CN220537915U - 镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种镀膜装置，包括设置于设于反应腔室内的喷淋头和晶圆承载台；喷淋头位于反应腔室的顶部，并与晶圆承载台正对；喷淋头面向晶圆承载台的底面上设置有多个第一喷淋孔，用于向晶圆喷洒反应气体；喷淋头面向晶圆承载台的底面的边缘围绕第一喷淋孔设置有多个第二喷淋孔，多个第二喷淋孔形成环状区域，用于向晶圆喷洒非反应气体。本实用新型的镀膜装置的边缘的第二喷淋孔向晶圆的边缘喷洒氮气，能够优化晶圆的边缘轮廓，改善晶圆表面薄膜的均一性。

Description

镀膜装置

技术领域

本实用新型涉及半导体镀膜技术领域，尤其涉及一种镀膜装置。

背景技术

半导体镀膜中常用到化学气相沉积镀膜，目前化学气相沉积镀膜时使用到的双腔镀膜设备在晶圆上淀积薄膜时，由于加热器与反应腔喷淋头设置在同一平面上，无法通过单独调整加热器来调节晶圆边缘轮廓的薄膜沉积，如此会导致晶圆上的薄膜不够均匀，从而导致得到的产品均一性变差。

在晶圆的边缘轮廓较差的情况下，人们会优先通过调整加热器的水平度来调节晶圆的边缘轮廓，现有的加热器上有三个调节点，但是其中一个调节点位于镀膜设备的内部，无法调节，只能通过位于镀膜设备外的两个调节点来调节加热器的水平度，如此一来加热器的调节范围十分受限，无法有效改善晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度。

在实际操作过程中，我们发现通过加大与工艺气体同时输入的载气的流量，能够有效改善晶圆表面的薄膜分布厚度，提高产品的均一性，但是现有技术中无法单独调整晶圆的边缘轮廓对应的载气流量以达到调整晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度的目的，同时由于晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度在镀膜过程中会出现偏边现象，无法针对晶圆的边缘轮廓出现偏边现象的区域进行载气流量的调整。

因此，有必要提供一种新型的镀膜装置以解决现有技术中存在的上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种镀膜装置。

为实现上述目的，本实用新型的所述镀膜装置，包括设置于设于反应腔室内的喷淋头和晶圆承载台；所述喷淋头位于所述反应腔室的顶部，并与所述晶圆承载台正对；所述喷淋头面向所述晶圆承载台的底面上设置有多个第一喷淋孔，用于向晶圆喷洒反应气体；所述喷淋头面向所述晶圆承载台的底面的边缘围绕所述第一喷淋孔设置有多个第二喷淋孔，多个所述第二喷淋孔形成环状区域，用于向所述晶圆喷洒非反应气体。

本实用新型所述的镀膜装置的有益效果在于：

所述喷淋头位于所述反应腔室的顶部，并与所述晶圆承载台正对，所述晶圆承载台朝向所述喷淋头的一侧用于承载晶圆。所述喷淋头面向所述晶圆承载台的底面的边缘形成了双喷淋区域，双重喷淋区域具有双喷淋孔，所述第一喷淋孔向晶圆表面喷洒反应气体，所述第二喷淋孔向晶圆的边缘喷洒非反应气体优化晶圆的边缘轮廓。

进一步的，所述非反应气体包括氮气。

进一步的，所述喷淋头上包括匀气室、挡板和面板，所述面板位于所述喷淋头的底面上，所述匀气室位于所述喷淋头的顶部，所述挡板形成所述匀气室的底面，并使所述匀气室与所述面板在所述喷淋头内部隔离，所述匀气室上设置有进气口；所述面板内设置有多个第一喷淋管和多个第二喷淋管，所述第一喷淋管的下端与所述第一喷淋孔一一对应连通，所述第二喷淋管的下端与所述第二喷淋孔一一对应连通，所述第一喷淋管的上端通过所述挡板与所述匀气室连通，所述第二喷淋管的上端与穿过所述喷淋头的侧面的非反应气体管道连通；所述第二喷淋孔周向分布在所述面板的边缘，并与所述边缘处的所述第一喷淋孔间隔设置，以在所述面板的边缘形成环状双重喷淋区域。

