CN114855272A - 承载件和半导体工艺设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种承载件和半导体工艺设备，涉及半导体制造技术领域。该承载件承载件具有导流面、第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽设置于导流面，第二凹槽设置于第一凹槽的槽底，第一凹槽和第二凹槽的形状均为圆形，第二凹槽的直径小于第一凹槽的直径，且第一凹槽的槽底形成环绕第二凹槽的承载面，承载面用于承载晶圆。导流面和承载面中至少一者具有多个凸起部和凹陷部，多个凸起部沿第一凹槽的圆周方向排布，凹陷部位于两个相邻的凸起部之间。该方案能解决晶圆的边沿生长速率不一致的问题。

Description

承载件和半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种承载件和半导体工艺设备。
背景技术
CVD延设备是一种利用CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)技术在衬底表面生长薄膜的装置。例如：CVD外延工艺是控制反应气体流过被加热的衬底(通常情况下为晶圆)，反应物在衬底表面发生化学反应形成一层薄膜。
在工艺过程中，晶圆的边沿会生长薄膜，而晶圆边沿的晶向沿晶圆的圆周方向会发生变化，且不同方向的晶面的生长速率存在差异。因此，晶圆边沿生长的薄膜厚度会存在差异，进而影响晶圆表面的一致性。
发明内容
本发明公开一种承载件和半导体工艺设备，以解决相关技术中晶圆的边沿生长速率不一致的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本发明所述的承载件用于承载晶圆。本发明所述的承载件具有导流面、第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽设置于导流面，第二凹槽设置于第一凹槽的槽底，第一凹槽和第二凹槽的形状均为圆形，第二凹槽的直径小于第一凹槽的直径，且第一凹槽的槽底形成环绕第二凹槽的承载面，承载面用于承载晶圆；
导流面和承载面中至少一者具有多个凸起部和凹陷部，多个凸起部沿第一凹槽的圆周方向排布，凹陷部位于两个相邻的凸起部之间。
基于本发明所述的承载件，本发明还提供一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括本发明所述的承载件。半导体工艺设备还包括晶圆校准装置，晶圆校准装置用于将晶圆的缺口方向与凸起部的顶部相对应。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例中，在晶圆放置于第一凹槽的情况下，晶圆朝向第一凹槽的槽口一侧的表面为晶圆的第一表面，晶圆背离第一凹槽的槽口的一侧为晶圆的第二表面。在导流面具有凸起部和凹陷部的情况下，凸起部顶部与晶圆的第一表面之间的间距大于凹陷部的底部与晶圆的第一表面之间的间距。在半导体工艺过程中，工艺气体沿晶圆的第一表面进气，并通过工艺气体通过在垂直于晶圆的第一表面的方向扩散达到晶圆的表面，以实现晶圆生长。因此，在导流面具有凸起部和凹陷部的情况下，晶圆中所需工艺气体的扩散距离较大的区域与凸起部相对应；晶圆中所需工艺气体的扩散距离较小的区域与凹陷部相对应。进一步地，晶圆中与凸起部相对应的部分对应的工艺气体的扩散距离大于晶圆中与凹陷部相对应的部分对应的工艺气体的扩散距离。扩散距离越大，扩散速率越小。工艺气体的扩散速率越大，晶圆的生长速率越大。因此，导流面的凸起部和凹陷部能均衡晶圆各处的生长速率，提高晶圆各处生长速率的一致性。
在承载面具有凸起部和凹陷部的情况下，凸起部支撑于晶圆的第二表面，进而使得凹陷部与晶圆的第二表面之间形成间隙。在工艺过程中，承载件可以通过凸起部与晶圆接触，进而实现承载件与晶圆直接进行热传递。另外，承载件的凹陷部与晶圆之间形成间隙，在热传递的过程中，凹陷部向将热量传递至凹陷部与晶圆之间间隙内的气体，并通过凹陷部与晶圆之间间隙内的气体将热量传递至晶圆。由于热量的传递效率与热量传递介质的材质相关。因此，晶圆中与凸起部相对应的区域的温度和晶圆中与凹陷部相对应的区域的温度存在差异，故承载面的凸起部和凹陷部能均衡晶圆各处的生长速率，提高晶圆各处生长速率的一致性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为晶圆边沿的晶面方向的示意图；
