CN117612978B - 进气装置及进气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种进气装置及进气方法，进气装置包括：进气口，设置于进气装置的侧边，用于向进气装置内部输入气体；顶部挡板，设置于进气装置的顶部；底部挡板，设置于进气装置的底部；隔离墙，设置于进气装置的内部，用于将进气装置的中心区和边缘区隔开，隔离墙上设置有与进气口对应的通气口，隔离墙与进气装置的侧边之间能相对转动。上述进气装置能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同，晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同，从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种进气装置及进气方法。
背景技术
在芯片制造过程中，很多工艺需要向腔室内充入气体，而现有的都是顶部进气方式，采用这种进气方式会使得晶圆的中心与边缘的进气速率接近一致，晶圆的中心与边缘的气体近似均匀分布，而在实际工程应用中，需要晶圆的中心和边缘的气体分布量不同来使得晶圆中心区与边缘区的反应速率不同，而目前还没有相关技术能够实现晶圆的中心和边缘的气体分布量不同。
发明内容
基于此，针对上述问题，本发明提供一种进气装置及进气方法。
本发明提供一种进气装置，包括：进气口，设置于所述进气装置的侧边，用于向进气装置内部输入气体；顶部挡板，设置于所述进气装置的顶部；底部挡板，设置于所述进气装置的底部；隔离墙，设置于所述进气装置的内部，用于将所述进气装置的中心区和边缘区隔开，所述隔离墙上设置有与所述进气口对应的通气口，所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间能相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，当所述进气口与所述通气口处于正对位置时，所述晶圆中心区反应速率大于所述晶圆边缘区反应速率，当所述进气口与所述通气口处于错位位置时，所述晶圆中心区反应速率小于所述晶圆边缘区反应速率。
上述进气装置能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同，晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同，从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在其中一个实施例中，所述进气装置位于腔室内晶圆的上方，所述进气装置的俯视图的形状包括圆形，所述进气装置至少覆盖所述晶圆，所述底部挡板至少覆盖所述晶圆。
在其中一个实施例中，还包括控制模块，所述控制模块用于控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间的相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间的相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在其中一个实施例中，所述控制模块用于控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在其中一个实施例中，所述控制模块用于控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在其中一个实施例中，所述控制模块用于控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，也用于控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，也用于控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在其中一个实施例中，所述隔离墙的层数包括一层或者所述隔离墙的层数大于等于两层，所述隔离墙包括环形隔离墙，所述通气口的形状包括圆形、矩形、三角形、条状中的一种或几种组合，所述通气口的形状包括圆形，所述通气口的直径介于0.1mm～10mm之间，所述进气口呈中心对称排布，所述进气口的数量大于等于3个，所述底部挡板包括若干第一通孔，所述第一通孔的孔径介于0.1mm～50mm之间。隔离墙的层数大于等于两层，能够更精确的调节晶圆不同位置的气体分布量。
在其中一个实施例中，所述进气装置的上方包括顶部进气口，所述顶部挡板包括若干第二通孔，搭配顶部进气口能够进一步调节晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率。
本发明还提供一种进气方法，采用上述的进气装置对腔室进行进气操作。
上述进气方法能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同，晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同，从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在其中一个实施例中，还包括控制模块，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
在其中一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
在其中一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
在其中一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
附图说明
图1为本发明的进气装置所呈现的截面图。
图2为本发明的进气装置中进气口和通气口正对时进气装置沿AA’方向的截面图。
图3为本发明的进气装置中进气口和通气口错位时进气装置沿AA’方向的截面图。
图中：10、进气口；20、通气口；30、底部挡板；301、第一通孔；40、顶部挡板；401、第二通孔；50、隔离墙；60、侧边。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，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。
一个实施例，如图1～图3所示，提供一种进气装置，包括：进气口10，设置于进气装置的侧边60，用于向进气装置内部输入气体；顶部挡板40，设置于进气装置的顶部；底部挡板30，设置于进气装置的底部；隔离墙50，设置于进气装置的内部，用于将进气装置的中心区和边缘区隔开，隔离墙50上设置有与进气口10对应的通气口20，隔离墙50与进气装置的侧边60之间能相对转动。
在本实施例中，上述进气装置能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同，晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同，从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在一个实施例中，还包括控制模块，控制模块用于控制隔离墙50与进气装置的侧边60之间的相对转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置，如图2所示，或者进气口10与通气口20处于错位位置，如图3所示。采用上述控制模块能够根据需求实时控制隔离墙50与进气装置的侧边60之间的相对转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在一个实施例中，控制模块用于控制隔离墙50相对于侧边60转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制隔离墙50相对于侧边60转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在一个实施例中，控制模块用于控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在一个实施例中，控制模块用于控制隔离墙50相对于侧边60转动，也用于控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置。采用上述控制模块能够根据需求实时控制隔离墙50相对于侧边60转动，也用于控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置或者进气口10与通气口20处于错位位置，从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在一个实施例中，进气装置位于腔室内晶圆的上方。腔室包括反应腔室。
在一个实施例中，进气装置的俯视图的形状包括圆形，进气装置至少覆盖晶圆。
在一个实施例中，隔离墙50的层数包括一层。
在一个实施例中，隔离墙50包括环形隔离墙50。
在一个实施例中，隔离墙50的厚度介于0.1mm～10mm之间，例如，隔离墙50的厚度可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm。
在一个实施例中，隔离墙50与进气口10之间的水平距离占晶圆半径的比例介于1/10～9/10之间，例如，隔离墙50与进气口10之间的水平距离占晶圆半径的比例可以是1/10、2/10、3/10、5/10、8/10、9/10。
在一个实施例中，通气口20的形状包括圆形、矩形、三角形、条状中的一种或几种组合，也可以是其它任意几何图形。通气口20均匀中心对称排布。
在一个实施例中，通气口20的开口方向指向进气装置中心。
在一个实施例中，从通气口20位置指向进气装置中心的方向与通气口20开口方向之间的夹角大于0度小于等于90度，例如，从通气口20位置指向进气装置中心的方向与通气口20开口方向之间的夹角可以是10度、15度、30度、45度、60度、80度、90度。
在一个实施例中，通气口20的形状包括圆形，通气口20的直径介于0.1mm～10mm之间，例如，通气口20的直径可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm。
在一个实施例中，隔离墙50的层数大于等于两层，能够更精确的调节晶圆不同位置的气体分布量。
在一个实施例中，进气口10可以是多个。
在其中一个实施例中，进气口10方向指向进气装置中心。
在其中另一个实施例中，从进气口10位置指向进气装置中心的方向与进气口10方向之间的夹角大于0度小于等于90度，例如，从进气口10位置指向进气装置中心的方向与进气口10方向之间的夹角可以是10度、15度、30度、45度、60度、80度、90度。
在一个实施例中，进气口10呈中心对称排布，进气口10的数量大于等于3个。
在一个实施例中，进气口10的数量介于4～16个之间。
在一个实施例中，底部挡板30包括若干第一通孔301。若干第一通孔301均匀分布也可以不均匀分布，呈中心对称，底部挡板30的形状包括圆形。
在一个实施例中，第一通孔301的孔径介于0.1mm～50mm之间，例如，第一通孔301的孔径可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm。
在一个实施例中，底部挡板30至少覆盖晶圆。
在一个实施例中，进气装置的上方包括顶部进气口10。搭配顶部进气口10能够进一步调节晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率。
在一个实施例中，顶部挡板40包括若干第二通孔401。若干第二通孔401均匀分布也可以不均匀分布，呈中心对称，顶部挡板40的形状包括圆形。
在一个实施例中，底部挡板30的厚度介于0.1mm～100mm之间，例如，底部挡板30的厚度可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm、20mm、30mm、50mm、80mm、100mm。顶部挡板40的厚度介于0.1mm～100mm之间，例如，顶部挡板40的厚度可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm、20mm、30mm、50mm、80mm、100mm。第二通孔401的孔径介于0.1mm～50mm之间，例如，第二通孔401的孔径可以是0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm。
一个实施例，提供一种进气方法，采用上述的进气装置对腔室进行进气操作。
在本实施例中，上述进气方法能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同，晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同，从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在一个实施例中，还包括控制模块，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50与进气装置的侧边60之间相对转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50与进气装置的侧边60之间相对转动，使得进气口10与通气口20处于错位位置。
在一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50相对于侧边60转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50相对于侧边60转动，使得进气口10与通气口20处于错位位置。
在一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，控制模块控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，控制模块控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于错位位置。
在一个实施例中，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50相对于侧边60转动，控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，控制模块控制隔离墙50相对于侧边60转动，控制侧边60相对于隔离墙50转动，使得进气口10与通气口20处于错位位置。
上述进气装置和进气方法可以应用于等离子刻蚀、半导体薄膜沉积、等离子去胶等工艺的半导体设备中。
等离子刻蚀：在典型的等离子体刻蚀工艺中，不同的工艺气体组合(如CxFy、O2、Ar等)在射频(Radio frequency)环境中经过射频激励作用形成等离子体。形成的等离子体在刻蚀腔体上下电极电场作用下与晶圆表面发生物理轰击和化学反应，完成对晶圆表面设计图案和关键工艺的处理过程。典型的刻蚀腔体包括容性耦合腔体(CCP)和感性耦合腔体(ICP)两种。
半导体薄膜沉积：薄膜沉积是集成电路制造过程中必不可少的环节，传统的薄膜沉积工艺主要有PVD、CVD等气相沉积工艺。CVD(化学气相沉积)：主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。CVD法可制作薄膜材料包括碱及碱土类以外的金属(Ag、Au)、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、硫化物、硒化物、碲化物、金属化合物、合金等。
等离子去胶：等离子去胶机是一种利用等离子技术去除表面物质的设备。去胶是一种表面处理技术，用于去除晶圆表面残留的光刻胶，为后续工序提供干净的晶圆表面。等离子去胶机的原理是通过放电产生等离子体，并将其引入去胶区域，材料表面的有机物与活化的等离子体反应被氧化分解成气体，从而达到对晶圆表面光刻胶去除的目的。比如，在等离子去胶机的反应腔室内，可以通过上述进气装置，进气口10通入O2、N2或者N2、H2时调节晶圆中心区边缘区的气体分布量，顶部进气口10也可以通入如He、N2、O2、H2等气体来组合调节晶圆中心区边缘区气体分布量，从而实现对晶圆中心区与边缘区去胶速率的调节。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
Claims (13)
1.一种进气装置，其特征在于，包括：
进气口，设置于所述进气装置的侧边，用于向进气装置内部输入气体；
顶部挡板，设置于所述进气装置的顶部；
底部挡板，设置于所述进气装置的底部；
隔离墙，设置于所述进气装置的内部，用于将所述进气装置的中心区和边缘区隔开，所述隔离墙上设置有与所述进气口对应的通气口，所述进气装置位于腔室内晶圆的上方，所述进气装置至少覆盖所述晶圆，所述底部挡板至少覆盖所述晶圆，所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间能相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置，当所述进气口与所述通气口处于正对位置时，所述晶圆中心区反应速率大于所述晶圆边缘区反应速率，当所述进气口与所述通气口处于错位位置时，所述晶圆中心区反应速率小于所述晶圆边缘区反应速率。
2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述进气装置的俯视图的形状包括圆形。
3.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块用于控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间的相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。
4.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，所述控制模块用于控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。
5.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，所述控制模块用于控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。
6.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，所述控制模块用于控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，也用于控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置或者所述进气口与所述通气口处于错位位置。
7.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述隔离墙的层数包括一层或者所述隔离墙的层数大于等于两层，所述隔离墙包括环形隔离墙，所述通气口的形状包括圆形、矩形、三角形、条状中的一种或几种组合，所述通气口的形状包括圆形，所述通气口的直径介于0.1mm～10mm之间，所述进气口呈中心对称排布，所述进气口的数量大于等于3个，所述底部挡板包括若干第一通孔，所述第一通孔的孔径介于0.1mm～50mm之间。
8.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述进气装置的上方包括顶部进气口，所述顶部挡板包括若干第二通孔。
9.一种进气方法，其特征在于，采用权利要求1～权利要求8中任意一项所述的进气装置对腔室进行进气操作。
10.根据权利要求9所述的进气方法，其特征在于，还包括控制模块，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙与所述进气装置的所述侧边之间相对转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
11.根据权利要求10所述的进气方法，其特征在于，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
12.根据权利要求10所述的进气方法，其特征在于，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
13.根据权利要求10所述的进气方法，其特征在于，当需要晶圆中心区气体分布量大于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于正对位置；当需要晶圆中心区气体分布量小于边缘区气体分布量时，所述控制模块控制所述隔离墙相对于所述侧边转动，控制所述侧边相对于所述隔离墙转动，使得所述进气口与所述通气口处于错位位置。
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