CN111748800B - 一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法,该薄膜沉积设备包括反应腔室及位于反应腔室内的承载台,承载台包括位于中间的本体部以及位于本体部外围的承载环,承载台和承载环在反应腔室内相互独立地可升降。另外反应腔室的顶部、底部和侧面分别设置有气体供气装置。在对衬底的背面进行薄膜沉积时,提升承载环,由承载环将衬底保持在反应位置;对衬底的侧面进行薄膜沉积时,提升本体部,由本体部将衬底保持在反应位置。通过本发明的薄膜沉积设备及沉积方法实现了在同一设备中完成背面沉积及侧面沉积,大大节约了薄膜沉积的成本,并且能够避免或者有效减少衬底背面沉积的薄膜的剥离。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域,特别是涉及一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法。
背景技术
存储器是用于存储保存信息的记忆设备,随着集成电路中器件对集成度以及存储密度的需求的不断提高,3D存储技术越来越受到人们的青睐。在3D存储器的制造过程中,晶圆背面沉积(backside deposition)和侧面沉积(bevel deposition)工艺的应用越来越多。
由于晶圆翘曲会严重影响器件的电学性能,因此需要将晶圆的翘曲维持在合理范围内。而在晶圆背面沉积薄膜可以有效均衡晶圆的翘曲;在晶圆侧面沉积薄膜可以在器件制备过程中有效保护晶圆的侧面边缘。然而,现有技术中,晶圆正面沉积(例如功能区域的薄膜沉积)以及上述背面沉积和侧面沉积过程是在不同的机台上完成的,尤其背面沉积和侧面沉积过程无法在同一机台上完成,过程中需要反复运输晶圆,一方面容易造成晶圆损伤,另一方面增加工艺成本。
基于以上缺点,有必要提供一种既能对晶圆进行背面沉积又能进行侧面沉积的薄膜沉积设备及薄膜沉积方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法,通过本发明薄膜沉积设备的设计以及相应的薄膜沉积方法,能够在同一设备中实现衬底背面和衬底侧面的薄膜沉积过程,弥补了衬底背面薄膜沉积无法在衬底边缘进行薄膜沉积的缺陷。
为实现上述目的及其它相关目的,本发明提供了一种薄膜沉积设备,其特征在于,包括:
反应腔室;
位于所述反应腔室的底部内用于承载需要进行薄膜沉积的衬底的承载台,所述承载台包括本体部以及位于所述本体部外围的承载环,所述承载台的所述本体部设置有气体通道,所述承载环在所述反应腔室内可升降并且可独立承载所述衬底;
多个气体供给装置,所述气体供给装置包括设置在所述反应腔室顶部的顶部气体供给装置、设置在所述反应腔室底部的底部气体供给装置以及设置在所述反应腔室侧面的侧面气体供给装置。
可选地,所述底部气体供给装置与所述承载台的所述本体部的所述气体通道连通。
可选地,所述承载环的外径设置为小于所述衬底的直径。
可选地,所述承载台的所述本体部设置为在所述反应腔室内可升降并且可独立承载所述衬底。
可选地,所述承载台的所述承载环和所述本体部设置为在所述反应腔室内相互独立地可升降。
可选地,当需要对所述衬底的背面进行薄膜沉积时,提升所述承载环将位于所述承载台上的所述衬底提升至反应位置,在所述反应位置,所述衬底的背面距离所述承载台的所述本体部的上表面一定距离。
可选地,当需要对所述衬底的侧边进行薄膜沉积时,提升所述本体部将位于所述承载台上的所述衬底提升至反应位置,并且降低所述承载环以完全暴露所述衬底的侧面。
可选地,降低所述承载环至所述承载环的上表面至少低于所述本体部的高度的1/2。
可选地,所述侧面气体供给装置沿所述反应腔室的周向对称地设置在所述反应腔室的侧面。
可选地,所述承载环的内径大于所述本体部的直径。
本发明还提供了一种薄膜沉积方法,该方法包括以下步骤:
将需要进行薄膜沉积的衬底放置在反应腔室的承载台上;
提升所述承载台的外围的承载环,将所述衬底提升至反应位置,在所述反应位置,所述衬底的背面距离所述承载台的所述本体部的上表面一定距离;
向所述衬底的正面和背面分别通入保护气体和反应气体,对所述衬底的背面进行薄膜沉积;
