[發明專利]半導體工藝設備中的承載裝置和半導體工藝設備

有效

• 申請號: 202110560026.1
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113308681B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 朱旭;姚明可;朱海云;馬振國;魏延寶
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/458
• 分類號: C23C16/458;C23C16/44;H01L21/687
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

本發明提供一種半導體工藝設備中的承載裝置和半導體工藝設備，該裝置包括基座和環繞在基座周圍的邊緣環，基座主體的外周面與邊緣環的內周面相對且相互間隔，形成第一環狀氣道，基座主體承載有晶圓時，邊緣環的上表面和晶圓的下表面相對且互相間隔，形成第二環狀氣道；第一環狀氣道與第二環狀氣道相連通，且在第一臺階部中設置有進氣氣道，進氣氣道的出氣端與第一環狀氣道相連通；第一環狀氣道在基座的徑向上的第一寬度以及第二環狀氣道在基座的軸向上的第二寬度均小于等于半導體工藝設備執行預設工藝時產生的等離子體鞘層的厚度的兩倍。本發明的技術方案，既能保證位于晶圓邊緣部分下方的氣道通暢，又能抑制晶圓背面在該氣道中發生放電或打火。

技術領域

本發明涉及半導體加工技術領域，具體地，涉及一種半導體工藝設備中的承載裝置和半導體工藝設備。

背景技術

金屬有機物化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，以下簡稱MOCVD)方法在形成金屬或金屬氮化物阻擋層和粘附層的工藝中表現出優異的臺階覆蓋率和電阻率特性，成為先進阻擋層和粘附層工藝的重要實現方法，MOCVD設備也成為集成電路制造的主流設備。

MOCVD方法使用金屬有機物作為金屬或金屬氮化物源，在高溫下源發生熱分解反應，碳、氫、氧等副產物以氣態形式被分離出去，金屬或金屬氮化物沉積形成薄膜。通常熱分解形成的薄膜含有較多雜質，薄膜的電阻率較高，需要使用等離子體對薄膜進行處理，以去除薄膜中的雜質降低電阻率。為了提高生產效率，實現上述薄膜制備方法的MOCVD設備需要在同一個腔室內完成薄膜熱沉積和原位等離子體處理，等離子體通常通過電容耦合射頻放電產生，這要求腔室既要滿足CVD工藝的流場和熱場要求，也要滿足射頻系統和防止異常放電的要求。

MOCVD設備進行成膜工藝時，需要將晶圓加熱到一定溫度，以使源發生穩定熱分解反應，要求放置晶圓的基座具備加熱功能。此種基座通常包括加熱器，且在該基座周圍環繞設置有邊緣環，并且基座與邊緣環彼此正對的區域設置有環形狹縫以形成邊緣吹掃氣道，晶圓放置在基座上時，其邊緣部分會遮擋上述邊緣吹掃氣道的部分開口。在進行熱沉積過程中，邊緣吹掃氣道通氣，避免了晶圓背面和側面的薄膜沉積，降低了邊緣環的溫度，減少了邊緣環表面的薄膜沉積。在等離子體處理過程中，邊緣吹掃氣道不通氣，但是，該氣道與腔室連通，通常采用絕緣材料制作的晶圓(金屬或金屬氮化物薄膜一般沉積在氧化硅基底上)表面積累電荷形成高電位，基座接地為零電位，這使得晶圓背面易于在處于等離子體環境和恒定電場中的邊緣吹掃氣道中發生放電或打火，從而可能會影響工藝穩定性和造成顆粒污染。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體工藝設備中的承載裝置和半導體工藝設備，其既能保證位于晶圓邊緣部分下方的氣道通暢，又能抑制晶圓背面在該氣道中發生放電或打火。

為實現上述目的，本發明提供了一種半導體工藝設備中的承載裝置，包括用于承載晶圓的基座和環繞在所述基座周圍的邊緣環，所述基座包括用于承載所述晶圓的基座主體和設置在所述基座主體的底部，且相對于所述基座主體的外周面凸出的第一臺階部；所述邊緣環設置在所述第一臺階部上；其中，所述基座主體的外徑小于所述晶圓的直徑，所述邊緣環的外徑大于所述晶圓的直徑；

所述基座主體的外周面與所述邊緣環的內周面相對且相互間隔，形成第一環狀氣道，所述基座主體承載有所述晶圓時，所述邊緣環的上表面和所述晶圓的下表面相對且互相間隔，形成第二環狀氣道；其中，所述第一環狀氣道與所述第二環狀氣道相連通，且在所述第一臺階部中設置有進氣氣道，所述進氣氣道的出氣端與所述第一環狀氣道相連通；

所述第一環狀氣道在所述基座的徑向上的第一寬度以及所述第二環狀氣道在所述基座的軸向上的第二寬度均小于等于所述半導體工藝設備執行預設工藝時產生的等離子體鞘層的厚度的兩倍。

可選的，所述邊緣環的上表面邊緣區域向上凸出形成第一環狀凸部，所述第一環狀凸部的上表面與所述晶圓的上表面齊平，所述第一環狀凸部的內周面與所述晶圓的側面之間的距離大于所述等離子體鞘層的厚度的兩倍。