更多個相鄰袋部群組而延伸，視晶圓載具上袋部的密度而定。袋部之間的連續橋之位置可改變，連續溝渠之長度及寬度亦同。此連續橋可由例如連續溝渠或一連串分開的孔洞(例如第17圖之孔洞807)所形成。
晶圓載具之表面上多個袋部之位置會影響晶圓載具上的溫度分佈。舉例來說，如第18圖所示，袋部940a-940d圍繞晶圓上表面之小區域909。如上述且結合第9圖而說明，各袋部中晶圓及間隙之絕熱效應會造成流至載具鄰近區域的水平熱。因此，區域909將傾向較載具上表面之區域為熱。溝渠903a-903d會降低此效果。
因此可如所需，熱控制特徵可被使用，以整體控制載具之表面上以及各別晶圓之表面的溫度分佈。舉例來說，由於鄰近袋部及晶圓之效應，相對於袋軸，個別晶圓之表面上的溫度分佈傾向為不對稱。熱控制特徵(例如溝渠，其對於袋軸為不對稱)可阻礙此一傾向。使用此處所述之熱控制特徵，繞袋軸任何徑向及方位角方向之期望的晶圓溫度分佈將可被達成。
溝渠不需要一定為大致跟隨袋部外型或袋部中支持表面的旋轉表面。因此，溝渠可為達成晶圓上期望的溫度分佈之任何其他幾何。此幾何包括例如圓、橢圓、離軸(off-axis)圓、離軸橢圓、蛇紋(serpentines)(同時在軸上及離軸)、螺旋(同時在軸上及離軸)、緩和曲線(clothoides)(柯努螺線)(同時在軸上及離軸)、拋物線(同時在軸上及離軸)、矩形(同時在軸上及離軸)、三角形(同時在軸上及離軸)、多邊形、離軸多邊形、及類似形狀、或沒有幾何根據的隨機設計及排列的溝渠，但其可根據於特定晶圓載具的標準晶圓之熱分佈評估而得到的。前述幾何亦可為不對稱形式。兩個或更多個幾何可同時存在。
於某些範例，溝渠可整個延伸至晶圓載具，使得溝渠對晶圓載具之頂部及底部兩者為開放。此可藉由例如第19-21圖所示方式實現。
因此，於第19圖中，溝渠660自晶圓支持表面756延伸並在晶圓載具底部850開口。支持件920係分別置於繞袋軸而相隔位置的凸出部922上之溝渠內。支持件920可由絕熱材料或耐熱材料製成，例如鉬、鎢、鈮、鉭、錸、及其合金(包含其他金屬)。替代地，溝渠660可以固體材料整個充填。
第20圖顯示溝渠670之另一範例，其自晶圓支持表面756延伸並在晶圓載具底部850開口。支持件920可被設置於繞袋軸的許多位置上的凸出部922及924上。
第21圖顯示溝渠680之另一範例，其自晶圓支持表面46延伸且其亦延伸至晶圓載具底部860。同樣的，支持件920可被設置於整個溝渠許多點位置的凸出部922上。
於第16、19、20、21圖各圖中，垂直線701及703顯示設置於載具之袋部中之晶圓的邊緣。
根據本發明之另一實施例之晶圓載具(第22圖)包含具有主要部份1038及對齊各袋部1040的次要部份1044之主體。各次要部份1044係與主要部份1038整體地形成。內溝渠1010及外溝渠1012係與各袋部相關聯。各者係大致為與袋部之垂直軸1068以直圓柱形式而同心。外溝渠1012係設置於袋部1040周圍附近且延伸至內溝渠1010附近。內溝渠1010係對晶圓載具主體之下表面1036開放，且自下表面向上延伸至末端表面1011。外溝渠1012係對晶圓載具之上表面1034開放，且向下延伸至末端表面1013。末端表面1013係設置於末端表面1011下，使得內及外溝渠彼此重疊，且共同定義其 間之大致垂直的圓柱壁1014。此配置提供次要部份1044與主要部份1038之間非常有效的熱阻障。次要部份1044及主要部份1038之間的透過晶圓載具的固體材料之熱傳導必須跟隨拉長的路徑，穿過壁1014之垂直範圍。當溝渠設計成反向時，內溝渠對上表面打開而外溝渠對下表面打開，相同效應可被獲得。同樣的，當內溝渠、外溝渠或兩者為傾斜溝渠(例如第14圖所示大致圓錐的溝渠，或其中之一或兩個溝渠被熱阻障而非溝渠所代替)時，相同的效應也可被獲得。
