CN114959620A - 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘 - Google Patents

薄膜沉积设备及其晶圆承载盘 Download PDF

Info

Publication number
CN114959620A
CN114959620A CN202110215535.0A CN202110215535A CN114959620A CN 114959620 A CN114959620 A CN 114959620A CN 202110215535 A CN202110215535 A CN 202110215535A CN 114959620 A CN114959620 A CN 114959620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
ring
wafer
cover ring
annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110215535.0A
Other languages
English (en)
Inventor
林俊成
王俊富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xintianhong Xiamen Technology Co ltd
Original Assignee
Xintianhong Xiamen Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xintianhong Xiamen Technology Co ltd filed Critical Xintianhong Xiamen Technology Co ltd
Priority to CN202110215535.0A priority Critical patent/CN114959620A/zh
Publication of CN114959620A publication Critical patent/CN114959620A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/455Chemical 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 introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/458Chemical 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
    • C23C16/4581Chemical 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/46Chemical 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 heating the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本发明为一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,主要包括一承载盘、一环状构件及一盖环,其中承载盘的一承载面用以承载至少一晶圆,而环状构件设置在承载盘上,并位于承载面及晶圆的周围。环状构件包括一外表面及一内表面,其中环状构件的内表面覆盖承载盘的部分侧面,并使得承载盘的部分侧面为裸露。当盖环连接环状构件时,盖环的遮挡部会遮挡承载盘裸露的侧面,以避免在承载盘裸露的侧面上形成薄膜,以利在承载盘上形成均匀且稳定的偏压。

Description

薄膜沉积设备及其晶圆承载盘
技术领域
本发明有关于一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,其中承载盘的部分侧面为裸露,并通过盖环遮挡承载盘裸露的侧面,以利在承载盘上形成均匀且稳定的偏压。
背景技术
化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)及原子层沉积(ALD)皆是常用的薄膜沉积设备,并普遍被使用在集成电路、发光二极管及显示器等制程中。
沉积的设备主要包括一腔体及一晶圆承载盘,其中晶圆承载盘位于腔体内,并用以承载至少一晶圆。以物理气相沉积为例,腔体内需要设置一靶材,其中靶材面对晶圆承载盘上的晶圆。在进行物理气相沉积时,可将惰性气体及/或反应气体输送至腔体内,分别对靶材及晶圆承载盘施加偏压,并通过晶圆承载盘加热承载的晶圆。腔体内的惰性气体因为高压电场的作用,形成离子化的惰性气体,其中离子化的惰性气体会受到靶材上的偏压吸引而轰击靶材。从靶材溅出的靶材原子或分子受到晶圆承载盘上的偏压吸引,并沉积在加热的晶圆的表面,以在晶圆的表面形成薄膜。