进一步的，还包括气体流量控制器，所述气体流量控制器与所述非反应气体管道连接。

进一步的，所述挡板上设置有多个通孔，所述面板与所述挡板之间具有空隙，所述第一喷淋管的上端通过所述空隙和所述通孔与所述匀气室连通。

进一步的，所述通孔的孔径大于所述第一喷淋管和所述第一喷淋孔的内径。

进一步的，所述第一喷淋孔的孔径大于所述第二喷淋孔的孔径。

进一步的，所述面板可以均匀分为n等份扇形，n为大于0小于等于16的正整数，每块扇形的所述面板内设置有连通通道，所述连通通道连通每块扇形的所述面板内相邻的所述第二喷淋管；所述非反应气体管道有n个，所述非反应气体管道与扇形的所述面板一一对应，并与所述连通通道连通。

进一步的，每块扇形的所述面板的侧壁上设置有连接孔，所述连接孔与所述连通通道连通，且与对应的所述非反应气体管道连通。

上述技术方案的有益效果在于：所述第二喷淋管和所述第二喷淋孔组成喷头分区向晶圆的边缘轮廓喷洒非反应气体，有效改善镀膜过程中晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度出现偏边现象。

进一步的，所述镀膜装置还包括反应气体管道，所述反应气体管道与所述进气口连通。

进一步的，所述镀膜装置还包括反应腔盖，所述反应腔盖将所述反应腔室的顶部密封，所述喷淋头设于所述反应腔盖的顶部内壁上。

附图说明

图1为本实用新型提供的实施例镀膜装置的剖视图；

图2为本实用新型提供的实施例面板的透视图；

图3为本实用新型提供的实施例挡板的仰视图；

图4为本实用新型提供的实施例面板的仰视图；

图5为本实用新型提供的实施例1中晶圆表面的薄膜厚度分布图；

图6为本实用新型提供的实施例1中开启非反应气体管道后晶圆表面的薄膜厚度分布图。

附图标记

1、喷淋头；11、匀气室；111、第一进气口；12、挡板；121、通孔；13、面板；

131、第一喷淋管；132、第二喷淋管；133、第一喷淋孔；134、第二喷淋孔；

135、连通通道；136、连接孔；

2、晶圆承载台；

3、反应腔室；

4、反应腔盖；

5、气体流量控制器；

6、反应气体管道；

7、晶圆；

8、非反应气体管道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

图1为本实用新型提供的实施例镀膜装置的剖视图。参照图1所示，镀膜装置包括喷淋头1、晶圆承载台2、反应腔室3、反应腔盖4和气体流量控制器5，反应腔盖4密封反应腔室3的顶部。喷淋头1固定在反应腔盖4的顶部面向晶圆承载台2的内壁上，喷淋头1位于反应腔室3内的顶部，且与晶圆承载台2正对，晶圆承载台2上放置晶圆7。喷淋头1面向晶圆承载台2的底面上设置有多个第一喷淋孔133，用于向晶圆7喷洒反应气体；喷淋头1面向晶圆承载台2的底面的边缘围绕第一喷淋孔133设置有多个第二喷淋孔134，多个第二喷淋孔134形成环状区域，用于向晶圆7喷洒非反应气体。喷淋头1顶部和反应气体管道6连通，喷淋头1的侧面与非反应气体管道8连通。气体流量控制器5设置在非反应气体管道8上，气体流量控制器5调节输送到反应腔体内的非反应气体的流量，气体流量控制器5上设置有开关阀，开关阀控制非反应气体管道8的开启与关闭，以控制向反应腔室3内输送的非反应气体。

