CN219839791U - 晶圆承载装置及成膜装置 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开了一种晶圆承载装置及成膜装置，其中晶圆承载装置包括：反应容器，其包括：腔体及盖体，腔体与盖体之间围绕形成反应室；基座，其可转动的设置于反应室内，且基座上开设有至少一个第一容纳槽；以及至少一个载盘，每个载盘可转动的布置于相应一个第一容纳槽内；其中，在第二容纳槽向基座正投影的投影区域内，载盘与第一容纳槽之间形成间隙，且间隙至少具有两个不同的高度，载盘采用碳化硅板制成。根据本申请，其通过将载盘采用单一的碳化硅板制成，从而使得基座与载盘之间的间隙存在差异时，载盘的承载面也具有较佳的温度均匀性，以降低载盘内不同区域之间温度差，有效的提高了成膜装置中晶圆镀膜的质量及成品率。

Description

晶圆承载装置及成膜装置

技术领域

本申请涉及成膜设备技术领域，特别涉及一种晶圆承载装置及成膜装置。

背景技术

在半导体制造技术领域，广泛使用各种沉积成膜技术在晶圆(Wafer)外延形成各种薄膜层，以制造形成包含复杂电路的芯片。其中，薄膜沉积过程中必然需要使用沉积成膜设备，例如，CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)成膜设备。在成膜(即薄膜形成)的过程中，通常需要将晶圆进行加热从而进行薄膜沉积。

目前，现有的成膜设备一般对晶圆加热时，由加热组件先对基座进行加热，再通过基座将热量传递给位于基座上的托盘及位于托盘内的晶圆从而对晶圆进行加热，然而基座与托盘之间存在间隙，当基座与托盘之间的间隙不均匀时，基座对托盘的加热会出现局部的温度过高，从而导致热量在托盘与晶圆之间传递的不均匀，晶圆局部的温度过高，最终影响晶圆镀膜的质量及成品率。因此，如何提高成膜设备中传递温度的均匀性成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种晶圆承载装置及成膜装置，以提高成膜装置中传递温度的均匀性。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供了一种晶圆承载装置，包括：反应容器，其包括：腔体及盖体，所述盖体设置于所述腔体上，所述腔体与所述盖体之间围绕形成反应室；

基座，其可转动的设置于所述反应室内，且所述基座上开设有至少一个第一容纳槽；以及

至少一个载盘，每个载盘可转动的布置于相应一个所述第一容纳槽内，且每个所述载盘上均开设有第二容纳槽，所述第二容纳槽用于容纳晶圆；

其中，在所述第二容纳槽向所述基座正投影的投影区域内，所述载盘与所述基座之间形成有间隙，且所述间隙至少具有两个不同的高度，所述载盘采用碳化硅板制成。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述载盘采用3C-碳化硅板制成。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基座具有轴向，所述载盘沿轴向方向的底部设置有支撑件；

所述基座上还开设有第三容纳槽，所述第三容纳槽与所述支撑件相适配，所述支撑件可活动的布置于所述第三容纳槽内。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第三容纳槽包括至少部分设于槽内的旋转轴承，所述支撑件和所述第三容纳槽的槽壁分别与所述旋转轴承的不同轴圈相接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第三容纳槽位于所述投影区域内，所述载盘与第一容纳槽的底部的间隙为第一高度，所述载盘与第三容纳槽之间间隙为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度，所述第一高度处的热导效率小于所述第二高度处的热导效率。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述支撑件沿轴向方向的厚度大于所述第三容纳槽凹陷的深度。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，还包括：第一驱动器及第二驱动器，所述第一驱动器的动力输出端与所述基座传动连接，所述第二驱动器的动力输出端与所述载盘传动连接；

所述第一驱动器用于驱动基座沿一旋转方向转动，所述第二驱动器用于驱动载盘同步沿所述旋转方向或者沿与所述旋转方向相反的方向转动。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第二驱动器的动力输出端与所述载盘之间采用齿轮传动的方式传动连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，还包括：加热元件，所述加热元件布置于所述基座沿轴向方向的下方。

