CN207068813U - 用于化学气相成膜的晶圆传送腔室及晶圆镀膜设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于化学气相成膜的晶圆传送腔室及晶圆镀膜设备，所述晶圆传送腔室包括：腔室本体；腔室盖，固定设置于所述腔室本体，与所述腔室本体围成适于容纳晶圆的容纳腔；加热元件，固定设置在所述腔室盖，能够升温以加热所述腔室盖。因此，当晶圆在反应腔室中被镀膜后，传输机构将晶圆从反应腔室传送至传送腔室的过程中，化学气相镀膜过程中所剩余的气相化合物和生成的附加产物会扩展至传送腔室内，此时，通过控制加热元件升温，从而能够加热腔室盖，当腔室盖具有较高的温度时，不易使气相化合物和附加产物冷凝成为杂质而粘附在腔室盖的内表面，因而能够避免污染晶圆。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种用于化学气相成膜的晶圆传送腔室及晶圆镀膜设备。
背景技术
晶圆镀膜设备一般包括晶圆传送腔室和晶圆反应腔室。在半导体加工工艺中，待加工的晶圆首先被放置于传送腔室内，再利用传输机构将晶圆从传送腔室输送至反应腔室。处于反应腔室中的晶圆被化学气相镀膜(Chemical Vapor Deposition,CVD)，待晶圆在反应腔室中被镀膜之后，利用传输机构将晶圆输送至传送腔室，最后将镀膜后的晶圆从传送腔室中取出。
但是，晶圆镀膜设备在使用一段时间之后，传送腔室中往往会聚集一部分杂质，杂质会粘附在传送腔室的腔室盖的内表面，附着于腔室盖的杂质在重力作用下有可能掉落在晶圆上，污染晶圆，产生缺陷，导致产品不良。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是现有技术中的晶圆传送腔室内会聚集一部分杂质，容易污染晶圆，导致产品不良。
为解决上述问题，本实用新型提供一种用于化学气相成膜的晶圆传送腔室，包括：腔室本体；腔室盖，固定设置于所述腔室本体，与所述腔室本体围成适于容纳晶圆的容纳腔；加热元件，固定设置于所述腔室盖，能够升温以加热所述腔室盖。
可选的，所述加热元件固定设置在所述腔室盖的内部；和/或，固定设置在所述腔室盖的内表面；和/或，固定设置在所述腔室盖的外表面。
可选的，所述加热元件为电热元件。
可选的，所述晶圆传送腔室还包括隔热件，所述隔热件覆盖于所述腔室盖的外表面。
可选的，所述晶圆传送腔室还包括充气管，所述充气管连通容纳腔和外界，适于对所述容纳腔进行充气。
可选的，所述充气管延伸至所述容纳腔内，位于容纳腔内的所述充气管的端部朝向所述腔室盖的内表面。
可选的，从所述腔室盖内表面的中心位置至所述腔室盖内表面的周边位置，所述内表面与所述腔室本体之间的高度差逐渐减小。
可选的，所述腔室盖的内表面为圆锥面或者球形面。
可选的，所述腔室盖的内表面涂覆有防粘附涂层。
可选的，所述腔室本体包括底壁和周向围绕所述底壁的侧壁，所述加热元件还固定设置于所述侧壁，能够升温以加热所述侧壁。
为解决上述技术问题，本技术方案还提供一种晶圆镀膜设备，包括以上所述的晶圆传送腔室。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：
所述的晶圆传送腔室，通过在腔室盖固定设置加热元件，加热元件能够升温以加热腔室。因此，当晶圆在反应腔室中被镀膜后，传输机构将晶圆从反应腔室传送至传送腔室的过程中，化学气相镀膜过程中所剩余的气相化合物和生成的附加产物会扩展至传送腔室内，此时，通过控制加热元件升温，从而能够加热腔室盖，当腔室盖具有较高的温度时，不易使气相化合物和附加产物冷凝成为杂质而粘附在腔室盖的内表面，因而能够避免污染晶圆。
进一步的，将腔室盖的内表面设计为：从腔室盖内表面的中心位置至腔室盖内表面的周边位置，所述腔室盖内表面与所述腔室本体之间的高度差逐渐减小，因此，即使有一部分气相化合物和附加产物在腔室盖的内表面冷凝生成杂质时，所冷凝的杂质也会因重力作用从所述中心位置流向周边位置，由于晶圆处于容纳腔的中心区域，位于周边位置的杂质也不会掉落在晶圆上，从而进一步避免晶圆遭受污染。
进一步的，通过在腔室盖的外表面设置隔热件，隔热件适于隔绝腔室盖和外界，能够避免将温度较高的腔室盖暴露在外，烫伤工作人员。同时，还能够避免腔室盖的热量传递至外界，造成能量的损失。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例晶圆传送腔室的剖切图，以显示晶圆传送腔室的内部结构；
