CN112331595A - 半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种半导体加工设备,包括反应腔室、用于承载晶片的承载装置和密封门,其中:所述反应腔室包括具有下端开口的腔体,所述密封门设置在所述下端开口处,且所述腔体与所述密封门形成内腔,所述腔体中设置有相互隔离的进气空间和出气空间;所述承载装置设置在所述内腔内,所述腔体的内周壁上与所述承载装置对应的区域开设有多个进气孔和多个出气孔,所述多个进气孔连通所述进气空间和所述内腔,所述多个出气孔连通所述出气空间和所述内腔,所述进气空间连通有进气管,所述出气空间连通有排气管。上述方案能够解决目前半导体加工设备中的反应腔室内的气流均匀性较差进而对晶片成膜均匀性造成不良影响的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域,尤其涉及一种半导体加工设备。
背景技术
随着技术的发展,在目前晶片的直径日益增大,特征尺寸不断缩小,栅极趋薄的情况下,对半导体加工设备进行热处理工艺,尤其是立式热处理设备进行低压化学气相沉积工艺的成膜均匀性的要求越来越高。半导体加工设备中的反应腔室的气流均匀性对晶片成膜均匀性尤其重要,晶片面内及其片间的气流均匀性都会影响成膜均匀性,因此需要提高晶片面内及其片间气流均匀性来满足对成膜均匀性越来越苛刻的要求。
在目前的半导体加工设备中,一般采用的做法是设计气体均流装置,提高半导体加工设备中反应腔室内部的气流均匀性,进而可以对晶片的成膜均匀性有一定的提高,但是晶片与晶片之间的气流均匀性无法保持一致,仍然会对晶片成膜均匀性造成一定的影响。
发明内容
本申请公开一种半导体加工设备,以解决目前半导体加工设备中的反应腔室内的气流均匀性较差进而对晶片成膜均匀性造成不良影响的问题。
为了解决上述问题,本申请采用下述技术方案:
本申请实施例公开一种半导体加工设备,包括反应腔室、用于承载晶片的承载装置和密封门,其中:所述反应腔室包括具有下端开口的腔体,所述密封门设置在所述下端开口处,且所述腔体与所述密封门形成内腔,所述腔体中设置有相互隔离的进气空间和出气空间;所述承载装置设置在所述内腔内,所述腔体的内周壁上与所述承载装置对应的区域开设有多个进气孔和多个出气孔,所述多个进气孔连通所述进气空间和所述内腔,所述多个出气孔连通所述出气空间和所述内腔,所述进气空间连通有进气管,所述出气空间连通有排气管。
采用本申请的技术方案能够达到以下有益效果:
本申请实施例中的半导体加工设备,通过对背景技术中的半导体加工设备中的结构进行改进,使得承载装置设置在内腔内,腔体的内周壁上与承载装置对应的区域开设有多个进气孔和多个出气孔,多个进气孔连通进气空间和内腔,多个出气孔连通出气空间和内腔,进气空间连通有进气管,出气空间连通有排气管。通过进气孔与出气孔,工艺气体能够均匀地进入半导体加工设备中的内腔,反应之后,工艺气体由出气孔进入出气空间经排气管排出,使得工艺气体能够在晶片表面形成水平层流,改善反应腔室内晶片片内及片间的气体均匀性,使得在晶片上能够沉积均匀的膜层,进而能够解决目前半导体加工设备中的反应腔室内的气流均匀性较差进而对晶片成膜均匀性造成不良影响的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例公开的半导体加工设备在一个方向的剖视图;
图2为图1中部分结构的放大示意图;
图3为本申请实施例公开的半导体加工设备的部分结构在另一个方向的剖视图。
附图标记说明:
100-加热炉体,
200-承载装置、210-支撑结构,
300-反应腔室、310-内腔、320-下端开口、330-进气空间、340-出气空间、350-进气孔、360-出气孔、300a-内套筒、300b-外套筒、300c-顶板、300d-封堵件、300e-第一隔板、300f-第二隔板、
400-密封门、
500-进气管、
600-排气管、
700-保温结构。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
以下结合附图,详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。
