CN116005257A - 排气结构以及成膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种排气结构，涉及成膜装置技术领域，包括：排气结构主体，所述排气结构主体能够设置于成膜装置的反应腔室底部，所述排气结构主体上设置有排气口，所述排气口能够与所述反应腔室连通，以将所述反应腔室内的气体排出；所述排气口设置有多个，全部所述排气口能够环绕所述反应腔室内的基座均布。本发明还公开一种成膜装置，包括上述的排气结构。本发明中能够实现反应腔室的多侧出气，保证出气均匀，有利于成膜膜厚均匀。

Description

排气结构以及成膜装置

技术领域

本发明涉及成膜装置技术领域，特别是涉及一种排气结构以及成膜装置。

背景技术

半导体晶片制备时，成膜装置的反应腔室内部处于常压或负压状态，原料气体进入反应腔室内部与晶圆衬底接触进行外延生长；为保证进气均匀稳定，反应后的气体从反应腔室底部基座下方的排气口快速排出，成膜过程中反应腔室内部气氛保持动态平衡。

排气口是反应腔室和排气管路的连通口，排气口的位置分布影响气体流动和排气速率，因此，排气口设置的位置应尽量避免改变气体原本流动趋势，简化排气端气体流道。但目前反应腔室仅在底部单侧设置排气口，实现单侧排气，在单侧排气时，气体朝向一侧聚集，不利于成膜膜厚均匀。

发明内容

本发明的目的是提供一种排气结构以及成膜装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现反应腔室的多侧出气，保证出气均匀，有利于成膜膜厚均匀。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种排气结构，包括：排气结构主体，所述排气结构主体能够设置于成膜装置的反应腔室底部，所述排气结构主体上设置有排气口，所述排气口能够与所述反应腔室连通，以将所述反应腔室内的气体排出；所述排气口设置有多个，全部所述排气口能够环绕所述反应腔室内的基座均布。

优选的，所述排气结构主体为圆形结构，全部所述排气口沿圆周均布。

优选的，所述排气口沿竖直方向贯穿所述排气结构主体。

优选的，所述排气结构主体上还均布有多个预留孔，所述预留孔与所述排气口沿周向交替设置；其中，所述预留孔还配备有管堵，所述管堵能够封堵所述预留孔。

优选的，所述排气结构主体上还设置有环形的缓冲区，所述缓冲区能够环绕所述基座设置，所述排气口的顶部与所述缓冲区的底部连通，所述缓冲区的顶部设置有顶盖，所述顶盖上设置有透气孔，以使所述反应腔体内的气体进入所述缓冲区内。

优选的，所述排气结构主体包括圆形底板，所述圆形底板的外缘设置有环形侧板，所述环形侧板与所述圆形底板垂直，所述排气口沿径向贯穿所述环形侧板。

优选的，所述排气结构主体的底部还连接有收集装置，所述收集装置能够收集所述反应腔室内的液态沉积物，且所述收集装置的外侧套设有冷却夹套。

优选的，所述排气结构主体的内壁上还覆盖有防沉积层，所述防沉积层能够抑制所述反应腔室内的气体在所述排气结构主体上产生沉积。

优选的，所述排气口内还设置有防沉积套管，所述防沉积套管能够抑制所述反应腔室内的气体在所述排气口处产生沉积。

本发明还提供一种成膜装置，包括上述的排气结构。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明中排气口设置有多个，且全部排气口能够环绕反应腔室内的基座均布，从而能够实现反应腔室的多侧出气，保证出气均匀，有利于成膜膜厚均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例一中立式成膜装置反应腔室内部布局图；

图2为本发明实施例一中排气结构上排气口的分布图；

图3为本发明实施例二中排气口沿径向设置的结构图；

图4为本发明实施例二中收集装置示意图；

图5为本发明实施例三中增设环形缓冲区的结构图；

图6为本发明实施例三中排气口和顶盖位置关系图；

图7为本发明实施例三中排气口处去掉顶盖后的环形流道示意图；

其中，1为进气室，2为反应腔室，3为上部套筒，4为下部套筒，5为基座，6为防沉积层，7为防沉积套管，8为排气口，9为管堵，10为横向排气口，11为阀门，12为收集装置，13为顶盖，14为缓冲区。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种排气结构以及成膜装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现反应腔室的多侧出气，保证出气均匀，有利于成膜膜厚均匀。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图2所示，本实施例中提供一种排气结构，主要包括排气结构主体，所述排气结构主体能够设置于成膜装置的反应腔室2底部，所述排气结构主体上设置有排气口8，所述排气口8能够连通所述反应腔室2以及排气管路，以将所述反应腔室2内的气体排出；其中，所述排气口8设置有多个，且全部所述排气口8能够环绕所述反应腔室2内的基座5均布，从而能够实现反应腔室2的多侧出气，保证出气均匀，有利于成膜膜厚均匀。

