CN117004928A - 一种化学气相沉积晶圆保护系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种化学气相沉积晶圆保护系统，应用于半导体技术领域，其中包括工艺腔，所述工艺腔内设置有热台和陶瓷环，晶圆片设置于热台上，所述热台可升降移动，所述热台可带动晶圆上升与陶瓷环相抵触，所述陶瓷环紧贴于晶圆片的边缘；所述陶瓷环开设有环形槽，所述环形槽贴近晶圆片的一侧设置有凸点，所述陶瓷环通过凸点与晶圆片相接触，所述热台内设置有吹气通道，所述晶圆片的侧壁与环形槽存在间隙，所述吹气通道与环形槽的间隙连通。保护气和工艺气体的混合气体经由吹气通道、环形槽和凸点之间的间隙对晶圆进行吹气处理，避免因陶瓷环的挤压导致晶圆片一侧的边缘位置与中心位置沉淀不均匀。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体涉及一种化学气相沉积晶圆保护系统。
背景技术
化学气相沉积(CVD)是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。
在金属化学气相沉积(MCVD)的过程中，需要对晶圆片的侧壁以及晶圆片的背面进行保护，金属沉积到晶圆边缘和背面，则会接下来的工艺中污染制程。
目前，专利号为CN202211139695.2的中国发明专利申请公开了一种晶圆边缘保护装置，包括：腔体和底座，腔体内设置热台，热台的底部固定在底座上，热台的表面中部设有晶圆放置位，腔体外壁上开设工艺气体进气口，腔体内壁围绕热台一周设置腔体内衬；陶瓷环，陶瓷环的内圈表面边缘设有保护边，保护边用于覆盖在待处理晶圆的边缘；腔体内衬的内圈边缘设置限位卡槽，陶瓷环的外圈设置与所述限位卡槽适配的导向凸块，导向凸块嵌入所述限位卡槽中，使陶瓷环搭接在腔体内衬的内圈；升降机构，升降机构的驱动端连接底座，以驱动所述热台在所述腔体内向上/下运动。由于通过陶瓷环的保护边对晶圆的边缘进行覆盖，导致晶圆边缘与中心位置的金属沉积不均匀。
基于此，需要一种新技术方案。
发明内容
有鉴于此，本说明书提供一种化学气相沉积晶圆保护系统，提高晶圆沉淀一侧边缘位置与中心位置金属沉淀的均匀性。
本说明书实施例提供以下技术方案：化学气相沉积晶圆保护系统，包括：工艺腔，所述工艺腔内设置有热台和陶瓷环，晶圆片设置于热台上，所述热台可升降移动，所述热台可带动晶圆上升与陶瓷环相抵触，所述陶瓷环紧贴于晶圆片的边缘；
所述陶瓷环开设有环形槽，所述环形槽贴近晶圆片的一侧设置有凸点，所述陶瓷环通过凸点与晶圆片相接触，所述热台内设置有吹气通道，所述晶圆片的侧壁与环形槽存在间隙，所述吹气通道与环形槽的间隙连通；
所述吹气通道中含有保护气体和工艺气体。
可选地，陶瓷环沿环向开设有多个气孔，所述气孔设置于环形槽的侧壁。
可选地，所述气孔设置有倾斜角度，倾斜角度设置为0-90°。
可选地，所述工艺腔内设置有内衬，所述陶瓷环设置于内衬上，所述陶瓷环可随热台升降。
可选地，所述热台开设有抽气通道，所述抽气通道用于对晶圆进行吸附。
可选地，所述凸点的厚度为0.01-2mm。
可选地，所述工艺腔内设置有匀气装置。
可选地，所述热台连接有升降底座，所述升降底座通过波纹管与工艺腔连接。
可选地，所述陶瓷环为氧化铝、氮化铝、氧化锆或碳化硅。
与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
升降底座通过热台带动晶圆向上移动与陶瓷环的凸点接触，陶瓷环的环形槽覆盖于晶圆片的边缘，保护气和工艺气体的混合气体经由吹气通道、环形槽和凸点之间的间隙对晶圆进行吹气处理，避免因陶瓷环的挤压导致晶圆片一侧的边缘位置与中心位置沉淀不均匀，吹气通道吹出的气体含工艺气体，对晶圆片的边缘位置进行补偿，提高晶圆片边缘位置与中心位置沉淀的均匀性。晶圆与环形槽之间的间隙始终保持一致，并不受晶圆厚度变化的影响，不需要依据晶圆的厚度调整环形槽的高度，适用于不同厚度范围的晶圆，适用范围更广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请中化学气相沉积晶圆保护系统的结构示意图；
