CN107974669A - 真空卡盘及工艺腔室 - Google Patents

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张军
郑波
马振国
吴鑫
文莉辉
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate

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Abstract

本发明提供了一种真空卡盘及工艺腔室，真空卡盘用于承载基片，所述真空卡盘内设置有真空通道，所述真空卡盘内还设置有边缘通道；所述边缘通道的进气口与吹扫气源相连，所述边缘通道的出气口设置在靠近所述基片的边缘位置处，所述吹扫气源提供的吹扫气体以预设气压自所述出气口吹扫所述基片的边缘；所述预设气压大于所述基片上方环境中的气压。本发明提供的真空卡盘，不仅可以避免基片损伤或废片的发生；而且还可以在一定程度上避免真空卡盘被污染，从而提高真空卡盘的寿命。

Description

真空卡盘及工艺腔室
技术领域
本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种真空卡盘及工艺腔室。
背景技术
在集成电路(IC)的制造工艺过程中，特别是化学气相沉积(CVD)工艺中，为了避免在工艺过程中出现移动或错位现象，往往使用真空卡盘(Vacuum Chuck)。真空卡盘采用真空力来固定基片，真空卡盘上方的压力为腔室压力P1，下方为背吹压力P2，应保证P1>P2，才能够保证基片固定，真空固定方式与机械方式相比具有以下优点：其一，可避免压力、碰撞等机械原因对基片造成不可修复的损伤；其二，增大基片的有效加工面积，其三，减少机械碰撞产生的颗粒污染；其三，由于真空卡盘与基片完全接触，更加有利于进行热传导。
图1为应用现有的真空卡盘的化学气相沉积设备的结构示意图，请参阅图1，该化学气相沉积设备包括腔室101，在腔室101内设置有内衬组件102，在腔室101内的还设置有真空卡盘103，真空卡盘103用于承载基片S，在腔室101的顶壁的中心位置还设置有进气装置104，且在腔室101内顶壁下方且真空卡盘103之间还设置有匀流板105，在进行工艺前，进气装置104向腔室101内通入惰性气体(例如氩气)，惰性气体经过匀流板105上均匀分布的通孔向腔室101内均匀地输送，在基片S上方形成的压力P1为1Torr～100Torr，甚至更高；真空卡盘103的中心位置设置有与真空管路相连的背压通道1031，这样，基片S背面的压力P2<P1，因此实现在真空力的作用下基片S被固定在真空卡盘103上。之后，通过进气装置104向腔室101内通入工艺气体，进行工艺。
然而，在实际应用中发现：工艺气体除与基片S进行反应和粘附之外，还会在真空卡盘103上以及真空卡盘103和基片S之间的间隙，甚至基片S的背面反应或者沉积，从而影响真空卡盘103的寿命以及造成基片损伤甚至废片。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种真空卡盘及工艺腔室，不仅可以避免基片损伤或废片的发生；而且还可以在一定程度上避免真空卡盘被污染，从而提高真空卡盘的寿命。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种真空卡盘，用于承载基片，所述真空卡盘内设置有真空通道，所述真空卡盘内还设置有边缘通道；所述边缘通道的进气口与吹扫气源相连，所述边缘通道的出气口设置在靠近所述基片的边缘位置处，所述吹扫气源提供的吹扫气体以预设气压自所述出气口吹扫所述基片的边缘；所述预设气压大于所述基片上方环境中的气压。
优选地，在所述基片位于所述真空卡盘上时，所述基片的边缘阻挡部分所述边缘通道的出气口。
优选地，所述边缘通道包括一环形通道；所述环形通道的出气口沿所述基片的周向设置。
优选地，所述真空卡盘包括中心本体和环形边缘本体；所述中心本体用于承载基片；所述环形边缘本体套置在所述中心本体的侧壁外侧，且与所述中心本体的侧壁之间存在预设间距，以使二者之间形成所述环形通道。
优选地，所述中心本体上设置有用于承载基片的凸台；所述基片的尺寸大于所述凸台的尺寸；所述环形边缘本体的内侧壁的形状与所述中心本体的外侧壁的形状相同；所述环形边缘本体的靠近基片边缘位置的边缘形成有环形凹部，所述环形凹部的底面低于所述基片的下表面。
