TW202310075A - 用於沉積製程的半導體設備 - Google Patents

Abstract

一種用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室、晶圓固持件和屏蔽結構。腔室包含反應區域，晶圓固持件設置在腔室中以固持半導體晶圓，反應區域在半導體晶圓之上。屏蔽結構設置在腔室中並將腔室的內側壁與反應區域隔離。屏蔽結構包括基底構件、第一構件和第二構件。基底構件設置在腔室的內側壁和晶圓固持件之間。第一構件設置在基底構件上且不具窗口。第二構件設置在基底構件上且在第一構件內，第二構件包括具有第一窗口的側壁以傳送半導體晶圓。

Description

用於沉積製程的半導體設備

本發明的實施例是有關於一種半導體設備，具體來說，是關於一種用於進行沉積製程的半導體設備。

在一些半導體製程中，晶圓藉由沉積進行處理。舉例來說，可藉由採用化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）步驟來形成金屬氮化物層。在一個例子中，在每個沉積步驟之間，金屬氮化物層經受電漿處理以減少在沉積製程期間所使用的前驅氣體而引起的污染。雖然目前用於執行沉積製程的設備已普遍滿足其預期之目的，但並非在所有方面都能完全令人滿意。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室、晶圓固持件和屏蔽結構。腔室包括反應區域，晶圓固持件設置在所述腔室中以固持所述半導體晶圓，反應區域在半導體晶圓之上。屏蔽結構設置在所述腔室中並將所述腔室的內側壁與所述反應區域隔離。屏蔽結構包括基底構件、第一構件和第二構件。基底構件設置在所述腔室的所述內側壁和所述晶圓固持件之間。第一構件設置在所述基底構件上且不具窗口。第二構件設置在所述基底構件上且在所述第一構件內，第二構件包括具有第一窗口的側壁以傳送所述半導體晶圓。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室和設置在所述腔室中的屏蔽結構。腔室包括在所述半導體晶圓之上的反應區域，而屏蔽結構將所述腔室的內側壁與所述反應區域隔離。屏蔽結構包括基底構件、內環和外環。基底構件包括具有第一窗口的側壁，所述基底構件的所述側壁圍繞所述腔室的所述內側壁設置。內環設置在所述基底構件上並包括具有第二窗口的側壁，所述基底構件的所述第一窗口與所述內環的所述第二窗口連通以傳送所述半導體晶圓。外環設置在所述基底構件上並設置在所述腔室的所述內側壁和所述內環之間，所述外環包括不具窗口的封閉側壁。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室、晶圓固持件和屏蔽結構。腔室包括在所述半導體晶圓上方的反應區域，晶圓固持件設置在所述腔室中並包括承載表面，所述半導體晶圓設置在所述承載表面上。屏蔽結構設置在所述腔室中並設置在所述腔室的內側壁和所述晶圓固持件之間。屏蔽結構包括內環和外環。內環包括和第一窗口並定義了第一內部空間和第一外部空間，所述第一窗口在所述內環的徑向方向上連通所述第一外部空間和所述第一內部空間。外環設置在所述腔室的所述內側壁和所述的內環之間，所述外環定義了第二內部空間和第二外部空間，並且所述外環包括封閉側壁，所述封閉側壁在所述外環的徑向方向上阻擋所述第二內部空間與所述第二外部空間。

以下公開內容提供用於實施所提供主題的不同特徵的許多不同的實施例或實例。以下闡述元件及佈置的具體實例以簡化本公開。當然，這些僅為實例而非旨在進行限制。舉例來說，在以下說明中，在第二特徵之上或第二特徵上形成第一特徵可包括其中第一特徵與第二特徵被形成為直接接觸的實施例，且也可包括其中第一特徵與第二特徵之間可形成附加特徵從而使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本公開在各種實例中可重複使用參考標號及/或文字。這種重複使用是為了簡明及清晰起見且自身並不表示所論述的各個實施例及/或配置之間的關係。

另外，為易於說明，本文中可能使用例如“下方（beneath）”、“下面（below）”、“下部的（lower）”、“上方（above）”、“上部的（upper）”等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一（其他）元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的取向外還涵蓋裝置在使用或操作中的不同取向。裝置可具有其他取向（旋轉90度或處於其他取向）且本文中所用的空間相對性描述語可同樣相應地進行解釋。