具体而言,晶圆承载盘产生的偏压及温度的稳定度会对晶圆表面的薄膜沉积质量造成相当大的影响,为此如何使得晶圆承载盘产生稳定的温度及偏压,是薄膜沉积制程中重要的课题之一。
发明内容
如先前技术所述,在进行沉积制程时通常需要在晶圆承载盘形成一偏压,并通过晶圆承载盘加热承载的晶圆,以提高沉积在晶圆表面的薄膜的质量及均匀度。为此本发明提出一种新颖的晶圆承载盘,主要通过一盖环遮挡晶圆承载盘裸露的侧面,以避免在晶圆承载盘裸露的侧面沉积薄膜,以利在承载盘上形成均匀且稳定的偏压。
本发明的一目的,在于提出一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,主要包括一承载盘、一环状构件及一盖环,其中承载盘包括一承载面及至少一侧面,侧面位于承载面的周围。承载盘的承载面用以承载至少一晶圆,而环状构件接触或连接承载盘的侧面,并位于承载面及晶圆的周围。
环状构件包括一内表面及一外表面,其中环状构件的内表面为接触开口的侧表面。环状构件的内表面接触及/或覆盖承载盘的部分侧面,其中未被环状构件覆盖的承载盘的部分或全部侧面为裸露。在进行沉积制程时,可在承载盘的承载面及裸露的侧面上形成偏压,使得承载盘的承载面及侧面皆可用以吸引电浆。
此外当承载盘的环状构件连接盖环时,盖环的遮挡部会遮挡环状构件及/或承载盘裸露的侧面,以避免在承载盘裸露的侧面上沉积薄膜。具体而言,当盖环连接环状构件时,盖环的遮挡部会高于或等于承载盘的承载面,并可有效遮挡承载盘裸露的侧面,可大幅降低在承载盘裸露的侧面上形成薄膜的机会。本发明所述的晶圆承载盘可长时间在承载面及侧面形成偏压,使得承载盘的承载面及侧面可持续吸引电浆,并在晶圆承载盘承载的晶圆表面沉积均匀的薄膜。
本发明的一目的,在于提出一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,主要包括一承载盘、一环状构件及一盖环,其中承载盘包括一导电部及一加热单元。导电部及加热单元为层迭设置,其中导电部会较加热单元靠近晶圆承载盘承载的晶圆。环状构件连接承载盘,其中环状构件的内表面仅覆盖加热单元的侧面,而不会覆盖导电部全部的侧面,以利于在导电部裸露的侧面形成偏压。当盖环接触环状构件时,盖环的遮挡部会遮挡环状构件及导电部裸露的侧面,以避免在导电部的侧面形成薄膜,而影响导电部的侧面形成的偏压。
本发明的一目的,在于提出一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,主要包括一承载盘、一环状构件及一盖环,其中承载盘包括一导电部、一绝缘导热单元及一加热单元。绝缘导热单元位于加热单元及导电部之间,用以电性隔离加热单元及导电部,以防止加热单元及导电部相互导通,而影响导电部上形成的偏压的稳定度。
此外环状构件的内表面仅覆盖加热单元的侧面及/或绝缘导热单元的侧面,而不会覆盖导电部全部的侧面,以利于在导电部裸露的侧面形成偏压。盖环的遮挡部会遮挡环状构件及导电部裸露的侧面,以避免在导电部裸露的侧面形成薄膜,进而影响导电部的侧面形成的偏压。
为了达到上述的目的,本发明提出一种薄膜沉积设备,包括:一腔体,包括一容置空间;至少一进气口,设置在腔体上,流体连接腔体的容置空间,并用以将一制程气体输送至容置空间;至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,承载面用以承载至少一晶圆,而侧面则位于承载面的周围;一加热单元及一导电部,位于承载盘内,其中导电部较靠近承载盘的承载面;一环状构件,设置在承载盘上,并位于晶圆的周围,其中环状构件包括一外表面及一内表面,环状构件的内表面覆盖加热单元的一侧面,而部分或全部导电部的一侧面为裸露;至少一挡件,位于腔体的容置空间内,其中挡件的一端具有一环形凸缘;一盖环,设置在挡件的环形凸缘上,其中盖环包括一开口及至少一遮挡部,遮挡部朝开口的径向内的方向延伸;及一驱动单元,用以驱动承载盘相对于挡件位移,其中驱动单元带动承载盘朝挡件位移,使得盖环连接环状构件,盖环的遮挡部会遮挡导电部裸露的侧面。
本发明提供另一种薄膜沉积设备,包括:一腔体,包括一容置空间;至少一进气口,设置在腔体上,流体连接腔体的容置空间,并用以将一制程气体输送至容置空间;至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,承载面用以承载至少一晶圆,而侧面则位于承载面的周围;一环状构件,设置在承载盘上,并位于晶圆的周围,其中环状构件包括一外表面及一内表面,环状构件的内表面覆盖承载盘的部分侧面,而承载盘的部分侧面则未被环状构件的内表面覆盖并为裸露;至少一挡件,位于腔体的容置空间内,其中挡件的一端具有一环形凸缘;一盖环,设置在挡件的环形凸缘上,其中盖环包括一开口及至少一遮挡部,遮挡部朝开口的径向内的方向凸出;及一驱动单元,用以驱动承载盘相对于挡件位移,其中驱动单元带动承载盘朝挡件位移,使得盖环连接环状构件,盖环的遮挡部会遮挡承载盘裸露的侧面。
