CN219457538U - 一种衬套结构和一种薄膜沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种衬套结构和一种薄膜沉积设备。该衬套结构包括：衬套本体，由隔热材料制成，设置于反应腔室内的传片口处；衬套顶升机构，设置于所述衬套本体下方，用于驱动所述衬套本体上升，封闭所述传片口，以在待加工晶圆周围形成均匀的温度环境。上述配置能够使得晶圆在加工处理过程中，反应腔室内的温度快速保持恒定，并且在晶圆周围形成均匀的温度环境，从而提高生产效率，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体的加工领域，尤其涉及一种衬套结构和一种薄膜沉积设备。
背景技术
在半导体制造技术中，为了对所使用的材料赋予某种特性，需要在材料的表面形成一种薄膜。薄膜沉积的方式通常包括物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)，以及原子层沉积(Atomic layerdeposition，ALD)。在薄膜沉积的过程中，温度是影响材料表面薄膜稳定生长的一个重要因素，只有在适合的温度窗口内，薄膜才能保持稳定的生长速率。如果反应温度过低，就不能为反应提供足够的能量。
现有技术中，在反应腔室中位于晶圆传输方向(例如，传片阀门口)存在缺口。在实际工艺中，由加热托盘所产生的热量中的一部分会传递到工艺腔室，通过这一缺口有一部分热量在加热托盘周围会散失掉，从而导致反应腔体在传片阀门口方向温度低于其他位置。这不仅会造成工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率低，而且还会增加传片阀门口方向的膜片厚度。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种反应腔室的衬套技术，能够使得晶圆在加工处理过程中，反应腔室内的温度快速保持恒定，并且在晶圆周围形成均匀的温度环境，从而提高生产效率，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。
实用新型内容
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，本实用新型提供了一种衬套结构和一种薄膜沉积设备，能够使得晶圆在加工处理过程中，反应腔室内的温度快速保持恒定，并且在晶圆周围形成均匀的温度环境，从而提高生产效率，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。
具体来说，根据本实用新型的第一方面提供的上述衬套结构包括：衬套本体，由隔热材料制成，设置于反应腔室内的传片口处；衬套顶升机构，设置于该衬套本体下方，用于驱动该衬套本体上升，封闭该传片口，以在待加工晶圆周围形成均匀的温度环境。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该衬套顶升机构还用于驱动该衬套本体下降，敞开该传片口，以供该晶圆经由敞开的该传片口被取出。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该衬套结构还包括伺服电机，用于驱动该衬套顶升机构进行该上升和/或下降的动作。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该衬套本体包括第一衬套本体和第二衬套本体，其中，该第一衬套本体固定环绕该反应腔室内侧的晶圆托盘的部分外围，该第二衬套本体位于该反应腔室内外侧的该传片口处，并连接该衬套顶升机构。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该第一衬套本体和上升的该第二衬套本体组合，以完全环绕该晶圆托盘的全部外围。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该第一衬套本体对应的圆心角为120°，该第二衬套本体对应的圆心角为60°。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该晶圆托盘为加热盘，用于在进行薄膜沉积反应的过程中加热该晶圆。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该衬套本体和该衬套顶升机构的接触部位还设有支撑架体，以将该衬套本体固定于该衬套顶升机构上方。
可选地，在本实用新型的一些实施例中，该衬套本体由隔热陶瓷材质制成。
此外，根据本实用新型的第二方面提供的上述薄膜沉积设备，包括：反应腔室，其中配置有晶圆加热部；以及上述任一项所述的衬套结构。
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，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。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示出了根据本实用新型的一些实施例所提供的薄膜沉积设备中衬套结构处于低位的结构示意图；以及
图2示出了根据本实用新型的一些实施例所提供的衬套结构的俯视图。
附图标记：
100薄膜沉积设备；
110反应腔室；
111传片口；
120衬套结构；
121第一衬套本体；
122第二衬套本体；
123衬套顶升机构；
124支撑架体；
130晶圆托盘。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
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实用新型的限制。
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实用新型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，现有技术中，在反应腔室中位于晶圆传输(例如，传片阀门口)方向下存在缺口。在实际工艺中，由加热托盘所产生的热量中的一部分会传递到工艺腔室，通过这一缺口有一部分热量在加热托盘周围会散失掉，从而导致反应腔体在传片阀门口方向温度低于其他位置，这不仅会造成工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率低，而且还会增加传片阀门口方向的膜片厚度。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种衬套和一种薄膜沉积设备，能够使得晶圆在加工处理过程中，反应腔室内的温度快速保持恒定，并且在晶圆周围形成均匀的温度环境，从而提高生产效率，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。