根據本發明之另一實施例之晶圓載具(第23圖)亦包含具有主要部份1138及對齊各袋部1140的次要部份1144之主體，次要部份1144與主要部份1138係整體形成。包含上溝渠部份1112對載具之上表面1134開放及下溝渠部份1111對載具之下表面1136開放的溝渠，是繞著袋部之垂直軸1168延伸。上溝渠部份1112結束於下溝渠部份1111之上，使得以固體材料的相對薄板(與次要部份1144與主要部份1138以整體形成)形式之支持件1115延伸而越過上及下部份之間的溝渠。支持件1115係被設於水平面1117或附近，其截斷次要部份1144之質量中心1119。換句話說，支持件1115係在垂直方向對齊次要部份1144之質量中心。操作時，當晶圓載具以高速繞晶圓載具之中心軸1125旋轉時，次要部份1144上之加速力或離心力將被向外引導，沿平面1117而遠離中心軸。由於支持件1115對齊於加速力之平面，支持件1115不會彎曲。當晶圓載具主體之材料為壓縮力實質強於張力時此情形尤其需要，因為彎曲負載可明顯增加張力於材料之部份。舉例來說，石墨對於壓縮力約三至四倍強於對張力。由於支持件1115將不會遭到明顯的彎曲負載(因加速力)，故 相對薄板支撐件1115可被使用。此情形可降低整個支撐件之熱傳導且提高溝渠所提供之熱絕緣能力，其接著提高整個晶圓及整個晶圓載具整體的熱均勻性。
於第23圖之特定實施例中，支持件1115係被例示為連續板，其整個繞袋軸1168延伸。然而，若支持件包含連續板以外的元件，例如沿主體之次要部份1144及主要部份1138之間延伸的小隔離橋，將支持件對齊次要部份質量中心之垂直位置的原理可同樣被應用。
於進一步變化中(未圖示)，上溝渠部份1112可被期望由具有實質低於晶圓載具整體的熱傳導率之材料所形成之蓋元件所覆蓋。該蓋的使用可避免氣體流的中斷，中斷可由溝渠或溝渠對上表面打開的部份造成。此一蓋元件可協同對晶圓載具之上表面開放的任何溝渠而被使用。舉例來說，如第3圖所示之周圍溝渠41可被形成為對上表面開放之單一溝渠，或如第3圖所示之結合上及下溝渠部份之混合溝渠，而蓋元件可被使用以覆蓋溝渠於上表面之開口。
第24圖顯示根據本發明之另一實施例之另一晶圓載具。於此實施例中，各袋部916具有底切周壁934。亦即，周壁934自袋部916之中心軸938向外傾斜，以向下方向遠離載具之上表面902。各袋部916亦具有設置於袋部之底部表面926上的支持表面930。操作時，晶圓918置於袋部916中，使得晶圓在支持表面930上之底部表面926上被支持，以在底部表面926及晶圓之間形成間隙932。當載具繞載具之軸旋轉時，加速力將晶圓的邊緣與支持表面930抵接並將晶圓保持於袋部中，與支持表面抵接。支持表面930可為 包圍袋部之連續邊的形式，或者可由袋部圓周附近設置於相隔位置之一組凸出部所形成。同樣的，袋部之周壁934可設有一組小突出件(未圖示)，自周壁向內延伸至袋部之中心軸938。如於美國專利申請案公開號2010/0055318(2013年6月19日公開之EP2603927 A1)所述，其所揭露之內容均可加入本案作為參考資料，在操作期間此突出件可保持晶圓之邊緣稍微離開袋部之周壁。
