CN107068608A - 晶圆支撑结构，以及用于制造半导体的器件及其方法 - Google Patents

晶圆支撑结构，以及用于制造半导体的器件及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供一种在半导体制造中的晶圆支撑结构、以及器件和用于制造半导体的方法。根据本发明的一些实施例，在半导体制造中的晶圆支撑结构包括透明环和至少两个臂。臂连接至透明环。

Description

晶圆支撑结构，以及用于制造半导体的器件及其方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，具体地，涉及一种晶圆支撑结构，以及用于制造半导体的器件及其方法。
背景技术
半导体产业已经经历了指数式增长。集成电路，诸如微处理器、存储器以及其他高密度器件具有对外延生长硅晶圆的增加的需求。半导体制造需要精确控制制造工艺参数，以便减少操作和工艺变化并且提高晶圆的质量、性能和产量。
在半导体的制造工艺中，重要的步骤是晶圆温度控制。在制造工艺期间，晶元上不均匀的温度分布可能在不同的部分产生不同的化学反应率。因此，晶圆上的沉积速率差别可能导致不平坦的表面。这种不平坦的表面可能在随后的制造工艺中导致缺陷，诸如由于晶圆的不平坦表面导致的光刻工艺中的缺陷。
然而，用于制造半导体的现有器件的性能在先进的技术应用中仍然不尽人意。因此，不得不持续地改进用于制造半导体的器件以便获得更令人满意的半导体结构。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种在半导体制造中的晶圆支撑结构，包括：透明环；以及连接至透明环的至少两个臂。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造半导体的器件，包括：具有透明环的晶圆支撑结构；邻近晶圆支撑结构设置的加热源；以及传感器，传感器设置在晶圆支撑结构的透明环下方并且配置为允许通过透明环的感测。
根据本发明的又一方面，提供一种用于制造半导体的方法，该方法包括：在具有透明环的晶圆支撑结构上放置晶圆；以及感测来自晶圆的通过透明环的信号。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意增加或减少。
图1A是根据一些实施例的晶圆支撑结构的三维视图。
图1B是根据一些实施例沿着图1A中的线A-A’截取的截面图。
图2A是根据一些实施例的晶圆支撑结构的三维视图。
图2B是根据一些实施例沿着图2A中的线B-B’截取的截面图。
图2C是根据一些实施例的晶圆支撑结构的截面图。
图3A是根据一些实施例的晶圆支撑结构的三维视图。
图3B是根据一些实施例沿着图3A中的线C-C’截取的截面图。
图3C是根据一些实施例的晶圆支撑结构的截面图。
图4A是根据一些实施例的晶圆支撑结构的三维视图。
图4B是根据一些实施例沿着图4A中的线D-D’截取的截面图。
图4C是根据一些实施例的晶圆支撑结构的截面图。
图4D是根据一些实施例的晶圆支撑结构的截面图。
图5A是根据一些实施例的晶圆支撑结构的三维视图。
图5B是根据一些实施例的晶圆支撑结构的顶视图。
图6是根据一些实施例的器件的截面图。
图7是根据一些实施例的器件的截面图。
图8是根据一些实施例的器件的截面图。
图9为例示根据一些实施例的用于制造半导体的方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现主题提供的不同特征。下面描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身并不表示所讨论的实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括在使用或操作过程中器件的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。
如上所述，在制造工艺(尤其是外延生长工艺)期间，可以通过精确控制温度改进晶圆的均匀性。特别地，当在晶圆上沉积外延层时，外延生长晶圆的温度对于晶圆的均匀性是十分重要的。因此，用于制造半导体结构的晶圆温度控制是重要的，尤其是在外延生长工艺期间。在外延生长晶圆上不均匀的温度分布可能在外延生长晶圆的不同部分处产生不同的沉积速率，并且可导致外延生长晶圆上的不平坦的表面，这会在随后的制造工艺中导致缺陷。
为了精确控制晶圆的温度，晶圆温度的检测是用于制造半导体的至关重要的因素。在外延生长工艺期间，在没有干扰的情况下用于检测晶圆温度变得更加具有挑战性。因此，需要不断地改进用于制造半导体的器件，该器件可在没有干扰的情况下精确检测晶圆温度。
