CN216919400U - 具有环形抽气单元的沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种具有环形抽气单元的沉积设备，包括一腔体、一承载盘、一环形抽气单元及一进气单元，其中腔体包括一容置空间及一沟槽，沟槽环绕在容置空间的外围。环形抽气单元包括一环形主体、一环形盖板及一环形遮挡件，其中环形主体包括一环形凹槽、至少一连接孔及复数个排气孔。环形盖板覆盖环形凹槽，使得环形凹槽形成一环形通道，其中沟槽经由连接孔、环形通道及排气孔连接容置空间。环形遮挡件位于环形通道内，并可相对于环形主体位移，以调整连接孔的面积及由排气孔抽出的气体流量，并在承载盘上形成稳定的流场。

Description

具有环形抽气单元的沉积设备

技术领域

本实用新型有关于一种具有环形抽气单元的沉积设备，有利于在承载盘承载的晶圆上形成稳定的流场，并提高薄膜沉积的品质。

背景技术

随着集成电路技术的不断进步，目前电子产品朝向轻薄短小、高性能、高可靠性与智能化的趋势发展。电子产品中晶体管的微缩技术至关重要，随着晶体管的尺寸缩小，可减少电流传输时间及降低耗能，以达到快速运算及节能的目的。在现今微小化的晶体管中，部分关键的薄膜几乎仅有几个原子的厚度，而原子层沉积制程则是发展这些微量结构的主要技术之一。

原子层沉积制程是一种将物质以单原子的形式一层一层地镀于基板表面的技术，原子层沉积的主要反应物有两种化学物质，通常被称作前驱物，并将两种前驱物依序传送至反应空间内。

具体而言，先将第一前驱物输送至反应空间内，使得第一前驱物被导引至基板表面，化学吸附的过程直至表面饱和时就自动终止。将清洁气体输送至反应空间内，并抽出反应空间内的气体，以去除反应空间内残余的第一前驱物。将第二前驱物注入反应空间，使得第二前驱物与化学吸附于基板表面的第一前驱物反应生成所需薄膜，反应的过程直至吸附于基板表面的第一前驱物反应完成为止。之后再将清洁气体注入反应空间，以去除反应空间内残余的第二前驱物。通过上述步骤的反复进行，并可在基板上形成薄膜。

在沉积的过程中，反应空间内的前驱物均匀分布情形，以及基板的温度都会对沉积的薄膜均匀度造成相当大的影响。为此各大制程设备厂莫不极尽所能的改善前驱物分布及温度的均匀度，以提高沉积制程的品质。

实用新型内容

如先前技术所述，如何使得前驱物均匀的分布在晶圆上，以提高沉积在晶圆表面的薄膜质量，是目前业界努力的方向。本实用新型提出一种新颖的具有环形抽气单元的沉积设备，可以在晶圆及承载盘的上方形成均匀且稳定的流场，以提高沉积在晶圆表面的薄膜质量。

本实用新型的一目的，在于提出一种具有环形抽气单元的沉积设备，主要包括一腔体、一承载盘、一环形抽气单元及一进气单元，其中腔体包括一容置空间及一沟槽。沟槽为环状体，并环绕设置在容置空间的外围。

环形抽气单元包括一环形主体及一环形盖体，其中环形主体包括一环形凹槽、至少一连接孔及复数个排气孔，排气孔设置在环形主体的内侧面，而连接孔则设置在环形主体的底面。环形盖体用以覆盖环形主体的环形凹槽，使得环形凹槽形成一环形通道。

在进行沉积的过程中，环形抽气单元的排气孔会位于承载盘的承载面及/或晶圆的周围，并沿着承载盘的径向将气体经由排气孔抽出容置空间，以在承载盘的承载面及/或晶圆的上表面成均匀的流场。

本实用新型的一目的，在于提出一种环形抽气单元，主要包括一环形主体、一环形盖板及一环形遮挡件，其中环形主体具有一环形凹槽。环形遮挡件位于环形凹槽内，而环形盖板则覆盖环形凹槽，使得环形凹槽形成一环形通道，其中环形遮挡件会位于环形通道内。