晶圓載具包含具有主要部份914及對齊各袋部916的次要部份912之主體。各次要部份912係與主要部份914整體地形成。各溝渠908係與各袋部相關聯且係大致為與袋部之垂直軸938以直圓柱形式同心。溝渠908係被設於袋部916附近或其周圍。溝渠908係對晶圓載具主體之下表面904開放且自下表面向上延伸至末端表面910。末端表面910期望被設置於袋部916之底部表面926之位準以下。
根據本發明之進一步實施例的晶圓載具係例示於第25-27圖。如底視圖(第25圖)所示，載具具有包含垂直載具中心軸2503之大致為圓盤狀之主體2501。裝配部2524係被設於載具中心軸2503以將載具架設至晶圓處理裝置之轉軸。該主體2501具有下表面2536(可見於第25圖)及上表面2534(可見於第27圖，其為第25圖中沿線27-27之剖面圖且顯示顛倒的主體)。主體2501之周緣壁面2507(第27圖)為圓柱形且與載具中心軸2503(第25圖)共軸。唇部2509自鄰近上表面2534之周緣壁面2507向外突出。唇部2509被提供以使得載具可藉由機器載具處理裝置被輕易連接(未圖示)。
載具具有對下表面2536開放的溝渠2511形式之袋部熱控制 特徵。袋部溝渠2511及其與載具之上表面上的袋部的關係可實質地如前述第24圖所示。袋部2540的外形如第26圖虛線所述，其係第25圖中於2626所示區域的詳細圖式。再次說明，各袋部2540大致為圓形且定義一垂直袋軸2538。下表面中之各袋部溝渠2511係與相關聯的袋部之軸2538於上表面中同心。各袋部溝渠2511對齊相關聯的袋部之周圍而延伸，使得各袋部溝渠2511之中心線與袋部之周壁一致。因此，各袋部溝渠2511繞設置於相關聯的載具主體袋部之下的部份2513而延伸。於第25-27圖之實施例中，所有袋部2540為設置於載具周圍附近之外袋部，而這些袋部及載具的周圍之間沒有其他袋部。
如第25圖所示，與彼此鄰近的袋部相關聯之袋部溝渠2511於相關聯的袋部之袋軸2538之間的位置2517處彼此相連。於這些位置，袋部溝渠間是彼此實質地相切。
如第25及26圖所示，各袋部溝渠具有沿徑向線2521設置之大障礙物，徑向線2521自載具中心軸2501延伸經過相關聯的袋部之軸2538。換句話說，各袋部溝渠中之大障礙物2519位於溝渠最接近載具之周圍的部份。各袋部溝渠在其他位置亦可具有一或多個較小的障礙物。
根據此實施例之載具亦包括以與載具中心軸2503同心之溝渠形式之周圍熱控制特徵2523。如袋部溝渠中之大障礙物2519，此周圍溝渠2523具有位於沿相同徑向線2521之障礙物2525。因此，袋部溝渠2511中之大障礙物2519係與周圍溝渠中之障礙物2525對齊。如第26圖所示，連接各外袋部及周緣壁面2507下的部份之沿徑向線2521之直線路徑並未穿過任何熱控 制特徵或溝渠。同樣如第26圖所示，上表面中各外袋部之邊界延伸至或接近周緣壁面2507。此配置允許載具之上表面上的袋部具有最大空間。
第28圖顯示根據進一步實施例之晶圓載具1200的底面。於此實施例中，袋部溝渠1202包含個別的孔洞。各袋部溝渠1202完全繞相關聯袋部之中心軸1212而延伸，且因此圍繞載具上設置於袋部下之區域1206。同樣地，包含個別孔洞之溝渠1204完全繞鄰近袋部之中心軸1210而延伸，且圍繞設置於該袋部下之區域1208。溝渠1202及1204相交而在鄰近袋部之軸1210及1212之間之位置處形成單一溝渠。
