承载装置及半导体处理设备的制作方法

1.本技术涉及半导体处理领域，具体涉及一种承载装置及半导体处理设备。


背景技术：

2.在半导体制造领域，随着关键尺寸不断减小以及沟道深宽比不断增大，对沉积薄膜的台阶覆盖率要求越来越高。
3.采用半导体薄膜沉积设备在晶圆表面沉积形成薄膜时，进行沉积工艺的反应腔室内很容易出现颗粒物，具体原因在于，在使用薄膜沉积设备进行薄膜沉积时，放置晶圆的基座具备加热功能，环绕该基座设置的边缘环在热传导作用下，也会跟随基座升温，导致反应物沉积在边缘环上，在边缘环表面形成薄膜层，该薄膜层发生脱落后，就会在薄膜沉积设备的反应腔室内产生颗粒物，影响工艺生产的结果，降低工艺良率，且增加了薄膜沉积设备的维护保养次数，提高了使用薄膜沉积设备的成本。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术提供一种承载装置及半导体处理设备，能够减少基座向边缘环传导的热量，从而减少颗粒物的产生，提高薄膜制备过程中的工艺良率，还能够进一步的减小薄膜沉积设备的维护保养次数，减小使用薄膜沉积设备的成本。
5.本技术提供了一种承载装置，用于半导体处理设备，包括：基座，包括加热表面；边缘环，环绕所述加热表面设置，且所述边缘环与所述基座在平行于所述加热表面的平面上的投影至少部分重合；隔热结构，设置于所述基座和所述边缘环之间，用于隔开所述基座和边缘环的直接接触。
6.可选的，所述隔热结构与所述基座之间形成有间隙，且所述间隙在垂直所述加热表面方向上的尺寸至少为1mm。
7.可选的，所述隔热结构和所述边缘环环绕所述加热表面的侧面与所述基座之间具有空隙，所述基座的边缘区域具有垂直于所述加热表面的通气孔，所述通气孔与所述空隙连通。
8.可选的，所述隔热结构与所述边缘环一体化设置。
9.可选的，所述隔热结构焊接至所述边缘环的下表面。
10.可选的，所述隔热结构为不锈钢隔热垫、石棉隔热垫、气凝胶隔热垫、硅酸铝隔热垫以及岩棉隔热垫中的至少一种。
11.可选的，所述隔热结构的硬度大于所述边缘环的硬度。
12.可选的，所述隔热结构包括隔热壳体和填充于所述隔热壳体内的隔热体。
13.可选的，所述隔热壳体包括不锈钢壳体、石棉壳体、岩棉壳体、硅酸铝壳体以及气凝胶壳体，所述隔热体包括氢气、硅酸铝块、岩棉、石棉以及不锈钢中的至少一种。
14.本技术提供了一种半导体处理设备，包括上述承载装置。
15.本技术中的承载装置以及半导体处理设备通过设置隔热结构隔开基座和边缘环
的直接接触，使得基座的加热表面与边缘环之间的热传导可以被隔热结构阻断或降低，基座的温度难以传导到边缘环，在进行薄膜沉积操作时，减少了反应气体因边缘环的温度较高造成的沉积，边缘环上的成膜速率变慢，增大了零部件的使用寿命，减少了反应腔室内沉积材料脱落造成的颗粒物。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一实施例中的承载装置的结构示意图。
18.图2为本技术一实施例中的承载装置的局部放大示意图。
19.图3为本技术一实施例中的承载装置的局部放大示意图。
20.图4为本技术一实施例中的承载装置的局部放大示意图。
具体实施方式
21.为了解决上述问题，以下提出了一种承载装置及半导体处理设备，能够减小边缘环上薄膜的沉积速度，从而减少颗粒物的数量，并进一步的减少腔体的保养维护的频次。
22.以下结合附图及实施例，对所述承载装置及半导体处理设备作进一步的说明。
23.请参阅图1至图2，其中图1为本技术一实施例中的承载装置的结构示意图，图2为本技术一实施例中的承载装置的局部放大示意图。
24.本技术提供了一种承载装置，用于半导体处理设备，包括：基座106，包括加热表面110；边缘环205，环绕加热表面110设置，且所述边缘环与所述基座在平行于所述加热表面110的平面上的投影至少部分重合；隔热结构204，设置于所述基座106和边缘环205之间，用于隔开基座106和边缘环205的直接接触。
