CN114196942A - 半导体工艺腔室 - Google Patents
半导体工艺腔室 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114196942A CN114196942A CN202111430718.0A CN202111430718A CN114196942A CN 114196942 A CN114196942 A CN 114196942A CN 202111430718 A CN202111430718 A CN 202111430718A CN 114196942 A CN114196942 A CN 114196942A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air guide
- gas
- annular
- gas guide
- exhaust
- 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
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
- C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明提供一种半导体工艺腔室，包括腔体、基座和导气结构，导气结构包括上导气件和下导气件，上导气件的上导气腔用于由基座的四周接收气体，且其底部形成有环形开口，下导气件的底部与排气口601连通，下导气件的顶部具有多个将上导气腔与下导气件的下导气腔连通的导气通孔，下导气腔中设置有与导气通孔一一对应的多个导气组件，导气组件能够使气体通过导气通孔由上导气腔流入下导气腔的最小流通截面积随导上下气体之间的压差增大而减小。在本发明中，上导气腔通过多个开度随上下气体压差增大而减小的导气组件与下导气腔连接，从而在各种工况下均能保证晶圆上方气体流场的周向均匀性，进而在提高薄膜厚度均匀性的同时提高半导体工艺腔室的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺腔室。
背景技术
随着集成电路技术的快速迭代更新，电子元器件不断向着微型化、集成化、高效能的方向发展，业界对薄膜沉积技术也提出了更高的要求。物理气相沉积技术(PhysicalVapor Deposition，PVD)、化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition，CVD)等传统的薄膜沉积技术越来越难以应对日益增长的工艺需求，原子层沉积技术(Atomic layerdeposition，ALD)成为薄膜沉积技术的热门发展方向。
原子层沉积技术是一种以单原子层逐层吸附在晶圆上的薄膜沉积技术，其最大的特点是自限制性(self-limiting)，即随着反应产物完全覆盖产品表面，其薄膜会将反应物之间隔开、阻止反应继续进行，其决定了以原子层沉积技术制备的薄膜具有厚度高度可控、均匀性优良、台阶覆盖率高等多种优点。然而实际上，在原子层沉积技术制备大多数薄膜时，团聚、形核、反应粒子活化能大小等多种因素都会对成膜效果产生影响，并非每个工艺循环都可以完美沉积一个原子层的厚度，单个工艺循环所沉积的薄膜往往只有一个原子层厚度的1/2或1/3，例如：在三甲基铝(TMA)与水(H2O)合成氧化铝(Al2O3)薄膜的工艺中，每个工艺循坏可沉积
厚度的薄膜，基本为氧化铝单原子层的1/3。并且，薄膜厚度及均匀性往往会受到温度、压力、气流场等多种因素的影响，如，基座的调温功能与温度均匀性、进气系统进气气流的均匀性。同样地，排气系统的排气均匀性也会对薄膜的厚度以及均匀性产生显著影响。
在现有原子层沉积设备中，由于腔室结构及加热基座等硬件的限制，排气系统通常会偏心放置，导致晶圆四周的排气压力不一致，排气气流场沿工艺腔室的周向分布不均匀，进而影响薄膜的厚度及均匀性。因此，如何提供一种周向排气流场均匀性更佳的工艺腔室结构，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种半导体工艺腔室，该半导体工艺腔室在真空状态及大气状态下，均能够保证晶圆上方气体流场的周向均匀性。
为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，所述腔体上形成有排气口，所述半导体工艺腔室还包括环绕所述基座且与所述腔体内壁贴合设置的导气结构，所述导气结构包括环绕所述基座轴线且沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，所述上导气件内具有上导气腔，所述下导气件内具有下导气腔，所述上导气腔用于由所述基座的四周接收气体，且所述上导气件的底部形成有环绕所述基座轴线的环形开口，所述下导气件的底部与所述排气口连通，所述下导气件的顶部具有多个位置与所述环形开口对应且沿周向等间隔分布的导气通孔，所述导气通孔用于将所述上导气腔与所述下导气腔连通，所述下导气腔中设置有位置与多个所述导气通孔一一对应的多个导气组件，所述导气组件能够使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积随所述导气组件上方气体与所述导气组件下方气体之间的压差增大而减小。
