CN104979249B - 进出气装置、具有进出气装置之热处理机台及进出气方法 - Google Patents

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Abstract

一种进出气装置，包括：气体盒，与外界气压源连通，并设置在工艺腔室之第一侧壁；第一气体分流板，与气体盒连通，并位于气体盒之紧邻工艺腔室的内侧，且间隔设置第一气体通孔；气体出口，设置在第二侧壁；第二气体分流板，与气体出口连通，并位于气体出口之紧邻工艺腔室的内侧，且间隔设置第二气体通孔。本发明将工艺气体输入至气体盒，并将工艺气体聚集，随后将工艺气体通过间隔设置第一气体通孔之第一气体分流板进行流速降低，平缓、均匀的导入至晶圆的表面，最后通过设置在晶圆之异于第一气体分流板一侧的第二气体分流板和气体出口将残留气体导出，不仅气流平缓、分布均匀，而且对晶圆温度的影响一致、均匀性好，极大的提高了产品良率。

Description

进出气装置、具有进出气装置之热处理机台及进出气方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种进出气装置、具有进出气装置之热处理机台及进出气方法。
背景技术
随着半导体行业的发展，半导体器件尺寸越来越小，器件也越来越敏感，对整个晶圆的均匀性控制要求也越来越高，任何微小因素的改变都可能会导致晶圆受热不一致，进而使得均匀性变差。因此，如何保证晶圆均匀受热，提高晶圆均匀性问题，值得本领域技术人员深究。
目前，业界提高晶圆受热均匀性的普遍方法是对不同区域的灯泡设置不同的加热功率，以达到热补偿的效果。但是，业界使用的快速热处理机台均为进气口较大、出气口较小的设计，势必导致工艺气体在进入工艺腔室时，工艺气体率先接触的边缘托环和晶圆部分热量损失相对较多，工艺气体滞后接触的出气口部分热量损失较少，整片晶圆进气口和出气口热量损失差异过大，进而造成晶圆工艺整体均匀性欠佳。
请参阅图3，图3所示为现有热处理机台工艺中晶圆不同位置与方块电阻关系图谱。例如，以尖峰退火为例，温度越高，方块电阻越低。从图3明显可知，进气口部分晶圆方块电阻较出气口部分晶圆方块电阻大。换而言之，即在其它因素相同的情况下，进气口处工艺气体带走边缘托环和晶圆的热量越多，晶圆温度越低，则方块电阻越大；反之，出口处工艺气体带走边缘托环和晶圆的热量较少，晶圆温度越高，则方块电阻越小。
明显地，由于工艺气体之流量的不均一，导致进气口与出气口晶圆的温度不一致，进而使得整体均匀性欠佳。另一方面，随着晶圆尺寸越做越大，晶圆边缘的利用率也越来越高，因此有必要设计一种提高晶圆边缘温度均匀性的装置和方法。
寻求一种提高晶圆边缘温度均匀性的装置和方法已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种进出气装置、具有进出气装置之热处理机台及进出气方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统进出气装置因工艺气体之流量不均一，导致进气口与出气口晶圆的温度不一致，进而使得整体均匀性欠佳等缺陷提供一种进出气装置。
本发明之第二目的是针对现有技术中，传统进出气装置因工艺气体之流量不均一，导致进气口与出气口晶圆的温度不一致，进而使得整体均匀性欠佳等缺陷提供一种具有进出气装置之热处理机台。
本发明之第三目的是针对现有技术中，传统进出气装置因工艺气体之流量不均一，导致进气口与出气口晶圆的温度不一致，进而使得整体均匀性欠佳等缺陷提供一种进出气装置的进出气方法。