於此實施例中，如同於第25-27圖之實施例，載具具有以具有障礙物1221的溝渠形式之周圍熱控制特徵。於此實施例中，袋部溝渠延伸至周圍溝渠1220之障礙物1221中。周圍溝渠1220僅位於晶圓載具1200之周緣壁面1230。溝渠1220有助於控制晶圓載具1200之區域1222的溫度。應了解的是，自分開的孔洞所形成的之溝渠1202及1204與單一溝渠1220於此也可被形成為其他的溝渠。
中心線1205a係對於溝渠1204而顯示；中心線1205b係對於溝渠1202而顯示。於第28圖所示之實施例中，溝渠1202之中心線1205b位於離袋軸1212之第一半徑R1而於遠離載具之周緣壁面1230之區域中，使得溝渠之中心線1205b幾乎與袋部之周壁一致。於設置於載具之周緣壁面附近的溝渠1202在周圍溝渠1220之障礙物1221內的那些區域中，袋部溝渠位於離袋軸之第二半徑R2處，R2稍微小於R1。換句話說，溝渠1202大致呈與袋軸1212圓同心的形式，但在靠近載具之周圍具有稍微平坦的部份。此情形確保 袋部溝渠未與載具之周緣壁面1230相交錯。
第29及30圖顯示根據本發明進一步實施例之晶圓載具1250的底面。於此實施例中，袋部溝渠1262及1272(第29圖)係形成為實質上連續的溝渠，僅小障礙物1266及1268用於結構強度的目的。同樣的，各袋部溝渠圍繞設置於上表面的袋部下方之區域而延伸。如於第28圖之實施例所示，袋部溝渠1262及1272為大致圓形且與相關聯袋部之袋軸同心，但在載具周圍附近具有平坦部份。
如第30圖所示，於遠離載具周圍之溝渠1262區域中，溝渠位於離相關聯袋部之中心軸1238的第一半徑R1處，使得溝渠之中心線與相關聯袋部之周壁1240一致，見第30圖之虛線。於鄰近載具周圍之溝渠區域中，溝渠位於離袋部中心之較小的半徑R2處。同樣於此實施例中，袋部溝渠延伸至周圍熱控制特徵中的障礙物1281或溝渠1280。溝渠1262及1272相交而在鄰近袋部的軸間之位置形成單一溝渠1265。應了解的是，於此處，溝渠1262、1264、1272、1274、及1280可被形成為其他的溝渠。
第31圖顯示根據另一實施例之晶圓載具1400的底面。於此實施例中，袋部溝渠1410為呈與相關聯袋部之軸1411圓同心形式之實質上連續的溝渠，僅小障礙物用於結構強度目的。因此，袋部溝渠1410包括由小障礙物1430、1432、1434所分開的1414a、1414b、1414c片段。同樣的，載具包括溝渠1422形式之周圍熱控制特徵，周圍熱控制特徵具有障礙物1423其與徑向線對齊，徑向線是自載具中心軸1403延伸至各外袋部的中心軸。於此實施例中，外袋部離載具之周圍夠遠，袋部溝渠不會截斷載具之周圍表 面。
於上述參照第25-31圖之各實施例中，所有袋部為外袋部(outboard pocket)，位於載具之周圍附近。然而，於這些實施例之變化中，藉由使用較大載具或較小袋部，可在外袋部及載具中心軸之間設置額外的袋部。這些額外袋部亦可被設有袋部溝渠。舉例來說，第32圖之載具包括圍繞載具之設置於外袋部(未示於第32圖之底視圖)下方之區域1371而延伸的外袋部溝渠1362。載具亦具有內袋部(inboard pocket)溝渠1380，其繞載具主體之設置於內袋部(未圖示)之下之區域1381而延伸。