图2为本发明一种实施例公开的承载件的俯视图；
图3为本发明一种实施例公开的承载件的剖面图；
图4为本发明一种实施例公开的承载件与晶圆的装配示意图；
图5为图4中A处的放大图；
图6为本发明一种实施例公开的承载面沿第一凹槽圆周方向的展开后的示意图；
图7为本发明一种实施例公开的导流面沿第一凹槽圆周方向的展开后的示意图；
图8为本发明一种实施例公开的导流面的凸起部和凹陷部与晶圆表面的示意图；
图9为本发明一种实施例公开的承载面的凸起部和凹陷部与晶圆表面的示意图；
图10为本发明一种实施例公开的单层介质导热模型示意图；
图11为本发明一种实施例公开的两层不同介质导热模型示意图；
图12为本发明一种实施例公开的承载件用于半导体工艺设备的示意图；
图13为本发明一种实施例公开的承载面具有凸起部和凹陷部的示意图；
图14为本发明一种实施例公开的导流面具有凸起部和凹陷部的示意图；
图15为本发明一种实施例公开的承载件的导流面具有凸起部和凹陷部的立体图。
图中：100-晶圆；200-承载件；210-导流面；220-第一凹槽；230-第二凹槽；240-承载面；241-凸起部；242-凹陷部；243-衔接部。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图1至图15，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
参照图12，本发明所述的承载件200可以用于半导体工艺设备。示例性地，本发明所述的承载件200用于半导体工艺设备中承载晶圆100。示例性地，承载件200可以设置在半导体工艺设备内。示例性地，在半导体工艺过程中，可以通过承载件200承载待加工的晶圆100。
一种可选的实施例中，本发明所述的承载件200可以用于CVD(Chemical VaporDeposition)外延设备。示例性地，CVD外延设备包括工艺腔室，承载件200设置于工艺腔室内。在半导体工艺过程中，工艺腔室用于约束反应气体。在半导体工艺过程中，CVD工艺所需的热量主要通过灯管照射和电磁加热两种方式提供。参照图12，灯管照射的加热方式的半导体工艺设备中，加热灯位于工艺腔室外侧。加热灯发射出的红外光通过透明的腔室壁照射到晶圆以及承载晶圆的承载件200上，以直接和间接地加热晶圆。相关技术中，单片式的硅外延设备通常使用灯管照射的方式对晶圆进行加热。可选地，本发明所述的承载件200可以用于单片式的硅外延设备。
参照图4至图15，本发明一种可选的实施例中，承载件200具有导流面210、第一凹槽220和第二凹槽230。第一凹槽220设置于导流面210。第二凹槽230设置于第一凹槽220的槽底。第一凹槽220和第二凹槽230的形状均为圆形。示例性地，第一凹槽220和第二凹槽230在其对应的开槽方向的截面为圆形。第二凹槽230的直径小于第一凹槽220的直径，且第一凹槽220的槽底形成环绕第二凹槽230的承载面240，承载面240用于承载晶圆100。示例性地，承载件200为托盘。在半导体工艺过程中，晶圆100放置于第一凹槽220内，以使晶圆100支撑于承载面240。示例性地，在半导体工艺过程中，晶圆100的中心与第一凹槽220的中心重合。
参照图4和图5，一种可选的实施例中，第一凹槽220的槽口的朝向为第二方向。在晶圆100放置于第一凹槽220的情况下，第一凹槽220在第二方向上的深度大于晶圆100在第二方向上的厚度，以使晶圆100能够内陷于导流面210。进一步地，定义晶圆100朝向第一凹槽220的槽口一侧的表面为晶圆100的第一表面，晶圆100背离第一凹槽220的槽口的一侧为晶圆100的第二表面。示例性地，在承载件200应用于半导体工艺设备的情况下，承载件200设置于半导体工艺设备内。在半导体工艺过程中，工艺气体沿承载件200的导流面210流动，即工艺气体的移动速度的方向与晶圆100的第一表面平行。在工艺气体移动至于晶圆100相对的区域的情况下，由于晶圆100内陷于导流面210，进而使得工艺气体需要向垂直晶圆100的第一表面的方向扩散才能到达晶圆100的第一表面，以在晶圆100的表面生长形成硅薄膜。
