半导体工艺腔室和半导体工艺方法与流程

allin2026-02-23  26


本发明涉及半导体工艺设备领域,具体地,涉及一种半导体工艺腔室和一种半导体工艺方法。


背景技术:

1、金属有机化合物化学气相淀积是在气相外延生长的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术,该技术以ⅲ族和v族元素的氢化物等作为晶体生长原材料,以热分解反应方式在衬底上进行气相外延,生长各种ⅲ-v族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

2、为提高生产效率,常采用多片外延设备进行金属有机化合物化学气相淀积反应,即利用同一基座承载多片晶圆(wafer)进行反应。如图1所示,基座包括主承载盘400和多个副承载盘500,主承载盘400能够在旋转电机210的驱动下绕自身轴线转动,多个副承载盘500均设置在主承载盘400上且绕主承载盘400的轴线周向分布,以保证各个副承载盘500上承载的晶圆之间的工艺一致性,同时副承载盘500能够在主承载盘400上的气路提供的气体的驱动下各自绕自身轴线转动,以保证每个副承载盘500上承载的晶圆表面成膜厚度的周向均匀性。

3、然而,现有的通过气悬浮原理驱动各副承载盘500转动的方案常常难以保证各副承载盘500上承载的晶圆的成膜厚度及膜层电阻率的一致性差,产品质量差。


技术实现思路

1、本发明旨在提供一种半导体工艺腔室和一种半导体工艺方法,该半导体工艺腔室能够保证多片晶圆之间的工艺一致性。

2、为实现上述目的,作为本发明的一个方面,提供一种半导体工艺腔室,包括腔体、位于所述腔体内的可旋转的主承载盘、多个副承载盘和吹气组件,所述主承载盘的承载面上具有多个容纳槽,多个所述副承载盘一一对应地设置在多个所述容纳槽中,每一所述容纳槽的底部设有气道,所述吹气组件用于向各所述气道提供气体以驱动对应的所述副承载盘绕自身轴线转动;所述半导体工艺腔室还包括:高度检测装置和控制器;

3、所述高度检测装置设置在所述主承载盘上方,且在所述副承载盘随所述主承载盘旋转至所述高度检测装置的下方时,所述高度检测装置的检测窗口正对所述副承载盘的部分区域;所述高度检测装置用于检测位于所述检测窗口范围内的物体的高度;

4、所述控制器用于:针对各所述副承载盘,根据所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度;根据确定出的各所述副承载盘的初始高度,调节所述吹气组件向各所述气道提供的气体的流量,以使任意两个所述副承载盘的高度差值均在预设范围内。

5、可选地,多个所述副承载盘的中心均位于同一虚拟圆周上,所述虚拟圆周的圆心位于所述主承载盘的轴线上;所述检测窗口的中心在所述主承载盘上的正投影落在所述虚拟圆周上。

6、可选地,所述控制器用于针对各所述副承载盘,根据所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度,包括:

7、针对各所述副承载盘,根据所述主承载盘的转速确定所述副承载盘的中心是否位于所述检测窗口的中心;

8、根据所述副承载盘的中心位于所述检测窗口的中心时,所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度。

9、可选地,所述高度检测装置设置包括多个测距传感器,多个所述测距传感器呈阵列分布;所述测距传感器用于对位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘进行测距,以得到所述副承载盘的高度,其中所述副承载盘的高度为所述副承载盘相对所述主承载盘的高度;

10、所述控制器用于根据所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度;包括:

11、根据各所述多个测距传感器得到的所述副承载盘的高度获取所述副承载盘的初始高度。

12、可选地,所述控制器还用于:

13、针对各所述副承载盘,根据所述高度检测装置中各所述测距传感器得到的所述副承载盘的高度,确定所述副承载盘的倾斜角度;

14、当任一所述副承载盘的倾斜角度高于预设阈值时确定所述副承载盘状态异常。

15、可选地,所述控制器用于根据所述高度检测装置中各所述测距传感器得到的所述副承载盘的高度,确定所述副承载盘的倾斜角度,包括:

16、根据各所述测距传感器得到的所述副承载盘的高度中,最大的高度和最小的高度确定所述副承载盘的倾斜角度。

17、可选地,所述控制器用于根据确定出的各所述副承载盘的初始高度,调节所述吹气组件向各所述气道提供的气体的流量,以使任意两个所述副承载盘的高度差值均在预设范围内,包括:

18、根据确定出的各所述副承载盘的初始高度计算基准高度;

19、针对各所述副承载盘,根据所述副承载盘的所述初始高度与所述基准高度的差值确定所述副承载盘对应的第一气体流量补偿值;

20、根据各所述副承载盘对应的所述第一气体流量补偿值,分别调节所述吹气组件向各所述气道提供的气体的流量,以使任意两个所述副承载盘的高度差值均在预设范围内。

21、可选地,还包括用于测量所述腔体内温度的温度检测装置;

22、所述控制器还用于在使任意两个所述副承载盘的高度差值均在所述预设范围内之后,确定当前所述温度检测装置测量的实际温度值是否等于目标温度值;

23、如果不等于,则根据所述实际温度值与所述目标温度值的差值确定第二气体流量补偿值;

24、根据确定出的所述第二气体流量补偿值调节所述吹气组件向各所述气道提供的气体的流量;

25、转向执行所述确定当前所述温度检测装置测量的实际温度值是否为目标温度值的步骤,直至当前所述温度检测装置测量的实际温度值为所述目标温度值。

26、可选地,所述腔体的顶壁上设置有第一窗口和第二窗口,所述高度检测装置和所述温度检测装置均设置在所述腔体的外部,且所述高度检测装置可以透过所述第一窗口检测所述副承载盘的高度,所述温度检测装置可以透过所述第二窗口检测所述腔体内部的温度;

