CN114171365A - 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 - Google Patents
匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114171365A CN114171365A CN202111507528.4A CN202111507528A CN114171365A CN 114171365 A CN114171365 A CN 114171365A CN 202111507528 A CN202111507528 A CN 202111507528A CN 114171365 A CN114171365 A CN 114171365A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- annular support
- annular
- flow
- uniform flow
- cover plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 13
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 41
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
- H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32467—Material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备，该匀流装置包括环形支撑件和环形盖板，在二者彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构，凹凸结构形成有沿环形支撑件的径向间隔设置的多个匀流腔，以及设置在各相邻的两个匀流腔之间，用于将二者连通的连接通道，且不同的连接通道在环形支撑件的轴向上相互错开；在环形盖板中设置有进气通道，进气通道的出气端与最靠近环形支撑件外侧的匀流腔连通；在环形支撑件中设置有出气通道，出气通道的进气端与最靠近环形支撑件内侧的匀流腔连通，出气通道的出气端与工艺腔室的内部连通。本发明的技术方案可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备。
背景技术
随着集成电路(IC)的迅速发展，芯片尺寸的不断减小和刻蚀工艺的工序不断增多，对半导体工艺的加工精度的要求也越来越高，对等离子体的分布和工艺均匀性的要求也随之提高，这就需要不断地优化工艺腔室的结构以适应越来越高的工艺需求。
匀流装置作为腔室进气器件，在腔室气体分布的均匀性和稳定性方面有着至关重要的作用。现有的匀流装置一般开设有匀流腔，并在该匀流腔中沿竖直方向间隔设置多个匀流板来实现气体的均匀化。但是，现有的匀流装置需要在竖直方向上需要有足够的空间，导致占用空间加大，而且现有的匀流装置的内部零件大多为多孔结构，这种结构对加工和气密性有较高的要求，加工难度较大，而且无法单独更换内部零件，一旦匀流装置的任何位置出现问题，就只能整体更换，增加了维护难度和设备成本。
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，提出了一种匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备，其可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
为实现本发明的目的而提供一种匀流装置，用于均匀地将工艺气体输送至工艺腔室中，所述匀流装置包括环形支撑件和环形盖板，所述环形支撑件用于设置于所述工艺腔室的腔体上，所述环形盖板以可拆卸的方式密封设置于所述环形支撑件上，其中，在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构，所述凹凸结构形成有沿所述环形支撑件的径向间隔设置的多个匀流腔，以及设置在各相邻的两个所述匀流腔之间，用于将二者连通的连接通道，且不同的所述连接通道在所述环形支撑件的轴向上相互错开；
在所述环形盖板中设置有进气通道，所述进气通道的进气端用于与进气装置连接，所述进气通道的出气端与最靠近所述环形支撑件外侧的所述匀流腔连通；
所述环形支撑件中设置有出气通道，所述出气通道的进气端与最靠近所述环形支撑件内侧的所述匀流腔连通，所述出气通道的出气端与所述工艺腔室的内部连通。
可选的，所述凹凸结构包括凹部和多个凸部，所述凹部设置在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面中的一者上；多个所述凸部设置在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面中的另一者上；
多个所述凸部位于所述凹部中，且沿所述环形支撑件的径向间隔设置，各相邻的两个所述凸部之间的间隔即为所述匀流腔；
每个所述凸部均具有第一表面，所述凹部具有多个第二表面，各个所述第二表面一一对应地与各个所述凸部的所述第一表面相对，且具有轴向间隙，所述轴向间隙即为所述进气通道。
可选的，各相邻的两个所述第二表面之间具有高度差，所述高度差大于或等于位于上游，且相邻的所述轴向间隙的宽度，且连接在各相邻的两个所述第二表面之间的第三表面与相邻的所述凸部之间具有径向间隙。
可选的，多个所述匀流腔的容积沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减；和/或，多个所述连接通道的通气横截面积沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
