CN218580052U - 一种改善膜厚均匀性的cvd设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种改善膜厚均匀性的CVD设备，包括：外壳、顶盖、加热载台、气柜和通气管道，其中，所述顶盖与外壳铰接，所述加热载台设置在外壳内，所述顶盖与外壳构成反应腔体。所述加热载台包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘，每个所述通气区域分别通过通气管道与气柜连接；所述晶圆载盘包括：真空吸盘和环形分流盘，所述真空吸盘设置在所述环形分流盘的圆环内。通过对不同通气区域的反应气体流量进行调整，以及，环形分流盘在晶圆四周流出反应气体调整晶圆四周反应气体分布，能够有效提高膜厚均匀性，并且不需要针对CVD沉积参数进行调整，不会改变CVD沉积薄膜质量，因此对产品性能无影响。

Description

一种改善膜厚均匀性的CVD设备

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种改善膜厚均匀性的CVD设备。

背景技术

集成电路制造工艺中包括各种技术沉积的多层材料，其中，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)在半导体基材上沉积材料是制造集成电路的工艺中的关键步骤，CVD是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应生成固态沉积物的过程。

典型的CVD设备具有用于在处理期间加热晶圆基材的加热载台、用于将工艺气体导进腔室的气体通口、以及用于维持腔室内处理压力以及移除过剩气体或处理副产物的泵抽通口等。行业内对CVD膜厚均匀性需求日益增高，而改善膜厚均匀性常规的方法或技术主要是通过调整CVD沉积参数，比如射频功率、气体流量以及腔室压力来实现。

但是由于每个晶圆边缘位置气流分布受载盘影响导致膜厚均匀性改善效果并不理想，尤其是在晶圆边缘位置膜厚均匀性相差更大；而且由于改变了CVD沉积参数，导致CVD沉积薄膜质量产生变化，对产品性能会有很大影响。

实用新型内容

本申请提供了一种改善膜厚均匀性的CVD设备，以解决常规的方法或技术主要是通过调整CVD沉积参数，而导致膜厚均匀性改善效果并不理想，尤其是在晶圆边缘位置膜厚均匀性相差更大；而且由于改变了CVD沉积参数，导致CVD沉积薄膜质量产生变化，对产品性能会有很大影响的问题。

本申请提供一种改善膜厚均匀性的CVD设备，包括：外壳、顶盖、加热载台、气柜和通气管道，其中，所述顶盖与外壳铰接，所述加热载台设置在外壳内，所述顶盖与加热载台为圆形，所述顶盖与外壳构成反应腔体；所述顶盖通过通气管道与气柜连接；所述加热载台包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘，每个所述通气区域分别通过所述通气管道与所述气柜连接；所述晶圆载盘包括：真空吸盘和环形分流盘，所述真空吸盘为圆形，用于吸附晶圆；所述环形分流盘为圆环状，所述真空吸盘设置在所述环形分流盘的圆环内，所述真空吸盘与环形分流盘同轴设置；所述环形分流盘的圆环内侧四周均匀设有多个气孔，同一通气区域内的所述环形分流盘上的多个气孔通过同一个通气管道与所述气柜连接。

可选的，所述顶盖包括：密封圈和匀流板，所述密封圈为圆环状，设置在所述顶盖的四周；所述匀流板位于密封圈的圆环内，所述匀流板上设有均匀分布的多个通孔，所述匀流板上的通孔通过所述通气管道与所述气柜连接。

可选的，所述加热载台包括位于所述加热载台中部的一个圆形通气区域和位于所述加热载台边缘的四个扇形通气区域，圆形通气区域中所述晶圆载盘沿圆周均匀分布，扇形通气区域中所述晶圆载盘沿扇形均匀分布。

可选的，圆形通气区域中所述晶圆载盘数量为7个，扇形通气区域中所述晶圆载盘数量为3个。

可选的，所述环形分流盘的高度大于晶圆表面的高度，所述气孔位于晶圆表面的上方。

可选的，所述气孔的直径小于1mm。

可选的，所述通气管道上设有流量计。

本申请提供一种改善膜厚均匀性的CVD设备，包括：外壳、顶盖、加热载台、气柜和通气管道，其中，所述顶盖与外壳铰接，所述加热载台设置在外壳内，所述顶盖与外壳构成反应腔体。所述加热载台包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘，每个所述通气区域分别通过通气管道与气柜连接；所述晶圆载盘包括：真空吸盘和环形分流盘，所述真空吸盘设置在所述环形分流盘的圆环内。通过对不同通气区域的反应气体流量进行调整，能够提高各个通气区域的片间均匀性；环形分流盘在晶圆四周流出反应气体，配合上方匀流板流出的反应气体可以有效调节每个晶圆四周反应气体分布，能够有效提高片内均匀性，并且不需要针对CVD沉积参数进行调整，不会改变CVD沉积薄膜质量，因此对产品性能无影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。

