CN110544645A - 工艺腔室用匀流件、工艺腔室和半导体处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工艺腔室用匀流件、工艺腔室和半导体处理设备。包括相连通的匀流主体管和插接管，其中，所述插接管的一端与所述匀流主体管连通，另一端用于与所述工艺腔室的进气口连通；所述匀流主体管呈环状结构，所述环状结构的周向上间隔设置有多个匀流出气口，以对经所述进气口进入所述匀流主体管内的工艺气体进行匀流。通过所设置的多个匀流出气口对工艺气体进行匀流后再扩散至工艺腔室内，从而可以使得工艺气体在工艺腔室内均匀分布，进而可以产生密度均匀的等离子体，提高所沉积膜层的厚度的均匀性，降低产品的制作成本。

Description

工艺腔室用匀流件、工艺腔室和半导体处理设备
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种工艺腔室用匀流件、一种工艺腔室和一种半导体处理设备。
背景技术
近年来，GaN基LED芯片一直被广泛应用于工业照明灯、仪表显示屏、信号灯以及家用照明等领域。在传统的蓝光或白光LED制程中，GaN层与蓝宝石衬底间存在一定程度的晶格失配和热失配，为了消除两者之间的晶格失配和热失配，往往在蓝宝石衬底和GaN之间填充与GaN具有相同的晶体结构的材料(例如，AlN等)作为缓冲层，这样，能够有效减小晶格失配及热失配所带来的应力、缺陷等问题。
如图1所示，为现有技术中工艺腔室的结构示意图。工艺腔室200包括腔室本体210和屏蔽环220。腔室本体210设置有一个进气口211。屏蔽环220的周向侧壁上设置有多个引入口221，其与进气口211连通。
如图2所示，在工艺时，工艺气体(N2、Ar、O2等)通过腔室本体210一侧的进气口211进入腔室本体210内，并通过屏蔽环220上的引入口221扩散至屏蔽环220内，并在屏蔽环220内部被激发形成等离子体，形成的AlN薄膜沉积在腔室本体210内的晶片300上。
但是，上述工艺气体的进气方式中，工艺气体由腔室本体210的一侧进入，相对于屏蔽环220是不对称的。这样，会导致产生的等离子体密度分布不均匀，不同密度的等离子体轰击靶材产生的金属原子在与晶片300表面平行的方向上分布是不对称的，因此产生的AlN薄膜也不均匀，最终沉积到晶片表面的AlN薄膜厚度均匀性差，导致使用AlN作为缓冲层的LED芯片的性能差。具体地可以参考下表1：
表1
如表1，随机对5片晶片进行均匀性测试，从数据可以看出，片内均匀性及片间均匀性都超过了1％的均匀性指标。
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，提出了一种工艺腔室用匀流件、一种工艺腔室和一种包括该工艺腔室的半导体处理设备。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种工艺腔室用匀流件，包括相连通的匀流主体管和插接管，其中，
所述插接管的一端与所述匀流主体管连通，另一端用于与所述工艺腔室的进气口连通：
所述匀流主体管呈环状结构，所述环状结构的周向上间隔设置有多个匀流出气口，以对经所述进气口进入所述匀流主体管内的工艺气体进行匀流。
优选地，多个所述匀流出气口在所述环状结构的周向侧壁上均匀排布。
优选地，每个所述匀流出气口的轴线均与所述环状结构的轴线平行；或，
每个所述匀流出气口的轴线均与所述环状结构的轴线呈预设角度。
优选地，所述匀流主体管的外径的范围为1/4英寸～1/2英寸。
优选地，所述匀流出气口的数量为3～100。
优选地，所述匀流出气口为圆孔，所述圆孔的直径范围为1mm～2mm。
本发明的第二方面，提供了一种工艺腔室，包括腔室本体和设置在所述腔室内的屏蔽环，所述屏蔽环的周向上设置有多个引入口，所述腔室本体上设置有进气口，还包括前文记载的所述的工艺腔室用匀流件，其中，
所述匀流主体管环设在所述屏蔽件的外周，所述插接管与所述进气口连通，所述工艺气体能经所述匀流出气口匀流后由所述引入口进入所述屏蔽环内。
优选地，所述工艺腔室还包括至少一个固定件，所述固定件包括：
固定部，设置有与所述匀流主体管相匹配的收容槽，所述匀流主体管穿设在所述收容槽中；
安装部，分别连接所述固定部与所述腔室本体，以将所述匀流主体管固定在所述腔室本体上。
优选地，所述插接管与所述进气口密闭连通。
本发明的第二方面，提供了一种半导体处理设备，包括前文记载的所述的工艺腔室。
