一种晶圆的支撑装置及半导体工艺设备的制作方法

1.本发明涉及半导体设备部件，尤其涉及一种晶圆的支撑装置及包含该支撑装置的半导体工艺设备。


背景技术：

2.在半导体工艺设备中常采用各种不同的方式将晶圆放置或固定在晶圆加工平面上。其中，较为常见的一种就是通过在晶圆加工平面上设置多个支撑件，通过该些支撑件支撑晶圆。
3.然而，在现有技术中半导体工艺设备的晶圆加工平面上的支撑件多采用非金属材料，该些非金属材料制成的支撑件容易累积电荷，进而产生静电力，使得该些支撑件由于静电力吸附在晶圆衬底底部。在需要搬运或移动晶圆时，该些支撑件由于静电力吸附在衬底上，在搬运时非常容易粘连在晶圆衬底的底部，随着晶圆的搬运，该些支撑件也就从晶圆加工平面上脱出，进而造成晶圆的搬运失败、晶圆破碎或者产生电弧放电等不良的后果。
4.现有技术中也有一些方案针对上述的问题缺陷，例如设计额外的防止支撑件脱出的复杂结构，又或者额外增加能够抵抗静电力的部件，或者增大该些支撑件的重量以防止其从晶圆加工平面脱出，然而无论是那种方式，或多或少都有着各自的弊端，且对半导体工艺本身例如沉积工艺过程产生了负面的影响，不利于推广应用。
5.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种晶圆的支撑装置及包含该支撑装置的半导体工艺设备，用于在晶圆加工平面上支撑晶圆，通过巧妙的结构设计在不额外多增加多余部件的基础上，防止支撑件由于与晶圆衬底之间的静电吸附而从晶圆加工平面上脱出，同时增强晶圆加工平面上半导体工艺在整个晶圆表面的均匀性，便于推广应用。


