专利名称：半导体制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造装置，尤其涉及一种包含使组成半导体制造装置的化学气相蒸镀装置能进行升降移动及旋转运动的晶片驱动单元，而能在晶片表面均匀蒸镀化学气相膜的半导体制造装置。
背景技术：
半导体制造装置为了在半导体制造过程中在晶片表面形成绝缘膜、金属膜、有机膜等薄膜而包含化学气相蒸镀装置，对此韩国公开专利公报“特2000-0019254号”揭示了化学气相蒸镀装置的一例。
所述现有的化学气相蒸镀装置包含对晶片进行薄膜蒸镀工艺的反应室、用于向晶片喷射形成薄膜气体的布置在反应室上部的喷头、为能上下移动地支持晶片而贯通反应室下部设置的晶片升降装置、为可旋转地支持喷头而贯通反应室上部设置的喷头旋转装置。
由此结构，将晶片放到反应室内部升降装置的上部，移动晶片升降装置使其接近喷头，然后通过由旋转装置而旋转的喷头向晶片喷射气体，则可以在晶片表面蒸镀气体形成薄膜。
而所述现有的化学气相蒸镀装置，由于使喷头旋转装置的旋转轴能旋转地密封于反应室的真空密封装置受气体蒸镀过程中产生的等离子的影响而发生变形，因此存在很难维持反应室为真空状态的缺点。
并且，现有的化学气相蒸镀装置由于反应室在维持高温的状态下向晶片蒸镀气体的过程中真空密封装置受热变形而产生微粒(particle)，此微粒随着喷头的旋转运动同反应气体一起传达到晶片而防碍晶片上形成优质薄膜。
并且，现有的化学气相蒸镀装置由于具有在喷头旋转时向晶片喷射气体的结构，因此存在着形成多个气体注入口的喷头结构变得复杂、通过喷头喷射反应气体的控制工作变得困难、且由于反应气体进行暖流流动而不能在晶片表面形成均匀薄膜等不足。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以在晶片表面形成均匀薄膜的半导体制造装置。
本发明的另一目的在于提供一种不会使反应气体同微粒一起蒸镀到晶片的半导体制造装置。
为实现这种目的，本发明所提供的一种半导体制造装置，包含进行晶片薄膜蒸镀工艺的反应室、向所述晶片喷射反应气体的喷头、可升降地支持所述晶片的晶片驱动单元，其特征在于所述晶片驱动单元包含支持所述晶片的支架、连接于所述支架的旋转轴、与所述旋转轴连接的旋转电机，以使所述晶片可以旋转。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含分别设置在所述旋转电机和旋转轴的第一皮带轮和连接所述两个第一皮带轮的第一皮带，使所述旋转电机的转矩传达到所述旋转轴。
所述支架，其特征在于它布置在所述反应室内部，并包含放置所述晶片的基座、从所述基座延长到所述反应室外部并与所述旋转轴连接的延长轴。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含用于升降所述支架的升降电机，以使所述支架能上下移动。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含支持所述旋转电机的第一支持台和支持所述升降电机的第二支持台。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含设置在所述第二支持台上且外表面具有螺纹槽的垂直轴、分别设置在所述升降电机和垂直轴的第二皮带轮、连接所述两个第二皮带轮的第二皮带，使所述升降电机的转矩传达到所述垂直轴。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含内部形成滚珠丝杠槽并随所述垂直轴的螺纹槽上下移动的臂、与所述臂结合升降的升降筒，所述升降筒与所述第一支持台结合可使所述旋转电机和旋转轴以及所述支架上下移动。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含结合在所述升降筒下端并密封所述升降筒下端的密封装置，使用于旋转所述旋转轴的所述第一皮带轮结合于所述密封装置，并使所述旋转轴与所述密封装置连接而可旋转地支持旋转轴。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含结合于所述反应室外侧的机箱、连接所述机箱和所述升降筒的波纹管，所述机箱、升降筒和波纹管内部由所述密封装置密封，所述升降筒可由所述波纹管的伸缩作用进行升降。