將關於特定上下文來描述實施例，即化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）處理腔室。其他實施例也可應用於其他電漿輔助製程和設備。

圖1是根據一些實施例的用於處理半導體晶圓的半導體設備的示意性剖視圖。參照圖1，半導體設備10配置為對半導體晶圓W進行沉積製程（例如CVD）。須注意的是，這裡提到的半導體晶圓W並不旨在於限定任何特定類型。在一些實施例中，沉積層W2藉由沉積製程形成在基底層W1上。在一些實施例中，基底層W1是半導體基底的一部分，例如塊材半導體或其類似物，其可為經摻雜的或未經摻雜的。在一些實施例中，基底層W1包括半導體基底，其上形成有各種特徵和各種層。在一些實施例中，沉積層W2是金屬氮化物層（例如氮化鈦），作為黏著層或阻障層。舉例來說，沉積層W2是積體電路結構中內連的一部分。作為另一種選擇，沉積層W2可以是或可包括其他金屬薄膜（例如鈦層、鉭層或氮化鉭層等）或介電質薄膜（例如氧化物、氮氧化物、氮化物等）。

在一些實施例中，形成沉積層W2至少包括以下步驟。可將至少一種反應氣體引入腔室以執行CVD製程，其中腔室可處於真空條件。接著，藉由反應氣體進行沉積而在基底層W1上沉積具有良好階梯覆蓋的薄膜。在一些實施例中，反應氣體包括但不限於TDMAT、TiCl ₄、TDEAT及/或其類似物。取決於要沉積的預期的層，反應氣體可包括金屬-鹵素氣體、金屬-有機氣體、其組合及/或其類似物。隨後，可執行電漿處理以調整薄膜的密度以形成具有高密度的沉積層W2。舉例來說，執行電漿處理以減少在沉積製程期間引進到薄膜中的雜質（例如碳、氧、氫等）。在一些實施例中，反應氣體在電漿處理之前停止流入腔室。在一些實施例中，電漿處理包括用由至少一種載流氣體形成的電漿來轟擊薄膜。舉例來說，電漿處理的載流氣體使用氮氣和氫氣的混合物。但也可使用其他載流氣體來進行電漿處理。

上述步驟可藉由各種技術、手段、設備及/或系統來執行。適於形成沉積層W2的半導體設備10在附圖和以下描述中闡述。應當注意的是，為了便於說明和描述，附圖可能未繪出半導體設備10的所有組件。

參照圖1，半導體設備10可包括腔室105和設置在腔室105內的晶圓固持件110。舉例來說，待處理的半導體晶圓W放在晶圓固持件110的承載表面110s上。晶圓固持件110可以是或可包括加熱機制112，其被配置為將待處理的半導體晶圓W加熱到處理溫度。在一些實施例中，晶圓固持件110被視為加熱組件。在一些實施例中，晶圓固持件110配備有移動機制（如圖3中標記的M1）以用於移動半導體晶圓W。舉例來說，晶圓固持件110被配置為在處理過程中向上抬升半導體晶圓W，並在處理結束時向下降低半導體晶圓W。稍後將結合圖3和圖8描述移動機制的細節。作為另一種選擇，晶圓固持件110可被配置為根據製程需求使用任何合適的方式執行其他運動（例如平移、傾斜等）。

在一些實施例中，半導體設備10包括保護構件120，所述保護構件120設置在晶圓固持件110外圍並在承載表面110s周圍，其中半導體晶圓W設置在承載表面110s上。在一些實施例中，保護構件120與半導體晶圓W沒有物理接觸並可在空間上與半導體晶圓W分開。舉例來說，間距C1位於保護構件120和半導體晶圓W之間，並且間距C1是非零的。舉例來說，保護構件120是環形的並且覆蓋晶圓固持件110的邊緣110e以保護邊緣110e免於沉積。沿著晶圓固持件110的周長延伸的保護構件120可被稱為邊環（edge ring）。保護構件120可包括能夠承受過程中涉及的化學物質和熱能的任何合適的材料。在一些實施例中，保護構件120為包括主環和被主環覆蓋的至少一個輔助環的多層環組件。在一些實施例中，主環和輔助環之間可形成間隙。舉例來說，主環可由鋁或其他合適的導電材料製成，而輔助環可由一或多個導電或絕緣材料製成。輔助環可被配置為有利於保護構件120的散熱，使得在處理過程中保護構件120的溫度可低於半導體晶圓上的溫度，從而使環組件上的沉積最小化。取決於製程和設計需求，保護構件120可包括其他合適的部件。

