CN114334702A - 一种半导体衬底处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体衬底的处理装置，具体包括：处理室；衬底支承件；向所述处理室供给处理气体的处理气体供给系统，所述处理气体供给系统包括沿垂直方向延伸的管嘴，且所述管嘴上沿垂直方向上至少开设有两列气体喷嘴。本申请通过开设两列气体喷嘴，可以有效改善气体喷洒的均匀性，从而保证被处理衬底表面都能被处理气体均匀喷洒覆盖，从而保证扩散等衬底处理的效果。

Description

一种半导体衬底处理装置

技术领域

本申请涉及半导体器件的处理装置，特别是一种半导体衬底的处理装置。

背景技术

扩散工艺是半导体芯片制造中最主要的工艺，它在半导体衬底的加工处理制程中具有广泛的应用，例如氧化物、多晶硅的原子层沉积工艺，在高温条件下将磷、硼等原子掺杂扩散到衬底内的工艺等等，都需要用到扩散工艺和具有扩散功能的处理设备。现有的扩散工艺绝大部分都是以批次型处理方式进行的，即将多个批次的上百片乃至数百片衬底同时放入扩散炉中进行扩散处理，由此可以极大提高生产效率。

扩散工艺中主要使用扩散炉，而现有扩散炉，是使用多张衬底在上下或水平保持的保持件(例如晶舟，Boat)将被处理的衬底导入扩散炉的处理室中并进行处理。在这种扩散炉中，在衬底支承件的支柱周边处存在对处理结果的影响，成为同一衬底内的品质的偏差、成品率劣化的主要原因之一。同时，随着衬底装置的高度集成和图案微细化的趋势，晶舟槽(Boat Slot)的距离越来越近，晶舟周边的气体浓度难以均匀的喷洒在衬底的全部表面。

发明内容

本申请的目的是通过以下技术方案实现的：

一种衬底处理装置，其具有：

处理室；

衬底支承件；

向所述处理室供给处理气体的处理气体供给系统，所述处理气体供给系统包括沿垂直方向延伸的管嘴，且所述管嘴上沿沿垂直方向上至少开设有两列气体喷嘴。

本申请还提供一种衬底处理装置用气体供应管嘴，所述气体供应管嘴的管壁上包括沿管体长度方向上设置的两列气体喷嘴。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本申请实施方式的处理装置的整体结构示意图；

图2是本申请中长颈管嘴的结构示意图；

图3是现有技术中长颈管嘴的结构示意图。

具体实施方式

下文将参照附图更完全地描述本申请，在附图中显示本申请的实施例。然而，本申请不局限于在这里阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以便彻底地并完全地说明，并完全地将本申请的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见可能夸大了层和区域的厚度。全文中相同的数字标识相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和所有组合。

这里所使用的术语仅仅是为了详细的描述实施例而不是想要限制本申请。如这里所使用的，除非本文清楚地指出外，否则单数形式“一”、“该”和“所述”等也包括复数形式。还应当理解的是说明书中使用的术语“包括”说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合的存在或者增加。

应该理解当将一元件例如层、区域或者衬底称为“在另一个元件上”或者延伸“到另一个元件之上”时，可以是直接在另一个元件上或者直接延伸到另一个元件之上或者存在中间元件。相反地，当将一元件称为“直接在另一个元件上”或者“直接延伸到另一个元件之上”，则就不存在中间元件。也应当理解的是当将一种元件称为“连接”或者“耦合”至另一个元件时，可以是直接地连接或者耦合到另一个元件或者存在中间元件。相反地，当将一种元件称为“直接连接”或者“直接耦合”至另一个元件时，就不存在中间元件。

应该理解，尽管这里可以使用术语第一、第二等等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件、组件、区域、层或者部分与另一个元件、组件、区域、层或者部分区分开。因而，在不脱离本申请精神的情况下，可以将下文论述的第一元件、组件、区域、层或者部分称作第二元件、组件、区域、层或者部分。

而且，相对术语，例如“下面”或者“底部”和“上面”或者“顶端”在这里用于描述如附图中展示的一个元件与另一个元件的关系。应该理解相对术语除了包括附图中所述的方向外还包括器件的不同方向。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为在另一元件的下边的元件变为在另一个元件的上边。因此示范性术语“下面”根据图的具体方向包括“下面”和“上面”两个方向。同样地，如果翻转一个图中的装置，描述为“在其他的元件下面”或者“在其他的元件之下”的元件定向为在其它元件上方。因此，示范性术语“在下面”或者“在...之下”包括上面和下面两个方向。

这里参照示意性说明本申请的理想化实施例的横截面图(和/或平面图)来描述本申请的实施例。同样地，可以预计会存在因例如制造工艺和/或容差而导致的与示意图形状的偏离。因而，不将本申请的实施例认为是对这里说明的区域的具体形状的限制，而是包括由例如制造导致的形状的偏差。因而，图中说明的区域本质上是示意性的，它们的形状不表示装置区域的精确的形状也不限制本申请的范围。

除非另有限定，这里使用的全部术语(包括技术和科学名词)与本申请所属领域的普通技术人员通常所理解的具有同样的意义。还应当理解的是术语，例如在常用词典中定义的术语应当被解释为与相关技术的文献中的意义相协调，除非这里清楚地限定外，不解释为理想化或者过分形式意义。本领域的技术人员应当理解，对邻近另一部件配置的结构或功能部件的引用可能具有重叠或者在另一部件之下的部分。