技术实现要素：

6.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
7.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种晶圆的支撑装置，用于放置在半导体工艺设备的晶圆加工平面上以支撑晶圆，该支撑装置包括：多个支撑柱，该支撑柱为圆柱结构，其侧壁设有至少一处条状凸起，该条状凸起沿该支撑柱的上下方向延伸且与竖直方向呈一倾斜角度；以及设于该晶圆加工平面上且与该支撑柱一一对应的放置孔，该放置孔的形状与该支撑柱的侧壁紧密配合以容纳该支撑柱。
8.在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该支撑柱的侧壁上还设有沿上下方向延伸的排气槽，该排气槽与该放置孔的内壁构成空间间隙，用于抽空时排气以防止该支撑柱由于压力差从该放置孔中弹出。
9.在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该条状凸起的该倾斜
角度的取值范围为[30
°
,85
°
]。
[0010]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该支撑柱的顶部设有凸状的弧面，该支撑柱的高度高于该放置孔的深度以通过该弧面接触支撑晶圆。
[0011]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该条状凸起的顶部低于该弧面。
[0012]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，在该支撑柱的侧壁上设有多处该条状凸起，该多处条状凸起在该支撑柱的侧壁上呈对称分布。
[0013]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该支撑柱采用陶瓷或蓝宝石材质。
[0014]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，多个该放置孔在该晶圆加工平面上均匀规律地排列分布。
[0015]
本发明的另一方面还提供了一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备中包含以上任一项所描述的晶圆的支撑装置。
附图说明
[0016]
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0017]
图1是根据本发明的一实施例绘示的本发明提供的晶圆支撑装置中支撑柱的装置结构示意图；
[0018]
图2是根据本发明的一实施例绘示的本发明提供的晶圆支撑装置中放置孔的装置结构示意图；
[0019]
图3是根据本发明的一实施例绘示的支撑柱安装入放置孔后将放置孔透明化的装置结构示意图；
[0020]
图4是根据本发明的一实施例绘示的支撑柱安装入放置孔后支撑柱顶部的装置结构示意图；
[0021]
图5是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构主视图；
[0022]
图6是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构左视图；
[0023]
图7是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构俯视图；以及
[0024]
图8是根据本发明的一实施例绘示的放置孔在晶圆加工平面上的排列分布示意图。
[0025]
为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：
[0026]
100支撑柱
[0027]
101条状凸起
[0028]
200放置孔
[0029]
301排气槽
[0030]
800晶圆加工平台
[0031]
801放置孔
具体实施方式
[0032]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
[0033]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
[0035]
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
[0036]
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种晶圆的支撑装置及包含该支撑装置的半导体工艺设备，用于在晶圆加工平面上支撑晶圆，通过巧妙的结构设计在不额外多增加多余部件的基础上，防止支撑件由于与晶圆衬底之间的静电吸附而从晶圆加工平面上脱出，同时增强晶圆加工平面上半导体工艺在整个晶圆表面的均匀性，便于推广应用。
[0037]
本发明提供的晶圆的支撑装置，用于放置在半导体工艺设备的晶圆加工平面上以支撑晶圆，该支撑装置包括多个支撑柱和设于该晶圆加工平面上且与该支撑柱一一对应的放置孔。
[0038]
图1是根据本发明的一实施例绘示的本发明提供的晶圆支撑装置中支撑柱的装置结构示意图。
[0039]
请参照图1，在本发明提供的晶圆支撑装置中，单个支撑柱100呈圆柱结构。在该圆柱结构的侧壁设有至少一处条状凸起101，该条状凸起101沿该支撑柱100的上下方向延伸且与竖直方向呈一倾斜角度。
[0040]
在一实施例中，在本发明提供的晶圆支撑装置中，该支撑柱可以采用陶瓷或蓝宝石材质。
[0041]
该支撑柱在加工制作时，可以先将陶瓷或蓝宝石材质的材料粗加工成尺寸相当的
圆柱体，再精细加工出圆柱体侧壁上的条状凸起。
[0042]
下面介绍与支撑柱相配合的晶圆加工平面上的放置孔。
[0043]
图2是根据本发明的一实施例绘示的本发明提供的晶圆支撑装置中放置孔的装置结构示意图。
[0044]
如图2所示，在本发明提供的晶圆支撑装置中，该支撑柱一一对应的放置孔200的形状与该支撑柱的侧壁紧密配合以容纳该支撑柱。
[0045]
本领域技术人员容易理解地，在本发明提供的晶圆支撑装置中，由于在支撑柱的侧壁上设置了至少一处的条状凸起，且该条状凸起结构呈一倾斜角度，当支撑柱与晶圆衬底之间产生的静电力将支撑柱提起时，该倾斜的条状凸起可以在运动的趋势中产生转矩阻力和摩擦力，从而抵抗支撑柱随着衬底一同被提起，也就防止了支撑柱从晶圆加工平面脱出。
[0046]
在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆支撑装置中，该条状凸起的该倾斜角度的取值范围为[30
°
,85
°
]。
[0047]
