CN209496845U - 晶圆处理装置 - Google Patents

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贾中宇
吴龙江
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Abstract

本实用新型提供的晶圆处理装置，包括反应腔室，还包括：基座，位于所述反应腔室内，用于承载晶圆；至少一组凹槽，位于所述基座表面，每组凹槽包括关于所述基座的中心对称分布的两个凹槽；多条第一管道，与多个所述凹槽一一连通，且延伸至所述反应腔室外部；第二管道，与所述反应腔室连通，用于向所述反应腔室通入气体；多个压力计，位于所述反应腔室外部，且与多条所述第一管道一一连通，所述压力计用于检测与其连通的所述凹槽内的气体压力。本实用新型能够及时了解晶圆在反应腔室内的位置是否发生了偏移，提高了晶圆的生产效率，减少了晶圆返工及报废的概率。

Description

晶圆处理装置
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆处理装置。
背景技术
随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3D结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。
在半导体的制造工艺中，为了设置分立器件和集成电路，需要在晶圆表面沉积不同的膜层。现有的膜层沉积方法包括化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积等。
在现有的半导体加工制造过程中，经常会出现晶圆进入膜层沉积装置的腔体后位置发生偏移的情况。一旦晶圆在腔体内部的位置发生偏移，晶圆表面沉积的膜层在膜厚、膜层均匀性等相关参数会出现异常，进而需要重新进行膜层沉积工艺甚至是直接导致晶圆的报废。然而，现有的膜层沉积装置内并没有侦测晶圆位置的结构，因此，晶圆在腔体内的位置是否发生偏移要等到膜层沉积工艺结束之后，通过检测沉积膜层的相关参数才能得到，严重影响晶圆产品的生产效率以及生产成本。
因此，如何快速、准确的检测晶圆在反应腔室内的位置，及早确定晶圆在反应腔室内的位置是否发生偏移，以确保半导体的产效率，是目前亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种晶圆处理装置，用于解决现有技术中不能及早发现晶圆在反应腔室内的位置异常问题，以提高半导体的生产效率。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种晶圆处理装置，包括反应腔室，还包括：
基座，位于所述反应腔室内，用于承载晶圆；
至少一组凹槽，位于所述基座表面，每组凹槽包括关于所述基座的中心对称分布的两个凹槽；
多条第一管道，与多个所述凹槽一一连通，且延伸至所述反应腔室外部；
第二管道，与所述反应腔室连通，用于向所述反应腔室通入气体；
多个压力计，位于所述反应腔室外部，且与多条所述第一管道一一连通，所述压力计用于检测与其连通的所述凹槽内的气体压力。
优选的，所述基座表面仅具有一组凹槽。
优选的，所述基座表面具有两组凹槽。
优选的，所述基座包括底座以及凸设于所述底座表面的承载部；所述承载部用于承载晶圆；所述凹槽位于所述底座的边缘，且沿所述底座的径向方向延伸，所述承载部沿竖直方向上的投影位于多个所述凹槽围绕而成的区域内。
优选的，所述凹槽的宽度为0.2mm～1.5mm、长度为0.3cm～1cm。
优选的，还包括与多个所述凹槽一一对应的多个遮挡组件；所述遮挡组件包括沿竖直方向延伸的支撑柱以及与所述支撑柱连接的盖板，所述盖板能够围绕所述支撑柱在预设范围内转动，以完全遮盖所述凹槽。
优选的，所述盖板为扇形。
优选的，所述盖板的厚度小于1mm。
优选的，还包括位于所述反应腔室外部的抽气泵，所述抽气泵连接多个所述压力计；在所述抽气泵与所述压力计之间设置有真空阀，用于控制所述压力计与所述抽气泵是否连通。
优选的，还包括第三管道和旁路阀；所述第三管道的一端与所述反应腔室连通，另一端与所述抽气泵连通；所述旁路阀设置于所述第三管道中，用于控制所述反应腔室与所述抽气泵是否连通。
