CN117467976A - 用于气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环、进气衬体和内衬 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环、进气衬体和内衬,其中,上衬环包括第一环本体、第一导流件和第二导流件,第一导流件和第二导流件相对设置,且凸出于第一环本体的下端面,第一导流件的第一端和第二导流件的第一端均位于上衬环的进气侧,第一导流件的第二端和第二导流件的第二端均位于上衬环的排气侧,上衬环的进气侧和上衬环的排气侧为上衬环的相背的两侧,在从进气侧至排气侧的方向上,第一导流件与第二导流件之间的距离逐渐减小。上述方案能解决背景技术中所提及的气相沉积工艺腔室存在的工艺质量不佳的问题。本申请还公开一种气相沉积工艺腔室和半导体工艺设备。
Description
技术领域
本申请属于半导体工艺设备技术领域,具体涉及一种用于气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环、进气衬体和内衬,具体还涉及一种气相沉积工艺腔室及半导体工艺设备。
背景技术
气相沉积工艺通常发生在半导体工艺设备的气相沉积工艺腔室中。气相沉积工艺是一种在晶圆上生长薄膜(例如硅基薄膜)的工艺。为了确保工艺效果,在进行气相沉积工艺时,需要确保晶圆的附近尽可能形成较为一致的工艺环境或尽可能减少工艺气体对气相沉积工艺腔室之内的构件产生不良影响。
但,相关技术涉及的气相沉积工艺腔室则较难实现。具体表现为相关技术涉及的气相沉积工艺腔室存在工艺质量不佳、维护成本较高和产能较低的问题。
发明内容
本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环、进气衬体和内衬,还公开一种气相沉积工艺腔室及半导体工艺设备,以解决背景技术中所提及的气相沉积工艺腔室存在的工艺质量不佳、气相沉积工艺腔室的维护成本较高、产能较低等问题中至少一个问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
第一方面,本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的上衬环,所公开的上衬环包括第一环本体、第一导流件和第二导流件,其中:
所述第一导流件和所述第二导流件相对设置,且凸出于所述第一环本体的下端面,所述第一导流件的第一端和所述第二导流件的第一端均位于所述上衬环的进气侧,所述第一导流件的第二端和所述第二导流件的第二端均位于所述上衬环的排气侧,所述上衬环的进气侧和所述上衬环的排气侧为所述上衬环的相背的两侧,在从所述进气侧至所述排气侧的方向上,所述第一导流件与所述第二导流件之间的距离逐渐减小。
第二方面,本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的下衬环,所述下衬环包括第二环本体,所述第二环本体开设有传片口,所述第二环本体的外周壁开设有环形凹槽,所述环形凹槽位于所述传片口的下方,所述下衬环的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积,所述环形凹槽的横截面积为第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于600。
第三方面,本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的内衬,所公开的内衬包括上文所述的上衬环和/或上文所述的下衬环。
第四方面,本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的内衬,所述内衬包括位于所述内衬的进气侧与所述内衬的排气侧之间,且相对设置的第一导流件和第二导流件,所述第一导流件的第一端和所述第二导流件的第一端均位于所述内衬的进气侧,所述第一导流件的第二端和所述第二导流件的第二端均位于所述内衬的排气侧,所述内衬的进气侧和所述内衬的排气侧为所述内衬相背的两侧,从所述进气侧至所述排气侧的方向上,所述第一导流件与所述第二导流件之间的距离逐渐减小,和/或,
所述内衬的外周壁开设有环形凹槽,所述环形凹槽位于所述内衬的传片口的下方,所述内衬的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积,所述环形凹槽的横截面积为第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于600。
第五方面,本发明实施例公开一种用于气相沉积工艺腔室的进气衬体,用于与上文所述的内衬的进气口对接,所述进气衬体开设有多个进气孔,所述多个进气孔在第一方向排列,且相互隔离,所述多个进气孔的贯通方向一致,所述第一方向与所述进气孔的贯通方向相垂直。
第六方面,本发明实施例公开一种气相沉积工艺腔室,所公开的气相沉积工艺腔室包括腔体以及设于所述腔体之内的内衬,所述内衬为上文所述的内衬。
第七方面,本发明实施例公开一种气相沉积工艺腔室,所公开的气相沉积工艺腔室包括腔体以及设于所述腔体之内的内衬,所述内衬为分体式结构,所述内衬包括上文所述的上衬环以及上文所述的下衬环。
第八方面,本发明实施例公开一种半导体工艺设备,所公开的半导体工艺设备包括传输腔室和上文所述的气相沉积工艺腔室,所述传输腔室与所述气相沉积工艺腔室相配合。
本发明采用的技术方案能够达到以下技术效果:
本申请实施例公开的技术方案通过对内衬进行结构设计,使得内衬包括相对的第一导流件和第二导流件,并使得第一导流件的第一端与第二导流件的第一端之间的距离,大于第一导流件的第二端与第二导流件的第二端之间的距离。此种结构能够使得第一导流件和第二导流件通过导流而使得工艺气体在内衬的排气侧被限制在较窄的区域内。在此过程中,随着工艺气体的消耗导致浓度的降低会由于第一导流件和第二导流件的作用,从而使得浓度较低的工艺气体被约束在较窄的区域而使得较窄的区域内的工艺气体的浓度得以提升。此种方式有利于工艺空间内邻近排气通道的区域中的工艺气体的浓度的提升,从而使得此区域的晶圆上的薄膜厚度得以保证,最终有利于晶圆的各个区域内沉积的薄膜的厚度趋于一致。
附图说明
图1是本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室的剖视图;
图2是本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室的剖视图;
图3是图1中的部分结构的放大示意图;
图4是图3中的部分结构的放大示意图;
图5是本申请实施例公开的上衬环的结构示意图;
图6是图5的A-A向剖视图;
图7是本申请实施例公开的上衬环的立体结构示意图;
图8是本申请实施例公开的第一导流件与第二导流件的一种结构示意图;
图9是本申请实施例公开的下衬环的结构示意图;
图10是图9的B-B向剖视图;
图11是本申请实施例公开的下衬环的立体结构示意图;
图12是本申请实施例公开的内衬的剖视图;
图13是本申请实施例公开的内衬与进气衬体装配后的剖视图;
图14是本申请实施例公开的内衬与进气衬体装配后在另一视角的剖视图;
图15是本申请实施例公开的内衬的分解示意图;
图16是本申请实施例公开的内衬、进气衬体的分解示意图;
图17和图18分别是分体式结构和整体式结构的进气衬体示意图;
图19A是假设第一导流件和第二导流件之间的距离处处相等时工艺气体的流场示意图;
图19B是图19A的局部放大示意图;
图20是第一导流件与第二导流件之间的距离逐渐减小时工艺气体的流场示意图;
图21是图20的局部放大示意图;
图22和图23分别是第一距离与第二距离的比值为1.2和1.4时工艺气体的流场示意图;
图24和图25分别是内衬的内径与弧形导流段所在圆的直径之比分别为0.6和0.8时工艺气体流场示意图;
图26是所述第一面积与所述第二面积的比值大于600的情况下的保护气体的流场示意图;
图27是第一面积与第二面积的比值小于600的情况下保护气体的流场示意图;
图28是本申请实施例公开的进气座的结构示意图;
图29是图28的C-C向剖视图;
图30是本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室的结构示意图;
其中,图3、图4、图7、图8、图11和图30中的箭头示意的是气体(工艺气体或驱动气体)流动方向。
附图标记说明:
10-腔体、11-顶罩、111-腔体顶壁、12-底罩、13-基座环、14-进气座、141-气体输入通道、15-进气管路、16-排气座、
20-承载座、21-承载面、
30-内衬、31-上衬环、311-第一导流件、312-第二导流件、313-第一环本体、314-挡板、315-凸起、32-下衬环、321-第二环本体、322-环形凸缘、33-进气衬体、331-第一套件、332-第一隔离件、333-第二套件、334-第二隔离件、
301-进气缺口、302-环形凹槽、303-凹台、304-气体输送孔、305-环形定位凹槽、306-传片口、307-进气孔、308-顶部平直壁、309-底部平直壁、310-弧形侧壁、
101-弧形导流段、102-第一平直导流段、103-第二平直导流段、
01-工艺空间、02-进气通道、021-进气口、03-排气通道、031-第一排气段、0311-排气口、032-第二排气段、033-第三排气段、04-驱动气体腔、05-腔体空间、
40-上方加热模块、41-第一外区加热灯、42-第一内区加热灯、43-第一反射件、44-第二反射件、
50-下方加热模块、51-第二外区加热灯、52-第二内区加热灯、53-第三反射件、54-第四反射件、
60-晶圆、70-预热环。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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。
本发明创造的发明人在实现本发明创造的过程中发现,相关技术涉及的气相沉积工艺腔室存在诸多问题,具体表现为以下几个方面:
第一方面,工艺气体进入到气相沉积工艺腔室的工艺空间之后会向着排气通道流动,随着工艺的进行以及工艺气体的逐渐消耗,靠近排气通道附近的工艺气体的浓度较低,进而导致晶圆在靠近排气通道附近的区域沉积的薄膜较薄,最终导致晶圆上形成的薄膜厚度不均,这无疑会导致工艺质量不佳。
第二方面,在气相沉积工艺进行的过程中,工艺气体会窜入到气相沉积工艺腔室的装配缝隙中,进而发生不良的沉积,这会导致发生不良沉积的构件后续清洁较为费力,成本也较高,这最终导致气相沉积工艺腔室的维护成本较高、产能也较低。
为了解决上述问题,本申请实施例公开一种气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环和进气衬体,本申请实施例公开一种气相沉积工艺腔室的内衬。当然,本申请实施例也公开一种包含有上衬环、下衬环和进气衬体中至少一者的气相沉积工艺腔室,还公开一种包含有内衬的气相沉积工艺腔室及包含有气相沉积工艺腔室的半导体工艺设备。相应地,所公开的气相沉积工艺腔室及半导体工艺设备也能解决相关技术中存在的技术问题。
下面结合说明书附图来详细介绍本申请实施例公开的用于气相沉积工艺腔室的上衬环、下衬环、内衬和进气衬体以及气相沉积工艺腔室和半导体工艺设备。
请参考图1至图30,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室至少包括腔体10、承载座20和内衬30。
气相沉积工艺腔室具有工艺空间01、进气通道02和排气通道03。工艺空间01是气相沉积工艺发生的空间。进气通道02和排气通道03分别位于工艺空间01相背的两侧,并分别与工艺空间01连通。进气通道02用于向工艺空间01中输入工艺气体,工艺气体在工艺空间01内参加气相沉积工艺之后形成的废气则会通过排气通道03而排出到工艺空间01之外。具体地,废气可以通过排气通道03而排出至气相沉积工艺腔室之外,进而被后续废气处理工艺进行处理。
腔体10是气相沉积工艺腔室的主要外围构件。腔体10可以与气相沉积工艺腔室的其它构件(例如内衬30)共同构成工艺空间01。当然,工艺空间01也可以仅由气相沉积工艺腔室的其它构件(例如内衬30)共同构成,本申请实施例不作限制。
承载座20设于腔体10之内。承载座20用于承载晶圆60。具体地,承载座20具有承载面21,承载面21直接支撑晶圆60进而进行气相沉积工艺。本申请实施例不限制承载面21的具体形状,只要承载面21能够较为稳定地支撑晶圆60进行气相沉积工艺即可。
内衬30设于腔体10之内。具体地,内衬30可以固定于腔体10之内,以确保在腔体10之内的稳定安装。内衬30至少发挥保护气相沉积工艺腔室的其它构件(例如腔体10)的功能。为了方便拆装以进行更换或后续进行清理,内衬30可以通过可拆卸连接的方式设于腔体10之内。在本申请实施例中,内衬30可以为整体式结构(即通过一体成型工艺制造而成),也可以为分体式结构,本申请实施例不作限制。
在一种可选的方案中,内衬30可以包括第一导流件311和第二导流件312。第一导流件311和第二导流件312均发挥导流作用。其中,第一导流件311和第二导流件312相对设置,且第一导流件311与第二导流件312之间形成导流通道。当然,导流通道位于工艺空间01之内。导流通道的两端分别与进气通道02和排气通道03连通,通过进气通道02进入到工艺空间01内的工艺气体在气相沉积的同时会向着排气通道03的方向流动,在此过程中,导流通道引导工艺气体流动。