半導體設備10可包括位於腔室105頂部和晶圓固持件110上方的噴頭130，以用於將氣體引入腔室105中。舉例來說，在腔室105中的噴頭130和晶圓固持件110之間形成反應區域RA。在一些實施例中，至少一個氣體來源GS可操作地耦合到腔室105以使反應氣體（或載流氣體）藉由噴頭130流入腔室105。在一些實施例中，噴頭130可具有圓形設計，其中孔（未示出）均勻分佈在噴頭130周邊，以允許氣體分散到腔室105中。根據製程需求，噴頭130的孔可有多種配置方式。在一些實施例中，噴頭130作為上部電極，而晶圓固持件110作為下部電極。舉例來說，在電漿處理期間，射頻電源可施加到上部電極，而下部電極可保持在接地電位。舉例來說，晶圓固持件110在電漿處理期間與腔室105電性接地。雖然也有其他配置可執行沉積和電漿處理。

仍參照圖1，半導體設備10可包括設置在腔室105內部並在晶圓固持件110周圍的屏蔽結構140。屏蔽結構140可被配置來屏蔽腔室105的內側壁105W以保護腔室主體並防止洩漏。舉例來說，屏蔽結構140配置為將腔室105的內側壁105W與反應區域RA隔離。在一些實施例中，屏蔽結構140包括基底構件142、外部構件144和內部構件146。舉例來說，基底構件142設置在晶圓固持件110和腔室105的內側壁105W之間。在一些實施例中，基底構件142實體地緊靠腔室105的內側壁105W。作為另一種選擇，基底構件142可與腔室105的內側壁105W在空間上分開，並在基底構件的外側壁和腔室的內側壁之間形成間隙（未示出）。在一些實施例中，間距C2在基底構件142和晶圓固持件110之間，其中間距C2不為零。換句話說，基底構件142可與晶圓固持件110及設置在晶圓固持件110上的保護構件120在空間上分開。

在一些實施例中，外部構件144和內部構件146設置在基底構件142上並與基底構件142卡合。外部構件144可設置在內部構件146和腔室105的內側壁105W之間。在一些實施例中，外部構件144沿第一方向D1與內部構件146偏移，以與內部構件146橫向分離。在一些實施例中，外部構件144和內部構件146在第二方向D2上偏移，因此外部構件144可以可觸及的方式暴露出至少一部分的內部構件146。第二方向D2可以是大致上垂直於第一方向D1。為了便於描述，並不旨在將本文公開的結構限制於任何特定取向，第一方向D1可被稱為高度方向並且第二方向D2可被稱為寬度方向。在一些實施例中，外部構件144實體地緊靠腔室105的內側壁105W。作為另一種選擇，外部構件144可與腔室105的內側壁105W在空間上分開，並在其兩者之間形成間隙。

在一些實施例中，外部構件144比內部構件146薄。舉例來說，外部構件144的側向尺寸LD1（例如寬度或厚度）大致上小於內部構件146的最大側向尺寸（例如頂部寬度）LD2。在一些實施例中，外部構件144設置在基底構件142的外凸緣1421上，內部構件146設置在基底構件142的內凸緣1422上。舉例來說，外凸緣1421的側向尺寸（例如寬度或厚度）LD3大致上小於內凸緣1422的側向尺寸LD4。在一些實施例中，外凸緣1421的側向尺寸LD3大致上等於外部構件144的側向尺寸LD1，所以外部構件144大致上與基底構件142對齊。作為另一種選擇，外凸緣1421的側向尺寸LD3大於外部構件144的側向尺寸LD1。在一些實施例中，基底構件142的內凸緣1422的側向尺寸LD4大於內部構件146的底部寬度LD5。作為另一種選擇，底部寬度LD5和側向尺寸LD3可大致上相等。