图1为本申请所述一种改善膜厚均匀性的CVD设备的结构示意图；

图2为本申请所述加热载台的结构示意图；

图3为本申请所述顶盖的结构示意图；

图4为本申请所述晶圆载盘的结构示意图。

图示说明：

其中，1-顶盖，11-密封圈，12-匀流板，2-加热载台，21-晶圆载盘，211-真空吸盘，212-环形分流盘，213-气孔，3-气柜，4-通气管道，5-流量计，6-外壳。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

晶圆(wafer)是指制作半导体集成电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅棒，单晶硅棒再经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是制造集成电路的工艺中的关键步骤，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜。但是经由CVD沉积在衬底上的薄膜如果不均匀，会影响半导体器件性能，并且可能需要在进一步处理之前加入平坦化步骤以降低集成电路发生故障的概率，这就增加了制造的成本。而改善膜厚均匀性常规的方法或技术主要是通过调整CVD沉积参数，比如射频功率、气体流量以及腔室压力来实现。但是由于每个晶圆边缘位置气流分布受载盘影响导致膜厚均匀性改善效果并不理想，尤其是在晶圆边缘位置膜厚均匀性相差更大；而且由于改变了CVD沉积参数，导致CVD沉积薄膜质量产生变化，对产品性能会有很大影响。

为了解决上述问题，本申请提供一种改善膜厚均匀性的CVD设备，如图1所示，包括：外壳6、顶盖1、加热载台2、气柜3和通气管道4，其中，所述顶盖1与外壳6铰接，所述加热载台2设置在外壳6内，所述顶盖1与加热载台2为圆形，所述顶盖1用于盖住所述加热载台2，所述顶盖1与外壳6构成反应腔体。

顶盖1在外壳6上方，采用铰接的方式连接在外壳6上，可以使顶盖1能方便的进行打开或闭合。顶盖1打开时，可以方便的将晶圆放置在加热载台2上；当顶盖1闭合时，顶盖1会盖住加热载台2，并与外壳6构成一个密封的反应腔体。加热载台2在反应腔体内，用于加热晶圆，使晶圆达到反应需要的温度。

所述顶盖1通过通气管道4与气柜3连接。气柜3用于提供反应气体；通气管道4用于运送反应气体，通过通气管道4反应气体可以从顶盖1进入到反应腔体内。在一种示意性的实施方式中，所述通气管道4上设有流量计5。流量计5用于控制反应气体的流量，可以根据工艺要求控制进入反应腔体内的反应气体流量。

在一种示意性的实施方式中，如图3所示，所述顶盖1包括：密封圈11和匀流板12，所述密封圈11为圆环状，设置在所述顶盖1的四周，密封圈11用于在顶盖1闭合时起到密封的作用；所述匀流板12位于密封圈11的圆环内，所述匀流板12上设有均匀分布的多个通孔，所述匀流板12上的通孔通过通气管道4与气柜3连接。匀流板12铺满密封圈11的圆环内，也就是说匀流板12可以覆盖加热载台2，以保证反应气体能够均匀的覆盖在加热载台2上，上方反应气体能够匀流扩散，使得加热载台2上的每个晶圆能够均匀的接触反应气体。

所述加热载台2包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘21，每个所述通气区域分别通过通气管道4与气柜3连接。

膜厚均匀性分为不同晶圆间的膜厚均匀性和同一晶圆内不同位置的膜厚均匀性，即片间均匀性和片内均匀性。将加热载台2划分为多个通气区域，每个通气区域分别连接通气管道4，这样设置可以根据片间均匀性不同，对不同通气区域的反应气体流量进行调整，以提高各个通气区域的片间均匀性。

具体的，所述加热载台2包括五个通气区域，其中，中间为一个圆形通气区域，四周均匀划分为四个扇形通气区域，圆形通气区域中所述晶圆载盘21沿圆周均匀分布，四周扇形通气区域中所述晶圆载盘21沿扇形均匀分布，具体的，如图2所示，中间圆形通气区域中所述晶圆载盘21数量为7个，四周扇形通气区域中所述晶圆载盘21数量为3个。中心圆形通气区域和四周扇形通气区域分别通过5个通气管道4与气柜3连接，5个通气管道4上分别设有流量计5，这样可以通过调整5个通气管道4中的反应气体流量，来调整5个通气区域中气体分布，来提高片间均匀性。