可选地，所述导气组件包括排气堵和弹性件，所述排气堵包括堵头部，多个所述堵头部一一对应地设置在多个所述导气通孔中，且能够沿所述导气通孔运动，所述堵头部上形成有多个沿高度方向贯穿所述堵头部的导气孔，所述下导气腔的内壁上还固定设置有多个固定座，多个所述固定座的位置与多个所述导气组件的排气堵一一对应，且所述固定座具有与所述堵头部的底面相对的限流顶面，所述弹性件用于通过弹力驱动所述排气堵升高，使所述堵头部的底面与所述限流顶面之间的距离增大，进而使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积增大。
可选地，多个所述导气孔绕所述堵头部的轴线周向等间隔设置。
可选地，所述下导气件的顶部具有12～36个所述导气通孔。
可选地，所述排气堵中形成有与所述堵头部同轴的阶梯孔，所述阶梯孔包括形成在所述堵头部顶面上的定位槽和由所述定位槽的底部贯穿至所述排气堵另一侧表面的导向通孔；
所述导气组件还包括阶梯螺钉轴，所述固定座上形成有螺钉轴固定孔，所述阶梯螺钉轴包括同轴设置且依次连接的定位头、导向段和螺纹段，所述阶梯螺钉轴在所述螺纹段的外表面上形成有外螺纹，所述阶梯螺钉轴对应于所述螺纹段的一端依次穿过所述导向通孔和所述螺钉轴固定孔并与所述固定座固定连接，所述弹性件能够通过弹力驱动所述排气堵升高至所述定位头与所述定位槽的底面接触。
可选地，所述排气堵还包括连接柱，所述连接柱固定设置在所述堵头部的底面上且与所述堵头部同轴，所述连接柱的底端表面上形成有第一环形槽，所述第一环形槽与所述排气堵同轴，所述弹性件为弹簧，所述弹性件套设在所述阶梯螺钉轴上且位于所述连接柱的底端与所述固定座之间，所述弹性件的顶端设置在所述第一环形槽中。
可选地，所述固定座的限流顶面上形成有与所述排气堵同轴的容纳槽，所述容纳槽的底部设置有密封件，所述密封件的中央形成有避让通孔，所述螺钉轴固定孔形成在所述容纳槽的底部，所述阶梯螺钉轴穿过所述避让通孔与所述螺钉轴固定孔固定连接；所述密封件的顶面上形成有环形凸起，所述连接柱的底端表面上还形成有环形密封槽，所述环形密封槽与所述第一环形槽同心且位于所述第一环形槽的外侧，所述连接柱的底端位于所述容纳槽中，且所述环形凸起位于所述环形密封槽中。
可选地，所述密封件的顶面上还形成有第二环形槽，所述第二环形槽与所述环形凸起同心且位于所述环形凸起的内侧，所述弹性件的底端设置在所述第二环形槽中。
可选地，所述下导气件包括挡流环、环形底板、组件支撑环和下挡环，所述下挡环同轴套设在所述组件支撑环的外侧，所述挡流环的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的顶端连接，且所述挡流环形成为所述下导气腔的顶壁，所述环形底板的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的底端连接；所述下挡环上形成有位置与所述排气口对应的排气缺口；
所述上导气件包括环形顶板、匀流栅和上挡环，所述上挡环同轴套设在所述匀流栅的外侧，所述环形顶板的外沿和内沿分别与所述上挡环和所述匀流栅的顶端连接；所述匀流栅的侧壁上形成有多个周向等间隔分布的排气口。
可选地，所述组件支撑环的顶部具有环形定位槽，所述环形定位槽的底部形成有多个定位凸起，所述匀流栅的底端端面上形成有多个定位凹槽，所述匀流栅的底端设置在所述环形定位槽中，且多个所述定位凸起一一对应地插入多个所述定位凹槽中。
在本发明提供的半导体工艺腔室中，导气结构包括沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，且上导气件的上导气腔通过多个开度随上下气体压差增大而减小的导气组件与下导气件的下导气腔连接，从而在半导体工艺腔室为真空状态时，各导气组件的开度能够根据各自所在位置的上下气体压差大小进行自动调整，使上导气腔中的气体压力及流量均保持周向均匀；在半导体工艺腔室为大气状态时，下导气腔中不存在明显的周向气压差异，各导气组件的上下气体压差一致，因此开度也保持一致，从而在各种工况下均能够保证晶圆上方气体流场的周向均匀性，进而在提高薄膜厚度均匀性的同时提高了半导体工艺腔室对不同工艺的适应性。
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是本发明实施例提供的半导体工艺腔室的结构示意图；
图2是图1中半导体工艺腔室的局部放大示意图；
图3是图2中导气组件的放大示意图；
图4是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中匀流栅与组件支撑环组装后结构的俯视图；
图5是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中组件支撑环的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中下挡环的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中排气堵的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中排气堵在另一视角下的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中密封件的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中导气组件开度达到最大的示意图；
图11是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中导气组件开度为另一大小的示意图；
图12是本发明实施例提供的半导体工艺腔室为真空状态时，基座上方的气体流场示意图。