繼續參照圖1，外部構件144可被配置為將腔室105中的內側壁105W與反應區域RA隔離以避免洩漏（例如電漿洩漏）。在一些實施例中，內部構件146限制了反應區域RA。在一些實施例中，於電漿處理期間，內部構件146是電性浮置的。在一些實施例中，內部構件146可被配置為用於限制排氣泵浦通道，而外部構件144可被配置為用於形成泵浦通道的外壁。舉例來說，真空泵（未示出）連接到泵浦通道以將廢氣從腔室105排出。在一些實施例中，真空泵還用於控制腔室105內的壓力並根據需求而從腔室105中排出材料。

在一些實施例中，內部構件146是圓環結構。內部構件146可具有L形剖面，其中內部構件146的頂部寬度大於內部構件146的底部寬度。在一些實施例中，外部構件144可以是具有矩形剖面的圓環。但亦可適用其他形狀，其具體取決於設計需求。在一些實施例中，內部構件146和外部構件144是由相同的材料製成的。舉例來說、內部構件146和外部構件144是鋁環。在一些實施例中，基底構件142由不同於內部構件146和外部構件144的材料製成。舉例來說，基底構件142由陶瓷製成。基底構件142、內部構件146和外部構件144可由其他材料及/或不同形狀製成，只要所述材料可承受製程中涉及的化學物質和熱能，並且形狀可適當地屏蔽腔室主體即可。稍後將在以下附圖中描述屏蔽結構140的更多細節。

圖2是根據一些實施例的半導體設備的腔室的下部的示意性俯視圖。舉例來說，圖2示出當腔室打開（例如釋放腔室蓋）時從頂部看的半導體設備10的視圖。應注意的是，除非另有說明，否則在所有附圖中將用相同的附圖標記來表示相同的元件。

參照圖2和圖1，腔室105的內側壁105W是環形形式以環繞屏蔽結構140。舉例來說，設置在腔室105的內側壁105W之內的基底構件142從俯視圖來看是環狀的。設置在基底構件142上的內部構件146和外部構件144可彼此不實體接觸。外部構件144的頂部厚度LD1可小於內部構件146的頂部厚度LD2。舉例來說，設置在基底構件142的外圍上的外部構件144是一個環，其接近腔室105的內側壁105W。如從俯視圖所見，設置在基底構件142的內圍上的內部構件146也可以是環形的。考慮到這兩者在腔室105中的基底構件142上的位置，外部構件144可被視為外環，而內部構件146可被視為內環。

在一些實施例中，屏蔽結構140不與保護構件120和晶圓固持件110物理接觸。舉例來說，間距C2在保護構件120和基底構件142之間。在一些實施例中，間距C2是具有環形形狀的溝槽。在一些實施例中，晶圓固持件110的承載表面110s是盤狀的。從俯視圖看，設置在晶圓固持件110上的保護構件120可以是環形的。半導體晶圓W可設置在晶圓固持件110的承載表面110s上而不與保護構件120物理接觸。舉例來說，間距C1在半導體晶圓W和保護構件120之間並形成具有環形形狀的溝槽。

在一些實施例中，晶圓固持件110配備了移動機制（如圖3中標記的M1）以用於移動半導體晶圓W。舉例來說，移動機制包括多個頂針（lift pin）12，所述頂針12設置在晶圓固持件110的承載表面110s的接收孔內。在一些實施例中，頂針12被配置為從傳送機構（例如機械輸送葉片；未示出）抬升起待處理的半導體晶圓並將待處理的半導體晶圓釋放在晶圓固持件110的承載表面110s上以進行處理。在一些實施例中，在處理結束時，頂針12被配置為將經處理的半導體晶圓從處理位置下降到的傳送機構。應當理解的是，頂針12是出於說明性目的而繪示的，而各種數量、形狀和配置都在本公開的預期範圍內。

圖3是根據一些實施例的半導體設備的各種部件的示意性立體分解圖。舉例來說，屏蔽結構、保護構件、晶圓固持件、移動機制是分別提供的並且這些部件可組裝在腔室中。圖4是根據一些實施例的屏蔽結構的外部構件的立體放大示意圖，圖5是根據一些實施例的屏蔽結構的內部構件的立體放大示意圖，圖6是根據一些實施例的屏蔽結構的基底構件的立體放大示意圖，圖7是根據一些實施例的保護構件的立體放大示意圖，圖8是根據一些實施例的晶圓固持件和移動機制的立體放大示意圖。應注意的是，除非另有說明，否則在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的元件。

