包括离子注入遮挡结构的晶圆支撑组件及半导体处理设备的制作方法

本申请要求于2017年8月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2017-0100457的优先权，其全部公开内容通过引用方式并入本文。

本发明构思一般来说涉及半导体处理设备，更具体地说，涉及离子注入半导体制造处理设备。

背景技术：

为了制造半导体器件，可以将离子注入到晶圆中以改变晶圆内的半导体区域的物理性质。离子注入工艺可以包括产生离子束并将其加速以撞击到晶圆上。在执行离子注入工艺的同时，可以将晶圆固定至诸如静电卡盘的晶圆卡盘。在离子注入工艺中使用的常规晶圆卡盘可能难以均匀地加热具有增大的直径的晶圆。

技术实现要素：

根据本发明构思的实施例可以提供包括离子注入遮挡结构的晶圆支撑组件。根据这些实施例，一种晶圆支撑组件可以包括：晶圆卡盘，其包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面可以具有中央区域和边缘区域，所述中央区域被构造为在离子注入晶圆期间承托所述晶圆，所述边缘区域围绕所述中央区域并在所述晶圆被承托在所述中央区域中时超过所述晶圆的边缘，并且所述第二表面与所述第一表面相对。边缘遮挡结构可以覆盖所述第一表面的所述边缘区域的至少一部分，其中所述边缘遮挡结构可以具有遮挡主体，其中所述遮挡主体具有面向所述中央区域的倾斜侧表面。

在一些实施例中，一种晶圆支撑组件可以包括晶圆卡盘，所述晶圆卡盘可以包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面可以具有中央区域和边缘区域，所述中央区域被构造为在离子注入晶圆期间承托所述晶圆，所述边缘区域围绕所述中央区域并在所述晶圆被承托在所述中央区域中时超过所述晶圆的边缘，并且所述第二表面与所述第一表面相对，其中，所述第二表面具有小于所述第一表面的宽度的宽度。边缘遮挡结构可以具有与所述边缘区域重叠的遮挡主体。

在一些实施例中，一种半导体处理设备可以包括处理室和设置在所述处理室内的晶圆支撑组件。所述晶圆支撑组件可以包括：支撑主体；卡盘支撑件，其连接到所述支撑主体，所述卡盘支撑件具有旋转轴；以及晶圆卡盘，其包括第一表面和第二表面，所述第一表面具有中央区域和边缘区域，所述中央区域被构造为在离子注入晶圆期间承托所述晶圆，所述边缘区域围绕所述中央区域并在所述晶圆被承托在所述中央区域中时超过所述晶圆的边缘。所述第二表面可以与所述第一表面相对，并且所述第二表面可以耦接到所述卡盘支撑件。边缘遮挡结构可以包括覆盖所述第一表面的所述边缘区域的至少一部分的遮挡主体。

附图说明

当结合附图来理解时，根据以下的详细描述，将更清楚地理解本公开内容的上述和其他的方面、特征和优点，在附图中：

图1示出了根据示例实施例的离子注入设备的示图；

图2a、图2b和图2c是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的纵向截面图；

图3a是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的晶圆卡盘的平面图；

图3b是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的平面图；

图4是图2b的部分a的放大图；

图5a是图4的部分b的放大图；

图5b是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的修改示例的放大图；

图6a是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的另一修改示例的放大图；

图6b是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的另一修改示例的放大图；

图7是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的修改示例的纵向截面图；以及

图8a和图8b是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的其他修改示例的平面图。

具体实施方式

在下文中参照附图来充分地描述本发明主题的实施例，在附图中，显示了本发明主题的实施例。然而，本发明主题可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为受限于本文阐述的实施例。相反地，提供这些实施例是为了使本公开内容将是透彻和完整的，并且将本发明主题的范围充分地传达给本领域技术人员。贯穿全文，相似的数字指代相似的元件。

