TW202331895A - 製程腔室組件、半導體製程設備及其方法 - Google Patents
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Abstract
一種半導體製程設備的製程腔室組件及半導體製程設備及其方法，該製程腔室組件中，在上腔體和下腔體之間設置有與上腔室連通的第一進氣口和第一排氣口，第一排氣口用於與抽氣裝置連通；在下腔體的底部設置有多個第二排氣口；製程腔室組件還包括勻氣結構和切換結構，勻氣結構位於下腔體的外部，勻氣結構具有勻氣室，勻氣室通過第二排氣口與下腔室連通，在勻氣結構上開設有與勻氣室連通的第三排氣口，第三排氣口用於與抽氣裝置連通；切換結構用於選擇性地將第一排氣口和第三排氣口中的一者與抽氣裝置連通。
Description
本發明涉及半導體製造領域，具體地，涉及一種半導體製程設備的製程腔室組件及半導體製程設備及其方法。
隨著半導體技術的發展，積體電路矽外延片向更大的尺寸發展，積體電路特徵尺寸向更小的尺寸發展，並伴隨有許多複雜的新製程需求的產生。為了滿足新製程需求減壓外延技術應運而生，減壓外延在控制自摻雜和圖形畸變與漂移方面有著很大的優勢。
現有的減壓外延製程腔室由上、下腔體構成密閉空間，並以基座的承載面為分界線把該密閉空間分為上、下腔室，設置在上腔室中，且與上腔室連通的進氣口和排氣口在水準方向上相對設置，製程氣體由進氣口進入上腔室，由排氣口排出到排氣管路。並且，上、下腔體由透明石英組成，上、下腔體外部的紅外加熱燈透過上、下腔體朝向基座輻射能量，以使基座快速升溫提供外延反應所需的能量。
但是，在減壓的工況下，進入製程腔室的製程氣體的擴散自由程更大，製程氣體很容易在下腔體上沉積形成沉積物，該沉積物的存在會吸收加熱燈的熱輻射使下腔體溫度升高，從而使下腔體上更易發生沉積，形成惡性循環，當沉積物達到一定厚度時會影響腔室溫場均勻性。而且，沉積物的存在還會影響高溫計測溫的準確性，使製程結果產生漂移。目前，在下腔體出現一定厚度的沉積物時，必須通過腔室維護更換或清洗下腔體，這樣會縮短製程腔室的維護週期，從而導致設備線上時間縮短，生產成本增加。
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體製程設備的製程腔室組件及半導體製程設備和方法，其可以在不進行腔室開腔維護的情況下有效去除沉積物，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
為實現本發明的目的而提供一種半導體製程設備的製程腔室組件，包括上腔體、下腔體和設置在該上腔體和下腔體之間的用於承載晶圓的基座，該上腔體和該基座的承載面之間形成上腔室，該下腔體與該承載面之間形成下腔室，該上腔室與該下腔室連通，在該上腔體和下腔體之間設置有與該上腔室連通的第一進氣口和第一排氣口，該第一排氣口用於與抽氣裝置連通；在該下腔體的底部設置有多個第二排氣口；該製程腔室組件還包括勻氣結構和切換結構，其中，該勻氣結構位於該下腔體的外部，該勻氣結構具有勻氣室，該勻氣室通過該第二排氣口與該下腔室連通，在該勻氣結構上開設有與該勻氣室連通的第三排氣口，該第三排氣口用於與該抽氣裝置連通；該切換結構用於選擇性地將該第一排氣口和該第三排氣口中的一者與該抽氣裝置連通。
可選的，該切換結構包括第一排氣管路和第二排氣管路，其中，該第一排氣管路的進氣端與該第一排氣口連通，該第一排氣管路的出氣端用於與該抽氣裝置連通，且在該第一排氣管路上設置有第一通斷閥；該第二排氣管路的進氣端與該第三排氣口連通，該第二排氣管路的出氣端用於與該抽氣裝置連通，且在該第二排氣管路上設置有第二通斷閥。