所述密封，其特征在于最好为铁磁流体密封(Ferro-Fluids-Seal)。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还进一步包含连接所述密封装置和所述旋转轴的联结器。
所述机箱的一个侧面设有电线供应孔，所述旋转轴设有从侧面连接到上端部的电线设置孔，由此可通过所述机箱连接多根电线到所述支架，从而能加热所述支架的同时控制所述支架的旋转。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含设置在所述电线供应孔并使所述电线供应孔在密封状态下通过所述多根电线的馈线装置。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含使所述旋转轴在一定旋转范围内进行正反旋转的旋转限制装置。
所述旋转限制装置，其特征在于它包含从所述密封装置延长而其外周表面形成一定长度螺旋形凹槽的基体、从所述第二支持台延长的垂直条、结合于所述垂直条的滑动部件、从所述滑动部件水平延长并被夹到所述凹槽内的挡销，随着所述基体旋转所述挡销会被卡到所述凹槽的上端和下端，以此限定所述旋转轴正反方向的旋转范围。
所述密封装置和所述旋转轴形成中空，使通过所述密封装置和所述旋转轴中空部布置的多根电线连接到所述支架，而能加热所述支架的同时控制所述支架的旋转。
所述晶片驱动单元，其特征在于它还包含设置在所述旋转轴外侧的其内部布置用于可旋转地支持所述旋转轴的多个轴承的轴承套。
所述多个轴承，其特征在于它包含分离轴承。
所述多个轴承，其特征在于它包含深沟轴承。
所述机箱，其特征在于机箱一侧设置与所述反应室连通的排气管，用于排出所述反应室内产生的废气的同时维持所述反应室内为真空状态。
所述机箱，其特征在于它设有用于冷却所述机箱内部的冷却气体供应孔。
所述冷却气体，其特征在于最好为氮气。
图1为根据本发明提供的组成半导体制造装置的化学气相蒸镀装置概略结构剖面示意图；图2为根据本发明第一实施例提供的晶片驱动装置示意图；图3为按图2的III-III线剖面图，表示晶片驱动装置按正向旋转移动的同时向上做直线移动；图4为图3的对应图，表示晶片驱动装置按反向旋转移动的同时向下做直线移动；图5为根据本发明第二实施例提供的晶片驱动装置示意图；图6为按图5的VI-VI线剖面图，表示晶片驱动装置按正向旋转移动的同时向上做直线移动；图7为图6的对应图，表示晶片驱动装置按正向旋转移动的同时向下做直线移动。
主要符号说明10为反应室，20、20a为晶片驱动单元，21为支架，22为旋转轴，23为旋转电机，24为密封装置，30为旋转限制装置，41为机箱，42为波纹管，43为升降筒，60为升降电机。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细描述本发明所提供的最佳实施例。
图1为根据本发明的组成半导体制造装置的化学气相蒸镀装置概略结构剖面示意图。如图1所述，用于制造半导体的半导体制造装置的化学气相蒸镀装置包含反应室10，由上部机体11和下部机体12构成并形成用于向晶片蒸镀化学气相膜的密封空间；喷头13，贯通上部机体11布置的并用于向晶片1喷射形成化学气相膜的反应气体；晶片驱动单元20，贯通下部机体12布置并支持晶片1使其能升降及旋转，并使由喷头13喷射的反应气体蒸镀在晶片1的表面。
对于这种化学气相蒸镀装置，起动晶片驱动单元20上升晶片1到离喷头13的适当距离之后旋转晶片1，则从喷头13喷射的反应气体均匀蒸镀在晶片1，以此晶片1整个表面形成均匀的化学气相膜。
晶片驱动单元20还将喷头13的蒸镀过程中产生的废气排出到反应室10外部的同时使反应室10内部维持所定的反应温度和真空状态，因而具有对反复投入到反应室10内的晶片1蒸镀化学气相膜的功能。以下针对这种晶片驱动单元20的结构进行详细说明。
图2至图4为根据本发明第一实施例的晶片驱动装置结构示意图，图2为晶片驱动装置示意图，图3为晶片驱动装置正向旋转移动的同时向上直线移动的剖面示意图，图4为晶片驱动装置反向旋转移动的同时向下直线移动的剖面示意图。
如图2至图4所示，根据本发明第一实施例提供的晶片驱动装置20包含支持晶片1的支架21、结合于支架21下端并使支架21旋转的旋转轴22、以皮带连接方式与旋转轴22连接而用于旋转旋转轴22的旋转电机23。
支架21布置在反应室10内部，并由上部放置晶片1的基座21a和从基座21a下部延长到反应室10外部并结合于旋转轴22上端的延长轴21b组成，延长轴21b下端连接通过旋转轴22供应的多根电线14，可以加热支架21的同时控制支架21的旋转。
