CN103628035A - 一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体薄膜沉积设备，具体地说是一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，包括上下设置的金属圆盘和陶瓷圆盘，金属圆盘上表面有若干圆柱凸台，圆柱凸台的直径略小于或等于晶圆直径，相邻凸台的距离大于晶圆直径，金属圆盘的下表面一般为平面，也可以有其他特征。陶瓷圆盘上有若干通孔，通孔位置与金属圆盘上的圆柱凸台位置相吻合，通孔直径略大于圆柱凸台直径。若通孔直径略小于或等于晶圆直径，通孔上端面需要有直径略大于晶圆的晶圆沟槽；若通孔直径略大于晶圆直径，则不需要晶圆沟槽。本发明可以将等离子体的密度集中到反应区域，提供沉积速率，同时杜绝边缘放电现象发生，改善等离子体分布，降低边缘效应，改善成膜均匀性。

Description

一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构

技术领域

本发明涉及半导体薄膜沉积设备，具体地说是一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构。

背景技术

薄膜沉积技术的原理是将晶圆置于真空环境中，通入适量的反应气体，利用气体的物理变化和化学反应，在晶圆表面形成固态薄膜。

与晶圆载台相关的中国专利，如公开日为2010年8月25日、公开号为CN201562672U的中国专利，公开日为2003年6月25日、公开号为CN2558077Y的中国专利，公开日为1999年4月28日、公开号为CN1215226A的中国专利，公开日为2010年1月6日、公开号为CN101621020A，公开日为2009年9月16日、公开号为CN201311921Y的中国专利等，存在着以下的不足之处：均为单晶圆载台，适用于大尺寸晶圆的批量生产，但不适用于小尺寸晶圆的批量生产和科研型设备。

目前，小尺寸晶圆（载台上放置的晶圆超过1个即为小尺寸晶圆）批量生产，采用如图1所示的晶圆载台。在晶圆载台1上加工出若干个与小尺寸晶圆匹配的放置沟槽，将小尺寸晶圆分别放在沟槽内。这种晶圆载台在晶圆加热时，片内均匀性和片间均匀性较差，沉积速率慢。

发明内容

为了改善小尺寸晶圆的片内均匀性和片间均匀性、提高沉积速率，本发明的目的在于提供一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构。该晶圆载台结构可以将等离子体的密度集中到反应区域，提供沉积速率，同时杜绝边缘放电现象发生，改善等离子体分布，降低边缘效应，改善成膜均匀性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括上下设置的两个圆盘，其中位于下方的圆盘表面均布有多个凸台，位于上方的圆盘开有与所述凸台相对应的通孔，凸台插入通孔中；每个凸台上均放置有晶圆。

其中：所述凸台为圆柱形，凸台的直径小于或等于晶圆直径，相邻两凸台中心线间的距离大于晶圆直径；所述通孔直径大于凸台直径；所述通孔直径大于晶圆直径；

所述通孔直径小于或等于晶圆直径，在通孔上部设有大于晶圆直径的晶圆沟槽；所述晶圆沟槽沿径向向外设置，晶圆沟槽与通孔之间形成一平台，所述晶圆放置在凸台上表面及所述平台上；

所述位于下方的圆盘为金属圆盘，位于上方的圆盘为陶瓷圆盘。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明通过在金属圆盘上放置陶瓷圆盘，可以将等离子体的密度集中到反应区域，提高沉积速率。

2．本发明通过在金属圆盘上放置陶瓷圆盘，可以杜绝边缘放电现象发生，改善等离子体的分布，提高成膜工艺的均匀性。

3．本发明能够使晶圆在工艺过程中保持在原位，不滑动。

4．本发明能够合理放置多个晶圆，保证单批次工艺的产量。

5．本发明结构简单，安装维护方便。

附图说明

图1为现有沉积小尺寸晶圆的晶圆载台结构示意图；

图2为本发明的结构爆炸图；

图3为本发明的结构装配图；

图4为本发明通孔直径小于或等于晶圆直径的结构剖面图；

图5为本发明通孔直径大于晶圆直径的结构剖面图；

图6为薄膜沉积设备的剖面图；

其中：1为现有技术的晶圆载台，211、221为金属圆盘，212、222为陶瓷圆盘，3为凸台，4为通孔，5晶圆沟槽，6为晶圆，7为喷淋结构，8为加热盘，9为工艺腔室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图2、图3所示，本发明的晶圆载台结构包括上下设置的两个圆盘，位于下方的圆盘为金属圆盘，材质可为6061铝合金，位于上方的圆盘为陶瓷圆盘。