可選的，該勻氣結構包括勻氣外壁，該勻氣外壁位於該下腔體的外部，且與該下腔體固定連接；該勻氣外壁的內表面與該下腔體外表面的與該勻氣外壁相對的區域圍成該勻氣室，該第三排氣口設置於該勻氣外壁上。
可選的，該下腔體包括錐形筒部和直筒部，其中，該錐形筒部的內徑沿遠離該上腔室的方向遞減；該直筒部的上端與該錐形筒部的下端連接；多個該第二排氣口均設置於該錐形筒部上，且沿該錐形筒部的周向均勻分佈；該勻氣外壁呈環狀，且環繞設置於該錐形筒部與該直筒部的連接處，該勻氣外壁的內表面、該錐形筒部和該直筒部各自外表面的與該勻氣外壁相對的區域共同圍成該勻氣室。
可選的，該勻氣外壁呈錐形筒狀，且該勻氣外壁的內徑沿遠離該上腔室的方向遞減。
可選的，該製程腔室組件還包括旋轉軸和用於驅動該旋轉軸旋轉的驅動裝置，其中，該旋轉軸的一端與該基座連接，另一端沿遠離該上腔室的方向貫穿該直筒部的底部，延伸至該直筒部的外部與該驅動裝置連接；在該直筒部的底部還設置有第二進氣口，用於沿靠近該上腔室的方向向該下腔室輸送吹掃氣體。
可選的，所有的該第二排氣口的橫截面面積之和與該腔體外表面的與該勻氣外壁相對的區域面積的比值大於等於三分之一，且小於等於二分之一。
可選的，該第二排氣管路上還設置有流量控制閥，該第一排氣管路與該第二排氣管路連通，且該第二排氣管路的出氣端連接在該第一通斷閥的下游和該流量控制閥的上游之間的位置處。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體製程設備，包括本發明提供的上述製程腔室組件。
作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體製程設備的製程方法，應用于本發明提供的上述製程腔室組件，該方法包括：在進行沉積製程時，通過該第一進氣口向該上腔室內通入製程氣體，並將該第一排氣口與該抽氣裝置連通；在進行沉積物的原位蝕刻製程時，通過該第一進氣口向該上腔室通入蝕刻氣體，並將該第三排氣口與該抽氣裝置連通。
本發明具有以下有益效果：
本發明提供的半導體製程設備的製程腔室組件，其通過切換結構選擇性地將第一排氣口和第三排氣口中的一者與抽氣裝置連通，在進行沉積製程時，可以通過將第一排氣口與抽氣裝置連通，使製程氣體可以通過第一進氣口流入上腔室中，並在流經基座上的晶圓表面之後，可以通過第一排氣口排入抽氣裝置；在需要蝕刻去除下腔體的內表面上的沉積物時，可以通過將第三排氣口與抽氣裝置連通，使蝕刻氣體可以通過第一進氣口流入上腔室中，並通過下腔體底部的各個第二排氣口排入勻氣室中，再經由第三排氣口排入抽氣裝置，蝕刻氣體在流經下腔體的內表面過程中會與附著在其上的沉積物發生化學反應，從而可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
本發明提供的半導體加工設備，其通過採用本發明提供的上述製程腔室組件，可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
請參閱圖1，本發明實施例提供的半導體製程設備的製程腔室組件，其包括上腔體11、下腔體12和設置在上腔體11和下腔體12之間的用於承載晶圓的基座5，上腔體11和基座5的承載面之間形成上腔室111，下腔體12與上述承載面之間形成下腔室112，上腔室111與下腔室112連通。也就是說，由上腔體11、下腔體12構成密閉空間，並以基座5的承載面為分界線把該密閉空間分為上腔室111與下腔室112。
而且，在上腔體11和下腔體12之間設置有與上腔室111連通的第一進氣口3和第一排氣口4，第一進氣口3和第一排氣口4例如沿水準方向相對設置。其中，第一進氣口3用於向上腔室111中通入製程氣體，該製程氣體的種類可以根據所進行的沉積製程而設定；第一排氣口4用於與抽氣裝置10連通，以能夠排出上腔室111中的氣體。
