CN109037137A - 外延腔体的基座调节装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外延腔体的基座调节装置，包括：基座，基座底部的升降装置；X和Y手臂调整座和升降装置的底部连接；设置在X和Y手臂调整座上的X轴和Y轴旋转螺杆，X轴和Y轴旋转螺杆分别使X和Y手臂调整座沿X轴和Y轴方向移动，并实现对基座的顶部表面的倾角会相应调节；在X轴旋转螺杆上设置有第一深度规，在Y轴旋转螺杆上设置有第二深度规；第一深度规读取并控制X和Y手臂调整座的X方向移动距离，第二深度规读取并控制X和Y手臂调整座的Y方向移动距离。本发明还公开了一种外延腔体的基座调节方法。本发明能在外延腔体外部精确控制并调节基座的倾角，从而能缩短基座倾角的调节时间；能减少开腔次数，提高外延腔体的工艺条件。

Description

外延腔体的基座调节装置和方法
技术领域
本发明半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种外延(EPI)腔体(Chamber)的基座调节装置。本发明还涉及一种外延腔体的基座调节方法。
背景技术
外延工艺用于在半导体衬底上形成质量较好的外延层，外延工艺生长较慢，工艺时间较长，工艺成本也较高，同时外延工艺的质量要求很高。
当外延工艺出现均匀度(Uniformity，U％)问题时，即外延层的厚度在晶圆(wafer)的面内不均匀时，需要进行相应的调整来使U％达到要求，现有方法中能调整外延工艺的U％的手段依优先等级排列有下列几项:
1、进行晶圆的取放位置的调整(Adjustment wafer hand-off)，晶圆的取放是通过机械手来进行的，机械手通过步进马达控制且是通过在控制对应的步进马达的步数来调节机械手的移动和定位，故调节和晶圆取放位置相对应的机械手的步数，就能最后调节具体的晶圆的取放位置。
2、调节基座(Susceptor)的倾角(tilt)。
3、调节基座的高度。
4、调节工艺气体的流量。
5、直接更换新的基座。
其中第1种方法对应的进行晶圆的取放位置的调整所需时间约为10分钟。第2种方法对应的调节基座的倾角所需时间约为4小时。第3种方法对应的调节工艺气体的流量所需时间约为10分钟。第5种方法对应的更换新的基座所需时间约为6小时。
现有第2种方法所需时间较长，会带来较高的成本和其它不利影响，现说明如下：
如图1所示，是现有外延腔体的剖面结构图；如图2所示，是现有外延腔体1的基座2调节装置的X和Y手臂调整座8的示意图，现有外延腔体1的基座2调节装置包括：
设置在外延腔体1中的基座2，所述基座2表面用于放置用于进行外延生长的晶圆3。
所述外延腔体1包括顶部腔体模块1b和底部腔体模块1a，所述顶部腔体模块1b和所述底部腔体模块1a闭合时形成所述外延腔体1的密封结构；所述顶部腔体模块1b从所述底部腔体模块1a的顶部打开时所述外延腔体1为打开结构。
在所述底部腔体模块1a中设置有预加热环6，所述预加热环6环绕在所述基座2的外周，所述预加热环6和所述基座2的侧面之间具有间距，通过调节所述基座2的顶部表面的倾角调节所述预加热环6和所述基座2的侧面之间的间距大小。
所述顶部腔体模块1b设置有多个加热灯，通常加热灯在所述顶部腔体模块1b的内壁上排成一圈且等角度均匀分布，通过加热灯实现对所述外延腔体的密封结构内壁的加热。
在所述基座2上设置有多个用于取放晶圆3的顶针；当用机械手取放所述晶圆3时，所述顶针突出到所述基座2的顶部表面上方并将所述晶圆3顶起；当所述晶圆3取放完毕后，所述顶针下降到所述基座2的底部表面以下。
设置在所述基座2的底部的升降装置7，所述升降装置7用于控制所述基座2的升降，外延生长时所述外延腔体1呈密封结构，所述升降装置7的底部延伸到所述外延腔体1的密封结构的底部。所述升降装置7能为一杆状结构，通过气缸带动或步进马达的驱动实现升降。
X和Y手臂调整座8，和所述升降装置7的底部连接，所述升降装置7的底部和所述X和Y手臂调整座8的连接区域如图2中的标记11所对应的区域。
设置在所述X和Y手臂调整座8上的X轴旋转螺杆9a和Y轴旋转螺杆9b，所述X轴旋转螺杆9a推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿X轴方向移动，所述Y轴旋转螺杆9b推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿Y轴方向移动；所述X和Y手臂调整座8在沿X轴或Y轴方向移动时带动所述升降装置7做相应的移动，所述基座2的顶部表面和所述升降装置7的轴线垂直，所述升降装置7移动时所述基座2的顶部表面的倾角会相应调节。