本发明提供一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,包括:至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,承载面用以承载至少一晶圆,而侧面则位于承载面的周围;一加热单元及一导电部,位于承载盘内,其中导电部较靠近承载盘的承载面;一环状构件,设置在承载盘上,并位于晶圆的周围,其中环状构件包括一外表面及一内表面,环状构件的内表面覆盖加热单元的一侧面,而部分或全部导电部的一侧面为裸露;及一盖环,包括一开口及至少一遮挡部,遮挡部朝开口的径向内的方向延伸,其中盖环连接环状构件时,盖环的遮挡部会遮挡承载盘的侧面。
所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘及薄膜沉积设备,其中环状构件包括至少一凹槽,位于环状构件的内表面及外表面之间,环状构件的凹槽与内表面形成一第一凸部,环状构件的凹槽与外表面则形成一第二凸部,且第一凸部的高度低于第二凸部。
所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘及薄膜沉积设备,包括一绝缘导热部位于导电部及加热单元之间,并用以电性隔离导电部及加热单元。
所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘及薄膜沉积设备,其中盖环连接环状构件时,盖环的遮挡部高于或等于承载盘的承载面。
本发明的有益效果是:通过环形构件覆盖晶圆承载盘的部分侧面,使得部分侧面为裸露。此外还通过一盖环遮挡晶圆承载盘裸露的侧面,以避免在晶圆承载盘裸露的侧面沉积薄膜,以利在承载盘上形成均匀且稳定的偏压。
附图说明
图1为本发明用以产生稳定偏压的晶圆承载盘一实施例的剖面示意图。
图2及图3为本发明用以产生稳定偏压的晶圆承载盘一实施例的放大示意图。
图4为本发明用以产生稳定偏压的晶圆承载盘又一实施例的剖面示意图。
图5及图6为本发明应用晶圆承载盘的薄膜沉积设备一实施例的剖面示意图。
附图标记说明:10-晶圆承载盘;11-承载盘;111-加热单元;1111-加热线圈;1113-冷却通道;112-承载面;113-绝缘导热部;114-侧面;115-导电部;12-晶圆;13-环状构件;131-第一凸部;132-内表面;133-第二凸部;134-外表面;136-凹槽;138-对位部;15-盖环;151-遮挡部;153-对位凸出部;161-底座;1611-第一环形连接件;1612-第一环形密封件;1613-第二环形连接件;1614-第二环形密封件;1615-第三环形连接件;1617-环形凸起;163-固定座;1631-环形凸起;17-支撑件;171-第一导电单元;173-第二导电单元;175-偏压电源;177-温度感测单元;20-薄膜沉积设备;21-腔体;211-进气口;212-进出料口;213-顶板;215-下腔体;217-绝缘部;24-靶材;26-容置空间;27-挡件;271-环形凸缘;28-驱动单元。
具体实施方式
请参阅图1,为本发明用以产生稳定偏压的晶圆承载盘一实施例的剖面示意图。如图所示,用以产生稳定偏压的晶圆承载盘10包括至少一承载盘11、一环状构件13及一盖环15,其中承载盘11包括一承载面112及至少一侧面114,承载面112用以承载至少一晶圆12,而侧面114则位于承载面112的周围。
在本发明一实施例中,可将至少一加热单元111及一导电部115层迭设置在承载盘11内,其中加热单元111及导电部115可为盘状,且该导电部115较靠近承载盘11的承载面112。此外当承载盘11承载晶圆12时,承载盘11的导电部115会较加热单元111靠近晶圆12。
在本发明一实施例中,加热单元111包括至少一加热线圈1111,其中加热线圈1111可以是加热丝。在使用时可将一电流输入加热线圈1111,并透过加热线圈1111以电阻加热的方式加热晶圆承载盘10。在本发明另一实施例中,加热线圈1111可以是感应线圈,并将一交流电流输入加热线圈1111,使得加热线圈1111产生感应磁场,并透过感应磁场加热晶圆承载盘10及承载的晶圆12。透过加热线圈1111加热晶圆承载盘10仅为本发明一实施例,并非本发明权利范围的限制。
导电部115电性连接一偏压电源175,并通过偏压电源175在导电部115形成偏压,以吸引晶圆承载盘10及晶圆12上方的电浆,并在晶圆12的表面沉积薄膜。偏压电源175可以是交流电源或直流电源,并用以在导电部115上形成交流偏压或直流偏压。
