基座以及包括该基座的用于制造晶片的设备的制作方法

基座以及包括该基座的用于制造晶片的设备
1.本技术要求于2020年3月9日提交的韩国专利申请第10-2020-0028928号的优先权，其内容在此以参见的方式纳入本文，如同在本文中充分阐述一样。


背景技术：
发明领域
2.实施例涉及一种基座以及包括该基座的用于制造晶片的设备，并且更具体地涉及一种在用于在晶片上沉积外延层的工序期间支承晶片的基座以及包括该基座的用于制造晶片的设备。背景技术
3.通常，硅晶片通过以下工序来制造：用于制备单晶锭的单晶生长工序、用于将锭块切成薄盘型晶片的切片工序、用于消除因对锭块进行切片而造成的晶片机械加工损伤的研磨工序、用于使晶片表面平滑的抛光工序以及用于使晶片表面平滑并从晶片表面去除磨料和杂质的清洁工序。
4.此外，进行薄膜沉积，其中在所制造的晶片的整个表面上生长外延层，并且在这种情况下，例如可使用气相沉积法。根据沉积材料沉积在晶片表面上时从气态到固态的变化，气相沉积法分为物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)。
5.此处，cvd是这样的方法：在该方法中，当沉积材料沉积在晶片的表面上时，沉积材料发生化学变化，并且这种cvd可允许薄膜或纳米结构高速沉积在很大的面积上，因此被普遍使用。此处，通过将晶片放置在基座上并向其供应气体，在晶片的整个表面上沉积外延层。
6.然而，使用常规基座在晶片表面上进行外延层的沉积带来以下问题。
7.由硅形成的晶片根据晶体定向可能表现出外延层的生长速率的变化，因此，根据晶体定向<100>和<110>，在晶片的各个部分上生长的外延层的厚度不同，因此晶片的平坦度可能较差。
8.进一步地，由于与晶片的其它区域相比，气体容易地渗透到晶片的槽口中，因此可能在晶片的槽口上以更大的厚度沉积外延层。
9.此外，为了控制由于晶片的自动掺杂和烘烤不足而引起的称为晕圈的异常沉积，多个通孔穿过基座而形成，以促进向下供应至晶片的背侧的气体的排出，但是，这可能导致对应于位于基座最外部分的通孔的晶片的背侧上的外延层的厚度增加。


技术实现要素：

10.因此，各实施例涉及一种基座和包括该基座的用于制造晶片的设备，该基座和设备基本上消除了由于现有技术的局限性和缺点而导致的一个或多个问题。
11.各实施例的目的是提供一种基座和包括该基座的用于制造晶片的设备，该基座和设备允许具有均匀厚度的外延层沉积在晶片的所有区域上而与晶体定向无关。
12.各实施例的另一个目的是提供一种基座和包括该基座的用于制造晶片的设备，该基座和设备允许沉积在晶片的槽口上的外延层具有与晶片的其它部分相似的厚度。
13.各实施例的又一个目的是提供一种基座和包括该基座的用于制造晶片的设备，该基座和设备允许在面向形成在基座中的通孔的区域中沉积在晶片的背侧上的外延层具有相对较大的厚度。
14.本公开的附加的优点、目标和特征将会在以下的说明书中部分地阐述，并且部分地会对本领域的技术人员来说在查阅下文时得以明白或可从本公开的实践中得以了解。本公开的目标和其它优点可借助在书面描述和其权利要求以及附图中具体指出的结构实现并达到。
15.在一种实施例中，基座包括：基底部分，该基底部分构造成面向晶片的中心区域；倾斜部分，该倾斜部分构造成围绕基底部分并且面向晶片的边缘区域；以及边沿部分，该边沿部分构造成围绕倾斜部分，其中，从基底部分的中心到边沿部分的内壁的距离是变化的。
16.边沿部分的内壁可包括具有距基底部分的中心的最小距离的四个点以及具有距基底部分的中心的最大距离的四个点，并且具有距基底部分的中心的最小距离的四个点可布置在围绕基底部分的中心彼此间隔开相同角度的位置处。
17.晶片的边缘和边沿部分的内壁在具有距基底部分的中心的最小距离的四个点处可彼此间隔开0.8mm至1.3mm。
18.晶片的边缘与边沿部分的内壁之间在具有距基底部分的中心的最小距离的四个点处的距离与晶片的边缘与边沿部分的内壁之间在具有距基底部分的中心最大的距离的四个点处的距离的比率可以是1：1.5至1：3.5。