提升所述承载台的中间的本体部,由所述本体部将所述衬底保持在所述反应位置;
降低所述承载环至完全暴露所述衬底的侧面;
向所述衬底的正面和侧面分别通入保护气体和反应气体,对所述衬底的侧面进行薄膜沉积。
可选地,降低所述承载环至完全暴露所述衬底的侧面还包括:降低所述承载环至所述承载环的上表面至少低于所述本体部的高度的1/2。
可选地,分别向所述衬底的正面和侧面通入保护气体和反应气体,对所述衬底的侧面进行薄膜沉积,包括:沿所述衬底的侧面对称地通入反应气体。
如上所述,本发明提供的薄膜沉积设备及薄膜沉积方法,至少具备如下有益技术效果:
本发明提供的薄膜沉积设备包括反应腔室及位于反应腔室内的承载台,承载台包括位于中间的本体部以及位于本体部外围的承载环,承载台和承载环在反应腔室内相互独立地可升降。另外反应腔室的顶部、底部和侧面分别设置有气体供气装置。在对衬底的背面进行薄膜沉积时,提升承载环,由承载环将衬底保持在反应位置;对衬底的侧面进行薄膜沉积时,提升本体部,由本体部将衬底保持在反应位置。通过上述薄膜沉积设备的设计,能够在同一设备中实现衬底背面和衬底侧面的薄膜沉积过程,弥补了衬底背面薄膜沉积无法在衬底边缘进行薄膜沉积的缺陷。并且,两个薄膜沉积过程只需要控制承载环和承载台的升降以及反应气体的供给方向便可实现。整个过程简单易行,由此大大节约整个薄膜沉积工艺的耗时,进而大大节约薄膜沉积的成本。
另外,本发明将承载台设置为承载环的内径大于本体部的直径,由此衬底背面薄膜沉积完成之后进行衬底侧面薄膜沉积时,侧面的薄膜能够覆盖部分背面沉积的薄膜,实现侧面和背面薄膜的连续,由此能够避免或者有效减少衬底背面沉积的薄膜的剥离。
本发明的薄膜沉积方法基于上述薄膜沉积设备完成,同样具有上述有益效果。
附图说明
图1显示为现有技术中进行晶圆背面沉积后的示意图。
图2显示为本发明提供的薄膜沉积设备的轴向剖视结构示意图。
图3显示为薄膜沉积设备的承载台的俯视结构示意图。
图4显示为对晶圆进行背面薄膜沉积时薄膜沉积设备的各部分所处状态的结构示意图。
图5显示为对晶圆进行侧面薄膜沉积时薄膜沉积设备的各部分所处状态的结构示意图。
图6显示为本发明提供的薄膜沉积方法的流程示意图。
图7显示为经本发明的薄膜沉积方法进行薄膜沉积后的晶圆的结构示意图。
元件标号说明
001 晶圆 1011-1 承载环的升降机构
0011 晶圆背面的空白区域 1021 顶部气体供给装置
002 薄膜层 1021-1 顶部气体供给装置的供气管道
100 反应腔室 1021-2 顶部气体供给装置的均匀供气板
101 承载台 1022 底部气体供给装置
1011 本体部 1023 侧面气体供给装置
1011-1 本体部的升降机构 200 晶圆
1011-2 本体部中的气体通道 201 晶圆背面的薄膜层
1012 承载环 202 晶圆侧面的薄膜层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本方技术方案的前提下随意改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。
在3D存储器的制造过程中,晶圆背面沉积和侧面沉积工艺的应用越来越多。现有技术中,晶圆正面沉积以及上述背面沉积和侧面沉积过程是在不同的机台上完成的,首先,在背面沉积机台中完成晶圆背面薄膜沉积,如图1所示,在晶圆001的背面形成薄膜层002。然后将晶圆输送到侧面沉积机台上,进行侧面沉积。整个薄膜沉积过程需要反复运输晶圆,一方面容易造成晶圆损伤,另一方面增加工艺成本。另外,如图1所示,在背面薄膜沉积时,由于工艺或者设备限制,在晶圆背面的薄膜002通常不能完全覆盖整个晶圆背面,而在晶圆背面的边缘留有空白区域0011,在进行侧面沉积时,该边缘区域同样可能没有薄膜沉积,这就会造成晶圆背面不能完全被薄膜覆盖,增加了晶圆背面薄膜剥离的风险。
针对现有技术中的上述缺陷,本发明提供一种薄膜沉积设备及薄膜沉积方法,以克服上述缺陷。现通过下面的具体实施例并结合附图详细描述本发明。
实施例一
本实施例提供一种薄膜沉积设备,该薄膜沉积设备可以是化学气相沉积设备,例如原子层沉积设备。也可以是其他适于衬底进行薄膜沉积的设备。