本实用新型提供的晶圆处理装置，通过在用于承载晶圆的基座承载面中设置至少一组凹槽，且每组凹槽包括关于所述基座的中心对称分布的两个凹槽，利用与所述凹槽连通的压力计来检测凹槽内的气体压力，当存在与一组凹槽对应的两个压力计检测到的气体压力值不同时，则说明晶圆的位置发生了偏移，从而可以及时了解晶圆在反应腔室内的位置情况，避免了在膜层沉积工艺结束之后才知晓晶圆位置出现了偏移的问题，提高了晶圆的生产效率，减少了晶圆返工及报废的概率。
附图说明
附图1是本实用新型具体实施方式中晶圆处理装置的截面示意图；
附图2是本实用新型具体实施方式中晶圆处理装置的俯视结构示意图；
附图3是本实用新型具体实施方式中遮挡组件与凹槽的截面示意图；
附图4是本实用新型具体实施方式中遮挡组件与凹槽的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型提供的晶圆处理装置的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种晶圆处理装置，附图1是本实用新型具体实施方式中晶圆处理装置的截面示意图，附图2是本实用新型具体实施方式中晶圆处理装置的俯视结构示意图。如图1、图2所示，本具体实施方式提供的晶圆处理装置包括：
反应腔室10；
基座11，位于所述反应腔室10内，用于承载晶圆12；
至少一组凹槽，位于所述基座11表面，每组凹槽包括关于所述基座11的中心对称分布的两个凹槽13；
多条第一管道14，与多个所述凹槽13一一连通，且延伸至所述反应腔室10外部；
第二管道16，与所述反应腔室10连通，用于向所述反应腔室10通入气体；
多个压力计15，位于所述反应腔室10外部，且与多条所述第一管道14一一连通，所述压力计15用于检测与其连通的所述凹槽13内的气体压力。
具体来说，所述反应腔室10可以是用于实施膜层沉积工艺的腔室。在将晶圆12放置于所述反应腔室10之前，多个所述凹槽13均暴露于所述反应腔室10中，此时，关于所述基座11对称分布的两个所述凹槽内的气体压力相同，与一组凹槽对应的两个所述压力计15检测到的压力值相同。当放置于所述基座11表面的所述晶圆12的位置未发生偏移时，即所述晶圆12的中心在竖直方向上的投影与所述基座11的中心重合时，由于每组凹槽内的两个凹槽13是关于所述基座11的中心对称设置，因此，所述晶圆12对一组凹槽内的两个所述凹槽13的遮盖程度，此时，在通过所述第二管道16向所述反应腔室10通入气体后，与一组凹槽对应的两个所述压力计15检测到的压力值也是相同的。当放置于所述基座11表面的所述晶圆12的位置发生偏移时，即所述晶圆12的中心在竖直方向上的投影偏离所述基座11的中心时，所述晶圆12对一组凹槽内的两个所述凹槽13的遮盖程度不同，此时，在通过所述第二管道16向所述反应腔室10通入气体后，与一组凹槽对应的两个所述压力计15的检测到的压力值不同。
本具体实施方式通过在所述基座11的表面设置至少一组凹槽，且每组凹槽包括关于所述基座11的中心对称分布的两个所述凹槽13，通过所述压力计15检测与其连通的凹槽13内的压力来判断所述晶圆12的位置是否发生偏移，便于工作人员及时采取措施，从而减少了晶圆返工及报废的概率，提高了晶圆的生产效率。
优选的，所述基座11表面仅具有一组凹槽13。或者，优选的，所述基座11表面具有两组凹槽13。
以下以所述基座11表面具有两组凹槽为例进行说明。如图1、图2所示，一组凹槽包括设置在图2中的A、C两处的两个凹槽13，另一组凹槽包括设置在图2中B、D两处的两个凹槽。在将所述晶圆12放置于所述基座11表面之前，记录与A、B、C、D四处凹槽13一一对应连通的四个所述压力计15的初始压力计值分别为PA1、PB1、PC1、PD1。当将所述晶圆12放置于所述基座11表面、且通过所述第二管道16向所述反应腔室10通入一定量的气体后，记录与A、B、C、D四处凹槽13一一对应连通的四个所述压力计15的当前压力计值分别为PA2、PB2、PC2、PD2。举例来说，如若PA2与PC2不同，则说明所述晶圆12的位置发生了偏移。如若PA2大于PC2，则说明所述晶圆12向C处偏移。
