CN104889111B - 一种腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腔室，所述腔室内部设置有喷淋件，所述喷淋件上设置有贯穿所述喷淋件的喷淋孔，所述喷淋件包括第一喷淋件和第二喷淋件，所述第一喷淋件上设置有多个第一通孔，所述第二喷淋件上设置有多个第二通孔，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件上下重叠使所述第一通孔和所述第二通孔连通以形成所述喷淋孔。与现有技术相比，本发明可以较为简便地加工第一喷淋件和第二喷淋件，显著简化了加工复杂度。同时，本发明能够通过调整第一喷淋件和第二喷淋件的相对位置以调节喷淋孔的面积和孔径，能够便捷地实现更多的工艺需求。

Description

一种腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，尤其涉及一种腔室。

背景技术

在半导体生产工艺中，对晶圆进行气相沉积之前，需要对晶圆进行预清洗，以去除晶圆表面的杂质，这一操作通常在预清洗腔室中完成。现有的预清洗方法通常是将气体（如氩气、氦气、氢气等）激发为等离子体后，利用等离子体轰击晶圆，以去除晶圆表面的杂质。

现有的预清洗腔室的结构如图1所示。腔室1的顶部设置有拱形顶盖2，且拱形顶盖2上设置有线圈3，射频电源5通过射频匹配器4将射频功率加至线圈3上，以将腔室中的气体激发为等离子体，同时，射频电源8通过射频匹配器7将射频功率加至基座6上，以在基座6上产生射频自偏压，以吸引等离子体来轰击基座6上的晶圆，然而，等离子体中的离子在轰击晶圆时较容易进入介电常数较低的材料中，可能会造成晶圆上部分材料的劣化，因此，为了避免等离子体中的离子参与清洗过程，在腔室1的内壁上部设置有喷淋件9，该喷淋件9的结构如图2所示，喷淋件9呈圆盘形，能够完全覆盖腔室1的横截面，且喷淋件9上设置有喷淋孔91，喷淋孔91的孔径通常为0.2mm～10mm，小于等离子体穿过其中时所形成的等离子体鞘层的厚度，因此，使得等离子体中的离子受等离子体鞘层的作用难以穿过喷淋孔91，而等离子体中的自由基、原子和分子能够顺利穿过喷淋孔91。

该现有的喷淋件需要在其上加工非常多的喷淋孔，加工难度大，而且，如果需要更改喷淋件的孔隙率或者调节喷淋孔的面积时，则只能重新加工新的喷淋件，造成成本高且加工周期长的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种腔室，以降低喷淋件的加工难度和成本。

为实现上述目的，本发明提供一种腔室，所述腔室内部设置有喷淋件，所述喷淋件上设置有贯穿所述喷淋件的喷淋孔，所述喷淋件包括第一喷淋件和第二喷淋件，所述第一喷淋件上设置有多个第一通孔，所述第二喷淋件上设置有多个第二通孔，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件上下重叠使所述第一通孔和所述第二通孔连通以形成所述喷淋孔。

优选地，所述第一喷淋件上设置有第一连接孔，所述第二喷淋件上设置有第二连接孔，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件通过所述第一连接孔和第二连接孔上下连接。

优选地，所述第一连接孔和所述第二连接孔均为多个，每个所述第一连接孔均能够与多个所述第二连接孔相匹配，使得所述第一喷淋件和所述第二喷淋件能够调整相对位置，以调节所述喷淋孔的面积。

优选地，所述喷淋件还包括卡合件，所述卡合件设置在所述第一喷淋件和所述第二喷淋件的边缘，能够固定所述第一喷淋件和所述第二喷淋件的相对位置。

优选地，所述第一通孔和所述第二通孔为矩形通孔。

优选地，所述矩形通孔的宽度为0.2mm～7mm。

优选地，多个所述第一通孔以预定间距平行地设置在所述第一喷淋件上；和/或多个所述第二通孔以预定间距平行地设置在所述第二喷淋件上。

优选地，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件由绝缘材料制成。

优选地，所述第一喷淋件和第二喷淋件的总厚度为2mm～50mm。

优选地，所述喷淋孔的孔径小于10mm。

可见，本发明所提供的腔室中，喷淋件包括上下重叠的第一喷淋件和第二喷淋件形成，且由第一喷淋件和第二喷淋件上的第一通孔和第二通孔连通后形成喷淋孔。与现有技术相比，本发明可以较为简便地加工第一喷淋件和第二喷淋件，显著简化了加工复杂度。同时，本发明能够通过调整第一喷淋件和第二喷淋件的相对位置以调节喷淋孔的面积和孔径，能够便捷地实现更多的工艺需求，并且无需重新加工喷淋件，节约了成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有的预清洗腔室结构图；

