石墨盘及其修复方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体制造技术，尤其涉及一种石墨盘及其修复方法。


背景技术：

2.金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition，mocvd)设备中的晶圆载体通常为石墨盘，它包括石墨本体和在石墨本体表面沉积的sic涂层。石墨本体失效主要是由于两者物理性能的差异，在mocvd沉积过程中，极端烘烤条件下所产生的频繁的、较大的温度差异，往往导致sic涂层先破损，然后导致石墨本体破损。此外，大尺寸石墨本体在沉积过程中的温度不均匀导致石墨本体和sic涂层的热应力剧增，而导致石墨本体表层的sic涂层破损，sic涂层破损之后nh3、h2通过破损之后的裂缝侵蚀包裹在sic涂层内侧的石墨本体，而加剧石墨本体的破损，且经过多个制程生产后，石墨本体变松散，形成破损的孔洞。
3.现有克服石墨盘破损的方法为，通过人工目检石墨盘上出现的裂缝，在sic涂层裂缝处覆盖新的sic涂层，但是，当石墨本体上的孔洞孔径大于6mm后则会导致mocvd垒晶过程中温度不均匀，且受气流影响明显。即使对孔洞处重新形成sic涂层，垒晶过程中温度均匀性及受气流影响等问题仍然存在，导致修复失败。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服因石墨盘表层涂层破损，导致石墨盘内部的石墨本体被侵蚀，导致的石墨盘的温度均匀性下降、易受气流影响和使用寿命显著降低的问题。
5.本发明的目的之一在于提供一种石墨盘的修复方法，所述石墨盘包括石墨本体和在石墨本体表面沉积的涂层，所述修复方法包括：
6.检测所述涂层是否存在裂缝；
7.若所述涂层存在裂缝，检测与所述裂缝对应的所述石墨本体是否出现孔洞；
8.若所述石墨本体上出现孔洞，且当所述孔洞的孔径大于预设孔径，则填充与所述孔洞匹配的石墨块至所述孔洞中。
9.作为可选的技术方案，所述预设孔径为大于等于6mm。
10.作为可选的技术方案，填充与所述孔洞匹配的石墨块至所述孔洞中包括：
11.清理所述孔洞内部松散的石墨本体，修整所述孔洞使其成特定形状，填充于与所述特定形状的孔洞相匹配的石墨块至其中。
12.作为可选的技术方案，打磨所述石墨块使得所述石墨块的从所述孔洞中露出的表面与所述石墨本体的表面相互齐平。
13.作为可选的技术方案，沉积修复涂层至被打磨后所述石墨块的表面，其中，所述修复涂层位于所述涂层的裂缝中。
14.作为可选的技术方案，所述特定形状的孔洞的深度小于所述石墨本体的厚度。
15.本发明还提供一种石墨盘，包括石墨本体和在石墨本体表面沉积的涂层，所述石
墨本体中形成有至少一个孔洞，所述孔洞中填充与所述孔洞匹配的石墨块。
16.作为可选的技术方案，所述至少一个孔洞，每一个孔洞的孔径大于等于6
㎜
。
17.作为可选的技术方案，所述石墨块的从对应的孔洞中露出的顶面与所述石墨本体的表面相互齐平。
18.作为可选的技术方案，每一孔洞的深度小于所述石墨本体的厚度。
19.与现有技术相比，本发明提出了一种新的修复方法及石墨盘，通过在石墨本体被侵蚀的形成的孔洞中填充与之匹配的石墨块，再沉积对应的修复涂层，形成修复后的石墨盘，修复后的石墨盘在半导体制程中具有好的温度均匀性和不易被反应腔室中的气流影响。另外，通过此方法修复受损的石墨盘，可显著提高受损的石墨盘的使用寿命。
20.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
21.图1为本发明中石墨盘的修复方法的流程图。
22.图2为本发明中提供的石墨盘的剖面示意图。
23.图3为图2中的石墨盘形成过程的剖面示意图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.如图1所示，提供一种石墨盘的修复方法，其能够有效修复现有的石墨盘的石墨本体被侵蚀形成的孔洞。
26.修复方法100包括：
27.s101，检测石墨盘10表层的涂层1是否存在裂缝3，若存在裂缝3，则执行s102；
28.s102，检测与裂缝3对应的石墨盘10内层的石墨本体2上是否出现孔洞4，若存在孔洞4，则执行s103；
29.s103，量测孔洞4的最大孔径，若最大孔径大于预设孔径，则执行s104；
30.s104，填充与孔洞4匹配的石墨块8至孔洞4中。
31.s101中，可通过目测的方法检验石墨盘10表层的涂层1上是否出现裂缝3，必要时可使用30倍放大镜查看，确认涂层1上是否出现裂缝3。
32.修复方法100的s102中还包括，若与裂缝3对应的石墨盘10的石墨本体2上未出现孔洞4，则执行s105；其中，s105沉积第一修复涂层(未图示)至上述裂缝3处，通过打磨技术，使得第一修复涂层与石墨盘表层的涂层1相互齐平。
33.s103中，预设孔径例如为6mm，石墨本体2因侵蚀形成孔洞4一般为不规则的孔洞，通过游标卡尺测量不规则的孔洞4内部的最大破损处的孔径，将此孔径称为“最大孔径”，当最大孔径大于6mm时，说明石墨本体2被严重侵蚀，仅通过步骤s105在孔洞3内沉积修复涂层已经不能使得石墨本体2恢复原先的功能。此时，需要通过填充新的与侵蚀形成的孔洞4相匹配的石墨块8才能形成完成对石墨本体2的修复，石墨块8填充完成后，再在石墨块8的顶面上沉积修复涂层，进而完成对石墨盘10的修复。
34.修复方法100的s103中还包括，若孔洞中的最大孔径小于预设孔径，例如：最大孔径小于6mm，则执行s106。其中，s106包括：清理孔洞4中的松散的石墨本体的碎片5(如图2所示)后，在孔洞4处沉积第二修复涂层，第二修复涂层覆盖在裂缝3和孔洞4中，完成对石墨盘10的修复。
35.s104中，填充与孔洞4匹配的石墨块8至孔洞4中包括，清理孔洞4’内部松散的石墨本体5’，修整孔洞4’使其成特定形状，填充于与特定形状的孔洞6相匹配的石墨块8至其中。其中，经过修整后的孔洞6的深度d1小于石墨本体2的厚度d2。当然，修整之前的孔洞4’的深度也需要小于石墨本体2的厚度d2。即，本发明中在对被侵蚀形成较大孔洞4’的石墨本体2修复时，其中，被侵蚀形成的孔洞4、4’为未贯穿石墨本体2的盲孔时，修复效果最佳。
36.本实施例中，上述特定形状最佳为圆柱形、立方体、长方体等结构。
37.本实施例中，依据测量的孔洞4’的最大孔径选择合适的钻头对孔洞进行修整，钻头在孔洞4’内修整，使其形成特定形状，此处特征形状为规则形状，主要是便于加工填充与其相匹配的石墨块8的形状。
38.s104中，当石墨块8被填充至修整后的孔洞6中，打磨石墨块8使得石墨块从孔洞6中露出的顶面81与石墨本体2的表面21相互齐平。石墨块8的顶面81与石墨本体2的表面21相互齐平后，执行s107。
39.s107包括沉积修复涂层11至裂缝7中，并覆盖石墨块8的顶面81上，且裂缝7处的修复涂层11的顶面与涂层1的表面111相互齐平。
40.本发明中，上述涂层1和修复涂层11，以及未图示的第一修复涂层和第二修复涂层均为sic涂层。
41.另外，s102中，若检测到石墨盘本体上出现多个孔洞时，针对每一孔洞依次执行上述s103至s107中的操作。
42.需要说明的是，当多个孔洞的最大孔径彼此不同时，可依据每一个孔洞的大小选择多种规格的钻头分别进行修整使其成特定形状，且修整后的多个孔洞的孔径彼此不完全相同，但不以此为限。在本发明的其他修复方法中，当多个孔洞的最大孔径彼此不同时，可依据测量到多个最大孔径中数值最大的一个选择最大规格的钻头分别对多个孔洞进行修整使其成特定形状，且修整后的多个孔洞的孔径彼此相同。
43.此外，本发明上述孔洞4可形成于石墨盘10的石墨本体2的任意位置。石墨本体2包括平坦处和凹陷处，凹陷处的顶面略低于平坦处的顶面，半导体制程中的外延片承载于凹陷处，其中，孔洞4可以是在平坦处、凹陷处或者跨越平坦处和凹陷处。当孔洞4跨越平坦处和凹陷处时，对孔洞4修整并填充石墨块后，打磨石墨块，使得石墨块嵌设于平坦处的表面与平坦处的顶面相互齐平，以及，打磨石墨块，使得石墨块嵌设于凹陷处的表面与凹陷处的顶面相互齐平。
44.如图2和图3所示，石墨盘在使用的过程中，因为涂层1和石墨本体2内外应力差异的问题，涂层1容易形成裂缝3，若裂缝3在人工目检时被遗漏或者未检出，则在后续的半导体制程中，因大量的腐蚀性气体的从裂缝3中侵入与石墨本体2发生反应，导致石墨本体2被侵蚀形成孔洞4，孔洞4中存在松散的碎片5。随着石墨盘的持续使用，石墨本体2被持续侵蚀，上述孔洞4逐渐变大形成的较大的孔洞4’，产生了更多的松散的碎片5’。
45.为了对石墨本体2上孔径大于6mm的孔洞4’进行修复，先通过钻头9对孔洞4’进行
修整，使其形成修整后的孔洞6。此时，修整后的孔洞6对应的涂层1上的裂缝7形状与其相同。其中，裂缝7的宽度w和圆柱形孔6的半径r相同。
46.提供圆柱形石墨块8，填充至修整后的孔洞6中，打磨石墨块8的顶面81使其与石墨本体2的表面21相互齐平。沉积修复涂层11至裂缝7中，修复涂层11覆盖石墨块8的顶面81，且修复涂层11的顶面与涂层1的表面111相互齐平。
47.其中，当石墨盘本体2因侵蚀形成有多个较大的孔洞4’时，每一孔洞可按照图1和图3中所述的修复方法和修复过程进行处理，不另赘述。
48.本发明中通过在石墨本体被侵蚀的孔径大于6mm的孔洞中填入与之匹配的石墨块8的方式进行修复，修复后的石墨盘10在半导体制程中，不存在温度不均匀和影响反应腔室气流流动的问题。另外，通过上述修复方法还可以显著提升石墨盘10的使用寿命，同时，石墨盘10的温度均匀性也可提升。
49.继续参照图2和图3，本发明中还提供一种石墨盘10，石墨盘10包括石墨本体2和沉积于石墨本体2表面的涂层1，其中，石墨本体2上包括至少一个孔洞6，每一孔洞6中填充与其相匹配的石墨块8。
50.在一较佳的实施方案中，石墨块8为圆柱体结构，孔洞6为圆柱形开孔。
51.在一较佳的实施方案中，石墨块8的从对应的孔洞6中露出的顶面81与所述石墨本体2的表面21相互齐平。
52.在一较佳的实施方案中，石墨块8的从孔洞6中露出的顶面81上沉积有修复涂层11，修复涂层11的表面与涂层1的表面111相互齐平。
53.在一较佳的实施方案中，涂层1对应孔洞6处具有裂缝7，修复涂层11沉积于裂缝11中，并覆盖裂缝11。
54.在一较佳的实施方案中，裂缝7的宽度w与孔洞6的孔径r相等。这是由于，经相同的钻头9处理后，孔洞4’和裂缝5’形成的裂缝7和孔洞6的形状和规格大致一致。
55.在一较佳的实施方案中，涂层1和修复涂层11分别为sic涂层。
56.在一较佳的实施方案中，至少一个孔洞6数量为多个时，多个孔洞6的孔径可以相同或者不同。
57.在一较佳的实施方案中，所述至少一个孔洞6中，每一孔洞6的直径大于等于6mm。
58.在一较佳的实施方案中，每一孔洞6的深度d1小于石墨本体2的厚度d2。
59.综上，本发明提出了一种新的修复方法，通过在石墨本体被侵蚀的形成的孔洞中填充与之匹配的石墨块，再沉积对应的修复涂层，使得修复后的石墨盘在半导体制程中具有好的温度均匀性和不易被反应腔室中的气流影响。另外，通过此方法修复受损的石墨盘，可显著提高受损的石墨盘的使用寿命。
60.当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。