在所述基座11表面设置两组或者两组以上的凹槽，一方面可以有效避免所述晶圆12上的缺口(notch)对压力计15检测结果的晶圆，提高检测结果的可靠性；另一方面，通过4个或4个以上所述压力计15的检测结果，可以判定所述晶圆12在所述基座11表面的具体位置，从而便于后续对所述晶圆12的位置进行调整。
为了避免压力计本身差异对检测结果的影响，还可以通过比较各压力计在放置晶圆、并通入气体前后的压力变化值来判断所述晶圆12的位置是否偏移。举例来说，计算与A、B、C、D四处凹槽13对应的压力计的变化值，分别为△PA、△PB、△PC、△PD。在放置所述晶圆12前后，与A处所述凹槽13对应的所述压力计15的数值明显异常，例如PA1与PA2之间的差值△PA远远大于其他位置压力的变化值，则说明A处凹槽与所述晶圆12的缺口位置对应，应滤除。根据三点确定一个平面的原则，通过△PA、△PB、△PC进而可以准确的确定所述晶圆12在所述基座11表面的具体位置。当所述基座11表面具有两组或者两组以上的凹槽时，只要任意三个压力计在放置晶圆12、并通入气体前后的变化值满足△PB、△PC、△PD＝1:1:1，则说明所述晶圆12的位置未发生偏移。
为了进一步提高检测的准确度，优选的，所述基座11包括底座111以及凸设于所述底座111表面的承载部112；所述承载部112用于承载晶圆12；所述凹槽13位于所述底座111的边缘，且沿所述底座111的径向方向延伸，所述承载部112沿竖直方向上的投影位于多个所述凹槽13围绕而成的区域内。更优选的，所述晶圆12未发生偏移时沿竖直方向上的投影完全遮盖所述凹槽13。
优选的，所述凹槽13的宽度为0.2mm～1.5mm、长度为0.3cm～1cm。具体来说，所述凹槽13沿图1中X轴方向长度为0.3cm～1cm，沿Y轴方向上的宽度为0.2mm～1.5mm。所述凹槽13的深度(即沿Z轴方向上的深度)，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本具体实施方式对此不作限定。
附图3是本实用新型具体实施方式中遮挡组件与凹槽的截面示意图，附图4是本实用新型具体实施方式中遮挡组件与凹槽的俯视结构示意图，图4视角下所述凹槽13不可见，故以虚线表示。为了避免所述晶圆12在沉积膜层的过程中，颗粒物沉积于所述凹槽13内，影响后续测定结果的准确度，优选的，所述晶圆处理装置还包括与多个所述凹槽13一一对应的多个遮挡组件；所述遮挡组件包括沿竖直方向延伸的支撑柱30以及与所述支撑柱30连接的盖板20，所述盖板20能够围绕所述支撑柱30在预设范围内转动，以完全遮盖所述凹槽13。更优选的，所述盖板20为扇形。
在检测所述晶圆12的位置是否发生偏移时，所述盖板20均旋转至远离所述凹槽13的位置，使得所述凹槽13完全暴露于所述基座11表面，确保所述晶圆12位置检测的准确性。具体来说，将所述晶圆12放置于所述承载部112上时，所述盖板20旋转至远离所述凹槽13的位置，完全不对所述凹槽13进行遮盖，即所述凹槽13整体暴露于所述基座11表面，以避免对所述晶圆12的位置检测造成影响。当检测到所述晶圆12的位置发生偏移时，所述盖板20保持在远离所述凹槽13、不遮盖所述凹槽13的状态，使得工作人员对所述晶圆12的位置进行调整时，能够实时检测所述晶圆12的位置；在确认所述晶圆12的位置未发生偏移，且进行膜层沉积工艺之前，所述盖板20旋转至所述凹槽13处，完全遮盖所述凹槽13，以确保所述凹槽在膜层沉积工艺进行过程中的清洁。本具体实施方式中，由于所述盖板20的作用是避免颗粒物沉积于所述凹槽13内，因此，在实际的操作过程中，所述盖板20仅具有完全遮盖所述凹槽13和完全不遮盖所述凹槽13这两种状态。
为了避免对所述晶圆12造成影响，优选的，所述盖板20的厚度小于1mm。所述盖板20可以在不对所述基座11造成划痕的基础上，尽量靠近所述底座111表面，使得所述盖板20遮盖所述凹槽13后，所述承载部112用于承载所述晶圆12的承载面位于所述盖板20的上方，进一步提高膜层沉积的效果。
优选的，所述晶圆处理装置还包括位于所述反应腔室10外部的抽气泵17，所述抽气泵17连接多个所述压力计15；在所述抽气泵17与所述压力计15之间设置有真空阀191，用于控制所述压力计15与所述抽气泵17是否连通。
