反应腔室及半导体工艺设备的制作方法

1.本发明涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种反应腔室及半导体工艺设备。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，智能手机、平板电脑等电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的产品。这些电子产品内部包括有许多半导体芯片，而半导体芯片的主要制造材料为晶圆。晶圆在加工的过程中需要刻蚀出线路图案，此工艺通常采用半导体(刻蚀或沉积)工艺设备对晶圆进行加工完成。
3.相关技术中，半导体工艺设备包括反应腔室，反应腔室内设置有静电卡盘，静电卡盘用于支撑晶圆，同时还能够对晶圆进行静电吸附，从而对晶圆的承载位置进行固定，防止晶圆在工艺过程中发生偏移。
4.为了判断晶圆是否已实现吸附或解吸附，相关技术中，静电卡盘的承载面开设有通气孔，当晶圆放置在静电卡盘上，通气孔与静电卡盘和晶圆之间的间隙连通，通气孔通入氦气，通过通入的氦气的流量，来判断晶圆是否吸附或解吸附成功。
5.然而，在判断解吸附或者吸附的过程中，当氦气流量设置不当时，容易将晶圆吹偏斜。晶圆在传输过程中由于晶圆的传输位置不准确，容易造成晶圆损坏，因此使得反应腔室的安全性和可靠性较差。


技术实现要素：

6.本发明公开一种反应腔室及半导体工艺设备，以解决反应腔室的安全性和可靠性较差的问题。
7.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
8.一种反应腔室，包括：
9.腔室本体；
10.静电卡盘，所述静电卡盘位于所述腔室本体内，所述静电卡盘用于承载晶圆；所述静电卡盘上设置有进气孔，用于向所述晶圆吹气；
11.多个位置检测件，多个所述位置检测件沿所述静电卡盘的周向间隔分布，用于检测所述进气孔向所述晶圆吹气时，所述晶圆是否偏离于所述静电卡盘上的预设位置；
12.纠偏机构，所述纠偏机构包括多个沿所述静电卡盘的周向间隔分布的驱动组件，多个所述驱动组件用于在所述位置检测件检测到所述晶圆偏离所述预设位置时相互配合，以将所述晶圆调整至所述预设位置。
13.一种半导体工艺设备，包括上述的反应腔室。
14.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
15.本发明公开的反应腔室中，多个位置检测件能够对晶圆在静电卡盘上的位置进行检测，当位置检测件检测到晶圆的位置偏移时，纠偏机构可对晶圆相对于静电卡盘的位置进行调节，以对晶圆在静电卡盘上的位置进行矫正。此方案中，位置检测件能够及时发现晶
圆的位置发生偏移，同时可通过纠偏机构对晶圆在静电卡盘上的位置进行矫正，因此使得晶圆的传输位置更准确，不容易使得晶圆损坏，从而提高了反应腔室的安全性和可靠性。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1为本发明实施例公开的反应腔室的结构示意图；
18.图2为本发明实施例公开的反应腔室的俯视图；
19.图3为本发明实施例公开的反应腔室的部分部件的剖视图；
20.图4为图2的局部放大图；
21.图5为本发明实施例公开的反应腔室的部分部件的剖视图。
22.附图标记说明：
23.100-腔室本体、200-静电卡盘、210-进气孔、300-位置检测件、401-第一驱动机构、402-第二驱动机构、403-第三驱动机构、404-第四驱动机构、411-驱动源、412-连接杆、413-推动块、500-聚焦环、510-容纳槽、600-晶圆、700-卡盘电极、800-氦气管路。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
26.如图1至图5所示，本发明实施例公开一种反应腔室，该反应腔室应用于半导体工艺设备。所公开的反应腔室包括腔室本体100、静电卡盘200和位置检测件300。