19.具有距基底部分的中心最大的距离的四个点可布置在绕基底部分的中心彼此间隔相同角度的位置处。
20.具有距基底部分的中心最小的距离的四个点中的至少一个和具有距基底部分的中心最大的距离的四个点中的至少一个可交替地布置在边沿部分的内壁上。
21.边沿部分的内壁在具有距基底部分的中心最小的距离的四个点处可形成其曲率的不连续点。
22.在除了具有距基底部分的中心最小的距离的四个点以外的区域中，边沿部分的内壁可具有均匀的曲率。
23.可将晶片的具有晶体定向<110>的部分配置成面向具有距基底部分的中心最小的距离的四个点。
24.可将晶片的具有晶体定向<100>的部分配置成面向具有距基底部分的中心最大的距离的四个点。
25.在另外的实施例中，基座包括：基底部分，该基底部分构造成面向晶片的中心区域；倾斜部分，该倾斜部分构造成围绕基底部分并且面向晶片的边缘区域；以及边沿部分，该边沿部分构造成围绕倾斜部分，其中，倾斜部分的沿基座径向方向的宽度是变化的。
26.倾斜部分可包括构造成朝向基底部分的中心突出的第一区域，并且晶片的具有晶体定向<110>的部分可配置成与第一区域相邻。
27.在第一区域中，倾斜部分的沿水平方向的横截面可具有梯形形状，该梯形形状的短边可位于基底部分的中心方向上，而梯形形状的长边可位于边沿部分的方向上。
28.梯形形状的上侧和下侧的长度比可以是1:2。
29.梯形形状的高度可为1.5mm至3mm。
30.在另一种实施例中，基座包括：基底部分，该基座部分构造成面向晶片的中心区域，并且在其中具有多个通孔；倾斜部分，该倾斜部分构造成围绕基底部分并且面向晶片的边缘区域；以及边沿部分，该边沿部分构造成围绕倾斜部分，其中，通孔在与基底部分的中心间隔开130mm至140mm的区域中形成在基底部分的上表面中，并且晶片的直径为300mm。
31.通孔可相对于竖直方向倾斜地形成，使得从基底部分的中心到每个通孔在基底部分的上表面中的位置的距离和从基底部分的中心到对应的通孔在基底部分的下表面中的位置的距离是不同的。
32.在又一种实施例中，用于制造晶片的设备包括上述基座、构造成支承基座的基座支承件、构造成围绕基座的上盖和下盖、构造成向基座供应反应气体的气体供应部、以及构造成从围绕基座的周界区域排出反应气体的气体出口。
33.应当理解的是，本公开的以上一般描述和以下详细描述是示例性和说明性的，并且旨在提供对如所要求保护的本公开的进一步解释。
附图说明
34.包括于此以提供对本公开的进一步理解、并包含在本技术中且构成其一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：
35.图1是示出根据一种实施例的用于制造晶片的设备的视图；
36.图2是图1所示的基座的剖视图；
37.图3是图1所示的基座的平面图；
38.图4是示出了根据一种实施例的图1所示的基座的示意图；
39.图5至7是示出根据另一种实施例的图1所示的基座的示意图和剖视图；以及
40.图8是示出了根据又一种实施例的图1所示的基座的剖视图。
具体实施方式
41.现将参照附图中所示的实例详细描述本公开的示例性实施例。
42.本公开不限于本文公开的各实施例，并且可以各种不同的形式实现。提供这些实施例以使对本公开的描述彻底并且将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
43.此外，在以下对实施例的描述中，诸如“第一”、“第二”、“上”、“下”等相关术语不一定要求或暗示物质或元素之间的任何物理或逻辑关系或序列，并且仅用于将一种物质或元素与其它物质或元素区分开来。
44.图1是示出根据一种实施例的用于制造晶片的设备的视图。在下文中，将参照图1描述根据一种实施例的设备。
