半导体处理设备及其晶圆托盘组件的制作方法

本技术涉及一种半导体处理设备及其晶圆托盘组件。

背景技术：

1、目前的薄膜沉积设备中，反应腔内设置可承载一片或多片晶圆的晶圆托盘，晶圆托盘的底部与托盘旋转机构连接，反应腔的底部设置驱动器，托盘旋转机构在驱动器的驱动下带动晶圆托盘旋转，反应腔内通入反应气体，对晶圆进行沉积操作，在晶圆托盘的下方设置有加热装置，用于在半导体制程中加热晶圆托盘，以控制晶圆的制程温度。晶圆托盘的内侧和外侧之间存在温度差，容易导致晶圆托盘内侧出现热应力过大或升降温过程的热冲击而出现裂痕。托盘旋转机构中采用拉杆实现对晶圆托盘的固定和拉紧，拉杆只能从反应腔底部进行拆卸，不便于安装维护，且容易破坏密封性能，造成腔体泄露。另外，驱动器通常采用磁流体驱动电机，反应腔内较高的温度容易传导至磁流体驱动电机，导致磁流体失效，造成漏磁泄露。

2、这里的陈述仅提供与本实用新型有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种半导体处理设备及其晶圆托盘组件，减小晶圆托盘中心和边缘的温度差，降低晶圆托盘边缘的温度梯度，减少晶圆托盘边缘的热冲击，降低裂盘风险。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供一种晶圆托盘组件，其设置在半导体处理设备的反应腔内，所述反应腔内设置托盘旋转机构，所述晶圆托盘组件设置在所述托盘旋转机构的顶部，可跟随所述托盘旋转机构旋转，所述晶圆托盘组件包含：

3、托盘，其设置在所述托盘旋转机构的顶部；

4、多个晶圆基座，所述晶圆基座分布在所述托盘的上表面，所述晶圆基座内用于容纳待处理晶圆；

5、压紧盖板，其设置在所述托盘上，位于所述托盘的中心区域；

6、托盘盖板，其设置在所述托盘上，所述托盘盖板围绕所述压紧盖板；

7、隔热环，其设置在所述托盘上，所述隔热环位于所述托盘盖板和所述压紧盖板之间。

8、所述隔热环靠近所述托盘的中心孔。

9、所述托盘盖板与所述隔热环相邻的边缘具有第一延展部，所述第一延展部延展至所述隔热环顶部，所述压紧盖板与所述隔热环相邻的边缘具有第二延展部，所述第二延展部延展至所述隔热环顶部。

10、所述隔热环的材料采用耐高温非金属材料。

11、所述托盘的上表面设置若干基座放置区，所述晶圆基座设置在所述基座放置区内。

12、所述托盘盖板具有中心孔和多个晶圆通孔，所述压紧盖板位于所述中心孔中，所述晶圆基座位于所述晶圆通孔中。

13、本发明还提供一种半导体处理设备，包含：

14、反应腔；

15、托盘旋转驱动机构，其设置在所述反应腔内，用于驱动所述托盘旋转机构旋转；

16、所述的晶圆托盘组件，其设置在所述托盘旋转驱动机构上，可跟随所述托盘旋转驱动机构旋转，所述晶圆托盘组件用于承载一片或多片晶圆；

17、进气装置，其设置在所述反应腔的顶部；

18、抽气装置，其设置在所述反应腔的底部；

19、加热装置，其设置在所述晶圆托盘组件的下方，用于加热所述晶圆托盘组件。

20、所述托盘旋转驱动机构包含：

21、驱动器，其设置在所述反应腔底部，用于提供驱动力；

22、分气座，其连接所述驱动器，所述分气座在所述驱动器输出的驱动力的驱动下发生旋转；

23、支撑套筒，其设置在所述分气座上，所述支撑套筒包围形成旋转机构内腔区域；

24、分气转接环，其设置在所述支撑套筒顶部，所述晶圆托盘组件设置在所述分气转接环上；

25、拉杆组件，其一端与所述分气座固定连接，另一端穿过并连接所述晶圆托盘组件；

26、所述驱动器内设置水冷通道，所述水冷通道位于所述拉杆组件下方，所述水冷通道内通入循环冷却水。

27、所述拉杆组件包含：

28、拉杆，所述拉杆的顶端穿过所述晶圆托盘组件并与所述晶圆托盘组件柔性固定连接，所述拉杆的底端通过柔性固定组件与所述分气座柔性固定连接，所述拉杆用于压紧所述晶圆托盘组件；

29、套筒，其套设在所述拉杆外部，所述套筒的顶端与所述分气转接环连接，所述套筒的底端通过柔性固定组件与所述分气座柔性固定连接。

30、所述柔性固定组件包含：

31、弹簧固定座，其固定设置在所述分气座上；

32、弹簧，其一端固定连接所述弹簧固定座，另一端固定连接所述拉杆或套筒的底端，所述弹簧处于压紧状态，产生向下的弹力来压紧所述拉杆或套筒。

33、所述拉杆的顶端具有连接部，所述连接部包含固定螺丝和设置在所述拉杆顶端的凹槽，所述固定螺丝具有外螺纹，所述凹槽内壁具有内螺纹，所述固定螺丝穿过所述晶圆托盘组件后，与所述凹槽螺纹连接。

34、所述水冷通道包含：

35、外套筒，所述外套筒为全封闭结构，所述水冷通道的出水端设置在所述外套筒的筒壁上；

36、内套管，所述内套管设置在所述外套筒内，所述内套管的一端为所述水冷通道的进水端，另一端与所述外套筒连通；

37、所述水冷通道的进水端和出水端均设置在所述驱动器的底部。

38、与所述内套管连通处的所述外套筒处设置为圆锥状结构。

39、与所述外套筒连通处的所述内套管的内管壁具有倾斜切面。

40、所述套筒的顶端具有至少三根连接杆，所述连接杆的端部嵌设在所述分气转接环上，用于提供向下的拉力压紧所述分气转接环；所述分气转接环上具有多个连接凹槽，所述连接凹槽的数量和位置与所述连接杆的数量和位置对应匹配设置，用于容纳所述连接杆的端部。

41、在所述分气座与所述驱动器的连接面上均匀间隔设置多个水平调节装置，以调节所述分气座的水平度，所述水平调节装置采用顶丝。

42、所述分气座中具有吹扫气体通道，所述拉杆的底端位于所述吹扫气体通道内，所述吹扫气体通道与所述支撑套筒形成的旋转机构内腔区域连通。

43、所述弹簧固定座上具有多个通孔，所述通孔用于促使所述吹扫气体在所述旋转机构内腔区域中的扩散。

44、所述分气座中具有多条驱动气体通道，所述支撑套筒的筒壁中具有多条驱动气体通道，所述分气转接环中具有多条驱动气体通道，所述支撑套筒中的驱动气体通道分别与所述分气座中的驱动气体通道和所述分气转接环中的驱动气体通道连通，用于将驱动气体输送至所述晶圆托盘组件。

45、所述分气座与所述驱动器的连接面上设置密封垫片，所述密封垫片具有通孔，所述通孔的尺寸和位置与所述分气座中的驱动气体通道的尺寸和位置相匹配。

46、所述半导体处理设备还包含气体泵，所述气体泵包含吹扫气体泵和驱动气体泵；

47、所述吹扫气体泵通过管路连接至所述分气座上的吹扫气体通道，用于提供吹扫气体；

48、所述驱动气体泵通过管路连接至所述分气座中的驱动气体通道，用于提供驱动气体。

49、本实用新型在托盘上增加隔热环，隔热环位于托盘盖板和压紧盖板之间，可以明显的减小晶圆托盘中心和边缘的温度差，降低晶圆托盘边缘的温度梯度，减少晶圆托盘边缘的热冲击，降低裂盘风险。