如图2所示,该薄膜沉积设备包括反应腔室100,在该反应腔室中对衬底进行薄膜沉积。反应腔室100的底部设置有用于承载需要进行薄膜沉积的衬底的承载台101(可参照图3)。需要进行薄膜沉积的衬底一般为晶圆这样的圆形衬底,因此承载台101整体设置为圆柱形结构。
参照图2,本实施例中,该承载台101包括位于中间区域的本体部1011以及位于中间区域外围的承载环1012,承载环1012套接在本体部1011的外侧。考虑到实际操作中,承载环的升降范围大于本体部的升降范围,如图2所示,将承载环1012的高度设置为小于本体部1011的高度。当然,应该可以理解的是,二者的高度可以根据实际需要进行设定,并不局限于本实施例所述的设置方式。
本实施例中,承载环1012在反应腔室100中可升降,通过升高承载环1012可以由承载环1012独立承载待背面沉积的衬底,直至将衬底提升至反应位置,暴露衬底的背面。实现对衬底的背面沉积。
在本实施例的一可选实施例中,可以将本体部1011的直径设置为小于衬底的直径,使得在衬底处于反应位置时,衬底侧面及背面的边缘部分也暴露在反应腔室中。此时便可在对衬底进行背面沉积之后,再对衬底侧面进行薄膜沉积。侧面沉积的薄膜同时也会形成在暴露在所述本体部1011外侧的衬底的边缘部分,由此可以防止侧面沉积的薄膜的脱落或者剥离。
在本实施例的另一可选实施例中,承载台101的本体部同样设置为在反应腔室100内可升降,并且承载环1012及本体部1011设置为在反应腔室100中相互独立地可升降。如图2所示,本体部1011具有升降机构1011-1,该升降机构可以是可伸缩的气缸、液压缸或者螺杆等类似机构。在可选实施例中,为了更加平稳地升降本体部1011,升降机构1011-1沿本体部的圆周方向对称分布,在升降本体部1011时,控制各升降机构1011-1同时升降。同样地,承载环1012具有独立的升降机构1012-1,该升降结构1012-1同样可以是气缸、液压缸或者螺杆等类似结构。并且承载环1012的升降机构1012-1与本体部1011的升降结构1011-1可以是相同的升降机构也可以是不同的升降结构。并且,为了更加平稳地升降承载环10125,升降机构1012-1沿圆环状的承载环1012的圆周方向对称分布,在升降承载环1012时,控制各升降机构1012-1同时升降。
在本实施例的一可选实施例中,为了分别控制本体部1011及承载环1012的升降,本实施例的薄膜沉积设备还包括分别与升降结构1011-1和1012-1连接的第一控制器和第二控制器,第一控制器和第二控制器独立地控制本体部1011的升降机构1011-1及承载环1012的升降机构1012-1,由此实现独立地升降本体部1011和承载环1012。
该反应腔室100中还设置有多个气体供气装置,参照图2,气体供给装置包括设置在腔室顶部的顶部供气装置1021、设置在反应腔室底部的底部供气装置1022以及设置在反应腔室100侧面的侧面供气装置1023。同样参照图2,为了更加均匀地向衬底表面供气,顶部供气装置1021包括供气管道1021-1以及与供气管道1021-1连通的均匀供气板1021-2,该均匀供气板1021-2中设置有均匀的通气孔(未详细示出,可参照下述的图3中本体部的设置)。薄膜沉积所需的气体,例如保护气体,通过供气管道1021-1进入均匀供气板1021-2,经均匀供气板1021-2中的通气孔均匀供给至衬底表面。
同样参照图2,底部供气装置1022设置为与承载台1011连接,更具体地,与承载台1011的本体部1011-1连接。在本实施例的可选实施例中,该底部供气装置1022设置为可伸缩的供气管道。参照图3,承载体1011的本体部1011-1中设置有多个通气孔1011-2,该通气孔1011-2均匀分布在本体部1011中。沉积薄膜所需的气体,例如对衬底背面进行薄膜沉积时所述的反应气体,经底部供气装置1022进入本体部1011,通过本体部1011中的通气孔1011-2均匀供给至衬底背面,实现对衬底背面的均匀的薄膜沉积。