为了解决上述问题，本发明提供一种包括晶圆支撑结构的器件以及用于制造半导体的方法。晶圆支撑结构包括透明环，在制造工艺(尤其是外延生长工艺)期间，透明环有利于晶圆温度的精确控制。因此，本发明的器件可以改进晶圆温度控制的问题。
请参考图1A和图1B。图1A是根据一些实施例的晶圆支撑结构100的三维视图。图1B是根据一些实施例沿着图1A中的线A-A’截取的截面图。
图1A和图1B示出半导体制造中的晶圆支撑结构100，在外延生长工艺期间，晶圆支撑结构100可以支撑和旋转晶圆。如图1A和图1B中示出，晶圆支撑结构100包括透明环110和至少两个臂120，臂120各自连接至透明环110的相对侧。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。在一些实施例中，透明环110具有宽度W，宽度W由透明环110的内表面111和外表面112限定。根据一些实施例，臂120与透明环110的外表面112的一部分接触，并且孔130位于透明环110的中央区域中并且被透明环110的内表面111包围。位于透明环110的内表面111和外表面112之间的区域可以限定用于传感器穿过透明环110的读取路径，并且这些将在图6中进一步详细地讨论。
在一些实施例中，透明环110由高透射率材料制成，例如，石英。此外，臂120的材料可以是高透射率材料，例如，石英。根据一些实施例，如图1A和图1B示出，透明环110具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环110的上表面和下表面限定。因此，根据一些实施例，透明环110具有平坦表面。透明环110的厚度H可为约0.1cm至约10cm。
参考图2A，图2A是根据一些实施例的晶圆支撑结构200的三维视图。
图2A示出在半导体制造中的晶圆支撑结构200，在外延生长工艺期间，晶圆支撑结构200可以支撑和旋转晶圆。如图2A示出，晶圆支撑结构200包括透明环210和爪部，爪部包括第一臂220和第二臂230。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。在一些实施例中，透明环210插入爪部的第一臂220和第二臂230中，并且第一臂220和第二臂230在中心点处连接。透明环210可以同心于中心点的投影。此外，如图2A示出，透明环210具有宽度W，宽度W由透明环210的内表面211和外表面212限定。根据一些实施例，孔240位于透明环210的中央区域中并且被透明环210的内表面211包围。位于透明环210的内表面211和外表面212之间的区域可以限定用于传感器穿过透明环210的读取路径，并且这些将在图7中进一步详细地讨论。
继续参考图2B，图2B是根据一些实施例沿着图2A中的线B-B’截取的截面图。
在一些实施例中，透明环210具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环210的上表面213和下表面214限定。因此，根据一些实施例，透明环210具有平坦表面。如图2B中示出，第一臂220具有第一部分221和第二部分222，并且第二臂230具有第三部分231和第四部分232。特别地，第一臂220的第一部分221和第二部分222沿着一条线对齐，并且第二臂230的第三部分231和第四部分232沿着另一条线对齐。例如，第一臂220的第一部分221和第二臂230的第三部分231与透明环210的上表面213的一部分接触；第一臂220的第二部分222和第二臂230的第四部分232互相连接并且与透明环210的下表面214的一部分接触。在一些实施例中，透明环210和包括第一臂220和第二臂230的爪部由高透射率材料制成，例如，石英。透明环210的厚度H可为约0.1cm至约10cm。
现在参考图2C。图2C是根据一些实施例的晶圆支撑结构200’的截面图。
图2C示出晶圆支撑结构200’包括透明环210、包括第一臂220和第二臂230的爪部以及轴250。在一些实施例中，透明环210插入爪部的第一臂220和第二臂230中，并且第一臂220和第二臂230在中心点处连接。透明环210可以同心于中心点的投影。如图2C中示出，轴250在中心点处连接至爪部的第一臂220和第二臂230。
根据一些实施例，晶圆支撑结构200’和晶圆支撑结构200之间的差异在于晶圆支撑结构200’进一步包括轴250，轴250在中心点处连接至爪部。轴250的材料可以是高透射率材料，例如，石英。在图2C中的其它细节可以参考图2A和图2B中的对应部分，因此在此不重复。