在一些非限制性的实施例中，本实用新型的第一方面提供的上述衬套结构可以配置于由本实用新型的第二方面提供的上述薄膜沉积设备中。
以下将结合一些薄膜沉积设备的实施例来描述上述衬套结构的工作原理。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实用新型提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本实用新型的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该衬套结构的全部工作方式或全部功能。同样地，该衬套结构也只是本实用新型提供的一种非限制性的实施方式，不对这些薄膜沉积设备的实施主体构成限制。
在本实用新型的一些非限制性的实施方式中，衬套结构主要包括：衬套本体，由隔热材料制成，设置于反应腔室内的传片口处；衬套顶升机构，设置于上述衬套本体下方，用于驱动上述衬套本体上升，封闭传片口，以在待加工晶圆周围形成均匀的温度环境。
具体来说，请参考图1和图2，图1示出了根据本实用新型的一些实施例所提供的薄膜沉积设备中衬套结构处于低位的结构示意图，图2示出了根据本实用新型的一些实施例所提供的衬套结构的俯视图。
如图1所示，本实用新型的一些实施例中，薄膜沉积设备100中主要包括反应腔室110和衬套结构120。反应腔室110内配置有晶圆加热部。可选地，可以在晶圆托盘130的底部或者内部设置加热装置，以形成晶圆加热部，对待加工的晶圆进行加热等工艺处理。衬套结构120包括衬套本体和衬套顶升机构123。衬套本体由隔热材料制成，设置于反应腔室110内的传片口111处。
在一些优选的实施例中，结合图1和图2，衬套本体可以进一步包括第一衬套本体121和第二衬套本体122，其中，第一衬套本体121固定环绕反应腔室110内侧的晶圆托盘130的部分外围，第二衬套本体122位于反应腔室110内外侧的传片口111处，并连接衬套顶升机构123。
衬套顶升机构123可以设置于第二衬套本体122下方，以驱动第二衬套本体122上升和/或下降。在一些可选的实施例中，可以通过伺服电机(附图中未绘示出)来驱动上述衬套顶升机构123进行上升和/或下降的动作。
具体来说，如图1所示，在晶圆处于传送过程中时，衬套顶升机构123驱动第二衬套本体122下降至低位，敞开传片口111，以供晶圆经由该敞开的传片口111被送入或取出。
在晶圆送入到反应腔室110内的晶圆托盘130后，在薄膜沉积过程中，晶圆托盘130中的加热装置工作，以在进行薄膜沉积反应的过程中加热晶圆。衬套顶升机构123迅速驱动第二衬套本体122上升至高位，以封闭传片口111，从而避免第二衬套本体122内的晶圆托盘130周围的热量散失，以致衬套结构120内部温度降低，在待加工的晶圆周围形成晶圆保温腔室，以使该腔室内的温度快速达到均匀且恒定的温度环境。
第一衬套本体121和第二衬套本体122可以均由隔热材料制成，例如隔热陶瓷。如图2所示，当第一衬套本体121和上升的第二衬套本体122组合，可以完全环绕晶圆托盘130的全部外围，从而形成包围该待加工晶圆的晶圆保温腔室。
进一步地，在一些优选的实施例中，第一衬套本体121可以是对应圆心角为120°的月牙形圆弧衬套壁，第二衬套本体122可以是对应圆心角为60°的C形圆弧衬套壁。两个衬套本体组合以形成完全包围晶圆托盘130的晶圆保温腔室。
本领域的技术人员可以理解，上述第一衬套本体121和第二衬套本体122各自圆心角所对应的圆弧衬套壁的方案，只是本实用新型提供的一种非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本实用新型的主要构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本实用新型的保护范围。
进一步地，如图1所示，在一些优选的实施例中，第二衬套本体122和位于其下方的衬套顶升机构123的接触部位还可以设有支撑架体124，支撑架体124可以用于将该第二衬套本体122固定于衬套顶升机构123上方，防止第二衬套本体122多次升降过程中滑落或错位。
综上所述，本实用新型提供了一种衬套结构和一种薄膜沉积设备，能够使得晶圆在加工处理过程中，反应腔室内的温度快速保持恒定，并且在晶圆周围形成均匀的温度环境，从而提高生产效率，大大降低各被加工基片上的膜厚不均匀性。
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)
1.一种衬套结构，其特征在于，包括：
衬套本体，由隔热材料制成，设置于反应腔室内的传片口处；
衬套顶升机构，设置于所述衬套本体下方，用于驱动所述衬套本体上升，封闭所述传片口，以在待加工晶圆周围形成均匀的温度环境。
2.如权利要求1所述的衬套结构，其特征在于，所述衬套顶升机构还用于驱动所述衬套本体下降，敞开所述传片口，以供所述晶圆经由敞开的所述传片口被取出。
3.如权利要求2所述的衬套结构，其特征在于，还包括伺服电机，用于驱动所述衬套顶升机构进行所述上升和/或下降的动作。
4.如权利要求1所述的衬套结构，其特征在于，所述衬套本体包括第一衬套本体和第二衬套本体，其中，所述第一衬套本体固定环绕所述反应腔室内侧的晶圆托盘的部分外围，所述第二衬套本体位于所述反应腔室内外侧的所述传片口处，并连接所述衬套顶升机构。
5.如权利要求4所述的衬套结构，其特征在于，所述第一衬套本体和上升的所述第二衬套本体组合，以完全环绕所述晶圆托盘的全部外围。
6.如权利要求5所述的衬套结构，其特征在于，所述第一衬套本体对应的圆心角为120°，所述第二衬套本体对应的圆心角为60°。
7.如权利要求4所述的衬套结构，其特征在于，所述晶圆托盘为加热盘，用于在进行薄膜沉积反应的过程中加热所述晶圆。
8.如权利要求1所述的衬套结构，其特征在于，所述衬套本体和所述衬套顶升机构的接触部位还设有支撑架体，以将所述衬套本体固定于所述衬套顶升机构上方。
9.如权利要求1所述的衬套结构，其特征在于，所述衬套本体由隔热陶瓷材质制成。
10.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括：
反应腔室，其中配置有晶圆加热部；以及
如权利要求1～9中任一项所述的衬套结构。
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