如图4所示，所述晶圆载盘21包括：真空吸盘211和环形分流盘212，所述真空吸盘211为圆形，用于吸附晶圆；所述环形分流盘212为圆环状，所述真空吸盘211设置在所述环形分流盘212的圆环内，所述真空吸盘211与环形分流盘212同轴设置；所述环形分流盘212的圆环内侧四周均匀设有多个气孔213，同一通气区域内的所述环形分流盘212上的多个气孔213通过同一个通气管道4与气柜3连接。

环形分流盘212用于使反应气体呈环形流过晶圆四周，见图4中箭头方向为反应气体流向，配合上方匀流板12流出的反应气体可以有效调节每个晶圆四周反应气体分布，能够有效提高片内均匀性，并且不需要针对CVD沉积参数进行调整，不会改变CVD沉积薄膜质量，因此对产品性能无影响。

在一种示意性的实施方式中，所述环形分流盘212的高度大于晶圆表面的高度，所述气孔213位于晶圆表面的上方。这样设置可以更好的使反应气体与晶圆表面接触，提高环流的效果。

在一种示意性的实施方式中，所述气孔213的直径小于1mm。主要反应气体还是通过上方匀流板12流出，环形分流盘212是起到调节每个晶圆四周反应气体分布的作用，气孔213的直径不宜过大，气孔213的直径小于1mm是比较合理的设置。

在一种示意性的实施方式中，所述环形分流盘212的材料为铝合金或者钛合金。环形分流盘212中流出的反应气体多为有腐蚀性的气体，使用铝合金或者钛合金材料可以有效防止腐蚀，增加使用寿命。

本申请提供一种改善膜厚均匀性的CVD设备，包括：外壳6、顶盖1、加热载台2、气柜3和通气管道4，其中，所述顶盖1与外壳6铰接，所述加热载台2设置在外壳6内，所述顶盖1与外壳6构成反应腔体。所述加热载台2包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘21，每个所述通气区域分别通过通气管道4与气柜3连接；所述晶圆载盘21包括：真空吸盘211和环形分流盘212，所述真空吸盘211设置在所述环形分流盘212的圆环内。通过对不同通气区域的反应气体流量进行调整，能够提高各个通气区域的片间均匀性；环形分流盘212在晶圆四周流出反应气体，配合上方匀流板12流出的反应气体可以有效调节每个晶圆四周反应气体分布，能够有效提高片内均匀性，并且不需要针对CVD沉积参数进行调整，不会改变CVD沉积薄膜质量，因此对产品性能无影响。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，包括：外壳(6)、顶盖(1)、加热载台(2)、气柜(3)和通气管道(4)，其中，

所述顶盖(1)与外壳(6)铰接，所述加热载台(2)设置在外壳(6)内，所述顶盖(1)与加热载台(2)为圆形，所述顶盖(1)与外壳(6)构成反应腔体；

所述顶盖(1)通过所述通气管道(4)与所述气柜(3)连接；

所述加热载台(2)包括多个通气区域，所述通气区域中设有多个晶圆载盘(21)，每个所述通气区域分别通过所述通气管道(4)与所述气柜(3)连接；

所述晶圆载盘(21)包括：真空吸盘(211)和环形分流盘(212)，

所述真空吸盘(211)为圆形，用于吸附晶圆；所述环形分流盘(212)为圆环状，所述真空吸盘(211)设置在所述环形分流盘(212)的圆环内，所述真空吸盘(211)与所述环形分流盘(212)同轴设置；

所述环形分流盘(212)的圆环内侧四周均匀设有多个气孔(213)，同一通气区域内的所述环形分流盘(212)上的多个气孔(213)通过同一个通气管道(4)与所述气柜(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，所述顶盖(1)包括：密封圈(11)和匀流板(12)，所述密封圈(11)为圆环状，设置在所述顶盖(1)的四周；所述匀流板(12)位于密封圈(11)的圆环内，所述匀流板(12)上设有均匀分布的多个通孔，所述匀流板(12)上的通孔通过所述通气管道(4)与所述气柜(3)连接。

3.根据权利要求1所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，所述加热载台(2)包括位于所述加热载台(2)中部的一个圆形通气区域和位于所述加热载台(2)边缘的四个扇形通气区域，圆形通气区域中所述晶圆载盘(21)沿圆周均匀分布，扇形通气区域中所述晶圆载盘(21)沿扇形均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，圆形通气区域中所述晶圆载盘(21)数量为7个，扇形通气区域中所述晶圆载盘(21)数量为3个。

5.根据权利要求1所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，所述环形分流盘(212)的高度大于晶圆表面的高度，所述气孔(213)位于晶圆表面的上方。

6.根据权利要求1所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，所述气孔(213)的直径小于1mm。

7.根据权利要求1所述的一种改善膜厚均匀性的CVD设备，其特征在于，所述通气管道(4)上设有流量计(5)。

Images