可选的，多个所述凸部设置在所述环形盖板的与所述环形支撑件相对的表面上，所述凹部设置在所述环形支撑件的与所述环形盖板相对的表面上；
所述凹部的多个所述第二表面和所述环形盖板之间的轴向间距沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
可选的，多个相邻的两个所述凸部之间的间隔在所述环形支撑件的径向上的宽度沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
可选的，多个所述第二表面与多个所述第一表面之间的轴向间隙的宽度沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
可选的，所述凸部为三个，分别为沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧依次设置的第一凸部、第二凸部和第三凸部，其中，
所述第一凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.4mm；
所述第二凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.3mm；
所述第三凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.2mm。
可选的，所述凹部和多个所述凸部均为环形，且均沿所述环形支撑件的周向环绕设置。
可选的，在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面上，以及所述凹凸结构的与气体相接触的表面设置有抗腐蚀层。
可选的，所述抗腐蚀层包括聚四氟乙烯层、Y2O3层、YF3层中的至少一者；或者，所述抗腐蚀层包括SiO2层、Al2O3层、SiC层中的至少一者。
可选的，所述抗腐蚀层采用磁控溅射方法或者离子束辅助沉积方法制成。
可选的，所述抗腐蚀层的厚度大于等于0.1微米。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体顶部的匀流装置，所述匀流装置采用本发明提供的上述匀流装置。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括进气装置和本发明提供的上述工艺腔室，所述进气装置与所述进气通道的进气端连通。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的匀流装置，其在环形支撑件和环形盖板彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构，该凹凸结构形成有沿环形支撑件的径向间隔设置的多个匀流腔，以及设置在各相邻的两个匀流腔之间，用于将二者连通的连接通道，且不同的连接通道在环形支撑件的轴向上相互错开。这样，可以使工艺气体在流经各个匀流腔和连接通道的过程中进行多次充分地混合，以达到较好的匀流效果。而且，通过将上述凹凸结构设置在环形支撑件和环形盖板之间，可以简化安装和拆卸流程，而且在局部位置出现问题时无需整体更换匀流装置，从而可以降低加工难度、维护难度和设备成本，同时通过使多个匀流腔沿环形支撑件的径向间隔设置，可以减小匀流装置在竖直方向上的占用空间，从而有利于增加其他的工艺配件。
本发明提供的工艺腔室，其通过采用本发明提供的上述匀流装置，可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
本发明提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明提供的上述工艺腔室，可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
附图说明
图1为现有的匀流装置的剖视图；
图2为本发明实施例提供的匀流装置的一种轴向剖视图；
图3为本发明实施例提供的匀流装置的俯视图；
图4为本发明实施例采用的环形支撑件的俯视图；
图5为本发明实施例提供的匀流装置的局部轴向剖视图；
图6为本发明实施例提供的匀流装置的另一种轴向剖视图；
图7为本发明实施例采用的环形盖板的局部轴向剖视图；
图8为本发明实施例采用的环形支撑件的局部轴向剖视图；
图9为本发明实施例提供的工艺腔室的剖视图。
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匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备进行详细描述。
图1为现有的匀流装置的剖视图。如图1所示，该匀流装置包括匀流腔体1和设置在该匀流腔体1下方的环形支撑件2，二者通过密封圈3实现密封连接，其中，环形支撑件2设置于工艺腔室(图中未示出)的腔体顶部，其内侧的空间22与工艺腔室的内部连通；并且，环形支撑件2中设置有多个进气孔21，多个进气孔21沿环形支撑件2的轴向均匀分布，用以均匀地将自匀流腔体1流出的工艺气体输送至空间22中。
匀流腔体1中设置有依次连通的进气口11、匀流腔14和多个出气口13，其中，匀流腔14中间隔设置有多个环形的匀流板12，用以将匀流腔14分隔为多个子匀流腔，每个匀流板12中设置有多个沿其厚度贯通的通孔(图中未示出)，用以将相邻的两个子匀流腔连通。并且，相邻的两个匀流板上的通孔相互错开，并且与出气口13相邻的匀流板12上的通孔与出气口13相互错开，以延长气体流动路径，达到较好的匀流效果。
