TWM634329U

TWM634329U - 基座支撐部及包含基座支撐部的外延設備

Info

Publication number: TWM634329U
Application number: TW111201942U
Authority: TW
Inventors: 龐云玲; 姜勇; 傅時梁
Original assignee: 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-11-21
Also published as: CN216786305U

Abstract

本創作揭露了一種基座支撐部，基座支撐部包含：主支撐部，用於支撐基座；以及支撐引導部，用於支撐升降銷，支撐引導部包含支撐軸、沿著徑向延伸的複數個臂以及套筒。其中，臂的一端與支撐軸連接，臂的另一端與套筒連接，支撐引導部進一步包含通道，通道用於通入清潔氣體以防止沉積物沉積。本創作透過在支撐軸和臂中設置通入清潔氣體的通道，避免了污染物的沉積，且提高了外延製程的品質。

Description

基座支撐部及包含基座支撐部的外延設備

本創作涉及基座支撐部及包含基座支撐部的外延設備，基座支撐部用於支撐放置晶圓的基座，以在外延製程時在晶圓表面形成外延膜。

在半導體製造中，外延製程是在晶圓等基板上生長單晶薄膜的製程。對於外延製程而言，需要快速升溫，因此現有技術通常採用燈作為加熱組件，並將加熱組件分別設置在外延腔體的上頂蓋上方和下底蓋下方來為腔體提供熱量。由於加熱組件設置在下底蓋下方，因此用於支撐基座的基座支撐部一般採用具有複數個臂的軸以實現，其中臂的一端與基座邊緣連接，臂的另一端與軸連接，從而避免了軸直接與基座下表面的中央區域接觸，解決了基座中央區域的不均勻的熱分佈問題，複數個臂的倒置的傘狀分佈很好地讓下加熱組件的熱量均勻地輻射到基座的下表面。

然而，由於有部分製程氣體會穿過空隙到達基座的下表面，由於下加熱組件的作用，這些製程氣體將很快地沉積到了基座支撐部上，特別是在升降銷上和升降銷附近的臂上沉積物，由於升降銷上下移動將帶動沉積物並顆粒化，最終形成顆粒污染物，這些顆粒污染物會順著基座上用於放置升降銷的銷孔到達晶圓背面，從而影響外延製程的品質。

本創作的目的在於解決上述問題，並且提供一種能夠降低升降銷附近沉積物的基座支撐部，以及提供包含基座支撐部的外延設備以製作高品質外延晶圓。

本創作提供一種基座支撐部，其設置在用於處理晶圓的外延設備內，外延設備內設置有用於承載晶圓的基座，基座支撐部設置在基座的下方，基座進一步設置有用於頂起晶圓的升降銷，基座支撐部包含：主支撐部，用於支撐基座；以及支撐引導部，用於支撐升降銷，且主支撐部與支撐引導部同軸設置；其中，支撐引導部包含支撐軸、複數個沿著徑向延伸的臂以及套筒，其中，臂的一端與支撐軸連接，臂的另一端與套筒連接，臂位於主支撐部的上方；支撐引導部進一步包含通道，通道用於通入清潔氣體以防止沉積物沉積。

較佳地，主支撐部包含主支撐軸和沿著徑向延伸的複數個主臂，其中主臂的一端連接在主支撐軸上，主臂的另一端連接在基座的下方。

較佳地，主支撐軸和支撐軸同軸設置，且支撐軸插入到主支撐部的主支撐軸中。

較佳地，主支撐部配置為可垂直移動的，且支撐引導部同樣配置為可垂直移動的。

較佳地，主支撐部配置為可旋轉的，且支撐引導部配置為可隨主支撐部同步旋轉的。

較佳地，臂和主臂的數量均為三個。

較佳地，套筒包含筒體以及開口，開口用於容納基座上的升降銷。

較佳地，套筒進一步包含引導環，引導環設置在開口處，引導環用於在垂直方向上引導升降銷的移動。

較佳地，主支撐部和支撐引導部的材料均為石英。

較佳地，支撐軸和臂均為中空的，用於形成連通的通道。

較佳地，主支撐部進一步包含測溫裝置，主支撐部的主臂為中空的用以容納測溫裝置。

較佳地，測溫裝置包含感測器，感測器設置在基座的下表面。

較佳地，測溫裝置進一步包含導線與控制器，導線一端與感測器連接，另一端與控制器連接。

較佳地，進一步包含氣源，氣源與通道一端連接。

進一步地，本創作更揭露了一種外延設備，其包含：腔體，用於對晶圓進行處理；基座，用於支撐待處理的晶圓；複數個升降銷，其垂直地設置在基座中，用於在需要傳送晶圓時頂起晶圓；以及如上所述的基座支撐部，基座支撐部用於支撐基座。