參照圖3-6並參照圖1-2，屏蔽結構140可包括基底構件142、外部構件144和內部構件146。在一些實施例中，基底構件142、外部構件144和內部構件146是環形的。在一些實施例中，基底構件142的最外周大致上等於外部構件144的外周。在一些實施例中，如圖5所示，內部構件146包括側壁146W和窗口WD1，所述側壁146W定義內部空間146I和外部空間146O的側壁146W，所述窗口WD1在側壁146W上以沿內部構件146的徑向方向RD1與內部空間146I和外部空間146O連通。側壁146W可包括面向內部空間146I的內表面146IW、與內表面146IW相對的外表面146OW以及連接內部空間146I和外部空間146O的窗口WD1。窗口WD1可形成為用於傳送半導體晶圓的細長狹槽。

在一些實施例中，基底構件142具有窗口WD2，所述窗口WD2對應於內部構件146的窗口WD1。窗口WD2可具有與窗口WD1相似的形狀和尺寸，以用於轉移半導體晶圓。舉例來說，如圖6所示，基底構件142包括側壁142W和窗口WD2，所述側壁142W定義內部空間142I和外部空間142O，所述窗口WD2在側壁142W上以沿著基底構件142的徑向方向RD2與內部空間142I和外部空間142O連通。側壁142W可包括面向內部空間142I的內表面142IW、與內表面142IW相對的外表面142OW以及連接內部空間142I和外部空間142O的窗口WD2。舉例來說，基底構件142的窗口WD2和內部構件146的窗口WD1對齊並相互連通，以作為晶圓傳送槽，使半導體晶圓W穿過所述傳送槽而傳送進腔室105內/傳送到腔室105外。

繼續參照圖1和圖3-6，在一些實施例中，外部構件144具有無窗口的側壁144W。舉例來說，如圖4所示，側壁144W是封閉的側壁，所述側壁144W定義了內部空間144I和外部空間144O，並且內部空間144I和外部空間144O並不沿外部構件144的任何徑向方向RD3相互連通。如圖1的剖面圖所示，外部構件144和內部構件146可在高度方向和寬度方向彼此相對偏移。組裝在一起後，外部構件144可以可觸及的方式暴露出內部構件146的窗口WD1和基底構件142的窗口WD2（如圖12所示）。在一些實施例中，外部構件144設計為具有最佳尺寸，以配合腔室105的內側壁105W和基底構件142之間的間隙。舉例來說，外部構件144的厚度LD1在約2.5mm和約5mm的範圍內。外部構件144可設計為具有最佳高度，以使在關閉蓋子後，外部構件144不會干擾到腔室的蓋子。舉例來說，外部構件144的高度LH1的範圍從約23.5mm到約28.0mm。應當理解的是，厚度和高度的這些值是作為示例並可根據腔室設計和製程需求而不同。

在一些實施例中，藉由將外部構件144配置為無窗口，可使外部構件144在處理過程中不會變形。已觀察到的是，當外部構件在側壁上設置窗口（例如觀測窗口）時，顆粒或污染物可能會堆積在外部構件的窗口的框架上，這可能會導致污染腔室。此外，已觀察到的是，當外部構件具有窗口時，外部構件發生變形並可能導致腔室壁成弧型。這可能會導致電漿的放電條件發生變化，而產生高頻反射波。腔室中的電漿可能會變得不穩定而無法適當地執行預定的電漿處理，這會對產量產生不利影響。在說明性的實施例中，外部構件144不具有窗口/狹槽，以避免處理過程中的變形，從而消除了外部構件變形所引起的腔室弧化的問題。外部構件144的高度可設計為防止外部構件144干擾腔室蓋。外部構件144的厚度可足夠厚，使清洗外部構件144時不會發生變形。外部構件144的圓度可在清洗前後大致上保持不變。