图2为现有的喷淋件结构图；

图3为本发明所提供的腔室结构示例图；

图4a为本发明所提供的第一喷淋件结构示例图；

图4b为本发明所提供的第二喷淋件结构示例图；

图4c为本发明所提供的第一喷淋件和第二喷淋件上下重叠连接后的俯视示例图；

图4d为本发明所提供的第一喷淋件和第二喷淋件上下重叠连接后的另一俯视示例图；

图5为本发明所提供的卡合件、第一喷淋件和第二喷淋件连接示例图；

图6为本发明所提供的喷淋孔与第一通孔、第二通孔位置示例图。

附图标记说明

1-腔室；2-拱形顶盖；3-线圈；5、8-射频电源；4、7-射频匹配器；6-基座；9、10-喷淋件；91-喷淋孔；11-第一喷淋件；12-第二喷淋件；13-第一通孔；14-第二通孔；15-卡合件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种腔室，该腔室内部设置有喷淋件，且该喷淋件上设置有贯穿该喷淋件的喷淋孔，具体地，如图3至图5所示，腔室1的顶部设置有拱形顶盖2，且拱形顶盖2上设置有线圈3，射频电源5通过射频匹配器4将射频功率加至线圈3上，以将腔室中的气体激发为等离子体，同时，射频电源8通过射频匹配器7将射频功率加至基座6上，以在基座6上产生射频自偏压，以吸引等离子体来轰击基座6上的晶圆。

该腔室1内还设置有喷淋件10，具体地，喷淋件10可以包括第一喷淋件11和第二喷淋件12，第一喷淋件11上可以设置有多个第一通孔13，第二喷淋件12上可以设置有多个第二通孔14，且第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠以使得第一通孔13和第二通孔14连通以形成喷淋孔。此处的方位词“上、下”是指图3中的“上、下”方向。

即，喷淋件10可以由第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠后连接形成，且该喷淋件10可以覆盖腔室1的横截面，同时，为了能够形成贯穿喷淋件10的喷淋孔，可以如图4a和图4b所示，在第一喷淋件11上设置第一通孔13，在第二喷淋件12上设置第二通孔14，当第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠后，第一通孔13能够和第二通孔14连通以形成贯穿喷淋件10的喷淋孔，当等离子体穿过该喷淋孔时，会形成等离子体鞘层，以吸附等离子体中的离子，从而避免离子进入腔室中对晶圆上的材料造成损害。第一喷淋件11和第二喷淋件12可以为圆盘形，也可以根据腔室横截面形状加工为其它形状，本发明对此不作限制。

与现有技术相比，本发明无需在喷淋件上加工数量繁多且尺寸精细的喷淋孔，而可以分别在第一喷淋件和第二喷淋件上加工一定数量的尺寸较大的第一通孔和第二通孔，并可以通过第一喷淋件和第二喷淋件以预定相对角度上下重叠连接后，使第一通孔和第二通孔连通从而形成具有预定尺寸的喷淋孔。可见，本发明显著降低了加工复杂度，节约了成本。

更进一步地，第一喷淋件11上设置有第一连接孔，第二喷淋件12上设置有第二连接孔，第一喷淋件11和第二喷淋件12能够通过第一连接孔和第二连接孔上下连接在一起。具体地，第一连接孔和第二连接孔可以分别设置在可以分别设置在第一喷淋件11和第二喷淋件12的边缘处，并可以利用紧固件（如螺钉）穿过第一连接孔和第二连接孔后将第一喷淋件11和第二喷淋件12上下连接在一起，这样，能够使第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠后稳定地固定二者的相对位置。