27、所述第一窗口和所述第二窗口对称设置在所述主承载盘的轴线的两侧。

28、作为本发明的第二个方面,提供一种半导体工艺方法,通过前面所述的半导体工艺腔室实现,所述半导体工艺方法包括:

29、针对各副承载盘,根据高度检测装置检测到的位于检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度;

30、根据确定出的各所述副承载盘的初始高度,调节吹气组件向各气道提供的气体的流量,以使任意两个所述副承载盘的高度差值均在预设范围内。

31、可选地,所述针对各副承载盘,根据高度检测装置检测到的位于检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度,包括:

32、针对各所述副承载盘,根据主承载盘的转速以及所述主承载盘的位置触发信号确定所述副承载盘的中心是否位于检测窗口的中心;

33、根据所述副承载盘的中心位于所述检测窗口的中心时,所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度。

34、可选地,所述半导体工艺方法还包括:

35、针对各所述副承载盘,根据所述高度检测装置中各测距传感器得到的所述副承载盘的高度,确定所述副承载盘的倾斜角度;

36、当任一所述副承载盘的倾斜角度高于预设阈值时确定所述副承载盘状态异常。

37、在本发明提供的半导体工艺腔室和半导体工艺方法中,高度检测装置能够检测经过其检测窗口范围内的每个副承载盘的高度,控制器能够根据高度检测装置检测到的每个经过检测窗口范围的副承载盘的高度确定各副承载盘的初始高度,并调节吹气组件向各气道提供的气体的流量,从而分别调节每个副承载盘的高度,使任意两个副承载盘的高度差值均在预设范围内,进而保证多个副承载盘之间温度的一致性,进一步保证各个盘位工艺条件的一致性,提高了多片晶圆之间的工艺一致性,保证了提高产品良率。


技术特征:

1.一种半导体工艺腔室,包括腔体、位于所述腔体内的可旋转的主承载盘、多个副承载盘和吹气组件,所述主承载盘的承载面上具有多个容纳槽,多个所述副承载盘一一对应地设置在多个所述容纳槽中,每一所述容纳槽的底部设有气道,所述吹气组件用于向各所述气道提供气体以驱动对应的所述副承载盘绕自身轴线转动;其特征在于,所述半导体工艺腔室还包括:高度检测装置和控制器;

2.根据权利要求1所述的半导体工艺腔室,其特征在于,多个所述副承载盘的中心均位于同一虚拟圆周上,所述虚拟圆周的圆心位于所述主承载盘的轴线上;所述检测窗口的中心在所述主承载盘上的正投影落在所述虚拟圆周上。

3.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述控制器用于针对各所述副承载盘,根据所述高度检测装置检测到的位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度,包括:

4.根据权利要求1-3任一所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述高度检测装置设置包括多个测距传感器,多个所述测距传感器呈阵列分布;所述测距传感器用于对位于所述检测窗口范围内的所述副承载盘进行测距,以得到所述副承载盘的高度,其中所述副承载盘的高度为所述副承载盘相对所述主承载盘的高度;

5.根据权利要求4所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述控制器还用于:

6.根据权利要求5所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述控制器用于根据所述高度检测装置中各所述测距传感器得到的所述副承载盘的高度,确定所述副承载盘的倾斜角度,包括:

7.根据权利要求1-3任一项所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述控制器用于根据确定出的各所述副承载盘的初始高度,调节所述吹气组件向各所述气道提供的气体的流量,以使任意两个所述副承载盘的高度差值均在预设范围内,包括:

8.根据权利要求1-3任一项所述的半导体工艺腔室,其特征在于,还包括用于测量所述腔体内温度的温度检测装置;

9.根据权利要求8所述的半导体工艺腔室,其特征在于,所述腔体的顶壁上设置有第一窗口和第二窗口,所述高度检测装置和所述温度检测装置均设置在所述腔体的外部,且所述高度检测装置可以透过所述第一窗口检测所述副承载盘的高度,所述温度检测装置可以透过所述第二窗口检测所述腔体内部的温度;

10.一种半导体工艺方法,通过权利要求1至9中任意一项所述的半导体工艺腔室实现,所述半导体工艺方法包括:

11.根据权利要求10所述的半导体工艺方法,其特征在于,所述针对各副承载盘,根据高度检测装置检测到的位于检测窗口范围内的所述副承载盘的高度确定所述副承载盘的初始高度,包括:

12.根据权利要求10所述的半导体工艺方法,其特征在于,所述半导体工艺方法还包括:


技术总结
本发明提供一种半导体工艺腔室和半导体工艺方法,半导体工艺腔室包括腔体、位于腔体内的可旋转的主承载盘、多个副承载盘、吹气组件、高度检测装置和控制器;高度检测装置设置在主承载盘上方,且在副承载盘随主承载盘旋转至高度检测装置的下方时,高度检测装置的检测窗口正对副承载盘的部分区域;高度检测装置用于检测位于检测窗口范围内的物体的高度;控制器用于:针对各副承载盘,根据高度检测装置检测到的位于检测窗口范围内的副承载盘的高度确定副承载盘的初始高度;根据确定出的各副承载盘的初始高度,调节吹气组件向各气道提供的气体的流量,以使任意两个副承载盘的高度差值均在预设范围内。本发明方案能够保证多片晶圆之间的工艺一致性。

技术研发人员:翟梦阳
受保护的技术使用者:北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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