CN111326474B - 反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种反应腔室及半导体加工设备，包括第一环体、第二环体、多个对位组件和承载基片的基座，第一环体和第二环体在基座的升降方向上相对设置，且基座在上升或下降的过程中使第一环体和第二环体相互靠近或远离；多个对位组件沿第一环体的周向间隔设置在第一环体底部，或沿第二环体的周向间隔设置在第二环体顶部；多个对位组件用于在基座自传片位置上升至工艺位置的过程中，通过第一环体和第二环体的挤压，朝靠近第一环体或第二环体的圆心方向发生形变，以将基片限定在与基座的承载面对中的位置。本发明提供的反应腔室及半导体加工设备能够避免基片在工艺过程中相对于基座发生移动，从而提高基片的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。

Description

反应腔室及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备技术领域，具体地，涉及一种反应腔室及半导体加工设备。
背景技术
目前，在化学气相沉积(CVD)工艺中，在晶片(Wafer)边缘的部分区域内需要避免沉积薄膜，即需要在晶片的边缘留有边缘排除(Edge exclusion)区域，以保证在实际应用中能够得到良好的应用。因此，通常需要对晶片的边缘进行遮盖(Cover)，并对边缘进行吹扫(Purge)，从而防止工艺气体沉积在边缘排除区域。
如图1所示，在现有技术中，遮挡装置包括垫环(Dep ring)13和挡环(Cover ring)14，在进行工艺时，真空卡盘(Vacuum Chuck)将晶片11吸附于基座12上，挡环14遮挡在晶片11的边缘上方，并且，垫环13与基座12、挡环14与垫环13之间均是通过定位结构连接，从而使基座12、垫环13和挡环14的具有固定的位置。
但是，在现有技术中，由于工艺过程中压力切换频繁，使真空卡盘对晶片11的吸附不稳定，当发生去加持(Dechuck)的情况时，会导致晶片11在基座12上产生移动，这样就会使晶片11相对于挡环14发生偏移，挡环14遮挡晶片11的边缘区域变得不均匀，从而使晶片11的边缘排除区域的不均匀，导致工艺结果变差，影响后续的加工工艺。
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，提出了一种反应腔室及半导体加工设备，其能够避免基片在工艺过程中相对于基座发生移动，从而提高基片的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。
为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括用于承载基片的基座，还包括第一环体、第二环体和多个对位组件，其中，所述第一环体和所述第二环体在基座的升降方向上相对设置，且所述基座在上升或下降的过程中使所述第一环体和所述第二环体相互靠近或远离；
多个所述对位组件沿所述第一环体的周向间隔设置在所述第一环体的底部，或沿所述第二环体的周向间隔设置在所述第二环体的顶部；
多个所述对位组件用于在所述基座自所述传片位置上升至工艺位置的过程中，通过所述第一环体和所述第二环体的挤压，朝靠近所述第一环体或所述第二环体的圆心方向发生形变，以将所述基片限定在与所述基座的承载面对中的位置；并在所述基座下降的过程中朝远离所述第一环体或所述第二环体的圆心方向变形。
优选的，每个所述对位组件包括对位板和至少两个连接杆；其中，
每个所述连接杆的第一端与所述第一环体活动连接，第二端与所述对位板活动连接，且各所述连接杆之间相互平行。
优选的，所述第一环体底部与各所述对位组件对应的位置还设置有第一凸块，所述第一凸块用于在所述基座远离所述工艺位置时与靠近所述第一凸块的所述连接杆相抵。
优选的，所述第一凸块包括与所述连接杆相抵的限位斜面，所述限位斜面与所述第一环体的轴线之间的距离自上而下逐渐减小。
优选的，在所述第二环体的上表面还设置有凹部和第二凸块；其中，