图2是本申请中陶瓷环的示意图；
图3是本申请中陶瓷环的剖面图；
图4是本申请中图3的A部放大图。
图中：1、工艺腔；2、匀气装置；3、陶瓷环；4、内衬；5、晶圆片；6、热台；7、波纹管；8、升降底座；9、凸点；10、气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请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，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请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型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。
化学气相沉积(CVD)是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。
在金属化学气相沉积(MCVD)的过程中，需要对晶圆片5的侧壁以及晶圆片5的背面进行保护，金属沉积到晶圆边缘和背面，则会接下来的工艺中污染制程。
目前，专利号为CN202211139695.2的中国发明专利申请公开了一种晶圆边缘保护装置，包括：腔体和底座，腔体内设置热台，热台的底部固定在底座上，热台的表面中部设有晶圆放置位，腔体外壁上开设工艺气体进气口，腔体内壁围绕热台一周设置腔体内衬；陶瓷环，陶瓷环的内圈表面边缘设有保护边，保护边用于覆盖在待处理晶圆的边缘；腔体内衬的内圈边缘设置限位卡槽，陶瓷环的外圈设置与所述限位卡槽适配的导向凸块，导向凸块嵌入所述限位卡槽中，使陶瓷环搭接在腔体内衬的内圈；升降机构，升降机构的驱动端连接底座，以驱动所述热台在所述腔体内向上/下运动。由于通过陶瓷环的保护边对晶圆的边缘进行覆盖，导致晶圆边缘与中心位置的金属沉积不均匀。
上述相关技术中，当晶圆厚度变薄，晶圆与环形凹槽之间的间隙变大，气体吹向晶圆的中心，导致金属沉淀不均匀，难以适用于不同厚度的晶圆。
基于此，本说明书实施例提出了一种化学气相沉积晶圆保护系统：如图1至图4所示，包括：工艺腔1，工艺腔1内设置有热台6和陶瓷环3，晶圆片5设置于热台6上，热台6可升降移动，热台6可带动晶圆片5上升与陶瓷环3相抵触，陶瓷环3紧贴于晶圆片5的边缘。
陶瓷环3开设有环形槽，环形槽贴近晶圆片5的一侧设置有凸点9，陶瓷环3通过凸点9与晶圆片5相接触，热台6内设置有吹气通道，晶圆片5的侧壁与环形槽存在间隙，吹气通道与环形槽的间隙连通，吹气通道中含有保护气体和工艺气体。
本申请实施例中。保护气体为氩气，工艺气体为氢气。
在一种可选地实施方式中，吹气通道可设置为一条或多条，气体通道可连接有多个分支口，各个分支口均匀分布在环形槽内，提高气体吹扫的均匀性。
工艺腔1内设置有匀气装置2，匀气装置2设置在晶圆片5上方，工艺气体经过匀气装置2的均匀处理，经过匀气处理的工艺气体对晶圆片5进行化学气相沉积。
如图1至图4所示，热台6带动晶圆向上移动与陶瓷环3的凸点9接触，陶瓷环3的环形槽覆盖于晶圆片5的边缘，保护气和工艺气体的混合气体经由吹气通道、环形槽和凸点9之间的间隙对晶圆进行吹气处理，避免因陶瓷环3的挤压导致晶圆片5一侧的边缘位置与中心位置沉淀不均匀，吹气通道吹出的气体含工艺气体，对晶圆片5的边缘位置进行补偿，提高晶圆片5边缘位置与中心位置沉淀的均匀性。
本实施例提供的方案中，晶圆与环形槽之间的间隙始终保持一致，并不受晶圆厚度变化的影响，适用于不同厚度范围的晶圆，适用范围更广。
