本发明专利技术揭露一种薄膜沉积装置，包括：一反应腔；位于该反应腔内的一晶圆载具，该晶圆载具用以承载至少一晶圆，其中，该晶圆载具包括一实质上封闭的转动壳；一加热模块，位于该转动壳内，用以加热该晶圆；一驱动模块，位于该转动壳的底部，用以驱动该转动壳旋转；以及一冷却模块，位于该转动壳内，并于该加热模块与该驱动模块之间，其中，该冷却模块于操作时是使得该加热模块至该驱动模块之间的温度分布为不连续温度分布。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于一种薄膜沉积装置，尤其是一种具有冷却模块的薄膜沉积装置。
技术介绍
薄膜沉积(Thin Film Deposition)可应用于装饰品、餐具、刀具、工具、模具、半导体元件等的表面处理，泛指在各种金属材料、超硬合金、陶瓷材料及晶圆基板的表面上，成长一层同质或异质材料薄膜的工艺，以期获得美观耐磨、耐热、耐蚀等特性。薄膜沉积依据沉积过程中，是否含有化学反应的机制，可以区分为物理气相沉积 (Physical Vapor D印osition，简称PVD)通常称为物理蒸镀及化学气相沉积(Chemical Vapor D印osition，简称CVD)通常称为化学蒸镀。随着沉积技术及沉积参数差异，所沉积薄膜的结构可能是“单晶”、“多晶”、或“非结晶”的结构。单晶薄膜的沉积在集成电路工艺中特别重要，称为是“外延” (epitaxy)。相较于晶圆基板，外延成长的半导体薄膜的优点主要有可以在沉积过程中直接掺杂施体或受体，因此可以精确控制薄膜中的“掺质分布”(dopant profile)，而且不包含氧与碳等杂质。金属有机化学气相沉积(Metal-OrganicChemical Vapor D印osition，简称 M0CVD)，其原理是利用承载气体(carrier gas)携带气相反应物，或是前驱物进入装有晶圆的腔体中，晶圆下方的承载盘(susc印tor)以特定方式加热晶圆及接近晶圆的气体，因高温触发单一或是多种气体间的化学反应式，将反应物(通常为气体)转换为固态生成物沉积在晶圆表面的一种薄膜沉积技术。MOCVD装置的反应腔是所有气体混合及发生反应的地方，腔体通常是由不锈钢或是石英所制成，腔体的内壁通常具有由石英或是高温陶瓷所构成的内衬。在腔体中会有一个承载盘用来承载基板或是晶圆，这个承载盘必须能够有效率地吸收从加热器所提供的能量而达到薄膜成长时所需要的温度，且不能与反应气体发生反应，所以多半是由石墨所制成。加热模块通常设置于承载盘下方，其种类有红外线加热模块、热阻加热模块与微波加热模块等。驱动模块通常设置于加热模块下方，以带动承载盘旋转。反应腔体表面通常有许多可以让冷却水流通的通道，可以让冷却水来避免腔体本身在薄膜成长时发生过热的状况。一般来说，为了保护操作人员安全，对冷却程度的要求是人体触摸反应腔体外侧表面不能够烫伤，因此，反应腔体的壁面、顶盖、甚至底部都有设置冷却水通道。然而，一般MOCVD装置并没有特别针对加热模块或驱动模块设置冷却模块，因此对驱动模块的保护性不佳；当加热模块需要降温时，降温效率缓慢。有鉴于此，亟需提出具有新的冷却模块的化学气相沉积装置，以针对加热模块且/或驱动模块设置提供冷却功能
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种薄膜沉积装置，包括一反应腔；位于反应腔内的一晶圆载具，晶圆载具用以承载至少一晶圆，其中，晶圆载具包括一实质上封闭的转动壳；一加热模块，位于转动壳内，用以加热晶圆；一驱动模块，位于转动壳的底部，用以驱动转动壳旋转；以及一冷却模块，位于转动壳内，并于加热模块与驱动模块之间，其中，冷却模块于操作时是使得加热模块至驱动模块之间的温度分布为不连续温度分布。本专利技术的另一目的是提供一种用于一薄膜沉积装置的冷却模块，薄膜沉积装置包含一反应腔以及位于反应腔内的一基材载具、一加热模块以及一驱动模块，加热模块用以加热基材载具上的基材，驱动模块用以驱动基材载具旋转，冷却模块是位于加热模块以及驱动模块之间，其中，冷却模块于操作时是使得加热模块至驱动模块之间的温度分布为不连续温度分布。附图说明为使审查员能进一步了解本专利技术的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中图IA为一般化学气相沉积装置的示意图。图IB为一般化学气相沉积装置的承载盘末端偏斜误差示意图。图2是根据本专利技术第一实施例的化学气相沉积装置的细部结构剖面示意图。图3是根据本专利技术第一实施例的驱动模块的剖面示意图。图4是根据本专利技术第二实施例的化学气相沉积装置的细部结构剖面示意图。具体实施例方式请参照图1A，其绘示一般化学气相沉积装置的结构示意图；如图所示，一般化学气相沉积装置的反应腔中通常具有一承载盘10，承载盘10上具有至少一晶圆11，承载盘 10下方则具有至少一加热器12，以提供反应腔进行化学反应时所需要的温度，加热器12的下方则具有一绝热模块13，以隔绝高温辐射至一连接转动轴14的传动模块(未显示于图中)，因为高温辐射容易导致传动模块损坏。然而，绝热模块13是被动式设计，仅能延缓传动模块温度上升时间，热防护性不佳。另一方面，转动轴的设计有无法避免的缺点。请参考图1B，当承载盘10安装于转动轴14，承载盘中心产生些微误差，其末端偏斜误差将远大于承载盘中心的误差值。