27.腔室本体100为反应腔室的基础部件，腔室本体100用于为反应腔室的其他组成部件提供安装基础。具体地，腔室本体100具有反应腔，晶圆600在反应腔内进行加工工艺。
28.静电卡盘200位于腔室本体100内，具体地，静电卡盘200位于反应腔内。静电卡盘200用于承载晶圆600，此时静电卡盘200用以支撑晶圆600，静电卡盘200用于在晶圆600进行加工时固定晶圆600。具体地，静电卡盘200与卡盘电极700相连接，卡盘电极700用于为静电卡盘200提供吸附电压，静电卡盘200具有吸附电压，进而能够吸附晶圆600，最终实现对晶圆600的固定。上述实施例中，静电卡盘200上设置有进气孔210，进气孔210用于向晶圆600吹气。具体地，进气孔210与氦气管路800相连接。晶圆600在进行工艺的过程中，氦气管路800通入的氦气能够对晶圆600进行降温。另外氦气管路800通入氦气还能够判断晶圆600是否成功吸附在静电卡盘200上，或晶圆600与静电卡盘200是否成功解吸附。晶圆600与静电卡盘200吸附或解吸附的判断方法下文中有详细说明，此处不做赘述。
29.多个位置检测件300沿静电卡盘200的周向间隔分布，用于检测进气孔210向晶圆600吹气时，晶圆600是否偏离于静电卡盘200上的预设位置。这里的晶圆是否偏离静电卡盘的预设位置，是指晶圆偏移在静电卡盘上的径向的预设位置。
30.纠偏机构包括多个沿静电卡盘200的周向间隔分布的驱动组件，多个驱动组件用
于在位置检测件300检测到晶圆600偏离预设位置时相互配合，以将晶圆600调整至预设位置。上述的预设位置是指径向的预设位置,因此纠偏机构用于调节晶圆600相对于静电卡盘200的径向位置。
31.当位置检测件300检测到晶圆600位置偏移时，纠偏机构可对晶圆600相对于静电卡盘200的径向位置进行调节，以对晶圆600在静电卡盘200上的径向位置进行矫正。也就是说，在位置检测件300发出报警的情况下，纠偏机构能够对晶圆600在静电卡盘200上的位置进行对中。
32.可选地，当晶圆600在静电卡盘200上的径向位置未偏移的情况下，晶圆600的中心轴线与静电卡盘200的中心轴线可以相重合，或者晶圆600的中心与静电卡盘200的中心在允许偏差范围内，因此晶圆600处于预设位置上，也就是说，晶圆600在静电卡盘上的位置处于中心位置。当晶圆600在静电卡盘200上的径向位置偏移的情况下，晶圆600的中心轴线与静电卡盘200的中心轴线不重合，或者晶圆600的中心与静电卡盘200的中心超出允许偏差范围，因此晶圆600未处于预设位置上。
33.具体的工作过程中，当晶圆600发生偏移时，位置检测件300被触发，位置检测件300发出报警信号，纠偏机构接收到报警信号后，对晶圆600相对于静电卡盘200的径向位置进行调节，以对晶圆600在静电卡盘200上的径向位置进行矫正。
34.可选地，位置检测件300可以为压力传感器，当晶圆600偏移时，晶圆600与位置检测件300相接触，从而对位置检测件300产生压力，位置检测件300可以输出偏移信号。或者，位置检测件300可以为光电传感器，当晶圆600偏移时，晶圆600遮挡住光电传感器的光信号，从而使得光电传感器产生光电信号，位置检测件300可以输出偏移信号。当位置传感器还可以为距离传感器，当晶圆600偏移时，晶圆600与距离传感器的相对距离发生变化，从而使得距离传感器产生报警信号，位置检测件300可以输出偏移信号。当然，位置检测件300还可以为其他结构，本文不作限制。
35.本技术公开的实施例中，位置检测件300能够及时发现晶圆600的径向方向偏移，同时可通过纠偏机构对晶圆600在静电卡盘200上的径向位置进行矫正，因此使得晶圆600的传输位置准确，不容易使得晶圆600损坏，从而提高了反应腔室的安全性和可靠性。
36.另外，多个驱动组件排布在静电卡盘200的多个方位上，因此能够实现对晶圆600的多方位调节，从而提高了晶圆600的纠偏效果。
