气相沉积晶圆温度控制结构的制作方法

1.本实用新型提供关于半导体化学气相沉积作业的结构，尤指应用于高温低压状态的气相沉积晶圆温度控制结构。


背景技术：

2.化学气相沉积为一种在晶圆的反应面，形成薄膜的重要手段，其将晶圆置入一反应腔中，对晶圆加热并使晶圆的反应面与反应气体接触而形成薄膜。在高温低压的气相沉积制程中，晶圆的反应面与反应气体的接触是否均匀、晶圆的加热温度是否精准与均匀，都直接影响薄膜形成的品质。
3.晶圆在反应腔中的加热方式，大多是对晶圆的非反应面提供一接触式加热片或加热器，透过接触导热的方式对提升晶圆的工作温度。在此过程中常常发生晶圆受热不均而过度曲翘，或晶圆边缘因接触周边固定装置而导致晶圆边缘温度落差过大或不均匀等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的，是在提供一种气相沉积晶圆温度控制结构，气相沉积晶圆温度控制结构包含：一晶圆承载装置，具有一晶圆定位通孔，晶圆定位通孔供一晶圆置入，晶圆定位通孔大于晶圆，以对应于晶圆的边缘形成一温控间距，晶圆定位通孔内设有多个承载指，以撑托晶圆的边缘；以及一温控气体供应单元，衔接于晶圆承载装置并朝向温控间距供应温控气体，以使温控气体通过晶圆的边缘。
5.在一实施例中，晶圆承载装置进一步包含一热源面，热源面与晶圆保持一受热间距，对晶圆提供辐射热。
6.在一实施例中，晶圆承载装置包含一碟盘以及一大盘模块，晶圆定位通孔设置在碟盘的中央，碟盘的边缘设有一呈环状的衔接部；碟盘定位于大盘模块，大盘模块具有至少一个碟盘槽，碟盘槽设有一环槽沟，以供衔接部置入；环槽沟衔接一入气引道，以引入温控气体于环槽沟中施力于衔接部使碟盘悬浮，环槽沟与衔接部之间具有通气间隙，以供温控气体的一部分通过后导向碟盘槽而进入温控间距，环槽沟衔接于一导出口，以供温控气体的其余部分排出。
7.在一实施例中，其中入气引道相对于与环槽沟的衔接角度的切线方向分量大于径向方向分量，使碟盘旋转。
8.相较于先前技术，本实用新型大幅降低晶圆的接触式热传导之外，更可透过温控气体对晶圆的边缘或非反应面进行温度调控，而使晶圆气相沉积的品质获得提升，又本实用新型独特的设计可广泛的运用于面上型、面下型气相沉积作业，以提供晶圆较佳的产品良率。
附图说明
9.图1为本实用新型最佳实施例的剖视图。
10.图2为本实用新型最佳实施例的碟盘与晶圆的立体分解图。
11.图3为本实用新型最佳实施例的碟盘与晶圆的立体剖视图。
12.图4为本实用新型最佳实施例的俯视分解图。
13.附图标记列表：10
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晶圆承载装置；11
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碟盘；111
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晶圆定位通孔；111a
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温控间距；111b
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承载指；112
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衔接部；12
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大盘模块；12a
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下大盘；12b
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上大盘；121
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碟盘槽；122
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环槽沟；122a
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通气间隙；123
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热源面；123a
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受热间距；124
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入气引道；125
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导出口；20