环状构件13设置在承载盘11上,并位于承载盘11的承载面112及/或晶圆12的周围。例如承载盘11靠近承载面112的侧面114上可设置一环形凹槽,并将环状构件13设置在环形凹槽内。在本发明一实施中,晶圆12的面积可略大于承载盘11的承载面112,使得放置在承载面112的晶圆12的侧边会凸出承载盘11的承载面112,并遮挡部分环状构件13。
如图2及图3所示,环状构件13可包括一开口、一内表面132及一外表面134,其中内表面132为环状构件13连接开口的侧表面。环状构件13可套设在承载盘11上,其中环状构件13的内表面132会接触及覆盖承载盘11的部分侧面114,而其他未被环状构件13的内表面132覆盖的承载盘11的侧面114则为裸露。具体而言,环状构件13的内表面132的高度低于外表面134的高度。
在本发明一实施例中,环状构件13的上表面可设置一凹槽136,位于内表面132及外表面134之间。环状构件13的凹槽136与内表面132之间形成一第一凸部131,而凹槽136与外表面134之间形成一第二凸部133,且第二凸部133的高度高于第一凸部131。环状构件13具有凹槽136仅为本发明一实施例,并非本发明权利范围的限制。具体而言,本发明主要使得环状构件13的内表面132及/或第一凸部131不完全覆盖承载盘11的侧面114,其中环状构件13并不一定要设置凹槽136。
在本发明一实施例中,承载盘11的导电部115较加热单元111靠近晶圆12,而环状构件13的内表面132及/或第一凸部131则覆盖承载盘11的加热单元111的部分或全部侧面。此外环状构件13的内表面132及/或第一凸部131不会覆盖导电部115的侧面114,或只有覆盖导电部115的部分侧面,使得部分或全部导电部115的侧面114为裸露。
当环状构件13未完整的覆盖承载盘11及/或导电部115的侧面114时,在沉积过程中有可能会在承载盘11及/或导电部115裸露的侧面114上形成薄膜。当承载盘11及/或导电部115裸露的侧面114形成一定厚度的薄膜或被薄膜完整的包覆后,可能会导致承载盘11及/或导电部115的侧面114无法继续产生稳定或足够大小的偏压,并会影响沉积在晶圆12表面的薄膜均匀度。例如晶圆12的外围区域的薄膜厚度会较中心区域薄,而造成晶圆12表面沉积的薄膜厚度不均。
反之,若环状构件13的内表面132及/或第一凸部131完整的覆盖承载盘11或导电部115的侧面114,则可防止在承载盘11及/或导电部115的侧面114形成薄膜。然而当承载盘11及/或导电部115的侧面114被环状构件13覆盖,亦可能会造成偏压电源175无法在承载盘11及导电部115的侧面114形成偏压,或使得承载盘11及导电部115的侧面无法吸引电浆,同样不利于在晶圆12的表面形成均匀的薄膜。
为了解决上述的问题,本发明提出的环状构件13的内表面132不会完整的覆盖承载盘11及/或导电部115的侧面114,使得承载盘11及/或导电部115的侧面114存在裸露的区域。偏压电源175可在承载盘11及/或导电部115的承载面112及侧面114皆形成偏压,并通过承载盘11的承载面112及侧面114吸引电浆,以在晶圆12的表面形成均匀的薄膜。此外本发明还提出通过盖环15遮挡承载盘11及/或导电部115的侧面114,以防止在承载盘11及/或导电部115裸露的侧面114形成薄膜,使得偏压电源175可以在承载盘11的承载面112及侧面114持续形成偏压。
具体而言,本发明的盖环15包括一开口及至少一遮挡部151,其中遮挡部151朝开口的径向内的方向凸出或延伸。当环状构件13连接盖环15时,盖环15的遮挡部151会高于或等于附加电路板11的承载面112,并遮挡环状构件13及/或承载盘11裸露的侧面114,以减小承载盘11的承载面112及/或晶圆12与盖环15的遮挡部151之间的间距,避免在承载盘11的侧面114形成薄膜。
在本发明另一实施例中,如图4所示,承载盘11包括加热单元111、导电部115及一绝缘导热部113的层迭,其中绝缘导热部113位于加热单元111及导电部115之间,并用以电性隔离加热单元111及导电部115,以避免加热单元111及导电部115之间相互导通,而影响导电部115上的偏压的稳定度。绝缘导热单元113如字面上的意思为具有导热及绝缘特性的材质,例如氧化铝。
环状构件13的内表面132及/或第一凸部131主要用以覆盖加热单元111的侧面,以避免在加热单元111的侧面114在沉积制程中形成薄膜。在本发明一实施例中,环状构件13的内表面132及/或第一凸部131可覆盖绝缘导热部113的部分或全部的侧面114,亦可覆盖导电部115的部分侧面114,使得导电部115存在未被环状构件13的内表面132及/或第一凸部131覆盖的裸露侧面114。具体而言,本发明实施例的环状构件13的内表面132及/或第一凸部131只需要覆盖加热单元111的侧面114,并不一定要盖绝缘导热部113的侧面114或导电部115的部分侧面114。