另一方面，进一步公开了一种成膜装置，除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述成膜装置包括如上述任一项所述的晶圆承载装置。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本申请中通过将载盘采用单一的碳化硅板制成，从而使得基座与载盘之间的间隙存在差异时，即在载盘局部受热过高时，载盘的承载面也具有较佳的温度均匀性，以降低载盘内不同区域之间温度差，有效的提高了成膜装置中晶圆镀膜的质量及成品率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是现有的采用SiC涂层的石墨板制成的载盘的温度曲线图；

图2是根据本申请实施例提供的晶圆承载装置的三维结构图；

图3是根据本申请实施例提供的晶圆承载装置的局部剖视图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5是根据本申请实施例中载盘的温度曲线图。

附图标记说明：

100、晶圆承载装置；

110、腔体；

120、基座；121、第一容纳槽；122、第三容纳槽；

130、载盘；131、第二容纳槽；

140、支撑件；

150、加热元件。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请，并不是为了限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，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，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

目前，现有的成膜装置中托盘均是采用石墨材质或者石墨+SiC涂层制成，当基座与托盘之间的间隙不均匀时，如图1所示，基座对托盘的加热会出现的波动，导致基座对托盘的加热会出现局部的温度过高，从而导致热量在托盘承载面上表现不均匀，进而使得其传递给晶圆的热量不均匀，晶圆局部的温度会出现较大波动，最终影响晶圆镀膜的质量及成品率。

为了解决上述的问题。本申请的实施例提供一种晶圆承载装置100。其中，图2至图4示出了晶圆承载装置100的结构示意图，图5示出了载盘的温度曲线图。

在本申请的实施例中，参照图2至图5，该晶圆承载装置100，可包括：反应容器，其包括：腔体110及盖体(图中未示)，盖体设置于腔体110上，腔体110与盖体之间围绕形成反应室；基座120，其可转动的设置于反应室内，且基座120上开设有至少一个第一容纳槽121；以及至少一个载盘130，每个载盘130可转动的布置于相应一个第一容纳槽121内，且每个载盘130上均开设有第二容纳槽131，第二容纳槽131用于容纳晶圆；

具体的，在第二容纳槽131向基座120正投影的投影区域内，载盘130与基座120之间形成间隙，且该间隙至少具有两个不同的高度，载盘130采用碳化硅板制成。

其中，第一容纳槽121和第二容纳槽131中的“第一”和“第二”只是为了能够区分不同的容纳槽，其并不是对容纳槽的个数或者顺序的限制。

其中，载盘130采用3C-碳化硅板制成，3C-碳化硅为闪锌矿结构的立方碳化硅晶型。在实际的温度传递的表现中，纯SiC板制成的载盘结构，特别是3C-SiC板制成的载盘结构，其温度传播具有极佳的各向均匀性，特别是在载盘的横向上的热量传播上，其传播效率远大于石墨或者石墨附带SiC涂层的载盘，使得载盘即便在底面受热不均匀时，在其底面相对的承载表面还是能表现出较小的温度波动。相比之下，石墨等材质烧结制成的载盘则无法调节上述因受热不均带来的温度波动。也即是说，本申请的载盘在解决载盘底部受热不均匀带来承载面温度波动问题上相对于其他材质的载盘具有不可替代性。

进一步的，该晶圆承载装置100还包括：加热元件150，加热元件150布置于基座120沿轴向Z方向的下方，该加热元件150用于对晶圆进行加热。

其中，加热元件150可以为加热线圈。

可以理解的，加热时，加热元件150对基座120进行加热，在通过基座将热量传递给设置于基座120上的载盘130及设置于载盘130内的晶圆，以对晶圆进行加热，由于与第一容纳槽121之间的不同区域的间隙大小不同，导致基座对的加热会出现局部的温度过高，从而导致热量在载盘130与晶圆之间传递的不均匀，晶圆的不同区域之间会出现较大的温差，影响晶圆镀膜的质量及成品率。参照图5，图5为本申请中采用碳化硅板作为载盘时对应的温度曲线图，图5中原本可预见的温度波动幅度降到很低，几乎与其它区域无差异。