45.根据本实施例的用于制造晶片的设备1000可以是通过化学气相沉积在晶片表面上生长外延层的设备。更详细地，设备1000可以包括上衬套105、下衬套102、上盖106、下盖101、基座200、预热环108、基座支承件109、气体供应部103、气体出口104和主轴120。
46.连接于气体供应管线的气体供应部103可形成在设备1000的一侧，连接于气体排放管线的气体出口104可形成在设备1000的另一侧，并且可设置上盖106和下盖101。
47.下衬套102可配置成围绕基座200，并且上衬套105可设置在下衬套102的上方，从而面向下衬套102。预热环108是沿着与基座200相邻的下衬套102的内表面设置的环，安置于下衬套102上，并配置成围绕基座200，从而使供应至晶片的气体的温度均匀。
48.在外延反应期间其上安装有晶片的基座200可以是由碳石墨、碳化硅等形成的板。基座200由位于基座200下方的主轴120支承，并且由基座支承件109支承，该基座支承件109在朝向基座200的边缘的方向上从主轴120分支。
49.如图1所示，可在将基座200固定于具有与预热环108的高度相同的高度的第一位置的条件下执行外延工序，并且以下将描述基座200的构造。
50.为了制造外延晶片，通过将反应室内部加热至高温，经由气相沉积来生长外延膜。因此，当在外延膜的生长期间反应室中存在金属杂质或残留水分时，所制造的外延晶片被金属杂质污染，因此可能无法确保外延晶片的质量。
51.因此，在执行各种工序之后，对反应室进行预防性维护(pm)，并且在pm之后，水分残留在反应室中。可以通过执行反应室重新操准备作工序来去除残余水分，在该工序中，反应室内部的高温状态保持指定的时间，然后使用氢气进行烘烤。
52.图2是图1所示的基座的剖视图，图3是图1所示的基座的平面图。在下文中，将参照图2和3来描述图1所示的基座。
53.基座200包括基底部分a，该基底部分面向晶片背侧的中心区域；倾斜部分b，该倾斜部分围绕基底部分a，面向晶片背侧的边缘区域、支承晶片背侧的边缘区域并相对于水平方向或基底部分a倾斜；以及边沿部分c，该边沿部分围绕倾斜部分b。
54.倾斜部分b的内壁d可由于基底部分a与倾斜部分b之间的高度差而形成，边沿部分c的内壁e可由于倾斜部分b与边沿部分c之间的高度差而形成。
55.多个通孔可穿过基底部分a而形成，并且供应至晶片背侧的气体可经由通孔排出。
56.基座200的水平面可具有圆形形状，边沿部分c的边缘可具有对应于基座200的半径的半径r1，倾斜部分b的边缘可具有小于半径r1的半径r2，基底部分a的边缘可具有小于半径r2的半径r3，并且基底部分a的设有通孔的区域可具有小于半径r3的半径r4。
57.此处，边沿部分c的边缘、倾斜部分b的边缘、基底部分a的边缘、以及基底部分a的设有贯穿其而形成的通孔的区域可以形成具有相同中心的同心圆。
58.图4是示出了根据一种实施例的图1所示的基座的示意图。在下文中，将描述根据一种实施例的基座。
59.根据该实施例的基座200a可类似于图2和3中所示的基座200，除了从基底部分a的中心到基座200a的边沿部分c的内壁e的距离是变化的。因此，边沿部分c的沿基座200a的径向方向的宽度和倾斜部分b的沿基座200a的径向方向的宽度可能不均匀。
60.这种结构将描述如下。
61.边沿部分c的内壁e可包括具有距基底部分a的中心最小的距离的四个点p11、p12、p13和p14，以及具有距基底部分a的中心最大的距离四个点p21、p22、p23和p24。
62.进一步地，当晶片配置在基座200a的基底部分a上时，在点p11、p12、p13和p14处的从晶片边缘到边沿部分c的内壁e的距离d11、d12、d13和d14可相同，并且在点p21、p22、p23和p24处的从晶片边缘到边沿部分c的内壁e的距离d21、d22、d23和d24可相同。
63.例如，d11＝d12＝d13＝d14<d21＝d22＝d23＝d24。进一步地，d21＝d22＝d23＝
d24的值可以是d11＝d12＝d13＝d14的值的1.5倍到3.5倍。