环形遮挡件连接一驱动杆，并通过驱动杆带动环形遮挡件相对于环形主体位移，以改变环形主体上被环形遮挡件遮挡的连接孔的面积，并调整环形抽气单元抽出容置空间内的气体流量。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有环形抽气单元的沉积设备，包括：一腔体，包括一容置空间及一沟槽，其中该沟槽位于该容置空间的外围；一环形抽气单元，包括：一环形主体，包括一环形凹槽、至少一连接孔及复数个排气孔，其中该环形主体用以覆盖该腔体的该沟槽；一环形盖板，覆盖该环形主体的该环形凹槽，使得该环形凹槽形成一环形通道，其中该环形通道经由该连接孔连接该沟槽，并经由该排气孔连接该腔体的该容置空间；一环形遮挡件，位于该环形通道内，该环形遮挡件包括一从动啮合单元，其中该从动啮合单元连接一驱动杆的一主动啮合单元，该驱动杆转动时会带动该环形遮挡件相对于该环形主体转动，以调整该环形主体的该连接孔被该环形遮挡件所遮挡的面积；一承载盘，位于该容置空间内，并包括一承载面用以承载至少一晶圆，其中该环形主体的该排气孔位于该承载盘的该承载面周围；及一进气单元，包括复数个进气孔，其中该进气孔朝向该承载盘的该承载面，并流体连接该腔体的该容置空间。

本实用新型提出另一种具有环形抽气单元的沉积设备，包括：一腔体，包括一容置空间及一沟槽，其中该沟槽位于该容置空间的外围；一环形抽气单元，包括：一环形主体，包括一环形凹槽、至少一连接孔及复数个排气孔，其中该环形主体用以覆盖该腔体的该沟槽；一环形盖板，覆盖该环形主体的该环形凹槽，使得该环形凹槽形成一环形通道，其中该环形通道经由该连接孔连接该沟槽，并经由该排气孔连接该腔体的该容置空间；一环形遮挡件，位于该环形通道内，该环形遮挡件连接一驱动杆，并通过该驱动杆带动该环形遮挡件在该环形通道内相对于该环形主体升降，以调整该环形主体的该连接孔被该环形遮挡件所遮挡的面积；一承载盘，位于该容置空间内，并包括一承载面用以承载至少一晶圆，其中该环形主体的该排气孔位于该承载盘的该承载面周围；及一进气单元，包括复数个进气孔，其中该进气孔朝向该承载盘的该承载面，并流体连接该腔体的该容置空间。

所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其中该环形抽气单元的该复数个排气孔高于该承载盘的该承载面。

所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其中该环形抽气单元的该环形通道包括一第一环形空间及一第二环形空间，该第一环形空间位于该第二环形空间的径向内侧，且该第一环形空间的一第一高度大于该第二环形空间的一第二高度。

所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其中该第一环形空间经由该排气孔连接该腔体的该容置空间，而该第二环形空间则经由该连接孔连接该腔体的该沟槽，且该第一环形空间的底部经由一环形斜面连接该第二环形空间的底部。

所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其中该环形抽气单元的该环形主体包括一第一环形斜面，相对于该承载盘的一轴心倾斜，并朝向该进气单元，该进气单元包括一第二环形斜面环绕设置在该复数个进气孔的周围，其中该第一环形斜面及该第二环形斜面的倾斜角度相同，并用以对位该进气单元及该环形抽气单元。