本申请中通过将载盘130采用单一的碳化硅板制成，特别是采用3C-碳化硅板制成，3C-SiC的立方晶型决定了碳化硅板的温度传导的方向性趋势比较小，更倾向于与其周边区域趋同，比起其它材质更能均匀温差，从而使得基座120与载盘130之间的间隙存在差异时，即在载盘局部受热过高时，载盘130的承载面也具有较佳的温度均匀性，以降低载盘130内不同区域之间温度差，有效的提高了成膜装置中晶圆镀膜的质量及成品率。

在本申请的实施例中，基座120具有轴向Z，载盘130沿轴向Z方向的底部设置有支撑件140；基座120上还开设有第三容纳槽122，第三容纳槽122与支撑件140相适配，支撑件140可活动的布置于第三容纳槽122内。

其中，支撑件140可以为支撑轴承。

可以理解的，本申请中通过设置支撑件140以对载盘130进行轴向及径向方向的支撑，保证载盘130可正常转动，延长载盘130的使用寿命，且本申请中通过在基座120上开设有第三容纳槽122，以将支撑件140设置于第三容纳槽122内，以使得整体结构紧凑，占地空间小，同时由于支撑件140及第三容纳槽122的设置，以致于支撑件140及第三容纳槽122处的载盘130与基座120之间的间隙大小不同。

在本申请的实施例中，第三容纳槽包括至少部分设于槽内的旋转轴承，支撑件和第三容纳槽的槽壁分别与旋转轴承的不同轴圈相接。

可以理解的，本申请中通过设置旋转轴承，以进一步保证载盘130的正常转动，从而进一步延长载盘130与支撑件140的使用寿命，从而降低成本。

进一步的，在一实施例中，第三容纳槽122位于投影区域内，载盘与第一容纳槽的底部的间隙为第一高度，载盘与第三容纳槽之间间隙为第二高度，第一高度大于第二高度，第一高度处的热导效率小于第二高度处的热导效率。

可以理解的，本申请中控制第一高度大于第二高度，以致于第一高度处的热导效率小于第二高度处的热导效率，以致于载盘局部受热过高，而本申请中载盘130采用单一的碳化硅板制成，使得在载盘局部受热过高时，载盘130的承载面也具有较佳的温度均匀性，以降低载盘130内不同区域之间温度差。在本申请的实施例中，参照图3及图4，支撑件140沿轴向Z方向的厚度大于第三容纳槽122凹陷的深度，以致于支撑件140凸出于第三容纳槽122，以使得支撑件140对载盘130进行支撑时载盘与基座之间存在间隙，防止载盘与基座直接接触，便于载盘进行转动，延长了载盘的使用寿命。

在本申请的实施例中，该晶圆承载装置100还包括：第一驱动器(图中未示)及第二驱动器(图中未示)，第一驱动器的动力输出端与基座120传动连接，第二驱动器的动力输出端与载盘130传动连接；

具体的，第一驱动器用于驱动基座120沿一旋转方向转动，第二驱动器用于驱动载盘130同步沿旋转方向或者沿与旋转方向相反的方向转动。

其中，第一驱动器和第二驱动器中的“第一”和“第二”只是为了能够区分不同的驱动器，其并不是对驱动器的个数或者顺序的限制。

其中，第一驱动器和第二驱动器均可以为驱动电机、旋转气缸或电磁铁中的任意一种。优选的，第一驱动器和第二驱动器均为驱动电机。

其中，第一驱动器和第二驱动器均沿可沿轴向Z方向布置，以致于第一驱动器驱动基座120以轴向Z为轴心转动，第二驱动器驱动载盘130以轴向Z为轴心转动。

其中，在本申请一具体的实施例中，第二驱动器用于驱动载盘130同步沿旋转方向转动；在本申请的另一实施例中，第二驱动器用于驱动载盘130沿与旋转方向相反的方向转动。载盘130转动方向的具体选择可根据实际情形具体设置。