发明人经研究发现：上述匀流腔体1在竖直方向上需要有足够的空间形成多个子匀流腔，占用空间加大，而且上述匀流腔体1和匀流板12均为多孔结构，这种结构对加工和气密性有较高的要求，加工难度较大，而且上述匀流腔体1无法单独更换内部零件，一旦匀流腔体1的任何位置出现问题，就只能整体更换，增加了维护难度和设备成本。
为了解决上述问题，请参阅图2，本发明实施例提供一种匀流装置，用于均匀地将工艺气体输送至工艺腔室中，该匀流装置包括环形支撑件4和环形盖板5，该环形支撑件4用于设置于上述工艺腔室的腔体上，环形盖板5以可拆卸的方式密封设置于环形支撑件4上。可拆卸的方式例如为螺纹连接等。其中，在环形支撑件4和环形盖板5彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构6，该凹凸结构6形成有沿环形支撑件4的径向(即，图2的方向X)间隔设置的多个匀流腔61，以及设置在各相邻的两个匀流腔61之间，用于将二者连通的连接通道62，且不同的连接通道61在环形支撑件4的轴向(即，图2的方向Y)上相互错开。
而且，在环形盖板5中设置有进气通道，在一些可选的实施例中，如图3所示，该进气通道包括设置在环形盖板5的背离环形支撑件4的一侧的进气接口51，以及设置在环形盖板5中的进气孔52，其中，进气接口51的进气端用于与进气装置(图中未示出)连接，进气接口51的出气端与进气孔52的进气端连通，进气孔52的出气端与最靠近环形支撑件4外侧的匀流腔61连通。上述进气接口51和进气孔52例如均为一个。
在环形支撑件4中设置有出气通道41，该出气通道41的进气端与最靠近环形支撑件4内侧的匀流腔61连通，出气通道41的出气端与环形支撑件4的内侧空间42连通，该内侧空间42用于与工艺腔室(图中未示出)的内部连通。
在一些可选的实施例中，如图4所示，出气通道41为四个，且四个出气通道41沿环形支撑件4的周向均匀分布，以能够将工艺气体均匀地通入工艺腔室中。当然，在实际应用中，出气通道41的数量还可以为两个、三个或者五个以上，本发明对此没有特别的限制。
在实际应用中，工艺气体一般处于0.1MPa-0.3MPa的压力范围内，工艺腔室内部处于真空状态，这样，来自进气装置的工艺气体依次经由进气接口51和进气孔52流入最靠近环形支撑件4外侧的匀流腔61，然后经由与之连通的连接通道62流入下一匀流腔61，在流经所有的匀流腔61之后，经由出气通道41流入内侧空间42中。这样，不仅可以将单路气体(即，自进气孔52流出的一路气体)在较短时间内均匀分布在匀流腔中，而且可以使工艺气体在流经各个匀流腔61和连接通道62的过程中进行多次充分地混合，以达到较好的匀流效果。
而且，通过将上述凹凸结构6设置在环形支撑件4和环形盖板5之间，可以简化安装和拆卸流程，而且在局部位置出现问题时无需整体更换匀流装置，从而可以降低加工难度、维护难度和设备成本，同时通过使多个匀流腔61沿环形支撑件4的径向间隔设置，可以减小匀流装置在竖直方向上的占用空间，从而有利于增加其他的工艺配件。
在实际应用中，可以根据具体需要设定匀流腔61的数量，本发明实施例对此没有特别的限制。
在一些可选的实施例中，凹凸结构6包括凹部和多个凸部，该凹部设置在环形支撑件4和环形盖板5彼此相对的两个表面中的一者上；多个凸部设置在环形支撑件4和环形盖板5彼此相对的两个表面中的另一者上。例如，如图4和图5所示，多个凸部53设置在环形盖板5的与环形支撑件4相对的表面上，凹部43设置在环形支撑件4的与环形盖板5相对的表面上。而且，如图5所示，多个凸部53位于凹部43中，且沿环形支撑件4的径向间隔设置，各相邻的两个凸部53之间的间隔43a即为上述匀流腔61；每个凸部53均具有第一表面531，凹部43具有多个第二表面431，各个第二表面431一一对应地与各个凸部53的第一表面531相对，且具有轴向间隙43b，该轴向间隙43b即为上述连接通道62。
在环形支撑件4和环形盖板5安装之后，上述凹部43和多个凸部53即可以构成上述匀流腔61和连接通道62，从而可以简化安装和拆卸流程，而且在局部位置出现问题时无需整体更换匀流装置，从而可以降低加工难度、维护难度和设备成本。
需要说明的是，在另外一些实施例中，如图6所示，凹凸结构6’中，多个凸部53’设置在环形支撑件4的与环形盖板5相对的表面上，凹部43’设置在环形盖板5的与环形支撑件4相对的表面上，而且，多个凸部53’位于凹部43’中，且沿环形支撑件4的径向间隔设置，各相邻的两个凸部53’之间的间隔43a’即为上述匀流腔61；每个凸部53’均具有第一表面，凹部43’具有多个第二表面，各个第二表面一一对应地与各个凸部53’的第一表面相对，且具有轴向间隙43b’，该轴向间隙43b’即为上述连接通道62。
在一些可选的实施例中，如图4所示，上述凹部43和多个凸部53均为环形，且均沿环形支撑件4的周向环绕设置，即，凹凸结构6的整体为环形结构，这样可以实现工艺气体从环形支撑件4的四周均匀地流入工艺腔室。在这种情况下，上述进气接口51和进气孔52可以均为一个。但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，根据具体需要，凹凸结构也可以采用分体式结构，例如，凹凸结构由多个分体组成，且多个分体沿环形支撑件4的周向均匀分布，每个分体由非环形(例如弧形)的凹部和多个凸部组成，这同样可以实现工艺气体从环形支撑件4的四周均匀地流入工艺腔室。在这种情况下，上述进气接口51和进气孔52各自的数量与凹凸结构的分体数量相同，且一一对应地设置。此外，根据不同的需要，多个分体也可以沿环形支撑件4的周向非均匀分布，或者上述凹凸结构的整体为非环形(例如弧形)的结构。
在一些可选的实施例中，在环形支撑件4和环形盖板5彼此相对的两个表面之间设置有两个密封圈7，二者分别环绕设置在凹凸结构6的外侧和内侧，用以保证匀流腔61和连接通道62的气密性。