本創作的優點在於：透過在支撐軸和臂中設置通入清潔氣體的通道，避免了污染物的沉積，且提高了外延製程的品質。

101:側壁

103:上頂蓋

105:加熱組件

107:基座

109:傳輸口

111:升降銷

113:預熱環

200:基座支撐部

300:主支撐部

301:主支撐軸

303:主臂

400:支撐引導部

401:支撐軸

403:臂

405:套筒

406:開口

407:引導環

408:筒體

409:通道

500:感測器

501:無線方式

g:清潔氣體

G,G1,G2:製程氣體

S1:製程位置

S2:傳輸位置

W:晶圓

圖1是本創作的外延設備的結構示意圖。

圖2是本創作的基座支撐部的局部示意圖。

以下參考附圖具體說明本創作的基座支撐部的實施方式。

圖1是本創作的外延設備的結構示意圖，如圖1所繪示，外延設備包含腔體、基座107、升降銷111、基座支撐部200、加熱組件105。其中，腔體包含側壁101、設置在側壁101上方的上頂蓋103以及設置在側壁101下方的下底蓋。在側壁101上開設有進氣口和出氣口，用於製程氣體G1的輸入和排出，在側壁101上進一步開設有傳輸口109，用於機械手臂的進入從而實現晶圓W的傳輸，其中一種較佳地方式為進氣口和出氣口在側壁101上的位置是相對的，從而形成製程氣體G1的流動方向，機械手臂從傳輸口109進入腔體的方向與製程氣體G1的流動方向垂直。基座107設置在腔體的內部，用於在製程過程中支撐晶圓W，基座107上進一步設置有複數個銷孔，用於放置升降銷111，升降銷111用於在需要傳輸晶圓W時將晶圓W頂起。基座支撐部200設置在基座107的下方，用於支撐基座107，並驅動基座107的升降及旋轉。加熱組件105包含上加熱組件和下加熱組件，上加熱組件設置在上頂蓋103的上方，下加熱組件設置在下底蓋的下方，由於上頂蓋103和下底蓋均為對熱輻射可通過的材料，例如較佳的材料為石英，因此上加熱組件和下加熱組件可以透過熱輻射分別加熱晶圓W的上表面和基座107的下表面，從而實現製程氣體G1在晶圓W上表面的外延沉積。

接續參照圖1，在基座107的周圍設置有預熱環113，預熱環113為環形，圍繞基座107設置，其作用是將製程氣體G預熱。然而，由於基座107需要升降以實現基片的傳輸，因此為避免預熱環113與基座107之間發生摩擦，預熱環113與基座之間不可避免的存在縫隙，因此當製程氣體G在進入腔體時，大部分製程氣體G1可以流向晶圓W的上表面，但是依然有少量的製程氣體G2會穿過縫隙到達基座107的下表面，而這部分製程氣體G2會沉積到升降銷111附近而形成沉積物。由於升降銷111的升降移動將導致沉積物的顆粒化且最終形成顆粒污染物，顆粒污染物會隨著升降銷111的移動從銷孔進入晶圓W的下表面，其將導致製程品質下降。

為了解決上述問題，本創作揭露了一種基座支撐部，接續參照圖1，基座支撐部200包含主支撐部300和支撐引導部400，支撐引導部400與主支撐部300同軸設置。

圖2是本創作的基座支撐部的局部示意圖。參照圖1至圖2，主支撐部300包含主支撐軸301以及複數個主臂303，主臂303的一端與基座107連接，主臂303的另一端與主支撐軸301的一端連接，主臂303與基座107的連接處位於基座107的周向邊緣附近，以減小熱傳遞對晶圓W邊緣處熱均勻性的影響。各主臂303均沿著徑向延伸，且各主臂303之間的間隔相同，複數個主臂303形成倒置的傘狀，作為較佳地實施方式，主臂303的數量為3個。