可以理解的，本申请中第一驱动器驱动基座120转动，第二驱动器驱动载盘130转动，以使得基座120与载盘130之间采用公转-自转的方式同步转动，从而增强载盘130内温度传递的均匀性，以进一步消除载盘130内不同区域的温差。

进一步的，第二驱动器的动力输出端与载盘130之间采用齿轮传动的方式传动连接。

优选的，第二驱动器的动力输出端与载盘130之间设置有传动单元(图中未示)以实现两者之间的齿轮传动连接。

例如，传动单元包括第一齿轮件(图中未示)及第二齿轮件(图中未示)，第二驱动器的动力输出端与第二齿轮件固定连接，载盘130与第二齿轮件固定连接，第一齿轮件与第二齿轮件之间通过齿轮传动连接，第一驱动器通过驱动第一齿轮件转动，以利用第一齿轮件及第二齿轮件控制载盘130转动，以实现第二驱动器的动力输出端与载盘130之间采用齿轮传动的方式传动连接，保证第二驱动器高效的驱动载盘130进行自传，进而保证成膜装置中晶圆镀膜的质量及成品率。

另一方面，在本申请的实施例中，本申请还提供了一种成膜装置，包括如上述任一项的晶圆承载装置。

在本申请优选的实施例中，成膜装置可以为CVD(化学气相沉积)成膜装置。

以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，包括：

反应容器，其包括：腔体及盖体，所述盖体设置于所述腔体上，所述腔体与所述盖体之间围绕形成反应室；

基座，其可转动的设置于所述反应室内，且所述基座上开设有至少一个第一容纳槽；以及

至少一个载盘，每个载盘可转动的布置于相应一个所述第一容纳槽内，且每个所述载盘上均开设有第二容纳槽，所述第二容纳槽用于容纳晶圆；

其中，在所述第二容纳槽向所述基座正投影的投影区域内，所述载盘与所述基座之间形成有间隙，且所述间隙至少具有两个不同的高度，所述载盘采用碳化硅板制成。

2.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述载盘采用3C-碳化硅板制成。

3.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述基座具有轴向，所述载盘沿轴向方向的底部设置有支撑件；

所述基座上还开设有第三容纳槽，所述第三容纳槽与所述支撑件相适配，所述支撑件可活动的布置于所述第三容纳槽内。

4.如权利要求3所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第三容纳槽包括至少部分设于槽内的旋转轴承，所述支撑件和所述第三容纳槽的槽壁分别与所述旋转轴承的不同轴圈相接。

5.如权利要求4所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第三容纳槽位于所述投影区域内，所述载盘与第一容纳槽的底部的间隙为第一高度，所述载盘与第三容纳槽之间间隙为第二高度，所述第一高度大于所述第二高度，所述第一高度处的热导效率小于所述第二高度处的热导效率。

6.如权利要求3所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述支撑件沿轴向方向的厚度大于所述第三容纳槽凹陷的深度。

7.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：第一驱动器及第二驱动器，所述第一驱动器的动力输出端与所述基座传动连接，所述第二驱动器的动力输出端与所述载盘传动连接；

所述第一驱动器用于驱动基座沿一旋转方向转动，所述第二驱动器用于驱动载盘同步沿所述旋转方向或者沿与所述旋转方向相反的方向转动。

8.如权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述第二驱动器的动力输出端与所述载盘之间采用齿轮传动的方式传动连接。

9.如权利要求1～8任一项所述的晶圆承载装置，其特征在于，还包括：加热元件，所述加热元件布置于所述基座沿轴向方向的下方。

10.一种成膜装置，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的晶圆承载装置。