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。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，如图1-5所示，提供一种半导体工艺腔室，该半导体工艺腔室包括腔体1和设置在腔体1中的基座3，腔体1上形成有排气口601。该半导体工艺腔室还包括环绕基座3且与腔体1的内壁贴合设置的导气结构，导气结构包括环绕基座3轴线且沿高度方向层叠设置的上导气件(包括匀流栅703和上挡环702)和下导气件(包括组件支撑环704”和下挡环701”)，上导气件内具有上导气腔902”，所述下导气件内具有下导气腔903”。
上导气腔902”用于由基座3的四周接收气体，且上导气件的底部形成有环绕基座3轴线的环形开口(即图中匀流栅703的底端与上挡环702底端之间的开口)。下导气件的底部与排气口601连通，下导气腔件的顶部具有多个位置与环形开口对应且沿周向等间隔分布的导气通孔7043，导气通孔7043用于将上导气腔902”与下导气腔903”连通，下导气腔903”中设置有位置与多个导气通孔7043一一对应的多个导气组件能够使气体通过对应的导气通孔7043由上导气腔902”通过该导气组件流入下导气腔903”中的最小流通截面积(即，气体经由该导气通孔7043及该导气组件由上导气腔902”流入下导气腔903”的气流路径上，供气流通过的最小横截面面积，以下简称导气组件的开度)随导气组件上方气体与导气组件下方气体之间的压差△P(即，上导气腔902”中对应位置(指导气组件对应的周向位置)的气体压力与下导气腔903”中对应位置的气体压力之间的差值)增大而减小。
在通过排气口601对导气结构内部抽气形成负压时(即半导体工艺腔室为(近似)真空状态时)，尽管距离排气口601较近的导气组件下方的气体压力与距离排气口601较远的导气组件下方的气体压力之间存在差异，但在距离排气口601较近、负压较大的一侧，导气组件上下气体压差△P也更大，因而该侧(近端侧)导气组件的开度较小；在距离排气口601较远、负压较小的一侧，导气组件上下气体压差△P也更小，因而该侧(近端侧)导气组件的开度较大。
从而在上下气体压差△P较大的位置，气体的最小流通截面积较小，该位置气体向下流动所受的流阻较大，而在上下气体压差△P较小的位置，气体的最小流通截面积较大，该位置气体向下流动所受的流阻较小，使得近端侧气体由上导气腔902”通过导气组件流入下导气腔903”中的流量与远端侧气体由上导气腔902”通过导气组件流入下导气腔903”中的流量相近甚至相同，进而使上导气腔902”中的气体在同一水平面上各处气压(近似)相同，最终在晶圆4表面形成图12所示的具有高周向均匀性的气体流场。
在本发明提供的半导体工艺腔室中，导气结构包括沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，且上导气件的上导气腔902”通过多个开度随上下气体压差△P增大而减小的导气组件与下导气件的下导气腔903”连接，从而在半导体工艺腔室为真空状态时，各导气组件的开度能够根据各自所在位置的上下气体压差△P大小进行自动调整，使上导气腔902”中的气体压力及流量均保持周向均匀；在半导体工艺腔室为大气状态时(例如，进行原子层沉积工艺时)，下导气腔903”中不存在明显的周向气压差异，各导气组件的上下气体压差△P一致，因此开度也保持一致，从而在各种工况下均能够保证晶圆4上方气体流场的周向均匀性，进而在提高薄膜厚度均匀性的同时提高了半导体工艺腔室对不同工艺的适应性。
作为本发明的一种可选实施方式，如图1所示，半导体工艺腔室还包括上盖5，腔体1具有柱形的内腔，用于容纳基座3和导气结构等结构，腔体1的顶部具有开口，上盖5与腔体1顶部的开口密封连接。上盖5上还设置有喷淋头2(Showerhead)，用于向基座3承载的晶圆4上方喷淋工艺气体。
作为本发明的一种优选实施方式，导气组件的开度随上下气体压差△P增大而减小可通过上下气体压差△P驱动而实现。具体地，导气组件上下气体之间存在的压差△P时，导气组件中的结构、部件上方承受的气体压力大于下方的气体压力，从而对该结构、部件产生向下的推力，可利用该气体推力实现导气组件的开度调节。即，导气组件中部分零件活动设置且能够沿竖直方向自由运动，当该零件在气压推动下向下运动时导气组件的开度随之减小。
例如，作为本发明的一种优选实施方式，如图1至图3、图7所示，导气组件包括排气堵7081和弹性件7084，排气堵7081包括堵头部7081d，多个堵头部7081d一一对应地设置在多个导气通孔7043中，且能够沿导气通孔7043运动，堵头部7081d上形成有多个沿高度方向贯穿堵头部7081d的导气孔7081a，下导气腔903”的内壁上还固定设置有多个固定座7044，多个固定座7044的位置与多个导气组件的排气堵7081一一对应，且固定座7044具有与堵头部7081d的底面相对的限流顶面，弹性件7084用于通过弹力驱动排气堵7081升高，使堵头部7081d的底面与限流顶面之间的距离增大，进而使气体通过该导气组件对应的导气通孔7043由上导气腔902”通过该导气组件流入下导气腔903”中的最小流通截面积增大。
即，如图3所示，气体经由导气通孔7043及对应的导气组件由上导气腔902”流入下导气腔903”时，先经过堵头部7081d上的多个导气孔7081a进入堵头部7081d的底面与限流顶面之间的空间，再由堵头部7081d的底面与限流顶面之间的空间流入下导气腔903”。而即便排气堵7081位于最高点(即L为Lmax)，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的空间达到最大值，其允许气流通过的横截面面积也小于等于多个导气孔7081a的横截面面积之和(堵头部7081d与导气通孔7043内壁之间的缝隙允许通过的气体流量可忽略不计)。即，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的空间大小决定着该路径的最小流通截面积大小(即该导气组件的开度大小)。