具体来说，在检测所述晶圆12的位置是否发生偏移时，所述真空阀191开启，所述压力计15与所述抽气泵17连通，确保所述压力计15检测结果的准确性。当完成所述晶圆12的位置检测后，关闭所述真空阀191。
优选的，所述晶圆处理装置还包括第三管道18和旁路阀192；所述第三管道18的一端与所述反应腔室10连通，另一端与所述抽气泵17连通；所述旁路阀192设置于所述第三管道18中，用于控制所述反应腔室10与所述抽气泵17是否连通。
具体来说，在进行膜层沉积工艺的过程中，所述真空阀191关闭、所述旁路阀192开启，通过所述第三管道18对所述反应腔室10抽气，确保所述反应腔室10内的气体流动，使得膜层沉积工艺持续、稳定的进行。另外，当需要对所述凹槽13进行清洁时，所述盖板20转动至不遮盖所述凹槽13的位置，所述真空阀191关闭、所述旁路阀192开启，通过所述第三管道18对所述反应腔室10抽气，以将所述凹槽13内的颗粒物吹扫至所述反应腔室10外部。
本具体实施方式提供的晶圆处理装置，通过在用于承载晶圆的基座承载面中设置至少一组凹槽，且每组凹槽包括关于所述基座的中心对称分布的两个凹槽，利用与所述凹槽连通的压力计来检测凹槽内的气体压力，当存在与一组凹槽对应的两个压力计检测到的气体压力值不同时，则说明晶圆的位置发生了偏移，从而可以及时了解晶圆在反应腔室内的位置情况，避免了在膜层沉积工艺结束之后才知晓晶圆位置出现了偏移的问题，提高了晶圆的生产效率，减少了晶圆返工及报废的概率。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆处理装置，包括反应腔室，其特征在于，还包括：
基座，位于所述反应腔室内，用于承载晶圆；
至少一组凹槽，位于所述基座表面，每组凹槽包括关于所述基座的中心对称分布的两个凹槽；
多条第一管道，与多个所述凹槽一一连通，且延伸至所述反应腔室外部；
第二管道，与所述反应腔室连通，用于向所述反应腔室通入气体；
多个压力计，位于所述反应腔室外部，且与多条所述第一管道一一连通，所述压力计用于检测与其连通的所述凹槽内的气体压力。
2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述基座表面仅具有一组凹槽。
3.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述基座表面具有两组凹槽。
4.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述基座包括底座以及凸设于所述底座表面的承载部；所述承载部用于承载晶圆；所述凹槽位于所述底座的边缘，且沿所述底座的径向方向延伸，所述承载部沿竖直方向上的投影位于多个所述凹槽围绕而成的区域内。
5.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述凹槽的宽度为0.2mm～1.5mm、长度为0.3cm～1cm。
6.根据权利要求4所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括与多个所述凹槽一一对应的多个遮挡组件；所述遮挡组件包括沿竖直方向延伸的支撑柱以及与所述支撑柱连接的盖板，所述盖板能够围绕所述支撑柱在预设范围内转动，以完全遮盖所述凹槽。
7.根据权利要求6所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述盖板为扇形。
8.根据权利要求6所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述盖板的厚度小于1mm。
9.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括位于所述反应腔室外部的抽气泵，所述抽气泵连接多个所述压力计；在所述抽气泵与所述压力计之间设置有真空阀，用于控制所述压力计与所述抽气泵是否连通。
10.根据权利要求9所述的晶圆处理装置，其特征在于，还包括第三管道和旁路阀；所述第三管道的一端与所述反应腔室连通，另一端与所述抽气泵连通；所述旁路阀设置于所述第三管道中，用于控制所述反应腔室与所述抽气泵是否连通。
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