CN111725108A - 半导体加工设备 - Google Patents

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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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Abstract

本发明公开一种半导体加工设备，包括：反应腔室；工艺管，工艺管的至少部分处于反应腔室内；工艺管具有容置部、进气部和出气部，进气部具有进气口，出气部具有出气口，工艺管开设有多个进气孔和多个出气孔，多个进气孔和多个出气孔在工艺管的轴线方向间隔分布，且进气孔连通进气部与容置部，出气孔连通容置部与出气部。本方案能够解决现有的半导体加工设备中，提升反应腔室内的气体均匀性的效果较差的问题。

Description

半导体加工设备
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加工设备。
背景技术
随着科技的进步，半导体设备的设计朝着高密度、高集成度的方向迅速发展。在所有半导体专用设备中，半导体加工设备是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之一，也是影响晶圆热处理工艺质量的关键因素。
在晶圆的加工过程中，需要将晶圆传送到半导体加工设备的反应腔室中，经过高温退火、氧化或者扩散等热处理工序，以达到下一步工序的需求。通常情况下，维持及提高晶圆的良品率对半导体工业至关重要，在高温热处理工艺中，反应腔室内的气流均匀性是影响晶圆工艺质量的关键参数之一，因此，需要提高反应腔室的气流均匀性，以改善晶圆工艺质量。
目前，主要通过设计不同的进气管道来实现工艺气流的流速的控制，以提高反应腔室内的气流均匀性，从而使得晶圆能够均匀成膜。但是，现有的半导体加工设备中，为了保证反应腔室内的气流均匀性，通常将进气管道的结构设计的较复杂，此种情况下，不仅实现难度较高，也不利于成本控制。
发明内容
本发明公开一种半导体加工设备，以解决现有的半导体加工设备中，提升反应腔室内的气体均匀性的效果较差的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种半导体加工设备，包括：
反应腔室；
工艺管，所述工艺管的至少部分处于所述反应腔室内；
所述工艺管具有容置部、进气部和出气部，所述进气部具有进气口，所述出气部具有出气口，所述工艺管开设有多个进气孔和多个出气孔，多个所述进气孔和多个所述出气孔在所述工艺管的轴线方向间隔分布，且所述进气孔连通所述进气部与所述容置部，所述出气孔连通所述容置部与所述出气部。
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加工设备中，通过在工艺管的轴线方向间隔设置多个进气孔，以改善通入到容置部中的工艺气体的气流均匀性，从而使得容置部中的晶圆能够均匀成膜，进一步地，在工艺管的轴线方向间隔开设有多个出气孔，以使工艺气体在容置部能够达到较好的层流效果，进而能够更好地提高晶圆的生产良率；与此同时，本发明实施例公开的半导体加工设备的结构较简单，从而较容易实现，进而有利于成本控制。
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和图2为本发明实施例公开的半导体加工设备的剖视图；
图3为本发明实施例公开的半导体加工设备在另一种视角下的剖视图；
图4为本发明另一实施例公开的半导体加工设备的剖视图。
附图标记说明：
100-反应腔室；
200-工艺管、210-容置部、211-晶舟、220-进气部、221-进气口、230-出气部、231-出气口、240-进气孔、250-出气孔、260-工艺管主体、270-第一槽状结构件、280-第二槽状结构件。
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4所示，本发明实施例公开一种半导体加工设备，所公开的半导体加工设备能够对晶圆进行热处理，具体的，可以将晶圆传送到半导体加工设备中，经过高温退火、氧化或者扩散等热处理工序，以使晶圆能够达到后续工序的需求。
本发明实施例公开的半导体加工设备包括反应腔室100和工艺管200。反应腔室100能够为半导体加工设备的其他构件提供安装位置，工艺管200的至少部分处于反应腔室100内，具体的，反应腔室100内可以设置有加热器，工艺管200的至少部分可以处于加热器中，以使高温退火、氧化或者扩散等热处理工序可以在工艺管200内进行。
本发明实施例中，工艺管200具有容置部210、进气部220和出气部230，晶圆的热处理工序可以在容置部210中进行，容置部210中可以设置有晶舟211，晶圆可以放置于晶舟211上，从而进行相应的热处理工序。
进气部220具有进气口221，工艺气体可以通过进气口221通入到进气部220中，工艺管200开设有多个进气孔240，多个进气孔240在工艺管200的轴线方向间隔分布，且进气孔240连通进气部220与容置部210，此种情况下，进气部220中的工艺气体通过多个进气孔240进入到容置部210内。
工艺管200开设有多个出气孔250，多个出气孔250在工艺管200的轴线方向间隔分布，出气孔250连通容置部210与出气部230，以使容置部210中反应结束的废气可以通过多个出气孔250输送到出气部230中。而且，出气部230具有出气口231，出气部230中的废气可以通过出气口231排出。
在具体的工作过程中，请参考图2，图中箭头指气体的流动方向，工艺气体可以通过进气口221输送到进气部220中，工艺气体在进气部220流动的过程中，可以通过多个进气孔240输送到容置部210中，以使进入到容置部210中的工艺气体能够扩散到容置部210的多个位置，从而使得通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性较好，进一步地，容置部210中产生的废气可以通过多个出气孔250排放到出气部230中，从而使得容置部210中生产的废气能够及时排出。
由上文可知，本发明实施例公开的半导体加工设备中，通过在工艺管200的轴线方向间隔设置多个进气孔240，以改善通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性，从而使得容置部210中的晶圆能够均匀成膜，进一步地，在工艺管200的轴线方向间隔开设有多个出气孔250，以使工艺气体在容置部210能够达到较好的层流效果，进而能够更好地提高晶圆的生产良率；与此同时，本发明实施例公开的半导体加工设备的结构较简单，从而较容易实现，进而有利于成本控制。
本发明实施例中，工艺管200的具体结构可以有多种，在一种可选的实施例中，工艺管200可以包括工艺管主体260、第一槽状结构件270和第二槽状结构件280，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280可以设置于工艺管主体260的侧壁上，且工艺管主体260的侧壁的内部空间可以为容置部210，具体的，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280均可以通过焊接、粘接等方式设置于工艺管主体260的侧壁上。工艺管主体260的侧壁上可以开设有进气孔240和出气孔250，第一槽状结构件270与工艺管主体260的侧壁可以形成进气部220，第二槽状结构件280与工艺管主体260的侧壁可以形成出气部230。由此可知，此种方式使得工艺管200的结构简易，从而更容易工艺管200的加工成型，而且，此种方式还能够更容易形成进气部220和出气部230。当然，可选地，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280与工艺管主体260可以为同一种材质制成，进而便于选材，同时也便于三者加工成型。
进一步地，在一种可选的实施例中，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280的槽壁均可以为弧形结构件。此种情况下，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280所占用的空间较小，从而能够使得半导体加工设备的结构更紧凑。同时，弧形结构件与工艺管主体260所形成的空腔能够便于工艺气体扩散开，从而能够提升通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性，进而能够提高晶圆的生产良率。
当然，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280的槽壁的形状也可以为方形或圆柱形，本发明实施例对此不做限制。
本发明公开的实施例中，半导体加工设备运行时，由于进气部220中的工艺气体依次通过不同的进气孔240逐渐通入到容置部210中，从而在工艺气体的流动方向上，工艺气体的流量逐渐减少，此种情况使得远离进气口221的进气孔240的进气量与靠近进气口221的进气孔240的进气量存在差异，从而使得进入到容置部210中的气流均匀性降低。
因此，可选地，进气孔240在远离进气口221的位置上分布的密度可以大于进气孔240在靠近进气口221的位置上分布的密度，即进气孔240在远离进气口221的位置上分布的数量可以大于进气孔240在靠近进气口221的位置上分布的数量，此种情况下，远离进气口221的进气孔240的进气量与靠近进气口221的进气孔240的进气量能够较均衡，从而更好地提升通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性，进而能够较好地提高晶圆的生产良率。
进一步地，在远离进气口221的方向上，相邻两个进气孔240之间的间距可以逐渐减小。此种情况下，虽然在远离进气口221的方向上，工艺气体的流量逐渐减小，但相邻两个进气孔240之间的间距逐渐减小，以使进气孔240的数量越来越密集，从而使得不同位置通入到容置部210的工艺气体较均衡，进而能够更好地提升通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性，最终能够更好地提高晶圆的生产良率。
另一种可选的实施例中，在远离进气口221的方向上，进气孔240的直径可以逐渐增大。此种情况下，由于进气孔240的直径逐渐增大，即使在远离进气口221的方向上工艺气体的流量逐渐减小，此种方式也能够使得远离进气口221的进气孔240的进气量与靠近进气口221的进气孔240的进气量能够较均衡，从而使得通入到容置部210中的工艺气体的气流均匀性较好，进而能够较好地提高晶圆的生产良率。
进一步地，为了使得工艺气体在容置部210能够达到更好的层流效果，在一种可选的实施例中，进气孔240与出气孔250可以相对设置，此种情况使得通入到工艺管200内的工艺气体产生较好的层流分布，进而能够更好地改善晶圆的工艺性能。优选地，进气孔240和出气孔250可以朝向两层晶圆之间的间隙，以更好地提高晶圆的生产良率。
本发明实施例中，在一种可选的实施例中，进气孔240可以在进气部220内呈多列分布，每一列进气孔240均可以沿着工艺管200的轴线方向设置。此种情况下，不仅能够提高工艺气体的流通速率，在进气部220内呈多列分布的进气孔240还能够提升工艺气体的扩散效果，以更好地提升气流均匀性，从而使得容置部210中的晶圆能够均匀成膜。
相应地，出气孔250可以在出气部230内呈多列分布，每一列出气孔250均可以沿着工艺管200的轴线方向设置。此种方式能够提高废气的流通速率，以使容置部210中的晶圆能够与工艺气体更好地反应，进而能够提高晶圆的生产良率。
进一步地，上述两种方式也可以组合，从而能够更好地提高晶圆的生产良率。可选地，在进气部220内呈多列分布的进气孔240与在出气部230内呈多列分布的出气孔250可以相对设置，从而使得通入到容置部210内的工艺气体的层流分布较均匀，进而能够更好地改善晶圆的工艺性能。优选地，进气孔240和出气孔250可以朝向两层晶圆之间的间隙，以更好地提高晶圆的生产良率。
本发明实施例中，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280可以设置于工艺管主体260相对的两侧。此种方式不仅能够提高半导体加工设备的外观性能，也能够方便进气孔240和出气孔250的开设，以使进气孔240与出气孔250可以处于相对的位置，从而使得通入到容置部210内的工艺气体的层流分布较均匀，进而能够更好地改善晶圆的工艺性能。
可选地，工艺管主体260、第一槽状结构件270和第二槽状结构件280的材质均可以为石英或碳化硅。由于石英或碳化硅具有耐高温性能，以使所形成的工艺管200具有耐高温性能，从而能够提高工艺管200的使用寿命。
本发明公开的实施例中，第一槽状结构件270和第二槽状结构件280与工艺管主体260可以一体成型，此种方式便于工艺管200的加工成型，与此同时，相比于第一槽状结构件270和第二槽状结构件280通过焊接或粘接的方式设置于工艺管主体260，此种方式能够提高第一槽状结构件270和第二槽状结构件280与工艺管主体260的连接可靠性，进而能够提高工艺管200的使用寿命。
本发明实施例公开的半导体加工设备中，可选地，进气口221的轴线方向与进气部220内的气体流动方向可以相垂直，此种方式能够降低工艺气体在进气部220内的流通速率，以使工艺气体能够较稳定地通过多个进气孔240流入到容置部210中，从而能够更好地提高气流均匀性。
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 (12)

1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：
反应腔室(100)；
工艺管(200)，所述工艺管(200)的至少部分处于所述反应腔室(100)内；
所述工艺管(200)具有容置部(210)、进气部(220)和出气部(230)，所述进气部(220)具有进气口(221)，所述出气部(230)具有出气口(231)，所述工艺管(200)开设有多个进气孔(240)和多个出气孔(250)，多个所述进气孔(240)和多个所述出气孔(250)在所述工艺管(200)的轴线方向间隔分布，且所述进气孔(240)连通所述进气部(220)与所述容置部(210)，所述出气孔(250)连通所述容置部(210)与所述出气部(230)。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述工艺管(200)包括工艺管主体(260)、第一槽状结构件(270)和第二槽状结构件(280)；所述第一槽状结构件(270)和所述第二槽状结构件(280)设置于所述工艺管主体(260)的侧壁上，且所述工艺管主体(260)的侧壁的内部空间为所述容置部(210)，所述工艺管主体(260)的侧壁上开设有所述进气孔(240)和所述出气孔(250)，所述第一槽状结构件(270)与所述工艺管主体(260)的侧壁形成所述进气部(220)；且所述第二槽状结构件(280)与所述工艺管主体(260)的侧壁形成所述出气部(230)。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一槽状结构件(270)和所述第二槽状结构件(280)的槽壁均为弧形结构件。
4.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述进气孔(240)在远离所述进气口(221)的位置上分布的密度大于所述进气孔(240)在靠近所述进气口(221)的位置上分布的密度。
5.根据权利要求4所述的半导体加工设备，其特征在于，在远离所述进气口(221)的方向上，相邻两个所述进气孔(240)之间的间距逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，在远离所述进气口(221)的方向上，所述进气孔(240)的直径逐渐增大。
7.根据权利要求4或6所述的半导体加工设备，其特征在于，所述进气孔(240)与所述出气孔(250)相对设置。
8.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述进气孔(240)在所述进气部(220)内呈多列分布，每一列所述进气孔(240)均沿着所述工艺管(200)的轴线方向设置。
9.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述出气孔(250)在所述出气部(230)内呈多列分布，每一列所述出气孔(250)均沿着所述工艺管(200)的轴线方向设置。
10.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一槽状结构件(270)和所述第二槽状结构件(280)设置于所述工艺管主体(260)相对的两侧。
11.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述工艺管主体(260)、所述第一槽状结构件(270)和所述第二槽状结构件(280)的材质均为石英或碳化硅。
12.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一槽状结构件(270)和所述第二槽状结构件(280)与所述工艺管主体(260)一体成型。
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