CN117089824A - 一种薄膜沉积设备、方法及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种薄膜沉积设备、方法以及存储介质。所述薄膜沉积设备包括加热盘、支撑环、多个定位销以及抽气泵。所述加热盘用于加热晶圆，以在其正面沉积薄膜。所述支撑环嵌套于所述加热盘边缘的上侧，用于承载所述晶圆，以避免所述晶圆的背面与所述加热盘的直接接触。所述多个定位销设于所述加热盘与所述支撑环之间，用于抬起所述支撑环，以在所述加热盘与所述支撑环之间形成抽气间隙。所述抽气泵在沉积所述薄膜的过程中，经由所述抽气间隙抽取所述晶圆背面的反应气体，以抑制背面薄膜的形成。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜沉积领域，尤其涉及一种薄膜沉积设备、一种薄膜沉积方法，以及一种计算机可读存储介质。
背景技术
在薄膜沉积的实际应用中，为满足一些特殊的工艺需求，薄膜沉积设备需要将晶圆边缘背面长膜的距离(也就是去边沉积距离)控制在一定范围内，以避免背面薄膜影响晶圆背面功能区域的性能。
现有的背面薄膜抑制技术主要通过提升晶圆背面的密封性，或减小晶圆背面与加热盘表面的背部空间，以减少晶圆背部空间的反应气体，从而减少晶圆背面薄膜的生成。然而，受限于晶圆背面及支撑环表面的平整度限制，以及需要频繁取放晶圆以进行流水线加工的实际需求，现有技术往往不能完全隔离反应气体进入晶圆的背部空间，因而也无法完全防止晶圆背面功能区域的薄膜沉积。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种薄膜沉积技术，用于有效抑制晶圆背面功能区域的薄膜沉积，并控制晶圆边缘背膜沉积的宽度。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种薄膜沉积设备、一种薄膜沉积方法，以及一种计算机可读存储介质，能够有效抑制晶圆背面功能区域的薄膜沉积，并控制晶圆边缘背膜沉积的宽度。
具体来说，根据本发明的第一方面提供的薄膜沉积设备包括：加热盘，用于加热晶圆，以在其正面沉积薄膜；支撑环，嵌套于所述加热盘边缘的上侧，用于承载所述晶圆，以避免所述晶圆的背面与所述加热盘的直接接触；多个定位销，设于所述加热盘与所述支撑环之间，用于抬起所述支撑环，以在所述加热盘与所述支撑环之间形成抽气间隙；以及抽气泵，在沉积所述薄膜的过程中，经由所述抽气间隙抽取所述晶圆背面的反应气体，以抑制背面薄膜的形成。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述支撑环的上侧设有环状的支撑平台。所述支撑平台的环内半径小于所述晶圆的半径，并大于所述晶圆背面功能区域的预设半径。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述支撑环的内侧壁与所述加热盘的外侧壁保持不小于预设宽度的纵向间隙，以供所述抽气泵经由横向的所述抽气间隙及所述纵向间隙，抽取所述晶圆背面的反应气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述加热盘的中心区域设有加热凸台。所述加热凸台位于所述加热盘的底座之上。所述加热凸台的第一半径小于所述底座的第二半径。所述支撑环的内侧壁适应所述加热盘的形状而至少包括环绕所述加热凸台的第一侧壁。所述第一侧壁具有大于所述第一半径的第一内径，且所述第一内径与所述第一半径的差值大于所述预设宽度。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抽气泵的抽气口被设于所述加热凸台的下方。所述支撑环的内侧壁还适应所述加热盘的形状而包括环绕所述底座的第二侧壁，其中，所述第二侧壁具有大于所述第二半径的第二内径，且所述第二内径与所述第二半径的差值也大于所述预设宽度，所述抽气泵经由所述抽气口，从所述底座的下方抽取所述晶圆背面的反应气体。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述多个定位销被设于所述底座的边缘区域的多个位置，抬起所述支撑环的下侧，以在所述底座与所述支撑环之间形成所述抽气间隙。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述多个定位销的高度不小于φ2mm，以在所述加热盘与所述支撑环之间形成不小于0.1mm的抽气间隙。所述支撑平台的厚度不小于所述加热凸台的高度，以在所述晶圆背面与所述加热凸台之间形成不小于0.15mm的背部空间。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述支撑环为陶瓷材质。
此外，根据本发明的第二方面提供的薄膜沉积方法包括以下步骤：将晶圆放置在本发明第一方面中任一项所述的薄膜沉积设备的支撑环上；向所述晶圆的正面提供反应气体，并经由所述薄膜沉积设备的加热盘加热所述晶圆，以在其正面沉积薄膜；以及经由抽气泵从所述加热盘与所述支撑环之间的抽气间隙抽取所述晶圆背面的反应气体，以抑制背面薄膜的形成。
此外，根据本发明的第三方面提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施如本发明第二方面所述的薄膜沉积方法。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了根据本发明的一些实施例提供的薄膜沉积设备的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一些实施例提供的晶圆背膜示意图。