为包围贯通反应室10布置的延长轴21b和结合于该延长轴21b下端的旋转轴22使其与外部密封，延长轴21b和旋转轴22外侧设置机箱41和波纹管42和升降筒43。
机箱41结合在为将延长轴21b延长到反应室10外侧而形成开口部15的下部机体12的外侧下端并使开口部15与外部密封，皱纹筒42具有能上下方向伸缩的结构并结合于机箱41的下端，升降筒43结合于波纹管42下端并由下述的升降电机60可上下升降。
升降筒43下端设有密封装置24，用于支持旋转轴22使其可旋转地连接于旋转电机23的同时使升降筒43下端部与外部密封。并且，该升降筒43与用于设置旋转电机23的第一支持台46相结合。
密封装置24具有贯通其中心的贯通轴24a，其内部填充磁性流体而形成磁性流体密封。为使密封装置24的贯通轴24a与旋转轴22连接，密封装置24上端和旋转轴22下端之间设有联结器25。
旋转电机23下端和密封装置24下部分别设有第一皮带轮26及27，该两个皮带轮26及27由第一皮带28连接，当设置在第一支持台46的旋转电机23旋转时由第一皮带28带动旋转密封装置24的贯通轴24a，由此顺序连接在密封装置24的联结器25旋转轴22及延长轴21b相应旋转，使放置在基座21a上的晶片1旋转。
为可旋转地支持旋转轴22，旋转轴22外侧设置轴承套50。布置在升降筒43里面和旋转轴22外面而被支持的所述轴承套50，包含布置在其内侧上端，轴向支持旋转轴22的分离轴承51；布置在该分离轴承51下部，径向支持旋转轴22使旋转轴22能无偏心旋转的多个深沟轴承52。分离轴承51和深沟轴承52均由陶瓷材料制作，因而不产生微粒。
为从晶片驱动单元20外部向其内部配多根电线14，机箱41的一个侧面形成电线供应孔16，旋转轴22形成从其侧面连到其上端部的电线设置孔22a。并且，电线供应孔16设有馈线装置29，该馈线装置可以在密封电线供应孔16的状态下将多根电线14供应到机箱41内部。
如上所述，根据本发明第一实施例提供的晶片驱动单元20，由于多根电线14通过机箱41和旋转轴22侧面布置，因此若旋转轴22只按某一方向旋转会很容易产生多根电线14被绞断的现象。
为防止产生这种现象，第一皮带轮27下部设有旋转限制装置30，用于限制旋转轴22在一定旋转范围内进行正反旋转。该旋转限制装置30，包含从密封装置24延长，其外周表面形成一定长度的螺旋形凹槽31a的基体31；从支持后述升降电机60的支持台44下端向下延长的垂直条32；能滑动地结合于垂直条32的滑动部件33；从滑动部件33水平延长并被夹到凹槽31a内的挡销34。
由此，随着基体31旋转滑动部件33在垂直条32上做上下移动，而挡销34会被卡到凹槽31a的上端和下端而停止旋转，以此限定旋转轴22更多的旋转。此时，旋转电机23停止按某一方向的旋转，再按其反向旋转。
并且，为使支架21可上下移动机箱41外侧设置升降电机60，以用于反应室10内部放置在基座21a上的晶片1在离喷头13所定距离的位置上进行蒸镀过程，同时通过反应室10便于投入或取出晶片。
升降电机60设置在被支持于机箱41下端的第二支持台44下部，而第二支持台44的上端和下端之间设有垂直布置的垂直轴64，该垂直轴64随着升降电机60的旋转而旋转。
为连接垂直轴64与升降电机60，升降电机60和垂直轴64下端分别设有第二皮带轮61及62，其间连接第二皮带63。
垂直轴64的外表面形成一定螺距的螺纹槽，该垂直轴64结合臂45，该臂45里面形成与垂直轴64螺纹槽相同螺距的滚珠丝杠槽，以此可以沿着垂直轴64的螺纹槽而上下移动。
所述臂45结合于升降筒43，因此随臂45的上下移动以此带动结合于升降筒43的第一支持台46和密封装置24与升降筒43一起上下移动，由此连接于密封装置24的旋转轴22和支架21也上下移动，从而可以调节置于支架21的基座21a上的晶片1的高度。
机箱41的一个侧面设有通过反应室10的开口部15而与反应室10连通的排气管36，该排气管36与真空泵(未图示)连接，因此可以排出反应室10中产生的废气的同时维持反应室10内部为蒸镀工艺所需的真空状态。
并且，机箱41的一个侧面形成用于冷却机箱41内部的冷却气体供应孔35，用以冷却由发热体组成的支架21因通过多根电线14供应的电源而向机箱41周围发散的热量。由这种冷却作用防止旋转轴22的热膨胀和多根电线16受到损坏。
为了不影响反应气体的蒸镀作用，冷却气体最好采用氮气，这种冷却气体在机箱41内部进行循环之后通过排气管36与排出气体一起排出。
