CN115125514B - 腔内抽气结构及半导体沉积设备 - Google Patents

腔内抽气结构及半导体沉积设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种腔内抽气结构及半导体沉积设备，涉及半导体沉积设备的技术领域。腔内抽气结构包括腔体总成、喷淋面板总成、衬套总成和用于承载晶圆的加热件；腔体总成上开设有抽气口；衬套总成设置在腔体总成内，加热件设置在腔体总成内；喷淋面板总成设置在腔体总成的顶部，喷淋面板总成与加热件之间形成反应室；喷淋面板总成的底部与衬套总成之间密封，且喷淋面板总成与衬套总成之间形成待抽室；喷淋面板总成的底部设置有抽气通道，且抽气通道的位于反应室内的一端的高度低于位于待抽室内的一端的高度。半导体沉积设备包括腔内抽气结构。达到了无需抬高喷淋面板总成高度的技术效果。

Description

腔内抽气结构及半导体沉积设备
技术领域
本发明涉及半导体沉积设备技术领域，具体而言，涉及腔内抽气结构及半导体沉积设备。
背景技术
ALD(原子层沉积)工艺首先用前体注入反应室，该前体涂覆(或“吸附”到)晶片的暴露表面。这个过程被称为自限性，因为前体只能吸附在暴露区域；一旦所有这些都被覆盖，吸附就会停止。然后引入第二气体并与前体反应以形成所需材料。第二步也是自限性的：一旦可用的前体位点用完，反应就会停止。重复这两个步骤，直到获得所需的薄膜厚度。
不同半导体沉积设备中，能保证薄膜沉积效果达到理想状态的条件是：反应腔室内接近真空或在惰性气氛下，温度达到300℃左右或更高。沉积前，腔内无残留工艺气体，腔内气流均匀，使新加入工艺气体可进行充分的反应。
在现有技术中，气体通过喷淋面板总成进入腔内反应空间，反应后，残余气体通过喷淋面板总成侧向孔进入到反应空间外部区域，后从腔内抽气口出被泵抽走，为保证薄膜形成良好，需要举升加热装置的上表面高于喷淋面板总成的抽气通道高度。但是在传片口位置固定的情况下，想要提升反应空间的距离，需要将喷淋面板总成的高度增加才可达到，这种方式会增加机台顶端的高度和举升加热装置的行程及腔内体积等，另外此方式可能带来滑动行程长不稳定，机台维护高度增加，气体不均匀等问题。
因此，提供一种无需抬高喷淋面板总成高度的腔内抽气结构及半导体沉积设备成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种腔内抽气结构及半导体沉积设备，以缓解现有技术中需要抬高喷淋面板总成高度的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种腔内抽气结构，包括腔体总成、喷淋面板总成、衬套总成和用于承载晶圆的加热件；
所述腔体总成上开设有抽气口；
所述衬套总成设置在所述腔体总成内，所述加热件设置在所述腔体总成内；
所述喷淋面板总成设置在所述腔体总成的顶部，所述喷淋面板总成与所述加热件之间形成反应室；
所述喷淋面板总成的底部与所述衬套总成之间密封，且所述喷淋面板总成与所述衬套总成之间形成待抽室；
所述喷淋面板总成的底部设置有抽气通道，且所述抽气通道的位于所述反应室内的一端的高度低于位于所述待抽室内的一端的高度。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述喷淋面板总成的底部设置有多个抽气通道。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述抽气通道的位于所述反应室的一端的孔径大于位于所述待抽室的一端的孔径。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述抽气通道的孔径从位于所述待抽室的一端向位于所述反应室的一端逐渐增大。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述喷淋面板总成的底部开设有安装孔，所述安装孔内设置有抽气管，所述抽气管的通道形成所述抽气通道。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述安装孔为阶梯孔。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述阶梯孔位于所述反应室内的一端的孔径大于所述位于所述待抽室的一端的孔径。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述抽气管与所述安装孔过盈配合。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述衬套总成上设置有用于与所述喷淋面板总成的底部适配的下沉槽。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述加热件插设在所述腔体总成内，且所述加热件与所述衬套总成滑动密封。
第二方面，本发明实施例提供了一种半导体沉积设备，包括所述腔内抽气结构。
有益效果：