在本发明实施例中，导气组件包括排气堵7081和弹性件7084，排气堵7081的堵头部7081d匹配设置在导气通孔7043中(为便于堵头部7081d在导气通孔7043中上下运动，堵头部7081d与导气通孔7043之间优选为间隙配合，堵头部7081d与导气通孔7043之间的间隙通过的气体流量与导气孔7081a中通过的气体流量相比可忽略不计)，排气堵7081在上下气体压差△P产生的推力作用下沿导气通孔7043向下运动，而弹性件7084能够通过弹力向上推动排气堵7081，从而与向下的推力达到平衡。
如图3、图11所示，上下气体压差△P越大，产生的向下推力越大，则平衡后弹性件7084的弹性形变也越大、排气堵7081的高度就越低，而随着排气堵7081的高度下降，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的距离L也随之减小，进而使导气组件的开度减小；同理，上下气体压差△P越小，产生的向下推力越小，则平衡后弹性件7084的弹性形变也越小、排气堵7081的高度就越高，而随着排气堵7081的高度上升，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的距离L也随之增大，进而使导气组件的开度增大。
在本发明实施例中，弹性件7084通过弹力平衡气压产生的推力，使得排气堵7081的高度随着上下气体压差△P的变化而改变，进而使导气组件的开度随之变化，利用气压作用实现了导气组件开度的自动调节，与现有技术中通过传感器配合流量调节阀实现自动调节流量(开度)的方案相比，在简化设备结构、降低物料成本的同时，提高了设备维护保养的便捷性。
作为本发明的一种优选实施方式，如图7所示，多个导气孔7081a绕堵头部7081d的轴线周向等间隔设置，以提高气流通过导气组件向下流动的稳定性。
作为本发明的一种可选实施方式，下导气件的顶壁(挡流环7045)的厚度为5～15mm，下导气件的顶壁上形成有12～36个导气通孔7043，优选为形成有18个导气通孔7043。堵头部7081d的厚度与下导气件的顶壁(挡流环7045)的厚度对应，每个堵头部7081d上形成有4～12个导气孔7081a，优选为6个导气孔7081a，导气孔7081a的直径为2mm～5mm，优选为3mm。
作为本发明的一种可选实施方式，如图1至图6所示，下导气件包括挡流环7045、环形底板、组件支撑环704”和下挡环(Lower shield)701”，下挡环701”同轴套设在组件支撑环704”的外侧，挡流环7045的外沿(即外侧的圆形边缘)和内沿(即内侧的圆形边缘)分别与下挡环701”和组件支撑环704”的顶端连接，且挡流环7045形成为下导气件的顶壁，环形底板的外沿和内沿分别与下挡环701”和组件支撑环704”的底端连接，下挡环701”上形成有位置与排气口601对应的排气缺口7011”。
作为本发明的一种可选实施方式，如图1至图3所示，上导气件包括环形顶板、匀流栅703和上挡环(Top shield)702，上挡环702同轴套设在匀流栅703的外侧，环形顶板的外沿和内沿分别与上挡环702和匀流栅703的顶端连接，上挡环702和匀流栅703的底端未被封闭，从而在底部形成环形开口。匀流栅703的侧壁上形成有多个周向等间隔分布的排气口703a，图1中虚线箭头为工艺气体及尾气的流向，尾气由晶圆4四周通过匀流栅703侧壁上的排气口703a进入上导气腔902”，再通过导气组件进入下导气腔903”，最终通过下挡环701”上的排气缺口7011”进入排气口601，从而排出半导体工艺腔室。
为便于对上导气件、下导气件进行拆卸及维护保养，上导气件与下导气件优选为分体式设计，即，挡流环7045和环形底板分别与下挡环701”与组件支撑环704”中的一者形成为一体，从而可通过两分体之间的拆分、扣合实现下导气件的快捷拆装。
可选地，如图1及图6所示，环形底板上也形成有位置与排气口601对应的排气缺口，其与下挡环701”上的排气缺口7011”相连通，两排气缺口组成的开口形状与排气口601在腔体1内壁上形成的开口形状对应。
同样地，作为本发明的一种可选实施方式，如图1至图3所示，环形顶板与上挡环702形成为一体。在此情况下，为便于清洁排气口703a，优选地，如图1至图3所示，排气口703a的顶部与上挡环702的顶端连通，即，排气口703a形成为匀流栅703顶端的开槽，在环形顶板盖合至匀流栅703的顶端后，环形顶板与各排气口703a组成完整的孔洞结构。
为提高固定座7044与对应位置的导气通孔7043之间的对位精确性，以提高排气堵7081的安装精度，作为本发明的一种优选实施方式，挡流环7045和固定座7044均与下挡环701”和组件支撑环704”中的同一者连接并形成为一体，例如，如图1至图3所示，挡流环7045和固定座7044均形成于组件支撑环704”上，挡流环7045和固定座7044之间的相对位置始终保持固定，从而保证了排气堵7081的安装精度，进而保证了导气结构中排气流场的均匀性。