64.进一步地，在点p11、p12、p13和p14处的从晶片边缘到边沿部分c的内壁e的距离d11、d12、d13和d14可以是0.8到1.3mm。
65.此外，点p11、p12、p13和p14可布置在围绕基底部分a的中心彼此间隔开相同角度的位置处。进一步地，点p21、p22、p23和p24可布置在围绕基底部分a的中心彼此间隔开相同角度的位置处。
66.点p11、p12、p13或p14中的至少一个和点p21、p22、p23或p24中的至少一个可交替布置。即，如图4所示，从点p11开始，点p21、点p12、点p22、点p13、点p23、点p14和点p24可沿顺时针方向顺序地布置。上述八个点p11-p24之间的角度θ1-θ8可以相同，并且为45
°
。
67.进一步地，边沿部分c的内壁e在点p11、p12、p13和p14处形成其曲率的不连续点，因此，边沿部分c的内壁e在点p11、p12、p13和p14处可具有尖锐的形状。
68.边沿部分c的除了点p11、p12、p13和p14之外的其它区域中的内壁e可具有平滑弯曲的形状，该形状具有预定曲率。例如，边沿部分c的除了点p11、p12、p13和p14之外的其它区域中的内壁e可具有均匀的曲率。
69.进一步地，晶片的具有晶体定向<110>的部分可布置成面向点p11、p12、p13和p14，并且晶片的具有晶体定向<100>的部分可以布置成面向点p21、p22、p23和p24。
70.尽管在附图中未示出，但是晶片的被布置成面向点p13的具有晶体定向<110>的部分可以是晶片的槽口。
71.在上述结构的情况下，在晶片的具有晶体定向<110>的部分以及晶片的与上述部分相邻的部分中，从基座200a的边沿部分c的内壁e到晶片的边缘的距离可小于在晶片的其它部分中的该距离。
72.通常，在晶片的具有晶体定向<110>的部分上的外延层的生长速率高于在晶片的具有晶体定向<100>的部分上的外延层的生长速率，且因此，外延层可在晶片的具有晶体定向<110>的部分上沉积出更大的厚度。
73.因此，当使用根据本实施例的基座200a将外延层沉积在晶片上时，向晶片的具有晶体定向<110>的部分供应的气体少于向晶片的其它部分供应的气体，因此，沉积在晶片的整个区域上的外延层可具有均匀的厚度。
74.图5至7是示出根据另一种实施例的图1所示的基座的示意图和剖视图。在下文中，将描述根据另一种实施例的基座。
75.根据该实施例的基座200b可构造成使得倾斜部分b的沿基座200b的径向方向的宽度发生变化。即，如图5所示，倾斜部分b可包括朝向基底部分a的中心突出的第一区域w，该第一区域w可以是面向晶片的槽口的区域，并且晶片的具有晶体定向<110>的部分可配置成与倾斜部分b的第一区域w相邻。
76.倾斜部分b的除了上述第一区域w以外的其它部分可称为第二区域。进一步地，在第二区域中，倾斜部分b的沿基座200b的径向方向的宽度可以是最大的。
77.即，如图5所示，在倾斜部分b的与晶片的槽口相邻的区域、即第一区域w中，倾斜部分b朝向基底部分a的中心突出，并且这种突起可具有梯形形状。
78.即，在第一区域w中，倾斜部分b的沿水平方向的横截面可具有梯形形状，该梯形形状的短边、即上边位于基底部分a的中心方向上，并且梯形形状的长边、即下边位于边沿部
分c的方向上。
79.例如，梯形形状的上侧的长度l1和下侧的长度l2之比可以是1:2。进一步地，梯形形状的高度h可为1.5mm至3mm。
80.在晶片的具有晶体定向<110>的部分上的外延层的生长速率高于在晶片的具有晶体定向<100>的部分上的外延层的生长速率，因此，外延层可在晶片的具有晶体定向<110>的部分上沉积出更大的厚度。
81.图6示出了在第一区域、即槽口区域中的基座的形状。
82.在图6所示的基座200b的第一区域中，倾斜部分b的内壁d与基底部分a的中心间隔开第五半径r5，并且边沿部分c的内壁e沿水平方向与倾斜部分b的内壁d间隔开第一距离k1。
83.图7示出了在第二区域中的基座的形状。
