[发明专利]一种托盘结构、薄膜沉积装置和方法

说明书

本发明公开了一种托盘结构、薄膜沉积装置和方法，该托盘结构包含：主承载盘，其上表面包括多个向下凹陷部；多个轴承组件，分别设置于所述凹陷部内；多个行星盘，支撑于所述轴承组件上，所述行星盘用于承载待处理晶圆；驱动气体通道，设于主承载盘内，用于提供驱动气体以驱动所述行星盘沿轴承组件转动；清洁气体通道，设于主承载盘内，用于提供清洁气体到所述凹陷部以清洁凹陷部的内部。其优点是：其将主承载盘、行星盘、轴承组件、驱动气体通道和清洁气体通道等相结合，直接或间接地实现了行星盘的自转和公转，有助于提高晶圆的薄膜沉积均匀性，且清洁气体通道保证行星盘底部的环境清洁，避免行星盘和轴承组件转动时产生颗粒污染物污染腔内环境。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种托盘结构、薄膜沉积装置和方法。

背景技术

在半导体芯片生产过程中，需要进行大量的微观加工，其中常用的方式是采用气相沉积或等离子体处理工艺利用其真空反应腔的原理对半导体晶圆进行处理加工。根据沉积过程是否含有化学反应，气相沉积可分为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)和化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)。其中，CVD目前是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料、大多数金属材料和金属合金材料。

化学气相沉积是指化学气体或蒸气在晶圆表面反应合成涂层或纳米材料的方法，其原理为：将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶圆表面上。在整个工艺过程中，晶圆材料本身的温度均匀性、反应气体浓度以及分布状况、晶圆上方反应场的均匀性等对晶圆薄膜沉积效果影响巨大，它们直接决定了晶圆沉积的薄膜的质量。

为了改进上述各类影响因素对薄膜沉积的影响，研究人员提出了多种提高薄膜沉积质量均匀性的方法。例如，利用多区电阻丝加热技术，以保证基座的温度均匀性，进而改善薄膜生长温度的稳定和均匀；或是加热反应腔室四周外壁，以维持晶圆周围的温度稳定性。另外，研究人员也通过采用行星转盘的技术，在大托盘上设置多个承载晶圆的小托盘，大托盘自转带动小转盘公转，同时小转盘也可以进行自转，以保证相同方位的晶圆接触的反应气体浓度分布状况相同，以便保证薄膜沉积的均匀性。但是现有的行星转盘技术通常为悬浮旋转，其构造复杂、使用流程繁琐且工艺稳定性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种托盘结构、薄膜沉积装置和方法，该托盘结构将主承载盘、行星盘、轴承组件、驱动气体通道和清洁气体通道等相结合，通过驱动气体通道的驱动气体实现对行星盘的驱动，使其沿轴承组件自转，保证了行星盘上的晶圆的薄膜沉积均匀性的效果，同时采用清洁气体通道提供清洁气体保证凹陷部底部的环境清洁，有效地保证了晶圆刻蚀时反应室内的腔体环境。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种托盘结构，包含：

主承载盘，其上表面包括多个向下凹陷部；

多个轴承组件，分别设置于所述凹陷部内；

多个行星盘，支撑于所述轴承组件上，所述行星盘用于承载待处理晶圆；

驱动气体通道，设于所述主承载盘内，用于提供驱动气体以驱动所述行星盘沿轴承组件转动；

清洁气体通道，设于所述主承载盘内，用于提供清洁气体到所述凹陷部以清洁所述凹陷部的内部。

可选的，所述驱动气体通道包含多条用于向凹陷部提供驱动气体的驱动气体流动通道和用于凹陷部排出驱动气体的驱动气体排气通道，所述驱动气体流动通道和驱动气体排气通道的数量与所述凹陷部的数量相同；

和/或，所述清洁气体通道包含多条用于向凹陷部提供清洁气体的清洁气体流动通道和用于凹陷部排出清洁气体的清洁气体排气通道，所述清洁气体流动通道和清洁气体排气通道的数量与所述凹陷部的数量相同。