在一些可选的实施例中，如图5所示，各相邻的两个第二表面431之间具有高度差，该高度差大于或等于位于上游，且相邻的轴向间隙43b的宽度(即，在图5的Y方向上的宽度)，且连接在各相邻的两个第二表面431之间的第三表面432与相邻的凸部53的侧面532之间具有径向间隙(即，在图5的X方向上的间隙)。这样设置，上述第三表面432可以对与之相对的轴向间隙43b起到阻挡作用，以促使经过的工艺气体沿图5的Y方向向上流动，从而有助于工艺气体在匀流腔中进行充分混合，进而可以有效提高匀流效果。工艺气体的流动方向如图5中的箭头所示。此外，上述第三表面432起到的阻挡作用还可以阻挡颗粒进入工艺腔室，减少颗粒污染。
而且，多个凸部53的轴向长度沿环形支撑件4的径向(即，沿图2的X方向)由外侧向内侧递减，以适应各个第二表面431的高度，同时保证相邻的两个轴向间隙43b能够相互错开。例如，如图7所示，凸部53为三个，且三个凸部53的轴向长度沿环形支撑件4的径向(即，沿图2的X方向)由外侧向内侧分别为H3、H2和H1，且H3大于H2大于H1。可选的，多个凸部53的径向宽度相等，即为图7中的宽度t1。
如图8所示，上述第二表面431为三个，且与上述三个凸部53一一对应地设置，并且，三个第二表面431与环形支撑件4的上表面之间的高度差沿环形支撑件4的径向(即，沿图2的X方向)由外侧向内侧分别为H6、H5和H4，且H6大于H5大于H4。可选的，多个第二表面431的径向宽度相等，即为图8中的宽度t2。
如图5-8所示，在一些可选的实施例中，三个凸部分别为沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧依次设置的第一凸部、第二凸部和第三凸部，其中，上述第一凸部的第一表面531与对应的第二表面431之间的轴向间隙(即，H4-H1)大于等于0.01mm，且小于等于0.2mm；上述第二凸部的第一表面531与对应的第二表面431之间的轴向间隙(即，H5-H2)大于等于0.01mm，且小于等于0.3mm；上述第三凸部的第一表面531与对应的第二表面431之间的轴向间隙(即，H6-H3)大于等于0.01mm，且小于等于0.4mm。这样设置，既有助于工艺气体在匀流腔61中进行充分混合，又能够使第三表面432起到的阻挡作用还可以阻挡颗粒进入工艺腔室，减少颗粒污染。
在一些可选的实施例中，如图2所示，多个匀流腔61的容积沿环形支撑件4的径向(即，沿图2的X方向)由外侧向内侧递减；和/或，多个连接通道62的通气横截面积沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减。这样设置，可以增大多个匀流腔61之间的压差，从而有助于工艺气体在匀流腔中进行充分混合，进而可以有效提高匀流效果。
多个匀流腔61的容积沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减的实现方式有多种，第一种实现方式为：以图5所示的匀流装置为例，凹部43的多个第二表面431和环形盖板5的与第二表面431相对的表面之间的轴向间距沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减。具体地，环形盖板5的与多个第二表面431相对的表面相平齐，而多个第二表面431的高度沿图5的X方向由外侧向内侧递增，从而可以实现多个匀流腔61在Y方向上的高度沿图5的X方向由外侧向内侧递减。当然，在实际应用中，环形盖板5的与多个第二表面431相对的表面也可以存在高度差，只要能够实现多个匀流腔61在Y方向上的高度沿图5的X方向由外侧向内侧递减即可。
第二种实现方式为：多个相邻的两个凸部53之间的间隔43a在环形支撑件4的径向上的宽度(即，图5的X方向上的宽度)沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减。
多个连接通道62的通气横截面积沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减的实现方式可以有多种，例如，多个第二表面431与多个第一表面531之间的轴向间隙43b的宽度沿环形支撑件4的径向由外侧向内侧递减。
在一些可选的实施例中，在环形支撑件4和环形盖板5彼此相对的两个表面上，以及凹凸结构6的与气体相接触的表面设置有抗腐蚀层(图中未示出)。借助该抗腐蚀层，不仅可以扩大匀流装置所适用的工艺气体种类，而且还可以有效延长匀流装置的工作寿命，同时环形支撑件4和环形盖板5可以采用成本较低的材料制作，例如铝合金，从而可以降低成本。此外，抗腐蚀层还可以避免腐蚀性气体长期存在造成的金属或颗粒污染。具体地，凹凸结构6的与气体相接触的表面包括但不限于上述凹部43的内表面、各个凸部53的外表面以及环形盖板5的暴露在凹部43中的表面。
上述抗腐蚀层的材料可以根据工艺气体的种类、使用环境要求和涂层工艺条件等作适应性地调整，例如，对于含F的工艺气体，可选的，上述抗腐蚀层包括聚四氟乙烯层、Y2O3层、YF3层中的至少一者。对于含Cl的工艺气体，可选的，抗腐蚀层包括SiO2层、Al2O3层、SiC层中的至少一者。此外，以Y2O3、YF3为基的涂层材料对卤族元素都有很好的表面保护作用。
在一些可选的实施例中，上述抗腐蚀层可以采用磁控溅射方法或者离子束辅助沉积方法制成。这些方法能够在相应表面上均匀地沉积致密无缺陷的抗腐蚀层。
在一些可选的实施例中，抗腐蚀层的厚度大于等于0.1微米，优选为大于等于5微米，且小于等于20微米。