多種溝渠幾何可彼此結合及改變。舉例來說，上述任何溝渠可對載具之頂部、或底部、或兩者打開。同樣的，上述有關個別實施例之其他特徵可彼此結合。舉例來說，任何袋部可選項地設有如第1-5圖所述之鎖部。周圍熱控制特徵不一定要是溝渠，但可為沒有延伸至載具之上或下表面之間隙、或如第3圖中之熱阻障48所使用之固體元件之間的鄰近表面對。
本創作另一類型的晶圓載具為似行星的晶圓載具，如美國專利申請公開號20110300297，2011年12月8日公開，發明名稱為「Multi-Wafer Rotating Disc Reactor With Inertial Planetary Drive」所揭露，其內容併入於此作為參考。
附加改良
於CVD系統中，晶圓載具主要藉由輻射加熱，輻射能入侵載具之底部。冷壁CVD反應器設計(亦即，使用非等溫加熱者)會導致反應室中晶圓載具之上表面較下表面低溫的情況。參照第33圖，沒有晶圓的存在時， 圖式中晶圓載具剖面內所示的箭號之熱流線3302自載具中下表面至上表面垂直延伸，且平行大部分的載具。載具之上表面較低溫，由於熱能係向上輻射(朝向鄰近入口及遮門(shutter)的冷板)。載具上沒有晶圓的情況下，晶圓載具之對流冷卻(自氣體流線穿過載具)為次要效應。
該晶圓載具之輻射散發程度係由該載具及周圍元件所決定。改變反應室之內部組件(例如冷板、CIF、遮門、及其他區域)為較高放射率材料(亦即黑塗層或粗糙塗層，取代目前發光的銀部份)可導致輻射熱傳送的增加。同樣的，降低載具之放射率(變白或其他現象)將導致由載具移除的較少輻射熱。載具上表面之對流冷卻的程度係由流經處理室的整個氣體流以及氣體混合物(H2、N2、NH3、OMs等)之熱容量所影響。
將晶圓(例如藍寶石晶圓)導入袋部中會加強熱流線之橫向組件，導致「覆蓋(blanketing)」效應。例如，以晶圓載具上之單一晶圓來說明。於此情形中，沒有因鄰近晶圓的存在所致的熱包裝(thermal packing)(幾何上的)問題。因此，熱流線取最少阻抗的路徑，產生橫向梯度(lateral gradient)，如第33圖中非平行箭頭所示。此現象會導致在袋部底部產生放射狀的熱分布，亦即在中間的區域較熱，在靠近袋部之其他區域的溫度較低。降低此橫向梯度效應的方式係如上述，如使用熱阻障、或溝渠(例如溝渠41)以對袋部隔熱。此熱阻障或溝渠，藉由自晶圓載具之下表面移除材料而形成，橫向熱傳送被限制在溝渠/熱阻障之上的小區域。
此結構的一個問題是在，暴露於載具之底部之溝渠會降低載具之結構完整性。因此，於相關實施例中，係提供一種多片隔離的載具，其 中係將底板附加至整個晶圓載具部份以提供結構支持。例如第34圖所示，底板3450係被使用螺釘3452而附加至晶圓載具。螺釘3452可以與晶圓載具整體相同材料所製成(例如石墨)，使得熱壓力可被避免。其他合適的材料亦可使用，例如金屬、陶瓷、或混合材料，其具有相當於晶圓載具主體之熱膨脹係數。
在附加底板3450之後，其可連同晶圓載具的其餘部份與SiC塗層3454一起被封裝，從而產生更強的單一晶圓載具。此組合的晶圓載具具有一或多個內空腔3456，其係被完全埋設(亦即被晶圓載具主體全面包圍)。內空腔尺寸、形狀、及定向係根據各種實施例而定。例如任何前述溝渠或熱阻障可根據此種類型之實施例而被埋設。