更进一步地，上述第一连接孔和上述第二连接孔均可以为多个，且每个第一连接孔均能够与多个第二连接孔相匹配，使得第一喷淋件11和第二喷淋件12能够调整相对位置，以调节喷淋孔的面积。具体地，可以分别在第一喷淋件11和第二喷淋件12的边缘处按预设间距设置多个第一连接孔和第二连接孔，可以将第一喷淋件11和第二喷淋件12按不同角度上下重叠后，通过不同的第一连接孔和第二连接孔匹配将第一喷淋件11和第二喷淋件12连接，这样，能够在安装时，根据需要调节第一喷淋件11和第二喷淋件12之间的相对位置，从而能够调节第一通孔13和第二通孔14连通后所形成的喷淋孔的面积，能够满足更多地工艺需求。

可以理解的是，除上述方式外，还可以通过其它方式将第一喷淋件11和第二喷淋件12以不同的相对位置上下连接。例如，可以在第一喷淋件11和第二喷淋件12中的一者上设置多个定位槽，在另一者上设置定位销，并通过将定位销插入定位槽中使第一喷淋件11和第二喷淋件12上下连接，并固定二者的相对位置。

更进一步地，喷淋件10还可以包括卡合件15，该卡合件15可以设置在第一喷淋件11和第二喷淋件12的外沿，且该卡合件15能够固定第一喷淋件11和第二喷淋件12的相对位置。具体地，可以如图5所示，将第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠后，通过卡合件15从第一喷淋件11的上表面和第二喷淋件12的外沿卡合在第一喷淋件11的上表面和第二喷淋件12的下表面上，以固定第一喷淋件11和第二喷淋件12的相对位置，这样，使得第一喷淋件11和第二喷淋件12在安装时能够按不同角度上下重叠，从而能够调节喷淋孔的面积。

上述本发明所提供的优选实施方式中，能够通过调节第一喷淋件11和第二喷淋件12相对位置（即改变第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠时的相对角度）来调节第一通孔13和第二通孔14连通后所形成的喷淋孔的面积，从而能够满足更多的工艺需求，如图4c和图4d即为图4a所示的第一喷淋件11和图4b所示的第二喷淋件12以两种相对位置上下重叠连接后的俯视示例图。实际应用时，当需要加快清洗工艺的效率时，可以适当增大喷淋孔的面积以增加整个喷淋件的孔隙率，当需要提高等离子体中离子的过滤率时，可以适当减小喷淋孔的面积。与现有技术相比，本发明无需重新加工喷淋件即可便捷地调节多种喷淋孔面积，降低了成本。

更进一步地，在第一喷淋件11上设置的第一通孔和在第二喷淋件12上设置的第二通孔可以为矩形通孔。具体地，可以如图4a和4b所示，在第一喷淋件11和第二喷淋件12上设置矩形通孔作为第一通孔和第二通孔。矩形通孔便于加工，能够降低第一喷淋件11和第二喷淋件12的加工复杂度，且便于在第一喷淋件11和第二喷淋件12上下重叠后形成喷淋孔。具体地，可以在一个完整的零件上加工多个矩形通孔，之后将该零件分割为两层以分别作为第一喷淋件11和第二喷淋件12，这样，可以进一步节约工时和成本。

更进一步地，上述矩形通孔的宽度可以为0.2mm～7mm。具体地，矩形通孔的宽度可以根据需要设定，为了使得所形成的喷淋孔能够有效过滤等离子体中的离子，优选地，矩形通孔的宽度可以在0.2mm～7mm之间。需要说明的是，当第一喷淋件11和第二喷淋件12以特定相对位置上下重叠时，所形成的喷淋孔的孔径还受第一喷淋件11和第二喷淋件12的相对角度影响，如图6所示，设第一通孔的宽度为L1，设第二通孔的宽度为L2，第一通孔与第二通孔之间的夹角为θ，则所形成的喷淋孔的面积为L1*L2/Sinθ，该喷淋孔的最大孔径y≤(L1+L2)/Sinθ，通常，等离子体通过喷淋孔时所形成的等离子体鞘层的厚度小于10mm，因此，在实际加工安装中，可以通过调整第一通孔与第二通孔的宽度以及夹角的角度，使得所形成的喷淋孔的最大孔径小于10mm，以保证能够过滤等离子体中的离子。

