承载装置及半导体工艺设备的制作方法

[0001]
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种承载装置及半导体工艺设备。


背景技术：

[0002]
目前，在集成电路(integrated circuit，ic)的制造工艺中，晶圆在工艺腔室中经过刻蚀工艺后，会进入去胶腔室执行去胶工艺,去胶工艺主要是将晶圆置于高温环境中，微波源产生的等离子体与晶圆表面的光刻胶(photoresist)反应，形成挥发性的副产物，并且被真空系统抽走从而达到去胶的目的。
[0003]
现有技术中，微波源产生等离子体先经过匀流结构(showerhead)的上层板中心圆孔进入匀流腔，然后再通过下层板上的匀流孔进入去胶腔室，然后和晶圆表面的光刻胶反应，生成挥发性的副产物，经真空系统抽走。由于现有的匀流结构存在设计缺陷，使得晶圆中部区域等离子体密度较高，导致边缘区域的等离子体密度较低，使得晶圆中部区域去胶速率快，而边缘区域的去胶速率慢，从而导致晶圆的片内去胶速率均匀性较差，其均匀性仅能达到17.83％。由于晶圆片内的去胶速率从中部区域至边缘区域呈现逐步降低趋势，因此容易产生晶圆工艺均匀性较差以及产能较低的问题。


技术实现要素：

[0004]
本申请针对现有方式的缺点，提出一种承载装置及半导体工艺设备，用以解决现有技术存在的工艺均匀性较差及产能较低的技术问题。
[0005]
第一个方面，本申请实施例提供了一种承载装置，用于设置于半导体工艺设备的工艺腔室内以承载待加工工件，包括：基座及匀热机构；所述基座包括匀热盘和加热盘，所述匀热盘设置于所述加热盘上，所述加热盘用于加热所述匀热盘；所述匀热盘具有一上表面，所述上表面用于承载所述待加工工件，并且所述上表面的指定区域内开设有凹槽；所述匀热机构包括匀热板，所述匀热板可活动地设置于所述凹槽内，所述匀热板在所述凹槽内升降并选择性定位于多个预设位置；所述匀热盘和所述匀热板均为导热材质，通过调整所述匀热板和所述待加工工件间的距离，以调整所述凹槽所对应区域的热传导效能。
[0006]
于本申请的一实施例中，所述匀热板的顶面上形成有摩擦结构，所述摩擦结构用于所述匀热板与所述待加工工件接触时,增加所述匀热板的顶面与所述待加工工件之间的摩擦力。
[0007]
于本申请的一实施例中，所述摩擦结构包括形成于所述匀热板顶面的多个凸部，并且多个所述凸部呈阵列分布。
[0008]
于本申请的一实施例中，所述摩擦结构具有一预设粗糙度，所述预设粗糙度为3至10微米。
[0009]
于本申请的一实施例中，所述基座还包括聚焦环，所述聚焦环设置于所述上表面上，用于对所述待加工工件进行限位；所述指定区域为所述聚焦环内缘在所述上表面限定
的区域。
[0010]
于本申请的一实施例中，所述匀热盘的轴向厚度尺寸大于所述凹槽的轴向深度尺寸。
[0011]
于本申请的一实施例中，所述匀热板的形状与所述凹槽沿径向的截面形状相同，并且所述匀热板的外缘与所述凹槽的内周壁间隙配合。
[0012]
于本申请的一实施例中，所述匀热板为圆形、圆环形、矩形或者三角形。
[0013]
于本申请的一实施例中，所述匀热机构还包括驱动结构，所述驱动结构包括升降组件及驱动部，所述升降组件穿设于所述加热盘和所述匀热盘上，所述升降组件的顶端伸入所述凹槽内并与所述匀热板连接，底端与所述驱动部连接；所述驱动部通过驱动所述升降组件带动所述匀热板升降。
[0014]
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、等离子源以及如第一个方面提供的承载装置，所述等离子源和所述承载装置相对设置于所述工艺腔室内。
[0015]
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
[0016]
本申请实施例通过调整匀热板在基座中的位置,以对基座上对应区域的热传导效能进行调节，以使匀热板对应区域的热传导性能降低，从而使得待加工工件与该对应区域对应的区域工艺速率降低，以避免由于待加工工件某一区域工艺速率较高而导致的工艺均匀性较差，从而大幅提高了待加工工件的工艺均匀性。另外由于匀热板可以定位于基座内的多个预设位置，由此可以实现最大程度弥补对应区域工艺速率的问题，从而进一步改善待加工工件的工艺均匀性。