为提高上导气件与下导气件之间的对位精确性，作为本发明的一种优选实施方式，如图4、图5所示，组件支撑环704”的顶部具有环形定位槽7042，环形定位槽7042的底部形成有多个定位凸起7041，匀流栅703的底端端面上形成有多个定位凹槽，匀流栅703的底端设置在环形定位槽7042中，且多个定位凸起7041一一对应地插入多个定位凹槽中，从而保证了上导气件与下导气件之间的同轴度，且能够防止上导气件与下导气件之间绕轴向相对转动，进而保证了导气结构中排气流场的均匀性。
为提高上导气件与下导气件之间的拆装便捷性，优选地，多个(如，3个)定位凸起7041周向等间隔分布。
为提高清洁环形定位槽7042的便捷性，优选地，环形定位槽7042的内侧(靠近轴线的一侧)延伸至组件支撑环704”的内壁，即，环形定位槽7042形成为组件支撑环704”顶端的台阶。
作为本发明的一种可选实施方式，如图5所示，定位凸起7041的形状为竖直延伸的圆柱体，定位凹槽的形状与定位凸起7041的形状对应(即，定位凹槽为圆柱状的盲孔)。
为提高排气堵7081沿竖直方向运动的流畅性，并实现对排气堵7081轴向定位，作为本发明的一种优选实施方式，如图1至图3所示，排气堵7081中形成有与堵头部7081d同轴的阶梯孔，阶梯孔包括形成在堵头部7081d顶面上的定位槽和由定位槽的底部贯穿至排气堵7081另一侧表面的导向通孔。导气组件还包括阶梯螺钉轴7082，固定座7044上形成有螺钉轴固定孔，阶梯螺钉轴7082包括同轴设置且依次连接的定位头、导向段和螺纹段，阶梯螺钉轴7082在螺纹段的外表面上形成有外螺纹，阶梯螺钉轴7082对应于螺纹段的一端依次穿过导向通孔和螺钉轴固定孔并与固定座7044固定连接，弹性件7084能够通过弹力驱动排气堵7081升高至定位头与定位槽的底面接触。
在本发明实施例中，排气堵7081中形成有与堵头部7081d同轴的阶梯孔，阶梯螺钉轴7082穿过排气堵7081中的阶梯孔并固定在固定座7044上，从而在导气组件的上下气体压差△P较大时，排气堵7081可在气体作用下克服弹性件7084的弹力沿导向段的竖直向下运动，提高了排气堵7081轴线的垂直度，进而能够有效防止排气堵7081倾斜、堵头部7081d与导气通孔7043之间发生卡顿，提高了排气堵7081沿竖直方向运动的流畅性。并且，在导气组件的上下气体压差△P较小时，所有导气组件的堵头部7081d均被弹性件7084顶起，并升高至定位头落入定位槽中，通过定位头实现了对排气堵7081的轴向定位，保证了多个导气组件开度的一致性。
在堵头部7081d升高至定位头落入定位槽中时，如图10所示，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的距离L达到最大值Lmax，导气组件的开度也达到最大值。
为提高阶梯螺钉轴7082的导向段对排气堵7081的导向效果，作为本发明的一种优选实施方式，如图7、图8所示，排气堵7081还包括连接柱(即图中与堵头部7081d连接的部分)，连接柱固定设置在堵头部7081d的底面上且与堵头部7081d同轴，连接柱的底端表面上形成有第一环形槽7081b，第一环形槽7081b与排气堵7081同轴，弹性件7084为弹簧，弹性件7084套设在阶梯螺钉轴7082上且位于连接柱的底端与固定座7044之间，弹性件7084的顶端设置在第一环形槽7081b中。
在本发明实施例中，排气堵7081还包括连接柱，导向通孔由定位槽的底部先后贯穿堵头部7081d和连接柱，并在连接柱的下端穿出，从而延长了导向通孔与阶梯螺钉轴7082导向段之间的接触面长度，进而提高了导向段对排气堵7081的导向效果。并且，连接柱的底端端面上形成有第一环形槽7081b，弹性件7084为套设在阶梯螺钉轴7082上弹簧，且弹簧的顶端能够嵌入至第一环形槽7081b中，从而提高了弹性件7084位置的稳定性。
为延长弹性件7084的使用寿命，降低半导体工艺设备的维护成本，作为本发明的一种优选实施方式，如图3、图8、图9所示，固定座7044的限流顶面上形成有与排气堵7081同轴的容纳槽，容纳槽的底部设置有密封件7083，密封件7083的中央形成有避让通孔，螺钉轴固定孔形成在容纳槽的底部，阶梯螺钉轴7082穿过避让通孔与螺钉轴固定孔固定连接；密封件7083的顶面上形成有环形凸起，连接柱的底端表面上还形成有环形密封槽7081c，环形密封槽7081c与第一环形槽7081b同心且位于第一环形槽7081b的外侧，连接柱的底端位于容纳槽中，且环形凸起位于环形密封槽7081c中。
在本发明实施例中，固定座7044上设置有密封件7083，密封件7083上形成有环形凸起，连接柱的底端表面上还形成有环形密封槽7081c，从而通过环形凸起插入环形密封槽7081c中，形成环绕封闭弹性件7084(弹簧)所在空间的迷宫缝隙7085，随着排气堵7081上升或下降，环形密封槽7081c也相对于环形凸起竖直运动，且环形凸起与环形密封槽7081c的侧壁在高度方向始终存在重叠部分，从而在各种活动状态中均能够通过迷宫缝隙7085对内部的弹性件7084进行密封，防止尾气与弹性件7084接触并将其腐蚀，进而延长了弹性件7084的使用寿命，降低了半导体工艺设备的维护成本。
并且，本发明实施例通过设置在固定座7044容纳槽中的密封件7083形成环形凸起，从而在环形凸起结构上附着有污染物，需进行清洁时，可单独拆下容纳槽中的密封件7083进行清洁，提高了半导体工艺设备的维护性能。
在本发明中，排气堵7081还包括连接柱还能够起到限定导气组件最小开度的作用，即，当排气堵7081向下运动至某一位置时，连接柱底端的某些部位或结构与固定座7044或密封件7083接触，使排气堵7081无法继续向下运动。例如，在本发明的一些实施方式中，环形凸起的高度小于环形密封槽7081c的深度，当排气堵7081向下运动至连接柱的底端表面与密封件7083的边缘7083b接触时，排气堵7081达到最低点，堵头部7081d的底面与限流顶面之间的距离L达到最小值Lmin，导气组件的开度也达到最小值。