进一步地，需要进行说明的是，如图1所示，本实施例中成膜装置为立式成膜装置，主要包括反应腔室2，反应腔室2的顶部设置有进气室1，底部设置有基座5，基座5上用于放置晶片，在反应腔室2内还设置有套筒，能够为气体进行导向，其中，套筒包括由上至下设置的上部套筒3和下部套筒4，上部套筒3位于进气室1和基座5之间，下部套筒4环绕基座5设置，且与基座5之间形成流道。在本实施例中，反应腔室2内的气体由气源经顶部进气室1供给，气体从进气室1底部设置的喷嘴出气，沿套筒形成的流道向下流动，与位于进气室1正下方的基座5表面上的晶片接触反应进行外延生长，尾气沿横向流动脱离晶片，并斜向下流动至反应腔室2底部的排气口8。

在本实施例中，反应腔室2内的气体保持从上到下的趋势经底部的排气口8进入排气管路，减少气体向流道外侧扩散与反应腔室2内部组件接触。

在本实施例中，进气室1供给成膜过程中需要的各种原料气体，调整气体流向提高进气均匀性；套筒用于气体导向，使气体按预定的流向与晶片接触，减少气体向外扩散；而基座5与进气室1正对，用于装载和承托晶片；反应气体与晶片接触反应外延生长后，剩余的气体沿横向经下部套筒4和基座5壁面形成的环形流道至底部的排气口8，并经排气口8抽离反应腔室腔体；其中，排气口8还可以连接真空管道，通过真空泵将反应腔室2内剩余的气体以及沉积物等杂质抽出，真空管道还可以连接收集装置，收集装置内设置有过滤器，从而能够对气体中的沉积物等杂质进行过滤收集。

在本实施例中，成膜装置为圆筒状结构，所述排气结构主体对应为圆形结构，全部所述排气口8沿圆周均布；或者，成膜装置和排气结构主体的形状还可以根据需要进行选择，如还可以选择长方体或者其它的多棱柱结构等。

在本实施例中，成膜装置可以可拆卸安装于反应腔室2的底部，或者与反应腔室2一体成型，形成反应腔室2的底部。

在本实施例中，所述排气结构主体主要包括金属材质的圆形底板，圆形底板的中部设置有通孔，用于供基座5进行安装，所述排气口8沿竖直方向贯穿所述圆形底板，且全部排气口8以基座5的轴线为中心环绕基座5沿圆周均布。

在本实施例中，如图2所示，所述排气结构主体上还均布有多个预留孔，所述预留孔与所述排气口8沿周向交替设置；其中，所述预留孔还配备有管堵9，所述管堵9能够封堵所述预留孔；当预留孔需要连接其它功能部件(如收集装置)时，将预留孔中的管堵9取下，以便于预留孔与功能部件连接，当预留孔不工作时，将管堵9堵在预留孔中，防止沉积物进入预留孔中；或者，也可以将预留孔中的管堵9取下，使预留孔作为排气口进行排气，增加排气口的数量，提高排气效率。

在本实施例中，排气口8和预留孔均优选为4个，且排气口8和预留孔均为圆孔，全部排气口8和全部预留孔的圆心均在同一个圆上；进一步地，排气口8和预留孔的数量还可以根据具体工作需要进行选择，如设置2个、3个或5个等。

在本实施例中，所述排气结构主体的内壁上还覆盖有防沉积层6，所述防沉积层6能够抑制所述反应腔室2内的气体在所述排气结构主体上产生沉积，通过防沉积层6能够遮挡排气结构主体的内壁金属面，防止在排气结构主体的内壁上形成沉积物；进一步地，所述排气口8内设置有防沉积套管7，所述防沉积套管7能够抑制所述反应腔室2内的气体在所述排气口8处产生沉积，减少排气口8处沉积物堆积影响排气速率。

本实施例中通过设置防沉积层6和防沉积套管7能够防止反应腔室2内的气体在反应腔室2的底部以及排气口处产生沉积，避免反应腔室2底部以及排气口8处的杂质沉积于对后续的晶片生长产生的影响，保证成膜质量；其中，防沉积层6和防沉积套管7可以根据具体工作需要进行选择，例如，防沉积层6可以为涂覆在排气结构主体内壁上的防沉积涂层(碳化坦或碳化硅涂层等)，或者防沉积层6可以为罩设在排气结构主体内壁上的防沉积罩，防沉积罩的表面涂覆防沉积涂层，而防沉积套管7上同样涂覆防沉积层6；或者，防沉积层6为采用防沉积材料制成的防沉积罩，防沉积套管7同样采用防沉积材料制成。