37.此外，当位置检测件300检测到晶圆600的位置偏移时，多个驱动组件共同对晶圆600在静电卡盘200上的预设位置进行矫正。也就是说，晶圆600的位置发生偏移时，多个驱动组件共同移动，以对晶圆600的预设位置进行矫正。此方案相对于每个驱动组件单独运动的方式来说，能够提高晶圆600的纠偏效率和纠偏的精度。
38.具体地，驱动组件包括驱动源411、连接杆412和推动块413，驱动源411可以位于腔室本体100之外，腔室本体100的侧壁可以开设有通孔，连接杆412的一端可以与驱动源411相连接，连接杆412的另一端可以穿过通孔与推动块413相连接。多个推动块413沿静电卡盘200的周向间隔分布。驱动源411可用于通过连接杆412驱动推动块413沿静电卡盘200的径向移动。
39.当位置检测件300检测到晶圆600偏离预设位置时，多个驱动源411可驱动其对应的推动块413移动，以使多个推动块413共同朝向静电卡盘200的方向移动，以对晶圆600在
静电卡盘200上的预设位置进行矫正。
40.此方案中，驱动组件的零部件数量较少，传动方式简单。另外，反应腔室内在工艺时，需要电离工艺气体，电离后的工艺气体容易破坏驱动源411的内部结构，因此将驱动源411设置在腔室本体100之外，能够避免驱动源411被损坏，从而提高驱动源411的使用寿命。
41.可选地，驱动源411可以为气缸、液压缸或直线电机，当然驱动源411还可以为其他结构，本文不作限制。
42.本技术实施例中的驱动机构不限于电动结构，驱动组件可以为手动推杆，手动推杆的一端位于腔室本体100内，另一端位于腔室本体100之外。在位置检测件300发出被触发时，可以向内推动手动推杆移动，从而驱动晶圆600对中。
43.上述实施例中，驱动源411或者连接杆412与反应腔室之间可以设置有密封圈，从而防止反应腔室发生泄漏。
44.上述实施例中，晶圆600位于多个推动块413形成的空间内。当位置检测件300检测到晶圆600偏离预设位置时，晶圆超出预设位置的一侧的驱动源411驱动对应的连接杆412伸出，或者每个驱动源411驱动对应的连接杆412均伸出，连接杆412驱动其对应的推动块413朝向静电卡盘200移动，并且在矫正的过程中多个推动块413可共同配合，推动晶圆600朝向静电卡盘200的中心的方向移动，从而实现晶圆600的对中。当晶圆600的矫正至预设位置后，驱动源411驱动对应的连接杆412缩回，连接杆412驱动其对应的推动块413朝向背离静电卡盘200的方向移动，使得推动块413远离静电卡盘200。
45.为了进一步提高晶圆600的纠偏精度，在另一种可选的实施例中，多个推动块413可以位于同一圆周上，且多个推动块413所在的圆周与静电卡盘200同心。此方案中，每个推动块413与静电卡盘200的相对距离均相同，因此每个推动块413的移动距离相同，每个推动块413推动晶圆600的移动距离相同，因此晶圆600在每个方向的调节距离相同，不容易发生晶圆600在一个方向的过度调节，从而进一步提高了晶圆600的纠偏精度。
46.在另一种可选的实施例中，多个驱动组件可以分别包括第一驱动组件401、第二驱动组件402、第三驱动组件403和第四驱动组件404，第一驱动组件401和第三驱动组件403可以沿静电卡盘200的第一径向方向分布，且第一驱动组件401和第三驱动组件403可以沿第一径向方向驱动晶圆600移动。第二驱动组件402和第四驱动组件404可以沿静电卡盘200的第二径向方向分布，且第二驱动组件402和第四驱动组件404沿第二径向方向驱动晶圆600移动。其中，第一径向方向可以与第二径向方向相垂直。
47.此时，由于上述的四个驱动组件沿静电卡盘200的周向间隔分布，因此在同一径向方向上分布的两个驱动组件位于晶圆600的相背的两侧。因此第一驱动组件401和第三驱动组件403位于晶圆600的径向方向上相背的两侧，第二驱动组件402和第四驱动组件404可以位于晶圆600的径向方向上相背的两侧。第一驱动组件401可以沿第一径向方向的正方向驱动晶圆600移动，第三驱动组件403可以沿第一径向方向的负方向驱动晶圆600移动。第二驱动组件402可以沿第二径向方向的正方向驱动晶圆600移动，第四驱动组件404可以沿第二径向方向的负方向驱动晶圆600移动。正方向和负方向相反。这里的正方向和负方向均是指相应的驱动组件朝向静电卡盘200的中心轴线的方向，具体的，是指每个驱动组件的对应的推动块413朝向静电卡盘200的中心轴线的方向。