在一些可選的實施例中，在上腔體11和下腔體12之間可以設置有均呈環狀的上內襯22和下內襯21，上腔體11、下腔體12、上內襯22和下內襯21共同構成密閉空間，該密閉空間位於基座5的承載面以上的區域為上述上腔室111，位於該承載面以下的區域為上述下腔室112。並且，在上內襯22和下內襯21之間形成有彼此相對的第一進氣口3和第一排氣口4。
在一些可選的實施例中，上述第一進氣口3和第一排氣口4例如均為一個，而且可選地，為了增加氣體流量，提高氣體擴散效率，從而提高製程氣體在上腔室111中的分佈均勻性，上述第一進氣口3和第一排氣口4均呈圓弧狀，且沿上腔室111的周向延伸設置。當然，上述第一進氣口3和第一排氣口4的數量還可以為多個，且可以採用其他結構，本發明實施例對此沒有特別的限制。
而且，如圖2所示，在下腔體12的底部還設置有與下腔室112連通的多個第二排氣口123，用以排出下腔室112中的氣體。例如，圖2中示出了8個第二排氣口123，可選的，多個第二排氣口123沿下腔體12的周向均勻分佈。這樣，可以使下腔室112中的氣體能夠均勻地排出，從而可以使進入下腔室112中的蝕刻氣體能夠均勻地流過下腔體12的內表面，從而可以保證下腔體12內表面的各個位置均有較好的蝕刻效果。
需要說明的是，在實際應用中，多個第二排氣口123可以圍繞下腔體12的周向排布一圈或多圈。
在一些可選的實施例中，各個第二排氣口123的橫截面形狀包括橢圓形、圓形、三角形或者其他任意形狀，優選的，各個第二排氣口123的橫截面形狀為橢圓形或者其他長寬比大於1的形狀，並且該形狀的長軸沿下腔體12的徑向設置，這樣有助於提高氣體分佈均勻性。
如圖1至圖3所示，上述製程腔室組件還包括勻氣結構9和切換結構，其中，勻氣結構9位於下腔體12的外部，該勻氣結構9具有勻氣室113，該勻氣室113通過第二排氣口123與下腔體12連通，在勻氣結構9上開設有與勻氣室113連通的第三排氣口（圖中未示出），該第三排氣口用於與抽氣裝置10連通。勻氣室113與各個第二排氣口123連通，且上述第三排氣口與勻氣室113和抽氣裝置10均連通。這樣，從各個第二排氣口123排出的氣體會先後經由勻氣室113和第三排氣口排入抽氣裝置10。借助勻氣結構9，可以對氣體起到勻流作用，從而可以提高下腔室112中的氣體分佈均勻性。
切換結構用於選擇性地將第一排氣口4和上述第三排氣口中的一者與抽氣裝置10連通，即，在第一排氣口4與抽氣裝置10連通時，上述第三排氣口與抽氣裝置10斷開，無法排氣；在上述第三排氣口與抽氣裝置10連通時，第一排氣口4與抽氣裝置10斷開，無法排氣。
當進行沉積製程時，例如進行外延生長製程，可以利用上述切換結構將第一排氣口4與抽氣裝置10連通，此時外延生長氣體通過第一進氣口3流入上腔室111中，並在流經基座5上的晶圓表面之後，可以通過第一排氣口4排入抽氣裝置10，從而實現外延生長製程。
當下腔體12上產生一定厚度的沉積物（例如矽）時，需要進行原位蝕刻製程，以去除該沉積物，在這種情況下，可以利用上述切換結構將上述第三排氣口與抽氣裝置10連通，此時蝕刻氣體（例如氯化氫）通過第一進氣口3流入上腔室111中，其流動路徑如圖4中的箭頭A所示，氣流分為兩個部分，其中一部分流經基座5表面之後，由於第一排氣口4未與抽氣裝置10連通，無法排氣，蝕刻氣體會從基座5右側經由基座5與預熱環18之間的環形間隙流入下腔室112中，另一部分會從基座5左側直接經由基座5與預熱環18之間的環形間隙流入下腔室112中，然後，進入下腔室112的蝕刻氣體會沿下腔體12的內表面朝第二排氣口123流動，在此過程中，蝕刻氣體會與附著在下腔體12的內表面上的沉積物發生化學反應，從而可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