在所述X轴旋转螺杆9a上设置有固定块10a，在所述Y轴旋转螺杆9b上设置有固定块10b。在所述X轴旋转螺杆9a穿过固定块10a转动时会推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿X轴方向移动，在所述Y轴旋转螺杆9b穿过固定块10b转动时会推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿Y轴方向移动。
现有方法中，调节所述基座2的顶部表面的倾角时需要将所述外延腔体1打开，打开时通常是将所述顶部腔体模块1b吊起，这样就能直接肉眼观察到所述基座2的表面，并直接在肉眼的监控下旋转所述X轴旋转螺杆9a或所述Y轴旋转螺杆9b实现对基座2的顶部表面的倾角的调节。由于所述基座2的周侧为所述预加热环6，在外延工艺中，所述基座2相对于所述预加热环6会转动，故所述基座2和所述预加热环6之间要保持间距，否则的话在旋转时会产生当机即设备停运或产生颗粒(particle)污染问题。
开腔作业会需要耗费大量的时间，开腔对应的作业时间包括：降温，外延腔体1的温度降到室温后开腔；开腔后通过目视基座2顶部表面的方法调节基座2的倾角；调整完后包括复机(recover chamber)作业，复机作业包括：测量腔体的压强上升速率(chamberpressure rate of rise，ROR)来进行腔体测漏，对外延腔体1进行升温，运行清洗外延腔体1的内壁表面的镀膜程序(run clean coat)，进行测机作业，测机通过后才能将外延腔体1释放(release)到能生产产品的状态。复机作业的各步骤中可能会失败，对失败进行处理的话又会增加作业时间。现有技术中，一次开腔进行基座2的倾角到最后复机作业完成所需要的时间约为4小时。
另外，开腔中的降温还容易导致刻蚀不完全的膜层裂解，造成颗粒污染问题，所以本发明减少开腔的次数后能够降低颗粒污染问题；另外，外延腔体1在热胀冷缩次数频繁的情形下，容易出现外延腔体1微漏的情形，也即外延腔体1的漏率会变差，密封性变差，最后会缩短外延腔体1的部件和腔体的工作寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种外延腔体的基座调节装置，能在外延腔体外部精确控制并调节基座的倾角，从而能缩短基座倾角的调节时间；能减少开腔次数，提高外延腔体的工艺条件。为此，本发明还提供一种外延腔体的基座调节方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的外延腔体的基座调节装置包括：
设置在外延腔体中的基座，所述基座表面用于放置用于进行外延生长的晶圆。
设置在所述基座的底部的升降装置，所述升降装置用于控制所述基座的升降，外延生长时所述外延腔体呈密封结构，所述升降装置的底部延伸到所述外延腔体的密封结构的底部。
X和Y手臂调整座，和所述升降装置的底部连接。
设置在所述X和Y手臂调整座上的X轴旋转螺杆和Y轴旋转螺杆，所述X轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿X轴方向移动，所述Y轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿Y轴方向移动；所述X和Y手臂调整座在沿X轴或Y轴方向移动时带动所述升降装置做相应的移动，所述基座的顶部表面和所述升降装置的轴线垂直，所述升降装置移动时所述基座的顶部表面的倾角会相应调节。
在所述X轴旋转螺杆上设置有第一深度规，在所述Y轴旋转螺杆上设置有第二深度规。
通过所述第一深度规读取并控制所述X和Y手臂调整座的X方向移动距离，通过所述第二深度规读取并控制所述X和Y手臂调整座的Y方向移动距离，通过对所述X和Y手臂调整座的X方向移动距离和Y方向移动距离的控制调节所述基座的顶部表面的倾角。
进一步的改进是，所述外延腔体包括顶部腔体模块和底部腔体模块，所述顶部腔体模块和所述底部腔体模块闭合时形成所述外延腔体的密封结构；所述顶部腔体模块从所述底部腔体模块的顶部打开时所述外延腔体为打开结构。