所述凹部位于所述第二环体上表面与所述对位板对应的区域，且用于在所述基座位于所述工艺位置时，承载所述对位板；
所述第二凸块位于所述第二环体上表面与所述第一凸块对应的区域，且用于在所述基座位于所述工艺位置时，与所述第一凸块相抵。
优选的，每个所述对位组件包括对位板、至少两个连接杆和弹簧；其中，
每个所述连接杆的第一端与所述第二环体活动连接，第二端与所述对位板活动连接，且各所述连接杆之间相互平行；
所述弹簧连接在任意两个所述连接杆之间，以通过弹力在所述基座自所述工艺位置下降至所述传片位置的过程中，使多个所述对位组件朝远离所述第二环体的轴线方向变形。
优选的，所述第二环体上表面与各所述对位组件对应的位置设置有第一凸块，所述第一凸块包括限位斜面，所述限位斜面与所述第二环体的轴线之间的距离自上而下逐渐增大，以在所述基座自所述传片位置上升至所述工艺位置的过程中，与所述连接杆相抵。
优选的，多个所述对位组件沿所述第一环体的周向均匀分布。
优选的，所述对位组件的数量至少为三组。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括如权利要求1-9任意一项的所述反应腔室。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的反应腔室，包括沿第一环体或第二环体的周向间隔设置在第一环体底部或者第二环体顶部的多个对位组件，多个对位组件用于在基座自传片位置上升至工艺位置的过程中，通过第一环体与第二环体的挤压，使多个对位组件朝靠近第一环体或第二环体的圆心方向发生形变，以借助多个对位组件将基片限定在与基座的承载面对中的位置，从而避免基片在工艺过程中相对于基座发生移动，进而提高基片的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。并且，多个对位组件在基座下降的过程中朝远离所述第一环体或所述第二环体的圆心方向变形，使多个对位组件与基片分离。
本发明提供的半导体加工设备，借助本发明提供的反应腔室能够避免基片在工艺过程中相对于基座发生移动，从而提高基片的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。
附图说明
图1为现有技术中遮挡装置的结构示意图；
图2为本发明提供的反应腔室中对位组件设置在第一环体底部的结构示意图；
图3为本发明提供的反应腔室中对位组件设置在第二环体顶部的结构示意图；
图4为本发明提供的反应腔室中基座为与工艺位置时的机构示意图；
图5为本发明提供的反应腔室中对位组件限定基片的结构示意图；
附图标记说明：
11-晶片；12-基座；13-垫环；14-挡环；2-第一环体；3-第二环体；31-第二凸块；41-对位板；42-连接杆；43-第一凸块；431-限位斜面；5-基座；6-基片；7-支撑架；8-夹角。
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反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。
如图2-图5所示，本实施例提供一种反应腔室，包括第一环体2、第二环体3、多个对位组件和用于承载基片6的基座5，其中，第一环体2和第二环体3在基座5的升降方向上相对设置，且基座5在上升或下降的过程中使第一环体2和第二环体3相互靠近或远离；多个对位组件沿第一环体2的周向间隔设置在第一环体2的底部，或沿第二环体3的周向间隔设置在第二环体3的顶部；多个对位组件用于在基座5自传片位置上升至工艺位置的过程中，通过第一环体2和第二环体3的挤压，朝靠近第一环体2或第二环体3的圆心方向发生形变，以将基片6限定在与基座5的承载面对中的位置，并在基座5下降的过程中朝远离第一环体2或第二环体3的圆心方向变形。
本实施例提供的反应腔室，在基座5自传片位置上升至工艺位置的过程中，通过第一环体2与第二环体3的挤压，使多个对位组件朝靠近第一环体2或第二环体3的圆心方向发生形变，以借助多个对位组件将基片6限定在与基座5的承载面对中的位置，从而避免基片6在工艺过程中相对于基座5发生移动，进而提高基片6的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。并且，多个对位组件在基座5下降的过程中朝远离所述第一环体2或所述第二环体3的圆心方向变形，使多个对位组件与基片6分离。