由如上结构组成的根据本发明第一实施例提供的驱动单元20的工作过程如下所述。即，如图3及图4所示，起动升降电机60，则第二皮带63将升降电机60的转矩传到垂直轴64，使垂直轴64在被支持于第二支持台44的状态下旋转，进而使以滚珠丝杠方式结合于垂直轴64的臂45做向上或向下滑动。
若臂45做升降移动则连接于该臂45的升降筒43也同时做升降移动而使波纹管42伸缩，与此同时与升降筒43结合在一起的第一支持台46和密封装置24也做升降移动，以此使旋转轴22和支架21做上下移动。
通过升降电机60的起动调节置于支架21的基座21a上的晶片1在反应室10内部离喷头13具有适当距离之后起动旋转电机23，则旋转电机23的转矩由第一皮带28传到密封装置24的贯通轴24a，由此顺序连接于贯通轴24a的联结器25和旋转轴22以及支架21一起低速旋转。
这样，若支架21以10RPM以下的速度低速旋转，则置于支架21的基座21a上的晶片1随之低速旋转，由喷头13喷射的反应气体均匀喷散在晶片1的表面，并在晶片1形成均匀的化学气相膜。
下面参照图5至图7描述根据本发明第二实施例提供的晶片驱动单元的结构及工作过程。
图5为晶片驱动装置示意图，图6为晶片驱动装置按正向旋转移动的同时向上做直线移动的剖面示意图，图7为晶片驱动装置按正向旋转移动的同时向下做直线移动的剖面示意图。
根据本发明第二实施例的晶片驱动单元20a是为了解决根据第一实施例的晶片驱动单元20由于多根电线14通过机箱41的侧面连接到机架21而必须具备旋转限制装置30和馈线装置29的结构上的缺点而提出。
即，根据第二实施例的晶片驱动单元20a将旋转轴22和密封装置24的贯通轴24b设为中空轴，通过贯通轴24b内部和旋转轴22的中空部22b供应多根电线14连接到支架21的延长轴21b，旋转轴22即使只按某一方向继续旋转也不会产生多根电线14缠绕的现象。
如上所述，晶片驱动单元20a由于多根电线14从外部电源连接到支架21的延长轴21b是通过密封装置24和旋转轴22内部，因此不需要用第一实施例中适用的馈线装置29密封通过多根电线14的部分，也不需要使旋转电机23在一定旋转范围内正反方向进行转向变换而可以按某一方向持续旋转，比第一实施例在结构和工作过程方面变得更为简单。
第二实施例的晶片驱动单元20a除了所述的差异以外，具有与第一实施例的晶片驱动单元20相同的结构和工作过程，因而在此省略其余的说明。
如上所述，依据本发明所提供的半导体制造装置，由于晶片驱动单元具有可以将晶片上下移动及旋转运动的结构，因而使喷头所喷射的反应气体不进行暖流动的状态下，在晶片整个表面进行均匀蒸镀而制造优质晶片。
此外，依据本发明所提供的半导体制造装置，由于密封装置和轴承由抑制产生微粒的结构和材料组成，因而可以制造出更优质的晶片。
权利要求
1.一种半导体制造装置，包含进行晶片薄膜蒸镀工艺的反应室、向所述晶片喷射反应气体的喷头、可升降地支持所述晶片的晶片驱动单元，其特征在于所述晶片驱动单元包含支持所述晶片的支架、连接于所述支架的旋转轴、与所述旋转轴连接的旋转电机，以使所述晶片可以旋转。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含分别设置在所述旋转电机和旋转轴的第一皮带轮和连接所述两个第一皮带轮的第一皮带，使所述旋转电机的转矩传达到所述旋转轴。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述支架布置在所述反应室内部，并包含放置所述晶片的基座、从所述基座延长到所述反应室外部并与所述旋转轴连接的延长轴。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含用于升降所述支架的升降电机，以使所述支架能上下移动。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含支持所述旋转电机的第一支持台和支持所述升降电机的第二支持台。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含设置在所述第二支持台上且外表面具有螺纹槽的垂直轴、分别设置在所述升降电机和垂直轴的第二皮带轮、连接所述两个第二皮带轮的第二皮带，使所述升降电机的转矩传达到所述垂直轴。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含内部形成滚珠丝杠槽并随所述垂直轴的螺纹槽上下移动的臂、与所述臂相结合而升降的升降筒，所述升降筒与所述第一支持台结合以使所述旋转电机和旋转轴以及所述支架上下移动。