请参考图3A。图3A是根据一些实施例的晶圆支撑结构300的三维视图。
图3A示出在半导体制造中的晶圆支撑结构300，在外延生长工艺期间，晶圆支撑结构300可以支撑和旋转晶圆。如图3A示出，晶圆支撑结构300包括透明环310和爪部，爪部包括第一臂320和第二臂330。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。在一些实施例中，透明环310插入爪部的第一臂320和第二臂330中，并且第一臂320和第二臂330在中心点处连接。透明环310可以同心于中心点的投影。如图3A中示出，透明环310具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环310的上表面和下表面限定。因此，根据一些实施例，透明环310具有平坦表面。透明环310的厚度H可为约0.1cm至约10cm。
接下来，参考图3B。图3B是根据一些实施例沿着图3A中的线C-C’截取的截面图。
在一些实施例中，如图3B示出，透明环310具有宽度W，宽度W由透明环310的内表面311和外表面312限定。根据一些实施例，孔340位于透明环310的中央区域中并且被透明环310的内表面311包围。如图3B中示出，第一臂320具有第一部分321和第二部分322，并且第二臂330具有第三部分331和第四部分332。例如，第一臂320的第一部分321和第二臂330的第三部分331与透明环310的外表面312的一部分接触；第一臂320的第二部分322和第二臂330的第四部分332互相连接并且与透明环310的内表面311的一部分接触。
位于透明环310的内表面311和外表面312之间的区域可以限定用于传感器穿过透明环310的读取路径，这些将在图8中进一步详细地讨论。在一些实施例中，透明环310由高透射率材料制成，例如，石英。而且，包括第一臂320和第二臂330的爪部的材料可以是高透射率材料，例如，石英。
参考图3C，图3C是根据一些实施例的晶圆支撑结构300’的截面图。
图3C示出晶圆支撑结构300’包括透明环310、包括第一臂320和第二臂330的爪部以及轴350。在一些实施例中，透明环310插入爪部的第一臂320和第二臂330中，并且第一臂320和第二臂330在中心点处连接。透明环310可以同心于中心点的投影。如图3C中示出，轴350在爪的中心点处连接至第一臂320和第二臂330。
根据一些实施例，在图3C中的晶圆支撑结构300’和在图3B中的晶圆支撑结构300之间的差别在于晶圆支撑结构300’进一步包括轴350，轴350在中心点处连接至爪部。轴350的材料可以是高透射率材料，例如，石英。在图3C中的其它细节可以参考图3A和图3B中的相应描述，因此在此不重复。
请参考图4A和图4B。图4A是根据一些实施例的晶圆支撑结构400的三维视图。图4B是根据一些实施例沿着图4A中的线D-D’截取的截面图。
图4A和图4B示出在半导体制造中的晶圆支撑结构400，在外延生长工艺期间，晶圆支撑结构400可以支撑和旋转晶圆。在一些实施例中,晶圆支撑结构400包括透明环410、至少两个臂420和轴440，其中，透明环410具有内表面411和外表面412。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。如图4A和图4B中示出的，臂420与透明环410的外表面412的一部分接触，轴440与透明环410的内表面411的一部分接触。更具体地，但不是通过该方式限制，轴440是Y形的或柱状的。如图4A和图4B中示出，轴440是Y形的。根据一些实施例，孔430位于透明环410的中央区域中并且被透明环410的内表面411包围。
在一些实施例中，如图4A和图4B中示出，透明环410具有宽度W，宽度W由透明环410的内表面411和外表面412限定。位于透明环410的内表面411和外表面412之间的区域可以限定用于传感器穿过透明环410的读取路径，这些将在图8中进一步详细地讨论。
在一些实施例中，透明环410由高透射率材料制成，例如，石英。此外，臂420的材料可以是高透射率材料，例如，石英。根据一些实施例，如图4A和图4B示出，透明环410具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环410的上表面和下表面限定。因此，根据一些实施例，透明环410具有平坦表面。透明环410的厚度H可为约0.1cm至约10cm。
接下来，请参考图4C。图4C是根据一些实施例的晶圆支撑结构400a的截面图。