图2是本实用新型第一实施例晶圆传送腔室中腔室本体的立体结构图；
图3是本实用新型第一实施例晶圆传送腔室中腔室盖的立体结构图；
图4是本实用新型第二实施例晶圆传送腔室的剖切图，以显示晶圆传送腔室的内部结构。
具体实施方式
晶圆镀膜设备一般处于洁净度要求较高的环境中，晶圆传送腔室内的杂质不是外界环境所引入的杂质，而是在晶圆镀膜过程中所产生的。
发明人经研究发现：当晶圆在反应腔室内化学气相镀膜时，含有薄膜元素的气相化合物(例如碳氢化合物)被排入至反应腔室中，化合物在晶圆表面上发生化学反应生成薄膜。此时的反应腔室具有较高的温度(约400℃－500℃)以利于发生化学反应。
但是，排入反应腔室的气相化合物并不能完全被反应；而且，化学反应后有可能产生不必要的附加产物。当镀膜完成后，需要打开反应腔室通道和传送腔室通道，以使传输机构能够将反应腔室中晶圆输送至传送腔室中，此时，处于反应腔室中的气相化合物和附加产物能够流入传送腔室中，而传送腔室一般处于常温状态，气相化合物和附加产物遇冷凝结在传送腔室的壁面而产生杂质。当杂质粘附在传送腔室的腔室盖的内表面时，就有可能因重力作用而掉落，若此时传送腔室中具有待镀膜的晶圆，则会污染晶圆，使晶圆产生缺陷，导致产品不良。
现有技术中，为避免污染晶圆，通常在镀膜设备运行一段时间后，打开传送腔室的腔室盖，擦拭或清洗腔室盖的内表面，以去除所粘附的杂质。但是，此种方式并不能从根源上解决杂质的产生，同时，还会降低镀膜效率，增加人工成本。
因此，亟待设计一种新的晶圆传送腔室，以避免在晶圆传送腔室的腔室盖的内表面粘附上述杂质，避免对晶圆造成污染。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
第一实施例
参照图1，一种用于化学气相成膜的晶圆传送腔室100，包括腔室本体10和腔室盖20，所述腔室盖20固定设置于所述腔室本体10，并与所述腔室本体10围成适于放置晶圆200的容纳腔aa。
参照图2、图3，腔室本体10包括底壁11和周向围绕所述底壁11的侧壁12，所述侧壁12具有面向腔室盖20的第一端面12a；所述腔室盖20具有面向第一端面12a的第二端面20a，第一端面12a、第二端面20a能够密封贴合并固定连接，以使所述底壁11、侧壁12和腔室盖20围成容纳腔aa。
其中，所述侧壁12开设有第一传输通道12b和第二传输通道12c，第一传输通道12b、第二传输通道12c能够打开和关闭。在晶圆镀膜前，传输机构将晶圆200从外界通过第一传输通道12b传送至容纳腔aa，并将晶圆200从容纳腔aa通过第二传输通道12c传送至反应腔室，以进行镀膜；在晶圆镀膜后，传输机构将晶圆200从反应腔室通过第二传输通道12c传送至容纳腔aa，并将晶圆200从容纳腔aa通过第一传输通道12b传送至外界。
如图1所示，本实施例中，所述传送腔室100还包括加热元件30，所述加热元件30固定设置于腔室盖20，且能够升温以加热所述腔室盖20。因此，当晶圆镀膜后，第二传输通道12c打开，反应腔室中的气相化合物和附加产物流入传送腔室100中。此时，通过控制加热元件30升温，从而能够加热腔室盖20，使腔室盖20具有较高的温度，因而不易使气相化合物和附加产物在所述腔室盖20的内表面冷凝生成杂质，不会污染晶圆。
腔室盖20一般由钢、铝等金属材料制作而成，具有良好的导热性能。因此，加热元件30可以设置在腔室盖20的外表面(背向容纳腔aa的表面)，或者设置在腔室盖20的内表面(面向容纳腔aa的表面)，或者设置在腔室盖20的内部(外表面、内表面之间)，均能够较好的加热腔室盖20，使气相化合物和附加产物不易冷凝在腔室盖20的内表面。
此外，还可以设置多个加热元件30，使其中一部分设置在腔室盖20的外表面；或者，使其中一部分设置在腔室盖20的内表面；或者，使其中一部分设置在腔室盖20的内部。
另外，加热元件30的具体形状不做限定，具体可以是加热块，也可以是加热丝；加热元件30的加热方式也不做限定，具体可以采用电加热的方式，也可以采用辐射加热的方式。
具体在本实施例中，加热元件30为电热元件，具体为电热丝交织而成的电热网，且固定设置在腔室盖20的内部。加热元件30由电导线引出至外界与电源连接以实现加热。