48.此方案中，静电卡盘200周向的四个分布的90
°
的位置上均设置驱动组件，从而能
够进一步提高晶圆600的矫正精度。
49.另外，静电卡盘200周向的四个分布的90
°
的位置上均设置驱动组件，既能够覆盖整个晶圆600的周向范围，又使得驱动组件的数量较少。
50.上述实施例中，反应腔室还可以包括聚焦环500，聚焦环500可以环绕静电卡盘200设置，聚焦环500可以提高晶圆600表面等离子体的均匀性，并对晶圆600的位置进行限位。由于聚焦环500环设在静电卡盘200的外侧，因此驱动机构的连接杆412需要高于聚焦环500的顶部，驱动机构的连接杆412在反应腔室内的高度过高容易与传输机械手等部件发生干涉。
51.基于此，在另一种可选的实施例中，聚焦环500可以开设有沿其径向的穿孔，连接杆412可以穿过穿孔与推动块413相连接，推动块413可以位于聚焦环500的内壁的一侧，具体地，推动块413可以位于聚焦环500与静电卡盘200之间。此时连接杆412穿过穿孔的一端可以与推动块413相连接。
52.此方案中，连接杆412从聚焦环500开设的穿孔穿出，因此连接杆412无需设置在聚焦环500的顶部位置，因此连接杆412在反应腔室内的安装位置较低，不容易与传输机械手等部件发生干涉，从而进一步提高了反应腔室的安全性和可靠性。
53.上述实施例中，推动块413可以位于聚焦环500与静电卡盘200之间。此时，聚焦环500与静电卡盘200之间需要预留出较大的间隙，从而满足推动块413的安装需求和移动需求。但是聚焦环500与静电卡盘200的间隙过大，容易使得较多的等离子体进入间隙内，因此使得晶圆600的边缘被过度刻蚀，并且聚焦环无法对晶圆600的位置进行限位。
54.为此，在另一种可选的实施例中，聚焦环500的内侧壁可以开设有容纳槽510，这里的内侧壁是指朝向静电卡盘200的一侧的侧壁。穿孔可以贯穿容纳槽510的侧壁，推动块413的至少部分可位于容纳槽510内。
55.此时，驱动机构的连接杆412缩回时，推动块413的至少部分可以位于容纳槽510内。当驱动机构的连接杆412伸出时，推动块413的至少部分可以伸出至容纳槽510，以驱动晶圆600移动。
56.此方案中，聚焦环500的内侧壁开设有容纳槽510可以用于容纳推动块413，因此使得聚集环与静电卡盘200之间的间隙较小，聚集环与静电卡盘200之间的间隙较小，进入间隙的等离子体较少，因此晶圆600的边缘不容易被过度刻蚀，并且对晶圆600能起到限位的作用，从而提高了晶圆600的良品率。
57.上述实施例中，当晶圆600偏斜时，晶圆600容易搭接在聚焦环500上，此时，当聚焦环500的顶面高于推动块413的顶面时，晶圆600的边缘容易高出推动块413的顶面，以使得推动块413难以推动晶圆600移动，从而使得晶圆600难以实现矫正。
58.基于此，在另一种可选的实施例中，推动块413的顶面可以凸出于聚焦环500的顶面。此方案能够避免晶圆600偏移预设位置过大，晶圆600的边缘搭在推动块413的顶面，因此进一步提高纠偏机构的纠偏范围。
59.上述实施例中，当推动块413的顶面凸出于聚焦环500的顶面的尺寸较大时，容易影响反应腔室内的气流场，因此容易影响晶圆600的工艺均匀性。当推动块413的顶面凸出于聚焦环500的顶面的尺寸较小时，晶圆600的边缘也容易高出推动块413的顶面，因此使得晶圆600难以实现矫正。
60.基于此，在另一种可选的实施例中，推动块413的顶面之间的距离可以大于或等于4mm，小于或等于6mm。此方案既能够保证晶圆600的边缘不容易凸出推动块413的顶面，又不容易影响反应腔室内的工艺气体的流场，从而使得晶圆600的工艺均匀性较好。