本实用新型的有益效果是：提供一种新颖的具有环形抽气单元的沉积设备，可以在晶圆及承载盘的上方形成均匀且稳定的流场，以提高沉积在晶圆表面的薄膜质量。

附图说明

图1为本实用新型具有环形抽气单元的沉积设备一实施例的剖面分解示意图。

图2为本实用新型环形抽气单元一实施例的剖面示意图。

图3为本实用新型具有环形抽气单元的沉积设备一实施例的立体剖面示意图。

图4为本实用新型环形抽气单元操作在遮挡状态一实施例的剖面示意图。

图5为本实用新型环形抽气单元操作在开启状态一实施例的剖面示意图。

图6为本实用新型环形抽气单元的环形主体及环形遮挡件一实施例的俯视图。

图7为本实用新型环形抽气单元操作在开启状态又一实施例的剖面示意图。

图8为本实用新型环形抽气单元操作在遮挡状态又一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-具有环形抽气单元的沉积设备；11-腔体；111-晶圆进出口；112-容置空间；12-沟槽；13-承载盘；131-承载面；14-晶圆；15-环形抽气单元；151-环形主体；1511-底部；152-环形通道；1521-第一环形空间；1523-第二环形空间；153-环形盖板；154-排气孔；155-内侧面；156-连接孔；157-环形凸部；158-环形凹槽；159-第一环形斜面；161-环形遮挡件；1611-开口；1613-从动啮合单元；163-驱动杆；1631-主动啮合单元；17-进气单元；171-扩散面；172-进气孔；173-第二环形斜面；18-抽气马达；181-抽气管线；H1-第一高度；H2-第二高度。

具体实施方式

请参阅图1，为本实用新型具有环形抽气单元的沉积设备一实施例的剖面分解示意图。如图所示，具有环形抽气单元的沉积设备10主要包括一腔体11、一承载盘13、一环形抽气单元15及一进气单元17，其中腔体11包括一容置空间112及一沟槽12，沟槽12位于容置空间112的外围。承载盘13位于容置空间112内，并包括一承载面131用以承载至少一晶圆14。

在本实用新型一实施例中，腔体11的容置空间112近似圆柱体，而沟槽12则为环状体或管状体，并环绕设置在容置空间112的外侧。在本实用新型另一实施例中，容置空间112可为多边形体，而沟槽12则为多边形环状体或管状体。

如图1所示，环形抽气单元15包括一环形主体151及一环形盖板153，其中环形主体151包括复数个排气孔154、至少一连接孔156及一环形凹槽158。环形凹槽158设置在环形主体151的上表面，排气孔154设置在环形主体151的内侧面155，而连接孔156则设置在环形主体151的底部1511。环形主体151用以覆盖腔体11的沟槽12，使得位于环形主体151的底度151的连接孔156连接沟槽12。

如图2所示，环形盖板153用以覆盖环形主体151的环形凹槽158，使得环形凹槽158成为一环形通道152，其中环形通道152经由连接孔156连接沟槽12，并经由排气孔154连接腔体11的容置空间112。在本实用新型一实施例中，环形通道152可包括一第一环形空间1521及一第二环形空间1523，其中第一环形空间1521位于第二环形空间1523的径向内侧。

第一环形空间1521的第一高度H1大于第二环形空间1523的第二高度H2，其中第一环形空间1521经由排气孔154连接腔体11的容置空间112，而第二环形空间1523经由连接孔156连接沟槽12。此外第一环形空间1521的底部可经由一环形斜面连接第二环形空间1523的底部，以利于由排气孔154进入环形通道152的气体输送至沟槽12。

在本实用新型一实施例中，环形抽气单元15可包括一环形凸部157，其中环形凸部157连接内侧面155，沿着环形抽气单元15的径向内侧凸出内侧面155，并在排气孔154的下方形成一凸出的导引部。当承载盘13靠近环形抽气单元15时，承载盘13的侧面会贴近环形抽气单元15的环形凸部157，以在容置空间112内定义出一反应空间，并可通过环形凸部157将晶圆14及/或承载盘13上方的气体引导至排气孔154。

如图3所示，腔体11的沟槽12可经由一抽气管线181连接一抽气马达18，其中抽气马达18经由抽气管线181、沟槽12、环形通道152及排气孔154抽出容置空间112内的气体。在本实用新型一实施例中，排气孔154可均匀分布在环形抽气单元15的内侧面155上。在不同实施例中，环形抽气单元15不同区域的内侧面155上可设置不同密度或孔径的排气孔154，例如排气孔154在距离抽气马达18较远的区域具有较高的设置密度或孔径。

在对承载盘13承载的晶圆14进行沉积时，承载盘13会靠近环形抽气单元15，使得环形抽气单元15的排气孔154位于承载盘13的承载面131周围，其中排气孔154沿着平行承载面131及/或沿着承载面131的径向设置。