将参照图1来描述根据本发明构思的示例实施例的离子注入设备。图1是根据示例实施例的包括晶圆支撑组件的离子注入设备(下文中有时一并称为“离子注入设备”)的示图。

参照图1，根据示例实施例的离子注入设备1可以包括：晶圆传送设备10；处理室50，其设置在晶圆传送设备10的一侧；晶圆支撑组件100，其设置在处理室50内；离子源单元60，其产生离子；以及离子束线70，其加速由离子源单元60产生的离子以产生离子束75，并将离子束75发射到晶圆支撑组件100。

晶圆传送设备10可以传送晶圆，以在处理室50内注入离子，或者可以从处理室50移除注入了离子的晶圆。例如，晶圆传送设备10可以包括：片盒台15；待用传送单元20，其设置在片盒台15的一侧；负载锁定室25，其设置在待用传送单元20的一侧；以及中间传送室30，其设置在负载锁定室25的一侧，如图1中所示(但是可以在根据本发明构思的实施例中使用其他布置)。

待用传送单元20可以包括第一机器臂22，所述第一机器臂22可以将片盒台15内的晶圆w传送到负载锁定室25中，或者可以将负载锁定室25内的晶圆w传送到片盒台15中。中间传送室30可以与处理室50紧密接触，或者可以与处理室50连接。

中间传送室30可以包括第二机器臂32，所述第二机器臂32可以将负载锁定室25内的晶圆传送到处理室50中，或者可以将处理室50内的注入了离子的晶圆w传送到负载锁定室25。

在示例实施例中，晶圆传送设备10可以包括设置在中间传送室30的一侧的预加热台40。为了执行离子注入工艺，处理室50内的晶圆w可以被预加热台40预加热，被装载到处理室50中，并被放置在处理室50内的晶圆支撑组件100上。预加热台40可以减少在晶圆支撑组件100中加热晶圆w所需的时间，从而降低离子注入工艺时间。结果，生产率可增加。

图2a、图2b和图2c是示出了晶圆支撑组件100的纵向截面图。

参照图2a、图2b和图2c，晶圆支撑组件100可以包括：晶圆卡盘110，其包括彼此相对的第一表面110a和第二表面110b；以及耦接到晶圆卡盘110的边缘遮挡结构150。晶圆支撑组件100可以包括卡盘支撑件180和支撑主体185，所述卡盘支撑件180连接到晶圆卡盘110的第二表面110b的一部分以支撑晶圆卡盘110，所述支撑主体185布置在卡盘支撑件180下方并连接到卡盘支撑件180。卡盘支撑件180可以具有连接到支撑主体185的旋转轴180x。

为了执行离子注入工艺，由中间传送室30内的第二机器臂32从中间传送室30传送到处理室50中的晶圆w可以放置在升降销140上，升降销140通过穿过晶圆卡盘110的升降销孔140h移动到晶圆卡盘110的上部。如图2a中所示，放置在升降销140上的晶圆w可以放置在晶圆卡盘110的第一表面110a上，其中升降销140陷入升降销孔140h中，如图2b中所示。

晶圆卡盘110可以是包括加热构件130(例如加热线圈等)和气体通道120的静电卡盘。晶圆w可以固定到晶圆卡盘110的第一表面110a。

晶圆卡盘110可以具有从第一表面110a向第二表面110b变窄的宽度。例如，晶圆卡盘110可以具有倾斜的侧表面，使得晶圆卡盘110的宽度可以从第一表面110a向第二表面110b变窄。

在将晶圆w放置在晶圆卡盘110的第一表面110a上之后，卡盘支撑件180可以在上面参照图1描述的离子束75可以发射的方向上旋转或移动。因此，随着卡盘支撑件180围绕耦接到支撑主体185的旋转轴180x向下旋转，晶圆卡盘110和晶圆w也可以移动。因此，可以将晶圆w定位在上面参照图1描述的离子束75可以发射的路径中。

如上所述的卡盘支撑件180的旋转和移动可以根据晶圆w的表面和离子束75之间的预定角度来确定。例如，图2c示出了以垂直于晶圆w的表面的方向发射的离子束75。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。例如，当执行离子注入工艺时，卡盘支撑件180可以旋转或移动，使得晶圆w的表面可以相对于发射的离子束75倾斜。

