CN217719520U - 一种用于晶圆加工设备的进气装置及晶圆加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于晶圆加工设备的进气装置以及晶圆加工设备，该用于晶圆加工设备的进气装置包括混气部以及进气部，混气部包括至少两个进气管以及混气腔，至少两个进气管均与混气腔连通，混气腔设置有至少两个出气孔，出气孔沿混气腔外周布置，进气部设置于晶圆加工设备的反应腔的顶部，进气部包括腔室，至少两个出气孔与腔室连通，腔室的径向尺寸大于混气腔的径向尺寸。本实用新型能够降低对工艺气体气流的阻碍，同时提高对工艺气体气流的混气效率。

Description

一种用于晶圆加工设备的进气装置及晶圆加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种用于晶圆加工设备的进气装置以及晶圆加工设备。

背景技术

对于现有技术的晶圆加工设备，两种工艺气体分别通过一个主管路及四个分管路独立进气，四个分管路的顶端与主管路连接，底端与环形腔的顶部连接匀气筛，匀气筛上设置的若干横向小孔喷出工艺气体，从而实现与晶圆的反应。但是，由于两种工艺气体只是简单地利用管路以及环形腔进行汇合，工艺气体会在环形腔内会发生对冲，工艺气体还会撞击到环形腔的侧壁上，从而导致环形腔内的气体浓度不均匀，同时，匀气筛本身还会对工艺气体气流造成阻碍。如此，导致不仅混气效率低，而且还会造成到达晶圆表面的工艺气体浓度不均匀，进而导致成膜的均匀性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于晶圆加工设备的进气装置以及晶圆加工设备，以降低对工艺气体气流的阻碍，同时提高对工艺气体气流的混气效率。

本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种用于晶圆加工设备的进气装置，包括混气部以及进气部，所述混气部包括至少两个进气管以及混气腔，所述进气管均与所述混气腔连通，所述混气腔设置有至少两个出气孔，所述出气孔沿所述混气腔外周布置，所述进气部包括腔室，所述出气孔与所述腔室连通，所述腔室与所述晶圆加工设备的反应腔连通，所述腔室的径向尺寸大于所述混气腔的径向尺寸。

在一些实施方式中，所述混气腔的轴线与所述腔室的轴线垂直。

在一些实施方式中，所述进气装置还包括导流部，所述进气部设置于所述导流部的顶部，所述导流部用于将从所述进气部的所述腔室内流出的气体导流至所述晶圆加工设备的反应腔的内部。

在一些实施方式中，所述导流部的顶部开设有阀口，所述阀口的内部开设有至少两个第二通孔，所述第二通孔与所述腔室连通，所述第二通孔还与所述晶圆加工设备的反应腔连通。

在一些实施方式中，所述导流部还包括导流板，所述导流板位于所述第二通孔的下方，所述导流板与所述第二通孔均呈45°。

在一些实施方式中，所述混气部还包括气体通道，所述气体通道被构造成环形，所述气体通道将所述进气管与所述混气腔连通。

在一些实施方式中，所述气体通道的内壁具有内层和外层，所述内壁上开设有至少两个第一气孔以及至少两个第二气孔，所述第一气孔以及所述第二气孔的孔径被构造成由内层到外层逐渐减小，以使得所述第一气孔形成第一顶角，所述第二气孔形成第二顶角。

在一些实施方式中，所述第一气孔以及所述第二气孔成对布置，所述第一气孔的所述第一顶角与所述第二气孔的所述第二顶角的朝向相反。

在一些实施方式中，所述第一顶角以及所述第二顶角均为45°

本实用新型还提供一种晶圆加工设备，包括前述的用于晶圆加工设备的进气装置。

本实用新型的有益效果至少包括：

1、混气部包括至少两个进气管以及混气腔，至少两个进气管均与混气腔连通，不同的工艺气体经由进气管进入到混气腔中后，可以在混气腔的内部被充分混合，从而使得不同的工艺气体在混气腔的内部均匀分布。