在本发明一实施例中,晶圆承载盘10可连接一支撑件17,其中支撑件17内设置至少一第一导电单元171。第一导电单元171电性连接导电部115及偏压电源175,并可将偏压电源175提供的交流偏压或直流偏压传递至导电部115。
此外支撑件17内亦可设置至少一第二导电单元173,其中第二导电单元173电性连接加热单元111,例如连接加热单元111的加热线圈1111。在实际应用时可经由第二导电单元173将一交流电流传输至加热线圈1111,以提高加热单元111的温度。此外晶圆承载盘10包括至少一个温度感测单元177,用以量测加热单元111、导电部115及/或晶圆承载盘10的温度。第一导电单元171及第二导电单元173可为导电线或导电片。
在本发明一实施例中,晶圆承载盘10可包括至少一底座161及一固定座163,其中底座161用以连接加热单元111,而固定座163则用以承载及固定底座161。
具体而言,底座161可包括复数个环形连接件,例如一第一环形连接件1611、一第二环形连接件1613及一第三环形连接件1615,其中支撑件17位于第一环形连接件1611的开口内,第一环形连接件1611位于第二环形连接件1613的开口内,而第二环形连接件1613则位于第三环形连接件1615的开口内。换言之,通过第一环形连接件1611、第二环形连接件1613及第三环形连接件1615的组合,可形成底座161。当然底座161包括三个连接件1611/1613/1615仅为本发明一实施例,并非本发明权利范围的限制。
在本发明一实施例中,底座161的边缘具有一环形凸起1617,其中环形凸起1617的径向内的区域可形成一凹槽,并可将加热单元111放置在底座161凹槽内,而环形凸起1617则位于加热单元111的周围。
固定座163可为一单一构件,固定座163的边缘位置具有一环形凸起1631,其中固定座163的环形凸起1631的径向内的区域可形成一凹槽,并可将底座161设置在固定座163的凹槽内,使得固定座163的环形凸起1631位于底座161的周围。
在本发明一实施例中,底座161最靠内圈的第一环形连接件1611的上表面及下表面可分别设置一第一环形密封件1612及一第二环形密封件1614,例如O型环,其中第一环形连接件1611上表面的第一环形密封件1612接触加热单元111,而第一环形连接件1611下表面的第二环形密封件1614则接触固定座163。在实际应用时会因为各个区域的压力差,使得加热单元111及固定座163紧贴底座161及/或第一环形连接件1611。
第一环形连接件1611上表面的第一环形密封件1612较靠近或直接接触加热单元111,在经过一段时间的使用后,可能会导致第一环形密封件1612劣化。为避免第一环形密封件1612劣化,可进一步在第一环形密封件1612上方设置至少一冷却通道1113,并通过冷却信道1113隔离加热单元111及第一环形密封件1612,以冷却第一环形密封件1612。
请参阅图5,为本发明应用晶圆承载盘的薄膜沉积设备一实施例的剖面示意图。如图所示,薄膜沉积设备20主要包括至少一晶圆承载盘10及一腔体21,其中腔体21包括一容置空间26,而晶圆承载盘10则位于容置空间26内,并用以承载至少一晶圆12。晶圆承载盘10的构造如图1至图4所示,在本实施例中便不再重复说明。
在本发明一实施例中,薄膜沉积设备20可以是物理气相沉积装置,并于腔体21内设置一靶材24,其中靶材24面对晶圆承载盘10及/或晶圆12。在本发明一实施例中,腔体21可包括一顶板213及一下腔体215,其中顶板213通过一绝缘部217连接下腔体215,以在两者之间形成容置空间26,而靶材24则设置在顶板213上并面对晶圆承载盘10及/或晶圆12。
腔体21设置至少一进气口211,其中进气口211流体连接腔体21的容置空间26,并用以将一制程气体输送至容置空间26内,以进行沉积制程,例如制程气体可以是惰性气体或反应气体。此外亦可于腔体21上设置一抽气口,并通过帮浦经由抽气口将腔体21内的气体抽出。
环状构件13设置在承载盘11上,并位于晶圆12的周围。挡件27设置在腔体21的容置空间26内,并位于晶圆承载盘10的周围区域。具体而言,挡件27的一端连接腔体21,而另一端则形成一开口。在本发明一实施例中,挡件27未连接腔体21的一端可形成一环形凸缘271,其中环形凸缘271位于挡件27的开口周围,并可将盖环15设置在挡件27的环形凸缘271上。
腔体21可包括一进出料口212,用以输送晶圆12。驱动单元28可连接支撑件17,并通过支撑件17驱动晶圆承载盘10远离挡件27,如图5所示。而后可通过机械手臂经由进出料口212将晶圆12放置在晶圆承载盘10上,机械手臂亦可经由进出料口212将晶圆承载盘10承载的晶圆12取出腔体21。