在本实施例中，基片6与基座5的承载面对中是指基片6的中心与基座5的承载面的中心重合，以在基片6上表面的边缘留有尺寸均匀的环形边缘排除区域，即在基片6上表面边缘沿基片6径向方向的一定长度上的环形区域内避免形成薄膜沉积。
在多个对位组件沿第一环体2的周向间隔设置在第一环体2的底部的实施例中，每个对位组件包括对位板41和至少两个连接杆42，其中，每个连接杆42的第一端与第一环体2活动连接，第二端与对位板41活动连接，且各连接杆42之间相互平行。具体的，在基座5上升的过程中，第二环体3与第一环体2相互靠近，第二环体3的上表面首先与对位板41的下表面相接触，在基座5继续上升的过程中，各连接杆42的第二端通过被第二环体3与第一环体2挤压，朝靠近第一环体2的圆心方向移动，从而带动对位板41朝靠近第一环体2的圆心方向移动。
可选的，第一环体2底部与各对位组件对应的位置还设置有第一凸块43，第一凸块43用于在基座5远离工艺位置时与靠近第一凸块43的连接杆42相抵。具体的，第一凸块43设置在第一环体2底部远离第一环体2轴线的一端，并相对于第一环体2的下表面向下凸出，与两个连接杆42中远离第一环体2轴线的连接杆42背离第一环体2轴线的一侧相抵，且第一凸块43与连接杆42相抵处相对于连接杆42的第一端靠近第一环体2的轴线，从而使连接杆42的第二端相对于第一端靠近第一环体2的轴线，以使对位板41通过第一环体2和第二环体3的挤压，朝向第一环体2的圆心移动。
在本实施例中，第一凸块43包括与连接杆42相抵的限位斜面431，限位斜面431与第一环体2的轴线之间的距离自上而下逐渐减小。具体的，第一凸块43朝向连接杆42的一端面为限位斜面431，限位斜面431靠近连接杆42的第二端的一边相对于限位斜面431靠近连接杆42的第一端的一边靠近第一环体2的轴线，并在两边之间形成平面，且限位斜面431靠近连接杆42的第二端的一边相对于连接杆42的第一端靠近第一环体2的轴线，在基座5位于传片位置时，多个连接杆42中靠近限位斜面431一侧的连接杆42贴靠在限位斜面431上，提高第一凸块43对对位组件的限位可靠性。
具体的，如图2和图4所示，基座5为阶梯结构，包括外径不同的两个部分，其中外径相对较小的部分设置在外径相对较大的部分上方，在基座5位于传片位置时，第一环体2置于固定在反应腔室内壁上的支撑架7上，第二环体3位于基座5中外径较大的部分上，基片6位于外径较小的部分上，使第二环体3环绕在基座5中外径较小的部分周围，对位板41通过两个平行设置的连接杆42活动连接在第一环体2的底部，能够保持位置的稳定，连接杆42在重力以及第一凸块43的作用下，处于斜向下的状态，使其第二端相对于第一端靠近第一环体2的轴线。但是，第一环体2的固定方式并不以此为限，第二环体3也不是必须预先放置在基座5上，只需要第一环体2和第二环体3在基座5上升的过程中能够相对靠近，或者在基座5下降的过程中相对远离即可。
在本实施例中，连接杆42通过铰链与第一环体2和对位板41活动连接，即在连接杆42的第一端和第二端均设置铰链，连接杆42能够以铰链为轴相对与第一环体2和对位板41转动。
在基座5自传片位置上升至工艺位置的过程中，基座5带动第二环体3和基片6上升，使第二环体3逐渐靠近第一环体2，在对位板41与第二环体3的上表面接触后，多个对位组件在第一环体2与第二环体3的挤压下，每个连接杆42沿第一端转动，使第二端逐渐靠近第一环体2的圆心，并且对位板41与连接杆42能够在连接杆42的第二端相对转动，从而使对位板41沿第二环体3的上表面朝靠近基片6圆心的方向移动，与基片6的边缘相接触，以将基片6限定在多个对位板41之间，进而将对位板41限定在基片6与基板的承载面对中的位置上，避免基片6在工艺过程中发生偏移。