同样参照图2,反应腔室100侧面的设置有侧面供气装置1023。该侧面供气装置1023同样可以设置为供气管道或均匀供气板,或二者的结合(可参照顶部供气装置1021的描述)。侧面供气装置1023可以是多个,并且多个侧面气体供给装置沿反应腔室100侧壁的周向对称分布,以更加均匀地向衬底侧面提供气体。该侧面供气装置1023可以向反应腔室提供反应气体或者保护气体。例如在对衬底进行侧面薄膜沉积时,该侧面供气装置1023自反应腔室的侧面向衬底侧面提供反应气体,使得衬底侧面处于反应气体氛围内,实现对衬底侧面的薄膜沉积。
在本实施例的又一可选实施例中,如图3所示,承载台101的承载台本体1011的直径设置为小于承载环1012的内径,在本体部1011和承载环1012之间形成一空隙,在对衬底进行背面薄膜沉积之后,再进行侧面薄膜沉积时,该空隙位置形成背面薄膜层和侧面薄膜层的重叠区域,由此增加背面薄膜层和侧面薄膜层的连续性,保证衬底背面完全沉积有薄膜层,同时防止背面薄膜层的剥离。
现结合图4和图5说明在本实施例的薄膜沉积设备对衬底进行背面和侧面薄膜沉积的过程。该衬底以晶圆为例。再次参照图2,承载台101的初始位置,承载环1012的上表面与本体部1011的上表面平齐,此时,将晶圆200放置在承载台101上。该晶圆200的材料可以包括以下至少一种:硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)、绝缘体上锗(Germanium On Insulator)等。晶圆200具有正面和背面,正面用于形成半导体器件(例如,3DNAND存储器),背面及侧面沉积起保护作用的薄膜层,因此在本实施例中,晶圆200的背面与承载台表面接触。本实施例中,晶圆200可以是未进行任何制程处理的晶圆,也可以是经过多道半导体处理工艺(例如镀膜、光刻、沉积、研磨等)处理后的半成品晶圆。
将晶圆200放置在承载台101上,首先进行背面薄膜沉积。通过第二控制器控制承载环1012的升降机构1012-1使得承载环1012上升,如图4所示,将晶圆200升至反应位置,在该反应位置,晶圆200的背面脱离承载台101的本体部1011,晶圆200由承载环1012支撑并保持。之后,通过顶部气体供给装置1021向晶圆正面提供保护气体,例如可以是N2等,然后或者同时通过底部气体供给装置1022向晶圆背面提供反应气体。在相应的温度及压力条件下完成对晶圆背面的薄膜沉积,在晶圆背面形成薄膜层201(可参考图7)。背面薄膜沉积完成后,在进行侧面薄膜沉积。如图5所示,首先通过第一控制器控制本体部1011的提升机构1011-1使得本体部上升至于晶圆背面接触并支撑晶圆。然后通过第二控制器控制承载环1012下降,在本实施例中,承载环1012至少下降至其上表面低于本体部1011的高度的1/2处。此时,本体部1011支撑并保持晶圆在反应位置处,而晶圆200的侧面以及晶圆200的背面的边缘部分暴露出来。调整本体部1011及承载环1012升降的过程中,可以持续通入保护气体,但是停止向晶圆背面提供反应气体。然后通过侧面气体供给装置1023均匀地向衬底侧面提供反应气体,在一定的温度和/或压力条件下完成晶圆侧面薄膜沉积,形成晶圆侧面的薄膜层202(同样可参考图7)。由于晶圆背面的边缘部分同样处于反应气体氛围内,因此能够同时在晶圆背面的边缘区域形成薄膜。同样地,晶圆正面的边缘区域也可以同时沉积薄膜。晶圆背面、侧面及正面边缘部分的薄膜形成连续结构,有效保护晶圆。
如上所述,本实施例的薄膜沉积设备能够在同一设备甚至同一反应腔室内完成背面薄膜沉积和侧面薄膜沉积,省去了反复运输晶圆的步骤,大大降低了晶圆损伤的风险,同时节约了制程步骤,进而节约制程成本。
另外,如图3所示,由于本实施例的承载台的本体部直径小于承载环的内径,使得侧面沉积时,同时在晶圆背面的边缘区域形成薄膜,甚至晶圆正面的边缘区域也可以同时沉积薄膜。晶圆背面、侧面及正面边缘部分的薄膜形成连续结构,有效保护晶圆,同时降低背面薄膜层的剥离风险。
实施例二
本实施例提供一种薄膜沉积方法,如图6所示,该方法包括以下步骤:
S101:将需要进行薄膜沉积的衬底放置在反应腔室的承载台上;