尤其承载盘直径越大，误差也随的增大(例如承载盘的半径为r，倾斜角度为θ，末端偏斜误差为 r· Θ)。如此一来，于转动时将会影响沉积薄膜的均勻性，进而影响良率。如图2所示，本专利技术的第一实施例揭露一种薄膜沉积装置，例如化学气相沉积装置，具有一反应腔20、一晶圆载具21、一加热模块22、一驱动模块23以及一冷却模块M。其中，晶圆载具21是位于反应腔20内，用以承载至少一晶圆(图未示)，其中，晶圆载具20包括一实质上封闭的转动壳212。加热模块22是位于转动壳212内，用以加热晶圆。其中，加热模块22是为红外线加热模块、热阻加热模块或是微波加热模块。请参考图3所示，驱动模块23是位于转动壳212的底部，用以驱动转动壳212旋转。此外，驱动模块23进一步包含一从动内齿轮232 ；至少一主动外齿轮234 ；以及一第一马达236。其中，转动壳212是架设于从动内齿轮232上；至少一主动外齿轮234是用以啮合及驱动从动内齿轮232 ；而第一马达236是用以驱动至少一主动外齿轮234。请再参照图2，冷却模块M是位于转动壳212内，且位于加热模块22与驱动模块 20之间，其中，冷却模块M于操作时是使得加热模块22至驱动模块23之间的温度分布为不连续温度分布。于本专利技术的一范例中，不连续温度分布指的是冷却模块的邻近两侧空间的温度差异值非常明显，例如大于或等于100°c ；较佳的是，大于或等于200°C。于本专利技术的另一范例中，冷却模块于操作时是使得旋转壳内的温度分布为不连续温度分布。于本专利技术的又一范例中，冷却模块M的截面积可以占旋转壳212的截面积的30 % 以上，较佳的为50%以上。请参考图2，于本专利技术的再一范例中，冷却模块M是为一可调整高度的冷却模块， 进一步包含一冷却主体Ml ；多个支撑单元对3 ；以及至少一个高度调整单元M5。其中， 冷却主体Ml的内部设置一槽体Mla以容纳一冷媒；多个支撑单元M3，用以支撑冷却主体对1，且支撑单元M3内部设置管路与冷却主体Ml的槽体Mla连通，以便于冷媒进出冷却主体对1，上述的冷媒可以为水或空气。上述高度调整单元245是与支撑单元243配合，可根据需要而调整支撑单元M3 的高度，由此调整冷却模块M于加热模块22与驱动模块23之间的相对距离。上述高度调整单元245可以包含至少一 0型环Mfe与其对应的锁固元件对恥，例如但不限于螺帽。于外延反应进行前，使用者可由手动方式调整支撑单元243至适当高度，再将锁固元件M5b迫紧0型环2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种薄膜沉积装置，包括一反应腔；位于该反应腔内的一晶圆载具，该晶圆载具用以承载至少一晶圆，其中，该晶圆载具包括一封闭的转动壳；一加热模块，位于该转动壳内，用以加热该晶圆； 一驱动模块，位于该转动壳的底部，用以驱动该转动壳旋转；以及一冷却模块，位于该转动壳内，并于该加热模块与该驱动模块之间，其中，该冷却模块于操作时使得该加热模块至该驱动模块之间的温度分布为不连续温度分布。2.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中该驱动模块包含 一从动内齿轮，该转动壳架设于该从动内齿轮上；至少一主动外齿轮，由该主动外齿轮啮合驱动该从动内齿轮；以及一第一马达，用以驱动该至少一主动外齿轮。3.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中该冷却模块于操作时使得该旋转壳内的温度分布为不连续温度分布。4.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中该不连续温度分布是冷却模块的邻近两侧空间的温度差异值大于或等于100°C。5.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中该冷却模块的截面积为该旋转壳的截面积的30%以上。6.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其中该冷却模块为一可调整高度的冷却模块。7.如权利要求6所述的冷却模块的薄膜沉积装置，其中该冷却模块包含 一冷却主体，内部设置一槽体以容纳一冷媒；多个支撑单元，用以支撑该冷却主体，该支撑单元内部设置管路与该冷却主体的槽体连通，以便于冷媒进出该冷却主体；以及至少一个高度调整单元，与多个该支撑单元配合，可根据需要而调整该支撑单元的高度，由此调整该冷却模块于该加热模块与该驱动模块之间的相对距离。8.如权利要求7所述的薄膜沉积装置，其中该高度调整单元包含下列族群中的一者 伸缩式蛇管、至少一 0型环与其对应的锁固元件。9.如权利要求8所述的薄膜沉积装置，其中该高度调整单元为伸缩式蛇管，该薄膜沉积装置还包含一微控制器，该微控制器经由一储値表，根据一目标加热温度得到一第一高度控制信号；以及一第二马达，用以接收该第一高度控制信号而压缩或拉长该伸缩式蛇管，以调整该冷却模块到达预定高度。10.如权利要求9所述的薄膜沉积装置，还包含一第一温度侦测器，设...
【专利技术属性】
技术研发人员：方政加，杨成杰，
申请(专利权)人：绿种子能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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