进一步的改进是，在所述底部腔体模块中设置有预加热环，所述预加热环环绕在所述基座的外周，所述预加热环和所述基座的侧面之间具有间距，通过调节所述基座的顶部表面的倾角调节所述预加热环和所述基座的侧面之间的间距大小。
进一步的改进是，所述顶部腔体模块设置有多个加热灯。
进一步的改进是，在所述基座上设置有多个用于取放晶圆的顶针；当用机械手取放所述晶圆时，所述顶针突出到所述基座的顶部表面上方并将所述晶圆顶起；当所述晶圆取放完毕后，所述顶针下降到所述基座的底部表面以下。
进一步的改进是，所述X和Y手臂调整座和所述升降装置之间通过插销连接。
进一步的改进是，所述X和Y手臂调整座上设置有两个固定块和两个移动块。
所述X轴旋转螺杆穿过第一固定块和第一移动块，所述第一深度规固定在第一固定块上，所述第一深度规的探测棒穿过所述第一固定块后抵在所述第一移动块上，所述X轴旋转螺杆旋转时带动所述第一移动块移动，所述第一移动块带动所述升降装置沿X轴方向移动，所述第一移动块同时带动所述第一深度规的探测棒移动，所述第一深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿X轴方向移动并通过所述第一深度规读出。
所述Y轴旋转螺杆穿过第二固定块和第二移动块，所述第二深度规固定在第二固定块上，所述第二深度规的探测棒穿过所述第二固定块后抵在所述第二移动块上，所述Y轴旋转螺杆旋转时带动所述第二移动块移动，所述第二移动块带动所述升降装置沿Y轴方向移动，所述第二移动块同时带动所述第二深度规的探测棒移动，所述第二深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿Y轴方向移动并通过所述第二深度规读出。
进一步的改进是，所述第一深度规为指针式深度规或者电子式深度规。
所述第二深度规为指针式深度规或者电子式深度规。
为解决上述技术问题，本发明提供的外延腔体的基座调节方法包括步骤：
对所述升降装置进行X轴方向调整步骤为：旋转所述X轴旋转螺杆，通过所述X轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿X轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座的X轴方向移动带动所述升降装置沿X轴方向移动，读取所述第一深度规的值并通过所读取的所述第一深度规的值控制所述升降装置的X轴方向移动距离。
对所述升降装置进行Y轴方向调整步骤为：旋转所述Y轴旋转螺杆，通过所述Y轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿Y轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座的Y轴方向移动带动所述升降装置沿Y轴方向移动，读取所述第二深度规的值并通过所读取的所述第二深度规的值控制所述升降装置的Y轴方向移动距离。
通过综合调节所述升降装置的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离调节所述基座的顶部表面的倾角。
进一步的改进是，对所述升降装置的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离的调节都是在所述外延腔体呈密封结构的条件下进行，避免打开所述外延腔体。
进一步的改进是，外延生长时，工艺气体从所述晶圆的表面流过，通过调节所述基座的顶部表面的倾角调节调节所述晶圆表面上各位置处的工艺气体浓度，从而调节在所述晶圆上形成的外延层的厚度均匀度。
进一步的改进是，所述晶圆包括硅晶圆，所述外延层包括硅外延层和锗硅外延层。
进一步的改进是，所述X和Y手臂调整座和所述升降装置之间通过插销连接。
进一步的改进是，所述X和Y手臂调整座上设置有两个固定块和两个移动块。
所述X轴旋转螺杆穿过第一固定块和第一移动块，所述第一深度规固定在第一固定块上，所述第一深度规的探测棒穿过所述第一固定块后抵在所述第一移动块上，所述X轴旋转螺杆旋转时带动所述第一移动块移动，所述第一移动块带动所述升降装置沿X轴方向移动，所述第一移动块同时带动所述第一深度规的探测棒移动，所述第一深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿X轴方向移动并通过所述第一深度规读出。