腔体11上可设置一晶圆进出口111，其中晶圆进出口111连接容置空间112，例如晶圆进出口111及抽气马达18分别设置在腔体11彼此面对的两侧。此外更可依据晶圆进出口111的位置调整沟槽12的深度，例如位于晶圆进出口111上方的沟槽12深度，小于与抽气管线181相连接的沟槽12的深度。

如图1所示，进气单元17包括一扩散面171及复数个进气孔172，其中进气单元17连接腔体11时，扩散面171及设置在扩散面171的进气孔172会朝向承载盘13的承载面131及/或晶圆14。进气单元17的进气孔172流体连接容置空间112，并用以将气体或前驱物输送至晶圆14的上方。在实际应用时可先将环形抽气单元15设置在腔体11上，而后将进气单元17设置在环形抽气单元15及腔体11上，其中环形抽气单元15会位于腔体11及进气单元17之间。

由进气单元17输送至容置空间112的气体或前驱物，会由环形抽气单元15的排气孔154排出容置空间112，其中气体或前驱物会在承载盘13的承载面131及/或晶圆14的上表面形成稳定且均匀的流场，并有利于在晶圆14的表面沉积厚度均匀的薄膜。例如在沉积过程中排气孔154可高于承载盘13的承载面131，或约略与晶圆14的上表面的高度相近。

如图1及图2所示，环形抽气单元15可包括一第一环形斜面159，其中第一环形斜面159位于内侧面155及环形盖板153之间，相对于内侧面155及/或承载盘13的轴心倾斜，并朝向进气单元17。进气单元17可包括一第二环形斜面173，其中第二环形斜面173环绕设置在扩散面171及/或复数个进气孔172的周围。第一环形斜面159及第二环形斜面173的倾斜角度相同，可用以对位进气单元17及环形抽气单元15，并提高进气单元17及环形抽气单元15接合的紧密度。

请参阅图4、图5及图6，分别为本实用新型环形抽气单元操作在遮挡状态一实施例的剖面示意图、操作在开启状态一实施例的剖面示意图及环形抽气单元的环形主体及环形遮挡件一实施例的俯视图。如图所示，环形抽气单元15包括一环形主体151、一环形盖板153及一环形遮挡件161，其中环形盖板153连接环形主体151，并于两者之间形成一环形通道152，而环形遮挡件161则位于环形通道152内。

环形遮挡件161位于环形主体151的连接孔156上方，在本实用新型一实施例中，环形遮挡件161上设置复数个开口1611，其中开口1611的数量可与环形主体151的连接孔156的数量相同。环形遮挡件161可相对于环形主体151转动，以调整环形主体151的连接孔156被环形遮挡件161所遮挡的面积，并改变经由排气孔154抽出的气体流量。

具体而言，环形遮挡件161的开口1611可对准环形主体151的连接孔156，使得连接孔156不会被环形遮挡件161所遮挡，以提高经由排气孔154抽出的气体流量。在实际应用时可依据制程的条件，调整连接孔156的大小，以利于在晶圆14的表面形成均匀且稳定的流场。

如图4及图5所示，驱动杆163用以连接并驱动环形遮挡件161相对环形主体151转动，例如环形遮挡件161可通过轴承连接环形主体151，并于环形遮挡件161上设置一从动啮合单元1613，而驱动杆163上则设置对应的主动啮合单元1631，例如主动啮合单元1631为齿轮或链轮，而从动啮合单元1613为齿条、齿轮或链条。当马达带动驱动杆163转动时，便会驱动环形遮挡件161相对于环形主体151转动，以调整被环形遮挡件161遮挡的连接孔156的面积。

如图7及图8所示，在本实用新型另一实施例中，环形遮挡件161可连接一驱动杆163，其中驱动杆163可连接一气缸，并通过驱动杆163带动环形遮挡件161相对于环形主体151升降，以调整被环形遮挡件161遮挡的环形主体151的连接孔156的面积。当环形遮挡件161远离环形主体151时，可增加经由排气孔154抽出的气体流量。当环形遮挡件161靠近环形主体151时，则会降低经由排气孔154抽出的气体流量。