优选地，所述边缘通道还包括连接所述吹扫气源和所述环形通道的连接通道；所述连接通道包括主通道和多个子通道；多个所述子通道沿所述环形通道的周向间隔且均匀设置；每个所述子通道的一端与述环形通道相连通；每个所述子通道的另一端与所述主通道相连通；所述主通道与所述吹扫气源相连。
优选地，所述中心本体包括上本体和下本体；在所述上本体和所述下本体的接触面上形成有主凹槽和多个子凹槽；所述主凹槽用于在所述上本体和所述下本体叠置时形成所述主通道；所述子凹槽用于在所述上本体和所述下本体叠置时形成所述子通道。
优选地，所述上本体和所述下本体采用焊接的方式固定。
优选地，所述吹扫气体为惰性气体或者氮气。
本发明还提供一种工艺腔室，其内设置有用于承载基片的真空卡盘，所述真空卡盘采用本发明上述提供的真空卡盘。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的真空卡盘，借助预设气压大于基片S上方环境中的气压的吹扫气体自边缘通道吹到基片的边缘，不仅可以避免基片的边缘(包括基片与真空卡盘的间隙、基片的背面和侧面)被反应气体污染，从而可以避免基片损伤或废片的发生；而且还可以在一定程度上避免真空卡盘被污染，从而提高真空卡盘的寿命。
本发明提供的工艺腔室，其通过采用本发明上述提供的真空卡盘，因此，不仅可避免基片损伤或废片的发生；而且还可提高反应腔室的使用寿命。
附图说明
图1为应用现有的真空卡盘的化学气相沉积设备的结构示意图；
图2为应用本发明实施例提供的真空卡盘的化学气相沉积设备的结构示意图；
图3为图2中区域I的具备放大图；
图4a为图3中下本体的俯视图；
图4b为沿图4a中A-A的剖视图；
图5为本发明实施例提供的另一种真空卡盘的局部放大示意图。
现有技术的附图标记包括：101，腔室；102，内衬组件；103，真空卡盘；S，基片；104，进气装置；105，匀流板；1031，背压通道。
本发明的附图标记包括：101，腔室；S，基片；30，边缘通道；301，环形通道；302，连接通道；3021，主通道；3022，子通道；201，中心本体；202，环形边缘本体；2021,环形凹部；2011，上本体；2012，下本体；40，吹扫管路；P，主凹槽；Q，子凹槽。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的真空卡盘及工艺腔室进行详细描述。
实施例1
图2为应用本发明实施例提供的真空卡盘的化学气相沉积设备的结构示意图；图3为图2中区域I的具备放大图；请一并参阅图2和图3，本发明实施例提供的真空卡盘放置腔室101内，真空卡盘用于承载基片S，真空卡盘内设置有真空通道(图中未示出)，真空卡盘内还设置有边缘通道30；其中，边缘通道30的进气口与吹扫气源(图中未示出)相连，边缘通道30的出气口设置在靠近基片S的边缘位置处，吹扫气源提供的吹扫气体以预设气压自出气口吹扫基片S的边缘；预设气压大于基片S上方环境中的气压。
在本发明中，借助预设气压大于基片S上方环境中的气压的吹扫气体自边缘通道吹到基片的边缘，不仅可以避免基片的边缘(包括基片与真空卡盘的间隙、基片的背面和侧面)被反应气体污染，从而可以避免基片损伤或废片的发生；而且还可以在一定程度上避免真空卡盘被污染，从而提高真空卡盘的寿命。
在本实施例中，优选地，在基片S位于真空卡盘上时，基片S的边缘阻挡部分边缘通道30的出气口，也即，出气口的一部分正对基片S边缘的下表面，还有一部分吹扫基片的侧壁，这样，能够很好地对基片的边缘的进行吹扫。
进一步优选地，边缘通道30包括一环形通道301；环形通道301的出气口沿基片S的周向设置，如图2和图3所示，这样，就可以为对基片S的整个周向的边缘进行吹扫，从而可以进一步避免基片周向上各个位置受损伤或者废片，进一步避免真空卡盘周向上各个位置受污染。
在本实施例中，具体地，为实现上述环形通道301，如图3和5所示，真空卡盘20包括中心本体201和环形边缘本体202；其中，中心本体201用于承载基片S；环形边缘本体202套置在中心本体201的侧壁外侧，且与中心本体201的侧壁之间存在预设间距，以使二者之间形成环形通道301。
更具体地，在本实施例中，如图3所示，中心本体201上设置有用于承载基片的凸台；基片S的尺寸大于凸台的尺寸，在基片S位于凸台上时，基片S的边缘超出凸台的边缘；环形边缘本体202的内侧壁的形状与中心本体201的外侧壁的形状相同，如图3所示，由于中心本体201上设置有凸台，使得中心本体201的外侧壁的形状为台阶状，对应地，环形边缘本体202的内侧壁的形状也为台阶状；环形边缘本体202的靠近基片S边缘位置的边缘形成有环形凹部2021，环形凹部2021的底面低于基片S的下表面，这样增大了环形通道301的出气口的截面积，因而有助于吹扫气体的输送。