作为本发明的一种优选实施方式，排气堵7081在L达到最大值Lmax以及最小值Lmin的状态之间切换时所需的行程长度为1～3mm。
为提高堵头部7081d上导气孔7081a所占比例，提高气流通过堵头部7081d向下流动的走气速率，连接柱优选为变径式设计。具体地，如图8所示，连接柱包括配合段和收缩段，收缩段连接在配合段与堵头部7081d之间，环形密封槽7081c和第一环形槽7081b均形成于配合段中，且配合段的横截面半径大于收缩段的横截面半径，即连接柱对应于堵头部7081d的底面与限流顶面之间的部分半径缩小，从而为气流腾出足够空间。
为进一步提高弹性件7084的径向位置稳定性，作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，密封件7083的顶面上还形成有第二环形槽7083a，第二环形槽7083a与环形凸起同心且位于环形凸起的内侧，弹性件7084的底端设置在第二环形槽7083a中，从而对弹簧(弹性件7084)底端的径向位置进行固定。
需要说明的是，本发明实施例提供的方案中导气结构、导气组件中的部件的材质可以包括但不限于陶瓷、铝合金等满足工艺要求的材料。
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)
1.一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，所述腔体上形成有排气口，其特征在于，所述半导体工艺腔室还包括环绕所述基座且与所述腔体内壁贴合设置的导气结构，所述导气结构包括环绕所述基座轴线且沿高度方向层叠设置的上导气件和下导气件，所述上导气件内具有上导气腔，所述下导气件内具有下导气腔，所述上导气腔用于由所述基座的四周接收气体，且所述上导气件的底部形成有环绕所述基座轴线的环形开口，所述下导气件的底部与所述排气口连通，所述下导气件的顶部具有多个位置与所述环形开口对应且沿周向等间隔分布的导气通孔，所述导气通孔用于将所述上导气腔与所述下导气腔连通，所述下导气腔中设置有位置与多个所述导气通孔一一对应的多个导气组件，所述导气组件能够使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积随所述导气组件上方气体与所述导气组件下方气体之间的压差增大而减小。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述导气组件包括排气堵和弹性件，所述排气堵包括堵头部，多个所述堵头部一一对应地设置在多个所述导气通孔中，且能够沿所述导气通孔运动，所述堵头部上形成有多个沿高度方向贯穿所述堵头部的导气孔，所述下导气腔的内壁上还固定设置有多个固定座，多个所述固定座的位置与多个所述导气组件的排气堵一一对应，且所述固定座具有与所述堵头部的底面相对的限流顶面，所述弹性件用于通过弹力驱动所述排气堵升高，使所述堵头部的底面与所述限流顶面之间的距离增大，进而使气体通过对应的所述导气通孔由所述上导气腔流入所述下导气腔的最小流通截面积增大。
3.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室，其特征在于，多个所述导气孔绕所述堵头部的轴线周向等间隔设置。
4.根据权利要求3所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述下导气件的顶部具有12～36个所述导气通孔。
5.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述排气堵中形成有与所述堵头部同轴的阶梯孔，所述阶梯孔包括形成在所述堵头部顶面上的定位槽和由所述定位槽的底部贯穿至所述排气堵另一侧表面的导向通孔；
所述导气组件还包括阶梯螺钉轴，所述固定座上形成有螺钉轴固定孔，所述阶梯螺钉轴包括同轴设置且依次连接的定位头、导向段和螺纹段，所述阶梯螺钉轴在所述螺纹段的外表面上形成有外螺纹，所述阶梯螺钉轴对应于所述螺纹段的一端依次穿过所述导向通孔和所述螺钉轴固定孔并与所述固定座固定连接，所述弹性件能够通过弹力驱动所述排气堵升高至所述定位头与所述定位槽的底面接触。
6.根据权利要求5所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述排气堵还包括连接柱，所述连接柱固定设置在所述堵头部的底面上且与所述堵头部同轴，所述连接柱的底端表面上形成有第一环形槽，所述第一环形槽与所述排气堵同轴，所述弹性件为弹簧，所述弹性件套设在所述阶梯螺钉轴上且位于所述连接柱的底端与所述固定座之间，所述弹性件的顶端设置在所述第一环形槽中。
7.根据权利要求6所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述固定座的限流顶面上形成有与所述排气堵同轴的容纳槽，所述容纳槽的底部设置有密封件，所述密封件的中央形成有避让通孔，所述螺钉轴固定孔形成在所述容纳槽的底部，所述阶梯螺钉轴穿过所述避让通孔与所述螺钉轴固定孔固定连接；所述密封件的顶面上形成有环形凸起，所述连接柱的底端表面上还形成有环形密封槽，所述环形密封槽与所述第一环形槽同心且位于所述第一环形槽的外侧，所述连接柱的底端位于所述容纳槽中，且所述环形凸起位于所述环形密封槽中。
