內(nèi)部腔室旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、可供選擇的旋轉(zhuǎn)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施方式大體關(guān)于快速熱處理(rapid thermal processing ;RTP)腔室，且更具體地說(shuō)，關(guān)于具有內(nèi)部旋轉(zhuǎn)裝置的真空RTP腔室。
現(xiàn)有技術(shù)
[0003]RTP系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成在將基板的處置(handling)最小化的同時(shí)增加基板的制造產(chǎn)量(throughput)。此處所指的基板類(lèi)型包括用于超大規(guī)模集成(ultra-large scaleintegrated ；ULSI)電路的那些基板。RTP指的是若干不同工藝，包括快速熱退火(rapidthermal annealing ;RTA)、快速熱清潔(rapid thermal cleaning ;RTC)、快速熱化學(xué)氣相沉積(rapid thermal chemical vapor deposit1n ;RTCVD)、快速熱氧化(rapid thermaloxidat1n ；RT0)及快速熱氮化(rapid thermal nitridat1n ；RTN)。
[0004]在熱處理期間對(duì)基板的表面處理的均勻性對(duì)生產(chǎn)均一的器件也很關(guān)鍵。舉例而言，在借助RT0或RTN的互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(complementarymetal-oxide-semiconductor ；CM0S)棚■介質(zhì)(gate dielectric)形成的特定應(yīng)用中，棚.介質(zhì)的厚度、生長(zhǎng)溫度及均勻性是關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)影響總體器件性能及制造成品率(yield)。因此，將溫度不均勻性最小化的技術(shù)至關(guān)重要。
[0005]實(shí)現(xiàn)溫度均勻性的一種方式是通過(guò)在處理期間旋轉(zhuǎn)基板。這消除了沿(along)方位自由度(azimuthal degree-of-freedom)的溫度相依性。按常規(guī)已使用磁懸浮轉(zhuǎn)子(magnetically-levitated rotor)系統(tǒng)來(lái)旋轉(zhuǎn)基板。然而，在基板尺寸較大時(shí)的成本令人望而卻步，同時(shí)還有電噪聲抗擾性(electrical noise immunity)及磁親合不足問(wèn)題。
[0006]因此，RTP腔室內(nèi)需要一種改良的旋轉(zhuǎn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施方式大體關(guān)于一種RTP腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置。在一個(gè)實(shí)施方式中，該旋轉(zhuǎn)裝置包括圓柱形內(nèi)座圈(inner race)，該圓柱形內(nèi)座圈具有薄壁及自該薄壁延伸的環(huán)形部分。薄壁的圓柱形表面垂直于環(huán)形部分的平面(flat surface)。旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)一步包括:多個(gè)多孔止推軸承(thrust bearing)，所述多個(gè)多孔止推軸承以第一間隔關(guān)系鄰接環(huán)形部分的平面而設(shè)置，該第一間隔關(guān)系容許圓柱形內(nèi)座圈相對(duì)于多個(gè)多孔止推軸承的旋轉(zhuǎn)；多個(gè)多孔徑向軸承(radial bearing)，所述多個(gè)多孔徑向軸承以第二間隔關(guān)系鄰接薄壁的圓柱形表面而設(shè)置，該第二間隔關(guān)系容許圓柱形內(nèi)座圈相對(duì)于多個(gè)多孔徑向軸承的旋轉(zhuǎn)；及靜止支撐環(huán)，該靜止支撐環(huán)以第一間隔關(guān)系緊固多個(gè)多孔止推軸承及以第二間隔關(guān)系緊固多個(gè)多孔徑向軸承。在兩個(gè)多孔止推軸承之間緊固各個(gè)多孔徑向軸承。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種熱處理腔室。該熱處理腔室包括形成內(nèi)部空間的腔室主體及設(shè)置于該內(nèi)部空間中的旋轉(zhuǎn)裝置。旋轉(zhuǎn)裝置包括圓柱形內(nèi)座圈，該圓柱形內(nèi)座圈具有薄壁及自該薄壁延伸的環(huán)形部分。薄壁的圓柱形表面垂直于環(huán)形部分的平面。旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)一步包括:多個(gè)多孔止推軸承，所述多個(gè)多孔止推軸承以第一間隔關(guān)系鄰接環(huán)形部分的平面而設(shè)置，該第一間隔關(guān)系容許圓柱形內(nèi)座圈相對(duì)于多個(gè)多孔止推軸承的旋轉(zhuǎn)；多個(gè)多孔徑向軸承，所述多個(gè)多孔徑向軸承以第二間隔關(guān)系鄰接薄壁的圓柱形表面而設(shè)置，該第二間隔關(guān)系容許圓柱形內(nèi)座圈相對(duì)于多個(gè)多孔徑向軸承的旋轉(zhuǎn)；及靜止支撐環(huán)，該靜止支撐環(huán)以第一間隔關(guān)系緊固多個(gè)多孔止推軸承及以第二間隔關(guān)系緊固多個(gè)多孔徑向軸承。在兩個(gè)多孔止推軸承之間緊固各個(gè)多孔徑向軸承。旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)一步包括連接至各個(gè)多孔止推軸承的第一氣體供應(yīng)管線及連接至各個(gè)多孔徑向軸承的第二氣體供應(yīng)管線。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種用于旋轉(zhuǎn)基板的方法。該方法包括用線性弧形馬達(dá)旋轉(zhuǎn)圓柱形內(nèi)座圈。將基板支撐件緊固至圓柱形內(nèi)座圈。該方法進(jìn)一步包括將氣體供應(yīng)至多個(gè)多孔止推軸承以在第一氣墊上支撐圓柱形內(nèi)座圈，及將氣體供應(yīng)至多個(gè)多孔徑向軸承以在第二氣墊上使圓柱形內(nèi)座圈位于中心。