2、由于腔室的径向尺寸大于混气腔的径向尺寸，工艺气体从混气腔的第二端流出并进入腔室后，腔室不会对工艺气体的气流造成阻碍，从而不会阻碍工艺气体的流动。

3、通过使得导流板与第二通孔呈45°，从而使得导流板能够将喷射到导流板表面上的工艺气体以倾斜向上的角度导入至晶圆加工设备的反应腔内，使得进入反应腔内的气体位于反应腔的上方，从而便于为工艺气体在反应腔内的均匀扩散。

4、通过将气体通道构造成环形，使得从两个进气管进入气体通道内的不同工艺气体在环形的气体通道内流动但不混合，能够防止不同的工艺气体的气流从环形的气体通道流出后在混气腔内中发生对冲。

5、第一气孔以及第二气孔成对布置并且第一气孔的第一顶角与第二气孔的第二顶角的朝向相反、第一顶角与第二顶角均为45°，能够使得气流沿着气体通道的内壁的外层流动，并使得第一气孔与第二气孔流出的气流沿着会形成效果较佳的斡旋，使得混气更加充分。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于晶圆加工设备的进气装置的立体结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的用于晶圆加工设备的进气装置的另一立体结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的用于晶圆加工设备的进气装置的混气部的立体结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的一个实施例的用于晶圆加工设备的进气装置的截面结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的气体通道以及混气腔的立体结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的另一个实施例的混气部的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型的技术手段，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种用于晶圆加工设备的进气装置以及晶圆加工设备的具体实施方式详细说明。

如图1、图2以及图3所示，本实用新型提出的一种用于晶圆加工设备的进气装置包括混气部1以及进气部2，其中，混气部1被构造成圆柱体形状，进气部2被构造成长方体形状，进气部2的侧表面的中部开设有用于容置混气部1的第一通孔23，第一通孔23的两侧开设有螺孔，混气部1通过螺纹件固定于进气部2的侧表面的中部。在一些其他实施例中，混气部1也可通过焊接或卡扣固定于进气部2的侧表面的中部。

如图3所示，混气部1包括至少两个进气管11以及混气腔12，至少两个进气管11均与混气腔12连通，至少两个进气管11中的每个相对于混气腔12竖直设置，至少两个进气管11中的每个用于通入不同的工艺气体，例如，在图3所示的两个进气管11中，其中一个进气管11可通入氮气，另一个进气管11可通入氢气。由于至少两个进气管11均与混气腔12连通，因此，不同的工艺气体经由进气管11进入到混气腔12中后，可以在混气腔12的内部被充分混合，从而使得不同的工艺气体在混气腔12的内部均匀分布。

如图3所示，在一个优选实施例中，至少两个进气管11设置于混气腔12的第一端，混气腔12的第二端设置有至少两个出气孔121，至少两个出气孔121沿混气腔12的第二端的外周均匀地布置。

如图1、图2以及图4所示，进气部2设置于晶圆加工设备的反应腔的顶部，进气部2包括腔室21，在一个优选实施例中，腔室21被构造成圆柱体形状，混气腔12的轴线与腔室21的轴线互相垂直，腔室21的径向尺寸大于混气腔12的径向尺寸。混气腔12的第二端穿过第一通孔23并且容纳于腔室21，至少两个出气孔121与腔室21连通。工艺气体先从至少两个进气管11进入混气腔12进行混合后，然后从混气腔12的第二端的出气孔121流出，从而进入腔室21，由于腔室21的径向尺寸大于混气腔12的径向尺寸，工艺气体从混气腔12的第二端流出并进入腔室21后，腔室21不会对工艺气体的气流造成阻碍，从而不会阻碍工艺气体的流动。