本发明实施例提供了一种腔内抽气结构，包括腔体总成、喷淋面板总成、衬套总成和用于承载晶圆的加热件；腔体总成上开设有抽气口；衬套总成设置在腔体总成内，加热件设置在腔体总成内；喷淋面板总成设置在腔体总成的顶部，喷淋面板总成与加热件之间形成反应室；喷淋面板总成的底部与衬套总成之间密封，且喷淋面板总成与衬套总成之间形成待抽室；喷淋面板总成的底部设置有抽气通道，且抽气通道的位于反应室内的一端的高度低于位于待抽室内的一端的高度。
具体的，在生产过程中，反应气体从喷淋面板总成进入到反应室内，然后对位于加热件上的晶圆进行沉淀，阶段工作完成后，腔体总成上的抽气口会进行抽气，将反应室内的气体抽出，此时反应室内的气体会从抽气通道上的位于反应室内的一端进入到抽气通道内，然后从位于待抽室内的一端排入到待抽室内，最后从抽气口抽出，在此过程中，抽气通道的位于反应室内的一端的高度低于位于待抽室内的一端的高度，可以使得反应室内的气体能够从更低的位置进入抽气通道内，通过这样的设置，可以降低加热件可以升至的最高高度，因此无需将喷淋面板总成的高度增加也可以保证反应空间的高度要求。
本发明提供了一种半导体沉积设备，包括腔内抽气结构。半导体沉积设备与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的腔内抽气结构的示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的腔内抽气结构中抽气管与安装孔的示意图。
图标：
100-腔体总成；110-抽气口；120-反应室；130-待抽室；140-安装孔；150-抽气管；151-抽气通道；
200-喷淋面板总成；
300-衬套总成；310-下沉槽；
400-加热件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参见图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种腔内抽气结构，包括腔体总成100、喷淋面板总成200、衬套总成300和用于承载晶圆的加热件400；腔体总成100上开设有抽气口110；衬套总成300设置在腔体总成100内，加热件400插设在腔体总成100内，且加热件400与衬套总成300滑动密封；喷淋面板总成200设置在腔体总成100的顶部，喷淋面板总成200与加热件400之间形成反应室120；喷淋面板总成200的底部与衬套总成300之间密封，且喷淋面板总成200与衬套总成300之间形成待抽室130；喷淋面板总成200的底部设置有抽气通道151，且抽气通道151的位于反应室120内的一端的高度低于位于待抽室130内的一端的高度。
具体的，在生产过程中，反应气体从喷淋面板总成200进入到反应室120内，然后对位于加热件400上的晶圆进行沉淀，阶段工作完成后，腔体总成100上的抽气口110会进行抽气，将反应室120内的气体抽出，此时反应室120内的气体会从抽气通道151上的位于反应室120内的一端进入到抽气通道151内，然后从位于待抽室130内的一端排入到待抽室130内，最后从抽气口110抽出，在此过程中，抽气通道151的位于反应室120内的一端的高度低于位于待抽室130内的一端的高度，可以使得反应室120内的气体能够从更低的位置进入抽气通道151内，通过这样的设置，可以降低加热件400可以升至的最高高度，因此无需将喷淋面板总成200的高度增加也可以保证反应空间的高度要求。
其中，抽气通道151可以为一字型，也可以为波浪形，也可以为L形、N形等形状，本领域技术人员可以根据实际需求自行进行设置，在此不再进行赘述。
另外，抽气通道151没处的孔径可以设置一样大，也可以根据需求设置成不同孔径。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，喷淋面板总成200的底部设置有多个抽气通道151。
具体的，在喷淋面板总成200的底部设置有多个抽气通道151，并且多个抽气通道151沿所述喷淋面板周向均匀分布。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，抽气通道151的位于反应室120的一端的孔径大于位于待抽室130的一端的孔径。
具体的，抽气通道151的位于反应室120的一端的孔径大于位于待抽室130的一端的孔径，即，将透气通道设置成一端大一端小，有利于反应室120内的气体外排，而且避免外界的杂质通过抽气通道151进入到反应室120内。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，抽气通道151的孔径从位于待抽室130的一端向位于反应室120的一端逐渐增大。
具体的，抽气通道151的孔径可以设置成逐渐增大，抽气通道151内不存在台阶，避免对气流造成影响不会造成涡流等现象。而且腔体总成100的抽气口110处于外侧，靠近和远离抽气口110的抽力会不一致，因此会造成流迹走势不均匀的情况，因此将抽气通道151靠近抽气口110的一端的孔径设置的较小，远离抽气口110的一端的孔径设置的较大，从而可以达成抽气均匀的情况。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，喷淋面板总成200的底部开设有安装孔140，安装孔140内设置有抽气管150，抽气管150的通道形成抽气通道151。
具体的，抽气通道151可以采用抽气管150的形式，抽气管150内的通道为抽气通道151。