在本实施例中，为实现环形通道301与吹扫气源相连接，优选地，边缘通道30还包括连接吹扫气源和环形通道301的连接通道302；连接通道302包括主通道3021和多个子通道3022；多个子通道3022沿环形通道301的周向间隔且均匀设置；每个子通道3022的一端与环形通道301相连通；每个子通道3022的另一端与主通道3021相连通；主通道3021与吹扫气源相连。采用该结构，可以使得到达基片S周向上各个位置的气压相同，气体的吹扫力相同。
结合图2和图3所示，主通道3021通过吹扫管路40与吹扫气源相连。
更具体地，为实现上述主通道3021和多个子通道3022，在本实施例中，结合图3、图4a和图4b所示，中心本体201包括上本体2011和下本体2012；在上本体2011和下本体2012的接触面上形成有主凹槽P和多个子凹槽Q；主凹槽P用于在上本体2011和下本体2012叠置时形成主通道3021；子凹槽Q用于在上本体2011和下本体2012叠置时形成子通道3022。
在本实施例中，在下本体2012的上表面上设置有上述主凹槽P和多个子凹槽Q(如图4a和图4b所示)，而上本体2011的下表面上没有做改进，这样，在上本体2011和下本体2012叠置时可形成主通道3021和子通道3022。
在本实施中，优选地，上本体2011和下本体2012采用焊接的方式固定。
还优选地，吹扫气体为惰性气体或者氮气，这样，以避免对实际工艺产生影响。
实施例2
本发明实施例2提供一种工艺腔室，如图2所示，其内设置有用于承载基片的真空卡盘，所述真空卡盘采用本发明上述实施例2提供的真空卡盘。
具体地，工艺腔室包括化学气相沉积腔室。
本发明提供的工艺腔室，其通过采用本发明上述提供的真空卡盘，因此，不仅可避免基片损伤或废片的发生；而且还可提高反应腔室的使用寿命。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空卡盘，用于承载基片，所述真空卡盘内设置有真空通道，其特征在于，所述真空卡盘内还设置有边缘通道；
所述边缘通道的进气口与吹扫气源相连，所述边缘通道的出气口设置在靠近所述基片的边缘位置处，所述吹扫气源提供的吹扫气体以预设气压自所述出气口吹扫所述基片的边缘；
所述预设气压大于所述基片上方环境中的气压。
2.根据权利要求1所述的真空卡盘，其特征在于，在所述基片位于所述真空卡盘上时，所述基片的边缘阻挡部分所述边缘通道的出气口。
3.根据权利要求2所述的真空卡盘，其特征在于，所述边缘通道包括一环形通道；
所述环形通道的出气口沿所述基片的周向设置。
4.根据权利要求3所述的真空卡盘，其特征在于，所述真空卡盘包括中心本体和环形边缘本体；
所述中心本体用于承载基片；
所述环形边缘本体套置在所述中心本体的侧壁外侧，且与所述中心本体的侧壁之间存在预设间距，以使二者之间形成所述环形通道。
5.根据权利要求4所述的真空卡盘，其特征在于，所述中心本体上设置有用于承载基片的凸台；
所述基片的尺寸大于所述凸台的尺寸；
所述环形边缘本体的内侧壁的形状与所述中心本体的外侧壁的形状相同；
所述环形边缘本体的靠近基片边缘位置的边缘形成有环形凹部，所述环形凹部的底面低于所述基片的下表面。
6.根据权利要求4所述的真空卡盘，其特征在于，所述边缘通道还包括连接所述吹扫气源和所述环形通道的连接通道；
所述连接通道包括主通道和多个子通道；
多个所述子通道沿所述环形通道的周向间隔且均匀设置；
每个所述子通道的一端与所述环形通道相连通；
每个所述子通道的另一端与所述主通道相连通；
所述主通道与所述吹扫气源相连。
7.根据权利要求6所述的真空卡盘，其特征在于，所述中心本体包括上本体和下本体；
在所述上本体和所述下本体的接触面上形成有主凹槽和多个子凹槽；
所述主凹槽用于在所述上本体和所述下本体叠置时形成所述主通道；
所述子凹槽用于在所述上本体和所述下本体叠置时形成所述子通道。
8.根据权利要求7所述的真空卡盘，其特征在于，所述上本体和所述下本体采用焊接的方式固定。
9.根据权利要求1所述的真空卡盘，其特征在于，所述吹扫气体为惰性气体或者氮气。
10.一种工艺腔室，其内设置有用于承载基片的真空卡盘，其特征在于，所述真空卡盘采用权利要求1-9任意一项所述的真空卡盘。
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