晶圆w可以由晶圆卡盘110内的加热构件130加热。晶圆w的温度可以由流过晶圆卡盘110内的气体通道120的气体(例如氮气等)适当地调节或降低。例如，晶圆w的温度可以通过加热(使用加热构件130)和冷却(使用气体通道120)的组合来调节。因此，离子注入工艺可以通过将离子束75发射到由晶圆卡盘110内的加热构件130加热的晶圆w的表面来执行。

接下来，将参照图3a和图3b来描述晶圆卡盘110。图3a是示出了晶圆支撑组件100的晶圆卡盘110的平面图，并且图3b是示出了晶圆支撑组件100的边缘遮挡结构150的平面图。

首先参照图3a，晶圆卡盘110的第一表面110a可以具有可以放置晶圆w的中央区域ca和围绕中央区域ca的边缘区域ea。边缘区域ea可以具有环形形状。

接下来参照图3a和图3b，边缘遮挡结构150可以包括具有环形形状的遮挡主体155和连接到遮挡主体155的连接器170。边缘遮挡结构150可以由对离子束具有强耐磨性的材料(例如，包含石墨的材料)形成。

连接器170可以被提供为多个连接器170。连接器170可以彼此间隔开。例如，连接器170可以设置在基于图1中的晶圆传送设备10可以传送晶圆w的方向的90°处、180°处或270°处。

随后，将在下面描述边缘遮挡结构150。图4是图2b中的部分a的放大图。

参照图2a至图2c、图3a、图3b和图4，如上所述，边缘遮挡结构150可以包括遮挡主体155和连接器170。

边缘遮挡结构150可以暴露晶圆卡盘110的第一表面110a的中央区域ca，可以覆盖晶圆卡盘110的第一表面110a的边缘区域ea，并且可以耦接到晶圆卡盘110的第二表面110b。

遮挡主体155可以覆盖晶圆卡盘110的第一表面110a的边缘区域ea。遮挡主体155可以与晶圆卡盘110的第一表面110a的边缘区域ea重叠。

边缘遮挡结构150的连接器170可以连接到遮挡主体155，并且可以延伸到晶圆卡盘110的第二表面110b以耦接到第二表面110b。连接器170可连接到遮挡主体155的上表面和侧表面。连接器170可以通过螺钉172或其他装置耦接到第二表面110b。

遮挡主体155可以包括下部区域157以及设置在所述下部区域157上的上部区域160。上部区域160可以具有小于下部区域157的宽度的宽度。

下部区域157可以具有面向放置在晶圆卡盘110的中央区域ca中的晶圆w的下部内表面157s。下部区域157可以具有与放置在晶圆卡盘110的中央区域ca中的晶圆w的厚度基本相同的厚度。下部内表面157s可以垂直于下部区域157的下表面。

上部区域160可以具有上部内表面160s，所述上部内表面160s具有与下部内表面157s的斜率不同的斜率。上部内表面160s可以相对于上部区域160的上表面160u形成钝角θ，并且可以形成倾斜的侧表面。上部内表面160s与上部区域160的上表面160u之间的钝角θ可以是135°或更大。

将分别参照图5a和图5b来描述上部内表面160s的各种示例。图5a和图5b是图4中的部分b的放大图。

在示例实施例中，上部内表面160s可以是相对平滑的，如图5a所示。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。例如，上部内表面160s可以是相对粗糙的(与图5a中显示的表面相比)，如图5b所示。例如，上部内表面160s可以是倾斜的，以使图2c的在朝向固定至晶圆卡盘110的晶圆w的方向上发射的离子束75散射。因此，可以显著地减小从上部内表面160s反射从而被引导朝向晶圆w的图2c的离子束75的量，从而改善图2c的晶圆w的离子注入分布特性。

在示例实施例中，遮挡主体155的整个上表面160u可以由连接器170覆盖，如图4中所示。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。将参照图6a来描述连接器170的修改示例。