在本实施例中，在基座5上升的过程中，能够将第一环体2从支撑架7上抬起，使第一环体2承载在第二环体3上，并带动第一环体2也上升，但是并不以此为限，在实际应用中，只需要对位板41能够对基片6限定即可。在基座5自工艺位置下降的过程中，在第一环体2落在支撑架7上后，连接杆42在重力作用下沿第一端转动，使第二端逐渐远离第一环体2的圆心，从而使对位板41朝远离基片6圆心的方向移动，与基片6的边缘分离，恢复至对位组件在基座5处于传片位置时的状态。
在本实施例中，借助第一凸块43避免连接杆42在自身以及对位板41的重力作用下变形至竖直向下的状态，若连接杆42竖直向下，则当对位板41与第二环体3接触后，连接杆42有可能带动对位板41朝远离第一环体2的轴线方向移动，甚至在第一环体2与第二环体3的挤压下会造成对位组件的损坏。另外，第一环体2的固定方式并不以此为限，第二环体3也不是必须预先放置在基座5上，只需要第一环体2和第二环体3在基座5上升的过程中能能够相对靠近，或者在基座5下降的过程中相对远离即可。
在本实施例中，在第二环体3的上表面还设置有凹部和第二凸块31；其中，凹部位于第二环体3上表面与对位板41对应的区域，且用于在基座5位于工艺位置时，承载对位板41；第二凸块31位于第二环体3上表面与第一凸块43对应的区域，且用于在基座5位于工艺位置时，与第一凸块43相抵。
在实际应用中，第一环体2还用于在基座5位于工艺位置时，将吹扫气体引向基片6上表面的边缘区域。具体的，在基座5位于工艺位置时，第二凸块31与第一凸块43相抵，以使第二环体3承载第一环体2，对位板41落在凹部中，以通过凹部承载对位板41，从而使第一环体2与基片6的上表面的边缘区域之间留有空间，以将吹扫气体引向基片6上表面的边缘区域，对基片6的上表面的边缘区域进行吹扫，避免工艺过程中，工艺气体沉积在基片6上表面的边缘区域，从而在基片6的上表面边缘留有边缘排除区域。
经过本实施例提供的反应腔室对基片6进行对位后，可以使第一环体2基片6上表面的边缘区域的遮挡更均匀，误差均能达到0.5mm以内，以满足后续工艺的需求，有效提高产品的良率。
在本实施例中，多个对位组件沿第一环体2的周向均匀分布。如图5所示，在实际应用中，基片6通常是晶圆，即圆形的晶片，在对位组件有三个的情况下，相邻的两个对位板41之间具有120°夹角8。另外，在对位组件有两个的情况下，两个对位板41应相对设置，即两个对位板41之间具有180°夹角，即多个对位板41在360°的圆周上均匀分布，这样的设置方式，可以在基片6的周向方向上均匀的对基片6限定，进一步避免基片6在工艺过程中偏离与基座5承载面对中位置的情况发生。
在本实施例中，对位组件的数量至少为三组，可以提高对位组件对于晶圆的限定稳定性。
如图4所示，在实际应用中，对位组件也可以设置在第二环体3的顶部，在多个对位组件沿第二环体3的周向间隔设置在第二环体3的顶部的实施例中，每个对位组件包括对位板41、至少两个连接杆42和弹簧；其中，每个连接杆42的第一端与第二环体3活动连接，第二端与对位板41活动连接，且各连接杆42之间相互平行；弹簧连接在任意两个连接杆42之间，以通过弹力在基座5自工艺位置下降至传片位置的过程中，使多个对位组件朝远离第二环体的轴线方向变形。
多个对位组件设置在第二环体3的顶部与设置在第一环体2底部相似处在于每个对位组件也包括对位板41和至少两个连接杆42，不同处在于还包括弹簧，由于对位组件设置在第二环体3的顶部，其无法在通过自身的重力在变形之后恢复至初始状态，因此需要在对位组件中加入弹簧，弹簧的两端可以分别连接在两个连接杆42相对的面上，弹簧在基座5位于传片位置时处于初始状态，当对位组件在第一环体2与第二环体3的挤压下发生变形，连接杆42发生转动，使两个连接杆42之间的弹簧发生变形，当第一环体2与第二环体3对对位组件的挤压力减小时，弹簧会通过自身的弹力使自身朝初始状态恢复，从而带动连接杆42将对位组件恢复至初始状态。
在多个对位组件沿第二环体3的周向间隔设置在第二环体3的顶部的实施例中，第二环体3上表面与各对位组件对应的位置设置有第一凸块43，第一凸块43包括限位斜面431，限位斜面431与第二环体3的轴线之间的距离自上而下逐渐增大，以在基座5自传片位置上升至工艺位置的过程中，与连接杆42相抵，以使连接杆42的第二端相对于第一端靠近第一环体2的轴线，以使对位板41通过第一环体2和第二环体3的挤压，朝向第二环体3的圆心移动。