第35圖顯示此種類型之實施例的變化。於此，掩埋空腔3502(亦稱為空氣袋部3502)係定向為水平定向、按尺寸、定位於晶圓載具袋部下之其他區域。
第36圖顯示袋部之間第35圖之實施例的掩埋空腔可被設置之區域3602的範例的晶圓載具。
第37A及37B圖為剖面圖，顯示第35-36圖之實施例的變化。於此，並未使用掩埋空腔；而是，設置於晶圓載具之下表面位於晶圓袋部之間的區域下之切割部3702。切割部3702可為晶圓載具之下表面的凹部。於許多方式中，切割部3702之深度可為平的(如第37A圖所示)或彎的(如第37B圖所示)。切割部3702之深度外形可由實驗資料來決定，其可根據晶圓載具尺寸、晶圓尺寸、晶圓袋部數量、晶圓袋部之相對位置、晶圓載具厚度、反應 室結構、及其他因素來改變。
於具有非同心的袋部位置之多晶圓袋部幾何的情形中，對流冷卻係利用過去的氣流路徑通過該晶圓載具及晶圓區域的上方。就高速旋轉的圓盤反應器而言，其氣流路徑係螺旋狀的向外分布，亦即以一切線方向由內往外部半徑分布。當氣流經過該晶圓載具之暴露部分(例如晶圓之間的區域3602)時，相較於其流經晶圓的區域，會被加熱至更高的溫度。相較於供晶圓置放之該載具的其它區域，這些區域3602具有更高的溫度，根據覆蓋效應，熱通量路徑會導向該區域。因此，氣流路徑經過該網狀區域上方時，會因為對流冷卻形成切線的溫度梯度，亦即其前緣(流體路徑到達晶圓之處)的溫度會高於後緣(流體路徑離開晶圓之處)。
於另一實施例中，藉由降低晶圓載具表面溫度(在非袋部區域3602內)使其接近晶圓之成長表面的溫度，此正切梯度被降低。使用上述隔熱特徵可降低熱流線集中於薄板區域內的現象。
第38圖顯示另一實施例，其為第37A-37B圖所示實施例的變化。於此，切割部3802係於晶圓袋部之間的區域3602下方。切割部3802實質上較深，延伸至幾乎至晶圓載具的深度。於相關實施例中，底板(例如板3450)可如第34圖被附加，以自切割部3802產生掩埋空腔。
由於間隙所降低的傳導所致(且因而有較低的熱通量自切割部上由載具表面逸出)，隔離切割部(例如第38圖所示者)將產生局部溫度降，。然而，增加切割部的寬度可增加切割部的頂部之直接輻射熱，而改變期望的效果。因此，於本創作之相關面向，晶圓載具在隔熱特徵鄰近之熱是 被管理的。根據一方式，隔熱區域之寬度及幾何係被特別定義，以限制切割部之上表面的直接熱傳。
第39圖顯示使用較深切割部及水平通道的結合3902之實施例。明顯的，結合3902之內表面係以SiC塗布。結合3902容許製程氣體進入及流經，使得在非袋部區域下的區域3602仍相對低溫。
第40圖顯示使用開放切割部4004與掩埋袋部4006之結合4002的另一實施例。相較於第39圖之方式，此方式管理晶圓載具主體內之溫度有點不同，其係利用充填氣體袋部之熱絕緣特性，還限制流經隔熱部份的製程氣體。
於另一實施例中，如第41圖所示，固體材料的堆疊4102係插入隔熱特徵的部份中。此固體材料可以相同材料或使用一種材料以上的分層。由於經過材料介面的傳導相較於連續結合的材料有較低的效應，即使與晶圓載具整體相同的材料(例如石墨)也會提供降低的熱傳送。包含固體堆疊的一個優點是其可被製造為較上述某些實施例所示的切割部較為強的結構。於多個實施例中，層疊結構係使用合適的固定手段(例如螺釘、黏著劑等)加以固定。