一种可选的实施例中，在晶圆100放置于承载件上的情况下，晶圆100的第一表面与水平面平行，第二方向为竖直方向，以避免重力影响工艺气体在平行于第一表面的方向上的速度，提高晶圆100各处的生长速率的一致性。
参照图14和图15，一种可选的实施例中，导流面210具有多个凸起部241和凹陷部242，多个凸起部241沿第一凹槽220的圆周方向排布，凹陷部242位于两个相邻的凸起部241之间。示例性地，在半导体工艺过程中，工艺气体沿导流面210流动，并到达与晶圆100相对应的区域。凸起部241沿第一凹槽220的圆周方向排布，凹陷部242位于两个相邻的凸起部241之间，使得导流面210能够形成沿第一凹槽220的圆周方向起起伏伏的波浪形曲面。示例性地，凸起部241的顶部为波浪形曲面的波峰；凹陷部242的底部为波浪形曲面的波谷。凸起部241和凹陷部242使得导流面210的不同位置与晶圆100的第一表面之间的在第二方向上的间距不同。即上述实施例中，凸起部241和凹陷部242可以改变工艺气体扩散到晶圆100的第一表面的扩散距离。
示例性地，工艺气体扩散方程为：J＝-D*(ΔC/ΔX)，其中J为扩散速度、D为扩散系数、ΔC为浓度差、ΔX为扩散距离。即工艺气体的扩散的速度J反比于工艺气体扩散的距离ΔX。示例性地，工艺气体由第一位置向第二位置扩散的过程中，ΔC是指第二位置对应的工艺气体的浓度与第一位置对应的工艺气体的浓度的差值。ΔX为第一位置和第二位置之间的间距。参照图5，在半导体工艺过程中，工艺气体的扩散距离ΔX为导流面210与晶圆100的第一表面之间的间距。导流面210具有凹陷部242和凸起部241，进而使得导流面210中不同位置与晶圆100的第一表面之间的间距不同，进而可以根据需要设置凹陷部242和凸起部241的位置，以实现晶圆100的不同区域对应的工艺气体的扩散距离的调整。
在半导体工艺过程中，工艺气体通过向晶圆100的第一表面扩散的方式达到晶圆100的第一表面，进而实现工艺气体的向晶圆100的第一表面的传输。由于晶圆100的生长过程中需要不断向晶圆100的表面传输工艺气体。因此，工艺气体向晶圆100的第一表面的扩散速率直接影响晶圆100表面的生长速率。示例性地，工艺气体向晶圆100的第一表面的扩散速率越大，晶圆100的生长速率越大。
晶圆100中与凸起部241相对的部分，工艺气体的扩散距为第一扩散距离。定义晶圆100中与凹陷部242相对的部分，工艺气体的扩散距离为第二扩散距离。上述实施例中，第一扩散距离大于第二扩散距离。因此，在半导体工艺过程中，可以将晶圆100中生长速率较快的部分与凸起部241相对应，将晶圆100中生长较慢的部分与凹陷部242相对应，以通过凸起部241和凹陷部242均衡晶圆100各处的生长速率，以提高晶圆100边沿生长速率的一致性。
一种可选的实施例中，承载件200可转动的设置于半导体工艺设备内，以通过承载件200转动，使得承载件200上的晶圆100在半导体工艺过程中受到的物理环境和化学环境一致，提高晶圆100各方向生长速率的一致性。
参照图1，晶圆100的边沿具有多个晶面，且不同的晶面的生长速率存在差异。示例性地，晶圆100的边沿中，晶面<111>的生长速率小于晶面<110>的生长速率；晶面<110>的生长速率小于晶面<100>的生长速率。因此，晶圆100边沿的各方向的生长速率存在差异，进而导致晶圆100边沿的不同方向的生长量不同，会导致晶圆100表面生成的硅薄膜的厚度在晶圆100的圆周方向不均。
因此，即使通过转动承载件200使承载件200上的晶圆100在半导体工艺过程中受到的物理环境和化学环境一致，晶圆100的各方向上的生长速率仍然存在差异。
在半导体工艺过程中，晶圆100与承载件200之间相对静止，即晶圆100与承载件200之间无相对运动。因此，导流面210的凸起部241和凹陷部242可以解决晶圆100的不同晶面的生长速率不同的问题，进而有益于消除晶圆100自身属性对晶圆100表面生长速率的影响。
参照图2、图3、图6和图13，另一种可选的实施例中，承载面240具有多个凸起部241和凹陷部242，多个凸起部241沿第一凹槽220的圆周方向排布，凹陷部242位于两个相邻的凸起部241之间。示例性地，在CVD外延工艺的过程中，承载件200与晶圆100之间可通过热传递对晶圆100进行加热。