作为另一个技术方案，本实施例还提供一种半导体加工设备，包括上述的反应腔室。
本实施例提供的半导体加工设备，借助本发明提供的反应腔室能够避免基片6在工艺过程中相对于基座5发生移动，从而提高基片6的边缘排除区域的均匀性，提高产品的良率。
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)

1.一种反应腔室，包括用于承载基片的基座，其特征在于，还包括第一环体、第二环体和多个对位组件，其中，所述第一环体和所述第二环体在基座的升降方向上相对设置，且所述基座在上升或下降的过程中使所述第一环体和所述第二环体相互靠近或远离；
多个所述对位组件沿所述第一环体的周向间隔设置在所述第一环体的底部，或沿所述第二环体的周向间隔设置在所述第二环体的顶部；
多个所述对位组件用于在所述基座自传片位置上升至工艺位置的过程中，通过所述第一环体和所述第二环体的挤压，朝靠近所述第一环体或所述第二环体的圆心方向发生形变，以使所述基片的中心与所述基座的承载面的中心重合；并在所述基座下降的过程中朝远离所述第一环体或所述第二环体的圆心方向变形。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，每个所述对位组件包括对位板和至少两个连接杆；其中，
每个所述连接杆的第一端与所述第一环体活动连接，第二端与所述对位板活动连接，且各所述连接杆之间相互平行。
3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述第一环体底部与各所述对位组件对应的位置还设置有第一凸块，所述第一凸块用于在所述基座远离所述工艺位置时与靠近所述第一凸块的所述连接杆相抵。
4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述第一凸块包括与所述连接杆相抵的限位斜面，所述限位斜面与所述第一环体的轴线之间的距离自上而下逐渐减小。
5.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，在所述第二环体的上表面还设置有凹部和第二凸块；其中，
所述凹部位于所述第二环体上表面与所述对位板对应的区域，且用于在所述基座位于所述工艺位置时，承载所述对位板；
所述第二凸块位于所述第二环体上表面与所述第一凸块对应的区域，且用于在所述基座位于所述工艺位置时，与所述第一凸块相抵。
6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，每个所述对位组件包括对位板、至少两个连接杆和弹簧；其中，
每个所述连接杆的第一端与所述第二环体活动连接，第二端与所述对位板活动连接，且各所述连接杆之间相互平行；
所述弹簧连接在任意两个所述连接杆之间，以通过弹力在所述基座自所述工艺位置下降至所述传片位置的过程中，使多个所述对位组件朝远离所述第二环体的轴线方向变形。
7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述第二环体上表面与各所述对位组件对应的位置设置有第一凸块，所述第一凸块包括限位斜面，所述限位斜面与所述第二环体的轴线之间的距离自上而下逐渐增大，以在所述基座自所述传片位置上升至所述工艺位置的过程中，与所述连接杆相抵。
8.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，多个所述对位组件沿所述第一环体的周向均匀分布。
9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述对位组件的数量至少为三组。
10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项的所述反应腔室。
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