半导体工艺设备及其观察窗清洁方法技术

本发明专利技术提供一种半导体工艺设备及其观察窗清洁方法，其中，该半导体工艺设备包括工艺腔室、坩埚和温度监测组件，坩埚设置在工艺腔室中，坩埚的顶部具有与坩埚的内腔连通的顶开口，工艺腔室的顶壁具有观察窗，温度监测组件用于透过观察窗和顶开口监测坩埚内部的温度，半导体工艺设备还包括观察窗吹扫组件，观察窗吹扫组件与观察窗对应设置，用于对观察窗的待吹扫面进行吹扫，待吹扫面为观察窗朝向坩埚的表面。在本发明专利技术中，工艺腔室内设置有观察窗吹扫组件，其能够向观察窗的表面吹扫气体，去除附着在观察窗表面上的料源颗粒，从而保证温度监测组件监测结果的准确性，保证晶圆在合适的温度范围内进行外延生长工艺，提高产品良率。提高产品良率。提高产品良率。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺设备及其观察窗清洁方法


[0001]本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备及其观察窗清洁方法。

技术介绍

[0002]物理气相传输法(Physical Vapor Transport，PVT)是指在高温区加热料源使之升华，再将升华的料源输送到冷凝区使其冷凝并结晶的外延生长工艺。
[0003]在晶圆外延生长工艺中，升华的料源在冷凝区结晶的温度与晶圆的品质息息相关，通常需要在反应过程中利用温度监测设备对生长中的晶圆温度进行实时监测，以保证将晶圆的温度严格控制在所需范围内。因此，如何提高监测晶圆生长温度的精确性，成为晶圆外延生长工艺中至关重要的课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备能够保证晶圆在合适的温度范围内进行外延生长工艺，提高产品良率。
[0005]为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、坩埚和温度监测组件，所述坩埚设置在所述工艺腔室中，所述坩埚的顶部具有与所述坩埚的内腔连通的顶开口，所述工艺腔室的顶壁具有观察窗，所述温度监测组件用于透过所述观察窗和所述顶开口监测所述坩埚内部的温度，所述半导体工艺设备还包括观察窗吹扫组件，所述观察窗吹扫组件与所述观察窗对应设置，用于对所述观察窗的待吹扫面进行吹扫，所述待吹扫面为所述观察窗朝向所述坩埚的表面。
[0006]可选地，所述观察窗吹扫组件包括吹扫气体管路和吹扫腔结构，所述吹扫腔结构包括设置在所述工艺腔室内的吹扫侧壁和与所述吹扫侧壁相连的吹扫底壁，所述吹扫侧壁和所述吹扫底壁均环绕所述观察窗设置，所述吹扫侧壁上形成有吹扫孔，所述吹扫气体管路用于通过所述吹扫孔对所述待吹扫面进行吹扫。
[0007]可选地，所述吹扫侧壁中形成有至少一个吹扫通道，所述吹扫通道包括相互连通的垂直段和弯折段，所述垂直段沿所述半导体工艺设备高度方向延伸，所述弯折段朝向所述观察窗延伸，所述吹扫气体管路与所述垂直段连通，所述弯折段的一端在所述吹扫侧壁上形成所述吹扫孔。
[0008]可选地，所述吹扫底壁上形成有观察口，所述观察口的形状、大小均与所述观察窗匹配。
[0009]可选地，所述吹扫气体管路上设置有质量流量控制器，所述质量流量控制器用于控制所述吹扫气体管路中吹扫气体的流量。
[0010]可选地，所述半导体工艺设备还包括吹扫控制电路和光强检测组件，所述光强检测组件用于透过所述观察窗和所述顶开口获得所述坩埚内部的实际光强检测值；
[0011]所述吹扫控制电路用于在理论光强检测值与所述光强检测组件获得的所述实际
光强检测值之间的差值超过预定偏差范围时，控制所述观察窗吹扫组件对所述待吹扫面进行吹扫。
[0012]可选地，所述吹扫气体管路上设置有质量流量控制器，所述吹扫控制电路还用于根据所述理论光强检测值与所述实际光强检测值之间的差值控制所述质量流量控制器的开度。
[0013]作为本专利技术的第二个方面，提供一种如前面所述的半导体工艺设备的观察窗清洁方法，所述方法包括：
[0014]接收所述光强检测组件测得的实际光强检测值；
[0015]在理论光强检测值与所述实际光强检测值之间的差值超过预定偏差范围时，控制所述观察窗吹扫组件对所述观察窗的所述待吹扫面进行吹扫。
[0016]可选地，所述半导体工艺设备还包括加热组件，用于加热所述坩埚；所述理论光强检测值通过根据所述加热组件的加热时长确定对应的预存理论光强检测值得到，所述预存理论光强检测值通过如下方式得到：
[0017]加热空载的所述坩埚，接收所述光强检测组件测得的光强检测值，并将各加热时长对应的光强检测值预存为该加热时长对应的预存理论光强检测值。
[0018]可选地，所述方法还包括：
[0019]根据所述理论光强检测值与所述实际光强检测值之间的差值控制所述观察窗吹扫组件的吹扫流量。
[0020]在本专利技术提供的半导体工艺设备和观察窗清洁方法中，工艺腔室内设置有观察窗吹扫组件，该观察窗吹扫组件能够向观察窗的待吹扫面吹扫气体，从而去除晶圆外延生长工艺中附着在观察窗表面上的料源颗粒，维持观察窗的透光性，提高了温度监测组件对坩埚内部温度监测结果的准确性，进而能够保证晶圆在合适的温度范围内进行外延生长工艺，提高产品良率。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0022]图1是现有技术中一种半导体工艺设备的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术提供的半导体工艺设备的结构示意图。