84.在图7所示的基座200b的第二区域中，倾斜部分b的内壁d与基底部分a的中心间隔开第六半径r6，并且边沿部分c的内壁e沿水平方向与倾斜部分b的内壁d间隔开第二距离k2。
85.即，由于在图6所示的第一区域中基座200b的倾斜部分b的水平距离大于图7所示的第二区域中基座200b的倾斜部分b的水平距离，因此倾斜部分b的内壁d可进一步朝向基底部分a的中心延伸，且由此，与第二区域中基底部分a的第六半径r6相比，第一区域中的基底部分a的第五半径r5可以减小。
86.因此，如图7所示，晶片的边缘区域的背侧配置成不仅面向基座200b的倾斜部分b而且面向基底部分a，因此可以向晶片的背侧供应足够量的气体。相比之下，如图6所示，在晶片的槽口和晶片的与其相邻的区域中，晶片的边缘区域的背侧配置成仅面向倾斜部分b，并且向背侧供应少量气体，因此，外延层可在晶片的背侧上沉积出小的厚度。
87.因此，当使用根据本实施例的基座200b将外延层沉积在晶片上时，在晶片的凹口中向晶片的背侧供应的气体量少于向晶片的其它部分供应的气体量，因此，沉积在晶片的整个区域上的外延层可具有均匀的厚度。
88.图8是示出了根据又一种实施例的图1所示的基座的剖视图。除了穿过基底部分a形成的通孔的形状以外，根据该实施例的基座200c可以类似于图2至7所示的基座200、200a和200b。
89.即，，多个通孔可穿过当晶片配置在基座200c的基底部分a上时面向晶片的中心区域的基底部分a而形成。进一步地，晶片的边缘区域可配置在基座200c的倾斜部分b上。此处，晶片的中心区域和边缘区域在物理上没有清楚地划分，并且可相对地确定为配置在基底部分a上的区域和配置在倾斜部分b上的区域。
90.此外，相应的通孔可相对于竖直方向从基底部分a的上表面到下表面倾斜地形成。如图8所示，一个通孔在基底部分a的下表面中的的位置可比该通孔在基底部分a的上表面中的位置更靠近基底部分a的中心。即，从基底部分a的中心到通孔在基底部分a的下表面中的位置的距离d2可小于从基底部分a的中心到通孔在基底部分a的上表面中的位置的距离d1。
91.尽管未在图1中示出，但是通孔的这种倾斜结构用于防止在基座200c下方的卤素灯发射的光直接到达晶片的背侧。
92.此处，从基底部分a的中心到通孔在基底部分a的上表面中的位置的距离d1可以是130mm到140mm，并且从基底部分a的中心到通孔在基底部分a的下表面中的位置的距离d2可
以小于距离d1，例如110mm到120mm。此处，将理解的是，当晶片的直径基本上为300mm时，晶片的直径可能不是正好为300mm并且可能有一些误差。
93.与根据本实施例的基座200c不同，当从基底部分a的中心到通孔在基底部分a的上表面中的位置的距离d1超过140mm时，气体可通过对应晶片的边缘区域中的通孔朝向基座的下表面排出，因此，气流增加，并且可增加沉积在晶片的边缘区域的背侧上的外延层的厚度。
94.进一步地，在根据本实施例的基座200c中，与常规基座相比，通孔穿过晶片的背侧的相对中心区域形成，从而能够防止沉积在晶片的边缘区域上的外延层的厚度增加。
95.如上所述，在根据一种实施例的基座和包括该基座的用于制造晶片的设备中，在晶片的具有晶体定向<110>的部分以及与其相邻的部分中，从基座的边沿部分的内壁到晶片的边缘区域的距离可以小于晶片的其它部分中的该距离，向晶片的具有晶体定向<110>的部分供应的气体量可比向晶片的其它部分供应的小，因此，沉积在晶片整个区域上的外延层可具有均匀的厚度。
96.进一步地，向晶片的槽口供应的气体量比向晶片的其它部分供应的气体量小，因此，沉积在晶片整个区域上的外延层可具有均匀的厚度。
97.此外，与常规基座相比，通孔穿过晶片的侧面的相对中心区域形成，从而能够防止沉积在晶片的边缘区域上的外延层的厚度增加。
98.本领域技术人员显然可对本公开作出各种改型和变化而不脱离本公开的精神和范围。因此，本发明覆盖落入由所附权利要求书和其等同物范围内的本公开的改型和变化。