[0017]
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0018]
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]
图1为本申请实施例提供的一种承载装置的剖视示意图；
[0020]
图2为本申请实施例提供的一种匀热板位于第一位置的剖视示意图；
[0021]
图3为本申请实施例提供的一种匀热板位于第二位置的剖视示意图；
[0022]
图4为本申请实施例提供的一种匀热板位于第二位置的剖视示意图；
[0023]
图5为本申请实施例提供的第一种匀热板与基座配合的俯视示意图；
[0024]
图6为本申请实施例提供的第二种匀热板与基座配合的俯视示意图；
[0025]
图7为本申请实施例提供的第三种匀热板与基座配合的俯视示意图。
具体实施方式
[0026]
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0027]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0028]
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
[0029]
本申请实施例提供了一种承载装置，用于设置于半导体工艺设备的工艺腔室内以承载待加工工件100，该承载装置的结构示意图如图1所示，包括：基座1及匀热机构2；基座1包括匀热盘14和加热盘15，匀热盘14设置于加热盘15上，加热盘15用于加热匀热盘14；匀热盘14具有一上表面11，上表面11用于承载待加工工件100，并且上表面11的指定区域内开设有凹槽12；匀热机构2包括匀热板21，匀热板21可活动地设置于凹槽12内，匀热板21在凹槽12内升降并选择性定位于多个预设位置；匀热盘14和匀热板21均为导热材质，通过调整匀热板21和待加工工件100间的距离，以调整凹槽12所对应区域的热传导效能。
[0030]
如图1所示，承载装置整体可以设置于半导体工艺设备的工艺腔室(图中未示出)内，用于承载待加工工件100以及对待加工工件100进行加热，该待加工工件100具体可以晶圆，该工艺腔室例如可以对晶圆执行去胶工艺或刻蚀工艺，本申请实施例并不以此为限。但是为了便于说明本申请实例，以下将以去腔工艺为例进行说明。基座1设置于工艺腔室的底部，其包括有匀热盘14和加热盘15，匀热盘14设置于加热盘15上，加热盘15采用铝材质制成的盘状结构，并且加热盘15内设置有电阻丝，匀热盘14层叠设置于加热盘15上，匀热盘14用于将加热盘15的热量均匀传导至待加工工件100上。匀热盘14具有一上表面11，上表面11可以用于承载待加工工件100，上表面11指定区域内可以开设有凹槽12，该指定区域例如可以是待加工工件100接触的区域，即指定区域的规格可以与待加工工件100的规格对应设置。匀热板21具体可以采用铝材质制成的板状结构，匀热板21可活动地设置于凹槽12内，并且可以在凹槽12内沿基座1的轴向移动，即匀热板21可以在凹槽12内作升降动作，并且匀热板21在凹槽12内升降并定位于多个预设位置上。匀热盘14和匀热板21均为导热材质，通过调整匀热板21和待加工工件100间的距离，以调整凹槽12所对应区域的热传导效能。匀热盘14和匀热板21具体可以采用导热性能较佳的金属材质制成，例如两者均可以采用铝材质、铝合金材质或者陶瓷材质制成，但是本申请实施例并不以此为限。
[0031]
在实际应用过程中，通过调整匀热板21的位置即可以实现对热传导效能的调节，例如当匀热板21与待加工工件100背面接触时，则对应区域的热传导效能相对较高；而当匀热板21远离待加工工件100时，则对应区域的热传导效能相对较低，以实现对待加工工件100某一区域的温度进行调节，例如待加工工件100中部区域，由于去胶工艺的速率与温度正相关，因此通过对温度的调节实现对待加工工件100去胶工艺的均匀性进行调节。