所述Y轴旋转螺杆穿过第二固定块和第二移动块，所述第二深度规固定在第二固定块上，所述第二深度规的探测棒穿过所述第二固定块后抵在所述第二移动块上，所述Y轴旋转螺杆旋转时带动所述第二移动块移动，所述第二移动块带动所述升降装置沿Y轴方向移动，所述第二移动块同时带动所述第二深度规的探测棒移动，所述第二深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿Y轴方向移动并通过所述第二深度规读出。
进一步的改进是，所述第一深度规为指针式深度规或者电子式深度规；
所述第二深度规为指针式深度规或者电子式深度规。
本发明为了避免现有技术中只能通过开腔来调节基座倾角也即基座顶部表面的倾角的缺陷，本发明对设置在外延腔体的密封结构外的X和Y手臂调整座进行了改进，主要是在X和Y手臂调整座上加装了两个深度规，第一深度规能读取X和Y手臂调整座的X方向移动距离，从而能实现对X和Y手臂调整座的X方向移动距离的精确控制；第二深度规能读取X和Y手臂调整座的Y方向移动距离，从而能实现对X和Y手臂调整座的Y方向移动距离的精确控制，而通过对X和Y手臂调整座的X方向移动距离和Y方向移动距离的控制能调节基座的顶部表面的倾角，所以本发明不需要打开外延腔体来从基座的顶部表面观察对基座的顶部表面的倾角的调节状况，而能直接通过位于外延腔体的密封结构外的X和Y手臂调整座来精确调节基座的顶部表面的倾角。
由于本发明不需要开腔就能调节基座的顶部表面的倾角，这能带来如下有益技术效果：
1、由于对外延腔体每做一次开腔处理都需要耗费大量的作业时间，所以本发明能减少作业时间。开腔对应的作业时间包括：降温，外延腔体的温度降到室温后开腔；开腔后通过目视基座顶部表面的方法调节基座的倾角；调整完后包括复机作业，复机作业包括ROR，对外延腔体进行升温，运行清洗外延腔体的内壁表面的镀膜程序，进行测机作业，测机通过后才能将外延腔体释放到能生产产品的状态。复机作业的各步骤中可能会失败，对失败进行处理的话又会增加作业时间。现有技术中，一次开腔进行基座的倾角到最后复机作业完成所需要的时间约为4小时。而本发明由于不需要开腔就能直接精确调节基座的倾角，故也能省略复机作业，本发明方法实现一次基座的倾角仅需几分钟如5分钟。
2、由于本发明能够精确对X和Y手臂调整座的X和Y方向移动距离进行控制，故本发明能够量化基座的倾角大小，并进而量化基座和预加热环之间间距的大小，能进一步通过基座和预加热环之间间距的大小和均匀度的变化量的关系算出对基座的倾角的调整比例，最后能减少调整次数。
3、本发明由于不需要开腔，所以能减少开腔的次数，由于开腔中的降温容易导致刻蚀不完全的膜层裂解，造成颗粒污染问题，所以本发明减少开腔的次数后能够降低颗粒污染问题；另外，外延腔体在热胀冷缩次数频繁的情形下，容易出现外延腔体微漏的情形，也即外延腔体的漏率会变差，密封性变差，最后会缩短外延腔体的部件和腔体的工作寿命，所以本发明还能减少外延腔体的颗粒污染以及增加外延腔体的部件和腔体的工作寿命，外延腔体的工艺条件会改善。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有外延腔体的剖面结构图；
图2是现有外延腔体的基座调节装置的X和Y手臂调整座的示意图；
图3是本发明实施例外延腔体的基座调节装置的X和Y手臂调整座的示意图。
具体实施方式
本发明实施例对应的外延腔体1的剖面结构图请参考图1所示，如图3所示，是本发明实施例外延腔体1的基座2调节装置的X和Y手臂调整座8的示意图，本发明实施例外延腔体1的基座2调节装置包括：
设置在外延腔体1中的基座2，所述基座2表面用于放置用于进行外延生长的晶圆3。
所述外延腔体1包括顶部腔体模块1b和底部腔体模块1a，所述顶部腔体模块1b和所述底部腔体模块1a闭合时形成所述外延腔体1的密封结构；所述顶部腔体模块1b从所述底部腔体模块1a的顶部打开时所述外延腔体1为打开结构。
在所述底部腔体模块1a中设置有预加热环6，所述预加热环6环绕在所述基座2的外周，所述预加热环6和所述基座2的侧面之间具有间距，通过调节所述基座2的顶部表面的倾角调节所述预加热环6和所述基座2的侧面之间的间距大小。
所述顶部腔体模块1b设置有多个加热灯，通常加热灯在所述顶部腔体模块1b的内壁上排成一圈且等角度均匀分布，通过加热灯实现对所述外延腔体的密封结构内壁的加热。
在所述基座2上设置有多个用于取放晶圆3的顶针；当用机械手取放所述晶圆3时，所述顶针突出到所述基座2的顶部表面上方并将所述晶圆3顶起；当所述晶圆3取放完毕后，所述顶针下降到所述基座2的底部表面以下。