在一些可選的實施例中，如圖1所示，上述切換結構包括第一排氣管路7和第二排氣管路8，其中，第一排氣管路7的進氣端與上述第一排氣口4連通，第一排氣管路7的出氣端用於與抽氣裝置10連通，且在第一排氣管路7上設置有第一通斷閥71，用於接通或斷開第一排氣管路7。第二排氣管路8的進氣端與上述第三排氣口連通，第二排氣管路8的出氣端用於與抽氣裝置10連通，且在第二排氣管路8上設置有第二通斷閥81。
當進行沉積製程時，可以打開第一通斷閥71，並關閉第二通斷閥81，以將第一排氣口4與抽氣裝置10連通，並將上述第三排氣口與抽氣裝置10斷開；當原位蝕刻製程時，可以打開第二通斷閥81，並關閉第一通斷閥71，以將上述第三排氣口與抽氣裝置10連通，並將第一排氣口4與抽氣裝置10斷開。
在一些可選的實施例中，在第一排氣管路7上還設置有流量控制閥72，用於調節第一排氣管路7中的氣體流量，從而可以控制腔體1內的壓力。
在一些可選的實施例中，為了簡化設備結構，降低設備成本，抽氣裝置10包括一個抽氣泵，第一排氣管路7和第二排氣管路8共用該抽氣泵，在這種情況下，第一排氣管路7和第二排氣管路8連通，且第二排氣管路8的出氣端連接在第一通斷閥71的下游和流量控制閥72的上游之間的位置處。這樣，無論是第一排氣管路7被接通，還是第二排氣管路8被接通，流量控制閥72均可以對腔體1的壓力以及腔體1中的氣體流速等的參數進行精確控制。當然，在實際應用中，抽氣裝置10也可以包括兩個抽氣泵，第一排氣管路7和第二排氣管路8分別與這兩個抽氣泵連通，而且在第一排氣管路7和第二排氣管路8上均設置有流量控制閥。
在一些可選的實施例中，如圖3所示，勻氣結構9包括勻氣外壁，該勻氣外壁位於下腔體12的外部，且與下腔體12固定連接。並且，該勻氣外壁的內表面與下腔體12外表面的與該勻氣外壁相對的區域圍成勻氣室113，上述第三排氣口設置於該勻氣外壁上。勻氣外壁例如可以採用焊接的方式與下腔體12固定連接。
在一些可選的實施例中，如圖2所示，所有的第二排氣口123的橫截面面積之和與下腔體12外表面的與上述勻氣外壁相對的區域面積（例如圖2中的區域C的面積）的比值大於等於三分之一，且小於等於二分之一。通過將上述比值設定在該數值範圍內，既可以避免第二排氣口123的橫截面面積之和過大，保證下腔體12具有較好的機械性能，又可以避免第二排氣口123的橫截面面積之和過小，保證對下腔體12上的沉積物進行原位蝕刻製程具有良好的蝕刻效果。
本發明實施例提供的製程腔室組件例如可以為外延生長製程腔室組件，在這種情況下，如圖1所示，上腔體11和下腔體12均為透明材料製成，例如透明石英。在上腔體11的上方和下腔體12的下方還設置有紅外加熱燈6，用於透過上腔體11和下腔體12朝基座5輻射熱量，以使基座5快速升溫提供外延反應所需的能量。可選的，該基座5的材質例如為石墨基座，且在石墨基座的外表面覆蓋有碳化矽層。此外，在上腔體11的上方和下腔體12的下方分別設置有上高溫計16和下高溫計17，用以分別透過上腔體11和下腔體12對晶圓表面的溫度和基座5下表面的溫度進行檢測，以能夠準確控制紅外加熱燈6的加熱溫度。上述腔體1通過採用透明石英，可以給紅外加熱燈6的紅外輻射加熱基座5、上高溫計16測量晶圓表面溫度和下高溫計17測量基座溫度提供有利的條件。
在一些可選的實施例中，下腔體12的上端設置有環形支撐部13，用於支撐上述上內襯22和下內襯21，可選的，該環形支撐部13採用發泡石英製成，該發泡石英可以提供更高的機械強度和具有良好的熱隔離性能。