如图1以及图2所示，本实用新型所述用于晶圆加工设备的进气装置还包括导流部3，导流部3用于将从腔室21内流出的工艺气体导流至晶圆加工设备的反应腔的内部。进气部2固定于导流部3的顶部，并通过密封圈31进行密封。具体地，进气部2还包括主体22，腔室21设置于主体22的内部的中央，主体22的两端通过螺纹件或卡扣固定于导流部3的顶部。导流部3的顶部开设有阀口32，阀口32的内部开设有至少两个第二通孔33，第二通孔33具有一定长度，并在阀口32的内部竖直且均匀地布置。密封圈31将阀口32包围以在进气部2和导流部3之间进行密封。

如图2以及图4所示，导流部3还包括导流板34，导流板34倾斜地设置于至少两个第二通孔33的底部，并与第二通孔33的底部间隔一段距离，导流板34与被布置成竖直形式的第二通孔33呈一锐角，从第二通孔33进入导流部3的工艺气体由导流板34导入晶圆加工设备的反应腔内。优选地，导流板34与第二通孔33呈45°，从而使得导流板34能够将喷射到导流板34表面上的工艺气体以倾斜向上的角度导入至晶圆加工设备的反应腔内，使得进入反应腔内的气体位于反应腔的上方，从而便于为工艺气体在反应腔内的均匀扩散。

在一个优选实施例中，如图5所示，本实用新型所述的混气部1还包括气体通道13，气体通道13用于将至少两个进气管11与混气腔12连通，并防止气流对冲。进气管11与气体通道13连通，气体通道13与混气腔12连通。气体通道13被构造成环形，从进气管11进入气体通道13内的不同工艺气体在环形的气体通道13内流动但不混合，能够防止不同的工艺气体的气流在从环形的气体通道13流出后在混气腔12内中发生对冲。

气体通道13具有内壁和外壁，由于气体通道13的内壁具有一定的厚度，将气体通道13的内壁的靠近混气腔12的层定义为外层，将气体通道13的内壁的远离混气腔12的层定义为内层。气体通道13的内壁的外层形成混气腔12的外周，气体通道13的内壁上开设有至少两个第一气孔131以及至少两个第二气孔132，第一气孔131以及第二气孔132将气体通道13与混气腔12连通。第一气孔131以及第二气孔132的纵截面呈类似三角形，具体地，第一气孔131以及第二气孔132的孔径被构造成由内层到外层逐渐减小，从而使得第一气孔131以及第二气孔132具备较好的引流作用，并使得第一气孔131形成第一顶角1311，第二气孔132形成第二顶角1321，第一顶角1311以及第二顶角1321的角度优选为45°，能够使得气流沿着气体通道13的内壁的外层流动。若该角度过大，则会导致从第一气孔131以及第二气孔132流出的气流直接撞击到气体通道13的内壁的外层上，从而造成工艺气体的气流流阻较大，不利于在混气腔12进行混气，若该顶角的角度过小，则会导致第一顶角1311以及第二顶角1321本身会对气流起到阻碍作用。

第一气孔131以及第二气孔132成对布置并且第一气孔131与第二气孔132开设方向不同。成对布置的第一气孔131与第二气孔132之间具有较小的高度差以及距离差，该高度差以及距离差应满足从第一气孔131以及第二气孔132中流出的工艺气体的气流能够形成涡旋。第一气孔131可位于第二气孔132的上方，在一些其他实施例中，第一气孔131也可位于第二气孔132的下方。在一个优选实施例中，第一气孔131的第一顶角1311与第二气孔132的第二顶角1321的朝向相反，从而能够使得第一气孔131与第二气孔132流出的气流会形成效果较佳的斡旋，使得混气更加充分。

如图6所示，根据本实用新型的另一个实施例的混气部包括第一进气管111、第二进气管112、第一混气侧壁113、第二混气侧壁114、第三混气侧壁115以及出气部116，第一进气管111以及第二进气管112用于通入不同的工艺气体，例如，第一进气管111可通入氮气，第二进气管112可通入氢气。

