[发明专利]薄膜沉积系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料制作系统，尤其涉及一种形成半导体磊晶层的加热系统。举例而言，本发明可应用于金属有机化学气相沉积工艺，但事实上，本发明具有更广泛的应用范围。

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。单晶薄膜经常做为积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，一种或多种承载气体(carrier gas)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(圆片))的反应腔。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。

请参阅图1，现有技术中基板翘曲的示意图。基板110(例如晶圆)放置于一基板座(substrate holder)120上。如图所示，基板110翘曲一垂直距离ΔZ。基板翘曲经常因晶格不匹配(lattice mismatch)所产生的应力引起。

请参阅图2A及图2B，是现有技术中利用电阻加热器通过基板座120加热基板110的示意图。电阻加热器200包含有加热电阻210、反射板220、石墨承盘230及石英外壳240。加热电阻210包含一或多个电阻212、214及216。各电阻212、214及216的温度通常可分别调整。加热电阻210通常利用热辐射加热石墨承盘230。因石墨承盘230具有高热传导性，可快速达到温度一致，故用以通过基板座120加热基板110。

当基板110经由基板座120加热时，基板110的翘曲将导致温度不均匀，造成MOCVD所产生的一种或多种固态生成物在基板上的沉积的不均匀。温度不均匀将会对，例如材料品质的一致性、材料的组成及/或薄膜应力等，产生不利的影响。

因此，业界对改善基板加热的技术具有高度期望。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料制作系统，尤指一种形成半导体磊晶层的加热系统。举例而言，本发明可应用于金属有机化学气相沉积工艺，但事实上，本发明具有更广泛的应用范围。

在一实施例中，用以在一或多个基板上形成一或多层的一或多种材质的系统中，包含有可围绕承盘轴旋转的承盘元件、至少一基板座直接或间接设于该承盘元件上，并设置成承载该一或多个基板。该基板座可使该一或多个基板围绕该承盘轴旋转。该系统尚包含至少一加热元件设置成不经由该承盘元件与基板座而直接加热该一或多个基板。该加热元件设置成可于该一或多个基板围绕承盘轴旋转时使该一或多个基板具有一第一温度，且该第一温度沿该承盘轴的径向为定值。

在另一实施例中，用以在一或多个基板上形成一或多层的一或多种材质的系统中，包含有可围绕承盘轴旋转的承盘元件、至少一基板座直接或间接设于该承盘元件上，并设置成承载该一或多个基板。该基板座可使该一或多个基板围绕该承盘轴旋转。该系统还包含至少一加热元件设置成不经由该承盘元件与基板座直接加热该一或多个基板。该加热元件配置成可于该一或多个基板围绕承盘轴旋转时使该一或多个基板具有一第一温度，且该第一温度沿该承盘轴的一第一径向为定值。该加热元件包含多个第一加热电阻及多个第二加热电阻。各第一加热电阻沿该承盘轴的一第二径向设置，各第二加热电阻分别电性连接该多个第一加热电阻中的至少两个加热电阻。

在又一实施例中，用以在一或多个基板上形成一或多层的一或多种材质的系统中，包含有可围绕承盘轴旋转的承盘元件、至少一基板座直接或间接设于该承盘元件上，用以承载该一或多个基板。该基板座可令该一或多个基板围绕该承盘轴旋转。该系统还包含至少一加热元件用以加热该一或多个基板。各基板包含一面向加热元件的表面且具有一翘曲高度，该加热元件远离该基板表面一距离设置。其中该距离为该翘曲高度的20倍以上。