在本申请实施例中,内衬30还包括环形衬,环形衬为内衬30中呈环形结构的部分。环形衬环绕承载座20设置。至少由承载座20和环形衬围成工艺空间01。第一导流件311和第二导流件312设于环形衬上。第一导流件311的第一端与第二导流件312的第一端之间的距离为第一距离。第一导流件311的第二端与第二导流件312的第二端之间的距离为第二距离。第一距离大于第二距离。
需要说明的是,第一导流件311的第一端和第二导流件312的第一端,分别为第一导流件311和第二导流件312靠近进气通道02的一端。第一导流件311的第二端与第二导流件312的第二端,分别为第一导流件311和第二导流件312靠近排气通道03的另一端。第一导流件311的第一端与第一导流件311的第二端为第一导流件311相背的两端。第二导流件312的第一端和第二导流件312的第二端为第二导流件312相背的两端。
另外,在本文中,进气通道02至排气通道03的方向为气流方向。当然,通过上文的描述可知,工艺气体从进气通道02输入后会进入第一导流件311和第二导流件312形成的导流通道中,并最终通过导流通道输出至排气通道03中而最终被排走。这意味着,内衬30自身具有进气侧和排气侧,内衬30的进气侧和内衬30的排气侧为内衬30相背的两侧。内衬30的进气侧与气相沉积工艺腔室的进气通道02连通,内衬30的排气侧与气相沉积工艺腔室的排气通道03连通。自内衬30的进气侧至内衬30的排气侧的方向也可以认为是气流方向。第一导流件311和第二导流件312位于内衬30的进气侧与内衬30的排气侧之间。第一导流件311的第一端和第二导流件312的第一端均位于内衬30的进气侧,第一导流件311的第二端和第二导流件312的第二端均位于内衬30的排气侧。
本申请实施例公开的技术方案通过对内衬30进行结构设计,使得内衬30包括相对的第一导流件311和第二导流件312,并使得第一导流件311的第一端与第二导流件312的第一端之间的距离,大于第一导流件311的第二端与第二导流件312的第二端之间的距离。此种结构能够使得第一导流件311和第二导流件312通过导流而使得工艺气体在内衬30的排气侧被限制在较窄的区域内。在此过程中,随着工艺气体的消耗导致浓度的降低会由于第一导流件311和第二导流件312的作用,从而使得浓度较低的工艺气体被约束在较窄的区域而使得较窄的区域内的工艺气体的浓度得以提升。此种方式有利于工艺空间01内邻近排气通道03的区域中的工艺气体的浓度的提升,从而使得此区域的晶圆60上的薄膜厚度得以保证,最终有利于晶圆60的各个区域内沉积的薄膜的厚度趋于一致。
需要说明的是,本文中所述的工艺气体的浓度,指的是单位空间内工艺气体的含量。由于第一导流件311的第二端和第二导流件312的第二端之间的距离较小,从而使得相应区域的空间较小,有利于提升单位空间内的工艺气体的含量。
如上文所述,第一导流件311的第一端与第二导流件312的第一端之间的距离,大于第一导流件311的第二端与第二导流件312的第二端之间的距离。实现此种距离大小不同的结构可以有多种。具体地,在气流方向(即内衬30的进气侧至内衬30的排气侧的方向)上,第一导流件311与第二导流件312之间的距离可以以较大的梯度变化,例如,第一导流件311和第二导流件312的相对的内侧边缘均为阶梯状边缘。
当然,为了实现对工艺气体较好地被导流及降低工艺气体在流动过程被扰动的概率,在一种较为可选的方案中,在从内衬30的进气侧至内衬30的排气侧的方向上,第一导流件311和第二导流件312之间的距离可以逐渐减小,进而能够使得第一导流件311和第二导流件312的相对的内侧边缘以较为平滑的方式变化,从而使得工艺气体在进入第一导流件311和第二导流件312之间的导流通道后会被逐渐引导至较窄的区域,从而有利于工艺气体形成的气流以层流的方式进行流动,缓解紊流。工艺气体以层流的方式流动有利于确保工艺空间01内的工艺气体的均匀性,有利于提高晶圆60上沉积的薄膜的厚度的一致性,最终达到提高沉积效果的目的。
请参考图19A至图21,经过对工艺气体的流场进行模拟得知,图19A是假设第一导流件311和第二导流件312之间的距离处处相等时工艺气体的流场示意图,图19B为图19A的局部放大示意图,通过图19B中的方框内的流场示意可知,靠近排气侧的工艺气体的紊流现象较为严重;图20和图21是第一导流件311和第二导流件312之间的距离在从进气侧至排气侧的方向上逐渐减小时的流场示意,通过图20和图21可以看出,工艺气体在流动时不存在紊流。
在一种可选的方案中,第一距离与内衬30的内径之比可以大于1。第二距离与内衬30的内径之比可以小于1。在此种情况下,能够使得第一距离较大,在第一导流件311与第二导流件312之间的距离逐渐减小后,能更不容易影响承载座20及放置于承载座20上的晶圆60。需要说明的是,本文中,第一导流件311和第二导流件312均不位于晶圆60的正上方,以避免对薄膜沉积产生干扰。
在其它的实施例中,第一距离与第二距离的差值与内衬30的内径之比可以大于或等于1/6,且小于或等于1/3。需要说明的是,本文中,内衬30为环形结构,内衬30的内径均指的是内衬30的圆形内壁的直径。当然,其它构件(例如后文所述的上衬环31、下衬环32)的内径均指的是相应构件的圆形内壁的直径。在本申请实施例中,内衬30的内径,与后文提及的上衬环31、下衬环32的内径均相等,也与环形衬的内径相等。也可以认为,内衬30的圆形内壁与后文中可能提及的上衬环31的圆形内壁、下衬环32的圆形内壁、环形衬的圆形内壁均为同一直径的圆形内壁,它们在垂直于承载座20的承载面21方向的投影重合,均能围成后文所述的第一圆形区域。
在第一距离与内衬30的内径之比大于1,第二距离与内衬30的内径之比小于1,且第一距离与第二距离的差值与内衬30的内径之比大于或等于1/6,且小于或等于1/3的情况下,工艺气体的流场如图20和图21所示,通过图20和图21可以得知,工艺气体不存在紊流。
可选地,在本申请实施例中,第一距离与第二距离的比值可以为1.2~1.4。实验证明,第一距离与第二距离的比值在此范围内时,工艺空间内工艺气体的流动较为平稳,紊流现象能够被较好地缓解。其中,图22是第一距离与第二距离的比值为1.2时的工艺气体的流场示意图,图23是第一距离与第二距离的比值为1.4时的工艺气体的流场示意图。相比于图19A和图19B而言,如图22和图23所示的流场中,工艺气体不存在紊流。
在本申请实施例中,第一导流件311与第二导流件312之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与上衬环31的内径之比为0.5~1.6。在进一步可选的方案中,第一导流件311与第二导流件312之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与上衬环31的内径之比为0.75~1.25,第一轴线为上衬环31沿上衬环31的进气侧至上衬环31的排气侧的方向延伸的中轴线。
如上文所述,内衬30可以为分体式结构,在此种情况下,第一导流件311和第二导流件312可以整体式地集成于内衬30的组成构件(例如后文所述的上衬环31、下衬环32等)上,即通过一体成型工艺形成,此种方式能够减少构件之间的装配缝隙及装配操作。当然,第一导流件311和第二导流件312也可以与内衬30的其它部分之间为分体式结构,且通过装配实现安装,本申请实施例不作限制。
在本申请实施例中,第一导流件311和第二导流件312的材料可以是石英材料,内衬30的材料也可以为石英材料。当然,本申请实施例不限制第一导流件311、第二导流件312及整个内衬30的具体材料,只要符合气相沉积工艺腔室的要求的材料均可。
为了确保工艺空间01内的气场环境尽可能地一致,内衬30可以为对称结构。具体地,内衬30可以为以第一轴线为对称轴线的对称结构。同理,第一导流件311和第二导流件312可以以第一轴线为对称轴线对称分布,在此种情况下,第一导流件311和第二导流件312能够实现较为均衡地导流,也能够实现较为均衡地在邻近排气通道03的区域约束工艺气体。需要说明的是,在本申请实施例中,第一轴线为内衬30沿内衬30的进气侧至内衬30的排气侧方向延伸的中轴线。
在本申请实施例中,第一导流件311和第二导流件312可以与第一轴线平行的直线结构件,可以为整体弯曲的弯曲结构件,当然,还可以为部分为直线段而另一部分为弯曲段的结构件,本申请实施例不作限制。只要第一导流件311和第二导流件312不占据承载座20的正上方的空间而不影响在承载座20上的晶圆60上沉积薄膜即可。基于此,在一种较为可选的方案中,第一导流件311和第二导流件312的相对的内侧边缘均可以包括朝着远离对方的方向凸出的弧形导流段101。弧形导流段101不会位于承载座20的正上方,从而避开承载座20的正上方,也不会位于晶圆60的正上方。弧形导流段101延伸较为平滑,进而能够较好地实现对工艺气体的引导,进一步有利于工艺气体以层流的方式进行流动。在此需要强调的是,本文中,层流指的是工艺气体以与承载座20的承载面21平行的方向进行流动的方式。
在较为可选的方案中,弧形导流段101可以外切于第一圆形区域,需要说明的是,第一圆形区域为内衬30的圆形内壁在垂直于承载面21的方向的投影围成的区域,实质也可以认为,弧形导流段101外切于内衬30的圆形内壁。此种结构能够使得第一导流件311和第二导流件312在保证不处在承载座20和晶圆60的正上方的情况下,尽可能地靠近承载座20和晶圆60,从而能够较好地引导并约束工艺气体。在本申请实施例中,弧形导流段101所在的圆的圆心可以位于以第一圆形区域的圆心为圆心、且半径为40mm的圆形的区域之内。在本申请实施例中,内衬30的圆形内壁是后文所述的上衬环31的圆形内壁(实质是后文所述的第一环本体313的圆形内壁),也是后文所述的下衬环32的圆形内壁(实质是后文所述的第二环本体321的圆形内壁)。
本申请实施例不限制弧形导流段101的大小,可选地,内衬30的内径与弧形导流段101的直径(即弧形导流段101所在圆的直径)之比可以大于或等于0.6,且小于或等于0.8。如图24所示,在内衬30的内径与弧形导流段101所在圆的直径之比为0.6时,工艺气体流动较为平缓,紊流现象得以较大的缓解,如图25所示,在内衬30的内径与弧形导流段101的直径之比为0.8时,工艺气体的流动较为平缓,紊流现象得以较大的缓解。需要说明的是,图24和图25均以图19为对比,图24和图25中示意的工艺气体不存在紊流。
在进一步较为可选的方案中,第一导流件311和第二导流件312的相对的内侧边缘均可以包括第一平直导流段102和第二平直导流段103,第一平直导流段102和第二平直导流段103分别连接于相应的弧形导流段101的两端,且向着相互远离的方向延伸。其中,第一平直导流段102和第二平直导流段103均与内衬30的圆形内壁(即第一环本体313的圆形内壁、第二环本体321的圆形内壁、环形衬的圆形内壁)相切。在此种结构中,由于第一平直导流段102和第二平直导流段103相比于弧形导流段101更远离内衬30的圆形内壁,故无需将第一导流件311和第二导流件312全部设计成弧形结构来避让承载座20、晶圆60及其正上方的空间,而且第一平直导流段102和第二平直导流段103结构简单,能够起到更精确的定向引导作用,最终有利于提高引导效果,当然,也较有利于设计第一距离与第二距离的大小。
本申请实施例公开的内衬30可以仅包括上衬环31,也可以仅包括下衬环32,也可以同时包括上衬环31和下衬环32,本申请实施例不作限制。相应地,第一导流件311和第二导流件312可以包含于上衬环31而作为上衬环31的一部分,第一导流件311和第二导流件312也可以包含于下衬环32而作为下衬环32的一部分,本申请实施例不作限制。
如上文所述,在本申请实施例中,内衬30可以包括环形衬,环形衬环绕承载座20设置。在内衬30包括上衬环31和下衬环32的情况下,环形衬包括上衬环31的环绕承载座20的部分(如后文所述的第一环本体313)和下衬环32的环绕承载座20的部分(如后文所述的第二环本体321)。上衬环31设于下衬环32的上方,并与下衬环32同轴分布且对接。至少由承载座20、上衬环31和下衬环32可以围成工艺空间01。上衬环31的第一端和下衬环32的第一端之间形成内衬30的进气口021,进气通道02包括进气口021。上衬环31的第二端与下衬环32的第二端之间形成内衬30的排气口0311,也就是说,上衬环31与下衬环32的位于内衬30的排气侧的端部之间形成排气口0311,排气通道03包括排气口0311。当然,内衬30的进气口021所在的一侧为内衬30的进气侧,也为上衬环31的进气侧和下衬环32的进气侧,内衬30的排气口0311所在的一侧为内衬30的排气侧,也为上衬环31的排气侧和下衬环32的排气侧。
需要再次强调的是,本文中,上衬环31的进气侧、下衬环32的进气侧均与内衬30的进气侧相同,上衬环31和下衬环32至少一者设有能够进气的结构,上衬环31的排气侧、下衬环32的排气侧均与内衬30的排气侧相同,上衬环31和下衬环32中的至少一者设有能够排气的结构。上衬环31的进气侧至上衬环31的排气侧的方向、下衬环32的进气侧至下衬环32的排气侧的方向以及内衬30的进气侧至内衬30的排气侧的方向一致,且均为本申请实施例中所述的气流方向。
另外,上文提及的第一轴线既是内衬30在沿气流方向延伸的中轴线,也是上衬环31在沿气流方向延伸的中轴线,也是下衬环32在沿气流方向延伸的中轴线,或者说,在内衬30、上衬环31、下衬环32均为对称结构的情况下,内衬30沿气流方向延伸的轴线和上衬环31沿气流方向延伸的轴线、下衬环32沿气流方向延伸的轴线均为第一轴线,内衬30、上衬环31和下衬环32均为以第一轴线为对称轴线的对称结构。