需要说明的是，加热元件30的作用在于使腔室盖20具有较高的温度，防止冷凝粘附生成杂质。但是，具体加热腔室盖20所达到的温度则需要根据具体情况进行设定，一般需要保证腔室盖20的温度大于或接近气相化合物和附加产物的沸点，以使气相化合物和附加产物处于气体状态。
例如，在一种具体的晶圆镀膜过程中，若化学气相镀膜所用到的气相化合物为甲基二乙氧基硅烷(DEMS)和松油烯(ATRP)，此时，可以控制加热元件30，使腔室盖20温度控制在120℃－150℃之间。
在另一种具体的晶圆镀膜过程中，若化学气相镀膜所用到的气相化合物为八甲基环四硅氧烷(OMCTS)，此时，可以控制加热元件30，使腔室盖20温度控制在150℃－200℃之间。
本实施例通过在所述腔室盖20设置加热元件30，从而能够使气相化合物和附加产物不易冷凝在腔室盖的内表面。在其他变形例中，还可以在腔室本体的侧壁12设置加热元件，从而使气相化合物和附加产物不易冷凝在侧壁12的内表面。
通过对腔室盖20进行加热，能够较大程度上使气相化合物和附加产物不易冷凝在腔室盖20的内表面。但是，不可避免的，仍有一小部分气相化合物和附加产物可能在腔室盖20的内表面生成杂质，因掉落而污染晶圆。
如图1所示，当晶圆200被输送至传送腔室100内时，晶圆200一般处于容纳腔aa的中心区域。
本实施例中，为使附着于腔室盖20的内表面的杂质不掉落在晶圆200上，将腔室盖20的内表面设计为：从腔室盖内表面的中心位置bb至腔室盖内表面的周边位置cc，所述腔室盖内表面与所述腔室本体10之间的高度差逐渐减小，即腔室盖内表面的高度位置逐渐减小。
因此，即使有一部分气相化合物和附加产物在腔室盖20的内表面冷凝生成杂质时，所冷凝的杂质也会因重力作用从所述中心位置bb流向周边位置cc，由于晶圆200处于容纳腔aa的中心区域，位于周边位置cc的杂质也不会掉落在晶圆200上，从而避免晶圆200遭受污染。
其中，所述腔室盖20的内表面的形状可以设计成圆锥面，也可以设计成球形面(一段圆弧围绕经过圆弧顶点的中心轴线旋转而成的曲面)。具体在本实施例中，所述腔室盖20的内表面的形状为球形面。
为进一步防止气相化合物和附加产物冷凝在腔室盖20的内表面产生杂质，本实施例还在腔室盖20的内表面涂覆防粘附涂层(图中未示出)，如四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)等高分子材料。
继续参照图1，所述晶圆传送腔室100还包括隔热件21，所述隔热件21覆盖于腔室盖20的外表面。隔热件21适于隔绝腔室盖20和外界，能够避免将温度较高的腔室盖20暴露在外，烫伤工作人员。同时，还能够避免腔室盖20的热量通过热传导的方式传递至外界，造成能量的损失。
具体的，隔热件30可以采用玻璃纤维、石棉、岩棉等绝热材料，也可以是真空板等具有绝热性能的部件。
本实施例中，所述传送腔室100还包括充气管41和抽气管42。其中，充气管41连通容纳腔aa和外界，适于对所述容纳腔aa进行充气；出气管42连通容纳腔aa和外界，适于对所述容纳腔aa进行抽气。
在晶圆镀膜过程中，反应腔室需要处于真空状态，当晶圆200从外界传送至容纳腔aa中时，利用抽气管42将容纳腔aa抽真空，以保证晶圆200在传送腔室100、反应腔室之间传送时，晶圆200处于真空环境下，保证晶圆200平稳传送。
当晶圆镀膜完成后，传送至容纳腔aa中时，此时的容纳腔aa气压较低，利用充气管41向容纳腔aa中充入氮气、氩气或者其他惰性气体，使容纳腔aa中的气压接近外界大气压，以保证晶圆200平稳传送至外界。此过程中，腔室盖20被加热元件30加热，使得化学气相镀膜所剩余的气相化合物和生成的附加产物不会粘附于腔室盖20的内表面，但是会残留在容纳腔aa中。
在下一块晶圆镀膜过程中，抽气管42继续将容纳腔aa抽真空。此时，位于容纳腔aa中的气相化合物和附加产物从抽气管42被抽出。因此，气相化合物和附加产物不会在粘附在腔室盖20的内表面，也不会在容纳腔aa中累积，能够进一步避免晶圆遭受污染。
充气管41、抽气管42的作用在于连通外界和容纳腔aa，具体设置位置不受限制。本实施例中，所述抽气管42固定设置于底壁11，所述充气管41固定设置于腔室盖20，且所述充气管41的气体排出口位于腔室盖20的内表面，从充气管41排出的气体的流向如图中箭头所示。
需要说明的是，在其他变形例中，所述充气管41也可以设置成既可以向容纳腔aa进行充气，也可以向容纳腔aa进行抽气；此时，无需设置抽气管42。另外，充气管41、抽气管42的数量不受限制，所述晶圆传送腔室100可以包括多根充气管41和抽气管42。