图4C示出晶圆支撑结构400a包括透明环410、至少两个臂420、至少两个第一销450、至少两个第二销460以及轴440，其中，透明环410具有内表面411和外表面412。在一些实施例中，透明环410通过第一销连接至臂420，其中，第一销与透明环410的外表面412和臂420接触。换句话说，如图4C中示出，每个第一销450设置在每个臂420和透明环410的外表面412之间，并且连接每个臂420和透明环410。此外，根据一些实施例，透明环410通过第二销460连接至轴440，其中，第二销460与透明环410的内表面411和轴440接触。换句话说，如图4C中示出，每个第二销460设置在轴440和透明环410的内表面411之间，并且连接轴440和透明环410。
根据一些实施例，图4C中的晶圆支撑结构400a和图4B中的晶圆支撑结构400之间的差别在于晶圆支撑结构400a进一步包括第一销450和第二销460，其中，第一销450连接臂420和透明环410，同时第二销460连接轴440和透明环410。第一销450和第二销460的材料可以是高透射率材料，例如，石英。在图4C中的其它细节可以参考图4A和图4B中的相应描述，因此在此不重复。
继续参考图4D，图4D是根据一些实施例的晶圆支撑结构400b的截面图。
图4D示出晶圆支撑结构400b包括透明环410、至少两个臂420、至少两个第一销450、至少两个第二销460、轴440以及衬托器470。在一些实施例中，透明环410通过第一销450连接至臂420，其中，第一销450与透明环410的外表面412和臂420接触。此外，根据一些实施例，透明环410通过第二销460连接至轴440，其中，第二销460与透明环410的内表面411和轴440接触。在一些实施例中，衬托器470设置在臂420和透明环410上方。更具体地，但不是通过该方式限制，衬托器470安装在臂420上并且水平于透明环410。
根据一些实施例，图4D中的晶圆支撑结构400b和图4C中的晶圆支撑结构400a之间的差别在于晶圆支撑结构400b进一步包括衬托器470，其中，衬托器470安装在臂420上并且机械地支撑用于外延生长的晶圆。衬托器470可以由诸如石英的透明材料或诸如碳化硅、具有碳化硅涂层的石墨等的非透明材料制成。图4D中的其它细节可以参考图4A至图4C中的相应描述，因此在此不重复。
请参考图5A和图5B。图5A是根据一些实施例的晶圆支撑结构500的三维视图。图5B是根据一些实施例的晶圆支撑结构500的顶视图。
图5A和图5B示出在半导体制造中的晶圆支撑结构500，在外延生长工艺期间，晶圆支撑结构500可以支撑和旋转晶圆。如图5A和图5B示出,晶圆支撑结构500包括透明环510、六个臂520、轴530、六个第一销540以及六个第二销550，其中，透明环510具有内表面511和外表面512。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。在一些实施例中，六个臂520围绕透明环510，并且通过六个第一销540连接至透明环510，其中，第一销540与透明环510的外表面512和臂520接触。此外，如图5A和图5B中示出，根据实施例，轴530是爪形的并且具有六个分支。在一些实施例中，轴530的六个分支通过六个第二销550连接至透明环510，其中，六个第二销550分别与轴530的每个分支接触并且分别与透明环510的内表面511接触。
在一些实施例中，如图5A和图5B中示出，透明环510具有宽度W，宽度W由透明环510的内表面511和外表面512限定。位于透明环510的内表面511和外表面512之间的区域可以限定用于传感器穿过透明环510的读取路径，这些将在图8中进一步详细讨论。
在一些实施例中，透明环510由高透射率材料制成，例如，石英。此外，臂520的材料可以是高透射率材料，例如，石英。根据一些实施例，如图5A和图5B示出，透明环510具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环510的上表面和下表面限定。因此，根据一些实施例，透明环510具有平坦表面。透明环510的厚度H可为约0.1cm至约10cm。
请参照图6。图6是根据一些实施例的器件600的截面图。