设置在所述基座2的底部的升降装置7，所述升降装置7用于控制所述基座2的升降，外延生长时所述外延腔体1呈密封结构，所述升降装置7的底部延伸到所述外延腔体1的密封结构的底部。所述升降装置7能为一杆状结构，通过气缸带动或步进马达的驱动实现升降。
X和Y手臂调整座8，和所述升降装置7的底部连接，所述升降装置7的底部和所述X和Y手臂调整座8的连接区域如图3中的标记11所对应的区域。
设置在所述X和Y手臂调整座8上的X轴旋转螺杆9a和Y轴旋转螺杆9b，所述X轴旋转螺杆9a推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿X轴方向移动，所述Y轴旋转螺杆9b推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿Y轴方向移动；所述X和Y手臂调整座8在沿X轴或Y轴方向移动时带动所述升降装置7做相应的移动，所述基座2的顶部表面和所述升降装置7的轴线垂直，所述升降装置7移动时所述基座2的顶部表面的倾角会相应调节。
在所述X轴旋转螺杆9a上设置有第一深度规14a，在所述Y轴旋转螺杆9b上设置有第二深度规14b。
通过所述第一深度规14a读取并控制所述X和Y手臂调整座8的X方向移动距离，通过所述第二深度规14b读取并控制所述X和Y手臂调整座8的Y方向移动距离，通过对所述X和Y手臂调整座8的X方向移动距离和Y方向移动距离的控制调节所述基座2的顶部表面的倾角。
所述X和Y手臂调整座8和所述升降装置7之间通过插销连接。
所述X和Y手臂调整座8上设置有两个固定块12a和12b和两个移动块13a和13b。
所述X轴旋转螺杆9a穿过第一固定块12a和第一移动块13a，所述第一深度规14a固定在第一固定块12a上，所述第一深度规14a的探测棒穿过所述第一固定块12a后抵在所述第一移动块13a上，所述X轴旋转螺杆9a旋转时带动所述第一移动块13a移动，所述第一移动块13a带动所述升降装置7沿X轴方向移动，所述第一移动块13a同时带动所述第一深度规14a的探测棒移动，所述第一深度规14a的探测棒移动大小等于所述升降装置7沿X轴方向移动并通过所述第一深度规14a读出。
所述Y轴旋转螺杆9b穿过第二固定块12b和第二移动块13b，所述第二深度规14b固定在第二固定块12b上，所述第二深度规14b的探测棒穿过所述第二固定块12b后抵在所述第二移动块13b上，所述Y轴旋转螺杆9b旋转时带动所述第二移动块13b移动，所述第二移动块13b带动所述升降装置7沿Y轴方向移动，所述第二移动块13b同时带动所述第二深度规14b的探测棒移动，所述第二深度规14b的探测棒移动大小等于所述升降装置7沿Y轴方向移动并通过所述第二深度规14b读出。
所述第一深度规14a为指针式深度规或者电子式深度规。
所述第二深度规14b为指针式深度规或者电子式深度规。
本发明实施例外延腔体1的基座2调节方法包括步骤：
对所述升降装置7进行X轴方向调整步骤为：旋转所述X轴旋转螺杆9a，通过所述X轴旋转螺杆9a推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿X轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座8的X轴方向移动带动所述升降装置7沿X轴方向移动，读取所述第一深度规14a的值并通过所读取的所述第一深度规14a的值控制所述升降装置7的X轴方向移动距离。
对所述升降装置7进行Y轴方向调整步骤为：旋转所述Y轴旋转螺杆9b，通过所述Y轴旋转螺杆9b推动或拉扯所述X和Y手臂调整座8沿Y轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座8的Y轴方向移动带动所述升降装置7沿Y轴方向移动，读取所述第二深度规14b的值并通过所读取的所述第二深度规14b的值控制所述升降装置7的Y轴方向移动距离。
通过综合调节所述升降装置7的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离调节所述基座2的顶部表面的倾角。
对所述升降装置7的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离的调节都是在所述外延腔体1呈密封结构的条件下进行，避免打开所述外延腔体1。