在一些可選的實施例中，在基座5的周圍環繞設置有預熱環18，其可以採用與基座5相同的材料製作，用於對經由第一進氣口3進入上腔室111的製程氣體起到預熱作用，從而可以提高製程氣體的反應效率。並且，預熱環18與基座5之間具有環形間隙，上腔室111中的氣體能夠經由該環形間隙流入下腔室112中。
在一些可選的實施例中，如圖3所示，下腔體12包括錐形筒部121和直筒部122，其中，錐形筒部121的內徑沿遠離上腔室111的方向（例如由上而下）遞減，其例如呈漏斗狀，這樣可以使下腔體12的整體具有更好的耐壓能力。直筒部122的上端與錐形筒部121的下端連接，例如連為一體；多個第二排氣口123均設置於錐形筒部121上，且沿錐形筒部121的周向均勻分佈，這樣在對下腔體12上的沉積物進行原位蝕刻製程時，有助於使蝕刻氣體能夠流經下腔體12內表面的各個位置處，從而可以保證下腔體12內表面的各個位置均有較好的蝕刻效果。可選的，多個第二排氣口123均位於靠近錐形筒部121的下端的位置處，以使蝕刻氣體能夠流經下腔體12內表面的各個位置處。
在一些可選的實施例中，如圖3所示，勻氣結構9中，勻氣外壁呈環狀，且環繞設置於錐形筒部121與直筒部122的連接處，該勻氣外壁的內表面、錐形筒部121和直筒部122各自外表面的與勻氣外壁相對的區域共同圍成上述勻氣室113。可選的，上述勻氣外壁呈錐形筒狀，且勻氣外壁的內徑沿遠離上腔室111的方向（例如由上而下）遞減，這樣可以減小勻氣結構9的佔用空間，簡化勻氣結構9，從而可以避免勻氣結構9干擾紅外加熱燈6的輻射。當然，上述勻氣外壁的結構並不局限於此，在實際應用中，上述勻氣外壁還可以呈直筒狀（底部封閉）、弧形圓筒狀、不規則筒狀或者其他任意形狀，本發明實施例對此沒有特別的限制。
在一些可選的實施例中，如圖1所示，製程腔室組件還包括旋轉軸14和用於驅動該旋轉軸14旋轉的驅動裝置15，其中，旋轉軸14的一端與基座5連接，另一端沿遠離上腔室111的方向（例如豎直向下）貫穿直筒部122的底部，延伸至直筒部122的外部與驅動裝置15連接。在進行沉積製程時，在驅動裝置15的驅動下，旋轉軸14可以帶動基座5旋轉，從而可以使上腔室111的溫場和氣流場更加均勻。
在一些可選的實施例中，如圖1所示，在直筒部122的底部還設置有第二進氣口（圖中未示出），用於沿靠近上腔室111的方向（例如由下而上）向下腔室112輸送吹掃氣體。當進行沉積製程時，例如進行外延生長製程，通過經由第二進氣口由下而上向下腔室112輸送吹掃氣體，可以保護旋轉軸14的位於直筒部122內的部分（一般為金屬材質）不被製程氣體腐蝕，從而可以提高旋轉軸14的使用壽命。
當進行沉積製程時，吹掃氣體在進入下腔室112之後，通過預熱環18和基座5之間的環形間隙進入上腔室111，然後從第一排氣口4排出。當對下腔體12上的沉積物進行原位蝕刻製程時，吹掃氣體仍然需要通入直筒部122，以保護旋轉軸14的位於直筒部122內的部分，但是由於各個第二排氣口123均位於靠近錐形筒部121的下端的位置處，這使得從直筒部122流出的吹掃氣體可以直接經由各個第二排氣口123排出，而不會對蝕刻氣體的流動產生任何干擾，吹掃氣體的流動路徑如圖4中的箭頭B所示。需要說明的是，上述直筒部122環繞在旋轉軸14的周圍，有助於吹掃氣體對旋轉軸14進行保護。
綜上所述，本發明實施例提供的半導體製程設備的製程腔室組件，其通過切換結構選擇性地將第一排氣口和第三排氣口中的一者與抽氣裝置連通，在進行沉積製程時，可以通過將第一排氣口與抽氣裝置連通，使沉積製程氣體可以通過第一進氣口流入上腔室中，並在流經基座上的晶圓表面之後，可以通過第一排氣口排入抽氣裝置；在需要蝕刻去除下腔體的內表面上的沉積物時，可以通過將第三排氣口與抽氣裝置連通，使蝕刻氣體可以通過第一進氣口流入上腔室中，並通過下腔體底部的各個第二排氣口排入勻氣室中，再經由第三排氣口排入抽氣裝置，蝕刻氣體在流經下腔體的內表面過程中會與附著在其上的沉積物發生化學反應，從而可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種半導體製程設備，其包括本發明實施例提供的上述製程腔室組件，該製程腔室組件例如採用圖1所示的製程腔室組件，由於該製程腔室組件的結構和功能在上文中已有了詳細描述，在此不再贅述。