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含结合在所述升降筒下端并密封所述升降筒下端的密封装置，使用于旋转所述旋转轴的所述第一皮带轮结合于所述密封装置，并使所述旋转轴与所述密封装置连接而可旋转地支持旋转轴。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含结合于所述反应室外侧的机箱、连接所述机箱和所述升降筒的波纹管，所述机箱、升降筒和波纹管内部由所述密封装置密封，所述升降筒可由所述波纹管的伸缩作用进行升降。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述密封为铁磁流体密封(Ferro-Fluids-Seal)。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含连接所述密封装置和所述旋转轴的联结器。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述机箱的一个侧面设有电线供应孔，所述旋转轴设有从侧面连接到上端部的电线设置孔，由此可通过所述机箱连接多根电线到所述支架，从而能加热所述支架的同时控制所述支架的旋转。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含设置在所述电线供应孔并使所述电线供应孔在密封状态下通过所述多根电线的馈线装置。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含使所述旋转轴在一定旋转范围内进行正反旋转的旋转限制装置。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于所述旋转限制装置包含从所述密封装置延长而其外周表面形成一定长度螺旋形凹槽的基体、从所述第二支持台延长的垂直条、结合于所述垂直条的滑动部件、从所述滑动部件水平延长并被夹到所述凹槽内的挡销，随着所述基体旋转所述挡销会被卡到所述凹槽的上端和下端，以此限定所述旋转轴正反方向的旋转范围。
16.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述密封装置和所述旋转轴形成有中空，使通过所述密封装置和所述旋转轴中空部布置的多根电线连接到所述支架，而能加热所述支架的同时控制所述支架的旋转。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述晶片驱动单元还包含设置在所述旋转轴外侧的其内部布置用于可旋转地支持所述旋转轴的多个轴承的轴承套。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述多个轴承包含分离轴承。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于所述多个轴承包含深沟轴承。
20.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述机箱一侧设置与所述反应室连通的排气管，用于排出所述反应室内产生的废气的同时维持所述反应室内为真空状态。
21.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述机箱设有用于冷却所述机箱内部的冷却气体供应孔。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于所述冷却气体为氮气。
全文摘要
揭示一种可以在晶片整个表面形成均匀薄膜的半导体制造装置。本发明所提供的半导体制造装置包含反应室、喷头、晶片驱动单元。晶片驱动单元包含支持晶片的支架、连接于支架的旋转轴、与旋转轴连接的旋转电机，以使晶片可以旋转。支架和旋转轴被机箱和波纹管、升降筒和密闭装置所围住并设置在轴承套内部，由连接密封装置和旋转电机的皮带带动旋转。晶片驱动单元还具备升降电机，可使支架按上下方向移动。
文档编号C23C16/458GK1841663SQ20051006832
公开日2006年10月4日 申请日期2005年5月8日 优先权日2005年3月28日
发明者李相昊, 李乘茂, 李秀浩, 姜东佑, 金应秀 申请人:三星电子株式会社