如上文所述,第一导流件311与第二导流件312之间的距离可以逐渐减小。在具体的设计过程中,第一导流件311和第二导流件312之间的距离减小幅度可以相等,也可以不相等。在一种较为可选的方案中,第一导流件311位于内衬30的进气侧的一段与第二导流件312的位于内衬30的进气侧的一段之间的距离减小幅度可以为第一距离减小幅度,第一导流件311位于内衬30的排气侧的一段与第二导流件312的位于内衬30的排气侧的一段之间的距离减小幅度可以为第二距离减小幅度,第一距离减小幅度可以小于第二距离减小幅度。此种设计能够使得第一导流件311和第二导流件312的引导更具备针对性。由于靠近内衬30的进气侧的区域工艺气体消耗较少,工艺气体的浓度降低幅度不大,在此处第一导流件311与第二导流件312之间的距离减小一些的同时不至于减小太多,有利于降低对工艺气体流动的影响。而靠近内衬30的排气侧的区域的工艺气体消耗较多而浓度降低幅度较大,在此处第一导流件311和第二导流件312之间的距离减小幅度较大,有利于及时、快速地引导工艺气体汇合在较窄的区域内以达到较高效率地调高工艺气体浓度的目的,进而确保晶圆60在邻近排气通道03的区域的沉积效率及沉积效果。
在上文所述的一个实施例中,第一导流件311和第二导流件312的相对的内侧边缘还可以包括第一平直导流段102和第二平直导流段103。第一平直导流段102位于内衬30的进气侧,第二平直导流段103位于内衬30的排气侧。在此实施例的基础之上,基于距离减小幅度不等的设计思路可以形成一种更为具体的结构,具体如下:第一平直导流段102和第二平直导流段103均相对于第一轴线倾斜。第一平直导流段102与第一轴线之间的夹角,小于第二平直导流段103与第一轴线之间的夹角。此种情况下,第一平直导流段102相对于第一轴线的倾斜程度较小,从而使得第一导流件311的第一平直导流段102与第二导流件312的第一平直导流段102之间的距离减小幅度较小。第二平直导流段103相对于第一轴线的倾斜程度较大,从而使得第一导流件311的第二平直导流段103与第二导流件312的第二平直导流段103之间的距离减小幅度较大。
本申请实施例不限制第一平直导流段102与第一轴线之间的夹角的大小,当然,本申请实施例也不限制第二平直导流段103与第二轴线之间的夹角的大小。在一种可选的方案中,第一平直导流段102与第一轴线之间的夹角可以为3~10°,第二平直导流段103与第一轴线之间的夹角可以为10~20°。
如上文所述,上衬环31的第一端和下衬环32的第一端之间形成内衬30的进气口021。形成进气口021的结构有多种,为了方便形成进气口021,一种可选的方案中,上衬环31的进气侧可以形成进气缺口301,进气缺口301的设计较容易使得上衬环31与下衬环32对接后在内衬30的进气侧形成进气口021。具体地,在本申请实施例中,上衬环31可以包括第一环本体313,第一导流件311和第二导流件312均凸出于第一环本体313的下端面,并与第一环本体313形成进气缺口301。本文中,第一环本体313的下端面为第一环本体313朝向下衬环32的端面,在上衬环31安装到气相沉积工艺腔室中之后,第一环本体313的下端面竖直朝下。在此种情况下,第一导流件311和第二导流件312不但能发挥导流功能,而且还能够发挥与第一环本体313配合来形成进气缺口301的作用,达到一物多用的效果。
在一种可选的方案中,自所述上衬环31的进气侧至上衬环31的排气侧的方向上,第一导流件311和第二导流件312的尺寸可以为350mm~400mm。
在其它的实施例中,第一导流件311和第二导流件312在凸出于第一环本体313的下端面的方向上的尺寸可以为24mm~30mm,从而使得工艺气体能够在较为足够大的导流空间内被导流。
如上文所述,上衬环31的第二端与下衬环32的第二端之间形成内衬30的排气口0311,而排气通道03包括排气口0311。基于此,在进一步可选的方案中,上衬环31还可以包括位于上衬环31的排气侧的挡板314,挡板314可以凸出于第一环本体313的下端面,且位于第一环本体313的外侧边缘。挡板314用于与下衬环32的外周壁的局部形成排气通道03的一部分(例如后文所述的第二排气段032),即形成排气通道03的至少一段空间。
在本申请实施例中,内衬30包括环形衬,环形衬是内衬30中呈环形结构的部分。环形衬环绕承载座20设置。在一种可选的方案中,环形衬的外周壁可以开设有环形凹槽302,环形衬的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积,环形凹槽302的横截面积为第二面积,其中,第一面积与第二面积的比值可以大于600。
在一种可选的方案中,在环形衬的内径范围为400mm-600mm的情况下,第一面积与第二面积的比值可以小于2000,即第一面积与第二面积的比值大于600,且小于2000。在进一步的技术方案中,第一面积与第二面积的比值可以为1050-1350。此可选方案较适用于12吋的晶圆60。
在另一种可选的方案中,在环形衬的内径范围为300mm-500mm的情况下,第一面积与第二面积的比值可以小于1500,即第一面积与第二面积的比值大于600,且小于1500。在进一步的技术方案中,第一面积与第二面积的比值为750-900。此可选方案较适用于8吋的晶圆60。
如上文所述,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室设有工艺空间01、进气通道02和排气通道03,进气通道02和排气通道03分别位于工艺空间01相背的两侧,并分别与工艺空间01连通。环形衬环绕承载座20设置,至少由承载座20和环形衬可以围成工艺空间。内衬30设于腔体10之内,进气通道02和排气通道03均贯穿腔体10而与工艺空间01连通,环形衬与腔体10的内壁之间能够形成环形装配缝隙,环形凹槽302通过环形装配缝隙与工艺空间01、进气通道02和排气通道03均连通。本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室还具有保护气体通道。保护气体通道用于与保护气体源连接,保护气体通道与环形凹槽302连通。保护气体源能提供保护气体,例如氩气、氢气等,本申请实施例不限制保护气体的具体种类。
保护气体通道用于接收保护气体,以使保护气体经环形凹槽302进入到环形装配缝隙中,并最终形成环形气帘。在此种情况下,保护气体从环形装配缝隙中喷出,从而能够阻止进气通道02、排气通道03和工艺空间01内的工艺气体窜入到环形装配缝隙中产生不良沉积。很显然,此种方式能够避免工艺气体产生不良的沉积,从而能够避免由于不良沉积导致气相沉积工艺腔室的一些构件需要反复、多次清洗的问题,也能够减少清理的难度,这无疑能够避免在清理方面投入的成本,进而能够降低气相沉积工艺腔室的维护成本。当然,由于气相沉积工艺腔室的一些构件无需频繁清理,也就减少了气相沉积工艺腔室停机的概率,这有利于提升气相沉积工艺腔室的产能。
与此同时,请参考图26和图27,发明人经过模拟流程进行试验进一步得知,第一面积与第二面积的比值大于600的情况下,保护气体能够形成环形气帘,从而达到较好地避免工艺气体进入环形装配缝隙的目的。除此范围之外,保护气体则较难形成环形气帘。如图27所示,第一面积和第二面积的比值小于600的情况下,保护气体则只在进气侧形成气帘,而且此气帘并不是环形气帘。需要说明的是,图26和图27均示意的是气流,其中自蓝色区域至红色区域示意的是保护气体的流速。
在本申请实施例中,环形凹槽302的横截面的形状可以是长方形、正方形、半圆形等,本申请实施例不限制环形凹槽302的具体形状。需要说明的是,在本文中,环形凹槽302的横截面指的是,环形凹槽302在垂直于其延伸方向的截面。相应地,横截面积指的是,环形凹槽302在垂直于其延伸方向的截面的面积。
如上文所述,内衬30包括均为环形结构,且均环绕承载座20设置的上衬环31和下衬环32。具体地,内衬30的环形衬包括上衬环31的环绕承载座20的部分(即第一环本体313)和下衬环32的环绕承载座20的部分(即第二环本体321)。上衬环31设于下衬环32的上方,且与下衬环32同轴设置并对接。具体地,第一环本体313位于第二环本体321的上方,并与第二环本体321同轴设置并对接。环形凹槽302可以设于下衬环32的外周壁上。当然,环形凹槽302也可以设于上衬环31的外周壁上,抑或,上衬环31的外周壁和下衬环32的外周壁均可以设有环形凹槽302,本申请实施例不作限制。
当然,在下衬环32的外周壁开设有环形凹槽302的情况下,下衬环32的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积。在上衬环31的外周壁开设有环形凹槽302的情况下,上衬环31的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积。另外,在上衬环31的外周壁和下衬环32的外周壁均设有环形凹槽302的情况下,上衬环31的圆形内壁围成的圆形区域的面积和下衬环32的圆形内壁围成的圆形区域的面积均为第一面积。也就是说,上衬环31、下衬环32和内衬30,这三者的圆形内壁围成的圆形区域为同一区域,此区域的面积为第一面积。
如上文所述,上衬环31可以包括第一环本体313,因此若上衬环31的外周壁开设有环形凹槽302,实质意味着环形凹槽302开设于第一环本体313的外周壁上。在本申请实施例中,下衬环32可以包括第二环本体321。在此种情况下,若下衬环32的外周壁设有环形凹槽302,那么意味着环形凹槽302设于第二环本体321的外周壁上。需要说明的是,第一环本体313为上衬环31的环绕承载座20的部分,第二环本体321为下衬环32的环绕承载座20的部分。
在进一步的技术方案中,下衬环32还可以包括设于第二环本体321的顶端,且向着第二环本体321的内侧延伸的环形凸缘322。环形凸缘322用于支撑环绕承载座20设置的预热环70。在此种情况下,下衬环32除了发挥保护功能及通入保护气体的功能之外,下衬环32还能发挥支撑预热环70的功能,达到一物多用的效果。
为了提高对承载座20的支撑稳定性,环形凸缘322的内侧边缘可以设有环形定位凹槽305,环形定位凹槽305用于与预热环70的边缘定位配合。具体地,环形定位凹槽305与预热环70的形状适配,使得预热环70被放置在环形定位凹槽305之内的情况下,预热环70不会在平行于其承载面21的平面内窜动,从而能够提高对预热环70支撑的稳定性。
在本申请实施例中,下衬环32的外周壁靠近其排气侧的部位可以设有凹台303,凹台303用于与上衬环31之间形成排气通道03的至少一部分。此种通过使得下衬环32的局部凹陷形成凹台303来创造额外的空间,从而使得凹台303与上衬环31的相应位置之间形成排气通道03的一部分,从而进一步加强对环形衬的利用,使其达到一物多用的效果。
在进一步的技术方案中,下衬环32的一侧可以设有气体输送孔304,气体输送孔304用于输送驱动气体,驱动气体可以是氮气、氩气等,本申请实施例不限制驱动气体的具体种类。下衬环32设有气体输送孔304的一侧是下衬环32的排气侧。具体地,下衬环32靠近其排气侧的部位设有气体输送孔304。气体输送孔304自下衬环32的内周壁(也就是下衬环32的圆形内壁)贯穿下衬环32的外周壁,且位于凹台303的上方,并用于与排气通道03连通。在具体的工艺过程中,进入排气通道03中的废气可能会产生堆积,在此种情况下,气体输送孔304输出的驱动气体能够进入到排气通道03中,从而推动废气尽快被排出。在具体的工作过程中,可以采用压力较大的驱动气体来驱动废气,也可以采用流速较高的驱动气体来驱动废气,本申请实施例不作限制。当然。本领域技术人员应合理地设计驱动气体的压力或流速,使其发挥驱动废气排出功能的情况下,不会影响气相沉积工艺的正常进行或对气相沉积工艺的影响在可接受的范围内。
排气通道03在环绕承载座20的圆周方向有一定的延伸,即排气通道03可以认为是弧形结构。基于此,凹台303可以为下衬环32的圆周方向延伸的弧形结构。气体输送孔304可以为多个,多个气体输送孔304沿圆周方向间隔分布。进一步地,多个气体输送孔304可以在圆周方向均匀分布。在此种情况下,多个气体输送孔304在不同的位置同时向排气通道03中输送驱动气体,这无疑能够实现较为均衡、且较强力度的驱动效果。
为了实现晶圆60进出工艺空间01,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室中,环形衬开设有传片口306。传片口306可以开设于上衬环31上,也可以开设于下衬环32上,本申请实施例不作限制。在一种可选的方案中,在下衬环32开设有环形凹槽302,且也开设有传片口306的情况下,环形凹槽302可以位于传片口306的下方。在此种情况下,保护气体能够从环形装配缝隙中排出的过程中会经过传片口306,从而对传片口306进行吹扫清洁。传片口306用于供晶圆60通过,以使晶圆60能够进出工艺空间01。
在一种可选的方案中,环形凹槽302可以位于进气通道02、排气通道03和工艺空间01的下方。
如上文所述,环形凹槽302可以开设于环形衬的外周壁上。当然,环形凹槽302可以开设于腔体10的内周壁上。具体地,环形衬的外周壁和/或腔体10的内周壁设有环形凹槽302,也就是说,环形衬的外周壁和腔体10的内周壁中的至少一者开设有环形凹槽302。在此种情况下,环形凹槽302可以具有多个开设位置,无疑能够提高结构设计的灵活性。当然,腔体10的内周壁和环形衬的外周壁均设有环形凹槽302的情况下,更容易形成更大的供保护气体流通的结构来满足更高的要求。