外延生长时，工艺气体从所述晶圆3的表面流过，通过调节所述基座2的顶部表面的倾角调节调节所述晶圆3表面上各位置处的工艺气体浓度，从而调节在所述晶圆3上形成的外延层的厚度均匀度。如图1所示，箭头线5表示工艺气体的气流，工艺气体通过气体入口端4流入并最后通过气体出口端流出。
所述晶圆3包括硅晶圆3，所述外延层包括硅外延层和锗硅外延层。
本发明实施例为了避免现有技术中只能通过开腔来调节基座2倾角也即基座2顶部表面的倾角的缺陷，本发明实施例对设置在外延腔体1的密封结构外的X和Y手臂调整座8进行了改进，主要是在X和Y手臂调整座8上加装了两个深度规，第一深度规14a能读取X和Y手臂调整座8的X方向移动距离，从而能实现对X和Y手臂调整座8的X方向移动距离的精确控制；第二深度规14b能读取X和Y手臂调整座8的Y方向移动距离，从而能实现对X和Y手臂调整座8的Y方向移动距离的精确控制，而通过对X和Y手臂调整座8的X方向移动距离和Y方向移动距离的控制能调节基座2的顶部表面的倾角，所以本发明实施例不需要打开外延腔体1来从基座2的顶部表面观察对基座2的顶部表面的倾角的调节状况，而能直接通过位于外延腔体1的密封结构外的X和Y手臂调整座8来精确调节基座2的顶部表面的倾角。
由于本发明实施例不需要开腔就能调节基座2的顶部表面的倾角，这能带来如下有益技术效果：
1、由于对外延腔体1每做一次开腔处理都需要耗费大量的作业时间，所以本发明能减少作业时间。开腔对应的作业时间包括：降温，外延腔体1的温度降到室温后开腔；开腔后通过目视基座2顶部表面的方法调节基座2的倾角；调整完后包括复机作业，复机作业包括ROR，对外延腔体1进行升温，运行清洗外延腔体1的内壁表面的镀膜程序，进行测机作业，测机通过后才能将外延腔体1释放到能生产产品的状态。复机作业的各步骤中可能会失败，对失败进行处理的话又会增加作业时间。现有技术中，一次开腔进行基座2的倾角到最后复机作业完成所需要的时间约为4小时。而本发明由于不需要开腔就能直接精确调节基座2的倾角，故也能省略复机作业，本发明方法实现一次基座2的倾角仅需几分钟如5分钟。
2、由于本发明实施例能够精确对X和Y手臂调整座8的X和Y方向移动距离进行控制，故本发明能够量化基座2的倾角大小，并进而量化基座2和预加热环6之间间距的大小，能进一步通过基座2和预加热环6之间间距的大小和均匀度的变化量的关系算出对基座2的倾角的调整比例，最后能减少调整次数。
3、本发明实施例由于不需要开腔，所以能减少开腔的次数，由于开腔中的降温容易导致刻蚀不完全的膜层裂解，造成颗粒污染问题，所以本发明减少开腔的次数后能够降低颗粒污染问题；另外，外延腔体1在热胀冷缩次数频繁的情形下，容易出现外延腔体1微漏的情形，也即外延腔体1的漏率会变差，密封性变差，最后会缩短外延腔体1的部件和腔体的工作寿命。所以本发明实施例还能减少外延腔体1的颗粒污染以及增加外延腔体1的部件和腔体的工作寿命，外延腔体1的工艺条件会改善。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种外延腔体的基座调节装置，其特征在于，包括：
设置在外延腔体中的基座，所述基座表面用于放置用于进行外延生长的晶圆；
设置在所述基座的底部的升降装置，所述升降装置用于控制所述基座的升降，外延生长时所述外延腔体呈密封结构，所述升降装置的底部延伸到所述外延腔体的密封结构的底部；
X和Y手臂调整座，和所述升降装置的底部连接；
设置在所述X和Y手臂调整座上的X轴旋转螺杆和Y轴旋转螺杆，所述X轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿X轴方向移动，所述Y轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿Y轴方向移动；所述X和Y手臂调整座在沿X轴或Y轴方向移动时带动所述升降装置做相应的移动，所述基座的顶部表面和所述升降装置的轴线垂直，所述升降装置移动时所述基座的顶部表面的倾角会相应调节；
在所述X轴旋转螺杆上设置有第一深度规，在所述Y轴旋转螺杆上设置有第二深度规；
通过所述第一深度规读取并控制所述X和Y手臂调整座的X方向移动距离，通过所述第二深度规读取并控制所述X和Y手臂调整座的Y方向移动距离，通过对所述X和Y手臂调整座的X方向移动距离和Y方向移动距离的控制调节所述基座的顶部表面的倾角。