支撐引導部400包含支撐軸401、套筒405以及複數個臂403。臂403的一端與支撐軸401連接，臂403的另一端與套筒405連接。各臂403均沿著徑向延伸，且各臂403之間的間隔相同。主支撐部300的主支撐軸301和支撐軸401同軸設置，且支撐軸401插入到主支撐軸301中，複數個臂403均位於主支撐軸301的上方。作為較佳地實施方式，臂403的數量為3個。

套筒405包含筒體408、開口406以及引導環407，開口406設置在筒體408上方，用於容納設置在基座107上的升降銷111，引導環407設置在開口406處，引導環407用於在垂直方向上引導升降銷111的移動，以防止升降銷111移動時傾斜。

支撐引導部400進一步包含通道409，支撐軸401和臂403均為中空的，用以形成連通的通道409。如圖2所繪示，清潔氣體g從通道409通入，進入套筒405，並從套筒405的開口406流出，由於清潔氣體g的作用，從而避免了製程氣體G2沉積在套筒的開口以及升降銷111上，並防止了顆粒污染物的產生。

基座支撐部200進一步包含氣源，氣源用於容納和輸送清潔氣體g，具體地，氣源與支撐軸401的端部連接。

基座支撐部200進一步包含驅動裝置，用於驅動基座支撐部200的升降和旋轉。

作為較佳地實施方式，主支撐部300和支撐引導部400的材料均為對輻射可透過的材料，例如石英。

主支撐部300進一步包含測溫裝置，主支撐部的主臂303為中空的，用以容納測溫裝置，測溫裝置包含感測器500和控制器，感測器500用於測量溫度，控制器用於接收感測器500傳來的資料並對其處理，形成控制溫度的指令並發送。感測器500設置在基座的下表面，感測器500可以透過無線方式501傳輸資料給控制器，作為另一種較佳地實施方式，測溫裝置進一步包含導線，導線一端與感測器500連接，且另一端與控制器連接。

接下來，將參照圖1說明外延設備的運行方式。如圖1所繪示，基座107具有兩個位置：製程位置和傳輸位置，其中製程位置為外延製程時基座107所處的位置，傳輸位置為傳輸晶圓W時基座107所處的位置。

圖1中基座107所處的位置為製程位置，在圖1中以製程位置S1為標記，當基座107在製程位置S1時，晶圓W的高度大致與進氣口呈水平，製程氣體G從進氣口輸入腔體中，加熱組件105輻射出熱量，從而製程氣體G1在晶圓W 上實現外延沉積。為了保證溫度分佈在晶圓W上表面各區域的均勻性，基座107設置為可旋轉的。具體地，基座支撐部200由驅動裝置驅動旋轉，從而帶動基座107旋轉。在旋轉過程中，主支撐部300和支撐引導部400同步旋轉，升降銷111長度較長，其靠近套筒405一端的下端部插入在套筒405內(參照圖2)，從而很好地固定了升降銷111。

雖然圖1中並未繪示出基座107處於傳輸位置S2的情況，但是圖1中標記出了傳輸位置的大致位置，即傳輸位置S2。當基座107在傳輸位置S2時，晶圓W的高度大致與傳輸口109位置呈水平。在製程過程結束後，驅動裝置帶動主支撐部300和支撐引導部400同步下降，當基座107位於傳輸位置S2時，支撐引導部400停止下降，主支撐部300繼續下降，此時升降銷111會向下移動一個微小的位置，其下端部便與套筒405的底部接觸，此時升降銷111支撐住晶圓W不動，基座107隨著主支撐部300繼續下降一定高度後停止下降，隨後機械手臂從傳輸口109進入腔體，插入到晶圓W下方取走晶圓W。

需要說明的是，在本創作的實施例中，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於說明實施例，而不是指示或暗示所指定的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本創作的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於說明目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本創作中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以透過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域具有通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本創作中的具體含義。

儘管本創作的內容已經透過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的說明不應被認為是對本創作的限制。在本領域具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本創作的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本創作的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。