[0024]附图标记说明
[0025]1：坩埚
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2：感应线圈
[0026]3：籽晶
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4：料源
[0027]5：温度监测组件
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6：观察窗
[0028]7：吹扫腔结构
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8：吹扫孔
[0029]9：旋转驱动机构
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10：光强传感器
[0030]11：吹扫接头
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12：吹扫通道
具体实施方式
[0031]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描
述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0032]如图1所示为现有技术中一种用于外延生长工艺的半导体工艺设备的结构示意图，其包括坩埚1、温度监测组件5(如，红外测温仪)以及由两根石英管组成的工艺腔室。在采用PVT法生长碳化硅(SiC)单晶时，通常需要将碳化硅晶体作为籽晶3放置在坩埚1顶部，将碳化硅粉末作为料源4放置在坩埚1底部，通过感应线圈2对工艺腔室进行加热，使坩埚1温度达到2300℃左右，并向工艺腔室中通入氩气控制气压。在晶圆外延生长过程中，晶圆粘贴在坩埚1顶部的顶开口处，温度较低，料源4温度较高，两者之间存在一定的温度梯度，料源4升华并在冷端的籽晶3上结晶，从而获得碳化硅单晶。
[0033]为保证将晶圆的温度严格控制在所需范围内，需要通过温度监测组件对生长中的晶圆温度进行实时监测，温度监测组件5发射的红外光束需要透过工艺腔室顶部的观察窗6。然而，本专利技术的专利技术人发现，在包括碳化硅在内的部分晶圆外延生长工艺中，部分升华的料源4会在观察窗6处凝结，导致观察窗6在晶圆开始外延生长后透光性下降，影响温度监测组件5透过观察窗6监测坩埚内部温度的精确性，难以保证晶圆表面外延层的质量，产品良率低。
[0034]为解决上述技术问题，本专利技术的一个方面提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、坩埚1和温度监测组件5，坩埚1设置在工艺腔室中，坩埚1的顶部具有与坩埚1的内腔连通的顶开口，工艺腔室的顶部具有观察窗6，温度监测组件用于透过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、坩埚和温度监测组件，所述坩埚设置在所述工艺腔室中，所述坩埚的顶部具有与所述坩埚的内腔连通的顶开口，所述工艺腔室的顶壁具有观察窗，所述温度监测组件用于透过所述观察窗和所述顶开口监测所述坩埚内部的温度，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括观察窗吹扫组件，所述观察窗吹扫组件与所述观察窗对应设置，用于对所述观察窗的待吹扫面进行吹扫，所述待吹扫面为所述观察窗朝向所述坩埚的表面。2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述观察窗吹扫组件包括吹扫气体管路和吹扫腔结构，所述吹扫腔结构包括设置在所述工艺腔室内的吹扫侧壁和与所述吹扫侧壁相连的吹扫底壁，所述吹扫侧壁和所述吹扫底壁均环绕所述观察窗设置，所述吹扫侧壁上形成有吹扫孔，所述吹扫气体管路用于通过所述吹扫孔对所述待吹扫面进行吹扫。3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述吹扫侧壁中形成有至少一个吹扫通道，所述吹扫通道包括相互连通的垂直段和弯折段，所述垂直段沿所述半导体工艺设备高度方向延伸，所述弯折段朝向所述观察窗延伸，所述吹扫气体管路与所述垂直段连通，所述弯折段的一端在所述吹扫侧壁上形成所述吹扫孔。4.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述吹扫底壁上形成有观察口，所述观察口的形状、大小均与所述观察窗匹配。5.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述吹扫气体管路上设置有质量流量控制器，所述质量流量控制器用于控制所述吹扫气体管路中吹扫气体的流量。6.根据权利要求1至5中任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海洋，郭雪娇，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：