当机械手臂将晶圆12放置在晶圆承载盘10后,驱动单元28可通过支撑件17驱动晶圆承载盘10及承载的晶圆12朝挡件27的方向位移,使得晶圆承载盘10上的环状构件13接触挡件27上的盖环15,而挡件27及盖环15则环绕设置在晶圆12的周围,其中挡件27、盖环15、晶圆承载盘10、晶圆12及/或环状构件13会将腔体21的容置空间26区分成两个部分,如图6所示。
在沉积的过程中,晶圆承载盘10的加热单元111会加热晶圆12,并会分别对顶板213及晶圆承载盘10的导电部115施加偏压,其中晶圆承载盘10及/或导电部115的侧面114未被环状构件13覆盖,使得晶圆承载盘10及/或导电部115的承载面112及侧面114亦会形成偏压。此外晶圆承载盘10及/或导电部115裸露的侧面114被盖环15的遮挡部151所遮挡,例如盖环15的遮挡部151可隔离靶材24及晶圆承载盘10及/或导电部115裸露的侧面114,以防止在晶圆承载盘10及/或导电部115的侧面114沉积薄膜,使得晶圆承载盘10及/或导电部115的承载面112及侧面114可持续形成偏压。
惰性气体因为高压电场的作用,而形成离子化的惰性气体。离子化的惰性气体会受到靶材24上的偏压吸引而轰击靶材24,从靶材24溅出的靶材原子或分子会受到晶圆承载盘10上的偏压吸引,沉积在晶圆12的表面。
在本发明一实施例中,如图2及图3所示,环状构件13包括至少一对位部138,其中对位部138位于环状构件13的外侧。盖环15则包括至少一对位凸出部153,其中对位凸出部153位于遮挡部151的外侧。当驱动单元28承载盘11靠近挡件27时,盖环15的对位凸出部153会接触环状构件13的对位部138,并完成盖环15与环状构件13之间的对位。
在本发明实施例中,以物理气相沉积装置作为发明的实施例,但物理气相沉积装置并非本发明权利范围的限制,在实际应用时本发明所述的晶圆承载盘10亦可应用在化学气相沉积装置或原子层沉积装置上,基本上只要薄膜沉积设备的晶圆承载盘10需要加热及产生偏压,都适用本发明所述晶圆承载盘10。
本发明优点:
通过环形构件覆盖晶圆承载盘的部分侧面,使得部分侧面为裸露。此外还通过一盖环遮挡晶圆承载盘裸露的侧面,以避免在晶圆承载盘裸露的侧面沉积薄膜,以利在承载盘上形成均匀且稳定的偏压。
以上所述,仅为本发明的一较佳实施例而已,并非用来限定本发明实施的范围,即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰,均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种薄膜沉积设备,其特征在于,包括:
一腔体,包括一容置空间;
至少一进气口,设置在该腔体上,流体连接该腔体的该容置空间,并用以将一制程气体输送至该容置空间;
至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,该承载面用以承载至少一晶圆,而该侧面则位于该承载面的周围;
一加热单元及一导电部,位于该承载盘内,其中该导电部较靠近该承载盘的该承载面;
一环状构件,设置在该承载盘上,并位于该晶圆的周围,其中该环状构件包括一外表面及一内表面,该环状构件的该内表面覆盖该加热单元的一侧面,而部分或全部该导电部的一侧面为裸露;
至少一挡件,位于该腔体的该容置空间内,其中该挡件的一端具有一环形凸缘;
一盖环,设置在该挡件的该环形凸缘上,其中该盖环包括一开口及至少一遮挡部,该遮挡部朝该开口的径向内的方向延伸;及
一驱动单元,用以驱动该承载盘相对于该挡件位移,其中该驱动单元带动该承载盘朝该挡件位移,使得该盖环连接该环状构件,该盖环的该遮挡部会遮挡该导电部裸露的该侧面。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,其中该环状构件包括至少一凹槽,位于该环状构件的该内表面及该外表面之间,该环状构件的该凹槽与该内表面形成一第一凸部,该环状构件的该凹槽与该外表面则形成一第二凸部,且该第一凸部的高度低于该第二凸部。
3.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,其中该盖环连接该环状构件时,该盖环的该遮挡部高于或等于该承载盘的该承载面。
4.根据权利要求1所述的薄膜沉积设备,其特征在于,包括一绝缘导热部位于该导电部及该加热单元之间,并用以电性隔离该导电部及该加热单元。
5.一种薄膜沉积设备,其特征在于,包括:
一腔体,包括一容置空间;
至少一进气口,设置在该腔体上,流体连接该腔体的该容置空间,并用以将一制程气体输送至该容置空间;
至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,该承载面用以承载至少一晶圆,而该侧面则位于该承载面的周围;
一环状构件,设置在该承载盘上,并位于该晶圆的周围,其中该环状构件包括一外表面及一内表面,该环状构件的该内表面覆盖该承载盘的部分该侧面,而该承载盘的部分该侧面则未被该环状构件的该内表面覆盖并为裸露;