_0] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0011]因此，以可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可通過(guò)參照實(shí)施方式來(lái)獲得上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更具體的描述，這些實(shí)施方式中的一些實(shí)施方式圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅圖示出本發(fā)明的典型實(shí)施方式，且因此這些附圖不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他等效的實(shí)施方式。
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的處理腔室的橫截面視圖。
[0013]圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的多個(gè)止推軸承及徑向軸承的頂視圖。
[0014]圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的空氣軸承的進(jìn)氣口及氣體管線的橫截面視圖。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的靜止支撐環(huán)及線性弧形馬達(dá)的等角(isometric)視圖。
[0016]圖5A至圖5B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)組件。
[0017]為促進(jìn)理解，已盡可能使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)示各圖所共有的相同元件。應(yīng)預(yù)期，在一個(gè)實(shí)施方式中所公開(kāi)的元件可有益地用于其他實(shí)施方式而無(wú)需贅述。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的實(shí)施方式大體關(guān)于RTP腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置。旋轉(zhuǎn)裝置包括圓柱形內(nèi)座圈、多個(gè)止推軸承及多個(gè)徑向軸承。在操作期間，這些軸承產(chǎn)生氣墊，該氣墊防止旋轉(zhuǎn)部分接觸靜止部分。
[0019]圖1是具有設(shè)置在里面的旋轉(zhuǎn)裝置102的處理腔室100的橫截面視圖。處理腔室100包括界定工藝空間106的腔室主體104。在工藝空間106中設(shè)置窗108。窗108可由石英形成。在窗108下方設(shè)置輻射能源110。輻射能源110被配置成將輻射能導(dǎo)向工藝空間106。將反射板112耦接至工藝空間106內(nèi)部的腔室主體104的上壁114。可將多個(gè)熱傳感器116設(shè)置成穿過(guò)反射板112。可將各個(gè)傳感器116連接至高溫計(jì)118。
[0020]旋轉(zhuǎn)裝置102包括靜止支撐組件(下文描述)及旋轉(zhuǎn)組件，該旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)環(huán)120及由旋轉(zhuǎn)環(huán)120支撐的邊緣環(huán)122。在邊緣環(huán)122上設(shè)置基板124，且將基板124及邊緣環(huán)122定位于輻射能源110上方，使得輻射能源110可加熱基板124及邊緣環(huán)122兩者。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板124被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)圓形支撐件上而不是由旋轉(zhuǎn)環(huán)120及邊緣環(huán)122支撐。旋轉(zhuǎn)組件進(jìn)一步包括支撐構(gòu)件126及內(nèi)座圈128。內(nèi)座圈128是圓柱形的，且具有薄壁152及自薄壁152延伸的環(huán)形部分154。薄壁152的圓柱形表面156垂直于環(huán)形部分154的平面158。
[0021]線性弧形馬達(dá)130使旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)。線性弧形馬達(dá)130可包括線圈單元132、磁體單元134及編碼器136。在編碼器支撐件138上設(shè)置編碼器136。線性弧形馬達(dá)130可為可購(gòu)自Loomis, California(美國(guó)加州盧米斯)的Applimot1n公司的LARC系列馬達(dá)。磁體單元134可被鍍鎳或取決于應(yīng)用而被密封。
[0022]將旋轉(zhuǎn)組件靜置于靜止支撐組件上，該靜止支撐組件包括靜止支撐環(huán)140、多個(gè)徑向軸承144、多個(gè)止推軸承146及座圈支撐件148。在座圈支撐件148上設(shè)置靜止支撐環(huán)140及軸承144、146。徑向軸承及止推軸承可為可購(gòu)自Aston, Pennsylvania(美國(guó)賓州阿斯頓)的NEWWAY Air Bearings (NEWWAY空氣軸承公司)的多孔空氣軸承。鄰接環(huán)形部分154的平面158設(shè)置多個(gè)多孔止推軸承146。當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置102不處于操作中時(shí)，可將內(nèi)座圈128靜置于止推軸承146上。
[0023]鄰接薄壁152的圓柱形表面156設(shè)置多個(gè)多孔徑向軸承144。圓柱形薄壁152具有一種半徑，該半徑比外接(circumscribe)所有徑向軸承144的圓的半徑更小。當(dāng)旋轉(zhuǎn)組件不處于操作中時(shí)，圓柱形內(nèi)座圈128可被偏心(off cente