图6示出用于制造半导体的器件600包括晶圆支撑结构、加热源650以及传感器660，其中，晶圆支撑结构包括透明环610、至少两个臂620，以及衬托器640。更详细地，可以通过使用电阻加热器、射频感应加热器、灯、负载灯排等或它们的组合来实施加热源650。例如，可以通过使用两个负载灯排(即上负载灯排和下负载灯排)实施加热源650。此外，根据一些实施例，传感器660是温度传感器。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。在一些实施例中，臂620连接至透明环610，衬托器640安装在臂620上并且设置在透明环610上方，加热源650邻近晶圆支撑结构设置，并且传感器660设置在晶圆支撑结构的透明环610下方并且配置为允许通过透明环610感测。
根据一些实施例，轨道(未示出)设置在晶圆支撑结构下方，其中在该轨道上安装有臂620。根据一些实施例，在外延生长工艺期间，臂620可以沿着轨道的路线旋转晶圆，其中，晶圆位于晶圆支撑结构上。
在一些实施例中，传感器660用于通过红外辐射感测晶圆1000的温度信号，其中，晶圆1000位于衬托器640上。更详细地，如图6中示出，透明环610位于衬托器640和传感器660之间，使得来自晶圆1000的红外辐射可以穿过透明环610(由虚线L1指示)并且可通过传感器660检测。
此外，透明环610具有宽度W，宽度W由透明环610的内表面611和外表面612限定。更具体地，但不是通过该方式限制，根据一些实施例，臂620分别连接至透明环610的相对侧，并且与透明环610的外表面612接触。此外，在图6中示出的加热源650的上负载灯排和下负载灯排分别设置在晶圆支撑结构的上方和下方，并且用于加热设置在衬托器640上的晶圆1000。因此，通过来自加热源650的上负载灯排的辐射热量传递加热晶圆1000的顶侧。通过来自加热的衬托器640的导热传递加热晶圆1000的后侧，其中，通过来自加热源650的下负载灯排的辐射热量传递加热衬托器640。
加热源650和传感器660的配置仅仅是一个实例。本领域中的技术人员应当认识到许多变化、替换和修改。
此外，采用衬托器640以机械支撑晶圆1000，并且帮助保护晶圆1000的后侧，以确保晶圆1000的均匀热量。在其它实施例中，器件600的晶圆支撑结构不包括衬托器640，使得晶圆1000设置在臂620上。根据所述实施例，通过来自加热源650的下负载灯排的辐射热量传递直接加热晶圆1000的后侧。
更加具体地，透明环610水平于衬托器640和晶圆1000。此外，透明环610是平台，透明环610具有恒定厚度H和平坦的表面，使得来自加热源650的下负载灯排通过透明环610的辐射热量传递可以均匀地加热晶圆1000的后侧。此外，具有平坦表面和恒定厚度的透明环610可以减少来自加热源650的下负载灯排到晶圆1000的聚焦效应或散射效应。
更具体地，但不是通过该方式限制，传感器660可以是高温计，其用于接收从晶圆1000发射的通过从透明环610的内表面611至透明环610的外表面612的区域的红外辐射(由虚线L1指示)。
在一些实施例中，孔630位于透明环610的中央区域中并且被透明环610的内表面611围绕。根据所述实施例，由于孔630出现在透明环610的中央区域中，透明环610的水平面积小于圆形平台。因此，由于透明环610的小水平面积，在外延生长工艺期间，包括透明环610的晶圆支撑结构可以防止外延膜(例如，硅膜)沉积在其上，使得来自晶圆1000的红外辐射可穿过位于透明环610的内表面611和外表面612之间的区域(由虚线L1表示)，并且可通过传感器660精确地检测。
在一些实施例中，由于透明环610具有平坦表面和恒定厚度H，透明环610可以容易地进行批量生产。在图6中的其它细节可以参考图1A和图1B中的相应描述，因此在此不重复。
请参照图7。图7是根据一些实施例的器件700的截面图。
图7示出用于制造半导体的器件700包括晶圆支撑结构、加热源760以及传感器770，其中，晶圆支撑结构包括透明环710、包括至少两个臂(即第一臂720和第二臂730)的爪部、以及衬托器750。更详细地，可以通过使用电阻加热器、射频感应加热器、灯、负载灯排等或它们的组合来实施加热源760。例如，可以通过使用两个负载灯排(即上负载灯排和下负载灯排)实施加热源760。此外，根据一些实施例，传感器770是温度传感器。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。