综上所述，本发明实施例提供的匀流装置，其在环形支撑件和环形盖板彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构，该凹凸结构形成有沿环形支撑件的径向间隔设置的多个匀流腔，以及设置在各相邻的两个匀流腔之间，用于将二者连通的连接通道，且不同的连接通道在环形支撑件的轴向上相互错开。这样，可以使工艺气体在流经各个匀流腔和连接通道的过程中进行多次充分地混合，以达到较好的匀流效果。而且，通过将上述凹凸结构设置在环形支撑件和环形盖板之间，可以简化安装和拆卸流程，而且在局部位置出现问题时无需整体更换匀流装置，从而可以降低加工难度、维护难度和设备成本，同时通过使多个匀流腔沿环形支撑件的径向间隔设置，可以减小匀流装置在竖直方向上的占用空间，从而有利于增加其他的工艺配件。
作为另一个技术方案，如图9所示，本发明实施例还提供一种工艺腔室，其包括腔体81和设置在该腔体81顶部的匀流装置，该匀流装置采用本发明实施例提供的上述匀流装置。
具体地，环形支撑件4设置在该腔体81的顶部，其内侧空间与腔体81的内部相连通。
在一些可选的实施例中，在环形盖板5的顶部设置有介质窗85，且在介质窗85的顶部设置有线圈84，该线圈84通过匹配器与射频源电连接，用以将射频功率通过介质窗85馈入环形支撑件4的内侧空间和腔体81的内部。而且，在腔体81内设置有基座82，用于承载晶圆。该基座82例如为静电卡盘。在腔体81的底部设置有抽气装置83，用于抽出腔体81中的气体。
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匀流装置，可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体工艺设备，其包括进气装置和本发明实施例提供的上述工艺腔室。具体地，该进气装置与匀流装置的进气通道的进气端(例如进气接口51的进气端)连通。
本发明提供的半导体工艺设备，其通过采用本发明提供的上述工艺腔室，可以在提高匀流效果的基础上，减小占用空间、降低加工难度、维护难度和设备成本。
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 (15)
1.一种匀流装置，用于均匀地将工艺气体输送至工艺腔室中，其特征在于，所述匀流装置包括环形支撑件和环形盖板，所述环形支撑件用于设置于所述工艺腔室的腔体上，所述环形盖板以可拆卸的方式密封设置于所述环形支撑件上，其中，在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面之间形成有凹凸结构，所述凹凸结构形成有沿所述环形支撑件的径向间隔设置的多个匀流腔，以及设置在各相邻的两个所述匀流腔之间，用于将二者连通的连接通道，且不同的所述连接通道在所述环形支撑件的轴向上相互错开；
在所述环形盖板中设置有进气通道，所述进气通道的进气端用于与进气装置连接，所述进气通道的出气端与最靠近所述环形支撑件外侧的所述匀流腔连通；
所述环形支撑件中设置有出气通道，所述出气通道的进气端与最靠近所述环形支撑件内侧的所述匀流腔连通，所述出气通道的出气端与所述工艺腔室的内部连通。
2.根据权利要求1所述的匀流装置，其特征在于，所述凹凸结构包括凹部和多个凸部，所述凹部设置在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面中的一者上；多个所述凸部设置在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面中的另一者上；
多个所述凸部位于所述凹部中，且沿所述环形支撑件的径向间隔设置，各相邻的两个所述凸部之间的间隔即为所述匀流腔；
每个所述凸部均具有第一表面，所述凹部具有多个第二表面，各个所述第二表面一一对应地与各个所述凸部的所述第一表面相对，且具有轴向间隙，所述轴向间隙即为所述进气通道。
3.根据权利要求2所述的匀流装置，其特征在于，各相邻的两个所述第二表面之间具有高度差，所述高度差大于或等于位于上游，且相邻的所述轴向间隙的宽度，且连接在各相邻的两个所述第二表面之间的第三表面与相邻的所述凸部之间具有径向间隙。
4.根据权利要求2或3所述的匀流装置，其特征在于，多个所述匀流腔的容积沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减；和/或，多个所述连接通道的通气横截面积沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
5.根据权利要求4所述的匀流装置，其特征在于，多个所述凸部设置在所述环形盖板的与所述环形支撑件相对的表面上，所述凹部设置在所述环形支撑件的与所述环形盖板相对的表面上；
所述凹部的多个所述第二表面和所述环形盖板之间的轴向间距沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
6.根据权利要求4所述的匀流装置，其特征在于，多个相邻的两个所述凸部之间的间隔在所述环形支撑件的径向上的宽度沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
7.根据权利要求4所述的匀流装置，其特征在于，多个所述第二表面与多个所述第一表面之间的轴向间隙的宽度沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧递减。
8.根据权利要求7所述的匀流装置，其特征在于，所述凸部为三个，分别为沿所述环形支撑件的径向由外侧向内侧依次设置的第一凸部、第二凸部和第三凸部，其中，
所述第一凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.4mm；
所述第二凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.3mm；