图2为本实用新型提供的实施例面板的透视图，图3为本实用新型提供的实施例挡板的仰视图。参照图1、图2和图3所示，喷淋头1包括有匀气室11、挡板12和面板13，面板13位于喷淋头1的底面，匀气室11位于喷淋头1的顶部，挡板12为匀气室11的底板，挡板12将匀气室11与面板13在喷淋头1内部分隔。挡板12和面板13的侧壁均与喷淋头1的内壁固定连接。匀气室11的顶部开设有第一进气口111，第一进气口111与反应气体管道6连通向匀气室11中输送反应气体。挡板12上设置有通孔121，挡板12与面板13之间存在空隙，通孔121将匀气室11中的反应气体输送到空隙内。面板13内设置有多个第一喷淋管131和多个第二喷淋管132，面板13朝向晶圆承载台2的表面设置有多个第一喷淋孔133和多个第二喷淋孔134，第一喷淋管131的下端与第一喷淋孔133一一对应连通，第一喷淋管131的上端与空隙连通，反应气体通过第一喷淋管131与第一喷淋孔133组成的第一喷头喷洒到晶圆7表面，第二喷淋管132的下端与第二喷淋孔134一一对应连通，第二喷淋管132的上端与穿过面板13的侧壁的非反应气体管道8连通，非反应气体管道8中的非反应气体通过第二喷淋管132和第二喷淋孔134组成的第二喷头喷洒向晶圆7的边缘以优化晶圆7的边缘轮廓，使得晶圆7的边缘轮廓的薄膜分布较均匀，提高晶圆7的均一性。

参照图3所示，通孔121的孔径大于第一喷淋管131和第一喷淋孔133的内径，以使匀气室11中的反应气体快速的通到挡板12和面板13的空隙中。

图4为本实用新型提供的实施例面板的仰视图。参照图2和图4所示，第二喷淋孔134周向分布在面板13的边缘，即第二喷头周向分布在面板13的边缘；处于面板13的边缘的第一喷淋孔133与第二喷淋孔134间隔设置，第二喷头和处于面板13边缘的第一喷头间隔设置，第二喷头和处于面板13边缘的第一喷头共同形成了环状双重喷淋区域。

参照图3所示，第二喷淋孔134的孔径小于第一喷淋孔133的孔径，以使非反应气体更均匀的喷洒到晶圆7的边缘。

参照图2和图4所示，非反应气体管道8有四个，将面板13分成四等份的扇形，每块扇形的面板对应一个非反应气体管道8，每块扇形的面板13内部设置有连通通道135，连通通道135将每块扇形的面板13内部的相邻的第二喷淋管132相互连通，每块扇形的面板13的侧壁上设置有一个连接孔136，每块扇形的面板13的连通通道135通过连接孔136与对应的非反应气体管道8连通向第二喷淋管132内输送非反应气体。

一些实施例中，所述面板可以均匀分为n等份扇形，n为大于0小于等于16的正整数，每块扇形的所述面板内设置有连通通道，所述连通通道连通每块扇形的所述面板内相邻的所述第二喷淋管；所述非反应气体管道有n个，所述非反应气体管道与扇形的所述面板一一对应，并与所述连通通道连通。

一些实施例中，每块扇形的所述面板的侧壁上设置有连接孔，所述连接孔与所述连通通道连通，且与对应的所述非反应气体管道连通。

一些实施例中，所述反应气体管道用于输送反应气体，所述反应气体可以是混合气体也可以是单一气体；所述反应气体包括反应源气体、载气或惰性气体中的一种或多种，所述反应源气体包括正硅酸乙酯，并通过氦气进行输送。

一些实施例中，所述非反应气体管道为氮气管道，用于输送氮气，所述氮气用于稀释所述反应气体，保证晶圆的边缘轮廓的薄膜分布均匀，保证产品均一性较好。

本实用新型所述的镀膜装置能够有效改善晶圆边缘轮廓的薄膜厚度偏边的问题，使得晶圆的边缘轮廓得到优化，以下通过具体实施例具体说明：

实施例1

图5为本实用新型提供的实施例1中晶圆表面的薄膜厚度分布图。参照图5所示，在晶圆上生长7250A的薄膜时，晶圆表面的薄膜出现了厚度偏边的情况，明显晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度分布不均匀，晶圆的边缘轮廓的下侧的薄膜厚度比其他边缘的厚度要高。