考虑到腔体10作为整个气相沉积工艺腔室的主体外围结构,发挥多重功能,为了降低在其上开设环形凹槽302对其强度造成的不良影响,在一种较为可选的方案中,环形凹槽302仅开设于环形衬的外周壁上。
在本申请实施例中,腔体10的结构可以有多种,也可以有多个组成构件。一种可选的方案中,腔体10包括环绕环形衬设置的基座环13,进气通道02贯穿环形衬和基座环13,环形衬的外周壁和/或基座环13的内周壁开设有环形凹槽302,也就是说,环形衬的外周壁和基座环13的内周壁中的至少一者设有环形凹槽302。环形衬与基座环13之间可以形成环形装配缝隙。
如上文所述,内衬30可以包括上衬环31和下衬环32,下衬环32位于上衬环31的下方,并与上衬环31对接。一种可选的方案中,上衬环31包括环绕承载座20的第一环本体313,下衬环32包括环绕承载座20的第二环本体321,环形衬包括第一环本体313和位于第一环本体313下方的第二环本体321,第一环本体313和第二环本体321同轴设置且均环绕承载座20设置,上衬环31和下衬环32的靠近内衬30的进气侧的端部之间形成进气口021,进气通道02包括所述进气口021,第一环本体313和第二环本体321中的至少一者的外周壁开设有环形凹槽302,第一环本体313和第二环本体321中的至少一者与腔体10之间具有环形装配缝隙。在此种情况下,上衬环31和下衬环32分别与腔体10之间形成环形装配缝隙,从而更容易形成与环形凹槽302连通以形成更多的气帘的效果,最终能够实现更优的保护效果。
在本文中,内衬30与腔体10之间形成的环形装配缝隙,就是环形衬与腔体10之间形成的环形装配缝隙,也可以认为是上衬环31和下衬环32中至少一者与腔体10之间形成的环形装配缝隙。
在进一步的技术方案中,上衬环31在垂直于承载座20的承载面21方向的长度可以小于下衬环32在垂直于承载面21方向上的长度,从而有利于形成排气通道03中低于承载面21的排气结构。具体地,第一环本体313在垂直于承载面21方向上的长度小于第二环本体321在垂直于承载面21方向上的长度。
进一步地,环形凹槽302可以开设于下衬环32的外周壁上,且位于排气通道03的下方,从而能够避免排气通道03中的废气向下窜入。
如上文所述,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室设有进气通道02和排气通道03,进气通道02和排气通道03均贯穿腔体10和内衬30而与工艺空间01连通。在此种情况下,环形凹槽302位于排气通道03的下方,在一种可选的方案中,排气通道03的第一部分可以包括第一排气段031和第二排气段032,进气通道02具有与工艺空间01连通的进气口021,第一排气段03具有与工艺空间01连通的排气口0311,第二排气段032通过第一排气段031与工艺空间01连通,且第一排气段031与第二排气段032相交,进气口021与排气口0311分别位于承载座20相背的两侧,进气口021的轴线和排气口0311的轴线均与承载座20的承载面21相平行,第二排气段032与排气通道03的第二部分连通,排气通道03的第二部分与第一排气段031平行。第一排气段031可以位于第二排气段032的上方,环形凹槽302可以设于排气通道03的第一部分与第二部分的衔接处的下方,具体地,环形凹槽302可以位于第二排气段032与排气通道03的第二部分的衔接处的下方。在此种结构中,环形凹槽302位于比排气通道03更低的位置,能够避免废气在第一部分与第二部分的衔接处向着工艺腔室的更深的部位窜入,达到较好的防护效果。
如后文所述,第二部分可以为第三排气段033,在此种情况下,环形凹槽302可以位于第二排气段032与第三排气段033的衔接处的下方。关于此处结构的进一步具体结构可参考后文中相应部分的描述即可,在此不再详述。
如上文所述,内衬30可以包括环形衬,内衬30还可以包括第一导流件311和第二导流件312,具体地,第一导流件311和第二导流件312则不是内衬30中环绕承载座20的部分,而环形衬则是内衬30中环绕承载座20的部分。在此种情况下,内衬30包括环形衬以及设置于环形衬上,且在内衬30的轴向凸出的第一导流件311和第二导流件312。环形衬包括第一环本体313和第二环本体321,第一导流件311和第二导流件312可以设于第一环本体313和第二环本体321的一者的朝向另一者的端面上。需要说明的是,内衬30的轴向、第一环本体313的轴向、第二环本体321的轴向、环形衬的轴向均一致,均为沿内衬30的贯通方向延伸的中轴线的方向。
如上文所述,第一导流件311和第二导流件312凸出于第一环本体313的下端面,当然,第一导流件311和第二导流件312凸出于第二环本体321的上端面。
需要说明的是,第二环本体321的上端面,指的是下衬环32安装到气相沉积工艺腔室的腔体10内的情况下,第二环本体321的竖直朝上的端面。
在进一步可选的方案中,第一导流件311和第二导流件312可以靠近内衬30的顶部设置,环形凹槽302位于第一导流件311和第二导流件312的下方。
如上文所述,本申请实施例涉及的气相沉积工艺腔室具有进气通道02,由于反应气体在进入工艺空间01之前具有较高的浓度,若直接将进气通道02开设于腔体10上,长久以往则会对腔体10产生不良的影响(例如腐蚀严重、被冲刷严重等)。基于此,本申请实施例公开一种气相沉积工艺腔室的进气衬体33。进气衬体33可以安装于腔体10的安装孔中,进气衬体33用于与上文所述的内衬30的进气口021对接。
具体地,进气衬体33可以开设有多个进气孔307,多个进气孔307在第一方向排列,且相互隔离。多个进气孔307的贯通方向一致,需要说明的是,在本文中,第一方向与进气孔307的贯通方向相垂直。多个进气孔307的至少一部分用于输入工艺气体。多个进气孔307分别与工艺空间01内相应的区域相对,通过控制多个进气孔307的输气参数,从而能够实现对工艺空间01内的不同区域的差异化控制,进而实现了对工艺空间01的分区控制。
当然,进气衬体33也可以设置一个进气孔307,在此种情况下,工艺气体可以通过这一个进气孔307被输送到工艺空间01中。本申请实施例不限制进气衬体33所开设的进气孔307的数量。
增设进气衬体33则能够使得工艺气体在输入的过程中尽量不与腔体10直接接触,从而能够达到保护腔体10的目的,避免腔体10的过快腐蚀。为了在进气衬体33损坏较为严重的情况下进行更换,可选地,进气衬体33可拆卸地安装于腔体10之内。当然,进气衬体33的耐腐蚀性可以高于腔体10的耐腐蚀性。具体地,进气衬体33的材料可以是石英材料,当然,本申请实施例不限制进气衬体33的材料。
在本申请实施例中,进气衬体33可以为整体式结构,也可以为分体式结构,本申请实施例不做限制。
在一种可选的方案中,进气衬体33为整体式结构。需要说明的是,整体式结构指的是采用一体成型工艺制造加工而成的结构。一体成型工艺可以是切割工艺、铸造工艺、注塑工艺等。进气衬体为整体式结构,从而形成一个单一结构件,无疑能够减少在腔体10上装配时的装配量,同时也能够减少装配误差。具体地,在进气衬体33为整体式结构的情况下,进气衬体33包括第一套件331和位于第一套件331之内的多个第一隔离件332,也就是说,第一隔离件332与第一套件331为整体式结构,多个第一隔离件332将第一套件331之内的空间分隔,以形成多个进气孔307。
具体地,第一套件331可以为第一扁形套件,第一扁形套件采用扁形结构,有利于形成扁形的进气孔307。当然,本申请实施例不限制第一套件331的外形,也不限制进气孔307的形状,只要能够与进气口021对接即可。
在另一种可选的方案中,进气衬体33为分体式结构。进气衬体33可以包括多个第二套件333,多个第二套件333在第一方向依次排列,相邻的两个第二套件333接触。在多个第二套件333中,每个第二套件333均用于形成一个进气孔307;或,每个第二套件333内均设有至少一个第二隔离件334,以使得第二套件333形成至少两个进气孔307;或,一部分第二套件333均形成一个进气孔307,另一部分第二套件333中均设有至少一个第二隔离件334,以使相应的第二套件333形成至少两个进气孔307。此种分体式结构的进气衬体33具有结构较为简单、设计灵活等优势,同时,在进气衬体33的局部发生损坏的情况下,可以单独更换进气衬体33的局部组成部分即可,无需更换整个进气衬体33。
同理,第二套件333可以为第二扁形套件,第二扁形套件采用扁形结构,有利于形成扁形的进气孔307。当然,本申请实施例不限制第二套件333的外形,也不限制进气孔307的形状,只要能够与进气口021对接即可。
在进一步的可选实施例中,位于进气衬体33的相背的两个侧边缘的两个第二套件333内均可以设有一个第二隔离件334,以均形成分别作为辅助气体孔和工艺气体孔的两个进气孔307,工艺气体孔处在辅助气体孔的内侧,辅助气体孔向工艺空间01内输入辅助气体,工艺气体孔向工艺空间01内输入工艺气体。辅助气体发挥辅助作用,辅助气体孔在第一方向的尺寸可以小于工艺气孔在第一方向的尺寸,从而使得辅助气体孔对应的工艺空间01内的区域较窄,而工艺气体孔对应的工艺空间01内的区域较宽,从而能够使得工艺空间01内的较宽的区域进行气相沉积工艺。
在本申请实施例中,第一隔离件332或第二隔离件334在第一方向的尺寸可以小于4mm,进而能够使得相邻的两个进气孔307之间的距离较近,而能够不影响工艺气体在从进气孔307中输出后的混合效果,同时不至于让第一隔离件332或第二隔离件334与晶圆60对应的区域的工艺气体的浓度降低而导致沉积不均匀的现象发生。
在本申请实施例中,进气衬体33可以为扁平结构,进气衬体33可以具有顶部平直壁308和底部平直壁309。顶部平直壁308与底部平直壁309均可以分别与贯通方向和第一方向相平行。进气衬体33可以具有两个弧形侧壁310,两个弧形侧壁310可以分别构成进气衬体33的相背的侧边缘,两个弧形侧壁310相对设置并向着相互远离对方的方向凸起,两个弧形侧壁310均连接在顶部平直壁308和底部平直壁309之间。在此种结构中,进气衬体33为扁平结构,能够通过顶部平直壁308和底部平直壁309进行较为稳定地安装,同时两个弧形侧壁310则由于为弧形结构而在制造过程中或制造后不易产生应力集中,从而使得进气衬体33的结构较为稳定。
在本申请实施例中,进气孔307可以为圆形孔,也可以为扁形孔,例如长方形孔、腰型孔等,考虑到气体进行层流更容易实现较为均匀的工艺效果,在一种可选的方案中,多个进气孔307均可以为扁形孔。进气孔307在第一方向的尺寸可以大于在第二方向的尺寸。第二方向分别与贯通方向和第一方向相垂直。
如上文所述,多个进气孔307可以包括辅助气体孔和工艺气体孔。在一种可选的方案中,在多个进气孔307中,分别邻近进气衬体33的相背的两个侧边缘的两个进气孔307均为辅助气体孔。位于两个辅助气体孔之间的其它进气孔307为工艺气孔。在此种情况下,位于两个侧边缘处的辅助进气孔负责输入辅助气体,从而能够在工艺空间01的两侧实现相同的工艺目的。
由于辅助气体孔输入的辅助气体发挥辅助功能,在发挥辅助功能的同时尽可能地减小对气相沉积工艺的影响。例如,辅助气体可以是氢气,也可以是氯化氢气体。辅助气体能够改善晶圆60的边缘的气流场中工艺气体的浓度。辅助气体还可以是其它种类的能够改善晶圆60的边缘的气流场中工艺气体的浓度的气体,本申请实施例不限制辅助气体的具体种类。
在进一步的技术方案中,工艺气体孔在第一方向的尺寸可以大于辅助气体孔在第一方向的尺寸。在一种可选的方案中,多个进气孔307在第一方向形成的进气宽度为第一进气宽度,两个辅助气体孔在第一方向形成的进气宽度为第二进气宽度,第二进气宽度与第一进气宽度的比值可以为1:25~1:10。在此比值范围内,辅助气体输出后形成的辅助气体的气流宽度不会占据较大的宽度,在改善晶圆60的边缘的气流场中的工艺气体的浓度的同时,不会影响晶圆60的其它区域的气流场中工艺气体的浓度。
本申请实施例公开的进气衬体33应用于气相沉积工艺腔室中。辅助气体孔可以与承载座20的边缘的内侧相对,从而能够间接与放置在承载座20上的晶圆60的边缘的内侧相对。在此种情况下,辅助气体可以是能够参与一定的反应,同时还能够有限地抑制气相沉积的气体,例如氯化氢。辅助气体能够抑制晶圆60的边缘位置的化学反应,从而使得晶圆60的边缘位置沉积的厚度较小而满足一些预设的要求。
在其它的实施例中,辅助气体孔可以与承载座20的边缘的外侧相对,从而能够间接与放置在承载座20上的晶圆60的边缘的外侧相对。在此种情况下,辅助气体对应的区域与晶圆60错开,而不参与气相沉积反应,同时还能够发挥一定的隔离作用,从而避免工艺气体在晶圆60的边缘的外侧区域产生不良沉积,有利于减轻晶圆60的边缘位置的沉积副产物。
如上文所述,内衬30可以包括环形衬,环形衬具有朝向进气衬体33的进气口021和背向进气衬体33的排气口0311,进气衬体33的进气孔307通过进气口021与工艺空间01连通,排气口0311与工艺空间01连通,即排气通道03的排气口0311与工艺空间01连通。
在环形衬为分体式结构的情况下,环形衬包括均为环形结构的上衬环31和位于上衬环31下方的下衬环32,上衬环31和下衬环32同轴设置且均环绕承载座20设置,上衬环31和下衬环32的靠近进气衬体33的端部之间形成进气口021,也就是说,上衬环31和下衬环32的靠近内衬30的进气侧的端部之间形成进气口021。上衬环31与下衬环32的靠近内衬30的排气侧的端部之间形成排气口0311。