金属圆盘的上表面均布有多个凸台3，下表面一般为平面，也可以根据需要制成所需形状；凸台3为圆柱形，凸台3的直径小于或等于晶圆6的直径，相邻两凸台3的中心线间的距离大于晶圆6的直径。

陶瓷圆盘上开有数量与凸台3相等的通孔4，每个通孔4对应一个凸台3，各凸台3插入通孔4中，每个凸台3上均放置有晶圆6。通孔4的直径大于凸台3的直径，即凸台3与通孔4为间隙配合。

如图4所示，金属圆盘211的上表面均布了多个凸台3，陶瓷圆盘212上开设了与凸台3数量相等的通孔4；通孔4的直径小于或等于晶圆6的直径（图中为通孔直径小于晶圆直径），则在通孔4的上部沿径向向外设置晶圆沟槽5，该晶圆沟槽5的直径要大于晶圆6的直径，以便于取放晶圆；晶圆沟槽5与通孔4之间形成一平台，晶圆沟槽5的底面与凸台3的上表面共面，晶圆6放置在凸台3的上表面及所述平台上。晶圆沟槽5的底面低于或高于凸台3的上表面均可，晶圆沟槽5的底面低于凸台3的上表面，晶圆6就与凸台3接触，晶圆沟槽5的底面高于凸台3的上表面，晶圆6就与晶圆沟槽5的底面接触；本实施例的晶圆沟槽5的底面与凸台3的上表面共面，图中晶圆6的直径大于凸台3的直径，晶圆6放置在凸台3的上表面及所述平台上。

如图5所示，金属圆盘221的上表面均布了多个凸台3，陶瓷圆盘222上开设了与凸台3数量相等的通孔4；通孔4的直径大于晶圆6的直径，则不需要晶圆沟槽5，即通孔4的内壁为圆滑的光孔；图中晶圆6的直径等于凸台3的直径，晶圆6放置在凸台3的上表面，与通孔4的内壁之间留有间隙。

本发明的晶圆载台结构，在晶圆6放置后，晶圆6的上表面与陶瓷圆盘的上表面之间的相对高度可根据不同工艺情况进行选择。本发明的金属圆盘及陶瓷圆盘的形状可根据需要改变盘的形状。

如图6所示，使用时，将陶瓷圆盘222放置在金属圆盘221之上，金属圆盘221的凸台3插入陶瓷圆盘222的通孔4中，在每个凸台3上放置一个晶圆6，将放好晶圆6的载台放入工艺腔室9内的加热盘8上，由喷淋结构7向晶圆6的表面喷气体，进行沉积工艺。

Claims (7)

1.一种批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：包括上下设置的两个圆盘，其中位于下方的圆盘表面均布有多个凸台，位于上方的圆盘开有与所述凸台相对应的通孔，凸台插入通孔中；每个凸台上均放置有晶圆。

2.按权利要求1所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述凸台为圆柱形，凸台的直径小于或等于晶圆直径，相邻两凸台中心线间的距离大于晶圆直径。

3.按权利要求1或2所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述通孔直径大于凸台直径。

4.按权利要求1或2所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述通孔直径大于晶圆直径。

5.按权利要求1或2所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述通孔直径小于或等于晶圆直径，在通孔上部设有大于晶圆直径的晶圆沟槽。

6.按权利要求5所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述晶圆沟槽沿径向向外设置，晶圆沟槽与通孔之间形成一平台，所述晶圆放置在凸台上表面及所述平台上。

7.按权利要求1所述批量生产小尺寸晶圆的晶圆载台结构，其特征在于：所述位于下方的圆盘为金属圆盘，位于上方的圆盘为陶瓷圆盘。

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