CN111725105A - 半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半导体设备，包括反应腔室(100)、分子泵(200)和调节阀(400)，所述分子泵(200)设置于所述反应腔室(100)的底部，且所述分子泵(200)通过所述调节阀(400)与所述反应腔室(100)的内腔(110)连通，所述半导体设备还包括阻挡部(300)，所述阻挡部(300)设置于所述调节阀(400)与所述分子泵(200)的吸风口之间，所述阻挡部(300)用于实现反应生成物排出且阻挡颗粒上浮至所述内腔(110)。本方案解决现有半导体设备所生产的芯片的生产良率较低的问题。

Description

半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种半导体设备。

背景技术

在半导体设备中，通常将射频电源提供的射频能量传输到反应腔室中，以此电离高真空状态下的特殊气体(如氩气Ar、氦气He、氮气N2或氢气H2等)，从而产生含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与置于反应腔室并暴露在等离子体环境下的晶圆之间发生各种物理和化学反应，从而使晶圆表面的性能产生变化，进而完成晶圆的刻蚀工艺。

随着半导体制造设备的发展，半导体制造工艺过程中对颗粒尺寸和颗粒数量的要求不断提高，例如，对真空反应腔室内涂层和石英陶瓷件表面的喷涂的要求越来越高，不但要求涂层有更高的耐腐蚀性，也要求涂层与反应腔室的内表面有更高的结合强度。

但是，具体的工作过程中，在反应腔室内的等离子体的轰击下，涂层表面可能会产生大量的聚合物颗粒，当反应腔室中的调节阀动作或者反应腔室的压力产生变化，涂层表面的聚合物颗粒将容易脱落，从而反弹至反应腔室中。如果聚合物颗粒在晶圆的刻蚀前或刻蚀中掉落，将会在晶圆表面形成掩膜，从而影响原有光刻图形转移，进而产生局部刻蚀缺陷，最终降低芯片生产良率。

发明内容

本发明公开一种半导体设备，以解决现有半导体设备所生产的芯片的生产良率较低的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种半导体设备，包括反应腔室、分子泵和调节阀，所述分子泵设置于所述反应腔室的底部，且所述分子泵通过所述调节阀与所述反应腔室的内腔连通，所述半导体设备还包括阻挡部，所述阻挡部设置于所述调节阀与所述分子泵的吸风口之间，所述阻挡部用于实现反应生成物排出且阻挡颗粒上浮至所述内腔。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例公开的半导体设备中，通过在调节阀与分子泵的吸风口之间设置阻挡部来阻挡反弹回流的颗粒，以防止反弹回流的颗粒进入到内腔中，从而增加了内腔的洁净度，进而能够提升芯片的生产良率。与此同时，相比于现有的阻挡方式，此种方式占用反应腔室较小的内部空间，以使反应腔室的维护空间加大，从而便于维护反应腔室内的各个部件，进而能够减少维护时间，提高工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的半导体设备的剖视图；

图2为本发明实施例公开的半导体设备中的阻挡部的结构示意图；

图3为图2所示结构示意图的A-A截面的部分示意图；

图4为本发明另一实施例公开的半导体设备中的阻挡部的结构示意图；

图5为本发明另一实施例公开的半导体设备中的阻挡部在另一视角下的局部剖视图；

图6为本发明再一实施例公开的半导体设备中的阻挡部的局部剖视图；

图7为本发明实施例公开的半导体设备中的阻挡部的部分结构示意图；

图8为本发明实施例公开的半导体设备中的阻挡叶片的局部剖视图。

附图标记说明：

100-反应腔室、110-内腔、120-进气口；

200-分子泵；

300-阻挡部、310-环形支架、311-沉台孔、320-阻挡叶片、321-倒圆角边缘、322-凹槽、330-加强筋、340-螺钉；

400-调节阀；

500-反应基座；

600-过渡通道；

700-颗粒的反弹方向。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1～图3所示，本发明实施例公开一种半导体设备，所公开的半导体设备包括反应腔室100、分子泵200和调节阀400，

反应腔室100具有内腔110，反应腔室100的内腔110能够为半导体设备的其他构件提供安装位置。请参考图1，反应基座500可以设置于内腔110，且反应腔室100开设有与内腔110连通的进气口120，在具体的工作过程中，工艺气体首先通过进气口120进入到反应腔室100的内腔110中，进一步地，将射频电源提供的射频能量传输到内腔110中，以此电离高真空状态下的工艺气体(如氩气Ar、氦气He、氮气N2或氢气H2等)，从而产生含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与置于反应基座500并暴露在等离子体环境下的晶圆之间发生各种物理和化学反应，从而使晶圆表面的性能产生变化，进而完成晶圆的刻蚀工艺。

分子泵200设置于反应腔室100的底部，且分子泵200通过调节阀400与反应腔室100的内腔110连通。具体的，请再次参考图1，为了便于分子泵200和调节阀400的安装，反应腔室100的底部可以设置有过渡通道600，分子泵200可设置在过渡通道600远离内腔110的一端，调节阀400可设置在过渡通道600朝向内腔110的一端。调节阀400可以为摆阀，从而使得调节阀400不仅能够实现分子泵200与内腔110的连通，还可以通过调节调节阀400打开的大小程度，从而控制分子泵200抽气的速率。具体的工作过程中，在完成晶圆的刻蚀工艺之后，可以通过分子泵200抽出内腔110中的工艺废气，以使内腔110中的工艺废气能够排出内腔110之外。

本发明实施例公开的半导体设备还包括阻挡部300，阻挡部300设置于调节阀400与分子泵200的吸风口之间，阻挡部300用于实现反应生成物排出且阻挡颗粒上浮至反应腔室100的内腔110。在具体的工作过程中，当分子泵200运行时，反应腔室100内生成的反应生成物通过阻挡部300排出，与此同时，由于分子泵200在运行过程中，分子泵200的叶片转动容易造成颗粒反弹回流，阻挡部300能够阻挡大部分反弹回流的颗粒，以防止反弹回流的颗粒进入到内腔110中。

由上文可知，本发明实施例公开的半导体设备中，通过在调节阀400与分子泵200的吸风口之间设置阻挡部300来阻挡反弹回流的颗粒，以防止反弹回流的颗粒进入到内腔110中，从而增加了内腔110的洁净度，进而能够提升芯片的生产良率。与此同时，相比于现有的阻挡方式，此种方式占用反应腔室100较小的内部空间，以使反应腔室100的维护空间加大，从而便于维护反应腔室100内的各个部件，进而能够减少维护时间，提高工作效率。

本发明公开的实施例中，阻挡部300可以包括环形支架310和多个阻挡叶片320，多个阻挡叶片320间隔设置于环形支架310的内周壁。请参考图2，可选地，阻挡部300可以包括多个长度不等的阻挡叶片320，多个长度不一的阻挡叶片320可以设置于环形支架310的内周壁、且相邻的两个阻挡叶片320可以平行设置。在装配时，阻挡叶片320可以通过环形支架310设置于调节阀400与分子泵200的吸风口之间，此种情况下，由于分子泵200在运行过程中，分子泵200的叶片转动容易造成颗粒反弹回流，阻挡叶片320能够阻挡大部分反弹回流的颗粒，以防止反弹回流的颗粒进入到内腔110中。

本发明实施例中，阻挡部300的材质可以为不锈钢材质，从而能够提高阻挡部300的使用寿命；与此同时，多个阻挡叶片320可以通过焊接、粘接或卡接等方式设置于环形支架310的内周壁，本发明实施例对此不作限制。

进一步地，为了防止阻挡部300与调节阀400或分子泵200之间构成死角区域，阻挡部300可以设置于靠近调节阀400或分子泵200的位置，此种情况下，阻挡部300与调节阀400或分子泵200之间的间隙较小，从而防止阻挡部300与调节阀400或分子泵200之间构成死角区域，进而能够防止由于颗粒堆积影响反应腔室100内的空气流速。

为了使得阻挡叶片320阻挡颗粒的效果更好，阻挡叶片320的宽度方向可以与分子泵200的吸风口所在的表面成角度，如图6所示，阻挡叶片320的宽度方向与分子泵200的吸风口所在的表面之间的角度可以为ɑ，且角度可根据调节阀400的开度进行调节。此种情况下，阻挡叶片320可以转动地设置于环形支架310，以使阻挡叶片320可以相对分子泵200的吸风口转动，在具体的工作过程中，工作人员可以根据调节阀400的开度大小来调整阻挡叶片320的宽度方向与分子泵200的吸风口之间的角度，从而使得阻挡叶片320能够转动到较好的阻挡位置，进而能够阻挡大部分反弹回流的颗粒，以防止反弹回流的颗粒进入到内腔110中。

进一步地，为了使得阻挡部300既能够起到防止颗粒反弹至内腔110的效果，还能够使得内腔110内的反应生成物较容易通过阻挡部300排出，可选地，阻挡叶片320的宽度方向可以与吸风口所在的表面相垂直，从而使得反应生成物较容易通过阻挡部300排出，与此同时，请参考图5，在与颗粒的反弹方向700相垂直的平面上，相邻两个阻挡叶片320之间的间隙的第一端口的投影可以为第一投影(图5中的h2为第一投影)，第一端口为间隙朝向吸风口的端口(图5中的H2为间隙朝向吸风口的端口)，其中一个阻挡叶片320的投影可以为第二投影(图5中的H1为其中一个阻挡叶片320，h1为第二投影)，第一投影可以处于第二投影之内，以使通过相邻两个阻挡叶片320之间的间隙进入的颗粒，始终能够撞击到其中一个阻挡叶片320上，从而使得阻挡叶片320可以阻挡大部分反弹回流的颗粒，进而能够防止颗粒直接通过相邻两个阻挡叶片320之间的间隙回弹至内腔110中。

本发明实施例中，阻挡叶片320的宽度方向可以与吸风口所在的表面之间的夹角小于90°，请参考图6，此种情况下，阻挡叶片320能够阻挡在颗粒的回弹方向上，从而能够阻挡大部分反弹回流的颗粒，进而能够更好地防止反弹回流的颗粒进入到内腔110中；与此同时，请参考图6，在与颗粒的反弹方向700相垂直的平面上，相邻两个阻挡叶片320之间的间隙的第一端口的投影可以为第一投影(图6中的h2为第一投影)，第一端口为间隙朝向吸风口的端口(图6中的H2为间隙朝向吸风口的端口)，其中一个阻挡叶片320的投影可以为第二投影(图6中的H1为其中一个阻挡叶片320，h1为第二投影)，第一投影可以处于第二投影之内，以使通过相邻两个阻挡叶片320之间的间隙进入的颗粒，始终能够撞击到其中一个阻挡叶片320上，从而使得阻挡叶片320可以阻挡大部分反弹回流的颗粒，进而能够防止颗粒直接通过相邻两个阻挡叶片320之间的间隙回弹至内腔110中。

本发明公开的实施例中，在阻挡叶片320的宽度方向与分子泵200的吸风口所在的表面成角度的情况下，阻挡叶片320在宽度方向上的两个侧边缘均可以为倒圆角边缘321，倒圆角边缘321能够降低气体流通的阻力，以使内腔110中的工艺废气更容易穿过阻挡部300，进而通过分子泵200的吸风口被排放出去。

本发明公开的实施例中，阻挡部300还可以包括加强筋330，加强筋330可以与各个阻挡叶片320相连。请参考图4，加强筋330能够提高各个阻挡叶片320的安装可靠性，以使各个阻挡叶片320的相对位置较难发生变化，进而能够防止由于各个阻挡叶片320的相对位置发生变化而影响阻挡部300的阻挡效果。同时，加强筋330能够提高阻挡部300的强度，以防止由于颗粒碰撞造成阻挡部300的损坏。加强筋330可以与阻挡叶片320通过焊接、粘接或卡接等方式相连，本发明实施例对此不作限制。

进一步地，为了更好地防止各个阻挡叶片320的相对位置发生变化，加强筋330的数量可以为多个，多个加强筋330可以间隔设置。此种情况下，多个加强筋330能够更好地提高各个阻挡叶片320的安装可靠性，以使各个阻挡叶片320的相对位置较难发生变化，从而使得阻挡叶片320能够起到更好地阻挡回流颗粒的作用。可选地，加强筋330可以为环状结构件，且多个加强筋330可以在远离阻挡部300中心的方向均匀分布，从而使得多个加强筋330能够对阻挡叶片320的多个位置进行固定，进而能够更好地提高阻挡部300的强度，以防止由于颗粒碰撞造成阻挡部300的损坏。

本发明公开的实施例中，阻挡部300的安装方式可以有多种，在一种可选的方案中，在反应腔室100的底部设置有过渡通道600的情况下，阻挡部300可以通过焊接或粘接等方式固定于过渡通道600的内壁，以使阻挡部300处于调节阀400与分子泵200的吸风口之间，此种方式便于阻挡部300的装配。

在另一种可选的方案中，请再次参考图1，阻挡部300还可以包括螺钉340，环形支架310可以开设有沉台孔311，调节阀400和分子泵200中的一者可以开设有螺纹孔，螺钉340的螺帽处于沉台孔311，螺钉340的螺纹段可以穿过沉台孔311、且可以与螺纹孔螺纹配合，此种方式能够提高阻挡部300的安装可靠性。进一步地，环形支架310可以开设有间隔分布的多个沉台孔311，以使环形支架310可以通过多个螺钉340固定于调节阀400或分子泵200，从而使得阻挡部300的安装更牢靠。

在具体的装配过程中，调节阀400朝向分子泵200的一侧可以开设有螺纹孔，以使环形支架310可以装配于调节阀400；当然，分子泵200的吸风口也可以开设有螺纹孔，以使环形支架310可以装配于分子泵200的吸风口；进一步地，为了防止颗粒堆积在调节阀400与阻挡部300之间的间隙或阻挡部300与分子泵200之间的间隙，阻挡部300可以夹紧于调节阀400与分子泵200的吸风口之间，从而使得调节阀400与阻挡部300之间的间隙和阻挡部300与分子泵200之间的间隙均可以较小，进而能够防止颗粒堆积影响反应腔室100内的空气流速。

进一步地，可选地，在朝向分子泵200的吸风口所在的表面上，调节阀400完全打开时的内表面的投影和环形支架310内表面的投影均可以与分子泵200的吸风口所在的表面重合，此种方式能够更好地防止分子泵200、阻挡部300和调节阀400中形成死角区域，进而能够更好地防止由于颗粒堆积影响反应腔室100内的空气流速。

本发明实施例中，为了更好地阻拦颗粒反弹至内腔110，在一种可选的方案中，阻挡叶片320的表面可以设置有涂层。此种情况下，颗粒在撞击到阻挡叶片320的表面的过程中，涂层能够对反弹的颗粒起到缓冲作用，以使颗粒的动能较低。具体的，颗粒能够被吸附到涂层表面，或者，由于颗粒的动能降低，从而使得颗粒能够被气流重新带入分子泵200中，以使颗粒能够被排出，进而能够防止颗粒反弹回流至内腔110中。本发明公开的实施例中，涂层可以为PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)，涂层也可以为其他的材料，本发明实施例对此不作限制。

在另一种可选的方案中，阻挡叶片320的表面可以为喷砂处理层。此种情况下，阻挡叶片320的表面为凹凸不平的喷砂处理层，当颗粒撞击到阻挡叶片320的表面时，凹凸不平的表面能够减缓颗粒的动能，或者，颗粒能够被吸附在凹凸不平的表面，从而能够防止颗粒反弹回流至内腔110中。在具体的加工过程中，可以对每个阻挡叶片320的表面进行喷砂处理，从而使得阻挡叶片320能够形成凹凸不平的表面。

再一种可选的方案中，阻挡叶片320的表面可以开设有间隔分布的多个凹槽322。如图7和图8所示，当颗粒撞击到凹槽322时，凹槽322能够改变颗粒的运动轨迹以及减缓颗粒的动能，从而提高阻挡叶片320对颗粒的阻挡效果，进而使得颗粒较难反弹回流至内腔110中。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体设备，包括反应腔室(100)、分子泵(200)和调节阀(400)，所述分子泵(200)设置于所述反应腔室(100)的底部，且所述分子泵(200)通过所述调节阀(400)与所述反应腔室(100)的内腔(110)连通，其特征在于，所述半导体设备还包括阻挡部(300)，所述阻挡部(300)设置于所述调节阀(400)与所述分子泵(200)的吸风口之间，所述阻挡部(300)用于实现反应生成物排出且阻挡颗粒上浮至所述内腔(110)。

2.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡部(300)包括环形支架(310)和多个阻挡叶片(320)，多个所述阻挡叶片(320)间隔设置于所述环形支架(310)的内周壁，且所述阻挡叶片(320)通过所述环形支架(310)设置于所述调节阀(400)与所述分子泵(200)的吸风口之间。

3.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)的宽度方向与所述吸风口所在的表面成角度，且所述角度可根据所述调节阀(400)的开度进行调节。

4.根据权利要求3所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)的宽度方向与所述吸风口所在的表面相垂直，在与所述颗粒的反弹方向(700)相垂直的平面上，相邻两个所述阻挡叶片(320)之间的间隙的第一端口的投影为第一投影，所述第一端口为所述间隙朝向所述吸风口的端口，其中一个所述阻挡叶片(320)的投影为第二投影，所述第一投影处于所述第二投影之内。

5.根据权利要求3所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)的宽度方向与所述吸风口所在的表面之间的夹角小于90°，在与所述颗粒的反弹方向(700)相垂直的平面上，相邻两个所述阻挡叶片(320)之间的间隙的第一端口的投影为第一投影，所述第一端口为所述间隙朝向所述吸风口的端口，其中一个所述阻挡叶片(320)的投影为第二投影，所述第一投影处于所述第二投影之内。

6.根据权利要求3所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)在所述宽度方向上的两个侧边缘均为倒圆角边缘(321)。

7.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡部(300)还包括加强筋(330)，所述加强筋(330)与各个所述阻挡叶片(320)相连。

8.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡部(300)还包括螺钉(340)，所述环形支架(310)开设有沉台孔(311)，所述调节阀(400)和所述分子泵(200)中的一者开设有螺纹孔，所述螺钉(340)的螺帽处于所述沉台孔(311)，所述螺钉(340)的螺纹段穿过所述沉台孔(311)、且与所述螺纹孔螺纹配合。

9.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)的表面设置有涂层或为喷砂处理层。

10.根据权利要求2所述的半导体设备，其特征在于，所述阻挡叶片(320)的表面开设有间隔分布的多个凹槽(322)。

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