至少一挡件,位于该腔体的该容置空间内,其中该挡件的一端具有一环形凸缘;
一盖环,设置在该挡件的该环形凸缘上,其中该盖环包括一开口及至少一遮挡部,该遮挡部朝该开口的径向内的方向凸出;及
一驱动单元,用以驱动该承载盘相对于该挡件位移,其中该驱动单元带动该承载盘朝该挡件位移,使得该盖环连接该环状构件,该盖环的该遮挡部会遮挡该承载盘裸露的该侧面。
6.根据权利要求5所述的薄膜沉积设备,其特征在于,其中该盖环连接该环状构件时,该盖环的该遮挡部高于或等于该承载盘的该承载面。
7.一种用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,其特征在于,包括:
至少一承载盘,包括一承载面及至少一侧面,该承载面用以承载至少一晶圆,而该侧面则位于该承载面的周围;
一加热单元及一导电部,位于该承载盘内,其中该导电部较靠近该承载盘的该承载面;
一环状构件,设置在该承载盘上,并位于该晶圆的周围,其中该环状构件包括一外表面及一内表面,该环状构件的该内表面覆盖该加热单元的一侧面,而部分或全部该导电部的一侧面为裸露;及
一盖环,包括一开口及至少一遮挡部,该遮挡部朝该开口的径向内的方向延伸,其中该盖环连接该环状构件时,该盖环的该遮挡部会遮挡该承载盘的该侧面。
8.根据权利要求7所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,其特征在于,其中该环状构件包括至少一凹槽,位于该环状构件的该内表面及该外表面之间,该环状构件的该凹槽与该内表面形成一第一凸部,该环状构件的该凹槽与该外表面则形成一第二凸部,且该第一凸部的高度低于该第二凸部。
9.根据权利要求7所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,其特征在于,其中该盖环连接该环状构件时,该盖环的该遮挡部高于或等于该承载盘的该承载面。
10.根据权利要求7所述的用以产生稳定偏压的晶圆承载盘,其特征在于,包括一绝缘导热部位于该导电部及该加热单元之间,并用以电性隔离该导电部及该加热单元。
CN202110215535.0A 2021-02-26 2021-02-26 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘 Pending CN114959620A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110215535.0A CN114959620A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110215535.0A CN114959620A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114959620A true CN114959620A (zh) 2022-08-30

Family

ID=82973167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110215535.0A Pending CN114959620A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114959620A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115051A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Anelva Corp バイアススパッタリング装置
JP2002294441A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Anelva Corp バイアススパッタリング装置
US20150232983A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Applied Materials, Inc. Gas cooled substrate support for stabilized high temperature deposition
CN105256276A (zh) * 2010-06-10 2016-01-20 应用材料公司 具有增强的离子化和rf功率耦合的低电阻率钨pvd
US20180151325A1 (en) * 2016-11-26 2018-05-31 Applied Materials, Inc. Biased cover ring for a substrate processing system
CN109735822A (zh) * 2018-11-14 2019-05-10 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室和半导体设备