8.根据权利要求7所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述密封件的顶面上还形成有第二环形槽，所述第二环形槽与所述环形凸起同心且位于所述环形凸起的内侧，所述弹性件的底端设置在所述第二环形槽中。
9.根据权利要求2至8中任意一项所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述下导气件包括挡流环、环形底板、组件支撑环和下挡环，所述下挡环同轴套设在所述组件支撑环的外侧，所述挡流环的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的顶端连接，且所述挡流环形成为所述下导气腔的顶壁，所述环形底板的外沿和内沿分别与所述下挡环和所述组件支撑环的底端连接；所述下挡环上形成有位置与所述排气口对应的排气缺口；
所述上导气件包括环形顶板、匀流栅和上挡环，所述上挡环同轴套设在所述匀流栅的外侧，所述环形顶板的外沿和内沿分别与所述上挡环和所述匀流栅的顶端连接；所述匀流栅的侧壁上形成有多个周向等间隔分布的排气口。
10.根据权利要求9所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述组件支撑环的顶部具有环形定位槽，所述环形定位槽的底部形成有多个定位凸起，所述匀流栅的底端端面上形成有多个定位凹槽，所述匀流栅的底端设置在所述环形定位槽中，且多个所述定位凸起一一对应地插入多个所述定位凹槽中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111430718.0A CN114196942B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 半导体工艺腔室 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111430718.0A CN114196942B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 半导体工艺腔室 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114196942A true CN114196942A (zh) | 2022-03-18 |
| CN114196942B CN114196942B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=80649352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111430718.0A Active CN114196942B (zh) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 半导体工艺腔室 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114196942B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115763324A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-03-07 | 无锡先为科技有限公司 | 晶圆反应装置及具有其的半导体制造设备 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110084113A (ko) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | 시케이디 가부시키가이샤 | 진공 제어 시스템 및 진공 제어 방법 |
| US20150101686A1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Advance Denki Kogyo Kabushiki Kaisha | Flow control valve and flow control system using same |
| 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 |
| CN112159971A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种半导体腔室 |
| CN112813419A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-18 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备的工艺腔室及半导体工艺设备 |
| CN214753667U (zh) * | 2021-04-26 | 2021-11-16 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备 |
-
2021
- 2021-11-29 CN CN202111430718.0A patent/CN114196942B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110084113A (ko) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | 시케이디 가부시키가이샤 | 진공 제어 시스템 및 진공 제어 방법 |