[0032]
本申请实施例通过调整匀热板在基座中的位置,以对基座上对应区域的热传导效能进行调节，以使匀热板对应区域的热传导性能降低，从而使得待加工工件与该对应区域对应的区域工艺速率降低，以避免由于待加工工件某一区域工艺速率较高而导致的工艺均匀性较差，从而大幅提高了待加工工件的工艺均匀性。另外由于匀热板可以定位于基座内的多个预设位置，由此可以实现最大程度弥补对应区域工艺速率的问题，从而进一步改善
待加工工件的工艺均匀性。
[0033]
于本申请的一实施例中，如图1至图4所示，多个预设位置包括自上至下设置的第一位置、第二位置及第三位置；当匀热板21位于第一位置时，匀热板21位于凹槽12的顶部位置，并且匀热板21的顶面与上表面11平齐；当匀热板21位于第二位置时，匀热板21位于凹槽12的中部位置；当匀热板21位于第三位置时，匀热板21位于凹槽12的底部位置。
[0034]
如图1及图2所示，当匀热板21处于第一位置时，由于匀热板21的顶面与基座1的上表面11平齐设置，因此待加工工件100与基座1的上表面11及匀热板21接触，使得待加工工件100同时受到基座1和匀热板21的热传导作用，具体可以参照图2中的实线箭头所示；由于匀热板21仅受到基座1热辐射作用，具体可以参照如图2中虚线箭头所示，因此降低了匀热板21所对应区域的温度，使得待加工工件100的中部区域的温度降低，使待加工工件100中部区域的工艺速率降低，从而提高待加工工件的工艺均匀性。进一步的，参照如图2上方的工艺速率曲线，由于匀热板21的热量来自凹槽12的底壁和侧壁的热辐射，使得匀热板21对应区域的温度相对较低，而基座1的其它区域温度相对较高，并且直接与待加工工件100接触，使待加工工件100呈现从中部区域向边缘区域的温度逐渐增加，温度t越高则工艺速率er越高，温度t越低则工艺速率er越低，从而使得待加工工件100表面的整体工艺速率呈现相同的趋势，进而大幅提高了待加工工件的工艺均匀性。
[0035]
如图1及图3所示，当匀热板21处于第二位置时，匀热板21处于悬空状态，既不和待加工工件100接触，也不与凹槽12底壁接触。此时使得待加工工件100与边缘区域仅受到基座1的热传导作用，具体可以参照图3中的实线箭头所示；由于匀热板21仅受到基座1热辐射作用，并且不与待加工工件100接触，使得待加工工件100的中部区域仅受到热辐射作用，具体可以参照如图3中虚线箭头所示，因此进一步降低了匀热板21所对应区域的温度，即降低了待加工工件100的中部区域的温度，使待加工工件100的中部区域工艺速率降低，从而提高待加工工件的工艺均匀性。进一步的，参照如图3上方的工艺速率曲线，由于匀热板21的热量来自凹槽12的底壁和侧壁的热辐射，使得匀热板21对应区域的温度较低，并且匀热板21与待加工工件100之间不接触，而基座1的其它区域温度相对较高，并且直接与待加工工件100接触，使待加工工件100呈现从中部区域向边缘区域的温度逐渐增加，温度t越高则工艺速率er越高，温度t越低则工艺速率er越低，并且使得待加工工件100表面的整体工艺速率变化幅度更大，进而进一步提高了待加工工件的工艺均匀性。
[0036]
如图1及图4所示，当匀热板21处于第三位置时，匀热板21位于凹槽12的底部且与基座1接触，此时使得待加工工件100与边缘区域仅受到基座1的热传导作用，具体可以参照图4中的实线箭头所示；由于匀热板21仅受到基座热辐射作用，并且远离待加工工件100，由此使得待加工工件100的中部区域受到热辐射作用进一步减弱，具体可以参照如图3中虚线箭头所示，因此进一步降低了匀热板21所对应区域的温度，即待加工工件100的中部区域的温度最低，使待加工工件100的中部区域工艺速率进一步的降低，从而提高待加工工件100的工艺均匀性。进一步的，参照如图3上方的工艺速率曲线，由于匀热板21远离待加工工件100，而基座1的其它区域温度相对较高，并且直接与待加工工件100接触，使待加工工件100呈现从中部区域向边缘区域的温度逐渐增加，温度t越高则工艺速率er越高，温度t越低则工艺速率er越低，使得待加工工件100表面的整体工艺速率变化幅度最大，从而进一步提高了待加工工件的工艺均匀性。