参照图6a，连接器170可以覆盖遮挡主体155的上表面160u的一部分。例如，连接器170可以暴露遮挡主体155的最靠近晶圆w的上表面160u的一部分，并且可以覆盖上表面160u的更加远离晶圆w的一部分。

在示例实施例中，遮挡主体155的上部区域160可以覆盖整个下部区域157，并且可以具有逐渐变窄的宽度，如图4中所示。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。将参照图6b来描述上部区域160的修改示例。

参照图6b，上部区域160可以从下部区域157的一部分向上延伸。因此，下部区域157可以包括区域157a，其从下部区域157与上部区域160重叠的部分以预定厚度在朝向晶圆w的方向上延伸。延伸的区域157a可以具有与晶圆w的厚度基本相同的厚度。

接下来，将参照图7、图8a和图8b来描述晶圆支撑组件的修改示例。图7是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的另一修改示例的纵向截面图，并且图8a和图8b是示出了根据示例实施例的离子注入设备内的晶圆支撑组件的边缘遮挡结构的其他修改示例的平面图。

参照图7、图8a和图8b，边缘遮挡结构150可以包括遮挡主体155和连接器170。

遮挡主体155可以被提供为多个遮挡主体155。例如，遮挡主体155可以分成三个遮挡主体155，如图8a中所示。然而，本发明构思的示例实施例不限于此。例如，也可以将遮挡主体155分成两个或四个或更多个遮挡主体155。

可以以彼此分离的多个遮挡主体155的数量提供连接器170。

连接器170可以包括连接支撑部分170a和驱动马达170b，所述连接支撑部分170a连接或附接到遮挡主体155，所述驱动马达170b附接或耦接到晶圆卡盘110的第二表面110b以使所述连接支撑部分170a移动。被提供为多个遮挡主体155的遮挡主体155可以是与由驱动马达170b移动的连接支撑部分170a的移动一起可移动的。例如，取决于驱动马达170b的操作，如图8a中所示的被提供为多个遮挡主体155的遮挡主体155可以在如图8b中所示的向内的方向上移动。因此，晶圆w与边缘遮挡结构150之间的空隙可以显著减小，从而显著地减少由离子注入工艺造成的由于向晶圆w发射的离子束而导致的对晶圆卡盘110的损害。

根据示例实施例，边缘遮挡结构150可以保护其宽度大于晶圆w的宽度的晶圆卡盘110的边缘区域ea免于遭受离子注入工艺中使用的离子束。因此，由于暴露于离子束75而导致的晶圆卡盘110的劣化可减少，从而延长了晶圆卡盘110的寿命。结果，生产率可以增加。

根据示例实施例，包括加热构件130的晶圆卡盘110可以具有大于晶圆w的宽度的宽度，因此，在离子注入工艺中使用的晶圆w可以通过晶圆卡盘110内的加热构件130产生的热而被加热至其边缘。因此，晶圆卡盘110可以更均匀地加热整个晶圆w。结果，可以在更均匀加热的晶圆w上执行离子注入工艺，并且可以改善晶圆w的离子注入分布特性。

如上所述，根据本发明构思的示例实施例，可以提供晶圆支撑组件和包括该晶圆支撑组件的离子注入设备。

晶圆支撑组件可以包括晶圆卡盘和边缘遮挡结构，所述晶圆卡盘具有大于在离子注入工艺中使用的晶圆的宽度的宽度，所述边缘遮挡结构覆盖晶圆卡盘的边缘区域。

边缘遮挡结构可以保护其宽度大于晶圆的宽度的晶圆卡盘的边缘区域ea免于遭受离子注入工艺中使用的离子束。因此，可以防止晶圆卡盘被离子束劣化，从而延长晶圆卡盘的寿命。结果，生产率可以增加。

由于晶圆卡盘具有大于晶圆的宽度的宽度，因此在离子注入工艺中使用的晶圆可以被加热至其边缘。因此，晶圆卡盘可以更均匀地加热整个晶圆。结果，可以在均匀加热的晶圆上执行离子注入工艺，并且可以改善晶圆的离子注入分布特性。

尽管上文已经显示和描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下，可以进行修改和变化。