其中，抽气管150可拆卸的安装在安装孔140内，通过这样的设置可以方便检修抽气通道151，而且，可以根据不同生产工艺的需求更换不同孔径的抽气管150。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，安装孔140为阶梯孔。
具体的，安装孔140可以设置为阶梯孔。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，阶梯孔位于反应室120内的一端的孔径大于位于待抽室130的一端的孔径。
具体的，安装孔140可以设置成阶梯孔，并且阶梯孔位于反应室120内的一端的孔径大于位于待抽室130的一端的孔径，通过这样的设置，能够避免抽气管150的前端进入到反应室120内对举升加热造成影响。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，抽气管150与安装孔140过盈配合。
具体的，通过过盈配合的方式将抽气管150安装在安装孔140内，便于维护拆卸。
另外，通过采用过盈配合的方式连接抽气管150和安装孔140，在后续维护过程中，工作人员可以方便的清除附着在抽气管150和安装孔140上的薄膜，避免对半导体生产工艺造成影响。
参见图1、图2和图3所示，本实施例的可选方案中，衬套总成300上设置有用于与喷淋面板总成200的底部适配的下沉槽310。
具体的，喷淋面板总成200的底部设置有排气通道，因此本实施例的喷淋面板总成200的底部会比现有技术中的要长，在衬套总成300上设置有下沉槽310，以保证衬套总成300与喷淋面板总成200的配合。
本实施例提供了一种半导体沉积设备，包括腔内抽气结构。
具体的，本实施例提供的半导体沉积设备与现有技术相比具有上述腔内抽气结构的优势，在此不再进行赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种腔内抽气结构，其特征在于，包括：腔体总成(100)、喷淋面板总成(200)、衬套总成(300)和用于承载晶圆的加热件(400)；
所述腔体总成(100)上开设有抽气口(110)；
所述衬套总成(300)设置在所述腔体总成(100)内，所述加热件(400)设置在所述腔体总成(100)内；
所述喷淋面板总成(200)设置在所述腔体总成(100)的顶部，所述喷淋面板总成(200)与所述加热件(400)之间形成反应室(120)；
所述喷淋面板总成(200)的底部与所述衬套总成(300)之间密封，且所述喷淋面板总成(200)与所述衬套总成(300)之间形成待抽室(130)；
所述喷淋面板总成(200)的底部设置有抽气通道(151)，且所述抽气通道(151)的位于所述反应室(120)内的一端的高度低于位于所述待抽室(130)内的一端的高度。
2.根据权利要求1所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述喷淋面板总成(200)的底部设置有多个抽气通道(151)。
3.根据权利要求2所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述抽气通道(151)的位于所述反应室(120)的一端的孔径大于位于所述待抽室(130)的一端的孔径。
4.根据权利要求3所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述抽气通道(151)的孔径从位于所述待抽室(130)的一端向位于所述反应室(120)的一端逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述喷淋面板总成(200)的底部开设有安装孔(140)，所述安装孔(140)内设置有抽气管(150)，所述抽气管(150)的通道形成所述抽气通道(151)。
6.根据权利要求5所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述安装孔(140)为阶梯孔。
7.根据权利要求6所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述阶梯孔位于所述反应室(120)内的一端的孔径大于所述位于所述待抽室(130)的一端的孔径。
8.根据权利要求5所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述抽气管(150)与所述安装孔(140)过盈配合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述衬套总成(300)上设置有用于与所述喷淋面板总成(200)的底部适配的下沉槽(310)。
10.根据权利要求1-8任一项所述的腔内抽气结构，其特征在于，所述加热件(400)插设在所述腔体总成(100)内，且所述加热件(400)与所述衬套总成(300)滑动密封。
11.一种半导体沉积设备，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的腔内抽气结构。
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