第42圖顯示另一類型之實施例，其適合用於處理矽晶圓之晶圓載具。通常，大部分的上述說明可用於矽晶圓平台；然而，晶圓的阻光率影響某些熱傳送特性。通常，矽晶圓具有較藍寶石(其相對小，約150-200mm)大的直徑。較大直徑的矽晶圓(例如300mm+)導致較強的覆蓋效應。此外，自晶圓袋部底部至Si基板皆有傳導及輻射熱。Si晶圓上表面處之熱移除亦為 輻射及對流傳送的結合。Si熱特性的進一步複雜因素在於晶格不匹配期間的薄膜應力，CTE不匹配的磊晶層導致相當大的凹或凸曲面，其大大的影響袋部與晶圓之間的氣體間隙之熱傳送。
因此，於一實施例中，如第42圖所示，袋部底部整個被除去。於此，加熱器至矽晶圓的直接熱耦合可被達成，且因曲度改變的氣隙距離的變異變得可以忽略。晶圓係被支持部所支持，其僅於靠近晶圓的最邊緣處提供底部袋部底表面。
於相關的實施例中，兩個額外的特徵係被提供。如，矽晶圓係位於隔熱支持環4202上，以限制直接傳導熱傳送至晶圓的邊緣。支持環4202可由任何適合的材料製成，例如陶瓷材料(如石英)。同樣的，內壁為底切使得開口在底部處大於頂部處，如參考元件符號4204所示。於一實施例中內壁為截頭圓錐形。藉由位於下方的加熱元件，此配置提供晶圓更完整的照射。根據一實施例，合適的底切角度可在5至15度之間。
儘管已展示及描述了本創作之實施例，但對於一般熟習此項技術者而言，可理解在不脫離本發明之原理及精神之情況下可對此等實施例進行變化。本發明之權利保護範圍，如申請專利範圍所定義。
熟習該項技藝者應可了解本創作可包括少於上述單獨實施例所揭露的特徵，且本文之實施例並不是全面性的揭露，但應用時可結合本創作的各種特徵。本文之實施例並沒有全面性地揭露本創作特徵之各種組合，然而熟悉該項技藝者應知本創作包括選自於不同實施例之不同單獨特徵的組合。
由於加入之參考資料的內容係為有限的，因此沒有加入的技術說明並沒有違反明確公開的要求，且參考資料所請求之申請專利範圍並沒有加入到本申請案所請求之申請專利範圍。參考資料的申請專利範圍亦做為揭露的一部分，除非特別說明排除。由於加入之參考資料的內容係為有限的，參考資料所做的定義並沒有加入於本文中，除非特別說明加入。
25‧‧‧中心軸
27‧‧‧中央區域
29‧‧‧袋部區域
31‧‧‧周圍區域
30‧‧‧接口
34‧‧‧上表面
36‧‧‧下表面
48‧‧‧熱阻障
46‧‧‧底部面
44‧‧‧次要部份
40‧‧‧袋部
42‧‧‧孔洞
41‧‧‧熱阻障
45‧‧‧表面
50a‧‧‧鎖部
52‧‧‧表面
54‧‧‧底部部份
56‧‧‧支持表面
58‧‧‧頂部部份
62‧‧‧間隙
65‧‧‧定義表面
60‧‧‧鎖部表面
68‧‧‧袋軸
72‧‧‧下表面
73‧‧‧間隙
74‧‧‧上表面
70‧‧‧晶圓
76‧‧‧周緣壁面

Claims (10)

  1. 一種晶圓舟盒裝置，適用於一系統內，其中該系統是用於利用化學氣相沉積方式將磊晶層生長在一或多片晶圓上，該晶圓舟盒裝置包含：一晶圓舟盒主體，係以一中心軸而對稱配置，且包括垂直於該中心軸之大致平坦的一上表面及實質上平行該上表面之一下表面；於該晶圓舟盒主體中之至少二晶圓留置區，各晶圓留置區包括一孔洞，孔洞於該晶圓舟盒主體中從該上表面延伸穿透至該下表面且由該晶圓舟盒主體之一內周緣面所定義，該至少二晶圓留置區更包括一支持架部，其為形成於該上表面之下的凹陷且位處沿著該內周緣面，當以該中心軸為中心做旋轉時，該支持架部適於將一晶圓留置於該晶圓留置區內；一切開部分，其界定於該晶圓舟盒內之該下表面以形成一熱阻障，其中該熱阻障降低該二晶圓留置區之間的熱傳送，並自該下表面延伸至該晶圓舟盒主體中；及一板，其經構形以附接至該下表面，從而該熱阻障配置於該下表面與該板之間。
  2. 如請求項第1項之晶圓舟盒裝置，更包含：一支持環，由具有低於該晶圓舟盒主體之熱傳導率的材料所製成，該支持環設於該支持架部上且用於將一晶圓與該內周緣面隔離。
  3. 如請求項第1項之晶圓舟盒裝置，其中該孔洞在該下表面上具有較該上表面上大的開口，且其中該內周緣面為截頭圓錐形。
  4. 一種晶圓舟盒裝置，適用於一系統內，其中該系統是用於利用化學氣相沉積方式將磊晶層生長在一或多片晶圓上，該晶圓舟盒裝置包含： 一晶圓舟盒主體，係以一中心軸而對稱配置，且包括垂直於該中心軸之大致平坦的一上表面及實質上平行於該上表面之一下表面；複數個晶圓留置袋部，係從該上表面向內凹陷於該晶圓舟盒主體內，每一該晶圓留置袋部包括一底部面及環繞該底部面之一周緣壁面，該周緣壁面定義該晶圓留置袋部的一周緣，當以該中心軸為中心做旋轉時，該晶圓留置袋部適於將該晶圓留置於該周緣內；至少一熱控制特徵，其包括形成於該晶圓舟盒主體中位於該下表面處之一內空腔；一板，其經構形以附接至該下表面，從而該內空腔被該下表面與該板包圍；其中該至少一熱控制特徵具有較該晶圓體低的熱傳導率，且經構形以熱分離該複數個晶圓留置袋部至少其中之二。
  5. 如請求項第4項之晶圓舟盒裝置，其中該至少一熱控制特徵係位於該下表面及該上表面之間，但非該下表面及該底部面之間。
  6. 如請求項第4項之晶圓舟盒裝置，其中該至少一熱控制特徵包含氣體。
  7. 如請求項第4項之晶圓舟盒裝置，其中該至少一熱控制特徵具有沿著平行該中心軸之一軸所定義之一高度及垂直該中心軸所定義之一寬度，且該至少一熱控制特徵之該寬度大於該高度。
  8. 如請求項第4項之晶圓舟盒裝置，其中該至少一熱控制特徵包含複數層之固體材料。
  9. 如請求項第4項之晶圓舟盒裝置，其中該至少一熱控制特徵包含一通 道，其容許氣體流過，該通道包含開向該晶圓舟盒主體之外部的一第一開口及一第二開口。
  10. 一種用於藉由化學氣相沉積來生長磊晶層於一或多片晶圓上之裝置，包含：一反應室；一旋轉的轉軸，具有設置於該反應室內部之一上端部；一晶圓舟盒，用於傳送及提供一或多片晶圓支持，該晶圓舟盒在中間且可拆卸地設置於該轉軸之該上端部，及至少在CVD製程中與該轉軸接觸；及一輻射加熱元件，設置於該晶圓舟盒下方以對其加熱；其中，該晶圓舟盒包含：一晶圓舟盒主體，係以一中心軸而對稱配置，且包括垂直於該中心軸之大致平坦的一上表面及實質上平行於該上表面之一下表面；複數個晶圓留置袋部，係從該上表面向內凹陷於該晶圓舟盒主體內，每一該晶圓留置袋部包括一底部面及環繞該底部面之一周緣壁面，該周緣壁面定義該晶圓留置袋部的一周緣，當以該中心軸為中心做旋轉時，該晶圓留置袋部適於將該晶圓留置於該周緣內；至少一熱控制特徵，其包括形成於該晶圓舟盒主體中且由該晶圓舟盒主體之內表面所定義之一內空腔；一板，其經構形以附接至該下表面，從而該熱控制特徵配置在該下表面與該板之間；其中，該至少一熱控制特徵具有較該晶圓體為低的熱傳導率， 使得由該輻射加熱元件所造成之於該晶圓舟盒主體中之熱流傾向集中於該至少一熱控制特徵上方區域以外的區域。
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