[0037]
采用上述设计，使得本申请实施例可以根据不同温度或工艺对匀热板21的位置进行调整，从而大幅提高待加工工件100某一区域的工艺速率，例如有效降低待加工工件100中部区域的工艺速率，从而提高待加工工件100中部区域与边缘区域的工艺均匀性。
[0038]
需要说明的是，本申请实施例并不限定多个预设位置的具体数量，例如多个预设位置具体数量可以为三个以下或者三个以上。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0039]
于本申请的一实施例中，如图1至图4所示，匀热板21的顶面上形成有摩擦结构211，摩擦结构211用于匀热板21与待加工工件100接触时,增加匀热板21的顶面与待加工工件100之间的摩擦力。
[0040]
如图1至图4所示，匀热板21具体可以由驱动结构22带动在多个预设位置的之间活动并定位，当匀热板21定位于第一位置时，基座1内的升降组件(图中未示出)在带动待加工工件100下降至基座1的上表面11时，待加工工件100与匀热板21的摩擦结构211接触，由于摩擦结构211增加了待加工工件100的阻力，防止了待加工工件100相对于基座1的上表面11滑动，从而能够有效的防止待加工工件100与基座1碰撞而产生的颗粒问题。采用上述设计，由于匀热板21的顶面上设置有摩擦结构211，避免待加工工件100与基座1发生碰撞而产生的颗粒问题，从而提高了待加工工件100的工艺良率，提高待加工工件100的电性指标。
[0041]
于本申请的一实施例中，如图2至图4所示摩擦结构211包括形成于匀热板21顶面的多个凸部，并且多个凸部呈阵列分布。可选地，摩擦结构211具有一预设粗糙度，预设粗糙度为3至10微米。
[0042]
如图2至图4所示，匀热板21具体采用铝合金材质制成的板状结构。摩擦结构211具体形成于匀热板21的顶面，该摩擦结构211具体可以形成于匀热板21顶面的多个圆锥形的凸部，并且摩擦结构211的粗糙度可以设置为3至10微米，在增加匀热板21的粗糙度的同时提高热传导效能。进一步的多个凸部在匀热板21的顶面呈圆形阵列分布或者矩形阵列分布，由于摩擦结构211的多个凸部均匀分布，从而保证匀热板21与待加工工件100的接触面积相同，进而使得匀热板21热量传导效能相同，避免影响待加工工件100的工艺均匀性。进一步的，摩擦结构211是在匀热板21的顶面进行硬氧或者喷涂处理后进行相应的加工成形成，通过预先对匀热板21进行预处理后能有效降低加工难度。另外摩擦结构211的粗糙度可以通过调节多个凸部的高度及间距来实现，但是本申请实施例并不限定粗糙度的具体数值，本领域技术人员可以根据不同的半导体工艺设备以及不同类型的工艺自行调整设置。
[0043]
需要说明的是，本申请实施例并不限定多个凸部必须采用圆锥形结构，例如多个凸部也可以采用其它规则或者不规则形状。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0044]
于本申请的一实施例中，如图1所示，基座1还包括聚焦环13，聚焦环13设置于上表面11上,聚焦环13用于对待加工工件100进行限位；指定区域为聚焦环13内缘在上表面11限定的区域。
[0045]
如图1所示，上表面11形成于匀热盘14的顶面，聚焦环13设置于匀热盘14的顶面上，以用于限定待加工工件100的位置。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单，从而大幅降低应用及维护成本。聚焦环13外缘可以与匀热盘14的外缘对齐设置，并且聚焦环13的内缘在上表面11上限定出该指定区域，由于该指定区域用于承载待加工工件100，因此
凹槽12设置于该指定区域内，以便于实现对待加工工件100的各个区域进行工艺速率调节，从而大幅提高了本申请实施例的适用性及适用范围。需要说明的是，本申请实施例并不以此为限，凹槽12可以位于该指定区域内的任意位置，以满足不同工艺需求。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0046]