同样参照附图2至图5,本方法采用上述实施例一所述的薄膜沉积装置。如图2所示,承载台101的初始位置,承载环1012的上表面与本体部1011的上表面平齐,此时,将衬底放置在承载台101上。本实施例中上述衬底为图4和图5所示的晶圆200,当然也可以是其他需要薄膜沉积的衬底。该晶圆200的材料可以包括以下至少一种:硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)、绝缘体上锗(Germanium OnInsulator)等。晶圆200具有正面和背面,正面用于形成半导体器件(例如,3DNAND存储器),背面及侧面沉积起保护作用的薄膜层,因此在本实施例中,晶圆200的背面与承载台表面接触。本实施例中,晶圆200可以是未进行任何制程处理的晶圆,也可以是经过多道半导体处理工艺(例如镀膜、光刻、沉积、研磨等)处理后的半成品晶圆。
S102:提升所述承载台的外围的承载环,将所述衬底提升至反应位置,在所述反应位置,所述衬底的背面距离所述承载台的所述本体部的上表面一定距离;
将晶圆200放置在承载台101上,首先进行背面薄膜沉积。通过第二控制器控制承载环1012的升降机构1012-1使得承载环1012上升,如图4所示,将晶圆200升至反应位置,在该反应位置,晶圆200的背面脱离承载台101的本体部1011,晶圆200由承载环1012支撑并保持。
S103:分别向所述衬底的正面和背面通入保护气体和反应气体,对所述衬底的背面进行薄膜沉积;
通过顶部气体供给装置1021向晶圆正面提供保护气体,例如可以是N2、氩气、氦气等,然后或者同时通过底部气体供给装置1022向晶圆背面提供反应气体。在相应的温度及压力条件下完成对晶圆背面的薄膜沉积,如图7所示,在晶圆背面形成薄膜层201。在可选实施例中,该薄膜层201可以是氮化硅层,此时通入的反应气体可以是硅烷和氨气。
S104:提升所述承载台的中间的本体部,由所述本体部将所述衬底保持在所述反应位置;
背面薄膜沉积完成后,在进行侧面薄膜沉积。如图5所示,首先通过第一控制器控制本体部1011的提升机构1011-1使得本体部上升至于晶圆背面接触并支撑晶圆200。
S105:降低所述承载环至完全暴露所述衬底的侧面;
然后通过第二控制器控制承载环1012下降,在本实施例中,承载环1012至少下降至其上表面低于本体部1011的高度的1/2处。此时,本体部1011支撑并保持晶圆在反应位置处,而晶圆200的侧面以及晶圆200的背面的边缘部分暴露出来。
S106:分别向所述衬底的正面和侧面通入保护气体和反应气体,对所述衬底的侧面进行薄膜沉积。
调整本体部1011及承载环1012升降的过程中,可以持续通入保护气体,但是停止向晶圆背面提供反应气体。然后通过侧面气体供给装置1023均匀地向衬底侧面提供反应气体,在一定的温度和/或压力条件下完成晶圆侧面薄膜沉积,如图7所示,形成晶圆侧面的薄膜层202。该薄膜层202与晶圆背面的薄膜层201可以是相同的材料层也可以是不同的材料层。例如该薄膜层202同样可以是氮化硅层,此时通入的反应气体可以是硅烷和氨气。该薄膜层203还可以是不同于薄膜层201的氧化硅层,此时通入的反应气体可以是硅烷和臭氧。
在侧面薄膜沉积过程中,由于晶圆背面的边缘部分同样处于反应气体氛围内,因此能够同时在晶圆背面的边缘区域形成薄膜。同样地,晶圆正面的边缘区域也可以同时沉积薄膜。晶圆背面、侧面及正面边缘部分的薄膜形成图7所示的连续结构,有效保护晶圆。
另外,如图3所示,由于本实施例的承载台的本体部直径小于承载环的内径,使得侧面沉积时,同时在晶圆背面的边缘区域形成薄膜,甚至晶圆正面的边缘区域也可以同时沉积薄膜。晶圆背面、侧面及正面边缘部分的薄膜形成连续结构,有效保护晶圆,同时降低背面薄膜层的剥离风险。
如上所述,本发明提供的薄膜沉积设备及薄膜沉积方法,至少具备如下有益技术效果:
本发明提供的薄膜沉积设备包括反应腔室及位于反应腔室内的承载台,承载台包括位于中间的本体部以及位于本体部外围的承载环,承载台和承载环在反应腔室内相互独立地可升降。另外反应腔室的顶部、底部和侧面分别设置有气体供气装置。在对衬底的背面进行薄膜沉积时,提升承载环,由承载环将衬底保持在反应位置;对衬底的侧面进行薄膜沉积时,提升本体部,由本体部将衬底保持在反应位置。通过上述薄膜沉积设备的设计,能够在同一设备中实现衬底背面和衬底侧面的薄膜沉积过程,弥补了衬底背面薄膜沉积无法在衬底边缘进行薄膜沉积的缺陷。并且,两个薄膜沉积过程只需要控制承载环和承载台的升降以及反应气体的供给方向便可实现。整个过程简单易行,由此大大节约整个薄膜沉积工艺的耗时,进而大大节约薄膜沉积的成本。