环形遮挡件161及驱动杆163皆设置在容置空间112的外部，并位于气体传输路径的下游。驱动杆163驱动环形遮挡件161位移时产生的污染微粒，会伴随抽出的气体经由沟槽12及抽气管线181被抽气马达18导出，而不至于影响容置空间12的洁净度。

本实用新型优点：

提供一种新颖的具有环形抽气单元的沉积设备，可以在晶圆及承载盘的上方形成均匀且稳定的流场，以提高沉积在晶圆表面的薄膜质量。

以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型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，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，包括：

一腔体，包括一容置空间及一沟槽，其中该沟槽位于该容置空间的外围；

一环形抽气单元，包括一环形通道、一环形遮挡件、至少一连接孔及复数个排气孔，其中该环形通道经由该连接孔连接该沟槽，并经由该排气孔连接该腔体的该容置空间，该环形遮挡件位于该环形通道内，该环形遮挡件包括一从动啮合单元；

一驱动杆，包括一主动啮合单元连接该环形遮挡件的该从动啮合单元，该驱动杆转动时会带动该环形遮挡件转动，以调整该连接孔被该环形遮挡件所遮挡的面积；

一承载盘，位于该容置空间内，并包括一承载面用以承载至少一晶圆，其中该排气孔位于该承载盘的该承载面周围；及

一进气单元，包括复数个进气孔，其中该进气孔朝向该承载盘的该承载面，并流体连接该腔体的该容置空间。

2.根据权利要求1所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该复数个排气孔高于该承载盘的该承载面。

3.根据权利要求1所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该环形通道包括一第一环形空间及一第二环形空间，该第一环形空间位于该第二环形空间的径向内侧，且该第一环形空间的一第一高度大于该第二环形空间的一第二高度。

4.根据权利要求3所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该第一环形空间经由该排气孔连接该腔体的该容置空间，而该第二环形空间则经由该连接孔连接该腔体的该沟槽，且该第一环形空间的底部经由一环形斜面连接该第二环形空间的底部。

5.根据权利要求1所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该环形主体包括一第一环形斜面，相对于该承载盘的一轴心倾斜，并朝向该进气单元，该进气单元包括一第二环形斜面环绕设置在该复数个进气孔的周围，其中该第一环形斜面及该第二环形斜面的倾斜角度相同，并用以对位该进气单元及该环形抽气单元。

6.一种具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，包括：

一腔体，包括一容置空间及一沟槽，其中该沟槽位于该容置空间的外围；

一环形抽气单元，包括一环形通道、一环形遮挡件、至少一连接孔及复数个排气孔，其中该环形通道经由该连接孔连接该沟槽，并经由该排气孔连接该腔体的该容置空间，该环形遮挡件位于该环形通道内；

一驱动杆，连接并带动该环形遮挡件在该环形通道内升降，以调整该连接孔被该环形遮挡件所遮挡的面积；

一承载盘，位于该容置空间内，并包括一承载面用以承载至少一晶圆，其中该排气孔位于该承载盘的该承载面周围；及

一进气单元，包括复数个进气孔，其中该进气孔朝向该承载盘的该承载面，并流体连接该腔体的该容置空间。

7.根据权利要求6所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该复数个排气孔高于该承载盘的该承载面。

8.根据权利要求6所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该环形通道包括一第一环形空间及一第二环形空间，该第一环形空间位于该第二环形空间的径向内侧，且该第一环形空间的一第一高度大于该第二环形空间的一第二高度。

9.根据权利要求8所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该第一环形空间经由该排气孔连接该腔体的该容置空间，而该第二环形空间则经由该连接孔连接该腔体的该沟槽，且该第一环形空间的底部经由一环形斜面连接该第二环形空间的底部。

10.根据权利要求6所述的具有环形抽气单元的沉积设备，其特征在于，其中该环形抽气单元的该环形主体包括一第一环形斜面，相对于该承载盘的一轴心倾斜，并朝向该进气单元，该进气单元包括一第二环形斜面环绕设置在该复数个进气孔的周围，其中该第一环形斜面及该第二环形斜面的倾斜角度相同，并用以对位该进气单元及该环形抽气单元。

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