2.如权利要求1所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：所述外延腔体包括顶部腔体模块和底部腔体模块，所述顶部腔体模块和所述底部腔体模块闭合时形成所述外延腔体的密封结构；所述顶部腔体模块从所述底部腔体模块的顶部打开时所述外延腔体为打开结构。
3.如权利要求2所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：在所述底部腔体模块中设置有预加热环，所述预加热环环绕在所述基座的外周，所述预加热环和所述基座的侧面之间具有间距，通过调节所述基座的顶部表面的倾角调节所述预加热环和所述基座的侧面之间的间距大小。
4.如权利要求2所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：所述顶部腔体模块设置有多个加热灯。
5.如权利要求4所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：在所述基座上设置有多个用于取放晶圆的顶针；当用机械手取放所述晶圆时，所述顶针突出到所述基座的顶部表面上方并将所述晶圆顶起；当所述晶圆取放完毕后，所述顶针下降到所述基座的底部表面以下。
6.如权利要求1所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：所述X和Y手臂调整座和所述升降装置之间通过插销连接。
7.如权利要求1所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：
所述X和Y手臂调整座上设置有两个固定块和两个移动块；
所述X轴旋转螺杆穿过第一固定块和第一移动块，所述第一深度规固定在第一固定块上，所述第一深度规的探测棒穿过所述第一固定块后抵在所述第一移动块上，所述X轴旋转螺杆旋转时带动所述第一移动块移动，所述第一移动块带动所述升降装置沿X轴方向移动，所述第一移动块同时带动所述第一深度规的探测棒移动，所述第一深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿X轴方向移动并通过所述第一深度规读出；
所述Y轴旋转螺杆穿过第二固定块和第二移动块，所述第二深度规固定在第二固定块上，所述第二深度规的探测棒穿过所述第二固定块后抵在所述第二移动块上，所述Y轴旋转螺杆旋转时带动所述第二移动块移动，所述第二移动块带动所述升降装置沿Y轴方向移动，所述第二移动块同时带动所述第二深度规的探测棒移动，所述第二深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿Y轴方向移动并通过所述第二深度规读出。
8.如权利要求1所述的外延腔体的基座调节装置，其特征在于：所述第一深度规为指针式深度规或者电子式深度规；
所述第二深度规为指针式深度规或者电子式深度规。
9.如权利要求1所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于，包括步骤：
对所述升降装置进行X轴方向调整步骤为：旋转所述X轴旋转螺杆，通过所述X轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿X轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座的X轴方向移动带动所述升降装置沿X轴方向移动，读取所述第一深度规的值并通过所读取的所述第一深度规的值控制所述升降装置的X轴方向移动距离；
对所述升降装置进行Y轴方向调整步骤为：旋转所述Y轴旋转螺杆，通过所述Y轴旋转螺杆推动或拉扯所述X和Y手臂调整座沿Y轴方向移动，通过所述X和Y手臂调整座的Y轴方向移动带动所述升降装置沿Y轴方向移动，读取所述第二深度规的值并通过所读取的所述第二深度规的值控制所述升降装置的Y轴方向移动距离；
通过综合调节所述升降装置的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离调节所述基座的顶部表面的倾角。
10.如权利要求9所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：对所述升降装置的X轴方向移动距离和Y轴方向移动距离的调节都是在所述外延腔体呈密封结构的条件下进行，避免打开所述外延腔体。