另外,本发明将承载台设置为承载环的内径大于本体部的直径,由此衬底背面薄膜沉积完成之后进行衬底侧面薄膜沉积时,侧面的薄膜能够覆盖部分背面沉积的薄膜,实现侧面和背面薄膜的连续,由此能够避免或者有效减少衬底背面沉积的薄膜的剥离。
本发明的薄膜沉积方法基于上述薄膜沉积设备完成,同样具有上述有益效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种薄膜沉积设备,其特征在于,包括:
反应腔室;
位于所述反应腔室的底部内用于承载需要进行薄膜沉积的衬底的承载台,所述承载台包括本体部以及位于所述本体部外围的承载环,所述承载台的所述本体部设置有气体通道,所述承载环在所述反应腔室内可升降并且可独立承载所述衬底,所述本体部设置为在所述反应腔室内可升降并且可独立承载所述衬底,并且所述承载台的所述承载环和所述本体部设置为在所述反应腔室内相互独立地可升降,所述承载环的内径大于所述本体部的直径,所述本体部的直径设置为小于所述衬底的直径;
多个气体供给装置,所述气体供给装置包括设置在所述反应腔室顶部的顶部气体供给装置、设置在所述反应腔室底部的底部气体供给装置以及设置在所述反应腔室侧面的侧面气体供给装置,所述底部气体供给装置与所述承载台的所述本体部的所述气体通道连通,所述侧面气体供给装置沿所述反应腔室的周向对称地设置在所述反应腔室的侧面。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,当需要对所述衬底的背面进行薄膜沉积时,提升所述承载环将位于所述承载台上的所述衬底提升至反应位置,在所述反应位置,所述衬底的背面距离所述承载台的所述本体部的上表面一定距离。
3.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,当需要对所述衬底的侧边进行薄膜沉积时,提升所述本体部将位于所述承载台上的所述衬底提升至反应位置,并且降低所述承载环以完全暴露所述衬底的侧面。
4.根据权利要求3所述的薄膜沉积设备,其特征在于,降低所述承载环至所述承载环的上表面至少低于所述本体部的高度的1/2。
5.一种薄膜沉积方法,其特征在于,所述薄膜沉积方法采用权利要求1所述的薄膜沉积设备,所述薄膜沉积方法包括以下步骤:
将需要进行薄膜沉积的衬底放置在反应腔室的承载台上;
提升所述承载台的外围的承载环,将所述衬底提升至反应位置,在所述反应位置,所述衬底的背面距离所述承载台的本体部的上表面一定距离;
向所述衬底的正面和背面分别通入保护气体和反应气体,对所述衬底的背面进行薄膜沉积;
提升所述承载台的中间的本体部,由所述本体部将所述衬底保持在所述反应位置;
降低所述承载环至完全暴露所述衬底的侧面;
向所述衬底的正面和侧面分别通入保护气体和反应气体,对所述衬底的侧面进行薄膜沉积。
6.根据权利要求5所述的薄膜沉积方法,其特征在于,降低所述承载环至完全暴露所述衬底的侧面还包括:降低所述承载环至所述承载环的上表面至少低于所述本体部的高度的1/2。
7.根据权利要求5所述的薄膜沉积方法,其特征在于,分别向所述衬底的正面和侧面通入保护气体和反应气体,对所述衬底的侧面进行薄膜沉积,包括:沿所述衬底的侧面对称地通入反应气体。
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US20040083976A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-05-06 | Silterra Malaysia Sdn. Bhd. | Modified deposition ring to eliminate backside and wafer edge coating |
CN1864245A (zh) * | 2003-10-01 | 2006-11-15 | 信越半导体株式会社 | 硅外延片的制造方法及硅外延片 |
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