如图1-图3所示,本申请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包括反应腔室300、用于承载晶片的承载装置200和密封门400。
反应腔室300包括具有下端开口320的腔体,密封门400设置在下端开口320处,且腔体与密封门400形成内腔310,内腔310是对晶片进行工艺加工的空间,内腔310为密封空间,能够避免异物进入反应腔室300,进而能够避免对半导体加工设备加工出的产品产生影响。
此外,腔体中设置有相互隔离的进气空间330和出气空间340,在半导体加工设备具体的加工过程中,工艺气体从进气空间330进入到腔体中,经过反应后,工艺气体排至腔体中的出气空间340并最终排出。
承载装置200设置在内腔310内,腔体的内周壁上与承载装置200对应的区域开设有多个进气孔350和多个出气孔360,多个进气孔350连通进气空间330和内腔310,多个出气孔360连通出气空间340和内腔310,进气空间330连通有进气管500,出气空间340连通排气管600。
在具体的工作过程中,工艺气体进入进气管500后进入到进气空间330,然后通过进气孔350均匀地进入进气空间330,并在内腔310中进行反应,反应结束后,工艺气体通过出气孔360进入出气空间340,最终通过排气管600排出。
多个进气孔350和多个出气孔360能够使得工艺气体的进出被分散,从而使得气流更加均匀,而且多个进气孔350和多个出气孔360分别设置在与承载装置200相对应的区域,以在晶片表面形成水平层流,从而在工艺加工过程中能够使得较为均匀的气流经过承载装置200上的晶片,最终实现成膜的均匀性。
本申请实施例中的半导体加工设备,通过对背景技术中的半导体加工设备中的结构进行改进,使得承载装置200设置在内腔310内,腔体的内周壁上与承载装置200对应的区域开设有多个进气孔350和多个出气孔360,多个进气孔350连通进气空间330和内腔310,多个出气孔360连通出气空间340和内腔310,进气空间330连通有进气管500,出气空间340连通有排气管600。通过多个进气孔350与多个出气孔360,使得工艺气体能够均匀地进入半导体加工设备中的内腔310,反应之后,工艺气体由出气孔360进入出气空间340经排气管600排出,使得工艺气体能够在晶片表面形成水平层流,改善反应腔室300内晶片片内及片间的气体均匀性,使得在晶片上能够沉积均匀的膜层,进而能够解决目前半导体加工设备中的反应腔室内的气流均匀性较差进而对晶片成膜均匀性造成不良影响的问题。
此外,进气孔350的贯通方向和出气孔360的贯通方向均可以与腔体的轴线方向垂直。通过这种方式,通过进气孔350与出气孔360的工艺气体的流动方向更容易与需要加工的晶片的顶面或底面大体平行,进而使得工艺气体能够均匀地经过晶片的顶面和底面,从而进一步提高晶片的成膜均匀性。
在进一步的技术方案中,承载装置200可以为多层支撑结构210,需要加工的晶片可以依次排列放置在多层支撑结构210上,多层支撑结构210可以沿腔体的轴线方向设置,进而多层支撑结构210能够放置较多的晶片,进而在反应腔室300中,可以一次性地加工较多数量的晶片。
多个进气孔350和多个出气孔360均沿腔体的高度方向呈多排布置,每一排进气孔350和每一排出气孔360均与一层支撑结构210相对应、且平行。需要说明的是,每一排进气孔350和每一排出气孔360的位置均可以与一层支撑结构210对应,可以认为,每一排进气孔350通入的气流可以直接吹到该层支撑结构210上。进气孔350的贯通方向与出气孔360的贯通方向均与腔体的轴线方向垂直,支撑结构210的支撑面与腔体的轴线方向相垂直,在此种情况下,进气孔350与出气孔360的进出气方向可以与相对应的一层支撑结构210的支撑面平行,即与支撑结构210相平行。
在此种情况下,进气空间330中的工艺气体可以通过进气孔350均匀地进入腔体,且进入的工艺气体的流动性较为均匀,进而可以提高纵向分布的晶片之间的气流均匀性,进而腔体内的晶片的成膜均匀性较好,反应结束后的工艺气体可以通过均匀排列的出气孔360流动至出气空间340。