图6为本实用新型提供的实施例1中开启非反应气体管道后晶圆表面的薄膜厚度分布图。参照图6所示，在晶圆上生长4800A的薄膜时，通过分区控制正对晶圆的边缘轮廓的下侧的非反应气体管道的开启，向晶圆的边缘轮廓的下侧喷洒氮气，以稀释反应气体浓度，晶圆的边缘轮廓的下侧的薄膜厚度降低，晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度分布均匀，有效改善了晶圆的边缘轮廓的薄膜厚度偏边的情况。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种镀膜装置，其特征在于，包括设置于设于反应腔室内的喷淋头和晶圆承载台；

所述喷淋头位于所述反应腔室的顶部，并与所述晶圆承载台正对；

所述喷淋头面向所述晶圆承载台的底面上设置有多个第一喷淋孔，用于向晶圆喷洒反应气体；

所述喷淋头面向所述晶圆承载台的底面的边缘围绕所述第一喷淋孔设置有多个第二喷淋孔，多个所述第二喷淋孔形成环状区域，用于向所述晶圆喷洒非反应气体。

2.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述喷淋头上包括匀气室、挡板和面板，所述面板位于所述喷淋头的底面上，所述匀气室位于所述喷淋头的顶部，所述挡板为所述匀气室的底板，并使所述匀气室与所述面板在所述喷淋头内部隔离，所述匀气室上设置有进气口；

所述面板内设置有多个第一喷淋管和多个第二喷淋管，所述第一喷淋管的下端与所述第一喷淋孔一一对应连通，所述第二喷淋管的下端与所述第二喷淋孔一一对应连通，所述第一喷淋管的上端通过所述挡板与所述匀气室连通，所述第二喷淋管的上端与穿过所述喷淋头的侧面的非反应气体管道连通；

所述第二喷淋孔周向分布在所述面板的边缘，并与所述边缘处的所述第一喷淋孔间隔设置，以在所述面板的边缘形成环状双重喷淋区域。

3.根据权利要求2所述的镀膜装置，其特征在于，还包括气体流量控制器，所述气体流量控制器与所述非反应气体管道连接。

4.根据权利要求2所述的镀膜装置，其特征在于，所述挡板上设置有多个通孔，所述面板与所述挡板之间具有空隙，所述第一喷淋管的上端通过所述空隙和所述通孔与所述匀气室连通。

5.根据权利要求4所述的镀膜装置，其特征在于，所述通孔的孔径大于所述第一喷淋管和所述第一喷淋孔的内径。

6.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述第一喷淋孔的孔径大于所述第二喷淋孔的孔径。

7.根据权利要求2-5任一项所述的镀膜装置，其特征在于，所述面板可以均匀分为n等份扇形，n为大于0小于等于16的正整数，每块扇形的所述面板内设置有连通通道，所述连通通道连通每块扇形的所述面板内相邻的所述第二喷淋管；

所述非反应气体管道有n个，所述非反应气体管道与扇形的所述面板一一对应，并与所述连通通道连通。

8.根据权利要求7所述的镀膜装置，其特征在于，每块扇形的所述面板的侧壁上设置有连接孔，所述连接孔与所述连通通道连通，且与对应的所述非反应气体管道连通。

9.根据权利要求2所述的镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置还包括反应气体管道，所述反应气体管道与所述进气口连通。

10.根据权利要求1所述的镀膜装置，其特征在于，所述镀膜装置还包括反应腔盖，所述反应腔盖将所述反应腔室的顶部密封，所述喷淋头设于所述反应腔盖的顶部内壁上。