更进一步地，多个第一通孔13可以以预定间距平行地设置在第一喷淋件11上，和/或多个第二通孔14可以以预定间距平行地设置在第二喷淋件12上。优选地，可以将第一通孔13和第二通孔14较为均匀地分别设置在第一喷淋件11和第二喷淋件12上，这样，可以使得在清洗工艺中穿过喷淋孔进入腔室中的气流较为均匀。

更进一步地，第一喷淋件11和第二喷淋件12由绝缘材料制成。采用绝缘材料形成第一喷淋件11和第二喷淋件12能够避免材料中的自由电子与自由基交换能量后，将等离子体中的自由基从激发态还原为基态，因而，采用绝缘材料能够保证自由基的数量，从而能够保证清洗工艺的效率。

更进一步地，第一喷淋件11和第二喷淋件12的总厚度可以在2mm～50mm之间。通常，设置在腔室中的喷淋装置的厚度在2mm～50mm之间，因此，可以使得本发明的第一喷淋件11和第二喷淋件12的总厚度可以在2mm～50mm之间，从而无需对腔室结构进行较大改动即可安装本发明所提供的第一喷淋件11和第二喷淋件12。

更进一步地，喷淋孔的孔径可以小于10mm。通常，等离子体通过喷淋孔时所形成的等离子体鞘层的厚度小于10mm，因此，可以使喷淋孔的最大孔径小于10mm，以保证能够过滤等离子体中的离子。

上述为对本发明所提供的腔室进行的描述，本发明所提供的腔室中，喷淋件包括上下重叠的第一喷淋件和第二喷淋件形成，且由第一喷淋件和第二喷淋件上的第一通孔和第二通孔连通后形成喷淋孔。与现有技术相比，本发明可以较为简便地加工第一喷淋件和第二喷淋件，显著简化了加工复杂度。同时，本发明能够通过调整第一喷淋件和第二喷淋件的相对位置以调节喷淋孔的面积和孔径，能够便捷地实现更多的工艺需求，并且无需重新加工喷淋件，节约了成本。

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。

Claims (9)

1.一种腔室，所述腔室内部设置有喷淋件，所述喷淋件上设置有贯穿所述喷淋件的喷淋孔，其特征在于，所述喷淋件包括第一喷淋件和第二喷淋件，所述第一喷淋件上设置有多个第一通孔，所述第二喷淋件上设置有多个第二通孔，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件上下重叠连接使所述第一通孔和所述第二通孔连通以形成所述喷淋孔，调整所述第一喷淋件和所述第二喷淋件的相对位置，能调节所述喷淋孔的面积和孔径；

所述第一喷淋件和所述第二喷淋件由绝缘材料制成；

喷淋孔的最大孔径y≤(L1+L2)/sinθ,其中，L1为第一通孔的宽度，L2为第二通孔的宽度，第一通孔与第二通孔之间的夹角为θ。

2.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述第一喷淋件上设置有第一连接孔，所述第二喷淋件上设置有第二连接孔，所述第一喷淋件和所述第二喷淋件通过所述第一连接孔和第二连接孔上下连接。

3.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述第一连接孔和所述第二连接孔均为多个，每个所述第一连接孔均能够与多个所述第二连接孔相匹配，使得所述第一喷淋件和所述第二喷淋件能够调整相对位置，以调节所述喷淋孔的面积。

4.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述喷淋件还包括卡合件，所述卡合件设置在所述第一喷淋件和所述第二喷淋件的边缘，能够固定所述第一喷淋件和所述第二喷淋件的相对位置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的腔室，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔为矩形通孔。

6.根据权利要求5所述的腔室，其特征在于，所述矩形通孔的宽度为0.2mm～7mm。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的腔室，其特征在于，多个所述第一通孔以预定间距平行地设置在所述第一喷淋件上；和/或多个所述第二通孔以预定间距平行地设置在所述第二喷淋件上。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的腔室，其特征在于，所述第一喷淋件和第二喷淋件的总厚度为2mm～50mm。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的腔室，其特征在于，所述喷淋孔的孔径小于10mm。