本申请公开了一种衬底处理装置，例如，可以适用于通过扩散工艺进行掺杂处理和进行原子层沉积处理的扩散炉等等，当然也不局限于扩散炉，只要其中形成和利用了多列喷孔以提高气体喷洒均匀性的，即可适用于本申请所公开的衬底处理装置。以下的实施例以扩散炉为例，但如前所述，本申请并不限制于此，以下具体描述根据本申请实施方式的扩散炉的具体结构：

如图1所示，本申请实施方式中的示例的扩散炉，可以具有，控制各部的控制部(未图示)及扩散炉本体1，扩散炉本体1可以包括外壳体2、内炉管3、晶舟4、加热器5、底座6和沿垂直方向延伸的管嘴7，管嘴7例如可以是常见的长颈管嘴(Long Nozzle)或者中颈管嘴(Middle Nozzle)，本申请中以长颈管嘴7为例。

其中，外壳体2间隔地罩设在内炉管3的外周，二者呈同心圆状地设置构成处理反应主体。

内炉管3的内部设有晶舟4和长颈管嘴7，从而形成衬底处理空间。

内炉管3的顶部开口与外壳体2连通，从而使得二者之间的空间形成气体通路以便于气体的排出和衬底处理空间内气体压力的调节，图1中如箭头和点划线所示为处理气体的供给和流动方向。

晶舟4与外壳体2和内炉管3呈同心圆状地设置在底座6的上方，晶舟4内部上下间隔地设有多个舟槽以支承多个衬底8。

加热器5例如可以为呈螺旋环绕的加热线圈，环绕设置在外壳体2的外周，并被支承在加热器基座上。

外壳体2、内炉管3和底座6的下部均设有水平方向延伸的法兰部，并且内炉管3的法兰部分为上法兰部和下法兰部，其中，外壳体2的法兰部与内炉管3的上法兰部之间通过第一O形密封圈9进行密封，内炉管3的下法兰部与底座的法兰部之间通过第二O形密封圈10进行密封。

在内炉管3的上法兰部和下法兰部之间的内炉管壁上形成有气体导入口和气体排出口，L形的长颈管嘴7通过内炉管3的气体导入口水平延伸进入内炉管3内部并通过其长颈部向上垂直延伸至内炉管3的上端，气体排出口设置有气体排出管路11以将处理后的废气导出。

如图2所示，长颈管嘴7的长颈部上沿垂直方向开设有两列气体喷嘴12(图1中并不能全部显示两列喷嘴而仅能看到其中一列)，本申请这样设置气体喷嘴相对于现有设计具有很大改进，现有设计如图3所示，均是在长颈管嘴7的长颈部仅设置一列与舟槽一一对应的气体喷嘴，而仅一列喷嘴对于密度越来越高的待处理衬底而言，气体无法均匀地喷洒在衬底的表面，本申请中增设了一列，将能够极大提高处理气体的浓度与喷洒的均匀性。同时，本申请中的两列气体喷嘴，优选为在垂直方向上相互错开的两列气体喷嘴，即，其中的第一列气体喷嘴和现有技术中的设置一样是与晶舟3的舟槽一一对应，而第二列的每一个气体喷嘴在垂直方向上都设于第一列的相邻两个气体喷嘴之间的位置，例如设置在第一列的相邻两个气体喷嘴中间的位置，这样可以更好地改善气体喷洒的均匀性，从而保证被处理衬底表面都能被处理气体均匀喷洒覆盖，从而保证扩散处理的效果。

除了上述实施方式，本申请的多列气体喷嘴的设置方式也同样适用于其他采用气体对衬底进行处理的衬底处理装置以解决在衬底处理的工艺制程中容易发生的气体喷洒不均匀等技术问题。

在以上的描述中，对于衬底处理装置中吊装、限位等部件的技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成上述部件和达到目的。另外，为了形成衬底处理装置，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的结构并不完全相同的结构。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种衬底处理装置，其具有：

处理室；

衬底支承件；

向所述处理室供给处理气体的处理气体供给系统，所述处理气体供给系统包括沿垂直方向延伸的管嘴，且所述管嘴上沿垂直方向上至少开设有两列气体喷嘴。

2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述两列气体喷嘴沿垂直方向上相互错开。

3.根据权利要求2所述的衬底处理装置，其特征在于：

沿垂直方向上，其中一列的每个气体喷嘴都位于另一列相邻两个气体喷嘴之间的位置。

4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述衬底支承件为具有多个间隔设置的舟槽的晶舟，并且所述两列气体喷嘴中的一列的每个气体喷嘴与所述舟槽一一对应。

5.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述管嘴为长颈管嘴或中颈管嘴。

6.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述衬底处理装置包括外壳体、内炉管和底座；所述内炉管内部形成所述处理室；内炉管的顶部开口与外壳体连通以形成气体通路；内炉管与外壳体之间、内炉管与底座之间分别通过密封部件密封以与外界隔绝。

7.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述内炉管的下部管壁上设有气体导入口和气体导出口，所述长颈管嘴从所述气体导入口延伸进入内炉管内部。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述衬底处理装置还包括加热部。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的衬底处理装置，其特征在于：

所述衬底处理装置为扩散炉。

10.一种衬底处理装置用气体供应管嘴，其特征在于，所述气体供应管嘴的管壁上包括沿管体长度方向上设置的两列气体喷嘴。

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