为实现本发明之第一目的，本发明提供一种进出气装置，用于向工艺腔室内输入工艺气体，并排除残余气体。所述进出气装置，包括：气体盒，与外界气压源连通，并设置在所述工艺腔室之第一侧壁上；第一气体分流板，与所述气体盒连通，并位于所述气体盒之紧邻工艺腔室的内侧，且在所述第一气体分流板上间隔设置第一气体通孔；气体出口，设置在工艺腔室之与所述第一侧壁呈面向设置的第二侧壁上；第二气体分流板，与所气体出口连通，并位于所述气体出口之紧邻所述工艺腔室的内侧，且在所述第二气体分流板上间隔设置第二气体通孔。
可选地，所述进出气装置之气体盒设置在所述工艺腔室之第一侧壁的近中部。
可选地，所述第一气体通孔之间的间距根据所述气体盒内气体的流量进行设置，以使流经所述第一气体通孔的工艺气体均匀分布到待工艺处理之晶圆的表面。
可选地，所述气体出口设置在所述工艺腔室之第二侧壁的近中部。
可选地，所述第二气体通孔之间的间距根据所述工艺腔室内气体的流量、分布进行设置，以使流经所述第二气体通孔的残余气体吸热相同。
为实现本发明之第二目的，本发明提供一种具有进出气装置之热处理机台，所述具有进出气装置之热处理机台，包括：工艺腔室，由呈面向设置的第一侧壁和第二侧壁，以及呈面向设置的第三侧壁和进出门围闭形成待工艺处理之晶圆的容置空间；边缘托环，设置在所述容置空间之底部，并用于承载待工艺处理之晶圆；进出气装置，进一步包括：气体盒，所述气体盒与外界气压源连通，并设置在所述工艺腔室之第一侧壁上；第一气体分流板，与所述气体盒连通，并位于所述气体盒之紧邻所述工艺腔室的内侧，且在所述第一气体分流板上间隔设置第一气体通孔；气体出口，设置在所述工艺腔室11之与所述第一侧壁呈面向设置的第二侧壁上；第二气体分流板，与所气体出口连通，位于所述气体出口之紧邻所述工艺腔室的内侧，并与所述第一气体分流板分别位于所述待工艺处理之晶圆的两侧，且在所述第二气体分流板上间隔设置第二气体通孔。
可选地，所述工艺腔室之第一侧壁为石英衬垫。
为实现本发明之第三目的，本发明提供一种进出气装置之进出气方法，所述进出气装置之进出气方法，包括：
执行步骤S1：开启外界气压源，并向所述气体盒内输入工艺气体；
执行步骤S2：进入所述气体盒内的工艺气体通过所述第一气体分流板之间隔设置的第一气体通孔导入所述工艺腔室内，并均匀分布在所述待工艺处理之晶圆的表面；
执行步骤S3：所述工艺腔室中的残余气体经过间隔设置在所述第二气体分流板上之第二气体通孔进入所述第二气体分流板，并通过所述气体出口向外输出气体。
可选地，所述工艺气体为反应气体或者溅射气体的其中之一。
综上所述，本发明所述具有出气装置的热处理机台将外界气压源之工艺气体输入至所述气体盒，并将工艺气体进行聚集，随后将所述工艺气体通过间隔设置第一气体通孔之第一气体分流板进行流速降低，平缓、均匀的导入至待工艺处理之晶圆的表面，确保待工艺处理之晶圆的表面温度不会因工艺气体之分布造成影响，最后通过设置在所述晶圆之异于所述第一气体分流板一侧的第二气体分流板和气体出口将残留气体导出，不仅气流平缓、分布均匀，而且对所述晶圆温度的影响一致、均匀性好，极大的提高了产品良率。
附图说明
图1所示为本发明进出气装置的结构示意图；
图2所示为本发明具有进出气装置之热处理机台的结构示意图；
图3所示为现有热处理机台工艺中晶圆不同位置与方块电阻关系图谱。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明进出气装置的结构示意图。所述进出气装置10用于向工艺腔室11内输入工艺气体，并排除残余气体。所述进出气装置10，包括：气体盒101，所述气体盒101与外界气压源(未图示)连通，并设置在所述工艺腔室11之第一侧壁111上；第一气体分流板102，所述第一气体分流板102与所述气体盒101连通，并位于所述气体盒101之紧邻工艺腔室11的内侧，且在所述第一气体分流板102上间隔设置第一气体通孔(未图示)；气体出口103，所述气体出口103设置在所述工艺腔室11之与所述第一侧壁111呈面向设置的第二侧壁112上；第二气体分流板104，所述第二气体分流板104与所气体出口103连通，并位于所述气体出口103之紧邻所述工艺腔室11的内侧，且在所述第二气体分流板104上间隔设置第二气体通孔(未图示)。
为了更好的实施本发明之技术方案，优选地，所述进出气装置10之气体盒101设置在所述工艺腔室11之第一侧壁111的近中部。所述气体出口103设置在所述工艺腔室11之第二侧壁112的近中部。所述第一气体分流板102与所述气体盒101连通，并位于所述气体盒101之紧邻所述工艺腔室11的内侧，且在所述第一气体分流板102上间隔设置第一气体通孔(未图示)。所述第二气体分流板104与所气体出口103连通，并位于所述气体出口103之紧邻所述工艺腔室11的内侧，且在所述第二气体分流板104上间隔设置第二气体通孔(未图示)。更具体地，所述第一气体通孔之间的间距根据所述气体盒101内气体的流量进行设置，以使流经所述第一气体通孔的工艺气体均匀分布到待工艺处理之晶圆2的表面为宜；所述第二气体通孔之间的间距根据所述工艺腔室11内气体的流量、分布进行设置，以使流经所述第二气体通孔的残余气体吸热相同为宜。
请参阅图2，图2所示为本发明具有进出气装置之热处理机台的结构示意图。所述具有进出气装置之热处理机台1，包括：工艺腔室11，所述工艺腔室11由呈面向设置的第一侧壁111和第二侧壁112，以及呈面向设置的第三侧壁113和进出门114围闭形成待工艺处理之晶圆2的容置空间115；边缘托环12，所述边缘托环12设置在所述容置空间115之底部，并用于承载所述待工艺处理之晶圆2；进出气装置10，所述进出气装置10进一步包括：气体盒101，所述气体盒101与外界气压源(未图示)连通，并设置在所述工艺腔室11之第一侧壁111上；第一气体分流板102，所述第一气体分流板102与所述气体盒101连通，并位于所述气体盒101之紧邻所述工艺腔室11的内侧，且在所述第一气体分流板102上间隔设置第一气体通孔(未图示)；气体出口103，所述气体出口103设置在所述工艺腔室11之与所述第一侧壁111呈面向设置的第二侧壁112上；第二气体分流板104，所述第二气体分流板104与所气体出口103连通，位于所述气体出口103之紧邻所述工艺腔室11的内侧，并与所述第一气体分流板102分别位于所述待工艺处理之晶圆2的两侧，且在所述第二气体分流板104上间隔设置第二气体通孔(未图示)。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式对本发明之进出气方法进行阐述。在具体实施方式中，所述工艺腔室11之第一侧壁111为石英衬垫。所述进出气装置之进出气方法，包括：
执行步骤S1：开启外界气压源，并向所述气体盒101内输入工艺气体；
执行步骤S2：进入所述气体盒101内的工艺气体通过所述第一气体分流板102之间隔设置的第一气体通孔导入所述工艺腔室11内，并均匀分布在所述待工艺处理之晶圆2的表面；
执行步骤S3：所述工艺腔室11中的残余气体经过间隔设置在所述第二气体分流板104上之第二气体通孔进入所述第二气体分流板104，并通过所述气体出口103向外输出气体。
明显地，本发明所述进出气装置10所输入和输出的工艺气体包括但不限于反应气体和溅射气体。例如，反应气体为氮气，溅射气体为氩气，或者本领域技术人员掌握的其它反应气体或溅射气体，在此不予赘述。
作为本领域技术人员，容易理解地，本发明所述具有出气装置的热处理机台1将外界气压源的工艺气体输入至所述气体盒101，并将所述工艺气体进行聚集，随后将所述工艺气体通过间隔设置第一气体通孔的第一气体分流板102进行流速降低，平缓、均匀的导入至待工艺处理之晶圆2的表面，确保待工艺处理之晶圆2的表面温度不会因工艺气体之分布造成影响，最后通过设置在所述晶圆2之异于所述第一气体分流板102一侧的第二气体分流板104和气体出口103将残留气体导出，不仅气流平缓、分布均匀，而且对所述晶圆2之温度的影响一致、均匀性好，极大的提高了产品良率。