本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室是进行气相沉积工艺的设备,决定气相沉积工艺的质量。本发明创造的发明人在实现本发明创造的过程中发现,气相沉积工艺腔室尽可能地确保工艺气体的均匀性,是决定气相沉积工艺质量的重要因素。本发明创造的发明人进一步发现:在进行气相沉积工艺时,工艺气体在流向靠近排气通道03的区域时会向排气通道03汇集,进而过快地通过排气通道03排走。工艺气体在工艺空间01之内的汇集以及过快地从气相沉积工艺腔室中排出,较容易导致气相沉积工艺腔室之内靠近排气通道03的区域的工艺气体存在分布不均匀的现象。
为了提高工艺空间01内靠近排气通道03的区域的工艺气体的均匀性,发明人在排气通道03处设置了匀流件。匀流件开设有呈阵列分布的多个匀流孔。匀流件能够实现多处的工艺气体流入相应的匀流孔,进而进入到排气通道03。这在一定程度上能够缓解工艺气体的汇集。与此同时,匀流件还能够发挥一定的阻挡作用,进而避免工艺气体过快地排出。
但是,发明人进一步发现此种结构仍存在弊端。匀流件对工艺气体的阻挡较大,进而导致工艺气体的排气速度过慢,进而较容易导致工艺气体较多的在气相沉积工艺腔室之内靠近排气通道03的内壁或部件上沉积,这是工艺人员不希望看到的工艺结果。与此同时,匀流件的匀流孔的孔径较小,工艺气体在通过匀流孔时的流通面积骤然变小,进而较容易导致气相沉积工艺腔室之内靠近排气通道03的区域的工艺气体产生气流紊乱,最终导致此区域(即气相沉积工艺腔室之内靠近排气通道03的区域)内的工艺气体的均匀性仍不高。换句话说,此区域内的工艺气体的均匀性仍然不佳,还是可能会影响气相沉积形成的薄膜的厚度均匀性,最终导致工艺质量仍然不佳。
基于此,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室还对排气通道03进行设计,其中,排气通道03包括相互连通的第一排气段031和第二排气段032。
进气通道02具有进气口021,进气口021与工艺空间01连通。进气通道02用于通过进气口021向工艺空间01内至少输送气相沉积工艺所需的工艺气体。第一排气段031具有排气口0311,排气口0311与工艺空间01连通。在气相沉积工艺过程中,参与完气相沉积工艺的工艺气体(即废气)能先通过排气口0311从工艺空间01进入到第一排气段031,接着再从第一排气段031流入第二排气段032,进而实现通过排气通道03排走的目的。
在本申请实施例中,进气口021与排气口0311分别位于承载座20相背的两侧,且进气口021的轴线与排气口0311的轴线均可以与承载座20的承载面21相平行,以使通过进气口021进入到工艺空间01中的工艺气体在平行于承载面21的方向流过承载座20的上方,并接着在平行于承载面21的方向进入到排气口0311。换句话说,工艺气体在从进气口021流出直至流入排气口0311的过程中会以与承载面21相平行的方向以层流的方式流经承载面21。
为了实现在与承载面21平行的方向流动的目的,在一种可选的实施例中,进气口021、排气口0311和承载面21可以处在工艺空间01内的同一高度处,即进气口021的较低的下沿、排气口0311的较低的下沿与承载面21均处在工艺空间01内的同一高度处;或者,进气口021的轴线、排气口0311的轴线与承载面21均处在工艺空间01内的同一高度处。在其它的实施例中,承载面21的高度可以略小于进气口021和排气口0311的高度,从而使得晶圆60被放置在承载面21上之后,晶圆60背向承载面21的表面(即沉积薄膜的基面)恰好与进气口021和排气口0311处在工艺空间01内的同一高度处。在此种情况下,承载面21的高度与进气口021高度之差在预设差值内,或者,承载面21的高度与排气口0311的高度之差在预设差值内。本申请实施例不限制预设差值的大小,本领域技术人员可以根据不同种类、型号的晶圆60的厚度来合理确定预设差值的大小。
当然,无论何种结构,均需要在进行气相沉积工艺的过程中,工艺气体能够在与承载面21相平行的方向掠过晶圆60的基面,以尽可能地实现工艺气体进行层流,进而尽可能地避免出现气流紊乱。需要说明的是,本文中,工艺气体形成的气流以层流的方式流经承载面21,可以认为是工艺气体的流动方向与承载面21相平行,工艺气体不会在与承载面21非平行的方向发生扰动(即上文所述的紊流)。
如上文所述,排气通道03包括相互连通的第一排气段031和第二排气段032。具体地,第二排气段032通过第一排气段031与工艺空间01连通,且第一排气段031与第二排气段032相交。换句话说,第一排气段031的延伸方向与第二排气段032的延伸方向不一致。相交的第一排气段031和第二排气段032,能使得工艺气体在通过排气口0311进入到第一排气段031后,会接着通过换向而进入到第二排气段032中,最终实现排放。在此过程中,工艺气体在流向第二排气段032的过程中需要换向,从而实现一定程度的被阻挡,进而被降速。可选地,第一排气段031与第二排气段032可以相垂直,即第一排气段031的延伸方向与第二排气段032的延伸方向之间的夹角为90°。当然,第一排气段031的延伸方向和第二排气段032的延伸方向之间还可以为其它夹角,例如30°、45°、60°、80°等,本申请实施例不限制第一排气段031的延伸方向与第二排气段032的延伸方向之间的夹角。
在进行气相沉积工艺时,工艺气体从进气口021进入到工艺空间01内并经过承载座20承载的晶圆60后实现在晶圆60上的沉积。工艺气体经过晶圆60后最终通过排气口0311而进入到第一排气段031中,由于第一排气段031和第二排气段032相交,因此工艺气体会通过换向而进入到第二排气段032中,最终实现排放。
本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室,通过将排气通道03设计成包括第一排气段031和第二排气段032的结构,并使得第一排气段031和第二排气段032相交,从而能够使得工艺气体在参加完气相沉积工艺之后排出的过程中,能够由于换向而被降速,进而能使得工艺空间01内靠近排气通道03的区域的工艺气体的流动速度能够被降低,进而避免工艺气体过快排放而导致的气流紊乱问题,从而达到提高工艺气体的均匀性的目的,最终能够提高气相沉积工艺形成的薄膜的厚度均匀性。
与此同时,此种结构能够避免再在工艺空间01之内靠近排气通道03的部位设置匀流件,因此不会存在对工艺气体的过多的阻挡。而且,在排气的过程中,工艺气体能够直接从工艺空间01通过排气口0311而进入到排气通道03中,进而能够缓解流通面积突然变小而导致的气流紊乱现象,这能够进一步提升工艺空间01内靠近排气通道03的区域内的工艺气体的均匀性。
此外,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室,无需额外再在排气路径上增设匀流件,因此能够节省由于增设匀流件,而产生的额外制造成本。
在本申请实施例公开的工艺腔室中,腔体10的结构可以有多种,相应地,形成第一排气段031和第二排气段032的结构也可以有多种,本申请实施例不限制腔体10的具体结构,相应地,本申请实施例不限制形成第一排气段031和第二排气段032的结构。
如上文所述,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室包括腔体10以及设于腔体10之内的承载座20和内衬30,内衬30可以为上文实施例中所述的内衬,内衬30可以为分体式结构。至少环形衬和承载座20围成工艺空间01。内衬30具有朝向进气衬体33的进气口021和背向进气衬体33的排气口0311。
内衬30可以包括均为环形结构的上衬环31和位于上衬环31的下方的下衬环32,上衬环31和下衬环32同轴设置且均环绕承载座20设置。上衬环31和下衬环32的靠近内衬30的进气侧的端部之间形成进气口021。具体地,上衬环31和下衬环32之间形成第一排气段031和第二排气段032。需要说明的是,本申请实施例中,第一排气段031和第二排气段032可以构成整个排气通道03,也可以仅构成排气通道03的一部分。例如,排气通道03可以包括第一部分,第一部分包括第一排气段031和第二排气段032。
在此种情况下,上衬环31和下衬环32还能够发挥形成第一排气段031和第二排气段032的作用,进而使得上衬环31和下衬环32在发挥防护功能的基础之上进一步具备其它功能,达到一物两用的效果。
在内衬30包括上衬环31和下衬环32的情况下,上衬环31位于下衬环32的上方。在进一步的技术方案中,第一排气段031内邻近排气口0311的部位可以设有凸起315,上衬环31用于构成第一排气段031的顶壁,下衬环32用于构成第一排气段031的底壁,凸起315设于上衬环31的用于构成第一排气段031的顶壁的部位上。凸起315设于第一排气段031的顶壁,此种结构设计能够使得排气口0311的流通面积较小,进而使得排气口0311的流通面积较容易小于排气通道03的其它部位的流通面积,从而使得排气通道03容易形成一种小进口、大出口的排气结构,排气通道03具有较小的进口在一定程度上也能够缓解工艺气体过快排出的现象,排气通道03具有较大的出口,能够使得工艺气体一旦进入排气通道03则不至于排出速度太慢而导致气体堆积。由于排气通道03的前侧为小进口,且靠近工艺空间01,处于高温环境中,在工艺过程中的产生的副产物(coating)粘附在前侧,通过后续向工艺空间01内通入刻蚀气体,可以刻蚀去除coating,并通过后侧加速排出,可明显减少coating,避免出现后侧产生coating而较难刻蚀去除的问题。
另外,凸起315相当于在排气口0311处额外增加了一部分区域,而且排气口0311较为靠近温度较高的工艺空间01,从而能够使得在排气过程中工艺气体能够尽可能地沉积在凸起315的朝向工艺空间01的表面上。凸起315的朝向工艺空间01的表面实质也是气相沉积工艺腔室的内壁的一部分,比较容易在后续的清洗刻蚀工艺中将凸起315上沉积的副产物清洗掉,避免工艺气体较多地沉积在排气通道中较深的部位上而存在不易被清洗刻蚀掉的现象出现。
需要说明的是,本文中所述的上衬环31位于下衬环32的上方,指的是在竖直方向上,上衬环31与下衬环32相对的部位中,上衬环31的部位要高于下衬环32的相对的部位。当然,也可以是,上衬环31的所有部位均高于整个下衬环32。
如上文所述,上衬环31与下衬环32能够形成第一排气段031和第二排气段032,具体地,可以使得上衬环31和下衬环32不同的部位之间间隔分布,来分别形成第一排气段031和第二排气段032。基于此,一种可选的方案中,上衬环31的背向承载座20的外侧边缘可以设有挡板314,挡板314位于下衬环32的背向承载座20的外侧(即下衬环32的外周壁),挡板314与下衬环32的背向承载座20的外周壁(实质是下衬环32的外周壁的部分区域)之间形成第二排气段032。上衬环31的朝向承载座20的内侧边缘与下衬环32的朝向承载座20的内侧边缘之间形成排气口0311。
上衬环31可以具有位于排气口0311与第二排气段032之间,且竖直朝下的下端面(即第一环本体313的下端面),下衬环32具有位于排气口0311与第二排气段032之间,且竖直朝上的上端面(即第二环本体321的上端面),下端面与上端面之间可以形成第一排气段031。
此种通过上衬环31和下衬环32的不同部位之间间隔设置,来分别形成第一排气段031和第二排气段032的方式,具有结构简单的优势。
具体地,上衬环31可以包括第一环本体313和位于内衬30的排气侧,且凸出于第一环本体313的下端面的挡板314,挡板314位于第一环本体313的外侧边缘。
为了更容易形成第二排气段032或者形成流通面积较大的第二排气段032,在一种可选的方案中,下衬环32的外周壁的靠近其排气侧的部位可以设有凹台303,凹台303与挡板314相对,且间隔设置,以形成第二排气段032。具体地,下衬环32包括第二环本体321,第二环本体321的外周壁靠近排气侧的部位设有凹台303。
如上文所述,第一排气段031和第二排气段032相交,进而能够使得工艺气体从第一排气段031进入到第二排气段032的过程中需要发生换向。在换向的过程中,工艺气体较容易发生涡流,特别是在第一排气段031和第二排气段032的衔接处较容易发生一定程度的堵塞。在此种情况下,工艺气体较容易在第一排气段031和第二排气段032的内部产生沉积。基于此,在进一步的技术方案中,内衬30可以设有气体输送孔304。气体输送孔304可以自内衬30的圆形内壁贯穿至内衬30的外周壁,且用于与排气通道03连通。具体地,驱动气体输送孔304可以设于下衬环32,且自下衬环32的圆形内壁贯穿至下衬环32的外周壁。气体输送孔304与第二排气段032连通,气体输送孔304可以用于向第二排气段032的远离第一排气段031的端部输送驱动气体,以使得驱动气体能驱动第二排气段032中的工艺气体加速排出。此种结构能够使得已进入到排气通道内的工艺气体不容易发生堵塞,进而能够较为顺畅地排走。
在一种可选的实施例中,气体输送孔304可以与第二排气段032垂直,当然,本申请实施例不限制驱动气体的流动方向与第二排气段032输送的工艺气体的流动方向之间的夹角,只要气体输送孔304输送的驱动气体能够被输送到第二排气段032的远离第一排气段031的端部,以助力工艺气体更快地从第二排气段032中排出即可。