图3示出了根据本发明的一些实施例提供的反应气体导出示意图。
图4示出了根据本发明的一些实施例提供的薄膜沉积方法的流程示意图。
附图标记
10加热盘
101凸台
102底座
103支撑柱
11晶圆
12背膜
20支撑环
21接触面
22第一侧壁
23第二侧壁
30定位销
40抽气泵
50工艺腔体
S401～S403步骤
具体实施方式
以下由特定的具体实施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示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
如上所述，在薄膜沉积的实际应用中，为满足一些特殊的工艺需求，薄膜沉积设备需要将晶圆边缘背面长膜的距离(也就是去边沉积距离)控制在一定范围内，以避免背面薄膜影响晶圆背面功能区域的性能。现有的背面薄膜抑制技术主要通过提升晶圆背面的密封性，或减小晶圆背面与加热盘表面的背部空间，以减少晶圆背部空间的反应气体，从而减少晶圆背面薄膜的生成。然而，受限于晶圆背面及支撑环表面的平整度限制，以及需要频繁取放晶圆以进行流水线加工的实际需求，现有技术往往不能完全隔离反应气体进入晶圆的背部空间，因而也无法完全防止晶圆背面功能区域的薄膜沉积。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种薄膜沉积设备、一种薄膜沉积方法，以及一种计算机可读存储介质，能够有效抑制晶圆背面功能区域的薄膜沉积，并控制晶圆边缘背膜沉积的宽度。
在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的薄膜沉积方法，可以经由本发明第一方面提供的薄膜沉积设备来实施。具体来说，该薄膜沉积设备中配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明第三方面提供的上述计算可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明第二方面提供的薄膜沉积方法。
首先请参考图1～图3。图1示出了根据本发明的一些实施例提供的薄膜沉积设备的结构示意图。图2示出了根据本发明的一些实施例提供的晶圆背膜示意图。图3示出了根据本发明的一些实施例提供的反应气体导出示意图。
如图1～图3所示，本发明的第一方面提供的上述薄膜沉积设备包括加热盘10、支撑环20、多个定位销30及抽气泵40。
具体来说，该加热盘10的中心区域设有加热凸台101，用于加热晶圆11，以在其正面沉积薄膜。圆形的加热凸台101位于加热盘10的底座102之上。其中，加热凸台101的第一半径r小于底座102的第二半径R，以使底座102可以稳定的支撑加热凸台101，从而保证了用于加热的加热盘10工作的稳定性。
在本发明的一些实施例中，加热盘10还包括设于底座102下方中心处的支撑柱103，用于支撑加热盘底座102以及凸台101，该加热盘10的结构只是本发明提供的一些非限制性的结构，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该加热盘10的全部结构及功能。
此外，薄膜沉积设备的支撑环20可以由陶瓷材料制成，其嵌套于加热盘10的底座102及凸台101的外侧，用于承载晶圆，以避免晶圆的背面与加热盘10的直接接触。
进一步地，支撑环20的内侧壁适应加热盘10的形状，包括环绕加热凸台101的第一侧壁22及环绕底座102的第二侧壁23。其中，第一侧壁22具有大于第一半径r的第一内径R1，且第一内径R1与第一半径r的差值大于预设宽度1.25mm。
在此，支撑环20的上侧设有环状的支撑平台，其中，支撑平台的第一内径R1小于晶圆的半径，并大于晶圆背面功能区域的预设半径R2。
在此，功能区域包括但不限于设置了电路元件的电路区域等背面不允许长膜的区域。
进一步地，支撑环20的内侧壁与加热盘10的外侧壁保持不小于预设宽度的纵向间隙，以供抽气泵40经由横向的抽气间隙及纵向间隙，抽取晶圆背面的反应气体。
此外，薄膜沉积设备的多个定位销30设于加热盘10与支撑环20之间，用于抬起支撑环20，以在加热盘10与支撑环20之间形成抽气间隙。多个定位销30被设于底座102的边缘区域的多个位置，抬起支撑环20的下侧，以在底座102与支撑环20之间形成抽气间隙。多个定位销30的高度不小于φ2mm以在加热盘10与支撑环20之间形成不小于0.1mm抽气间隙。此外，支撑平台的厚度不小于加热凸台101的高度，以在晶圆背面与加热凸台101之间形成不小于0.15mm背部空间。
此外，薄膜沉积设备还包括抽气泵40，设于工艺腔体50外部，其抽气口被设于该工艺腔体50侧壁，且位于加热凸台101的下方高度，以使抽气泵40的抽气路径尽量缩短，降低抽气泵的功率要求。支撑环20的内侧壁还适应加热盘10的形状而包括环绕底座102的第二侧壁23，从而对抽气泵40的抽气过程进行缓冲，以便于根据反应气体的流速对抽气泵40的工作功率进行稳定的调节。
在此，第二侧壁23具有大于第二半径R的第二内径，且第二内径与第二半径R的差值也大于预设宽度。如此，抽气泵40即可经由抽气口，从底座102的下方抽取晶圆背面的反应气体，以有效抑制背膜12在晶圆背面功能区域的形成，并防止其影响正面薄膜的沉积。