25.该实施例中，由于承载装置通过隔热结构204隔开基座106和边缘环205的直接接触，因此，边缘环205能够得到更好的隔热，基座106的温度难以传导到边缘环205，在进行薄膜沉积操作时，减小了反应气体因边缘环205的温度较高造成的沉积，边缘环205上的成膜速率变慢，增大了零部件的使用寿命，减少了反应腔室内沉积材料脱落造成的颗粒物。
26.在该实施例中，基座106的上表面即为加热表面110，该加热表面110具有加热功能。待处理的晶圆等可以放置在基座106的加热表面110，由基座106加热。该基座106由金属材质的加热器构成，使用到的金属材质可以是铝或不锈钢。
27.并且，基座106表面设置有通气孔，与气流组件(吹扫管路107和背压管路109)连通，可以朝向晶圆的背面提供背压气体，以及向腔室内吹扫气体。该通气孔吹扫出来的气体可以用来调整晶圆背面的压强，使晶圆能够在正面压强和背面压强的共同作用下，被吸附到基座106的加热表面110。通气孔吹扫出来的气体还可以在成膜阶段用于吹扫晶圆背面的反应气体，防止在晶圆背面和基座106上长膜。改变通气流量还可以调节晶圆表面沉积薄膜的厚度均匀性。
28.在使用承载装置制备晶圆表面的膜层时，基座106的加热表面110的温度较高。在
一些实施例中，基座106的加热表面110的温度甚至可以达到数百度。由于设置隔热结构204防止基座106与边缘环205的直接接触，因此，可以减弱加热表面110与边缘环205之间的热量传递。由于薄膜的沉积速率和温度呈正相关，温度越高沉积速率越快，因此，边缘环205上晶圆的沉积率变小，减小了因薄膜脱落而在腔室内部引入颗粒的几率，降低了对工艺结果的影响，提高了腔室零部件的使用寿命。
29.边缘环205环绕基座106设置且具有向下延伸的侧壁，可以用来保护基座106四周，防止基座106四周长膜，也可以用来固定晶圆位置，防止晶圆发生较大偏移。请参阅图3，为本技术一实施例中的承载装置的局部放大示意图。所述边缘环205可以通过螺钉210固定到基座106的边缘。需要注意的是，图2和图3是相同的视角，图3是螺钉固定位置的截面图，图2是没有螺钉固定位置的截面图。
30.在一种实施例中，由于晶圆通常放置在基座106的中心位置，因此，边缘环205与基座106同心设置，且边缘环205放置在基座106向外延伸的台阶上，覆盖此台阶并继续向下延伸。隔热结构204呈环状，并与边缘环205同心设置。
31.在一种实施例中，隔热结构在加热表面的投影面积小于或等于边缘环在加热表面的投影面积。在一种实施例中，隔热结构204在加热表面110的投影面积至少是边缘环205在加热表面110的投影面积的五分之四倍。
32.隔热结构204在加热表面110的投影的面积足够大，从而具有足够的隔热效果。实际上也可根据需要设置隔热结构204在加热表面110的投影的面积。在一些实施例中，隔热结构204在加热表面110的投影面积与边缘环205在加热表面110的投影面积相等。
33.隔热结构204本身的厚度也会影响隔热效果，在一种实施例中，隔热结构204的厚度为1mm到4mm。实际上也可根据需要设置隔热结构204的厚度。
34.边缘环205与基座106的距离越远，边缘环205的温度受到基座106的影响越小。在一些实施例中，边缘环205与基座106的最小距离大于或等于5mm。
35.在一些实施例中，隔热结构204与基座106之间形成有间隙230，且间隙230在垂直加热表面110方向上的尺寸至少为1mm，边缘环205与基座106之间仍具有空气夹层，空气夹层也能提供较好的隔热效果。
36.在图2所示的实施例中，隔热结构204包括隔热垫，隔热垫的下表面与基座106的上表面之间的间隙有1.3mm。
37.在一些实施例中，基座106的边缘区域表面形成有通气孔，隔热结构204和边缘环205环绕加热表面的侧面与基座之间具有空隙240，通气孔与空隙240连通，可以避免隔热结构204和边缘环205阻挡通气孔中吹扫的气体，影响通气孔对基座106侧面，以及对边缘环205内侧的气体吹扫效果。
38.例如，在mocvd设备中，在基座106表面形成有通气孔，这些通气孔包括设置在边缘环205与基座106之间的通气孔208(此处可以参阅图2)。隔热结构204环绕基座106的侧面与基座106之间在垂直于加热表面的方向上具有第一空隙，边缘环205环绕基座106的侧面与基座106在垂直于加热表面的方向上具有第二空隙，第一空隙与第二空隙连通。通气孔208设置在第一空隙与第二空隙连通形成的大的空隙240中，自通气孔208吹出的气体不会被边缘环205环绕基座106的侧面，以及隔热结构204环绕基座106的侧面阻挡，可以按照预先的气路实现对边缘环内侧以及基座106侧面的吹扫。
39.在其他的实施例中，隔热结构204和边缘环205也可以具有其他的形态，只要能够避开通气孔208的预设气路即可。
40.在一些实施例中，边缘环205为铝制结构。因此在一些实施例中，隔热结构204与边缘环205可以一体化设置，以增强边缘环205的强度，提高了整体边缘环205的强度，使得边缘环205的结构更加稳定，降低边缘环205发生形变的可能性，从而避免因边缘环205变形造成的气流变化。
41.并且，在隔热结构204与边缘环205一体化设置的实施例中，可以采用焊接的方式将隔热结构204焊接在边缘环205的下表面，无需通过螺钉210将隔热结构204固定到边缘环205上，精简了腔室结构，减少了螺钉210的使用，也减少了出现颗粒的风险，便于后期腔室维护。
42.在一些优选的实施例中，隔热结构204包括不锈钢隔热垫、石棉隔热垫、气凝胶隔热垫、硅酸铝隔热垫以及岩棉隔热垫中的至少一种。
43.在一实施例中，隔热结构的硬度大于边缘环的硬度。例如，选用不锈钢隔热垫或其他硬度较大的隔热垫，不仅可以隔开基座106以及边缘环205，还具有更高的硬度，可以对边缘环205起到更强的支撑作用，进一步的增强边缘环205的强度，降低边缘环205发生形变的可能性，从而避免因边缘环205变形造成的气流变化。
44.在一些其他的实施例中，边缘环205还具有与基座106的侧壁相对的第二表面，此处如图4所示，为一实施例中承载装置的局部放大示意图。在该实施例中，隔热结构204还包括设置到第二表面的延伸部220，延伸部220可以防止基座106与边缘环205的侧壁直接接触，造成边缘环205的温度上升。
45.在一些其他的实施例中，隔热结构204包括隔热壳体和填充于隔热壳体内的隔热体。在这些实施例中，隔热壳体构成的隔热腔，以及隔热壳体内填充的隔热棉等，都可以提供有一定的隔热效果，因此，该实施例中的隔热结构204也具有较好的隔热效果，可以有效降低基座106传导到边缘环205的热量。
46.在一些实施例中，隔热壳体包括不锈钢壳体、石棉壳体、岩棉壳体、硅酸铝壳体以及气凝胶壳体，所述隔热体包括氢气、硅酸铝块、岩棉、石棉以及不锈钢中的至少一种。
47.实际上，隔热壳体也可以采用其他具有较好的隔热功能的材质制备，也可根据需要选择隔热壳体内的填充物。
48.本技术还提供了一种半导体处理设备，包括上述承载装置。
49.在一些实施例中，半导体处理设备包括mocvd设备，基座106的温度可以为400℃左右。
50.mocvd设备是采用金属有机物化学气相沉积方法(metal-organic chemical vapor deposition，mocvd)形成薄膜的设备，能够将反应物质全部以有机金属化合物的气体分子形式，用载气(carrier gas)将反应源的饱和蒸气带至反应腔中，进行热分解反应而形成化合物半导体。
51.mocvd在形成金属或金属氮化物阻挡层和粘附层的工艺中表现出优异的台阶覆盖率和电阻率特性，成为先进阻挡层和粘附层工艺的重要实现方法，mocvd设备也成为集成电路制造的主流设备。
52.以上仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说
明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。