仍參照圖3和參照圖1和圖7-8，保護構件120可以是環形形式。晶圓固持件110可具有低於承載表面110s的邊緣110e。舉例來說，晶圓固持件110包括外圍凹槽，保護構件120設置在所述外圍凹槽上，如圖1所示。在一些實施例中，晶圓固持件110的最外周可大致上等於保護構件120的外周。作為另一種選擇，保護構件120的外周長大致上大於晶圓固持件110的最外周。在一些實施例中，提供帶（strap）ST以牢固地連接保護構件120和晶圓固持件110。舉例來說，在安裝時，帶ST設置接收凹槽ST’內，所述凹槽ST’在保護構件120和晶圓固持件110的側壁上。舉例來說，保護構件120和晶圓固持件110的凹槽ST’的組合輪廓和帶ST的輪廓大致上互補。將結合圖9描述更多細節。

繼續參照圖3並參照圖1和圖8，晶圓固持件110可配備有用於移動半導體晶圓W的移動機制M1。舉例來說，移動機制M1的頂針12分佈在晶圓固持件110的承載表面110s上，並配置成執行往復運動以使半導體晶圓W上升及下降。移動機制M1可包括環狀板材14和管16，其被配置為在抬升半導體晶圓W時支撐頂針12。須注意的是，移動機制M1可包含更多的組件（如驅動器、齒輪、軸、致動器等）或任何合適的手段來改變半導體晶圓在腔室中的位置，而此處示出的移動機制M1僅用於說明目的。

圖9是根據一些實施例示出使用帶將保護構件貼合到晶圓固持件的立體放大示意圖。應注意的是，除非另有說明，否則在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的元件。

參照圖9並參照圖3和圖8，保護構件120設置在晶圓固持件110上並圍繞晶圓固持件110的承載表面110s。間距C1可形成在保護構件120和晶圓固持件110的承載表面110s之間。在一些實施例中，帶ST設置在保護構件120和晶圓固持件110的側壁上的凹槽ST’中並牢固地附著在保護構件120和晶圓固持件110上。舉例來說，帶ST以垂直的方式設置並從保護構件120的側壁延伸到晶圓固持件110的側壁。帶ST可使用任何合適的固定裝置與保護構件120和晶圓固持件110接合。舉例來說，帶ST由任何合適的導電材料製成。在一些實施例中，帶ST被稱為射頻帶（RF strap）。在一些實施例中，在操作過程中，帶ST被配置為幫助將保護構件120保持在加熱電位（heater potential），並且保護構件120和晶圓固持件110之間的電阻可保持在期望值或範圍內。

圖10-12是根據一些實施例示出將屏蔽結構放置在腔室中的各種階段的立體局部示意圖。應注意的是，除非另有說明，否則在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的元件。

參照圖10和圖3，基底構件142可設置在腔室105中。在一些實施例中，保護構件120在放置基底構件142之前便安裝在晶圓固持件110上。在一些實施例中，基底構件142的窗口WD2與腔室105的傳送端口（未標記）對齊，以用於將半導體晶圓傳送進/出腔室105。在一些實施例，基底構件142的窗口WD2也可對應於晶圓固持件110的承載表面110s，以用於將半導體晶圓放在晶圓固持件110的承載表面110s上。

參照圖11和圖3，隨後，內部構件146可放置在基底構件142上。舉例來說，內部構件146與基底構件142的內周卡合。在一些實施例中，內部構件146的窗口WD1與基底構件142的窗口WD2對齊。窗口（WD1和WD2）可在腔室105和外部環境之間形成傳送通道，以用於將半導體晶圓傳入/傳出腔室105。

參考圖12和圖3，在放置內部構件146之後，外部構件144可設置在基底構件142上。作為另一種選擇，可改變放置內部構件146和放置外部構件144的順序。舉例來說，在放置內部構件146之前，先放置外部構件144。在一些實施例中，外部構件144與基底構件142的外周卡合，而不會阻擋由窗口（WD1和WD2）形成的傳送通道。舉例來說，傳送通道位於外部構件144下方。以此方式，外部構件144不會干擾半導體晶圓的傳送。

圖13是根據一些實施例示出組裝後的半導體設備的腔室的立體示意圖。應注意的是，圖13中的半導體設備是以簡化的方式繪示的。除非另有說明，否則在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同的元件。