在本申请实施例中,气体输送孔304的结构可以有多种,例如,气体输送孔304可以为等径孔,也可以为非等径孔。本申请实施例不限制气体输送孔304的具体形状,只要气体输送孔304能够将驱动气体输送到第二排气段032中,并驱动第二排气段032中的工艺气体加速流动即可。在进一步的技术方案中,气体输送孔304可以在靠近第二排气段032的方向(即靠近排气侧的方向)上流通面积递减,换句话说,在驱动气体的输送方向上,气体输送孔304的流通面积递减。在此种情况下,驱动气体在流经气体输送孔304时,由于气体输送孔304的流通面积递减,而被加速从而达到更好的驱动效果。此种结构利用的是文丘里效应,驱动气体在流过流通面积递减的气体输送孔304的过程中由于流通面积的变小,从而能够被加速。被加速后的驱动气体能够以更大的速度流出,进而能够更好地驱动第二排气段032中的工艺气体排走。
气体输送孔304可以为一个,也可以为多个。在本申请实施例中,第一排气段031和第二排气段032均为沿内衬30的圆周方向延伸的弧形结构。在一种较为可选的方案中,气体输送孔304为多个,多个气体输送孔304在弧形结构对应的区域内沿弧形结构的延伸方向间隔分布。在此种情况下,多个气体输送孔304能够从更广的维度上输送至第二排气段032的背离第一排气段031的端部,从而能够发挥更佳的驱动效果。
在本申请实施例中,工艺气体可以从第二排气段032直接排出到工艺腔室之外,还可以通过额外的结构间接地排出到工艺腔室之外。在一种具体的实施方式中,气相沉积工艺腔室可以设有第三排气段033,第一排气段031和第三排气段033可以分别与第二排气段032的两端连通,且分别朝着相反的方向延伸。第一排气段031相对于第二排气段032向着靠近工艺空间01的方向延伸,那么第三排气段033向着相反的方向延伸,从而有利于将工艺气体向远离工艺空间01的方向引出并排放。可选地,第三排气段033可以与第二排气段032相垂直。当然,本申请实施例不限制第三排气段033与第二排气段032之间的具体夹角。第三排气段033也是本文中排气通道03的一部分,具体地,第三排气段033可以认为是排气通道03的第二部分。
本申请实施例不限制第三排气段033具体设置在气相沉积工艺腔室的哪个构件上,在一种可选的方案中,腔体10可以包括基座环13,基座环13可以环绕承载座20设置,第三排气段033可以开设于基座环13上,且沿着基座环13的径向延伸。
更为具体地,承载面21可以与水平面平行,第一排气段031可以是与承载面21平行的水平排气段,第二排气段032可以与第一排气段031相垂直,即第二排气段032可以是与承载面21相垂直的竖直排放段。第三排气段033可以与第一排气段031相平行,在第一排气段031与水平面平行的情况下,第三排气段033可以沿着远离工艺空间01的方向水平地延伸至腔体10的外侧壁上,腔体10的外侧壁可以是腔体10沿竖直方向延伸的侧壁,进而方便与后续的排气管道连接。
为了更方便工艺气体的排出,在进一步的技术方案中,气体输送孔304可以设于第三排气段033与第二排气段032的衔接处,此种布设位置更有利于气体输送孔304输出的驱动气体把工艺气体从第二排气段032中驱动到第三排气段033中,进而能较好地避免工艺气体在第二排气段032中滞留。
在进一步的技术方案中,第三排气段033与第一排气段031可以平行,第三排气段033具有远离第一排气段031的第一孔壁和靠近第一排气段031的第二孔壁,气体输送孔304与第一孔壁之间的距离可以为第三距离,气体输送孔304与第二孔壁之间的距离可以为第四距离,第三距离可以大于第四距离。在此种情况下,气体输送孔304较为远离第二排气段032的出口,从而更有利于第二排气段032内的工艺气体被加速排出。
如上文所述,气体输送孔304用于输送驱动气体。具体地,气体输送孔304可以直接与驱动气体气源连通。当然,气体输送孔304可以间接与驱动气体气源连通,基于此,一种可选的方案中,腔体10可以设有驱动气体腔04,气体输送孔304可以连通驱动气体腔04与第二排气段032,驱动气体腔04与驱动气体气源连通。在此种情况下,气体输送孔304可以设置成孔径较小的孔,而驱动气体腔04可以设置成较大的体积,驱动气体从驱动气体腔04进入到气体输送孔304,实质是从体积较大的空间进入体积较小的空间,此过程中会驱动气体由于流通面积的减小而被实现一级加速。在气体输送孔304在靠近第二排气段032的方向上流通面积递减的情况下,驱动气体进入到气体输送孔304中后还能够被二级加速,最终能够使得驱动气体以更高的流速流出,最终达到更好的驱动工艺气体的作用。
如上文所述,腔体10的结构可以有多种,在一种可选的方案中,腔体10可以包括进气座14和基座环13,基座环13环绕承载座20、内衬30设置。进气座14设有多个气体输入通道141,多个气体输入通道141间隔设置,气体输入通道141的宽度在进气方向递增。
需要说明的是,气体输入通道141的宽度垂直于进气方向,并与承载座20的承载面21相平行。此种结构能够使得气体输入通道141的横截面的面积在进气方向递减。需要说明的是,气体输入通道141的横截面为气体输入通道141在垂直于进气方向(可以认为是进气孔307的贯通方向)的截面。气体输入通道141的横截面的面积在进气方向递增,能够使得气体输入通道141形成类似于喇叭口的结构。此种结构能够使得相邻的两个气体输入通道141的出气端口之间的间距较小,从而能够使得通过多个气体输入通道141输出的工艺气体能够提前混合,进而能够延长预先混合的时间,从而更容易实现后续在工艺空间01内较为均匀的混合,这无疑有利于提升气相沉积质量。需要说明的是,在气相沉积工艺腔室包括气体输入通道141的情况下,进气通道02可以包括气体输入通道141、进气孔307和进气口021。
在更为具体的结构中,腔体10还可以包括顶罩11和底罩12。顶罩11和底罩12分别对接在基座环13的两个端口处,从而与基座环13构成腔体10的大部分外围结构。顶罩11、底罩12和基座环13围成腔体10的腔体空间05,工艺空间01是腔体空间05的至少一部分,腔体空间05还可以包括上文所述的驱动气体腔04。承载座20设于腔体空间05内。上衬环31可拆卸地设于顶罩11的内壁和基座环13的部分内壁上。上衬环31用于防护顶罩11和基座环13。下衬环32可拆卸地设于基座环13的部分内壁上,至少由上衬环31、下衬环32、承载座20围成工艺空间01。下衬环32用于与其它构件配合形成工艺空间01,还用于防护基座环13。
上衬环31和下衬环32不但用于形成第一排气段031和第二排气段032,还能够在气相沉积工艺中承接工艺气体沉积产生的薄膜,避免这些工艺气体直接在顶罩11、底罩12和基座环13上沉积。一旦需要清洗,操作人员只需要将上衬环31和下衬环32拆卸下进行清洗即可,无需对较为笨重的顶罩11、底罩12和基座环13进行清洗,而且,上衬环31和下衬环32还能够防护顶罩11、底罩12和基座环13。
当然,在腔体10包含顶罩11、底罩12、基座环13,且腔体10设有驱动气体腔04的情况下,底罩12、承载座20、下衬环32可以围成驱动气体腔04,驱动气体腔04可以位于承载座20的下方。
在一种可选的方案中,顶罩11至少可以用于构成腔体10的位于内衬30的上方的腔体顶壁111,腔体顶壁111位于承载座20上方,且向着靠近承载座20的方向凸出。此种设计能够在工艺气体被消耗而浓度变低的过程中,腔体顶壁111向着靠近承载座20的方向凸出,从而减小与承载座20之间的距离,进而减小工艺气体所处的空间的大小,最终协助工艺气体在流向排气侧的过程中浓度得以提升。具体地,腔体顶壁111可以为向着承载座20的方向凸出的球面顶壁。
在进一步的技术方案中,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室中,腔体10还可以包括多个进气管路15,所述的多个进气管路15连接在进气座14上,且分别与相应的气体输入通道141连通,所述的多个进气管路15均可以设有流量控制阀,流量控制阀分别控制相应的进气管路15的进气量,从而能够使得与多个进气管路15相连的多个气体输入通道141之间相互配合,通过进气流量的配合从而使得进入到工艺空间01内的气流尽可能地均匀。与此同时,流量控制阀能够更容易实现流量的控制。
可选地,上文所述的第三排气段033可以开设于基座环13上。在进一步的技术方案中,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室中,腔体10还可以包括排气座16,排气座16设于基座环13的外侧壁上,排气座16与第三排气段033连通。
在气相沉积工艺中,工艺空间01内的温度需要满足预设要求,基于此,本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室还可以包括上方加热模块40,上方加热模块40设于腔体10上,上方加热模块40位于承载座20的上方。上方加热模块40用于从承载座20的上方朝向承载座20加热,进而实现在气相沉积工艺中向承载座20上承载的晶圆60实施加热。
在本申请实施例中,上方加热模块40的结构及种类可以有多种,本申请实施例不限制上方加热模块40的具体结构及种类。例如,上方加热模块40可以包括多个发光加热件,所述的多个发光加热件围成一圈,而分布在承载座20的上方,并从承载座20的上方朝向承载座20上的晶圆60发光,以实现加热。当然,此种分布方式只能使得承载座20的晶圆60上的某一圈区域温度较高,其它区域的温度可能会偏低,总体而言,此种结构的上方加热模块40仍会导致工艺空间01内的温度不均匀。
基于此,在其它的实施例中,本申请实施例公开一种更为具体的上方加热模块40,所公开的上方加热模块40可以包括多个第一外区加热灯41、多个第一内区加热灯42、第一反射件43和第二反射件44。承载座20包括中心区域和环绕中心区域的环形区域。多个第一外区加热灯41和多个第一内区加热灯42均沿环形区域的圆周方向分布,且多个第一外区加热灯41位于多个第一内区加热灯42的外侧。第一反射件43用于将多个第一外区加热灯41投射的光线反射至环形区域,第二反射件44用于将多个第一内区加热灯42投射的光线反射至中心区域。此方案能够实现上方加热模块40对承载座20进行分区加热,从而能够较好地兼顾承载座20的不同区域的温度调节。
与此同时,在具体的加热过程中,可以分别对多个第一外区加热灯41进行单独控制,也可以分别对多个第一内区加热灯42进行单独控制,从而实现较为灵活的温度控制,更有利于提升工艺空间01内温度场的均匀性。
由于多个第一外区加热灯41和多个第一内区加热灯42均能够投射到承载座20的上方,考虑到环形区域靠近承载座20的边缘,而中心区域位于承载座20的中心,较容易出现热量汇集而导致其温度高于环形区域。基于此,在进一步的技术方案中,所述的多个第一外区加热灯41的高度小于所述的多个第一内区加热灯42的高度,换句话说,所述的多个第一外区加热灯41距承载座20的距离小于所述的多个第一内区加热灯42距承载座20的距离。在此种情况下,所述的多个第一内区加热灯42由于距离较大,因此不会再为中心区域输送太多的热量,从而较容易使得中心区域与外围的环形区域的温度达到一致。
同理,为了更好地确保工艺温度,本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括下方加热模块50,下方加热模块50设于腔体10上,下方加热模块50位于承载座20的下方,下方加热模块50用于在承载座20的下方朝着承载座20加热。
在本申请实施例中,下方加热模块50的结构及种类可以有多种,本申请实施例不限制下方加热模块50的具体结构及种类。例如,下方加热模块50也可以包括多个发光加热件,所述的多个发光加热件围成一圈,而分布在承载座20的下方,并从承载座20的下方向承载座20发光,以实现加热。当然,此种分布方式只能使得承载座20的晶圆60上的某一圈区域温度较高,其它区域的温度可能会偏低,进而会导致工艺空间01内的温度不均匀。
同理,本申请实施例公开一种具体结构的下方加热模块50,所公开的下方加热模块50可以包括多个第二外区加热灯51、多个第二内区加热灯52、第三反射件53和第四反射件54。同样,承载座20包括中心区域和环绕中心区域的环形区域的情况下,所述的多个第二外区加热灯51和所述的多个第二内区加热灯52均沿环形区域的圆周方向分布,且所述的多个第二外区加热灯51位于所述的多个第二内区加热灯52的外侧。第三反射件53用于将所述的多个第二外区加热灯51投射的光线反射至所述环形区域,第四反射件54用于将所述的多个第二内区加热灯52投射的光线反射至所述中心区域。此方案中能够实现下方加热模块50对承载座20进行分区加热,从而能够较好地兼顾承载座20的不同区域的温度调节。
与此同时,在具体的加热过程中,可以分别对多个第二外区加热灯51进行单独控制,也可以分别对多个第二内区加热灯52进行单独控制,从而实现较为灵活的温度控制,更有利于提升工艺空间01内温度场的均匀性。
同理,由于多个第二外区加热灯51和多个第二内区加热灯52均能够投射到承载座20上,考虑到环形区域靠近承载座20的边缘,而中心区域位于承载座20的中心,较容易出现热量汇集而导致其温度高于环形区域,基于此,在进一步的技术方案中,所述的多个第二内区加热灯52的高度小于所述的多个第二外区加热灯51的高度,换句话说,所述的多个第二内区加热灯52距承载座20的距离大于所述的多个第二外区加热灯51距承载座20的距离。在此种情况下,所述的多个第二内区加热灯52由于距离较大,因此不会再为中心区域输送太多的热量,从而能够使得中心区域与外围的环形区域的温度达到一致。
为了进一步优化调节效果,在进一步的技术方案中,第一反射件43、第二反射件44、第三反射件53和第四反射件54中的至少一者的反射角度可调。具体的,可以为第一反射件43、第二反射件44、第三反射件53和第四反射件54中的至少一者单独配置驱动机构,驱动机构驱动第一反射件43、第二反射件44、第三反射件53和第四反射件54转动,进而调节反射面的倾斜角度,进而达到反射角度可调的目的。驱动机构的种类可以有多种,例如可以为连杆驱动机构、电机驱动机构,本申请实施例不限制驱动机构的具体种类。
基于本申请实施例公开的气相沉积工艺腔室,本申请实施例公开一种半导体工艺设备,所公开的半导体工艺设备包括传输腔和上文实施例所述的气相沉积工艺腔室,其中,传输腔与气相沉积工艺腔室配合,从而实现晶圆60进出气相沉积工艺腔室。
本申请实施例公开的半导体工艺设备可以是外延生长工艺设备,还可以为其它的利用气相沉积工艺在晶圆60上沉积薄膜的工艺设备,本申请实施例不限制半导体工艺设备的具体种类。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例的不同,各个实施例的不同的技术特征只要不矛盾,均可以组合形成更具体的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本发明的保护之内。
Claims (67)
1.一种用于气相沉积工艺腔室的上衬环,其特征在于,包括第一环本体(313)、第一导流件(311)和第二导流件(312),其中:
所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)相对设置,且凸出于所述第一环本体(313)的下端面,所述第一导流件(311)的第一端和所述第二导流件(312)的第一端均位于所述上衬环(31)的进气侧,所述第一导流件(311)的第二端和所述第二导流件(312)的第二端均位于所述上衬环(31)的排气侧,所述上衬环(31)的进气侧和所述上衬环(31)的排气侧为所述上衬环(31)的相背的两侧,在从所述进气侧至所述排气侧的方向上,所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的距离逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)以第一轴线为对称轴线对称分布,所述第一轴线为所述上衬环(31)沿所述上衬环(31)的进气侧至所述上衬环(31)的排气侧的方向延伸的中轴线。
3.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的材料均为石英材料。
4.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)的第一端与所述第二导流件(312)的第一端的距离为第一距离,所述第一导流件(311)的第二端与所述第二导流件(312)的第二端的距离为第二距离,其中:
所述第一距离与所述上衬环(31)的内径之比大于1;和/或,
所述第二距离与所述上衬环(31)的内径之比小于1;和/或,
所述第一距离与所述第二距离的差值与所述上衬环(31)的内径之比大于或等于1/6,且小于或等于1/3;和/或,
所述第一距离与所述第二距离的比值为1.2~1.4;和/或,
所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与所述上衬环(31)的内径之比为0.5~1.6,或者所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与所述上衬环(31)的内径之比为0.75~1.25,所述第一轴线为所述上衬环(31)沿所述上衬环(31)的进气侧至所述上衬环(31)的排气侧的方向延伸的中轴线。
5.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的相对的内侧边缘均包括朝着远离对方的方向凸出的弧形导流段(101)。
6.根据权利要求5所述的上衬环,其特征在于,所述上衬环(31)的内径与所述弧形导流段(101)所在圆的直径之比大于或等于0.6,且小于或等于0.8。
7.根据权利要求5所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)位于所述上衬环(31)的进气侧的一段与所述第二导流件(312)的位于所述上衬环(31)的进气侧的一段之间的距离减小幅度为第一距离减小幅度,所述第一导流件(311)位于所述上衬环(31)的排气侧的一段与所述第二导流件(312)的位于所述上衬环(31)的排气侧的一段之间的距离减小幅度为第二距离减小幅度,第一距离减小幅度小于第二距离减小幅度。
8.根据权利要求7所述的上衬环,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的相对的内侧边缘均还包括分别与所述弧形导流段(101)两端连接的第一平直导流段(102)和第二平直导流段(103),所述第一平直导流段(102)和所述第二平直导流段(103)均与所述上衬环(31)的圆形内壁相切,所述弧形导流段(101)外切于所述上衬环(31)的圆形内壁。
9.根据权利要求8所述的上衬环,其特征在于,所述第一平直导流段(102)和所述第二平直导流段(103)均相对于第一轴线倾斜,所述第一平直导流段(102)与所述第一轴线之间的夹角,小于所述第二平直导流段(103)与所述第一轴线之间的夹角,所述第一轴线为所述上衬环(31)自所述上衬环(31)的进气侧至所述上衬环(31)的排气侧方向延伸的中轴线。
10.根据权利要求9所述的上衬环,其特征在于,所述第一平直导流段(102)与所述第一轴线之间的夹角为3~10°,所述第二平直导流段(103)与所述第一轴线之间的夹角为10~20°。
11.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述上衬环(31)的进气侧形成有进气缺口(301),所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)与所述第一环本体(313)形成所述进气缺口(301)。
12.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,自所述上衬环(31)的进气侧至所述上衬环(31)的排气侧的方向上,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的尺寸为350mm~400mm;和/或,
所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)在凸出于所述第一环本体(313)的下端面的方向上的尺寸为24mm~30mm。
13.根据权利要求1所述的上衬环,其特征在于,所述上衬环(31)包括位于所述排气侧的挡板(314),所述挡板(314)凸出于所述第一环本体(313)的下端面,且位于所述第一环本体(313)的外侧边缘,所述挡板(314)用于与下衬环(32)的外周壁的局部形成所述气相沉积工艺腔室的排气通道(03)的一部分。
14.一种用于气相沉积工艺腔室的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)包括第二环本体(321),所述第二环本体(321)开设有传片口(306),所述第二环本体(321)的外周壁开设有环形凹槽(302),所述环形凹槽(302)位于所述传片口(306)的下方,所述下衬环(32)的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积,所述环形凹槽(302)的横截面积为第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于600。
15.根据权利要求14所述的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)的内径范围为400mm-600mm,所述第一面积与所述第二面积的比值小于2000;
或者,所述下衬环(32)的内径范围为300mm-500mm,所述第一面积与所述第二面积的比值小于1500。
16.根据权利要求15所述的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)的内径范围为400mm-600mm时,所述第一面积与所述第二面积的比值为1050-1350;
或者,所述下衬环(32)的内径范围为300mm-500mm,所述第一面积与所述第二面积的比值为750-900。
17.根据权利要求14所述的下衬环,其特征在于,所述环形凹槽(302)用于通过环形装配缝隙与所述气相沉积工艺腔室的工艺空间(01)、进气通道(02)和排气通道(03)均连通,所述环形装配缝隙形成在所述下衬环(32)与所述气相沉积工艺腔室的腔体(10)之间。
18.根据权利要求14所述的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)还包括设于所述第二环本体(321)的顶端,且向所述第二环本体(321)的内侧延伸的环形凸缘(322),所述环形凸缘(322)用于支撑环绕所述气相沉积工艺腔室的承载座(20)设置的预热环(70)。
19.根据权利要求18所述的下衬环,其特征在于,所述环形凸缘(322)的内侧边缘设有环形定位凹槽(305),所述环形定位凹槽(305)用于与所述预热环(70)的边缘定位配合。
20.根据权利要求14所述的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)的外周壁的靠近其排气侧的部位设有凹台(303),所述凹台(303)用于与所述气相沉积工艺腔室的上衬环(31)之间形成所述气相沉积工艺腔室的排气通道(03)的至少一部分。
21.根据权利要求20所述的下衬环,其特征在于,所述下衬环(32)的一侧设有气体输送孔(304),所述气体输送孔(304)自所述下衬环(32)的圆形内壁贯穿至所述下衬环(32)的外周壁,且位于所述凹台(303)的上方,并用于与所述排气通道(03)连通。
22.根据权利要求21所述的下衬环,其特征在于,所述凹台(303)为沿所述下衬环(32)的圆周方向延伸的弧形结构,所述气体输送孔(304)为多个,且多个所述气体输送孔(304)沿所述圆周方向间隔分布。
23.根据权利要求21或22所述的下衬环,其特征在于,所述气体输送孔(304)的流通面积在朝向靠近所述凹台(303)的方向上递减。
24.一种用于气相沉积工艺腔室的内衬,其特征在于,包括权利要求1-权利要求13中任一项所述的上衬环(31)和/或权利要求14-权利要求23中任一项所述的下衬环(32)。
25.根据权利要求24所述的内衬,其特征在于,所述上衬环(31)和所述下衬环(32)的位于所述内衬(30)的进气侧的端部之间形成进气口(021)。
26.根据权利要求24所述的内衬,其特征在于,所述上衬环(31)和所述下衬环(32)的位于所述内衬(30)的排气侧的端部之间形成排气口(0311)。
27.一种用于气相沉积工艺腔室的内衬,其特征在于,所述内衬(30)包括位于所述内衬(30)的进气侧与所述内衬(30)的排气侧之间,且相对设置的第一导流件(311)和第二导流件(312),所述第一导流件(311)的第一端和所述第二导流件(312)的第一端均位于所述内衬(30)的进气侧,所述第一导流件(311)的第二端和所述第二导流件(312)的第二端均位于所述内衬(30)的排气侧,所述内衬(30)的进气侧和所述内衬(30)的排气侧为所述内衬(30)相背的两侧,从所述进气侧至所述排气侧的方向上,所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的距离逐渐减小,和/或,
所述内衬(30)的外周壁开设有环形凹槽(302),所述环形凹槽(302)位于所述内衬(30)的传片口(306)的下方,所述内衬(30)的圆形内壁围成的圆形区域的面积为第一面积,所述环形凹槽(302)的横截面积为第二面积,所述第一面积与所述第二面积的比值大于600。
28.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)和第二导流件(312)以第一轴线为对称轴线对称分布,所述第一轴线为所述内衬(30)沿所述内衬(30)的进气侧至所述内衬(30)的排气侧的方向延伸的中轴线。
29.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的材料均为石英材料。
30.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)的第一端与所述第二导流件(312)的第一端的距离为第一距离,所述第一导流件(311)的第二端与所述第二导流件(312)的第二端的距离为第二距离,其中:
所述第一距离与所述内衬(30)的内径之比大于1;和/或,
所述第二距离与所述内衬(30)的内径之比小于1;和/或,
所述第一距离与所述第二距离的差值与所述内衬(30)的内径之比大于或等于1/6,且小于或等于1/3;和/或,
所述第一距离与所述第二距离的比值为1.2~1.4;和/或,
所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与所述内衬(30)的内径之比为0.5~1.6,或者,所述第一导流件(311)与所述第二导流件(312)之间的在垂直于第一轴线方向上的距离与所述内衬(30)的内径之比为0.75~1.25,所述第一轴线为所述内衬(30)沿所述内衬(30)的进气侧至所述内衬(30)的排气侧的方向延伸的中轴线。