第一进气管111与第二进气管112均为螺旋管，用于使得从第一进气管111的出口流出的气流以及第二进气管112的出口流出的气流沿同一方向旋转。示例地，第一进气管111为90°的螺旋管，第二进气管112为270°螺旋管，能够使得从第一进气管111的出口流出的气流以及第二进气管112的出口流出的气流沿同一方向旋转，避免了气流对冲。第一进气管111以及第二进气管112的出口设置于第一混气侧壁113的第一端部，第一混气侧壁113的第二端部与第二混气侧壁114的第一端部连接，第二混气侧壁114的第二端部与第三混气侧壁115的第一端部连接，第三混气侧壁115的第二端部与出气部116连接。第一混气侧壁113、第二混气侧壁114以及第三混气侧壁115形成混气腔，第一混气侧壁113的气道从第一端到第二端逐渐收窄，第二混气侧壁114的气道从第一端到第二端保持不变，第三混气侧壁115的气道从第一端到第二端逐渐增宽。

工艺气体的气流沿第一进气管111以及第二进气管112流入到第一混气侧壁113，并在第一混气侧壁113的气道内第一次混气，混合后的气流在第二混气侧壁114的气道内二次混气，由于第一混气侧壁113的气道逐渐变窄，工艺气体的气流流速增大，第二混气侧壁114的气道保持不变，使得工艺气体的气流获得缓冲时间，有利于进一步混合均匀。随后气流进入第三混气侧壁115，由于第三混气侧壁115的气道逐渐增宽，工艺气体的气流流速减小，工艺气体的气流在第三混气侧壁115的气道内第三混气，进一步使气流更加均匀，最后气流从出气部116流出并进入导流部3。

本实用新型还包括一种晶圆加工设备，包括上述的用于晶圆加工设备的进气装置。

本实用新型中涉及的诸如“包括”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够实施本实用新型。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

本实用新型中的术语“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至少两个该特征。

Claims (10)

1.一种用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，包括混气部以及进气部，所述混气部包括至少两个进气管以及混气腔，所述进气管均与所述混气腔连通，所述混气腔设置有至少两个出气孔，所述出气孔沿所述混气腔外周布置，所述进气部包括腔室，所述出气孔与所述腔室连通，所述腔室与所述晶圆加工设备的反应腔连通，所述腔室的径向尺寸大于所述混气腔的径向尺寸。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述混气腔的轴线与所述腔室的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述进气装置还包括导流部，所述进气部设置于所述导流部的顶部，所述导流部用于将从所述进气部的所述腔室内流出的气体导流至所述晶圆加工设备的反应腔的内部。

4.根据权利要求3所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述导流部的顶部开设有阀口，所述阀口的内部开设有至少两个第二通孔，所述第二通孔与所述腔室连通，所述第二通孔还与所述晶圆加工设备的反应腔连通。

5.根据权利要求4所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述导流部还包括导流板，所述导流板位于所述第二通孔的下方，所述导流板与所述第二通孔均呈45°。

6.根据权利要求1所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述混气部还包括气体通道，所述气体通道被构造成环形，所述气体通道将所述进气管与所述混气腔连通。

7.根据权利要求6所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述气体通道的内壁具有内层和外层，所述内壁上开设有至少两个第一气孔以及至少两个第二气孔，所述第一气孔以及所述第二气孔的孔径被构造成由内层到外层逐渐减小，以使得所述第一气孔形成第一顶角，所述第二气孔形成第二顶角。

8.根据权利要求7所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述第一气孔以及所述第二气孔成对布置，所述第一气孔的所述第一顶角与所述第二气孔的所述第二顶角的朝向相反。

9.根据权利要求7所述的用于晶圆加工设备的进气装置，其特征在于，所述第一顶角以及所述第二顶角均为45°。

10.一种晶圆加工设备，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于晶圆加工设备的进气装置。

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