本发明的工艺腔室用匀流件、工艺腔室和半导体处理设备，工艺气体可以通过匀流主体管上所设置的多个匀流出气口进行匀流后进入腔室本体内，从而可以使得工艺气体在腔室本体内均匀分布，进而可以产生密度均匀的等离子体，提高所沉积膜层的厚度的均匀性，降低产品的制作成本。
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为现有技术中工艺腔室的结构示意图；
图2为图1中所示工艺腔室的局部示意图；
图3为本发明中匀流件的结构示意图；
图4为本发明中工艺腔室的结构示意图；
图5为本发明中匀流件与腔室本体之间的位置关系示意图；
图6为本发明中匀流件与屏蔽件之间的位置关系示意图；
图7为本发明中匀流件与固定件之间的位置关系示意图。
附图标记说明
100：匀流件；
110：匀流主体管；
111：匀流出气口；
120：插接管；
200：工艺腔室；
210：腔室本体；
211：进气口；
220：屏蔽环；
221：引入口；
230：固定件；
231：固定部；
231a：收容槽；
232：安装部。
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。
如图3所示，本发明的第一方面，涉及一种工艺腔室用匀流件100，包括相互连通的匀流主体管110和插接管120。该插接管120的一端与匀流主体管110连通，另一端用于与工艺腔室的进气口连通。
其中，上述匀流主体管110呈环状结构，该环状结构的周向上间隔设置有多个匀流出气口111，以对经进气口进入匀流主体管110内的工艺气体进行匀流。
下文将以上述结构的匀流件100应用到工艺腔室为例进行说明。
一并参考图3、图4和图5，一般地，工艺腔室200包括腔室本体210，腔室本体210上设置有进气口211。工艺气体可以经由腔室本体210上的进气口211进入到匀流主体管110内，并通过匀流主体管110上所设置的多个匀流出气口111均匀地进行匀流，从而可以使得工艺气体在腔室本体210内均匀分布，进而可以产生密度均匀的等离子体，提高所沉积膜层的厚度的均匀性，降低产品的制作成本。
需要说明的是，对于匀流主体管110上所设置的匀流出气口111的数量并没有作出限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定其各自的数量。例如，匀流出气口111可以各包括三个或者多个。
进一步需要说明的是，对于匀流出气口111的结构并没有作出限定，例如，匀流出气口111的横截面可以呈圆形、椭圆形、矩形、梯形等形状。
为了进一步实现工艺气体在腔室本体内均匀分布，以产生密度均匀的等离子体，如图4所示，多个匀流出气口111在环状结构的周向侧壁上均匀排布。
如图3所示，为了进一步提高工艺气体在腔室本体210内的均匀性，上述每个匀流出气口111的轴线可以与环状结构的轴线平行，或者，每个匀流出气口111的轴线可以与环状结构的轴线呈预设角度。再或者，还可以是其中一部分匀流出气口111的轴线与环状结构的轴线平行，另一部分匀流出气口111的轴线与环状结构的轴线呈预设角度。对于具体的预设角度的取值并没有作出限定，例如，该预设角度的范围可以为5°～25°等。
优选地，匀流主体管110的外径范围可以为1/4英寸～1/2英寸，也就是说，匀流主体管110可以是1/4英寸管道，还可以是3/8英寸管道、1/2英寸管道等。当然，该匀流主体管110还可以是对应公制尺寸的管道等等。
为了进一步提高工艺气体在腔室本体210的均匀性，如图3所示，匀流主体管110上的匀流出气口111的数量可以为3～100，匀流出气口111可以为圆孔，其直径范围可以为1～2mm。当然，圆孔的直径还可以是其他数值，但是，圆孔的直径应当不大于匀流主体管110的内径。
表2给出在应用上述结构的匀流件100的工艺腔室200的均匀性测试结果：
随机选取5片晶片进行测试，其均匀性指标如表2所示：
表2
如表2所示，从数据可以看出，5片晶片的片内均匀性及片间均匀性都小于1％的均匀性指标。
本发明的第二方面，如图4至图7所示，提供了一种工艺腔室200，该工艺腔室200包括腔室本体210和设置在腔室本体210内的屏蔽环220。该屏蔽环220的周向上设置有多个引入口221。腔室本体210上设置有进气口211。其中，该工艺腔室200还包括前文记载的匀流件100。
其中，匀流主体管110环设在屏蔽环220的外周，插接管120与进气口211连通，这样，工艺气体能经匀流主体管110上的多个匀流出气口111匀流后由屏蔽环220上的多个引入口221进入屏蔽环220内部，从而可以在屏蔽环220内部被激发形成密度均匀的等离子体。