61.可选地，推动块413顶面凸出聚集环的顶面的距离可以为5mm，当然还可以为其他尺寸，本文不作限制。
62.在另一种可选的实施例中，位置检测件300的个数可以为三个，三个位置检测件300可以设置在静电卡盘200上，且沿静电卡盘200的周向均匀间隔分布。
63.具体的工作过程中，位置检测件300为光电传感器，当进气孔210吹出的气体吹偏晶圆600时，晶圆遮挡至少一个光电传感器的光线，被遮挡的光电传感器发出报警信号，从而输出晶圆600的偏移信号。
64.此方案中，光电传感器具有灵敏度及检测精度均较高的优点，因此能够进一步提高反应腔室的安全性和可靠性。
65.可选地，位置检测件300的数量可以为三个，相邻的两个位置检测件300之间的角度可以为120
°
，此时，三个位置检测件300均匀的分布在静电卡盘200的圆周上。
66.在另一种可选的实施例中，相邻的两个驱动组件之间设置有至少一个位置检测件300，在其中至少一个位置检测件300检测到晶圆600的预设位置偏移时，多个驱动组件共同驱动晶圆600移动，以使晶圆600对中。
67.上述实施例中，每个位置检测件300需要与多个驱动组件均相连接，此时位置检测件300需要引出多条线路，同时驱动组件也要引出多条线路，因此线路结构较为复杂。
68.基于此，在另一种可选的实施例中，反应腔室还可以包括控制器，控制器可以与多个位置检测件300均相连接，控制器可以与纠偏机构相连接，具体地，控制器可以与多个驱动源相连接。
69.当控制器用于在接收到至少一个位置检测件300测得的偏移信息时，控制纠偏机构的多个驱动组件相互配合，以将晶圆600调整至预设位置。
70.此方案中，多个位置检测件300可以通过控制器与纠偏机构相连接，位置检测件300将检测到的偏移信息传递至控制器，控制器控制纠偏机构对晶圆600的预设位置进行矫正。此时，无需多个位置检测件300与纠偏机构之间连接，因此使得纠偏机构与位置检测件300的电路结构简单。
71.可选地，控制器可以为反应腔室的总控制器，也可以为纠偏机构和位置检测件300单独设置的控制器。
72.本技术公开的反应腔室的具体的操作过程中：
73.第一步，将晶圆600穿入反应腔室内，并将晶圆600转载至静电卡盘200上。
74.第二步，静电卡盘200施加吸附电压，以吸附晶圆600。
75.第三步，通入氦气，判断晶圆600是否吸附成功。设定氦气的压力值，在预设的压力的情况下，氦气的流量小于或等于预设流量的情况下，可以判断晶圆600吸附成功。在预设的压力的情况下，氦气的流量值大于预设流量的情况下，可以判断晶圆600未吸附成功。
76.第四步，在晶圆600吸附成功的情况下，开始进行晶圆600的加工工艺。
77.第五步，晶圆600完成加工工艺，晶圆600解吸附。
78.第六步，判断晶圆600解吸附是否成功，其判断方法与晶圆600的吸附的判断方法
相同，设定氦气的压力值，在预设的压力的情况下，氦气的流量小于或等于预设流量的情况下，可以判断晶圆600未解吸附成功。在预设的压力的情况下，氦气的流量值大于预设流量的情况下，可以判断晶圆600解吸附成功。
79.第七步，在晶圆600解吸附成功的情况下，判断晶圆600是否发生偏移。当位置检测件300发出报警信息时，晶圆600径向位置偏移，纠偏机构对晶圆600的径向位置进行矫正。
80.第八步，将晶圆600传输出反应腔室，完成晶圆600的加工工艺。
81.基于本发明上述任一实施例的反应腔室，本发明实施例还可以包括一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备具有上述任一实施例的反应腔室。该半导体工艺设备可以为刻蚀机，也可以为其他晶圆600加工设备，本文对此不作限制。
82.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
83.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。