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温控气体供应单元；30
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晶圆；30a
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反应面；30b
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非反应面；40
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加热器。
具体实施方式
14.请参阅图1至图3所示，气相沉积晶圆温度控制结构包含一晶圆承载装置10以及一温控气体供应单元20。晶圆承载装置10是用容置且承载至少一晶圆30，晶圆30的一面为用于进行气相沉积的反应面30a，另一面为非反应面30b。温控气体供应单元20衔接于晶圆承载装置10，以供应温控气体，并使温控气体通过晶圆30的边缘或非反应面30b。本实施例是以反应面30a向下的面下型气相沉积制程举例说明，然而实际操作时，气相沉积晶圆温度控制结构亦可运用于反应面30a向上的面上型气相沉积制程。
15.晶圆承载装置10包含一碟盘11以及一大盘模块12，碟盘11定位于大盘模块12。碟盘11的中央设有一晶圆定位通孔111，晶圆定位通孔111大于晶圆30，以对应于晶圆30的边缘形成一温控间距111a，晶圆定位通孔111内设有多个承载指111b，以撑托晶圆30的边缘，使晶圆30能够被定位在晶圆定位通孔111之中。
16.碟盘11的边缘设有一呈环状的衔接部112，大盘模块12包含一下大盘12a以及一上大盘12b，下大盘12a设有一碟盘槽121，碟盘槽121设有一环槽沟122，以供衔接部112置入，当下大盘12a与上大盘12b闭合时，会将碟盘槽121的上方封闭。
17.晶圆承载装置10对应于晶圆30的非反应面设有一热源面123，此实施例是以上大盘12b的底面作为热源面123，上大盘12b的上方设有一加热器40可对上大盘12b进行加热，热源面123与晶圆30的非反应面30b保持一受热间距123a并对晶圆30提供辐射热。
18.环槽沟122衔接一入气引道124，温控气体供应单元20衔接于入气引道124，以对入气引道124提供温控气体，当温控气体注入环槽沟122后可施力于衔接部112使碟盘11悬浮，由此可利用碟盘11悬浮的高度调整非反应面30b相对于热源面123的距离，以调整受热间距123a。
19.环槽沟122与衔接部112之间具有通气间隙122a，以供温控气体的一部分通过后导向碟盘槽121而进入温控间距111a，环槽沟122衔接于一导出口125，以供温控气体的其余部分排出。
20.请参阅图4所示，下大盘12a可同时设置多个碟盘槽121，以供一个或多个碟盘11进行设置，本实施例入气引道124相对于与环槽沟122的衔接角度的切线方向分量大于径向方向分量，可使碟盘11旋转。
21.综合前述图1至图4的说明，本实施例所示的气相沉积晶圆温度控制结构，可用实现气相沉积晶圆温度控制方法，其减少了晶圆30与晶圆承载装置10之间的直接接触，并利
用温控气体控制晶圆30的温度变化，例如：在晶圆承载装置10中对应于晶圆30的边缘设置温控间距111a，减少晶圆30与晶圆承载装置20的接触性热传导，并对晶圆温控间距111a注入温控气体，使温控气体接触晶圆的边缘进行热传导，以控制晶圆30的温度变化。
22.其次，在晶圆承载装置10中设置热源面123，并使热源面123与晶圆30的非反应面30b保持受热间距123a，可让热源面123对非反应面30，以非接触的方式传递辐射热，使晶圆30的受热效果相较于接触式热传导更为稳定。而将温控气体同时注入温控间距111a与受热间距123a时，能使整只晶圆30的温度被调控的更为均匀。
23.再者，在晶圆承载装置10中设置一碟盘11，以容置晶圆30，使温控间距111a形成于碟盘11与晶圆30之间，可使晶圆30能相对于晶圆承载装置10进行动态操作，例如可对碟盘11进行升降调整，以改变受热间距123a，或者以碟盘11的旋转带动晶圆30旋转，使非反应面30b所受到的辐射增温过程更为均匀，并同时使温控气体与晶圆30的边缘接触更为平均。
24.实施时，温控气体中可为包含氮气、氢气及氩气其中之一的气体，亦可包含氮气、氢气及氩气之中任二者或三者的混合气体。以使温控气体呈现出不同的带热效果。
25.以上所述，仅为举例说明本实用新型的较佳实施例，各图面中所示结构的大小、比例与仅为示意之用，例如晶圆30的厚度与宽度、温控间距111a的距离或受热间距123a的距离仅为说明示意者，并非以此限定实施的范围，凡是依本实用新型权利要求及说明书内容所作的简单置换及等效变化，皆属本创作的专利申请范畴。