參照圖13和圖1，提供了包括腔室蓋106和腔室主體105的半導體設備10。腔室蓋106可樞轉地耦接到腔室主體105。在一些實施例中，噴頭裝在腔室蓋106上，並且晶圓固持件110、保護構件120和屏蔽結構140組裝在腔室主體105上。腔室蓋106和腔室主體105可由諸如鋼、不銹鋼、鎳、鋁、其合金、其組合、或對各種處理材料呈惰性的任何合適的材料製成。舉例來說，在腔室蓋106放下時，設置在腔室蓋106上的密封構件1061與腔室主體105接觸，而形成密閉空間。在一些實施例中，密封構件1061是O形圈或其他密封部件或可壓縮部件，其與腔室主體105接觸以充分形成氣密密封。但密封構件1061可用任何合適的裝置代替，使腔室蓋覆蓋腔室主體時可形成密封空間。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室、晶圓固持件和屏蔽結構。腔室包括反應區域，晶圓固持件設置在所述腔室中以固持所述半導體晶圓，反應區域在半導體晶圓之上。屏蔽結構設置在所述腔室中並將所述腔室的內側壁與所述反應區域隔離。屏蔽結構包括基底構件、第一構件和第二構件。基底構件設置在所述腔室的所述內側壁和所述晶圓固持件之間。第一構件設置在所述基底構件上且不具窗口。第二構件設置在所述基底構件上且在所述第一構件內，第二構件包括具有第一窗口的側壁以傳送所述半導體晶圓。

在一些實施例中，所述基底構件包括具有第二窗口的側壁，並且所述第二構件的所述第一窗口與所述基底構件的所述第二窗口連通以傳送所述半導體晶圓。在一些實施例中，所述第一構件和所述第二構件為環形。在一些實施例中，所述第一構件和所述第二構件彼此在高度方向上偏移，並且所述第二構件的所述第一窗口被所述第一構件以可觸及的方式暴露出來。在一些實施例中，所述第一構件的厚度小於所述第二構件的厚度。在一些實施例中，所述屏蔽結構安裝在所述腔室上並與所述晶圓固持件在空間上分隔開。在一些實施例中，所述基底構件包括內凸緣和外凸緣，所述第一構件設置在所述外凸緣上，所述第二構件設置在所述內凸緣上。在一些實施例中，所述外凸緣包括寬度，所述寬度小於所述內凸緣的寬度。在一些實施例中，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備還包括保護構件，保護構件設置在所述晶圓固持件外圍並圍繞所述晶圓固持件的承載表面，所述半導體晶圓設置在所述承載表面上。在一些實施例中，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備還包括噴頭，噴頭設置在所述晶圓固持件之上以在所述反應區域中產生電漿，其中所述晶圓固持件包括加熱器以加熱放置在其上的所述半導體晶圓。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室和設置在所述腔室中的屏蔽結構。腔室包括在所述半導體晶圓之上的反應區域，而屏蔽結構將所述腔室的內側壁與所述反應區域隔離。屏蔽結構包括基底構件、內環和外環。基底構件包括具有第一窗口的側壁，所述基底構件的所述側壁圍繞所述腔室的所述內側壁設置。內環設置在所述基底構件上並包括具有第二窗口的側壁，所述基底構件的所述第一窗口與所述內環的所述第二窗口連通以傳送所述半導體晶圓。外環設置在所述基底構件上並設置在所述腔室的所述內側壁和所述內環之間，所述外環包括不具窗口的封閉側壁。

在一些實施例中，所述外環和所述內環在高度方向上相互偏移，並且所述內環的所述第二窗口被所述外環以可觸及的方式暴露出來。在一些實施例中，所述外環比所述內環薄。在一些實施例中，所述基底構件包括內凸緣和外凸緣，所述外環設置在所述外凸緣上，並且所述內環設置在所述內凸緣上。在一些實施例中，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備還包括晶圓固持件，晶圓固持件設置在所述腔室中並承載所述半導體晶圓，所述晶圓固持件包括加熱機制，並且所述屏蔽結構與所述晶圓固持件在空間上分隔開。在一些實施例中，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備還包括保護構件，保護構件設置在所述晶圓固持件的外圍，所述保護構件與所述晶圓固持件的承載表面在空間上分隔開，所述半導體晶圓設置在所述承載表面上。