本实施例中，所述容纳腔aa内还设有加热垫块50，所述加热垫块50固定设置于底壁11，用于承载晶圆200。当晶圆200从外界被输送至传送腔室100内时，晶圆200位于加热垫块50上，加热垫块50能够对晶圆200进行预热，以防止晶圆200在反应腔室中温度变化太大而发生变形。
本实施例还提供一种晶圆镀膜设备，包括以上所述的晶圆传送腔室。
第二实施例
参照图4，本实施例与第一实施例的区别在于：所述充气管41延伸至所述容纳腔aa内，且位于所述容纳腔aa内的所述充气管41的端部朝向腔室盖20的内表面。
此时，如图中箭头所示，从充气管41排出的气体的吹向腔室盖20的内表面，从而能够吹散将气相化合物和附加产物，进一步使之不易粘附于腔室盖20的内表面，避免晶圆遭受污染。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (11)
1.一种用于化学气相成膜的晶圆传送腔室，其特征在于，包括：
腔室本体；
腔室盖，固定设置于所述腔室本体，与所述腔室本体围成适于容纳晶圆的容纳腔；
加热元件，固定设置于所述腔室盖，能够升温以加热所述腔室盖。
2.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述加热元件固定设置在所述腔室盖的内部；和/或，固定设置在所述腔室盖的内表面；和/或，固定设置在所述腔室盖的外表面。
3.如权利要求1或2所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述加热元件为电热元件。
4.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，还包括隔热件，所述隔热件覆盖于所述腔室盖的外表面。
5.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，还包括充气管，所述充气管连通容纳腔和外界，适于对所述容纳腔进行充气。
6.如权利要求5所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述充气管延伸至所述容纳腔内，位于容纳腔内的所述充气管的端部朝向所述腔室盖的内表面。
7.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，从所述腔室盖内表面的中心位置至所述腔室盖内表面的周边位置，所述内表面与所述腔室本体之间的高度差逐渐减小。
8.如权利要求7所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述腔室盖的内表面为圆锥面或者球形面。
9.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述腔室盖的内表面涂覆有防粘附涂层。
10.如权利要求1所述的晶圆传送腔室，其特征在于，所述腔室本体包括底壁和周向围绕所述底壁的侧壁，所述加热元件还固定设置于所述侧壁，能够升温以加热所述侧壁。
11.一种晶圆镀膜设备，其特征在于，包括权利要求1－10任一项所述的晶圆传送腔室。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109786304A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-21 | 沈阳拓荆科技有限公司 | 一种用于晶圆处理设备的装载室 |
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2017
- 2017-08-23 CN CN201721059382.0U patent/CN207068813U/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN109786304A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-21 | 沈阳拓荆科技有限公司 | 一种用于晶圆处理设备的装载室 |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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