所述第三凸部的所述第一表面与对应的所述第二表面之间的轴向间隙大于等于0.01mm，且小于等于0.2mm。
9.根据权利要求2所述的匀流装置，其特征在于，所述凹部和多个所述凸部均为环形，且均沿所述环形支撑件的周向环绕设置。
10.根据权利要求1所述的匀流装置，其特征在于，在所述环形支撑件和所述环形盖板彼此相对的两个表面上，以及所述凹凸结构的与气体相接触的表面设置有抗腐蚀层。
11.根据权利要求10所述的匀流装置，其特征在于，所述抗腐蚀层包括聚四氟乙烯层、Y2O3层、YF3层中的至少一者；或者，所述抗腐蚀层包括SiO2层、Al2O3层、SiC层中的至少一者。
12.根据权利要求10所述的匀流装置，其特征在于，所述抗腐蚀层采用磁控溅射方法或者离子束辅助沉积方法制成。
13.根据权利要求10所述的匀流装置，其特征在于，所述抗腐蚀层的厚度大于等于0.1微米。
14.一种工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体顶部的匀流装置，其特征在于，所述匀流装置采用权利要求1-13任意一项所述的匀流装置。
15.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括进气装置和如权利要求14所述的工艺腔室，所述进气装置与所述进气通道的进气端连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111507528.4A CN114171365B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111507528.4A CN114171365B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114171365A true CN114171365A (zh) | 2022-03-11 |
| CN114171365B CN114171365B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=80485613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111507528.4A Active CN114171365B (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114171365B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117438277A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-23 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 匀流组件、进气装置及半导体设备 |
| CN117457468A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 工艺腔室及其进气组件 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100276084A1 (en) * | 2008-01-14 | 2010-11-04 | Liqiang Yao | Plasma processing equipment and gas distribution apparatus thereof |
| CN104120410A (zh) * | 2013-04-27 | 2014-10-29 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种反应腔室及等离子体加工设备 |
| CN106876299A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 半导体加工设备 |
| CN111101117A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 匀气装置和半导体处理设备 |
| CN111564399A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-21 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备中的匀流机构及半导体工艺设备 |
| CN113097106A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体设备及半导体腔室 |
-
2021
- 2021-12-10 CN CN202111507528.4A patent/CN114171365B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100276084A1 (en) * | 2008-01-14 | 2010-11-04 | Liqiang Yao | Plasma processing equipment and gas distribution apparatus thereof |
| CN104120410A (zh) * | 2013-04-27 | 2014-10-29 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种反应腔室及等离子体加工设备 |
| CN106876299A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 半导体加工设备 |