陶瓷环3沿环向开设有多个气孔10，气孔10均匀设置于环形槽的侧壁，气孔10朝向匀气装置2。吹气通道内的气体通过环形槽和气孔10吹入到工艺腔1中，从气孔10中吹出的气体在晶圆片5的四周形成气帘，减少了通过匀气装置2吹出的气体的扩散。气孔10设置有倾斜角度，倾斜角度设置为0-90°，通过调节气孔10的倾斜角度，可有效调节匀气装置2进入到晶圆片5表面的气体，进而控制晶圆片5气相沉淀的速率。
在一种可选地实施方式中，工艺腔1内设置有内衬4，内衬4的截面呈圆环形，热台6设置于内衬4中，陶瓷环3嵌设于内衬4上，陶瓷环3可随热台6升降，在陶瓷环3与晶圆接触之前，陶瓷环3嵌设于内衬4上，陶瓷环3与晶圆接触，陶瓷环3随热台6进行升降。
在一种可选地实施方式中，热台6开设有抽气通道，抽气通道穿过热台6，抽气通道与工艺腔1连通，晶圆设置于热台6上时覆盖在抽气通道上，通过抽气通道进行抽气，抽气通道通过负压对晶圆进行吸附固定。
在一种可选地实施方式中，凸点9的厚度为0.01-2mm。
在一种可选地实施方式中，热台6连接有升降底座8，升降底座8通过波纹管7与工艺腔1连接。波纹管7对工艺腔1进行密封，升降底座8可通过伺服电机驱动丝杠的方式，或是液压升降的方式驱动升降。
陶瓷环3为氧化铝、氮化铝、氧化锆或碳化硅。
升降底座8通过热台6带动晶圆向上移动与陶瓷环3的凸点9接触，陶瓷环3的环形槽覆盖于晶圆片5的边缘，保护气和工艺气体的混合气体经由吹气通道、环形槽和凸点9之间的间隙对晶圆进行吹气处理，避免因陶瓷环3的挤压导致晶圆片5一侧的边缘位置与中心位置沉淀不均匀，吹气通道吹出的气体含工艺气体，对晶圆片5的边缘位置进行补偿，提高晶圆片5边缘位置与中心位置沉淀的均匀性。晶圆片5与环形槽之间的间隙始终保持一致，并不受晶圆厚度变化的影响，不需要依据晶圆的厚度调整环形槽的高度，适用于不同厚度范围的晶圆，适用范围更广。
本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：包括工艺腔，所述工艺腔内设置有热台和陶瓷环，晶圆片设置于所述热台上，所述热台可升降移动，所述热台可带动晶圆上升与陶瓷环相抵触；
所述陶瓷环开设有环形槽，所述环形槽贴近晶圆片的一侧设置有凸点，所述陶瓷环通过凸点与晶圆片相接触，所述热台内设置有吹气通道，所述晶圆片的侧壁与环形槽存在间隙，所述吹气通道与环形槽的间隙连通；
所述吹气通道中含有保护气体和工艺气体。
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：陶瓷环沿环向开设有多个气孔，所述气孔设置于环形槽的侧壁。
3.根据权利要求2所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述气孔设置有倾斜角度，倾斜角度设置为0-90°。
4.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述工艺腔内设置有内衬，所述陶瓷环设置于内衬上，所述陶瓷环可随热台升降。
5.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述热台开设有抽气通道，所述抽气通道用于对晶圆进行吸附。
6.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述凸点的厚度为0.01-2mm。
7.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述工艺腔内设置有匀气装置。
8.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述热台连接有升降底座，所述升降底座通过波纹管与工艺腔连接。
9.根据权利要求1所述的化学气相沉积晶圆保护系统，其特征在于：所述陶瓷环为氧化铝、氮化铝、氧化锆或碳化硅。
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