专利名称：薄膜沉积系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜沉积系统，尤其涉及一种利用摩擦力带动承载器自转的薄膜沉积系统。
背景技术：
薄膜沉积已被广泛应用于多种物体的表面处理，例如宝石、餐具、工具、模具、及/或半导体元件，同质或异质的薄膜形成于物体表面，用以提高耐磨、耐热及/或耐蚀等特性。薄膜沉积技术通常分为两大类，即物理气相沉积(PVD)与化学气相沉积(CVD)。依沉积技术及工艺参数的不同，沉积的薄膜可具有单晶、多晶或非晶结构。单晶薄膜经常做为集成电路工艺中非常重要的磊晶层。例如，以半导体制作磊晶层，并于成形期间植入掺杂物，以产出具有精确掺杂物且不含氧及/或碳等杂质。 化学气相沉积技术中，包含有一种称为金属有机化学气相沉积(MOCVD)的技术。在MOCVD技术中，一种或多种反应气体用以携带一种或多种气相反应物及/或前驱物(precursor)进入包含有一种或多种基板(一个或多个晶圆)的反应室。基板的背面通常以射频感应或电阻的方式加热，用以提高基板及其周围的温度，一种或多种化学反应将会产生，将一种或多种气相的反应物及/或前驱物转换为固态生成物并沉积于基板的表面。以MOCVD形成薄膜的工艺质量的优良与否，取决于反应器(reactor)内部气体流动的稳定性、温度的控制与导入反应气体的方式等因素，各参数对于沉积物的均匀性(uniformity)的影响重大。一般来说，基板旋转装置可以带动晶圆旋转，借此提高晶圆上方气体浓度均匀性，得到一致的薄膜厚度。借由旋转晶圆也可以提高下方受热均匀性，得到较佳的薄膜质量。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种薄膜沉积系统，包含一载盘；一中心盘，设置于载盘的中心位置，中心盘的周缘具有一中心斜面；及至少一承载器，设置于该载盘上并位于中心盘外围，分别用以承载至少一基板，该至少一承载器的周缘具有一承载斜面与中心斜面接触。其中，当载盘旋转带动至少一承载器对载盘的一载盘中心轴进行一公转以及当中心盘固定不旋转时，在承载斜面与中心斜面接触下，使得至少一承载器同时进行一自转。其中，当该载盘带动该至少一承载器对该载盘的一载盘中心轴进行一公转时，可借由控制该中心盘一旋转方向与速度，在该承载斜面与该中心斜面接触下，调整该至少一承载器的一自转方向与速度。其中，当该载盘固定不旋转与该中心盘旋转时，在该承载斜面与该中心斜面接触下，使得该至少一承载器进行一自转。其中，至少一承载器中，只有一个承载器的承载斜面与中心斜面接触，且任两个承载器的该些承载斜面相互接触并以相反的方向旋转。
其中，至少一承载器中，任两个承载器的该些承载斜面相互接触并以相反方向旋转，其中一个承载斜面接触该中心斜面，另一承载斜面未接触该中心斜面。其中，中心斜面或承载斜面为一粗糙表面。其中，中心斜面为半径由上往下增加的态样，承载斜面为半径由上往下缩小的态样。其中，中心斜面为半径由上往下缩小的态样，承载斜面为半径由上往下增加的态样。其中，更包含一中心轴及至少一马达，其中中心轴包含有一内层轴及一外层轴，分别连接中心盘及载盘，至少一马达连接内层轴及一外层轴，可分别驱动中心盘及载盘旋转。
其中，更包含有一旋转壳，连接载盘；一内齿轮，设于旋转壳的底部；一驱动齿轮，与内齿轮啮合；及一马达，连接并驱动外齿轮。其中，更包含一腔壁及一盖体，其中盖体与该腔壁结合并设有一第一扣合件，中心盘设有一第二扣合件；第一扣合件与第二扣合件可结合而将中心盘固定于盖体下方。其中，承载器以石墨制作。本发明在于提供一种薄膜沉积系统，尤指一种利用摩擦力带动承载器自转的薄膜沉积系统，利用斜面构造相互带动，不但可以增加摩擦面积，而且有地心引力或重力所造成下压，运作后不会过度减少摩擦面积，此外此斜面摩擦后更增加硬度达到有效带动承载器自转效果，又简化系统元件的构造，增加承载器配置的致密度，提高单位时间的产能。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图I为本发明旋转机构一实施例的示意图。图2为如图I所示旋转机构一实施例的剖面图。图3为本发明的旋转机构另一实施例的剖面图。图4为本发明薄膜沉积系统一实施例的剖面图。图5为本发明旋转机构另一实施例的示意图。图6为本发明旋转机构又一实施例的示意图。图7为本发明旋转机构又一实施例的示意图。图8为本发明旋转机构又一实施例的示意图。其中，附图标记10 :旋转机构12 :载盘121 :承载座14:中心盘141:中心斜面145 :第二扣合件15 :驱动模块150:中心轴151:内层轴153:外层轴155 :马达16 :承载器161 :承载斜面18 :基板30 :旋转机构35 :驱动模块350:旋转壳351:内齿轮
353 :马达355 :驱动齿轮40:薄膜沉积系统42:腔壁44 :盖体441 :第一扣合件45 :反应室451 :排气通道46 :供气装置48 :加热器52:中心盘521 :中心斜面54 :第一承载器541 :承载斜面
56 :第二承载器561 :承载斜面58 :第三承载器581 :承载斜面50:载盘82:中心盘821:中心斜面84 :承载器841 :承载斜面
具体实施例方式请参考图1，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构一实施例的示意图。如图所示，本发明薄膜沉积系统的旋转机构10包含有一载盘12、一中心盘14及至少一承载器16。其中，中心盘14设置于载盘12的中心位置，中心盘14的周缘具有一中心斜面141。各承载器16设置于载盘12上的承载座121并位于中心盘14的外围，分别用以承载至少一基板18。各承载器16的周缘分别具有一承载斜面161，各承载斜面161分别与中心盘14的中心斜面141接触。一实施例中，当载盘12旋转时,载盘12上的各承载器16对着载盘12的一载盘中心轴进行公转，例如各承载器16绕着一圆形轨道或一规律轨道移动。控制载盘12的中心位置的中心盘14固定不旋转、或中心盘14与载盘12反方向旋转、或中心盘14与载盘12同方向旋转、或者控制中心盘14与载盘12两者有相对速度时，即可利用中心斜面141与承载斜面161间的摩擦力，加上各承载器16进行公转运动，来驱动各承载器16对着承载器16本身轴心产生自转，即在载盘12带动各承载器16进行公转时，配合中心斜面141与承载斜面161的摩擦力，使得各承载盘16产生自转。上述承载器16通过同时进行公转及/或自转运动来达到形成厚度均匀薄膜的目的。另一实施例中，当载盘12不旋转而只有中心盘14旋转时，则各承载器16无公转运动，但中心盘14旋转下，带动中心斜面141与承载斜面161间的摩擦力，将带动各承载器16于原位置进行自转。再一实施例中，中心盘14与载盘12同时旋转下，并控制两者一定速度比下，亦可产生纯公转而无自转情况，上述两实施例转动方式，亦可在适当控制反应物产生较均匀厚度薄膜。请参考图2，其为如图I所示旋转机构一实施例的剖面图。如图2所示，本发明一实施例的薄膜沉积系统中尚包含有一驱动模块15。该驱动模块15包含有一中心轴150及至少一马达155。其中，载盘12与中心盘14以中心轴150支撑。其中，中心轴150包含有一内层轴151及一外层轴153，分别用以支撑中心盘14与载盘12。中心轴150的下方设有一马达155或多个马达，用以驱动内层轴151及/或外层轴153旋转，借以带动中心盘14及/或载盘12旋转。在本发明的一实施例中，当中心盘14固定未旋转，而载盘12旋转时，载盘12带动至少一承载器16进行公转，加上在中心斜面141与承载斜面161间的摩擦力带动下，至少一承载器16同时对着其轴心以与载盘12相同的方向自转。在本发明的另一实施例中，若中心盘14与载盘12以相反的方向旋转，载盘12带动至少一承载器16进行公转，加上在中心斜面14 1与承载斜面161间的摩擦力带动下，至少一承载器16同时产生与载盘12相同方向的自转。在本发明的又一实施例中，若中心盘14与载盘12以相同的方向旋转，载盘12带动至少一承载器16进行公转，加上在中心斜面141与承载斜面161间的摩擦力带动下，至少一承载器16同时产生与载盘12相同或不同方向的自转。在本发明的又一实施例中，若中心盘14与载盘12以相同的方向旋转,控制两者一定速度比下，则可控制至少一承载器16仅对着载盘12的轴心进行公转，而不产生自转，例如自转速度为零。在本发明的又一实施例中，若载盘12未旋转而中心盘14旋转时,贝U在中心斜面141与承载斜面161间的摩擦力带动下，至少一承载器16将产生与中心盘14相反方向的自转，而无公转。请参考图3，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构另一实施例的剖面图。如图所示，本发明薄膜沉积系统的旋转机构30包含有一载盘12、一中心盘14、至少一承载器16及一驱动模块35。其中，驱动模块35包含有一旋转壳350及一马达353。旋转壳350固设于载盘12的下方，旋转壳350的底部设有一内齿轮351，马达353则连接有一驱动齿轮355，并以驱动齿轮355与内齿轮351相啮合。借由马达353驱动驱动齿轮355，再带动内齿轮351与旋转壳350旋转，而固设于旋转壳350上的载盘12亦可被带动旋转。本实施例的中心盘14可如图2所示，以一中心轴150支撑。利用本实施例的构造，同样可控制驱动载盘12与中心盘14分别以固定不旋转、同向旋转、反向旋转，以及转速上不同的搭配方式，使至少一承载器16产生不同转速或不同方向的自转，以及公转与不公转的各式态样。此部分与图3的说明原理相同，在此不再重复说明运作。请参考图4，其为本发明薄膜沉积系统一实施例的剖面图。如图所示，本发明的薄膜沉积系统40包含有一腔体、一载盘12、一中心盘14、至少一承载器16、一供气装置46及至少一加热器48。其中，腔体包含有一腔壁42及一盖体44。载盘12设置于腔体中，载盘12上有盖体44与载盘12旁边的腔壁42结合，且载盘12中心位置设有一中心盘14，承载器16则设于该载盘上中心盘14的周边，分别用以承载至少一基板(未显示)。加热器48设置于载盘12的下方，用以对各基板加热。供气装置46可设计与盖体44结合或分离方式，用以提供反应气体。反应气体进入反应室45后，加上基板及其周边温度的触发而产生化学反应，并产生固态的生成物沉积于基板上。反应后的气体则经由排气通道451排出腔体之外。其中，中心盘14的周缘具有一中心斜面141，承载器16的周缘分别具有一承载斜面161。承载器16的承载斜面161分别与中心盘14的中心斜面141接触。当载盘12与中心盘14以不同的方式搭配旋转时，可因中心斜面141与承载斜面161的摩擦力，带动承载器16产生公转与自转的各式不同搭配方式。借由承载器16进行公转或自转，可提高承载器16上所承载的基板上方气体浓度的均匀性，亦可提高基板受热的均匀性，借以提高薄膜的质量与薄膜厚度的均匀性。在本发明的一实施例中，该载盘12及中心盘14可选择以图2所示的驱动模块15分别驱动，亦可选择以图3所示的驱动模块35驱动。在本发明的一实施例中，该盖体44可设有一第一扣合件441，该中心盘14亦设有对应的一第二扣合件145。当第一扣合件441与第二扣合件145结合后，即可将中心盘14固定于盖体44的下方。在本发明的一实施例中，第一扣合件一端可外接马达，借由马达旋转该第一扣合件441而驱动中心盘14旋转。
请参考图5，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构另一实施例的示意图。如图所示，本实施例的载盘50上设置有一中心盘52及多个承载器(例如第一承载器54、第二承载器56及第三承载器58)。中心盘52具有一中心斜面521,各承载器54、56、58分别具有一承载斜面541、561、581。其中承载斜面541与中心斜面521相互接触，在载盘50旋转后，承载斜面541与中心斜面521产生相反方向旋转(或中心盘52与第一承载器54产生相反方向旋转)，而各相互接触的承载斜面，如承载斜面541与561、承载斜面561与581等相互接触，亦产生相反方向旋转。当然我们也可以只有中心盘52旋转带动第一承载器54，再通过第一承载器54去带动如第二承载器56及第三承载器58产生自转。或者一实施例中载盘50与中心盘52以同方向或不同方向旋转来带动第一承载器54旋转，然后再通过第一承载器54去带动如第二承载器56及第三承载器58产生自转及公转。在本实施例中，仅第一承载器54的承载斜面541与中心盘52的中心斜面521接触，其余承载器(例如第二承载器56、第三承载器58)的斜面(例如承载斜面561、581)分别依序与前一承载器(例如第一承载器54、第二承载器56)的斜面接触。借由第一承载器54与中心盘52的接触，加上载盘50及/或中心盘52旋转时，带动各承载器54、56、58公转
及/或自转。利用本实施例的构造，可减少各承载器间的距离，于有限的载盘50范围中设置更多承载器，借以增加可承载的基板数量，提高单位间的产量。请参考图6，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构又一实施例的示意图。如图所不，在本实施例的载盘50上设置有一中心盘52、多个第一承载器54及多个第二承载器56。其中一个第一承载器54与一个第二承载器56构成一组并相互接触形成两者以相反方向旋转，其中每一个第一承载器54的承载斜面541 (内部虚线)分别与中心盘52的中心斜面521接触，每一个第二承载器56的承载斜面561 (内部实线)分别与对应的第一承载器54的承载斜面541接触。各承载器54、56围绕中心盘52周围设置。借由各第一承载器54与中心盘52的接触，加上载盘50及/或中心盘52旋转时，分别带动各第一承载器54及各第二承载器56产生公转及/或自转。在本实施例中，除可减少各承载器间的距离之外，各承载器尚可具有较佳的自转驱动力，各承载器的转速较为平均。请参考图7，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构又一实施例的示意图。如图所示，在本实施例的载盘50上设置有一中心盘52、多个第一承载器54及多个第二承载器56 (在此以一个第一承载器54与一个第二承载器56为简单不意)。其中，各第一承载器54的承载斜面541分别与中心盘52的中心斜面521接触，并围绕中心盘52设置。各第二承载器56的承载斜面561分别与对应的第一承载器54的承载斜面541接触，并围绕于第一承载器54的外围设置。利用本实施例的构造，可于较大的载盘50设置较多的承载器54、56，借以增加可承载的基板数量，借以提高单位时间的产能。请参考图8，其为本发明薄膜沉积系统的旋转机构又一实施例的示意图。前述各实施例中，皆以中心盘14、52的中心斜面141、521为半径由上往下增加，而各承载器16及第一承载器54的承载斜面161、541为半径由上往下缩小的态样进行说明。本发明的中心斜面821及承载斜面841亦可如图8所示，即中心盘82的中心斜面821为半径由上往下缩小，而各承载器84的承载斜面841为半径由上往下增加的态样。其余构造则与前述各实施例相同。上述斜面构造相互带动，不但可以增加摩擦面积，而且有地心引力或重力造成下压，运作后不会过度减少摩擦面积，此外此斜面摩擦后更增加硬度达到有效带动承载器自转效 果O前述各实施例中，相互接触的两斜面(例如中心斜面141、821或承载斜面161、841)为一粗糙表面为较佳。前述各实施例中，各承载器以石墨制作为较佳。利用本发明的薄膜沉积系统的旋转机构，可简化系统元件的构造，增加承载器配置的致密度，提高单位时间的产能。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种薄膜沉积系统，其特征在于，包含 一载盘; 一中心盘，设置于该载盘的中心位置，该中心盘的周缘具有一中心斜面；及 至少一承载器，设置于该载盘上并位于中心盘外围，分别用以承载至少一基板，该至少一承载器的周缘具有一承载斜面与该中心斜面接触。
2.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，当该载盘旋转带动该至少一承载器对该载盘的一载盘中心轴进行一公转以及当该中心盘固定不旋转时，在该承载斜面与该中心斜面接触下，使得该至少一承载器同时进行一自转。
3.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，当该载盘带动该至少一承载器对该载盘的一载盘中心轴进行一公转时，可借由控制该中心盘一旋转方向与速度，在该承载斜面与该中心斜面接触下，调整该至少一承载器的一自转方向与速度。
4.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，当该载盘固定不旋转与该中心盘旋转时，在该承载斜面与该中心斜面接触下，使得该至少一承载器进行一自转。
5.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，该至少一承载器中，只有一个承载器的承载斜面与中心斜面接触，且任两个承载器的该些承载斜面相互接触并以相反的方向旋转。
6.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，该至少一承载器中，任两个承载器的该些承载斜面相互接触并以相反方向旋转，其中一个承载斜面接触该中心斜面，另一承载斜面未接触该中心斜面。
7.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，该中心斜面或该承载斜面为一粗糙表面。
8.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，该中心斜面为半径由上往下增加的态样，该承载斜面为半径由上往下缩小的态样。
9.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，该中心斜面为半径由上往下缩小的态样，该承载斜面为半径由上往下增加的态样。
10.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，更包含一中心轴及至少一马达，其中该中心轴包含有一内层轴及一外层轴，分别连接该中心盘及该载盘，该至少一马达连接该内层轴及一外层轴，分别驱动该中心盘及该载盘旋转。
11.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，更包含有 一旋转壳，连接该载盘； 一内齿轮，设于该旋转壳的底部； 一驱动齿轮，与该内齿轮啮合；及 一马达，连接并驱动该外齿轮。
12.根据权利要求I所述的薄膜沉积系统，其特征在于，更包含一腔壁及一盖体，其中该盖体与该腔壁结合并设有一第一扣合件，该中心盘设有一第二扣合件；该第一扣合件与第二扣合件可结合而将该中心盘固定于该盖体下方。
全文摘要
本发明公开一种薄膜沉积系统，尤指一种利用摩擦力带动承载器自转的薄膜沉积系统，包含有一载盘、一中心盘及至少一承载器。其中，中心盘的周缘具有一中心斜面，各承载器的周缘分别具有一承载斜面，利用中心斜面与承载斜面接触，可于载盘或中心盘旋转时，带动各承载器公转及/或自转。本发明提供的薄膜沉积系统，可简化系统元件的构造，增加承载器配置的致密度，提高单位时间的产能。
文档编号C23C16/458GK102899719SQ20121031071
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者于伯渊, 刘恒 申请人:绿种子材料科技股份有限公司