在晶圆100放置于第一凹槽220的情况下，晶圆100支撑于凸起部241的顶部，以使承载件200可以通过承载面240的凸起部241与晶圆100直接接触并发生热交换。另外，晶圆100与凹陷部242之间会形成间隙。一般情况下，晶圆100与凹陷部242之间的间隙内填充有气体分子。晶圆100与凹陷部242之间的间隙内填充的气体分子形成气体传热层。在半导体工艺过程中，承载件200可以先将热量传递至气体传热层，然后通过气体传热层将热量传递至晶圆100。
示例性地，热传导方程为：P＝λA(T2-T1)/D。其中，P为传热功率、λ为介质的热导率、A为传热面积、T2和T1为导热介质两端温度、D为导热介质在热传递方向的长度。因此可以得到：ΔT＝T2-T1＝PD/λA。其中，ΔT为导热介质两端的温度差。
需要说明的是，晶圆100的第一表面的温度越高，晶圆100的生长速率越大，晶圆100的第一表面的温度越低，晶圆100边沿的生长速率越小。因为气体传热层和承载件200属于不同的材质，即气体传热层的热导率与承载件200的热导率不同。因此，在承载件200的温度各处温度相等或半导体工艺设备加热功率很定的情况下，晶圆100的第一表面中与凸起部241相对应的部分的温度和晶圆100的第一表面中与凹陷部242相对应的部分的温度不同。
示例性地，晶圆100与凹陷部242之间的间隙内填充的气体分子为氢气。故气体传热层的热导率小于承载件200的热导率。故，上述实施例中，晶圆100的第一表面中与凹陷部242相对应的部分的温度小于晶圆100的第一表面中与凸起部241相对应的部分的温度。
因此，上述实施例中，承载面240的凹陷部242和凸起部241能够均衡晶圆100各处的生长速率，进而提高晶圆100各处生长速率的一致性。并且，在半导体工艺过程中，晶圆100与承载件200之间相对静止，即晶圆100与承载件200之间无相对运动，进而可以承载面240的凹陷部242和凸起部241，可以解决晶圆100的不同晶面的生长速率不同的问题，进而有益于消除晶圆100自身属性对晶圆100表面生长速率的影响。
当然，作为一种可选的实施例，导流面210和承载面240可以均具有凸起部241和凹陷部242。具体的，导流面210上的凸起部241和凹陷部242调整工艺气体扩散至晶圆100的第一表面的不同位置的扩散距离；承载面240上的凸起部241和凹陷部242调整承载件200不同位置与晶圆100之间的热传递效率，以使晶圆100的不同位置的生长速率一致。
参照图6和图7，一种可选的实施例中，各凸起部241均具有第一倾斜子部和第二倾斜子部。第一倾斜子部和第二倾斜子部相交形成凸起部241。参照图13和图14，第一倾斜子部和第二倾斜子部的交线沿第一凹槽220的径向设置。示例性地，第一倾斜子部和第二倾斜子部为相对第一凹槽220周向的倾斜设置的倾斜凸面。具体的，第一倾斜子部相对第一凹槽220的第一时针方向向靠近第一凹槽220的槽底方向倾斜；第二倾斜子部相对第一凹槽220的第二时针方向向靠近第一凹槽220的槽底方向倾斜，第一时针方向和第二时针方向相反。
参照图6和图7，凹陷部242均具有第三倾斜子部和第四倾斜子部。第三倾斜子部和第四倾斜子部相交形成凹陷部242。参照图13和图14，第三倾斜子部和第四倾斜子部的交线沿第一凹槽220的径向设置。示例性地，第三倾斜子部和第四倾斜子部为相对第一凹槽220周向的倾斜设置的倾斜凹面。具体的，第三倾斜子部相对第一凹槽220的第一时针方向向靠近第一凹槽220的槽底方向倾斜；第四倾斜子部相对第一凹槽220的第二时针方向向靠近第一凹槽220的槽底方向倾斜，第一时针方向和第二时针方向相反。
各凸起部241和各凹陷部242在第一凹槽220周向上的尺寸均由靠近第一凹槽220中心的一侧向远离第一凹槽220中心的一侧逐渐增加。
在晶圆100放置于第一凹槽220的情况下，第一凹槽220与晶圆100同心设置，即晶圆100的圆心与第一凹槽220对应的圆心重合。示例性地，在晶圆100放置于第一凹槽220的情况下，第一凹槽220的槽壁与晶圆100的侧壁抵触限位。
晶圆100边沿的生长速率沿着晶圆100的圆周方向逐渐变化。因此，上述实施例中，形成凸起部241的两个倾斜面的相交部沿第一凹槽220的径向设置；形成凹陷部242的两个倾斜面的相交部沿第一凹槽220的径向设置。
参照图6至图9以及图15，多个凸起部241和多个凹陷部242沿第一凹槽220的周向间隔排布，并形成波浪面。具体的，波浪面的波峰沿第一凹槽220的径向设置，波浪面的波谷沿第一凹槽220的径向设置。需要说明的是，形成凸起部241的两个倾斜面相交处为凸起部241的顶部，即波浪面的波峰；形成凹陷部242的两个倾斜面相交处为凹陷部242的底部，即波浪面的波谷。
该方案有益于凸起部241和凹陷部242对晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率的影响量能够适应地拟合晶面方向不同对晶圆100的生长速率的影响。即凸起部241和凹陷部242对晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率影响，能够补偿晶圆100在圆周方向的生长速率的差异，进而提高晶圆100的边沿的生长速率的一致性。
一种可选的实施例中，凸起部241为弧形凸面，凹陷部242为弧形凹面，以避免晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的出现生长速率相差较大的两个点，有益于改善晶圆100的形貌参数。
需要说明的是，晶圆100的相貌参数对光刻对焦产生影响。因此，在CVD外延工艺的过程中需要严格控制晶圆100的几何参数。示例性地，在CVD外延工艺的过程中需要保证晶圆100的SFQR(Site flatness front least-squares range，硅片平整度)要求小于25nm。该参数是硅片抛光质量的一个重要指标。
上述实施例中，凸起部241和凹陷部242对晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率的影响量成线性变化，以避免凸起部241和凹陷部242对晶圆100的边沿圆周方向的生长速率的影响量突变。进而有益于使凸起部241和凹陷部242对晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率的影响量更好地拟合晶面方向不同对晶圆100的生长速率的影响，进而有益于提高晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率的一致性。
需要说明的是，凸起部241和凹陷部242对晶圆100的边沿圆周方向的生长速率的影响量，即沿晶圆100边沿的圆周方向，凸起部241和凹陷部242对晶圆100的边沿的生长速率的影响量呈现出不连续的变化。
一种可选的实施例中，凸起部241与凹陷部242连接处为衔接部243，凸起部241沿第一凹槽220的圆周方向的曲率为第一曲率，第一曲率由凸起部241顶部向衔接部243逐渐减小，凹陷部242沿第一凹槽220的圆周方向的曲率为第二曲率，第二曲率由凹陷部242的底部向衔接部243逐渐减小。
示例性地，图1中沿晶圆100的圆周方向，由晶面方向为<110>向晶面方向为<100>，晶圆100边沿的生长速率逐渐增加。并且，由晶面方向为<110>向晶面方向为<100>，晶圆100边沿的生长速率的变化速率先增加后减小。因此，上述实施例中，第一曲率由凸起部241顶部向衔接部243逐渐减小，第二曲率由凹陷部242的底部向衔接部243逐渐减小，有益于凸起部241和凹陷部242对晶圆100在第一凹槽220的圆周方向的生长速率的影响量能够更好地适应拟合晶面方向不同对晶圆100的生长速率的影响。
参照图1、图2和图7，一种可选的实施例中，晶圆100的晶面为<100>、晶圆的notch(缺口)方向对应的晶面为<110>的情况下，晶圆100中与晶圆100的notch方向的夹角为90°的方向，或者与晶圆100的notch方向的夹角为180°的方向的晶面方向为<110>。晶圆100中与晶圆100的notch方向的夹角为45°的方向，或者与晶圆100的notch方向的夹角为135°的方向的晶面方向为<100>。示例性地，在CVD外延工艺的过程中，晶圆100的notch方向的部分与导流面210中凹陷部242的底部相对，和/或，晶圆100的notch方向的部分与承载面240中凸起部241的顶部相对。
上述实施例，可以利用导流面210和/或承载面240中的凸起部241和凹陷部242补偿晶圆100的边沿各处的生长速率的差异，以提高晶圆100的边沿各处的生长速率的一致性。
一种可选的实施例中，凸起部241在第二方向上的高度均相等。进一步地，凹陷部242在第二方向上的深度均相等。第二方向为第一凹槽220的槽口的朝向。示例性地，第二方向为垂直与晶圆100的第一表面的方向。
上述实施例，使得承载件200对晶圆100的晶面方向<100>和晶面方向<110>对应的生长速率的补偿量相等，进而可以提高晶圆100的边沿的生长速率的一致性。
参照图5，导流面210与晶圆100的第一表面在第二方向上的距离为ΔX，即工艺气体的扩散长度为ΔX。根据扩散方程可以直接得到：扩散的速度J反比于扩散的长度ΔX。即晶圆100的边沿的生长速度反比于对应区域的工艺气体的扩散长度ΔX。相关技术中，以在晶圆100上沉积硅薄膜为例，工艺气体的扩散长度ΔX＝25um。不同晶面方向之间，Si的生长速率差异为0.01um/min。示例性地，对应的晶圆100的边沿在晶面方向为<100>的生长速率为2um/min；晶圆100的边沿在晶面方向为<110>的生长速率为1.99um/min。
参照图7和图8，在导流面210和承载面240中仅导流面210具有凸起部241和凹陷部242的情况下，凸起部241与晶圆100的第一表面在第二方向上的距离为凸起部241对应的工艺气体的扩散长度；凹陷部242与晶圆100的第一表面在第二方向上的距离为凹陷部242对应的工艺气体的扩散长度。
示例性地，凸起部241的顶部对应的工艺气体的扩散长度为ΔX1。凹陷部242的底部对应的工艺气体的扩散长度为ΔX2。在凹陷部242的底部对应的工艺气体的扩散长度为25um的情况下，即ΔX2＝25um。根据晶圆边沿的生长速度反比于对应区域的工艺气体的扩散长度ΔX，可以得到：ΔX1＝25.125um。
参照图9，一种可选的实施例中，凸起部241的顶部与晶圆100的第一表面在第二方向上的距离为h1，即ΔX1＝h1。凹陷部242的底部与晶圆100的第一表面在第二方向上的距离为h2，即ΔX2＝h2。为了弥补不同晶面方向之间Si的生长速率差异，则需要不同晶面方向区域对应的工艺气体的扩散距离存在差异。凹陷部242的底部与凸起部241的顶部在第二方向上的距离即为不同晶面方向区域对应的工艺气体的扩散距离差异的最大值。
一种可选的实施例中，在导流面210和承载面240中仅导流面210具有凸起部241和凹陷部242的情况下，凸起部241的顶部与凹陷部242的底部在第二方向上的距离为0.10um至0.15um，即h1-h2的范围为0.10um至0.15um。
示例性性地，凸起部241的顶部与凹陷部242的底部在第二方向上的距离为0.125um，即h1-h2＝0.125um。
参照图5、图6和图9，在导流面210和承载面240中仅承载面240具有凸起部241和凹陷部242的情况下，凸起部241的顶部与晶圆100的第一表面之间间隔晶圆100自身；凹陷部242与晶圆100的第一表面之间不仅间隔有晶圆自身，还间隔有气体传热层。示例性地，气体传热层为氢气层。可选的，承载件200的材质为硅。
图10为单层介质导热模型示意图。根据前文所述的热传导方程，可得到P＝λ1A(T2-T1)/D1；ΔT＝T2-T1＝PD1/λ1A。图11为两层不同介质的导热模型示意图。根据前文所述的热传导方程，可得到：T2-T1＝PD1/λ1A；T3-T2＝PD2/λ2A，则ΔT＝T3-T1＝PD1/λ1A+PD2/λ2A＝P/A*(D1/λ1+D2/λ2)。
相关技术中，不同晶面方向之间，Si的生长速率差异为0.01um/min；高温下Si生长速率随温度的变化幅度为0.0033um/min*℃；晶圆100的厚度为D1＝780um；对应地，晶圆100的第一表面和第二表面之间的温差为ΔT0＝5℃；
Si(硅)的热导率λ1＝150W/m*K；H2(氢气)的热导率λ2＝6W/m*K)。因此，晶圆100的边沿在晶面方向为<100>与晶圆100的边沿在晶面方向为<110>的温度差约为3℃。
需要说明的是，相关技术中承载件200和晶圆100之间是通过接触传热。因此，凸起部241与晶圆100的第一表面之间的温差为ΔT0＝5℃。在凹陷部242对应的区域，由于在承载件200和晶圆100之间增加了气体传热层。因此，凹陷部242与晶圆100的第一表面之间的温差为ΔT1＝8℃。
凹陷部242与晶圆100之间形成的气体传热层在第二方向上的尺寸为D2，并且，凹陷部242与晶圆100之间增加气体传热层后传热面积A不变，加热功率P不变。则有：
ΔT1/ΔT0＝(P/A*(D1/λ1+D2/λ2))/(PD1/λ1A)，
即：ΔT1/ΔT0＝(D1/λ1+D2/λ2)/(D1/λ1)
将ΔT1＝8℃、ΔT0＝5℃、D1＝775um、λ1＝150W/m*K，H2：λ2＝6W/m*K带入，可得D2＝18.72um。
参照图9，一种可选的实施例中，凸起部241的顶部与凹陷部242的底部在第二方向上的距离d1。在晶圆100放置于承载面240的情况下，凹陷部242的底部与晶圆100的第二表面在第二方向上的距离为凹陷部242与晶圆100之间形成的气体传热层在第二方向上的最大尺寸。可选地，在导流面210和承载面240中仅承载面240具有凸起部241和凹陷部242的情况下，凸起部241的顶部与凹陷部242的底部在第二方向上的距离为18um至21um，即d1的范围为18um至21um。进一步地，凸起部241的顶部与凹陷部242的底部在第二方向上的距离为18.72um，即d1＝18.72um。
一种可选的实施例中，凸起部241沿第一凹槽220的圆周方向均匀排布，且凸起部241对应的圆心角均相等。可选的实施例中，凹陷部242沿第一凹槽220的圆周方向均匀排布，且凹陷部242对应的圆心角与凸起部241对应的圆心角相等。该实施例可以有益于提高晶圆100的边沿生长速率的一致性。另外，该实施例使得多个凸起部241结构和尺寸相同，以使晶圆100的notch方向与多个凸起部241中的任意一个相对即可，降低晶圆100的安装难度。
进一步地，凸起部241和凹陷部242的数量均为4个。
参照图1、图7和图8，示例性地，导流面210的凸起部241与晶面方向<100>一一对应。导流面210的凹陷部242与晶面方向<110>一一对应。
参照图1、图6和图9，另一种可选的实施例中，承载面240的凹陷部242与晶面方向<100>一一对应。承载面240的凸起部241与晶面方向<110>一一对应。
参照图2至图5，承载面240相对第一方向向第二凹槽230的槽底倾斜，第一方向为沿第一凹槽220的径向向靠近第一凹槽220中心的方向。该实施例中，可以通过第二凹槽230使得晶圆100在受热后的形变均凸向第二凹槽230，以避免晶圆向不同的方向凸曲。需要说明的是，如果晶圆100不同部位的凸曲方向不一致，容易导致晶圆100在其圆周方向的生长速率差异较大，进而降低晶圆100的表面平整度。承载面240相对第一方向向第二凹槽230的槽底倾斜，不仅可以确保晶圆100的边沿受力，使得承载件200能够为晶圆100凸向第一凹槽220底部的一侧提供避让空间，有益于提高晶圆100在CVD硅外延工艺过程中的形变量、生长速率和晶圆100的厚度在其圆周方向的一致性。
一种可选的实施例中，承载面240为微斜面，且承载面240相对第一方向向第二凹槽230的槽底倾斜的角度小于1°。
另一种可选的实施例中，第二凹槽230的槽底为球形凹面，以进一步提高晶圆100的生长速率在其圆周方向的一致性。
参照图1、图2、图8和图9，一种可选的实施例中，在导流面210和承载面240均具有凸起部241和凹陷部242的情况下，导流面210的凸起部241与承载面240的凹陷部242在第一凹槽220的径向上相对。
上述实施例，可以利用导流面210和承载面240中的凸起部241和凹陷部242分别补偿晶圆100在其圆周方向生长速率之间的差异。
基于本发明所述的承载件200，本发明还公开了一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括本发明所述的承载件200。进一步地，本发明所述的半导体工艺设备还包括工艺腔室。示例性地，承载件200设置于工艺腔室内，与通过承载件200支撑被加工的晶圆100。
一种可选的实施例中，本发明所述的半导体工艺设备还包括位置校准装置。示例性地，位置校准装置用于将晶圆100的notch方向与凸起部241的顶部相对应。
可选地，位置校准装置可以为晶圆位置校准装置，例如：Aligner(角度校准)装置和AWC(Active Wafer Centering，晶圆中心位置校准)装置。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种承载件，用于半导体工艺设备中承载晶圆(100)，其特征在于，所述承载件(200)具有导流面(210)、第一凹槽(220)和第二凹槽(230)，所述第一凹槽(220)设置于所述导流面(210)，所述第二凹槽(230)设置于所述第一凹槽(220)的槽底，所述第一凹槽(220)和所述第二凹槽(230)的形状均为圆形，所述第二凹槽(230)的直径小于所述第一凹槽(220)的直径，且所述第一凹槽(220)的槽底形成环绕所述第二凹槽(230)的承载面(240)，所述承载面(240)用于承载所述晶圆(100)；
所述导流面(210)和所述承载面(240)中至少一者具有多个凸起部(241)和凹陷部(242)，所述多个凸起部(241)沿所述第一凹槽(220)的圆周方向排布，所述凹陷部(242)位于两个相邻的所述凸起部(241)之间。
2.根据权利要求1所述的承载件，其特征在于，各所述凸起部(241)均具有第一倾斜子部和第二倾斜子部，所述第一倾斜子部和所述第二倾斜子部相交形成所述凸起部(241)，所述第一倾斜子部和所述第二倾斜子部的交线沿所述第一凹槽(220)的径向设置；
各所述凹陷部(242)均具有第三倾斜子部和第四倾斜子部，所述第三倾斜子部和所述第四倾斜子部相交形成所述凹陷部(242)，所述第三倾斜子部和所述第四倾斜子部的交线沿所述第一凹槽(220)的径向设置；
各所述凸起部(241)和各所述凹陷部(242)在所述第一凹槽(220)周向上的尺寸均由靠近所述第一凹槽(220)中心的一侧向远离所述第一凹槽(220)中心的一侧逐渐增加。
3.根据权利要求1所述的承载件，其特征在于，所述凸起部(241)为弧形凸面，所述凹陷部(242)为弧形凹面。
4.根据权利要求3所述的承载件，其特征在于，所述凸起部(241)与所述凹陷部(242)连接处为衔接部(243)，所述凸起部(241)沿所述第一凹槽(220)的圆周方向的曲率为第一曲率，所述第一曲率由所述凸起部(241)顶部向所述衔接部(243)逐渐减小，所述凹陷部(242)沿所述第一凹槽(220)的圆周方向的曲率为第二曲率，所述第二曲率由所述凹陷部(242)的底部向所述衔接部(243)逐渐减小。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的承载件，其特征在于，所述凸起部(241)在第二方向上的高度均相等；和/或，所述凹陷部(242)在所述第二方向上的深度均相等；
所述第二方向为所述第一凹槽(220)的槽口的朝向。
6.根据权利要求5所述的承载件，其特征在于，在所述导流面(210)和所述承载面(240)中仅所述承载面(240)具有所述凸起部(241)和所述凹陷部(242)的情况下，所述凸起部(241)的顶部与所述凹陷部(242)的底部在所述第二方向上的距离为18um至21um；或者，
在所述导流面(210)和所述承载面(240)中仅所述导流面(210)具有所述凸起部(241)和所述凹陷部(242)的情况下，所述凸起部(241)的顶部与所述凹陷部(242)的底部在所述第二方向上的距离为0.10um至0.15um。
7.根据权利要求5所述的承载件，其特征在于，所述凸起部(241)沿所述第一凹槽(220)的圆周方向均匀排布，且所述凸起部(241)对应的圆心角均相等；和/或，
所述凹陷部(242)沿所述第一凹槽(220)的圆周方向均匀排布，且所述凹陷部(242)对应的圆心角与所述凸起部(241)对应的圆心角相等。
8.根据权利要求7所述的承载件，其特征在于，所述凸起部(241)和所述凹陷部的数量均为4个。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的承载件，其特征在于，所述承载面(240)相对第一方向向第二凹槽(230)的槽底倾斜，所述第一方向为沿所述第一凹槽(220)的径向向靠近所述第一凹槽(220)中心的方向。
10.根据权利要求1至4中任意一项所述的承载件，其特征在于，在所述导流面(210)和所述承载面(240)均具有所述凸起部(241)和所述凹陷部(242)的情况下，所述导流面(210)的所述凸起部(241)与所述承载面(240)的所述凹陷部(242)在所述第一凹槽(220)的径向上相对。
11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括权利要求1至10中任意一项所述的承载件和晶圆校准装置，所述晶圆校准装置用于将所述晶圆(100)的缺口方向与凸起部(241)的顶部相对应。
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