以下将结合一些薄膜沉积方法的实施例，描述上述薄膜沉积设备的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些薄膜沉积设备的实施例只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该薄膜沉积设备的全部功能或全部工作方式。同样地，该薄膜沉积方法也只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，不对这些薄膜沉积方法中各步骤的执行主体或执行顺序构成限制。
请结合参考图1～图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的薄膜沉积方法的流程示意图。
如图1～图4所示，在进行薄膜沉积的过程中，薄膜沉积设备可以首先将晶圆11放置在支撑环20上，并向晶圆11的正面提供反应气体。之后，薄膜沉积设备可以经由加热盘10加热晶圆11，以在其正面沉积薄膜。与此同时，抽气泵40将从加热盘10的下方，经由抽气孔、凸台101外缘与第一侧壁22的间隙、加热盘10与支撑环20之间的抽气间隙，以及底座102外缘与第二侧壁23的间隙，抽取晶圆11背面的反应气体，以防止反应气体在晶圆11的背面沉积。如图2所示，即使受晶圆11背面及支撑环接触面21的平整度限制，反应气体也只能在晶圆11与支撑环20的支撑平台的接触面21沉积薄膜，从而在该接触面21生长宽度不超过允许长膜宽度d的背面薄膜12，而不影响晶圆11背面功能区域的性能和参数。
综上，本发明提供的一种薄膜沉积设备、一种薄膜沉积方法，以及一种计算机可读存储介质，能够有效抑制晶圆背面功能区域的薄膜沉积，并控制晶圆边缘背膜沉积的宽度
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (10)
1.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括：
加热盘，用于加热晶圆，以在其正面沉积薄膜；
支撑环，嵌套于所述加热盘边缘的上侧，用于承载所述晶圆，以避免所述晶圆的背面与所述加热盘的直接接触；
多个定位销，设于所述加热盘与所述支撑环之间，用于抬起所述支撑环，以在所述加热盘与所述支撑环之间形成抽气间隙；以及
抽气泵，在沉积所述薄膜的过程中，经由所述抽气间隙抽取所述晶圆背面的反应气体，以抑制背面薄膜的形成。
2.如权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述支撑环的上侧设有环状的支撑平台，其中，所述支撑平台的环内半径小于所述晶圆的半径，并大于所述晶圆背面功能区域的预设半径。
3.如权利要求2所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述支撑环的内侧壁与所述加热盘的外侧壁保持不小于预设宽度的纵向间隙，以供所述抽气泵经由横向的所述抽气间隙及所述纵向间隙，抽取所述晶圆背面的反应气体。
4.如权利要求3所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述加热盘的中心区域设有加热凸台，其中，所述加热凸台位于所述加热盘的底座之上，所述加热凸台的第一半径小于所述底座的第二半径，
所述支撑环的内侧壁适应所述加热盘的形状而至少包括环绕所述加热凸台的第一侧壁，其中，所述第一侧壁具有大于所述第一半径的第一内径，且所述第一内径与所述第一半径的差值大于所述预设宽度。
5.如权利要求4所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述抽气泵的抽气口被设于所述加热凸台的下方，所述支撑环的内侧壁还适应所述加热盘的形状而包括环绕所述底座的第二侧壁，其中，所述第二侧壁具有大于所述第二半径的第二内径，且所述第二内径与所述第二半径的差值也大于所述预设宽度，所述抽气泵经由所述抽气口，从所述底座的下方抽取所述晶圆背面的反应气体。
6.如权利要求4所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述多个定位销被设于所述底座的边缘区域的多个位置，抬起所述支撑环的下侧，以在所述底座与所述支撑环之间形成所述抽气间隙。
7.如权利要求6所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述多个定位销的高度不小于φ2mm，以在所述加热盘与所述支撑环之间形成不小于0.1mm的抽气间隙，
所述支撑平台的厚度不小于所述加热凸台的高度，以在所述晶圆背面与所述加热凸台之间形成不小于0.15mm的背部空间。
8.如权利要求1所述的薄膜沉积设备，其特征在于，所述支撑环为陶瓷材质。
9.一种薄膜沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：
将晶圆放置在如权利要求1～8中任一项所述的薄膜沉积设备的支撑环上；
向所述晶圆的正面提供反应气体，并经由所述薄膜沉积设备的加热盘加热所述晶圆，以在其正面沉积薄膜；以及
经由抽气泵从所述加热盘与所述支撑环之间的抽气间隙抽取所述晶圆背面的反应气体，以抑制背面薄膜的形成。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求9所述的薄膜沉积方法。
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- 2023-10-10 CN CN202311310933.6A patent/CN117089824A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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