CN215251141U (zh) * 2021-02-26 2021-12-21 鑫天虹(厦门)科技有限公司 薄膜沉积设备及用以产生稳定偏压的晶圆承载盘

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115051A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Anelva Corp バイアススパッタリング装置
JP2002294441A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Anelva Corp バイアススパッタリング装置
CN105256276A (zh) * 2010-06-10 2016-01-20 应用材料公司 具有增强的离子化和rf功率耦合的低电阻率钨pvd
US20150232983A1 (en) * 2014-02-14 2015-08-20 Applied Materials, Inc. Gas cooled substrate support for stabilized high temperature deposition
US20180151325A1 (en) * 2016-11-26 2018-05-31 Applied Materials, Inc. Biased cover ring for a substrate processing system
CN109735822A (zh) * 2018-11-14 2019-05-10 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室和半导体设备
CN215251141U (zh) * 2021-02-26 2021-12-21 鑫天虹(厦门)科技有限公司 薄膜沉积设备及用以产生稳定偏压的晶圆承载盘

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109872939B (zh) 支承组件和支承组件的组装方法
CN110120329B (zh) 等离子体处理装置
KR101892911B1 (ko) 정전 척 및 정전 척의 사용 방법들
US6544379B2 (en) Method of holding substrate and substrate holding system
KR101924488B1 (ko) 프로세스 공간이 한정된 pecvd 챔버
US5792304A (en) Method of holding substrate and substrate holding system
TWI749935B (zh) 用以產生穩定偏壓的晶圓承載盤及應用該晶圓承載盤的薄膜沉積設備
US20110222038A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate placing table
WO2019239939A1 (ja) 載置台及びプラズマ処理装置
JP2014107387A (ja) 載置台構造及びフォーカスリングを保持する方法
CN113169111A (zh) 具有改良的热耦合以用于热敏感处理的静电吸盘
CN215251141U (zh) 薄膜沉积设备及用以产生稳定偏压的晶圆承载盘
KR101785178B1 (ko) 기판 처리 장치
CN215481237U (zh) 晶圆承载盘及应用晶圆承载盘的薄膜沉积装置
CN114959654B (zh) 晶圆承载盘及应用晶圆承载盘的薄膜沉积装置
TW202204677A (zh) 用於高頻處理的蓋堆疊
CN114959620A (zh) 薄膜沉积设备及其晶圆承载盘
TWM614322U (zh) 用以產生穩定偏壓的晶圓承載盤及應用該晶圓承載盤的薄膜沉積設備
JP3265743B2 (ja) 基板保持方法及び基板保持装置
TWM614006U (zh) 晶圓承載盤及應用晶圓承載盤的薄膜沉積裝置
TW201840899A (zh) 用於基板偏壓原子層沉積之具有增強電絕緣的沉積方法以及晶圓卡盤系統
TWI748774B (zh) 晶圓承載盤及應用晶圓承載盤的薄膜沉積裝置
US12014906B2 (en) High temperature detachable very high frequency (VHF) electrostatic chuck (ESC) for PVD chamber
JP2002217180A (ja) 基板の真空処理方法
TW202421832A (zh) 用於靜電卡緊真空密封

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination