CN110534448B - 气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备 - Google Patents

气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备，该气体集成块结构用于设置在腔室本体上，以将工艺气体引入至腔室本体内，且包括气体集成块主体和封堵机构，其中，气体集成块主体上设有气体通道口，该气体通道口用于将工艺气体引入至腔室本体内；封堵机构能在腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口。本发明提供的气体集成块结构，其不仅可以避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。

Description

气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备。
背景技术
近年来，半导体加工设备发展迅速，其制造的产品涉及半导体、集成电路、太阳能电池板、平面显示器、微电子、发光二极管等的器件，而这些器件主要是通过在衬底上形成的数层材质、厚度不同的薄膜来制备。用于成膜的半导体加工设备包括CVD(ChemicalVapor Deposition，化学气相沉积)、ALD(Atomic Layer Deposition，原子层气相沉积)等的工艺设备。
上述工艺设备通常包括腔室本体和设置在该腔室本体顶部的腔室盖。为了便于取放衬底和维护设备，腔室盖可开合。并且，在腔室本体顶部还设置有气体集成块，且在该气体集成块的顶部设置有气体通道口。在该气体通道口的周围还设有密封圈，在腔室盖关闭时，密封圈能够将气体通道口密封，保证工艺气体不泄漏。
但是，由于气体通道口朝上，在腔室盖开启，进行取放衬底或擦拭腔室盖下表面时，可能会有颗粒进入气体通道口，并随着工艺气流进入腔室本体，最终落在衬底表面，造成成膜颗粒缺陷，影响器件质量及产品良率。
虽然目前业内技术人员在腔室盖开启后会用无尘布或破碎硅片等遮挡气体通道口，但是，这依然存在颗粒进入气体通道口的可能，而且增加技术人员的无效操作，降低了工作效率。有时技术人员还可能会忘掉此操作，因此，现有的遮挡方法人为因素较大，且不确定遮挡效果是否合格。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备，其不仅可以避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。
为实现本发明的目的而提供一种气体集成块结构，用于设置在腔室本体上，以将工艺气体引入至所述腔室本体内，包括气体集成块主体和封堵机构，其中，
所述气体集成块主体上设有气体通道口，所述气体通道口用于将所述工艺气体引入至所述腔室本体内；
所述封堵机构能在腔室盖开启时封堵所述气体通道口，或者在所述腔室盖关闭时开启所述气体通道口。
可选的，所述封堵机构包括盖板组件、连杆组件和移动组件，其中，所述盖板组件通过所述连杆组件与所述移动组件连接；
所述移动组件能在所述腔室盖开启时移动至第一位置，或者在所述腔室盖关闭时移动至第二位置；
所述盖板组件能在所述移动组件位于所述第一位置时封堵所述气体通道口，或者，所述盖板组件能在所述移动组件位于所述第二位置时开启所述气体通道口。
可选的，所述移动组件包括第一导向柱、第一滚轮、导轨、支撑件和弹性件，其中，
所述第一导向柱竖直设置，所述第一导向柱的上端设置有所述第一滚轮，以与所述腔室盖的下表面保持可滚动的接触；
所述导轨相对于所述第一导向柱倾斜设置，所述导轨的上端与所述第一导向柱的下端连接；所述连杆组件与所述导轨连接，且能沿所述导轨移动；
所述支撑件与所述导轨的下端连接，所述弹性件设置在所述支撑件的下方，所述支撑件能在所述腔室盖关闭过程中使所述弹性件压缩变形。
可选的，所述连杆组件包括连接杆和滑动件，其中，
所述连接杆水平设置，所述连接杆的一端通过所述滑动件与所述导轨连接，所述连接杆的另一端与所述盖板组件连接；
所述滑动件能够沿所述导轨移动；在所述滑动件移动至所述导轨的上端时，所述连接杆带动所述盖板组件移动至开启所述气体通道口的位置，或者在所述滑动件移动至所述导轨的下端时，所述连接杆带动所述盖板组件移动至封堵所述气体通道口的位置。
可选的，所述盖板组件包括支撑柱、盖板和第二滚轮，其中，
所述支撑柱竖直设置，所述支撑柱的上端与所述盖板连接，所述支撑柱的下端与所述第二滚轮连接。
可选的，所述气体集成块主体包括本体，所述气体通道口位于所述本体的上表面；
所述本体的上表面设置有导向凹部，所述移动组件的所述第一导向柱位于所述导向凹部内；
所述本体的上表面且位于所述气体通道口的一侧形成第一凹部；所述本体的侧面设置有水平凸台，所述水平凸台的一侧设有第二凹部，所述第二凹部包括底面和坡面，所述底面、坡面与所述水平凸台的上表面平滑过渡形成滑轨。
可选的，在所述连接杆中设置有通孔，所述第二滚轮穿过所述通孔；
所述第二滚轮移动至所述底面时，所述盖板位于所述第一凹部中；所述第二滚轮移动至所述水平凸台的上表面时，所述盖板移出所述第一凹部，且所述盖板的下表面不低于所述本体的上表面。
可选的，所述移动组件还包括第二导向柱和套筒，其中，
所述第二导向柱竖直设置，且所述第二导向柱的上端与所述支撑件的底部连接；并且，所述第二导向柱位于所述套筒中；
所述套筒的上端与所述气体集成块主体的底部连接；所述弹性件设置在所述套筒中。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种工艺腔室，包括腔室本体和相对于所述腔室本体可开合的腔室盖，还包括本发明提供的上述气体集成块结构，所述气体集成块结构设置在所述腔室本体上；
气体通道口朝向所述腔室盖，封堵机构能在所述腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括本发明提供的上述工艺腔室。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的气体集成块结构，其通过借助封堵机构，在腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口，可以在腔室盖开启时有效避免颗粒进入气体通道口，保证器件质量和产品良率；同时，封堵机构能够随腔室盖的开关自动封堵或者开启气体通道口，无需人工操作，从而可以提高工作效率。
本发明提供的工艺腔室，其通过采用本发明提供的上述气体集成块结构，不仅可以在腔室盖开启时避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述工艺腔室，不仅可以在腔室盖开启时避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。
附图说明
图1为现有的腔室顶部的结构图；
图2为现有的气体集成块的俯视图；
图3A为本发明实施例提供的气体集成块结构在腔室盖开启时的局部剖视图；
图3B为本发明实施例提供的气体集成块结构在腔室盖关闭时的局部剖视图；
图4A为本发明实施例采用的封堵机构在腔室盖关闭时的的剖视图；
图4B为本发明实施例采用的封堵机构在腔室盖开启时的的剖视图；
图5为本发明实施例采用的气体集成块主体的结构图；
图6为本发明实施例采用的盖板组件的结构图；
图7为本发明实施例采用的移动组件的结构图；
图8为本发明实施例采用的连杆组件的结构图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的气体集成块结构、工艺腔室及半导体加工设备进行详细描述。
请一并参阅图1和图2，现有的腔室包括腔室本体1和设置在该腔室本体1顶部的腔室盖2，腔室盖2可开合。并且，在腔室本体1顶部还设置有气体集成块3，且在该气体集成块3的顶部设置有两个气体通道口(31，32)；对应地，在腔室盖2的底部设置有两个气体进气口(21，22)，当腔室盖2关闭时，两个气体进气口(21，22)分别与两个气体通道口(31，32)对接。另外，在每个气体通道口的周围还设有密封圈(图中未示出)，在腔室盖2关闭时，密封圈能够将气体通道口密封，从而保证工艺气体不泄漏。
但是，由于气体通道口朝上，在腔室盖开启，进行取放衬底或擦拭腔室盖下表面时，可能会有颗粒进入气体通道口，并随着工艺气流进入腔室，最终落在衬底表面，造成成膜颗粒缺陷，影响器件质量及产品良率。虽然目前业内技术人员在腔室盖开启后会用无尘布或破碎硅片等遮挡气体通道口，但是，这依然存在颗粒进入气体通道口的可能，而且增加技术人员的无效操作，降低了工作效率。有时技术人员还可能会忘掉此操作，因此，现有的遮挡方法人为因素较大，且不确定遮挡效果是否合格。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种气体集成块结构，用于设置在腔室本体1上，以将工艺气体引入至腔室本体1内。请一并参阅图3A和图3B，气体集成块结构包括气体集成块主体3’和封堵机构4，其中，气体集成块主体3’上设有气体通道口，该气体通道口用于将工艺气体引入至腔室本体1内。该气体通道口可以采用图1中的两个气体通道口(31，32)的结构。
封堵机构4能在腔室盖2开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖2关闭时开启气体通道口。
借助封堵机构4，在腔室盖2开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖2关闭时开启气体通道口，可以在腔室盖2开启时有效避免颗粒进入气体通道口，保证器件质量和产品良率；同时，封堵机构4能够随腔室盖2的开关自动封堵或者开启气体通道口，无需人工操作，从而可以提高工作效率。
下面对封堵机构4的结构进行详细描述。具体地，请一并参阅图4A和图4B，封堵机构4包括盖板组件41、连杆组件42和移动组件43，其中，盖板组件41通过连杆组件42与移动组件43连接。移动组件43能在腔室盖2开启时移动至第一位置(图4A示出了移动组件43的第一位置)，或者在腔室盖2关闭时移动至第二位置(图4B示出了移动组件43的第二位置)。盖板组件41能在移动组件43位于上述第一位置时，封堵气体通道口；或者，盖板组件41能在移动组件43位于上述第二位置时，开启气体通道口。
当腔室盖2开启时，移动组件43移动至第一位置，同时通过连杆组件42带动盖板组件41移动至封堵气体通道口的位置，如图4A所示。当腔室盖2关闭时，移动组件43移动至第二位置，同时通过连杆组件42带动盖板组件41移动至开启气体通道口的位置，如图4B所示。由此，封堵机构4能够随腔室盖2的开关自动封堵或者开启气体通道口，无需人工操作，从而可以提高工作效率。
请一并参阅图4A至图8，移动组件43包括第一导向柱431、第一滚轮435、导轨432、支撑件433和弹性件437，其中，第一导向柱431竖直设置，该第一导向柱431的上端设置有第一滚轮435，以与腔室盖2的下表面保持可滚动的接触。在腔室盖2关闭的的过程中，腔室盖2下压第一导向柱431，使之下降。当腔室盖2完全关闭时，第一导向柱431下降至如图4B所示的第二位置。
借助上述第一滚轮435，可以减少摩擦，便于第一导向柱431的移动，同时避免损坏腔室盖2。
导轨432相对于第一导向柱431倾斜设置，导轨432的上端与第一导向柱431的下端连接；连杆组件42与导轨432连接，且能够沿导轨432移动。支撑件433与导轨432的下端连接，弹性件437设置在支撑件433的下方，在腔室盖2关闭过程中，支撑件433能克服弹性件437的弹力使弹性件437压缩变形。在腔室盖2开启过程中，弹性件437能够克服移动组件43的重力朝向支撑件433施加向上的弹力，从而带动第一导向柱431上升至第一位置。
在本实施例中，弹性件437为压缩弹簧，该压缩弹簧的上端与支撑件433的下表面433a接触。
在本实施例中，连杆组件42包括连接杆421和滑动件423，其中，连接杆421水平设置，连接杆421的一端通过滑动件423与导轨432连接。具体地，如图7和图8所示，连接杆421的一端间隔设置有两个连接柱424，滑动件423呈柱状，且分别与两个连接柱424的端部连接。并且，在导轨432中设置有长槽432a，两个连接柱424将导轨432夹在中间，且滑动件423位于长槽432a中。连接杆421的另一端与盖板组件41连接。
而且，滑动件423能够沿导轨432的长槽432a移动。如图4B所示，当腔室盖2关闭时，导轨432移动至第二位置，相对的，滑动件423移动至导轨432的长槽432a上端，从而连接杆421带动盖板组件41移动至开启气体通道口的位置。如图4A所示，当腔室盖2开启时，导轨432移动至第一位置，相对的，滑动件423移动至导轨432的长槽432a的下端，从而连接杆421带动盖板组件41移动至封堵气体通道口的位置。
需要说明的是，在本实施例中，借助导轨432来实现连接杆421的水平移动，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以使用凸轮来代替导轨432，或者其他可以使连接杆421的水平移动的结构。
在本实施例中，如图6所示，盖板组件41包括支撑柱412、盖板411和第二滚轮413，其中，支撑柱412竖直设置，支撑柱412的上端与盖板411连接，支撑柱412的下端与第二滚轮413连接。
在本实施例中，如图5所示，气体集成块主体3’包括本体33，气体通道口34位于本体33的上表面331。在本体33的上表面331设置有导向凹部337，移动组件43的第一导向柱431位于该导向凹部337内。在本体33的上表面331，且位于气体通道口的一侧形成第一凹部332。本体33的侧面设置有水平凸台333，该水平凸台333的一侧设有第二凹部334，该第二凹部334包括坡面334a和底面334b，坡面334a和底面334b与水平凸台333的上表面平滑过渡形成滑轨。在实际应用中，坡面334a可以为平面或者弧面。
在本实施例中，如图4A、图4B和图8所示，在连接杆421中设置有通孔422，第二滚轮413穿过该通孔422。并且，第二滚轮413移动至底面334b时，盖板411位于第一凹部332中；第二滚轮413移动至水平凸台333的上表面时，盖板411移出第一凹部332，且盖板411的下表面不低于本体33的上表面331。优选的，该通孔422和支撑柱412均为矩形，这可以避免支撑柱412转动，同时避免支撑柱412发生倾斜。
如图4A所示，当腔室盖2开启时，导轨432移动至第一位置，相对的，滑动件423移动至导轨432的长槽432a的下端，从而连接杆421带动支撑柱412沿水平凸台333朝靠近气体通道口34的方向平移，直至盖板411到到达封堵气体通道口34的位置。如图4B所示，当腔室盖2关闭时，导轨432移动至第二位置，相对的，滑动件423移动至导轨432的长槽432a的上端，从而连接杆421带动支撑柱412沿水平凸台333朝远离气体通道口34的方向平移，直至盖板411到达开启气体通道口34的位置。
在本实施例中，在本体33的侧面(与水平凸台333同侧)还设置有凹槽335，用于至少部分容纳支撑柱412。借助凹槽335，可以限定支撑柱412的位置，同时避免支撑柱412发生倾斜。
在本实施例中，在本体33的侧面(移动组件43所在一侧)还设置有盲孔336，连接杆421位于该盲孔336中。优选的，该盲孔336和连接杆421均为矩形，这可以避免连接杆421发生转动。
在本实施例中，在水平凸台333中设置有第二竖直凹道338，用于供导轨432通过。
而且，如图4B所示，在支撑柱412的下端移动至底面334b时，盖板411位于第一凹部332中，从而可以避免盖板411阻碍腔室盖2的闭合。在实际应用中，盖板411的厚度和第一凹部332的深度的设定，应满足：在腔室盖2闭合时，腔室盖2的下表面能够接触本体33上的密封圈，并实现密封。如图4A所示，在支撑柱412的下端移动至水平凸台333的上表面333a时，盖板411移出第一凹部332，且盖板411的下表面不低于本体33的上表面，从而可以使盖板411能够顺利平移至气体通道口34上方。
在本实施例中，如图4A、图4B和图7所示，移动组件43还包括第二导向柱434和套筒436，其中，第二导向柱434竖直设置，且第二导向柱434的上端与支撑件433的底部连接；并且，第二导向柱434位于套筒436中。并且，套筒436的上端与本体33的底部连接；并且，在套筒436的侧面设置有开口，支撑件433的一端自该开口延伸出去，并与导轨432的下端连接；弹性件437设置在套筒436中。借助第二导向柱434和套筒436，可以使移动组件43的移动更稳定。
综上所述，本发明实施例提供的气体集成块结构，其通过借助封堵机构，在腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口，可以在腔室盖开启时有效避免颗粒进入气体通道口，保证器件质量和产品良率；同时，封堵机构能够随腔室盖的开关自动封堵或者开启气体通道口，无需人工操作，从而可以提高工作效率。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种工艺腔室，该工艺腔室的结构与图1示出的腔室结构相类似，具体包括腔室本体和相对于该腔室本体可开合的腔室盖，以及本发明实施例提供的上述气体集成块结构，该气体集成块结构设置在腔室本体上。
气体通道口朝向腔室盖，封堵机构能在腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口。
本发明实施例提供的工艺腔室，其通过采用本发明实施例提供的上述气体集成块结构，不仅可以在腔室盖开启时避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，其包括本发明实施例提供的上述工艺腔室。
本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述工艺腔室，不仅可以在腔室盖开启时避免颗粒进入气体通道口，而且可以提高工作效率。
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)

1.一种气体集成块结构，用于设置在腔室本体上，以将工艺气体引入至所述腔室本体内，其特征在于，包括气体集成块主体和封堵机构，其中，
所述气体集成块主体上设有气体通道口，所述气体通道口用于将所述工艺气体引入至所述腔室本体内；
所述封堵机构能在腔室盖开启时封堵所述气体通道口，或者在所述腔室盖关闭时开启所述气体通道口；
所述封堵机构包括盖板组件、连杆组件和移动组件，其中，所述盖板组件通过所述连杆组件与所述移动组件连接；
所述移动组件能在所述腔室盖开启时移动至第一位置，或者在所述腔室盖关闭时移动至第二位置；
所述盖板组件能在所述移动组件位于所述第一位置时封堵所述气体通道口，或者，所述盖板组件能在所述移动组件位于所述第二位置时开启所述气体通道口。
2.根据权利要求1所述的气体集成块结构，其特征在于，所述移动组件包括第一导向柱、第一滚轮、导轨、支撑件和弹性件，其中，
所述第一导向柱竖直设置，所述第一导向柱的上端设置有所述第一滚轮，以与所述腔室盖的下表面保持可滚动的接触；
所述导轨相对于所述第一导向柱倾斜设置，所述导轨的上端与所述第一导向柱的下端连接；所述连杆组件与所述导轨连接，且能沿所述导轨移动；
所述支撑件与所述导轨的下端连接，所述弹性件设置在所述支撑件的下方，所述支撑件能在所述腔室盖关闭过程中使所述弹性件压缩变形。
3.根据权利要求2所述的气体集成块结构，其特征在于，所述连杆组件包括连接杆和滑动件，其中，
所述连接杆水平设置，所述连接杆的一端通过所述滑动件与所述导轨连接，所述连接杆的另一端与所述盖板组件连接；
所述滑动件能够沿所述导轨移动；在所述滑动件移动至所述导轨的上端时，所述连接杆带动所述盖板组件移动至开启所述气体通道口的位置，或者在所述滑动件移动至所述导轨的下端时，所述连接杆带动所述盖板组件移动至封堵所述气体通道口的位置。
4.根据权利要求3所述的气体集成块结构，其特征在于，所述盖板组件包括支撑柱、盖板和第二滚轮，其中，
所述支撑柱竖直设置，所述支撑柱的上端与所述盖板连接，所述支撑柱的下端与所述第二滚轮连接。
5.根据权利要求4所述的气体集成块结构，其特征在于，所述气体集成块主体包括本体，所述气体通道口位于所述本体的上表面；
所述本体的上表面设置有导向凹部，所述移动组件的所述第一导向柱位于所述导向凹部内；
所述本体的上表面且位于所述气体通道口的一侧形成第一凹部；所述本体的侧面设置有水平凸台，所述水平凸台的一侧设有第二凹部，所述第二凹部包括底面和坡面，所述底面、坡面与所述水平凸台的上表面平滑过渡形成滑轨。
6.根据权利要求5所述的气体集成块结构，其特征在于，在所述连接杆中设置有通孔，所述第二滚轮穿过所述通孔；
所述第二滚轮移动至所述底面时，所述盖板位于所述第一凹部中；所述第二滚轮移动至所述水平凸台的上表面时，所述盖板移出所述第一凹部，且所述盖板的下表面不低于所述本体的上表面。
7.根据权利要求2所述的气体集成块结构，其特征在于，所述移动组件还包括第二导向柱和套筒，其中，
所述第二导向柱竖直设置，且所述第二导向柱的上端与所述支撑件的底部连接；并且，所述第二导向柱位于所述套筒中；
所述套筒的上端与所述气体集成块主体的底部连接；所述弹性件设置在所述套筒中。
8.一种工艺腔室，包括腔室本体和相对于所述腔室本体可开合的腔室盖，其特征在于，还包括如权利要求1-7任意一项所述的气体集成块结构，所述气体集成块结构设置在所述腔室本体上；
气体通道口朝向所述腔室盖，封堵机构能在所述腔室盖开启时封堵气体通道口，或者在腔室盖关闭时开启气体通道口。
9.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求8所述的工艺腔室。
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