根據一些實施例，用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備包括腔室、晶圓固持件和屏蔽結構。腔室包括在所述半導體晶圓上方的反應區域，晶圓固持件設置在所述腔室中並包括承載表面，所述半導體晶圓設置在所述承載表面上。屏蔽結構設置在所述腔室中並設置在所述腔室的內側壁和所述晶圓固持件之間。屏蔽結構包括內環和外環。內環包括和第一窗口並定義了第一內部空間和第一外部空間，所述第一窗口在所述內環的徑向方向上連通所述第一外部空間和所述第一內部空間。外環設置在所述腔室的所述內側壁和所述的內環之間，所述外環定義了第二內部空間和第二外部空間，並且所述外環包括封閉側壁，所述封閉側壁在所述外環的徑向方向上阻擋所述第二內部空間與所述第二外部空間。

在一些實施例中，屏蔽結構還包括基底構件，基底構件設置在所述晶圓固持件和所述腔室的所述內側壁之間，所述內環是設置在所述基底構件內圍上，並且所述外環設置在所述基底構件外圍上。在一些實施例中，所述基底構件包括與所述內環的所述第一窗口連通的第二窗口。在一些實施例中，所述內環和所述外環彼此在高度方向和寬度方向上相對偏移。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:半導體設備 12:頂針 14:環狀板材 16:管 105:腔室、腔室主體 105W:內側壁 106:腔室蓋 110:晶圓固持件 110e:邊緣 110s:承載表面 112:加熱機制 120:保護構件 130:噴頭 140:屏蔽結構 142:基底構件 142I、144I、146I:內部空間 142IW、146IW:內表面 142O、144O、146O:外部空間 142OW、146OW:外表面 142W、144W、146W:側壁 144:外部構件 146:內部構件 1061:密封構件 1421:外凸緣 1422:內凸緣 C1、C2:間距 D1:第一方向 D2:第二方向 GS:氣體來源 LD1、LD3、LD4:側向尺寸、厚度 LD2:最大側向尺寸、頂部厚度 LD5:底部寬度 LH1:高度 M1:移動機制 RA:反應區域 RD1、RD2、RD3:徑向方向 ST:帶 ST’:凹槽 W:半導體晶圓 W1:基底層 W2:沉積層 WD1、WD2:窗口

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 圖1是根據一些實施例的用於處理半導體晶圓的半導體設備的示意性剖視圖。 圖2是根據一些實施例的半導體設備的腔室的下部的示意性俯視圖。 圖3是根據一些實施例的半導體設備的各種部件的示意性立體分解圖。 圖4是根據一些實施例的屏蔽結構的外部構件的立體放大示意圖。 圖5是根據一些實施例的屏蔽結構的內部構件的立體放大示意圖。 圖6是根據一些實施例的屏蔽結構的基底構件的立體放大示意圖。 圖7是根據一些實施例的保護構件的立體放大示意圖。 圖8是根據一些實施例的晶圓固持件和移動機制的立體放大示意圖。 圖9是根據一些實施例示出使用帶將保護構件貼合到晶圓固持件的立體放大示意圖。 圖10-12是根據一些實施例示出將屏蔽結構放置在腔室中的各種階段的立體局部示意圖。 圖13是根據一些實施例示出組裝後的半導體設備的腔室的立體示意圖。

12:頂針

14:環狀板材

16:管

110:晶圓固持件

120:保護構件

140:屏蔽結構

142:基底構件

142W、144W、146W:側壁

144:外部構件

146:內部構件

M1:移動機制

ST:帶

ST’:凹槽

WD1、WD2:窗口

Claims (1)

1. 一種用於在半導體晶圓上執行沉積製程的設備，包括： 腔室，包括反應區域； 晶圓固持件，設置在所述腔室中以固持所述半導體晶圓，所述反應區域在所述半導體晶圓之上；以及 屏蔽結構，設置在所述腔室中並將所述腔室的內側壁與所述反應區域隔離，所述屏蔽結構包括： 基底構件，設置在所述腔室的所述內側壁和所述晶圓固持件之間； 第一構件，設置在所述基底構件上且不具窗口；以及 第二構件，設置在所述基底構件上且在所述第一構件內，所述第二構件包括具有第一窗口的側壁以傳送所述半導體晶圓。

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