在一些实施例中，透明环710具有恒定厚度H，恒定厚度H由透明环710的上表面713和下表面714限定。如图7中示出，第一臂720具有第一部分721和第二部分722，并且第二臂730具有第三部分731和第四部分732。特别地，第一臂720的第一部分721和第二部分722沿着一条线对齐，并且第二臂730的第三部分731和第四部分732沿着另一条线对齐。例如，第一臂720的第一部分721和第二臂730的第三部分731与透明环710的上表面713的一部分接触；第一臂720的第二部分722和第二臂730的第四部分732互相连接并且与透明环710的下表面714的一部分接触。根据一些实施例，衬托器750安装在第一臂720的第一部分721和第二臂730的第三部分731上，并且设置在透明环710上方。此外，加热源760邻近晶圆支撑结构设置，并且传感器770设置在晶圆支撑结构的透明环710下方并且配置为允许通过透明环710感测。
根据一些实施例，在外延生长工艺期间，第一臂720和第二臂730的连接部分用作用于旋转的枢轴点。
在一些实施例中，传感器770用于通过红外辐射感测晶圆2000的温度信号，其中，晶圆1000位于衬托器750上。更详细地，如图7中示出，透明环710位于衬托器750和传感器770之间，使得来自晶圆2000的红外辐射可以穿过透明环710(由虚线L2指示)并且通过传感器770检测。
此外，在图7中示出的加热源760的上负载灯排和下负载灯排分别设置在晶圆支撑结构的上方和下方，并且用于加热设置在衬托器750上的晶圆2000。因此，通过来自加热源760的上负载灯排的辐射热量传递加热晶圆2000的顶侧。通过来自加热的衬托器750的导热传递加热晶圆2000的后侧，其中，通过从加热源760的下负载灯排的辐射热量传递加热衬托器750。
加热源760和传感器770的配置仅仅是一个实例。本领域中的技术人员应当认识到许多变化、替换和修改。
此外，采用衬托器750以机械支撑晶圆2000，并且帮助保护晶圆2000的后侧，以确保晶圆2000的均匀加热。在其它的实施例中，器件700的晶圆支撑结构不包括衬托器750，使得晶圆2000设置在第一臂720的第一部分721和第二臂730的第三部分731上。根据所述实施例，通过来自加热源760的下负载灯排的辐射热量传递直接加热晶圆2000的后侧。
更加具体地，透明环710水平于衬托器750和晶圆2000。此外，透明环710是平台，透明环710具有恒定厚度H和平坦表面，使得来自加热源760的下负载灯排通过透明环710的辐射热量传递可以均匀地加热晶圆2000的后侧。此外，具有平坦表面和恒定厚度的透明环710可以减少来自加热源760的下负载灯排到晶圆2000的聚焦效应和散射效应。
更具体地，但不是通过该方式限制，传感器770可以是高温计，传感器770用于接收从晶圆2000发射的通过位于透明环710的内表面711和外表面712之间的区域的红外辐射(由虚线L2指示)。
在一些实施例中，孔740位于透明环710的中央区域中并且被透明环710的内表面711包围。根据所述实施例，由于孔740出现在透明环710的中央区域中，透明环710的水平面积小于圆形平台。因此，由于透明环710的小水平面积，在外延生长工艺期间，包括透明环710的晶圆支撑结构可以防止外延膜(例如，硅膜)沉积在其上，使得来自晶圆2000的红外辐射(由虚线L2指示)可穿过位于透明环710的内表面711和外表面712之间的区域，并且可以通过传感器770精确地检测。
在一些实施例中，由于透明环710具有平坦表面和恒定厚度H，透明环710可以容易地进行批量生产。在图7中的其它细节可以参考图2A和图2B中的相应描述，因此在此不重复。
请参照图8。图8是根据一些实施例的器件800的截面图。
图8示出用于制造半导体的器件800包括晶圆支撑结构、加热源880以及传感器890，其中，晶圆支撑结构包括透明环810、至少两个臂820、至少两个第一销850、至少两个第二销860、轴840以及衬托器870。更详细地，可以通过使用电阻加热器、射频感应加热器、灯、负载灯排等或它们的组合来实施加热源880。例如，可以通过使用两个负载灯排(即上负载灯排和下负载灯排)实施加热源880。此外，根据一些实施例，传感器890是温度传感器。应当注意，为了简洁和清楚的目的，省略了一些结构。
在一些实施例中，臂820通过第一销850连接至透明环810，透明环810通过第二销860连接至轴840，衬托器870安装在臂820上并且设置在透明环810上方，加热源880邻近晶圆支撑结构设置，并且传感器890设置在透明环810和衬托器870下方，并且配置为允许通过透明环810感测。根据一些实施例，在外延生长工艺期间，轴840的底部用作用于旋转的枢轴点。
在一些实施例中，传感器890用于通过红外辐射感测晶圆3000的温度信号，其中晶圆3000位于衬托器870上。更详细地，如图8中示出，透明环810位于衬托器870和传感器890之间，使得来自晶圆3000的红外辐射可以穿过透明环810(由虚线L2指示)并且通过传感器890检测。