容易理解地，若该条状凸起与竖直方向的倾斜角度过小，则起不到产生有效的转矩阻力，继而无法有效抵抗支撑柱由于静电力随着衬底一同被提起，达不到预想的设计效果；而如果该条状凸起与竖直方向的倾斜角度过大，条状凸起在支撑柱侧壁趋近于水平，此时该条状凸起就仿佛是设在支撑柱侧壁上的螺纹结构，给支撑柱的存放带来很大不便。因此，在本发明提供的晶圆支撑装置中，支撑柱侧壁上的条状凸起与竖直方向的倾斜角度存在优选的取值范围，在该范围下，既可以保证在支撑柱被与衬底之间的静电吸附抬起时能够有效起到阻抗作用、防止支撑柱一同被提起，又不会过多增加支撑柱存取时的操作复杂度，通过简单地结构改进即可解决支撑柱易被静电吸附提起从而脱出晶圆加工平台的固有问题。
[0048]
可以结合图1、图2，在图1所示的实施例中，优选地，在该支撑柱100的侧壁上设有两处该条状凸起101，该两个条状凸起101位于该支撑柱100的侧壁上的对称位置。
[0049]
需要说明的是，本发明对于支撑柱侧壁上条状凸起的数量不作具体的限制，支撑柱侧壁上可以设置一处或多处条状凸起，当有多处条状凸起时，优选地，该多个条状凸起在支撑柱侧壁上的排列分布均匀对称，从而可以使得支撑柱的装卸平稳均匀。本领域技术人员容易理解地，多增加一处条状凸起，可以进一步增加支撑柱与放置孔之间的摩擦阻力与转矩阻力，从而增强阻抗支撑柱被提起而脱出晶圆加工平面的作用效果；但是过多的凸起结构会增加零件制作的难度，造成不必要的成本负担与结构冗余。
[0050]
还需要说明的是，在图1和图2所示的实施例中，无论是支撑柱100条状凸起101自身还是放置孔200上的对应结构，都呈方形柱体结构，该方形柱体仅做示例性的说明，目的是更好地阐述支撑柱的条状柱体如何与放置孔相配合，从而在支撑柱被提起时产生转矩阻力和摩擦力以抵抗支撑柱随着衬底一同被提起而脱出晶圆加工平面的作用原理，而非用于限制本发明的保护范围。实际上，支撑柱上的条状凸起也可以是其他形状的柱体，只要确保其在支撑柱表面突出并由一定倾斜角度，同时放置孔中也设有配套的对应结构，在二者作用下可以有效地产生阻抗以防止支撑柱脱出晶圆加工平面即可，能够起到类似作用效果的凸起结构设计都应纳入本发明的保护范围之内。
[0051]
下面对支撑柱和放置孔二者之间如何具体配合展开说明。
[0052]
图3是根据本发明的一实施例绘示的支撑柱安装入放置孔后将放置孔透明化的装置结构示意图；图4是根据本发明的一实施例绘示的支撑柱安装入放置孔后支撑柱顶部的装置结构示意图。
[0053]
请参考图3，在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，该支撑柱的侧壁上还设有沿上下方向延伸的排气槽301，该排气槽301与该放置孔的内壁构成空间间隙，用于抽空时排气以防止该支撑柱由于压力差从该放置孔中弹出。
[0054]
在图3所示的实施例中，排气槽301的设置是通过在支撑柱的侧壁上划切一个上下方向延伸的平坦面，该平坦面与放置孔之间构成空隙空间，从而可以实现抽空时排气，避免支撑部与放置孔之间的压力高于设备反应腔压力而导致支撑部弹出。
[0055]
需要说明的是，这里通过在支撑柱侧壁划切平坦面以构成排气槽的方案仅做示例性的描述，而非用于限制本发明的保护范围。实际上，排气槽也可以是其他形式，只需要能够在支撑柱与放置孔之间形成上下方向延伸的空隙空间，该空隙空间可以有效地排出支撑柱与放置孔之间的气体压力，类似的排气槽设计方案都可以应用与本发明提供的晶圆的支撑装置中，都应纳入本发明的保护范围之内。
[0056]
图5是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构主视图；图6是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构左视图；图7是根据本发明的一实施例绘示的晶圆的支撑装置中支撑柱的装置结构俯视图。
[0057]
请结合参考图3、图4以及图5～7，在图3～7所示的实施例中，该支撑柱的顶部设有凸状的弧面，该支撑柱的高度高于该放置孔的深度以通过该弧面接触支撑晶圆。容易理解地，该弧面可以平稳地支撑晶圆从而增加晶圆工艺过程的均匀性。
[0058]
与此同时，如图3～7所示，该条状凸起的顶部低于该弧面。该设计是为了方便支撑柱的抓取与装卸。在需要从晶圆加工平面上取出支撑柱时，可以使用镊子或类似工具，从条状凸起顶部的空余空间夹取支撑柱本体，边转边提起支撑柱，从而将支撑柱从晶圆加工平面上取出。由此也可以看出，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，仅仅通过支撑柱与晶圆衬底之间的静电吸附，是难于使支撑柱脱出晶圆加工平面的，本发明中晶圆支撑装置的结构设计有效防止了支撑柱的脱出。
[0059]
下面结合图8介绍多个放置孔在晶圆加工平面上的排列分布。
[0060]
图8是根据本发明的一实施例绘示的放置孔在晶圆加工平面上的排列分布示意图。
[0061]
请参照图8，在一实施例中，优选地，在本发明提供的晶圆的支撑装置中，多个该放置孔801在该晶圆加工平面800上均匀规律地排列分布，例如，可以以等边三角形的形状排列间隔均匀分布。
[0062]
需要说明的是，如图8所示这里多个放置孔以等边三角形的形状排列分布，并不是说多个放置孔之间的连线一定呈等边三角形，而是多个放置孔在晶圆加工平面上的排列分布整体满足等边三角形在晶圆加工平面上均匀分布的特点，从而使得放置孔内的支撑柱对于整个晶圆的支撑均匀平稳，也使得工艺设备的半导体工艺在晶圆平面上也能够执行的更加均匀稳定。
[0063]
由图8可以看出，多个放置孔除了在晶圆加工平面上均匀分布之外，相对于整个晶圆加工平面而言，放置孔以及支撑柱是非常微小的，同样有利于工艺在晶圆表面均匀稳定
地展开。
[0064]
例如，该半导体工艺设备可以是沉积工艺设备，该半导体加工平面是其中的加热盘，晶圆需要放置在该加热盘上进行加热。由于放置孔之间的均匀分布，同时本发明提供的支撑柱整体结构相较于整个加热盘非常微小，可以使得对晶圆加热时温度在晶圆上均匀分布，有利于后续工艺的展开。
[0065]
本发明的另一方面还提供了一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备中包含以上任一项所描述的晶圆的支撑装置。该支撑装置用于在晶圆加工平面上支撑晶圆，通过巧妙的结构设计在不额外多增加多余部件的基础上，防止支撑件由于与晶圆衬底之间的静电吸附而从晶圆加工平面上脱出，同时增强晶圆加工平面上半导体工艺在整个晶圆表面的均匀性，便于推广应用。
[0066]
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。