综上所述，本发明所述具有出气装置的热处理机台将外界气压源之工艺气体输入至所述气体盒，并将工艺气体进行聚集，随后将所述工艺气体通过间隔设置气体通孔之第一气体分流板进行流速降低，平缓、均匀的导入至待工艺处理之晶圆的表面，确保待工艺处理之晶圆的表面温度不会因工艺气体之分布造成影响，最后通过设置在所述晶圆之异于所述第一气体分流板一侧的第二气体分流板和气体出口将残留气体导出，不仅气流平缓、分布均匀，而且对所述晶圆温度的影响一致、均匀性好，极大的提高了产品良率。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种进出气装置，用于向工艺腔室内输入工艺气体，并排出残余气体，其特征在于，所述进出气装置包括：
气体盒，与外界气压源连通，并设置在所述工艺腔室之第一侧壁上；
第一气体分流板，与所述气体盒连通，并位于所述气体盒之紧邻工艺腔室的内侧且与所述气体盒连接，且在所述第一气体分流板上间隔设置第一气体通孔；
气体出口，设置在工艺腔室之与所述第一侧壁呈面向设置的第二侧壁上；
第二气体分流板，与所述气体出口连通，并位于所述气体出口之紧邻所述工艺腔室的内侧，且在所述第二气体分流板上间隔设置第二气体通孔；
其中，所述工艺气体输入至所述气体盒并进行聚集，随后通过间隔设置第一气体通孔之第一气体分流板进行流速降低，并通过所述第一气体通孔以及所述第一气体分流板的边缘与所述工艺腔室之间的缝隙进入所述工艺腔室内部。
2.如权利要求1所述的进出气装置，其特征在于，所述进出气装置之气体盒设置在所述工艺腔室之第一侧壁的近中部。
3.如权利要求2所述的进出气装置，其特征在于，所述第一气体通孔之间的间距根据所述气体盒内气体的流量进行设置，以使流经所述第一气体通孔的工艺气体均匀分布到待工艺处理之晶圆的表面。
4.如权利要求1所述的进出气装置，其特征在于，所述气体出口设置在所述工艺腔室之第二侧壁的近中部。
5.如权利要求4所述的进出气装置，其特征在于，所述第二气体通孔之间的间距根据所述工艺腔室内气体的流量、分布进行设置，以使流经所述第二气体通孔的残余气体吸热相同。
6.一种具有如权利要求1所述的进出气装置之热处理机台，其特征在于，具有进出气装置之热处理机台包括：
工艺腔室，由呈面向设置的第一侧壁和第二侧壁，以及呈面向设置的第三侧壁和进出门围闭形成待工艺处理之晶圆的容置空间；
边缘托环，设置在所述容置空间之底部，并用于承载待工艺处理之晶圆；
进出气装置，进一步包括：气体盒，所述气体盒与外界气压源连通，并设置在所述工艺腔室之第一侧壁上；第一气体分流板，与所述气体盒连通，并位于所述气体盒之紧邻所述工艺腔室的内侧，且在所述第一气体分流板上间隔设置第一气体通孔；气体出口，设置在所述工艺腔室11之与所述第一侧壁呈面向设置的第二侧壁上；第二气体分流板，与所述气体出口连通，位于所述气体出口之紧邻所述工艺腔室的内侧，并与所述第一气体分流板分别位于所述待工艺处理之晶圆的两侧，且在所述第二气体分流板上间隔设置第二气体通孔。
7.如权利要求6所述的具有进出气装置之热处理机台，其特征在于，所述工艺腔室之第一侧壁为石英衬垫。
8.一种如权利要求1所述的进出气装置之进出气方法，其特征在于，所述进出气装置之进出气方法，包括：
执行步骤S1：开启外界气压源，并向所述气体盒内输入工艺气体；
执行步骤S2：进入所述气体盒内的工艺气体通过所述第一气体分流板之间隔设置的第一气体通孔导入所述工艺腔室内，并均匀分布在待工艺处理之晶圆的表面；
执行步骤S3：所述工艺腔室中的残余气体经过间隔设置在所述第二气体分流板上之第二气体通孔进入所述第二气体分流板，并通过所述气体出口向外输出气体。
9.如权利要求1～5任一权利要求所述的进出气装置，其特征在于，所述工艺气体为反应气体或者溅射气体的其中之一。
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