| CN111101117A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 匀气装置和半导体处理设备 |
| CN111564399A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-21 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备中的匀流机构及半导体工艺设备 |
| CN113097106A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-07-09 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体设备及半导体腔室 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117438277A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-23 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 匀流组件、进气装置及半导体设备 |
| CN117438277B (zh) * | 2023-12-19 | 2024-04-12 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 匀流组件、进气装置及半导体设备 |
| CN117457468A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 工艺腔室及其进气组件 |
| CN117457468B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-03-26 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 工艺腔室及其进气组件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114171365B (zh) | 2024-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114171365B (zh) | 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 | |
| CN109155250B (zh) | 用于改良的半导体蚀刻及部件保护的系统与方法 | |
| CN109155251B (zh) | 用于改良的半导体蚀刻及部件保护的系统与方法 | |
| CN112951697A (zh) | 基板处理设备 | |
| CN110998816B (zh) | 整体式陶瓷气体分配板 | |
| US9793128B2 (en) | Plasma processing chamber with dual axial gas injection and exhaust | |
| KR102404123B1 (ko) | 처리 챔버를 위한 다중-판 면판 | |
| US8702866B2 (en) | Showerhead electrode assembly with gas flow modification for extended electrode life | |
| KR20180076325A (ko) | 가스 공급 장치, 플라스마 처리 장치 및 가스 공급 장치의 제조 방법 | |
| US11598004B2 (en) | Lid assembly apparatus and methods for substrate processing chambers | |
| US11222771B2 (en) | Chemical control features in wafer process equipment | |
| CN113718332A (zh) | 半导体设备 | |
| TW202230471A (zh) | 熱均勻的沉積站 | |
| US11944988B2 (en) | Multi-zone showerhead | |
| US10867829B2 (en) | Ceramic hybrid insulator plate | |
| US20200087788A1 (en) | Multiple channel showerheads | |
| TWI814291B (zh) | 均勻的原位清洗及沉積 | |
| CN114893477A (zh) | 半导体工艺设备及其匀气装置 | |
| CN117916405A (zh) | 用于处理腔室的加热式盖件 | |
| CN114196942A (zh) | 半导体工艺腔室 | |
| CN220585183U (zh) | 接地环组件、上电极组件及边缘刻蚀设备 | |
| CN115354304B (zh) | 半导体反应腔 | |
| CN117038424B (zh) | 气体分配装置以及半导体刻蚀设备 | |
| JP4677413B2 (ja) | 好ましくないガス混合無しで、高温用加工体を通る二種のガス送出用のシステム、方法及び装置 | |
| WO2023287699A1 (en) | Improved showerhead pumping geometry for precursor containment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |