CN209144261U - 匀气装置以及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种匀气装置以及半导体工艺设备，所述匀气装置包括：具有空腔部和第一外沿部的箱体，所述空腔部具有位于中心的第一气孔以及围绕在所述第一气孔周围的密封空腔，所述第一外沿部围绕在所述空腔部的外侧壁上；以及，具有第一凹槽部和第二外沿部的缓流板，所述第一凹槽部中形成有对准所述空腔部的第一凹槽，且所述第一凹槽的底壁上设有多个第二气孔，所述第二外沿部围绕在所述第一凹槽的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部与所述第一外沿部通过螺丝相连接。本实用新型的技术方案在使得等离子体均匀地沉积在晶圆的表面上而形成质量较优的薄膜的同时，也避免了缓流板上的螺丝和螺丝孔上沉积颗粒而对晶圆表面造成缺陷的问题。

Description

匀气装置以及半导体工艺设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别涉及一种匀气装置以及半导体工艺设备。

背景技术

在半导体的制造工艺中，薄膜沉积是一个很重要的工艺。为了获得晶圆表面厚度均匀、质量较优的薄膜，必须使得等离子体均匀的到达晶圆的表面，目前，多数的薄膜沉积设备为了使得等离子体均匀的沉积在晶圆表面，工艺气体在输送电离的过程中都会通过一匀气装置先将工艺气体进行缓冲，以使得通过匀气装置的工艺气体分布均匀之后再完全电离成等离子体输送到晶圆表面上，进而获得理想的沉积薄膜。而对工艺气体进行缓冲主要依靠的是匀气装置中的缓流板(blocker)，此缓流板的表面上分布有很多均匀微小的气孔。参阅图1a和图1b，图1a是现有的匀气装置的剖面示意图，图1b是现有的匀气装置的立体示意图，从图1a和图1b中可看出，匀气装置主要由箱体11、缓流板12和喷头(shower head)14组成，其中，箱体11具有空腔部111和第一外沿部112，空腔部111具有位于中心的第一气孔1111以及围绕在第一气孔1111周围的密封空腔1112，第一外沿部112围绕在空腔部111的外侧壁上；缓流板12中形成有一凹槽，且凹槽的底壁上设有多个第二气孔121和多个螺丝孔122，缓流板12的凹槽的底壁通过螺丝13与箱体11的空腔部111的底壁相连接，以将缓流板12固定在箱体11上；喷头14具有凹槽部141和第二外沿部142，凹槽部141的底壁上设有多个第三气孔1411，第二外沿部142围绕在凹槽部141的顶部开口的外沿上，缓流板12和部分的空腔部111位于凹槽部141中，第二外沿部142与第一外沿部112通过密封圈15相连接，也使得工艺气体不会通过第一外沿部112与第二外沿部142之间的缝隙泄露出去。工艺气体在进入第一气孔1111之后即开始发生电离，此时，第一气孔1111、缓流板12的凹槽和喷头14的凹槽部141中混合有工艺气体和等离子体，通过喷头14的第三气孔1411之时，所有工艺气体都已被电离成等离子体，以向晶圆10的表面沉积成为薄膜。所以，工艺气体在进入第一气孔1111之后，主要依靠缓流板12的凹槽的底壁对工艺气体进行阻挡，使得工艺气体在缓流板12和箱体11之间的空间中缓冲且分布均匀之后再通过缓流板12的凹槽的底壁上的第二气孔121，以均匀地进入到喷头14的凹槽部141中继续电离，进而使得通过喷头14的第三气孔1411之后的等离子体均匀地沉积在晶圆10的表面，使得晶圆10表面上的薄膜的厚度均匀，且质量较优。但是，由于现有的匀气装置中的缓流板12上的螺丝13和螺丝孔122的部分表面会与等离子体发生接触，进而在其表面发生反应生成颗粒，这些颗粒长期堆积后容易在生产过程中穿过第二气孔121和第三气孔1411掉落在晶圆10的表面上，从而导致晶圆10的表面产生缺陷。因此，如何避免因缓流板上的螺丝和螺丝孔上沉积颗粒而对晶圆表面造成缺陷成为亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种匀气装置以及半导体工艺设备，能够使得等离子体均匀地沉积在晶圆的表面上的同时，也避免了缓流板上的螺丝和螺丝孔与等离子体接触，进而避免了螺丝和螺丝孔上沉积颗粒并掉落在晶圆表面上而对晶圆表面造成缺陷的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种匀气装置，包括：

箱体，具有空腔部和第一外沿部，所述空腔部具有位于中心的第一气孔以及围绕在所述第一气孔周围的密封空腔，所述第一外沿部围绕在所述空腔部的外侧壁上；以及，

缓流板，具有第一凹槽部和第二外沿部，所述第一凹槽部中形成有对准所述空腔部的第一凹槽，且所述第一凹槽的底壁上设有多个第二气孔，所述第二外沿部围绕在所述第一凹槽的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部与所述第一外沿部通过螺丝相连接。

可选的，所述空腔部的部分或全部套设在所述第一凹槽中，且所述密封空腔中装有液体。

可选的，所述匀气装置还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第二外沿部的顶表面与所述第一外沿部的底表面之间。

可选的，所述第一密封圈环绕所述第一凹槽部的外侧壁设置，且所述螺丝位于所述第一密封圈的外侧。

可选的，所述匀气装置还包括喷头和第二密封圈，所述喷头具有第二凹槽部和第三外沿部，所述第二凹槽部中形成有第二凹槽，所述第二凹槽的底壁上设有多个第三气孔，所述第三外沿部围绕在所述第二凹槽的顶部开口的外沿上，部分或全部的所述第一凹槽部位于所述第二凹槽中，所述第二外沿部与所述第三外沿部通过所述第二密封圈相连接。

可选的，所述第一凹槽的底壁为平面或凸向所述第二凹槽的凸面，所述第二凹槽的底壁为平面或向远离所述第一凹槽的底壁的方向凸起的凸面。

可选的，所述第二外沿部上设有均匀分布的多个螺丝孔，每个所述螺丝孔中安装相应的所述螺丝。

可选的，所述螺丝的底表面不超出所述第二外沿部的底表面。

本实用新型还提供了一种半导体工艺设备，包括：本实用新型提供的所述匀气装置，以及载片台，所述载片台与所述缓流板的第一凹槽部对准设置。

可选的，所述半导体工艺设备为化学气相沉积设备，还包括沉积室，所述匀气装置设置在所述沉积室的顶端，所述载片台设置在所述沉积室的底端。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下效果：

1、本实用新型提供的匀气装置，通过将螺丝孔设置在缓流板的第二外沿部上，并通过螺丝将缓流板的第二外沿部与箱体的第一外沿部相连接，以使得缓流板与箱体相互连接固定；进一步地，工艺气体在箱体的空腔部和缓流板的第一凹槽部之间的空间中得到缓冲，使得工艺气体在此处得到均匀分布，进而使得工艺气体电离之后形成的等离子体均匀地沉积在晶圆的表面上而形成厚度均匀、质量较优的薄膜；更进一步地，螺丝与螺丝孔设置在缓流板的第二外沿部与箱体的第一外沿部的连接处，避免了螺丝和螺丝孔与等离子体接触，进而避免了螺丝和螺丝孔上沉积颗粒并掉落在晶圆表面上而对晶圆表面造成缺陷。

2、本实用新型提供的半导体工艺设备，由于采用本实用新型的匀气装置，使得工艺气体在进入所述半导体工艺设备中之后，电离形成的等离子体能够均匀地沉积在晶圆的表面上，以形成厚度均匀、质量较优的薄膜；同时，也避免了所述匀气装置中的缓流板上的螺丝和螺丝孔与等离子体接触，进而避免了螺丝和螺丝孔上沉积颗粒并掉落在晶圆表面上而对晶圆表面造成缺陷。

附图说明

图1a是现有的匀气装置的剖面示意图；

图1b是现有的匀气装置的立体示意图；

图2是本实用新型一实施例的匀气装置的剖面示意图；

图3是图2所示的匀气装置中的缓流板的俯视示意图；

图4是图2所示的匀气装置中的螺丝和螺丝孔的剖面示意图；

图5是本实用新型一实施例的半导体工艺设备的剖面示意图。

其中，附图1～5的附图标记说明如下：

10-晶圆；11-箱体；111-空腔部；1111-第一气孔；1112-密封空腔；112-第一外沿部；12-缓流板；121-第二气孔；122-螺丝孔；13-螺丝；14-喷头；141-凹槽部；1411-第三气孔；142-第二外沿部；15-密封圈；20-晶圆；21-箱体；211-空腔部；2111-第一气孔；2112-密封空腔；212-第一外沿部；22-缓流板；221-第一凹槽部；2211-第一凹槽；2212-第二气孔；222-第二外沿部；23-螺丝；24-第一密封圈；25-螺丝孔；26-喷头；261-第二凹槽部；2611-第二凹槽；2612-第三气孔；262-第三外沿部；27-第二密封圈；28-沉积室。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图2～5对本实用新型提出的匀气装置以及半导体工艺设备作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型一实施例提供一种匀气装置，参阅图2，图2是本实用新型一实施例的匀气装置的剖面示意图，从图2中可看出，所述匀气装置包括箱体21和缓流板22。其中，所述箱体21具有空腔部211和第一外沿部212，所述空腔部211具有位于中心的第一气孔2111以及围绕在所述第一气孔2111周围的密封空腔2112，所述第一外沿部212围绕在所述空腔部211的外侧壁上；所述缓流板22具有第一凹槽部221和第二外沿部222，所述第一凹槽部221中形成有对准所述空腔部211的第一凹槽2211，且所述第一凹槽2211的底壁上设有多个第二气孔2212，所述第二外沿部222围绕在所述第一凹槽2211的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部222与所述第一外沿部212通过螺丝23相连接。

下面参阅图2至图4对所述匀气装置进行详细说明：

所述箱体21具有空腔部211和第一外沿部212，所述空腔部211具有位于中心的第一气孔2111以及围绕在所述第一气孔2111周围的密封空腔2112，所述第一外沿部212围绕在所述空腔部211的外侧壁上。所述密封空腔2112中装有液体，液体可以是去离子水，所述密封空腔2112中的液体具有较高的温度，可以使得通过所述第一气孔2111的工艺气体(氨气、丙烷等)也具有较高的温度，同时，所述密封空腔2112也对工艺气体具有保温作用。所述空腔部211可以为一中空的圆柱体，也可以为一中空的立方体；所述第一气孔2111的横截面可以为圆形、方形或具有圆角的多边形等。

所述缓流板22具有第一凹槽部221和第二外沿部222，所述第一凹槽部221中形成有对准所述空腔部211的第一凹槽2211，且所述第一凹槽2211的底壁上设有多个第二气孔2212，所述第二外沿部222围绕在所述第一凹槽2211的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部222与所述第一外沿部212通过螺丝23相连接。其中，所述第二外沿部222上设有均匀分布的多个螺丝孔25(如图3所示)，每个所述螺丝孔25中安装相应的所述螺丝23。另外，在本实用新型的其他实施例中，所述螺丝孔25也可以以非均匀的方式分布在所述第二外沿部222上，例如可以呈对称的方式设置在所述第二外沿部222上，只需保证在所述螺丝23拧紧之后，所述第二外沿部222与所述第一外沿部212之间连接紧密即可。而且，所述空腔部211的部分或全部套设在所述第一凹槽2211中，当所述空腔部211的部分套设在所述第一凹槽2211中时，部分的所述第一气孔2111和部分的所述密封空腔2112位于所述第一凹槽2211中；当所述空腔部211的全部套设在所述第一凹槽2211中时，部分的所述第一外沿部212也位于所述第一凹槽2211中，以使得所述空腔部211与所述第一外沿部212连接固定。所述第一凹槽部221可以为圆柱体或者立方体等，所述第二气孔2212的横截面可以为圆形、方形或具有圆角的多边形等。在生产过程中，工艺气体进入所述第一气孔2111之后即开始发生电离，以形成成膜所需的等离子体。所述工艺气体和等离子体进入到所述空腔部211和所述第一凹槽部221之间的空间中之后，由于受到所述第一凹槽2211的底壁的阻挡，使得所述工艺气体和等离子体得到缓冲，进而使得所述工艺气体和等离子体在此空间中均匀分布，再通过所述第二气孔2212进入到下一个结构中。尤其当所述工艺气体包含两种或两种以上的气体时，所述工艺气体在所述空腔部211和所述第一凹槽部221之间的空间中得到均匀分布显得尤为重要。另外，当所述工艺气体进入所述空腔部211和所述第一凹槽部221之间的空间中之后，所述工艺气体也同时在被电离。

所以，在本实施例中，连接固定所述缓流板22和所述箱体21的所述螺丝23和螺丝孔25不再被设置在所述第一凹槽部221的第一凹槽2211的底壁上，而是设置在所述第二外沿部222上，这样避免了所述螺丝23和螺丝孔25与等离子体发生接触，进而避免了在所述螺丝23和螺丝孔25的表面上颗粒沉积并堆积而导致的颗粒掉落在所述晶圆20表面上的问题，最终避免了在所述晶圆20的表面产生缺陷。

另外，所述匀气装置还包括第一密封圈24，所述第一密封圈24设置于所述第二外沿部222的顶表面与所述第一外沿部212的底表面之间，以使得所述第二外沿部222的顶表面与所述第一外沿部212的底表面之间处于密封状态，进而防止所述工艺气体和等离子体从此处泄露出去。参阅图3，图3是图2所示的匀气装置中的缓流板的俯视示意图，从图3中可看出，所述第一密封圈24环绕所述第一凹槽部221的外侧壁设置；同时，所述螺丝23和螺丝孔25位于所述第一密封圈24的外侧，另外，所述螺丝23和螺丝孔25也可以位于所述第一密封圈24的内侧。

另外，所述匀气装置还包括喷头26和第二密封圈27，所述喷头26具有第二凹槽部261和第三外沿部262，所述第二凹槽部261中形成有第二凹槽2611，所述第二凹槽2611的底壁上设有多个第三气孔2612，所述第三外沿部262围绕在所述第二凹槽2611的顶部开口的外沿上，部分或全部的所述第一凹槽部221位于所述第二凹槽2611中，所述第二外沿部222与所述第三外沿部262通过所述第二密封圈27相连接。所述第二凹槽部261可以为圆柱体或者立方体等，所述第三气孔2612的横截面可以为圆形、方形或具有圆角的多边形等。所述第三气孔2612的数量可以比所述第二气孔2212的数量更多，所述第三气孔2612的直径可以比所述第二气孔2212的直径更小。所述第二外沿部222和所述第三外沿部262之间是通过压合所述第二密封圈27进行连接，以使得所述第二外沿部222和所述第三外沿部262之间处于密封状态，进而使得所述工艺气体和等离子体不会从此处泄露出去。而且，为了保证所述第二外沿部222和所述第三外沿部262之间处于密封状态，所述螺丝23的底表面需要不超出所述第二外沿部222的底表面。具体地，所述螺丝23可以从所述第二外沿部222穿向所述第一外沿部212旋转拧紧，以连接所述第二外沿部222与所述第一外沿部212，且在所述螺丝23抵达相应的最终固定位时，所述第二外沿部222与所述第一外沿部212相抵，所述螺丝23的螺帽顶端(即所述螺丝23的底表面)不超出所述第二外沿部222的底表面，如图4所示。反之，所述螺丝23也可以从所述第一外沿部212穿向所述第二外沿部222旋转拧紧，以连接所述第二外沿部222与所述第一外沿部212，且在所述螺丝23抵达相应的最终固定位时，所述第二外沿部222与所述第一外沿部212相抵，所述螺丝23的螺柱底端(即所述螺丝23的底表面)不超出所述第二外沿部222的底表面。在生产过程中，当所述工艺气体和等离子体通过所述第二气孔2212进入到所述第二凹槽2611中之后，所述工艺气体和等离子体在所述第二凹槽2611中进一步地被混合均匀，且所述工艺气体在所述第二凹槽2611中被全部电离成等离子体，使得通过所述第三气孔2612的均匀地等离子体沉积在所述晶圆20的表面，进而在所述晶圆20表面上形成厚度均匀、质量较优的薄膜。

优选地，所述第一凹槽2211的底壁为平面，以使得所述工艺气体电离形成的等离子体到达所述晶圆20的表面的距离相同，进而使得所述晶圆20表面形成的薄膜的厚度更加均匀、质量更优。另外，所述第一凹槽2211的底壁也可以为凸向所述第二凹槽2611的凸面，控制所述第一凹槽2211的底壁凸起的程度，可以一定程度控制所述晶圆20表面形成的薄膜的质量。所述第二凹槽2611的底壁可以为平面，所述第二凹槽2611的底壁也可以为向远离所述第一凹槽2211的底壁的方向凸起的凸面。

综上所述，本实用新型提供的所述匀气装置包括箱体和缓流板。其中，所述箱体具有空腔部和第一外沿部，所述空腔部具有位于中心的第一气孔以及围绕在所述第一气孔周围的密封空腔，所述第一外沿部围绕在所述空腔部的外侧壁上；所述缓流板具有第一凹槽部和第二外沿部，所述第一凹槽部中形成有对准所述空腔部的第一凹槽，且所述第一凹槽的底壁上设有多个第二气孔，所述第二外沿部围绕在所述第一凹槽的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部与所述第一外沿部通过螺丝相连接。本实用新型提供的匀气装置使得工艺气体得到均匀分布，进而使得等离子体均匀地沉积在晶圆的表面上而形成厚度均匀、质量较优的薄膜；同时，也避免了所述匀气装置中的缓流板上的螺丝和螺丝孔与等离子体接触，进而避免了螺丝和螺丝孔上沉积颗粒并掉落在晶圆表面上而对晶圆表面造成缺陷。

本实用新型一实施例提供一种半导体工艺设备，参阅图5，图5是本实用新型一实施例的半导体工艺设备的剖面示意图。所述半导体工艺设备包括本实用新型的所述匀气装置，以及载片台(未图示)，所述载片台与所述匀气装置中的所述缓流板22的第一凹槽部221对准设置，即也与所述喷头26的第二凹槽部261对准设置。所述半导体工艺设备可以为化学气相沉积设备，所述半导体工艺设备还包括沉积室28，从图中可看出，所述沉积室28围绕在所述喷头26的第二凹槽部261的外部设置，所述匀气装置设置在所述沉积室28的顶端，所述载片台可以设置在所述沉积室28的底端，用于承载所述晶圆20。由于采用本实用新型的所述匀气装置，使得工艺气体在进入所述半导体工艺设备中之后，电离形成的等离子体能够均匀地沉积在所述晶圆的表面上，以形成厚度均匀、质量较优的薄膜；同时，也避免了缓流板上的螺丝和螺丝孔与等离子体接触，进而避免了螺丝和螺丝孔上沉积颗粒并掉落在晶圆表面上而对晶圆表面造成缺陷。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种匀气装置，其特征在于，包括：

箱体，具有空腔部和第一外沿部，所述空腔部具有位于中心的第一气孔以及围绕在所述第一气孔周围的密封空腔，所述第一外沿部围绕在所述空腔部的外侧壁上；以及，

缓流板，具有第一凹槽部和第二外沿部，所述第一凹槽部中形成有对准所述空腔部的第一凹槽，且所述第一凹槽的底壁上设有多个第二气孔，所述第二外沿部围绕在所述第一凹槽的顶部开口的外沿上，所述第二外沿部与所述第一外沿部通过螺丝相连接。

2.如权利要求1所述的匀气装置，其特征在于，所述空腔部的部分或全部套设在所述第一凹槽中，且所述密封空腔中装有液体。

3.如权利要求1所述的匀气装置，其特征在于，还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述第二外沿部的顶表面与所述第一外沿部的底表面之间。

4.如权利要求3所述的匀气装置，其特征在于，所述第一密封圈环绕所述第一凹槽部的外侧壁设置，且所述螺丝位于所述第一密封圈的外侧。

5.如权利要求1所述的匀气装置，其特征在于，还包括喷头和第二密封圈，所述喷头具有第二凹槽部和第三外沿部，所述第二凹槽部中形成有第二凹槽，所述第二凹槽的底壁上设有多个第三气孔，所述第三外沿部围绕在所述第二凹槽的顶部开口的外沿上，部分或全部的所述第一凹槽部位于所述第二凹槽中，所述第二外沿部与所述第三外沿部通过所述第二密封圈相连接。

6.如权利要求5所述的匀气装置，其特征在于，所述第一凹槽的底壁为平面或凸向所述第二凹槽的凸面，所述第二凹槽的底壁为平面或向远离所述第一凹槽的底壁的方向凸起的凸面。

7.如权利要求1所述的匀气装置，其特征在于，所述第二外沿部上设有均匀分布的多个螺丝孔，每个所述螺丝孔中安装相应的所述螺丝。

8.如权利要求1所述的匀气装置，其特征在于，所述螺丝的底表面不超出所述第二外沿部的底表面。

9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一项所述的匀气装置，以及载片台，所述载片台与所述缓流板的第一凹槽部对准设置。

10.如权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备为化学气相沉积设备，还包括沉积室，所述匀气装置设置在所述沉积室的顶端，所述载片台设置在所述沉积室的底端。