需要说明的是，本申请实施例并不限基座1的具体结构，例如基座1也可以采用一体结构，并且基座1设置有用于加热的电阻丝即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0047]
于本申请的一实施例中，如图1、图5至图7所示，匀热盘14的轴向厚度尺寸大于凹槽12的轴向深度尺寸。可选地，匀热板21的形状与凹槽12沿径向的截面形状相同，并且匀热板21的外缘与凹槽12的内周壁间隙配合。可选地，匀热板21为圆形、圆环形、矩形或者三角形。
[0048]
如图1、图5至图7所示，匀热盘14的厚度具体可以设置为20至40毫米的范围内，凹槽12设置于匀热盘14内，并且匀热盘14的轴向厚度大于凹槽12的轴向深度，从而避免加热盘15直接对匀热盘14上方的待加工工件100加热。而匀热板21的厚度则可以设置为5至20毫米的范围内，以便于匀热板21可以在凹槽12内选择性定位于多个预设位置上。匀热板21的外缘与凹槽12内周壁之间采用间隙配合，以避免匀热板21与凹槽12之间发生机械干涉，从而大幅提高本申请实施例的结构稳定性，进而降低故障率且延长使用寿命。匀热板21具体可以设置为多种形状，例如匀热板21可以采用圆形、圆环形以及矩形等形状，但是本申请实施例并不以此为限，匀热板21的具体形状可以根据具体需求进行设置，并且凹槽12的沿匀热盘14径向截面形状与匀热板21的形状对应设置即可。采用该设计，可以进一步提高本申请实施例的适用范围及适用性。
[0049]
于本申请的一实施例中，如图1所示，匀热机构还包括驱动结构，驱动结构22包括升降组件221及驱动部222，升降组件221穿设于匀热盘14和加热盘15上，升降组件221的顶端伸入凹槽12内并与匀热板21连接，底端与驱动部222连接；驱动部222通过驱动升降组件221带动匀热板21升降。
[0050]
如图1所示，升降组件221具体可以包括三个顶针及支撑架，三个顶针滑动穿设于匀热盘14和加热盘15上，三个顶针的顶端伸入凹槽12内并与匀热板21连接。支撑架可以设置于基座1的底部，并且与顶针的底端连接。驱动部222具体采用气缸或者电缸，驱动部222与支撑架连接，驱动部222通过支撑架驱动顶针升降，从而带动匀热板21在凹槽12内升降并且选择性定位。采用上述设计，不仅使得本申请实施例的结构简单，从而大幅降低故障率以延长使用寿命，并且还能实现自动化控制。
[0051]
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、等离子源以及如上述各实施例的提供的承载装置，等离子源和承载装置相对设置于工艺腔室内。
[0052]
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0053]
本申请实施例通过调整匀热板在基座中的位置,以对基座上对应区域的热传导效能进行调节，以使匀热板对应区域的热传导性能降低，从而使得待加工工件与该对应区域对应的区域工艺速率降低，以避免由于待加工工件某一区域工艺速率较高而导致的工艺均匀性较差，从而大幅提高了待加工工件的工艺均匀性。另外由于匀热板可以定位于基座内
的多个预设位置，由此可以实现最大程度弥补对应区域工艺速率的问题，从而进一步改善待加工工件的工艺均匀性。
[0054]
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
[0055]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0056]
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0057]
在本申请的描述中，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。
[0058]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0059]
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。