此外，透明环810具有宽度W，宽度W由透明环810的内表面811和外表面812限定。更具体地，但不是通过该方式限制，每个第一销850设置在每个臂820和透明环810的外表面812之间，并且连接每个臂820和透明环810。此外，根据一些实施例，每个第二销860设置在轴840和透明环810的内表面811之间，并且连接轴840和透明环810。
在一些实施例中，在图8中示出的加热源880的上负载灯排和下负载灯排分别设置在晶圆支撑结构的上方和下方，并且用于加热设置在衬托器870上的晶圆3000。因此，通过来自加热源880的上负载灯排的辐射热量传递加热晶圆3000的顶侧。通过来自加热的衬托器870的导热传递加热晶圆3000的后侧，其中，通过从加热源880的下负载灯排的辐射热量传递加热衬托器870。
加热源880和传感器890的配置仅仅是实例。本领域中的技术人员应当认识到许多变化、替换和修改。
此外，采用衬托器870以机械地支撑晶圆3000，并且帮助保护晶圆3000的后侧，以确保晶圆3000的均匀加热。在其它实施例中，器件800的晶圆支撑结构不包括衬托器870，使得晶圆3000设置在臂820上。根据所述实施例，通过来自加热源880的下负载灯排的辐射热量传递直接加热晶圆3000的后侧。
更加详细地，透明环810水平于衬托器870和晶圆3000。此外，透明环810是平台，其中，透明环810具有恒定厚度H和平坦表面，使得来自加热源880的下负载灯排通过透明环810的辐射热量传递可以均匀地加热晶圆3000的后侧。此外，具有平坦表面和恒定厚度的透明环810可以减少从加热源880的下负载灯排到晶圆3000的聚焦效应和散射效应。
例如，传感器660可以是高温计，传感器660用于接收从晶圆3000发射的通过从透明环810的内表面811至外表面812的区域的红外辐射(由虚线L3指示)。
在一些实施例中，孔830位于透明环810的中央区域中并且被透明环810的内表面811包围。根据所述实施例，由于孔830出现在透明环810的中央区域中，透明环810的水平面积小于圆形平台。因此，由于透明环810的小水平面积，在外延生长工艺期间，包括透明环810的晶圆支撑结构可以防止外延膜(例如，硅膜)沉积在其上，使得来自晶圆3000的红外辐射(由虚线L3表示)穿过位于透明环610的内表面811和外表面812之间的区域，并且可以通过传感器890精确地检测。
在一些实施例中，由于透明环810具有平坦表面和恒定厚度H，透明环810可以容易地进行批量生产。在图8中的其它细节可以参考图4A至图4D中的相应描述，因此在此不重复。
请参照图9。图9是根据一些实施例的示出用于制造半导体的方法的流程图。
在一些实施例中，本发明提供用于制造半导体的方法。参考图9，该方法包括在晶圆支撑结构上放置晶圆，其中晶圆支撑结构具有透明环(S11)，以及感测来自晶圆的通过透明环(S13)的信号。
参考图9，该方法开始于操作S11，在具有透明环的晶圆支撑结构上放置晶圆。在一些实施例中，晶圆支撑结构可以是在图1A至图5B中的晶圆支撑结构中的一个。在图1A至图5B中的晶圆支撑结构的细节可以参考图1A至图5B中的相应描述，并且因此在此不重复。更详细地，晶圆可以放置在晶圆支撑结构的衬托器或至少两个臂上，并且在外延生长工艺期间通过晶圆支撑结构旋转。
仍然参考图9，方法进行至操作S13，感测来自晶圆的通过透明环的信号。在一些实施例中，感测信号是感测晶圆的温度信号。
更具体地，但不是限制性的，该信号可以是红外辐射。在一些实施例中，感测信号是通过来自晶圆的红外辐射感测温度信号。在图6至图8中示出的传感器设置在透明环和衬托器下方。
在一些实施例中，在图6至图8中示出的透明环位于衬托器和传感器之间。在所述实施例中，来自晶圆的信号(例如，红外辐射)可仅穿过位于透明环的内表面和外表面之间的区域，以通过传感器精确检测。
在本发明的一些实施例中，用于制造半导体的方法还包括加热晶圆。如图6至图8中示出，可通过使用两个负载灯排(即上负载灯排和下负载灯排)实施加热源，并且加热源邻近晶圆支撑结构设置。
在一些实施例中，加热源的上负载灯排和下负载灯排分别设置在晶圆支撑结构的上方和下方，并且用于加热设置在晶圆支撑结构上的晶圆。更详细地，在图1A至图8中示出的晶圆支撑结构的透明环是平台，其中，透明环具有恒定厚度和平坦表面，使得来自加热源的下负载灯排的通过透明环的辐射热量传递可以均匀地加热晶圆的后侧。相应地，具有平坦表面和恒定厚度的透明环可以减少从加热源的下负载灯排到晶圆的聚焦效应和散射效应。