因此，本实施例中的工艺腔室200，具有前文记载的匀流件100的结构，工艺气体可以通过匀流主体管110上所设置的多个匀流出气口111进行匀流后，在经由屏蔽环220上的多个引入口221进入屏蔽环220内，从而可以使得工艺气体在屏蔽环220内均匀分布，进而可以产生密度均匀的等离子体，提高所沉积膜层的厚度的均匀性，降低产品的制作成本。
为了能够有效将匀流件100固定到腔室本体210上，如图6和图7所示，上述工艺腔室200还包括至少一个固定件230。其中，该固定件230包括固定部231和安装部232。其中，固定部231设置有与匀流主体管110相匹配的收容槽231a，以便匀流主体管110可以穿设在收容槽231a中。安装部232分别连接固定部231和腔室本体210，这样，可以使得匀流主体管110稳定地固定于腔室本体210上。
需要说明的是，对于固定件230的数量并没有作出限定，可以根据实际需要进行确定。例如，可以根据固定强度和匀流主体管110的外径尺寸等进行合理确定所需要的固定件230的数量。
为了进一步提高工艺气体在腔室本体210内分布的均匀性，同时，为了避免杂质气体进入腔室本体210内部，插接管120应当与腔室本体210上的进气口211保持密闭连通。例如，插接管120可以通过密封圈等密封结构实现与腔室本体210上的进气口211密闭连通。
本发明的第三方面，涉及一种半导体处理设备(图中并未示出)，包括前文记载的工艺腔室200。
本实施例结构的半导体处理设备，具有前文记载的工艺腔室200的结构，该工艺腔室200包括前文记载的匀流件100的结构。工艺气体可以通过匀流主体管110上所设置的多个匀流出气口111进行匀流后，在经由屏蔽环220上的多个引入口221进入屏蔽环220内，从而可以使得工艺气体在腔室本体内均匀分布，进而可以产生密度均匀的等离子体，提高所沉积膜层的厚度的均匀性，降低产品的制作成本。
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 (10)

1.一种工艺腔室用匀流件，其特征在于，包括相连通的匀流主体管和插接管，其中，
所述插接管的一端与所述匀流主体管连通，另一端用于与所述工艺腔室的进气口连通；
所述匀流主体管呈环状结构，所述环状结构的周向上间隔设置有多个匀流出气口，以对经所述进气口进入所述匀流主体管内的工艺气体进行匀流。
2.根据权利要求1所述的匀流件，其特征在于，多个所述匀流出气口在所述环状结构的周向侧壁上均匀排布。
3.根据权利要求1所述的匀流件，其特征在于，每个所述匀流出气口的轴线均与所述环状结构的轴线平行；或，
每个所述匀流出气口的轴线均与所述环状结构的轴线呈预设角度。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的匀流件，其特征在于，所述匀流主体管的外径的范围为1/4英寸～1/2英寸。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的匀流件，其特征在于，所述匀流出气口的数量为3～100。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的匀流件，其特征在于，所述匀流出气口为圆孔，所述圆孔的直径范围为1mm～2mm。
7.一种工艺腔室，包括腔室本体和设置在所述腔室本体内的屏蔽环，所述屏蔽环的周向上设置有多个引入口，所述腔室本体上设置有进气口，其特征在于，还包括权利要求1至6中任意一项所述的工艺腔室用匀流件，其中，
所述匀流主体管环设在所述屏蔽环的外周，所述插接管与所述进气口连通，所述工艺气体能经所述匀流出气口匀流后由所述引入口进入所述屏蔽环内。
8.根据权利要求7所述的工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室还包括至少一个固定件，所述固定件包括：
固定部，设置有与所述匀流主体管相匹配的收容槽，所述匀流主体管穿设在所述收容槽中；
安装部，分别连接所述固定部与所述腔室本体，以将所述匀流主体管固定在所述腔室本体上。
9.根据权利要求8所述的工艺腔室，其特征在于，所述插接管与所述进气口密闭连通。
10.一种半导体处理设备，其特征在于，包括权利要求7至9中任意一项所述的工艺腔室。
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