11.如权利要求9所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：外延生长时，工艺气体从所述晶圆的表面流过，通过调节所述基座的顶部表面的倾角调节调节所述晶圆表面上各位置处的工艺气体浓度，从而调节在所述晶圆上形成的外延层的厚度均匀度。
12.如权利要求11所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：所述晶圆包括硅晶圆，所述外延层包括硅外延层和锗硅外延层。
13.如权利要求9所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：所述X和Y手臂调整座和所述升降装置之间通过插销连接。
14.如权利要求9所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：所述X和Y手臂调整座上设置有两个固定块和两个移动块；
所述X轴旋转螺杆穿过第一固定块和第一移动块，所述第一深度规固定在第一固定块上，所述第一深度规的探测棒穿过所述第一固定块后抵在所述第一移动块上，所述X轴旋转螺杆旋转时带动所述第一移动块移动，所述第一移动块带动所述升降装置沿X轴方向移动，所述第一移动块同时带动所述第一深度规的探测棒移动，所述第一深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿X轴方向移动并通过所述第一深度规读出；
所述Y轴旋转螺杆穿过第二固定块和第二移动块，所述第二深度规固定在第二固定块上，所述第二深度规的探测棒穿过所述第二固定块后抵在所述第二移动块上，所述Y轴旋转螺杆旋转时带动所述第二移动块移动，所述第二移动块带动所述升降装置沿Y轴方向移动，所述第二移动块同时带动所述第二深度规的探测棒移动，所述第二深度规的探测棒移动大小等于所述升降装置沿Y轴方向移动并通过所述第二深度规读出。
15.如权利要求9所述的外延腔体的基座调节方法，其特征在于：所述第一深度规为指针式深度规或者电子式深度规；
所述第二深度规为指针式深度规或者电子式深度规。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100111511A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Nir Merry Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control
CN102519419A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 西安威而信精密仪器有限公司 手动三维调整平台
CN105009261A (zh) * 2013-03-11 2015-10-28 应用材料公司 具有柔性支座的灯头印刷电路板
CN206709829U (zh) * 2017-04-13 2017-12-05 武汉天宇光电仪器有限公司 基座水平检测装置
CN107863311A (zh) * 2017-11-03 2018-03-30 上海华力微电子有限公司 一种检测及校正晶圆与腔体载物台偏移的装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100111511A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Nir Merry Use of infrared camera for real-time temperature monitoring and control
CN102519419A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 西安威而信精密仪器有限公司 手动三维调整平台
CN105009261A (zh) * 2013-03-11 2015-10-28 应用材料公司 具有柔性支座的灯头印刷电路板
CN206709829U (zh) * 2017-04-13 2017-12-05 武汉天宇光电仪器有限公司 基座水平检测装置
CN107863311A (zh) * 2017-11-03 2018-03-30 上海华力微电子有限公司 一种检测及校正晶圆与腔体载物台偏移的装置及方法

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