在本发明的其它实施例中，用于制造半导体的方法还包括调节晶圆的加热。换句话说，在感测晶圆的温度信号之后，调整在图6至图8中示出的加热源的输出。正如开始提到的，值得注意的是，晶圆温度控制对于制造半导体结构而言是重要的，尤其是在外延生长工艺期间。在图6至图8中示出的器件可包括图1A至图5B中示出的晶圆支撑结构，其通过传感器可精确地检测晶圆的温度，以达到更精确的算法。因此，在半导体制造工艺期间，可以执行晶圆温度的精确控制。
以上讨论的本发明的实施例具有优于现有结构和方法的优势。本发明的图6至图8中示出的器件包括图1A至图5B中示出的晶圆支撑结构，其在半导体制造(例如，外延生长工艺)期间可均匀地加热晶圆，并且精确地检测和控制晶圆的温度。由于晶圆支撑结构的透明环是具有恒定厚度和平坦表面并且水平于晶圆的平台，来自器件的加热源的下负载灯排的通过透明环的辐射热量传递可以均匀地加热晶圆。因此，其可减少从加热源的下负载灯排到晶圆的聚焦效应和散射效应。
此外，孔出现在透明环的中央区域中，由于透明环的小水平面积，在外延生长工艺期间，使得透明环可防止外延膜沉积在其上。因此，来自晶圆的信号(例如，红外辐射)可在没有任何干扰的情况下仅穿过位于透明环的内表面和外表面之间的区域，以通过传感器精确检测。由于可以精确检测晶圆的温度，因此可以实现更精确的算法。因此，在外延生长工艺期间，可以执行晶圆温度的精确控制，以减少操作和工艺变化并且改进外延生长晶圆的质量、性能以及产量。
因此，在半导体制造工艺期间，使用包括本发明的晶圆支撑结构的器件，并且因而改进了晶圆温度控制的问题。
根据本发明的一些实施例，在半导体制造中的晶圆支撑结构包括透明环和至少两个臂。臂连接至透明环。
根据本发明的其它实施例，一种用于制造半导体的器件包括晶圆支撑结构、加热源以及传感器。晶圆支撑结构具有透明环。加热源邻近晶圆支撑结构设置。传感器设置在晶圆支撑结构的透明环下方并且配置为允许通过透明环感测。
根据本发明的另外的其它实施例，一种用于制造半导体的方法包括以下步骤。在具有透明环的晶圆支撑结构上放置晶圆。感测来自晶圆的通过透明环的信号。
根据本发明的一个方面，提供一种在半导体制造中的晶圆支撑结构，包括：透明环；以及连接至透明环的至少两个臂。
根据本发明的一个实施例，透明环插入臂中，其中臂在中心点处连接，并且透明环同心于中心点。
根据本发明的一个实施例，晶圆支撑结构还包括：在中心点处连接至臂的轴。
根据本发明的一个实施例，透明环具有由透明环的上表面和下表面限定的恒定厚度。
根据本发明的一个实施例，臂包括：第一臂，第一臂具有第一部分和第二部分；以及第二臂，第二臂具有第三部分和第四部分，其中，第一部分和第三部分与透明环的上表面接触，并且第二部分和第四部分互相连接并且与透明环的下表面接触。
根据本发明的一个实施例，透明环具有由透明环的内表面和外表面限定的宽度。
根据本发明的一个实施例，臂连接至透明环的外表面。
根据本发明的一个实施例，晶圆支撑结构还包括：第一销，第一销设置在每个臂和透明环的外表面之间，并且连接臂和透明环。
根据本发明的一个实施例，晶圆支撑结构还包括：连接至透明环的内表面的轴。
根据本发明的一个实施例，晶圆支撑结构还包括：第二销，第二销设置在轴和透明环的内表面之间，并且连接轴和透明环。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造半导体的器件，包括：具有透明环的晶圆支撑结构；邻近晶圆支撑结构设置的加热源；以及传感器，传感器设置在晶圆支撑结构的透明环下方并且配置为允许通过透明环的感测。
根据本发明的一个实施例，透明环具有由透明环的上表面和下表面限定的恒定厚度。
根据本发明的一个实施例，透明环具有由透明环的内表面和外表面限定的宽度。
根据本发明的一个实施例，传感器是温度传感器。
根据本发明的一个实施例，该器件还包括设置在臂和透明环上方的衬托器。
根据本发明的又一方面，提供一种用于制造半导体的方法，该方法包括：在具有透明环的晶圆支撑结构上放置晶圆；以及感测来自晶圆的通过透明环的信号。
根据本发明的一个实施例，该方法还包括：加热晶圆。
根据本发明的一个实施例，感测信号是感测晶圆的温度信号。
根据本发明的一个实施例，在感测晶圆的温度信号之后，还包括：调节晶圆的加热。
根据本发明的一个实施例，信号包括红外辐射。
上述内容概括了几个实施例的特征使得本领域技术人员可更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (1)

1.一种在半导体制造中的晶圆支撑结构，包括：
透明环；以及
连接至所述透明环的至少两个臂。
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