做为一种优选的实施方式，本实施例中防沉积层6为防沉积罩，防沉积罩和防沉积套管7均采用石英制成，在防止沉积的同时，可以起到隔热的作用；其中，防沉积罩和防沉积套管7可以通过卡接、搭接或者螺栓连接等方式设置于排气结构主体上，以便于进行拆卸清理。进一步地，防沉积罩和防沉积套管7还可以根据具体工作需要选择其它的材料制成，如氧化锆陶瓷等。

进一步地，在本实施例中，管堵9同样采用石英材料制成，以抑制沉积。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，本实施例与实施例一的不同之处主要在于：

在本实施例中，如图5-图7所示，所述排气结构主体上还设置有环形的缓冲区14，通过增设缓冲区14能够改善排气端气流均匀性；其中，缓冲区14为在圆形底板上下沉形成的环形流道，且该环形流道能够同轴环绕基座设置，环形流道的底部低于圆形底板的上表面，排气口8连接于环形流道的底部，环形流道的顶部安装顶盖13，顶盖13上均布有多个透气孔；反应腔室2内的气体通过顶盖13表面均布的透气孔扩散至缓冲区14内，随后沿着环形流道经排气口8脱离反应腔室2。

在本实施例中，顶盖13同样采用石英材料制成，以抑制沉积。

实施例三

本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，本实施例与实施例一的不同之处主要在于：

在本实施例中，如图3和图4所示，所述排气结构主体包括圆形底板，且所述圆形底板的外缘设置有环形侧板，所述环形侧板与所述圆形底板垂直，所述排气口8沿径向贯穿所述环形侧板，形成横向排气口10；反应腔室2内的气体向下流动至底部，再沿圆形底板通过横向排气口10横向抽出反应腔室，气体流动趋势发生改变且流道变长、经过的组件较多，沉积物容易残留于反应腔室内部。因此，在圆形底板上还连接有排料口，排料口的底部通过阀门11连接有收集装置12，在成膜的高温段，开启阀门11，油性硅烷等沉积物呈液态随气流方向流动至排料口并以自重流入收集装置12进行收集。

在本实施例中，收集装置12可以为收集罐等常规收集容器，且收集装置12的外侧套设冷却夹套，通过冷却夹套对收集装置12及其内的沉积物进行冷却，减少反应过程中收集装置12内部的沉积物挥发影响成膜质量。

实施例四

本实施例提供一种成膜装置，包括实施例一、实施例二或实施例三中的排气结构。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种排气结构，其特征在于：包括：排气结构主体，所述排气结构主体能够设置于成膜装置的反应腔室底部，所述排气结构主体上设置有排气口，所述排气口能够与所述反应腔室连通，以将所述反应腔室内的气体排出；所述排气口设置有多个，全部所述排气口能够环绕所述反应腔室内的基座均布。

2.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体为圆形结构，全部所述排气口沿圆周均布。

3.根据权利要求1或2所述的排气结构，其特征在于：所述排气口沿竖直方向贯穿所述排气结构主体。

4.根据权利要求3所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体上还设置有环形的缓冲区，所述缓冲区能够环绕所述基座设置，所述排气口的顶部与所述缓冲区的底部连通，所述缓冲区的顶部设置有顶盖，所述顶盖上设置有透气孔，以使所述反应腔体内的气体进入所述缓冲区内。

5.根据权利要求4所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体上还均布有多个预留孔，所述预留孔与所述排气口沿周向交替设置；其中，所述预留孔还配备有管堵，所述管堵能够封堵所述预留孔。

6.根据权利要求2所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体包括圆形底板，所述圆形底板的外缘设置有环形侧板，所述环形侧板与所述圆形底板垂直，所述排气口沿径向贯穿所述环形侧板。

7.根据权利要求6所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体的底部还连接有收集装置，所述收集装置能够收集所述反应腔室内的液态沉积物，且所述收集装置的外侧套设有冷却夹套。

8.根据权利要求1所述的排气结构，其特征在于：所述排气结构主体的内壁上还覆盖有防沉积层，所述防沉积层能够抑制所述反应腔室内的气体在所述排气结构主体上产生沉积。

9.根据权利要求1或8所述的排气结构，其特征在于：所述排气口内还设置有防沉积套管，所述防沉积套管能够抑制所述反应腔室内的气体在所述排气口处产生沉积。

10.一种成膜装置，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的排气结构。

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