| US20150101686A1 (en) * | 2013-10-11 | 2015-04-16 | Advance Denki Kogyo Kabushiki Kaisha | Flow control valve and flow control system using same |
| 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 |
| CN112159971A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-01 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种半导体腔室 |
| CN112813419A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-18 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备的工艺腔室及半导体工艺设备 |
| CN214753667U (zh) * | 2021-04-26 | 2021-11-16 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体工艺设备 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115763324A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-03-07 | 无锡先为科技有限公司 | 晶圆反应装置及具有其的半导体制造设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114196942B (zh) | 2023-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112951697A (zh) | 基板处理设备 | |
| CN112447478A (zh) | 基板处理设备 | |
| KR20210015642A (ko) | 기판 처리 장치 | |
| US20200411355A1 (en) | Apparatus for reduction or prevention of arcing in a substrate support | |
| KR102463842B1 (ko) | 다중 압력 방식들을 위한 동심 펌핑을 갖는 장치 | |
| US20190194810A1 (en) | Showerhead design | |
| CN108950519B (zh) | 腔室的内衬和腔室 | |
| US20150218697A1 (en) | Inline dps chamber hardware design to enable axis symmetry for improved flow conductance and uniformity | |
| CN112593208B (zh) | 半导体工艺设备 | |
| CN112159971B (zh) | 一种半导体腔室 | |
| CN114196942A (zh) | 半导体工艺腔室 | |
| KR20180124114A (ko) | 균일한 진공펌핑의 이중 스테이션 진공처리기 | |
| US20230402265A1 (en) | Process chamber and semiconductor process device | |
| CN113950543A (zh) | 用于外延腔室的隔热组件 | |
| KR102560429B1 (ko) | 차세대의 진보된 플라즈마 기술을 위한 챔버 바디 설계 아키텍처 | |
| US11488806B2 (en) | L-motion slit door for substrate processing chamber | |
| CN114171365A (zh) | 匀流装置、工艺腔室及半导体工艺设备 | |
| US11551960B2 (en) | Helical plug for reduction or prevention of arcing in a substrate support | |
| CN113838730A (zh) | 气体遮挡环、等离子体处理装置及调控聚合物分布的方法 | |
| CN109994357B (zh) | 一种等离子体处理装置 | |
| JP7571299B2 (ja) | 基板処理チャンバのためのｌモーションスリットドア | |
| US12125688B2 (en) | L-motion slit door for substrate processing chamber | |
| US20220165553A1 (en) | L-motion slit door for substrate processing chamber | |
| CN112714949A (zh) | 具有精确温度和流量控制的多站腔室盖 | |
| US20240018648A1 (en) | Purge Ring for Reduced Substrate Backside Deposition |
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 |