此外,每一排进气孔350均可以高于相对应的支撑结构210的预设距离。在支撑结构210中放置晶片的情况下,预设距离可以使得每一排进气孔350高出相应支撑结构210上的晶片0.5mm至1mm,在此种情况下,在反应腔室300中,在每一片晶片的表面上可以形成水平层流,反应结束后,工艺气体可以通过出气孔360排至出气空间340,并从排气管600排出。
在本申请实施例中,半导体加工设备还可以包括负压排气系统,负压排气系统与排气管600连通。通过负压排气的作用,进气空间330与出气空间340可以形成预定压力差,在压差的作用下,可以较容易地保证通过进气孔350进入反应腔室300内的气流形成水平层流,进而使得晶片受到的气流较为均匀。
在排气压力一定的情况下,可以调整出气孔360的大小,使得多个出气孔360的流通面积之和可以大于多个进气孔350的流通面积之和,进而可以调节进气空间330与出气空间340之间的压力差,进而可以进一步地改善晶片的表面的水平层流,使得晶片的成膜均匀性进一步地提高。
在本申请实施例公开的半导体加工设备中,反应腔室300可以包括内套筒300a、外套筒300b、顶板300c和封堵件300d,内套筒300a套设于外套筒300b之内,内套筒300a与外套筒300b之间形成环状空间,顶板300c封堵在环状空间的第一端以及内套筒300a的第一端,封堵件300d可以封堵在环状空间的第二端,内套筒300a的第二端开设有下端开口320,内套筒300a、顶板300c和密封门400围成内腔310。在此种情况下,可以形成一个双层工艺结构,进而可以省略反应腔室300内的气体导气管,避免细长的气体导气管因累积成膜断裂导致的产品损失,进而反应腔室300的可靠性得到进一步地提高。
上述结果通过各个组成部分组装而成,使得反应腔室300的成型较为简单。
当然,在本申请实施例中,反应腔室300还可以为其它结构,并非必须采用内外套件的结构。例如,可以在反应腔室300的内壁挖凹槽,然后再封盖凹槽的方式来形成进气空间330或出气空间340。
为了避免进入反应腔室300的工艺气体与排出反应腔室300的工艺气体相互干扰,一种可选的方案中,腔体还可以包括第一隔板300e和第二隔板300f,第一隔板300e和第二隔板300f设置在环状空间之内,且将环状空间分割成进气空间330与出气空间340,进而进入反应腔室300的工艺气体与排出反应腔室300的工艺气体不会相互干扰。多个进气孔350和多个出气孔360可以开设于内套筒300a上,进气管500和排气管600均连接于外套筒300b。在此种情况下,工艺气体通过进气管500进入进气空间330,并通过进气孔350进入内腔310参与反应,反应结束后,工艺气体直接从出气孔360排出至出气空间340并从排气管600排出。
此外,进气孔350和出气孔360可以均沿腔体的轴线方向呈多排布置,每一排进气孔350和每一排出气孔360均沿腔体的内周壁的圆周方向均匀分布,进而从进气空间330进入的工艺气体可以均匀地进入反应腔室300,且与反应腔室300内的晶片均匀地反应,反应结束后,工艺气体可以充分地从沿腔体的内周壁的圆周方向分布的出气孔360排出至出气空间340。
在本申请实施例中,进气孔350与相对的出气孔360之间的连线与腔体的轴线位于同一平面内,在此种情况下,可以实现侧向进风与侧向出风,进而可以提高内腔310中工艺气体的均匀性。
在本申请实施例中,半导体加工设备还可以包括保温结构700,保温结构700可以保证半导体加工设备在加工时的温度稳定,使得反应腔室300内的温度保持在恒温的状态,进而不会对加工的产品的质量造成影响。保温结构700可以设置于内腔310中,且位于承载装置200的下方。上述结构能够充分利用承载装置200来安装保温结构700,进而避免在反应腔室300内另设安装结构,进而能够简化半导体加工设备的结构。而且,此种情况下,保温结构700能够与承载装置200装配到一起后,实现整体的安装,进而有利于半导体加工设备的装配。
在通常情况下,半导体加工设备还可以包括加热炉体100,反应腔室300的至少部分设置在加热炉体100内,加热炉体100环绕反应腔室300设置,从而由加热炉体100加热来确保反应腔室300内的温度。
本申请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。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体加工设备,其特征在于,包括反应腔室(300)、用于承载晶片的承载装置(200)和密封门(400),其中:
所述反应腔室(300)包括具有下端开口(320)的腔体,所述密封门(400)设置在所述下端开口(320)处,且所述腔体与所述密封门(400)形成内腔(310),所述腔体中设置有相互隔离的进气空间(330)和出气空间(340);
所述承载装置(200)设置在所述内腔(310)内,所述腔体的内周壁上与所述承载装置(200)对应的区域开设有多个进气孔(350)和多个出气孔(360),所述多个进气孔(350)连通所述进气空间(330)和所述内腔(310),所述多个出气孔(360)连通所述出气空间(340)和所述内腔(310),所述进气空间(330)连通有进气管(500),所述出气空间(340)连通有排气管(600)。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述进气孔(350)的贯通方向与所述出气孔(360)的贯通方向均与所述腔体的轴线方向相垂直。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备,其特征在于,所述承载装置(200)包括多层支撑结构(210),所述多层支撑结构(210)沿所述腔体的轴线方向设置,所述多个进气孔(350)和所述多个出气孔(360)均沿所述腔体的轴线方向呈多排布置,每一排所述进气孔(350)和每一排所述出气孔(360)均与一层所述支撑结构(210)相对应、且平行。
4.根据权利要求3所述的半导体加工设备,其特征在于,每一排所述进气孔(350)均高于相对应的所述支撑结构(210)的预设距离。
5.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述半导体加工设备还包括负压排气系统,所述负压排气系统与所述排气管(600)连通。
6.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述多个出气孔(360)的流通面积之和大于所述多个进气孔(350)的流通面积之和。
7.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述腔体包括内套筒(300a)、外套筒(300b)、顶板(300c)和封堵件(300d),所述内套筒(300a)套设于所述外套筒(300b)之内,所述内套筒(300a)与所述外套筒(300b)之间形成环状空间,所述顶板(300c)封堵在所述环状空间的第一端以及内套筒(300a)的第一端,所述封堵件(300d)封堵在所述环状空间的第二端,所述内套筒(300a)的第二端开设有所述下端开口(320),所述内套筒(300a)、所述顶板(300c)和所述密封门(400)围成所述内腔(310);
所述腔体还包括第一隔板(300e)和第二隔板(300f),所述第一隔板(300e)和所述第二隔板(300f)设置在所述环状空间之内,且将所述环状空间分割成所述进气空间(330)和所述出气空间(340);
所述多个进气孔(350)和所述多个出气孔(360)开设于所述内套筒(300a)上,所述进气管(500)和所述排气管(600)均连接于所述外套筒(300b)。
8.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述多个进气孔(350)和所述多个出气孔(360)均沿所述腔体的轴线方向呈多排布置,每一排所述进气孔(350)和每一排所述出气孔(360)均沿所述腔体的内周壁的圆周方向均匀分布。
9.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述进气孔(350)与相对的所述出气孔(360)之间的连线与所述腔体的轴线位于同一平面内。
10.根据权利要求1所述的半导体加工设备,其特征在于,所述半导体加工设备还包括保温结构(700),所述保温结构(700)设置于所述内腔(310)中,且位于所述承载装置(200)的下方。
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