31.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的相对的内侧边缘均包括朝着远离对方的方向凸出的弧形导流段(101)。
32.根据权利要求31所述的内衬,其特征在于,所述内衬(30)的内径与所述弧形导流段(101)所在圆的直径之比大于或等于0.6,且小于或等于0.8。
33.根据权利要求31所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)位于所述内衬(30)的进气侧的一段与所述第二导流件(312)的位于所述内衬(30)的进气侧的一段之间的距离减小幅度为第一距离减小幅度,所述第一导流件(311)位于所述内衬(30)的排气侧的一段与所述第二导流件(312)的位于所述内衬(30)的排气侧的一段之间的距离减小幅度为第二距离减小幅度,第一距离减小幅度小于第二距离减小幅度。
34.根据权利要求33所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的相对的内侧边缘均包括分别与所述弧形导流段(101)两端连接的第一平直导流段(102)和第二平直导流段(103),所述第一平直导流段(102)和所述第二平直导流段(103)均与所述内衬(30)的圆形内壁相切,所述弧形导流段(101)外切于所述内衬(30)的圆形内壁。
35.根据权利要求34所述的内衬,其特征在于,所述第一平直导流段(102)和所述第二平直导流段(103)均相对于第一轴线倾斜,所述第一平直导流段(102)与所述第一轴线之间的夹角,小于所述第二平直导流段(103)与所述第一轴线之间的夹角,所述第一轴线为所述内衬(30)自所述内衬(30)的进气侧至所述内衬(30)的排气侧方向延伸的中轴线。
36.根据权利要求35所述的内衬,其特征在于,所述第一平直导流段(102)与所述第一轴线之间的夹角为3~10°,所述第二平直导流段(103)与所述第一轴线之间的夹角为10~20°。
37.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,自所述内衬(30)的进气侧至所述内衬(30)的排气侧的方向上,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的尺寸为350mm~400mm;和/或,
所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)在所述内衬(30)的轴向上的尺寸为24mm~30mm。
38.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述内衬(30)包括上衬环(31)和位于所述上衬环(31)下方的下衬环(32),所述上衬环(31)与所述下衬环(32)同轴设置,所述上衬环(31)包括第一环本体(313)和位于所述内衬(30)的排气侧,且凸出于所述第一环本体(313)的下端面的挡板(314),所述挡板(314)位于所述第一环本体(313)的外侧边缘,所述挡板(314)用于与所述下衬环(32)的外周壁的局部形成所述气相沉积工艺腔室的排气通道(03)的一部分。
39.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述环形凹槽(302)用于通过环形装配缝隙与所述气相沉积工艺腔室的工艺空间(01)、进气通道(02)和排气通道(03)均连通,所述环形装配缝隙形成在所述内衬(30)与所述气相沉积工艺腔室的腔体(10)之间。
40.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述内衬(30)包括第二环本体(321)和设于所述第二环本体(321)的顶端,且向所述第二环本体(321)的内侧延伸的环形凸缘(322),所述环形凸缘(322)用于支撑环绕所述气相沉积工艺腔室的承载座(20)设置的预热环(70)。
41.根据权利要求40所述的内衬,其特征在于,所述环形凸缘(322)的内侧边缘设有环形定位凹槽(305),所述环形定位凹槽(305)用于与所述预热环(70)的边缘定位配合。
42.根据权利要求40所述的内衬,其特征在于,所述第二环本体(321)的外周壁的靠近所述排气侧的部位设有凹台(303),所述凹台(303)用于与所述气相沉积工艺腔室的上衬环(31)之间形成所述气相沉积工艺腔室的排气通道(03)的至少一部分。
43.根据权利要求42所述的内衬,其特征在于,所述第二环本体(321)的一侧设有气体输送孔(304),所述气体输送孔(304)自所述内衬(30)的圆形内壁贯穿至所述内衬(30)的外周壁,且位于所述凹台(303)的上方,并用于与所述排气通道(03)连通。
44.根据权利要求43所述的内衬,其特征在于,所述凹台(303)为沿所述内衬(30)的圆周方向延伸的弧形结构,所述气体输送孔(304)为多个,且多个所述气体输送孔(304)沿所述圆周方向间隔分布。
45.根据权利要求43或44所述的内衬,其特征在于,所述气体输送孔(304)的流通面积在朝向靠近所述凹台(303)的方向上递减。
46.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)靠近所述内衬(30)的顶部设置,所述环形凹槽(302)位于所述第一导流件(311)和所述第二导流件(312)的下方。
47.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述内衬(30)的内径范围为400mm-600mm,所述第一面积与所述第二面积的比值小于2000;
或者,所述内衬(30)的内径范围为300mm-500mm,所述第一面积与所述第二面积的比值小于1500。
48.根据权利要求27所述的内衬,其特征在于,所述内衬(30)的内径范围为400mm-600mm时,所述第一面积与所述第二面积的比值为1050-1350;
或者,所述内衬(30)的内径范围为300mm-500mm,所述第一面积与所述第二面积的比值为750-900。
49.一种用于气相沉积工艺腔室的进气衬体,用于与权利要求24至48中任一项所述的内衬(30)的进气口(021)对接,所述进气衬体(33)开设有多个进气孔(307),所述多个进气孔(307)在第一方向排列,且相互隔离,所述多个进气孔(307)的贯通方向一致,所述第一方向与所述进气孔(307)的贯通方向相垂直。
50.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,所述进气衬体为整体式结构,且包括第一套件(331)和位于所述第一套件(331)之内的多个第一隔离件(332),所述多个第一隔离件(332)将所述第一套件(331)之内的空间分隔,以形成所述多个进气孔(307)。
51.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,所述进气衬体(33)为分体式结构,且包括多个第二套件(333),所述多个第二套件(333)在所述第一方向依次排列,相邻的两个所述第二套件(333)接触;在所述多个第二套件(333)中:
每个所述第二套件(333)均用于形成一个所述进气孔(307);或,每个所述第二套件(333)内均设有至少一个第二隔离件(334),以使得所述第二套件(333)形成至少两个所述进气孔(307);或,一部分所述第二套件(333)均形成一个所述进气孔(307),另一部分所述第二套件(333)中均设有至少一个第二隔离件(334),以使相应的所述第二套件(333)形成至少两个所述进气孔(307)。
52.根据权利要求51所述的进气衬体,其特征在于,位于所述进气衬体(33)的相背的两个侧边缘的两个所述第二套件(333)内均设有一个所述第二隔离件(334),以均形成分别作为辅助气体孔和工艺气体孔的两个所述进气孔(307),所述工艺气体孔处在所述辅助气体孔的内侧,所述辅助气体孔在所述第一方向的尺寸小于所述工艺气体孔在所述第一方向的尺寸。
53.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,所述进气衬体(33)为扁平结构,所述进气衬体(33)具有顶部平直壁(308)和底部平直壁(309),所述顶部平直壁(308)与所述底部平直壁(309)均分别与所述贯通方向和所述第一方向相平行,所述进气衬体(33)具有两个弧形侧壁(310),两个所述弧形侧壁(310)分别构成所述进气衬体(33)的相背的两个侧边缘,两个所述弧形侧壁(310)相对设置并向着相互远离对方的方向凸起,两个所述弧形侧壁(310)均连接在所述顶部平直壁(308)和所述底部平直壁(309)之间。
54.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,所述进气衬体(33)的材料为石英材料。
55.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,所述多个进气孔(307)均为扁形孔,所述进气孔(307)在第一方向的尺寸大于在第二方向的尺寸,所述第二方向分别与所述贯通方向和所述第一方向垂直。
56.根据权利要求49所述的进气衬体,其特征在于,在所述多个进气孔(307)中,分别邻近所述进气衬体(33)的相背的两个侧边缘的两个所述进气孔(307)均为辅助气体孔,位于两个所述辅助气体孔之间的其它所述进气孔(307)为工艺气体孔。
57.根据权利要求56所述的进气衬体,其特征在于,所述工艺气体孔在所述第一方向上的尺寸大于所述辅助气体孔在所述第一方向上的尺寸。
58.根据权利要求56所述的进气衬体,其特征在于,所述多个进气孔(307)在所述第一方向形成的进气宽度为第一进气宽度,两个所述辅助气体孔在所述第一方向形成的进气宽度为第二进气宽度,所述第二进气宽度与所述第一进气宽度的比值为1:25~1:10。
59.根据权利要求56所述的进气衬体,其特征在于,所述进气衬体(33)应用于气相沉积工艺腔室中,所述气相沉积工艺腔室包括腔体(10)以及设于所述腔体(10)之内的承载座(20),所述辅助气体孔与所述承载座(20)的边缘的内侧相对,或者,所述辅助气体孔与所述承载座(20)的边缘的外侧相对。
60.一种气相沉积工艺腔室,其特征在于,包括腔体(10)以及设于所述腔体(10)之内的内衬(30),所述内衬(30)为权利要求24-权利要求48中任一项所述的内衬(30)。
61.一种气相沉积工艺腔室,其特征在于,包括腔体(10)以及设于所述腔体(10)之内的内衬(30),所述内衬(30)为分体式结构,所述内衬(30)包括权利要求1-权利要求13的任一项所述的上衬环(31)以及权利要求14-权利要求23中任一项所述的下衬环(32)。
62.根据权利要求60或61所述的气相沉积工艺腔室,其特征在于,所述气相沉积工艺腔室还包括权利要求49-权利要求59中任一项所述的进气衬体(33)。
63.根据权利要求60或61所述的气相沉积工艺腔室,其特征在于,所述气相沉积工艺腔室还包括位于腔体(10)之内的承载座(20),所述腔体(10)包括顶罩(11),所述顶罩(11)至少用于构成所述腔体(10)的位于所述内衬(30)的上方的腔体顶壁(111),所述腔体顶壁(111)位于所述承载座(20)上方,且向着靠近所述承载座(20)的方向凸出。
64.根据权利要求60或61所述的气相沉积工艺腔室,其特征在于,所述气相沉积工艺腔室还包括位于腔体(10)之内的承载座(20)以及均设于所述腔体(10)上,且位于所述承载座(20)上方的多个第一外区加热灯(41)、多个第一内区加热灯(42)、第一反射件(43)和第二反射件(44);
所述承载座(20)包括中心区域和环绕所述中心区域的环形区域,所述多个第一外区加热灯(41)和所述多个第一内区加热灯(42)均沿所述环形区域的圆周方向分布,且所述多个第一外区加热灯(41)位于所述多个第一内区加热灯(42)的外侧,所述第一反射件(43)用于将所述多个第一外区加热灯(41)投射的光线反射至所述环形区域,所述第二反射件(44)用于将所述多个第一内区加热灯(42)投射的光线反射至所述中心区域,所述多个第一外区加热灯(41)的高度小于所述多个第一内区加热灯(42)的高度。
65.根据权利要求64所述的气相沉积工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室还包括均设于所述腔体(10)上,且位于所述承载座(20)下方的多个第二外区加热灯(51)、多个第二内区加热灯(52)、第三反射件(53)和第四反射件(54),所述多个第二外区加热灯(51)和所述多个第二内区加热灯(52)均沿所述环形区域的圆周方向分布,且所述多个第二外区加热灯(51)位于所述多个第二内区加热灯(52)的外侧,所述第三反射件(53)用于将所述多个第二外区加热灯(51)投射的光线反射至所述环形区域,所述第四反射件(54)用于将所述多个第二内区加热灯(52)投射的光线反射至所述中心区域,所述多个第二外区加热灯(51)的高度大于所述多个第二内区加热灯(52)的高度。
66.根据权利要求65所述的气相沉积工艺腔室,其特征在于,所述第一反射件(43)、所述第二反射件(44)、所述第三反射件(53)和所述第四反射件(54)中的至少一者的反射角度可调。
67.一种半导体工艺设备,其特征在于,包括传输腔室和权利要求60-66中任一项所述的气相沉积工艺腔室,所述传输腔室与所述气相沉积工艺腔室相配合。
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