TWM546012U - 用於加熱晶圓之除溢散氣設備 - Google Patents

Description

用於加熱晶圓之除溢散氣設備

本創作係關於一種用於加熱晶圓之除溢散氣設備，更特別是關於一種能個別控制多片晶圓加熱溫度之除溢散氣設備。

於物理氣相沉積製程進行前，會將晶圓加熱至一設定之高溫，以除去吸附在晶圓表面的氣體與濕氣。否則，在後續沉積製程期間，氣體與濕氣會自晶圓表面逸出(outgassing)，如此會造成不應有之汙染物存在於設備之密閉腔室內，從而導致沉積的金屬膜層具有高電阻率或缺陷。

傳統除溢散氣設備係採烤箱之方式，對容納之多片晶圓進行整體加熱。此種方式雖可以對多片晶圓烘烤，但無法針對每一片晶圓之表面均勻加熱，勢必影響前述氣體與濕氣之溢出效率。為解決此問題，可能要增加烘烤溫度或時間以確保該等污染物之移除，因此會降低除溢散氣設備之效能，或是因烤箱局部(靠近加熱器)之高溫造成晶圓受損。

此外，當前、後兩批晶圓之加熱溫度需要調整時，則需要等整體烤箱調升或降低至設定溫度，因此會降低除 溢散氣設備之處理效率。亦即，若後批晶圓之加熱溫度需調降25度時，例如：由150度降至125度，得先將整體烤箱由原先溫度漸漸降至預定溫度，故會延遲後續沉積製程之完成時間。

有鑑以上問題，本創作之一目的係提供能個別控制多片晶圓加熱溫度之除溢散氣設備，對各片晶圓分別地施加熱輻射，並動態調整加熱溫度。藉此可避免同一批晶圓中各片有明顯溫度差異之現象，或是解決需要等待整體溫度改變至預設值之時間耗費問題。

於是，本創作提出一實施例，一種用於加熱晶圓之除溢散氣設備，包含：一承載裝置，包括複數個分別固定複數個晶圓之承托座；複數個加熱模組，各該加熱模組包括複數個加熱燈管及其位置對準一該承托座；以及一溫度控制系統，包括複數個分別量測該等晶圓之溫度的測溫儀，及複數個能根據該等晶圓被量測到之溫度以分別調整該等加熱模組之加熱溫度的溫度控制器。

於另一實施例中，該複數個加熱燈管係可以調整位置以靠近或遠離該承托座上該晶圓。

於另一實施例中，該複數個加熱燈管係紅外線(IR)燈管。

於另一實施例中，該複數個測溫儀係紅外線測溫儀。

於另一實施例中，該除溢散氣設備另包含一腔體壁，其中該該腔體壁圍繞該承載裝置。

於另一實施例中，該除溢散氣設備另包含一固定於該腔體壁之冷卻管路。

於另一實施例中，該除溢散氣設備另包含一上蓋，其中該複數個加熱模組係固定於該上蓋。

於另一實施例中，該除溢散氣設備另包含一掀起機構，其中該上蓋藉由該掀起機構之運動以遠離或接近該腔體壁。

於另一實施例中，各該加熱模組包括一電源驅動單元，該電源驅動單元產生電流或電壓以驅動該複數個加熱燈管發出熱量。

於另一實施例中，該承載裝置係一轉盤，該轉盤上設置該等承托座。

10‧‧‧除溢散氣設備

11‧‧‧上蓋

12、72、82‧‧‧加熱模組

13‧‧‧腔體壁

14‧‧‧掀起機構

15‧‧‧真空模組

16‧‧‧架體

17‧‧‧底座

18‧‧‧電控箱

121‧‧‧第一電源線

122‧‧‧第二電源線

123、723‧‧‧加熱燈管

124‧‧‧高度調整機構

125‧‧‧電源驅動單元

141‧‧‧臂部

142‧‧‧基軸

143‧‧‧馬達

144‧‧‧極限關關

41‧‧‧承載裝置

411‧‧‧轉盤

412‧‧‧承托座

413‧‧‧馬達

414‧‧‧旋轉軸

415‧‧‧頂起機構

421‧‧‧測溫儀

422‧‧‧溫度控制器

726‧‧‧星狀電極板

727‧‧‧電極板

728‧‧‧調整孔

828‧‧‧環狀電極板

第1圖本創作相關加熱晶圓之除溢散氣設備的一實施例。

第2圖係本創作相關複數個加熱模組的實施例之一個視圖。

第3圖係本創作相關複數個加熱模組的實施例之另一個視圖。

第4圖係繪示本創作相關加熱腔體的實施例之剖視圖。

第5圖係繪示本創作相關掀起機構的一實施例。

第6圖係繪示本創作相關承載裝置的一實施例。

第7圖係繪示本創作相關加熱模組的另一實施 例。

第8圖係繪示本創作相關加熱模組的又一實施例。

以下，就實施本創作之實施形態來加以說明。請參照隨附的圖式，並參考其對應的說明。另外，本說明書及圖式中，實質相同或相同的構成會給予相同的符號而省略其重複的說明。

請參照圖1，其係本創作加熱晶圓之除溢散氣設備之一實施例。本實施例之除溢散氣設備10包含上蓋11、複數個加熱模組12、一腔體壁13、一掀起機構14、一真空模組15、一架體16以、一底座17及一電控箱18。該複數個加熱模組12係分別固定於該上蓋11，並延伸至內部腔體，以加熱內部容置之複數個晶圓(圖未式)。該腔體壁13圍繞內部腔體周圍，腔體壁13內或內側設有冷卻管路，例如：冷卻水循環管路，以避免壁面溫度過高而造成靠近之操作或維修人員被燙傷。於本實施例中，除溢散氣設備10係有四個加熱模組12，但本創作並不受此數量限制，亦可以多於或少於四個，應視產能需求及設備之空間佈置而定。真空模組15可以包括渦輪幫浦及乾式幫浦，如此可以使腔體內部達到高真空度等級，另輔以冷凍幫浦則可幫助水氣或濕氣之排除。

當維修人員需更換加熱模組12於腔體內部之組件，藉由該掀起機構之運動會使得該上蓋11遠離(向圖面上方舉起或掀起)該腔體壁13，而能輕易拆卸或組裝需要更換之相關組 件。為避免開啟後該等加熱模組12仍通電加熱而造成燙傷危險或浪費能源，可以於腔體上方或腔體壁13表面設置一磁簧開關或近接開關。當上蓋11被舉起時，則該開關感應此動作之發生，即會切斷該等加熱模組12之電源供應。

第2圖係本創作相關複數個加熱模組的實施例之一個視圖。其係和圖1之視角相同，各加熱模組12有一第一電源線121及複數個第二電源線122供應上蓋11下方之各加熱元件(參見圖3)。可以控制各加熱模組12之第一電源線121與該等第二電源線122之電流或電壓，分別調整各加熱模組12產生之熱能量多寡。

如圖3所示，其係本創作相關複數個加熱模組的實施例之另一個視圖，亦即由圖2之上蓋11下方俯視之立體圖。各加熱模組12包括複數個加熱燈管123，例如：紅外線(IR)燈管。該等加熱燈管123之一端固定於中央，共同連接至該第一電源線121。該等加熱燈管123之另一端分別固定於一高度調整機構124，藉由該高度調整機構124之往上蓋11方向移動，可以使各加熱燈管123之外側一端更接近該上蓋11，如此輻射至各晶圓表面之熱量會減少。當高度調整機構124移動時，各加熱燈管123之兩端電極相對中央固定端或周邊固定端可以移動，例如：電極於長槽孔中滑行，或是固定端之材料為可彎曲之材料，藉此可以吸收因加熱燈管123兩端電極相對垂直位置之改變而造成相對水平距離之縮小。本實施例僅為例示，該等加熱燈管123之排列方式可以不限於圖式中放射狀之形式，另改變加熱燈管123之位置亦可由其他運動機構達成，例如：中央固定端設有高度調整機構。

第4圖係繪示本創作相關加熱腔體的實施例之剖 視圖。除溢散氣設備10之腔體壁13內有一承載裝置41，其包括一轉盤411，於該轉盤411上有複數個分別用以固定複數個晶圓之承托座412。該承載裝置41藉由腔體外下方之馬達413(或和減速齒輪箱)驅動一旋轉軸414，如此與該旋轉軸414結合之轉盤411會轉動，依序將各承托座412上之晶圓傳送給外部機械手臂，或依序接受自外部機械手臂交遞之各晶圓。

各承托座412之腔體外下方有一測溫儀421，例如：紅外線測溫儀，該測溫儀421會量測晶圓之表面溫度(無電路表面之溫度)，同時上方之加熱模組12亦對晶圓進行輻射加熱。該測溫儀421將量測到之溫度訊號供應一溫度控制器422，然後該溫度控制器422會比較量測到之溫度和設定之溫度，以控制該加熱模組12中電源驅動單元125調整供應至該加熱模組12之電流或電壓。

第5圖係繪示本創作相關掀起機構的一實施例。掀起機構14包括兩個臂部141、一基軸142、一馬達143及至少一個極限開關144。該馬達143(或和減速齒輪箱)旋轉會帶動該基軸142旋轉，固定該上蓋11之該等臂部141因此(因和該基軸142結合或一體)也會被舉起。當該等臂部141到達最大掀起角度，則極限開關144會感測到該等臂部141到達極限位置，從而切斷馬達143之電力供應以避免過載。

第6圖係繪示本創作相關承載裝置的一實施例。該承載裝置41包括一轉盤411，於該轉盤411上有複數個分別用以固定複數個晶圓之承托座412。該承載裝置41藉由腔體外下方之馬達413(和減速齒輪箱)驅動該旋轉軸414(參見圖4)，如此與該旋轉軸414結合之轉盤411會轉動。於該轉盤411下方有一頂起機構415，能自承托座412中間空伸出，頂住晶圓之底部以 放置於各承托座412上或交給外部機械手臂。

第7圖係繪示本創作相關加熱模組的另一實施例。一加熱模組72包括複數個加熱燈管723，各加熱燈管723之一端固定於中央之星狀電極板726，另一端分別固定於周邊之一電極板727。該電極板727可以和圖3中高度調整機構124結合，藉此調整加熱燈管723相對於晶圓表面之角度和距離。星狀電極板726表面設有多排調整孔728，以便使加熱燈管723之一端電極可以調整固定位置。相較於圖3中加熱燈管之放射狀安排，本實施例可以減少熱輻射較集中於中央處。利用調整孔728之位置，也可以調整六根熱燈管723產生熱輻射之分佈情況。

第8圖係繪示本創作相關加熱模組的又一實施例。一加熱模組82包括複數個加熱燈管723，各加熱燈管723之一端固定於中央之星狀電極板726，另一端分別固定於周邊之一環狀電極板828，因此電流係由星狀電極板726及環狀電極板828中一者流向另一者，故無法分別控制各加熱燈管723之供應電源。

本創作業以經由上述實施例加以描述。以上係為了說明目的使熟此技術人士更容易理解本創作，然而本創作不限於上述實施例所記載內容，熟此技術人士可理解到在未超脫本創作之思想下可針對上述實施例及變形例進行各種組合以及變化。

11‧‧‧上蓋

12‧‧‧加熱模組

123‧‧‧加熱燈管

124‧‧‧高度調整機構

Claims (16)

1. 一種用於加熱晶圓之除溢散氣設備，包含：一承載裝置，包括複數個分別固定複數個晶圓之承托座；複數個加熱模組，各該加熱模組包括複數個加熱燈管及其位置對準一該承托座；以及一溫度控制系統，包括：複數個測溫儀，分別量測該等晶圓之溫度；及複數個溫度控制器，根據該等晶圓被量測到之溫度以分別調整該等加熱模組之加熱溫度。
2. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該複數個加熱燈管係紅外線燈管。
3. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該複數個測溫儀係紅外線測溫儀。
4. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該除溢散氣設備另包含一腔體壁，其中該腔體壁圍繞該承載裝置。
5. 如請求項4所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其另包含一固定於該腔體壁之冷卻管路。
6. 如請求項4所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其另包含一上蓋，其中該複數個加熱模組係固定於該上蓋。
7. 如請求項6所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其另包含一掀起機構，其中該上蓋藉由該掀起機構之運動以遠離或接近該腔體壁。
8. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該加熱模組包括一電源驅動單元，該電源驅動單元產生電流或 電壓以驅動該複數個加熱燈管發出熱量。
9. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該承載裝置係一轉盤，該轉盤上設置該等承托座。
10. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其另包含一頂起機構，係用於頂住一晶圓之表面以放置於各該承托座。
11. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中各該加熱模組包括至少一高度調整機構，調整複數個加熱燈管和對應的該承托座之間的距離。
12. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其另包含一真空模組，該真空模組包括渦輪幫浦及乾式幫浦。
13. 如請求項12所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該真空模組另包括一冷凍幫浦。
14. 如請求項1所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中各該加熱模組另包含一設置於中央之第一共同電極板，各該加熱燈管之一端係固定於該第一共同電極板。
15. 如請求項14所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中各該加熱模組另包含一設置於周邊之第二共同電極板，各該加熱燈管之一端係固定於該第二共同電極板。
16. 如請求項14所述之用於加熱晶圓之除溢散氣設備，其中該第一共同電極板上設有多排調整孔，各該加熱燈管之一端係固定於各排調整孔中一者。