本發明實施例提供的半導體加工設備，其通過採用本發明實施例提供的上述製程腔室組件，可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種半導體製程設備的製程方法，其應用于本發明實施例提供的上述製程腔室組件，以圖1示出的製程腔室組件為例，該半導體製程方法包括：
在進行沉積製程時，例如進行外延生長製程，通過第一進氣口3向上腔室111內通入製程氣體，並將第一排氣口4與抽氣裝置10連通；此時製程氣體通過第一進氣口3流入上腔室111中，並在流經基座5上的晶圓表面之後，可以通過第一排氣口4排入抽氣裝置10，從而實現外延生長製程。
在進行沉積物的原位蝕刻製程時，通過第一進氣口3向上腔室111通入蝕刻氣體（例如氯化氫），並將第三排氣口與抽氣裝置10連通。此時蝕刻氣體通過第一進氣口3流入上腔室111中，其流動路徑如圖4中的箭頭A所示，氣流分為兩個部分，其中一部分流經基座5表面之後，由於第一排氣口4未與抽氣裝置10連通，無法排氣，蝕刻氣體會從基座5右側經由基座5與預熱環18之間的環形間隙流入下腔室112中，另一部分會從基座5左側直接經由基座5與預熱環18之間的環形間隙流入下腔室112中，然後，進入下腔室112的蝕刻氣體會沿下腔體12的內表面朝第二排氣口123流動，在此過程中，蝕刻氣體會與附著在下腔體12的內表面上的沉積物發生化學反應，從而可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
本發明實施例提供的半導體製程設備的製程方法，其通過採用本發明提供的上述製程腔室組件，可以在不進行腔室開腔維護的情況下，實現對沉積物的原位蝕刻，從而可以大大節約腔室的維護時間，延長設備線上時間，降低生產成本。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
3:第一進氣口
4:第一排氣口
5:基座
6:紅外加熱燈
7:第一排氣管路
8:第二排氣管路
9:勻氣結構
10:抽氣裝置
11:上腔體
12:下腔體
13:環形支撐部
14:旋轉軸
15:驅動裝置
16:上高溫計
17:下高溫計
18:預熱環
21:下內襯
22:上內襯
71:第一通斷閥
72:流量控制閥
81:第二通斷閥
111:上腔室
112:下腔室
113:勻氣室
121:錐形筒部
122:直筒部
123:第二排氣口
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。
圖1為本發明實施例提供的製程腔室組件的結構示意圖；
圖2為本發明實施例採用的下腔體的俯視圖；
圖3為本發明實施例採用的下腔體的側視圖；
圖4為本發明實施例提供的製程腔室組件的氣體流動路徑圖。
3:第一進氣口
4:第一排氣口
5:基座
6:紅外加熱燈
7:第一排氣管路
8:第二排氣管路
9:勻氣結構
10:抽氣裝置
11:上腔體
12:下腔體
13:環形支撐部
14:旋轉軸
15:驅動裝置
16:上高溫計
17:下高溫計
18:預熱環
21:下內襯
22:上內襯
71:第一通斷閥
72:流量控制閥
81:第二通斷閥
111:上腔室
112:下腔室
113:勻氣室
Claims (10)
- 一種半導體製程設備的製程腔室組件，包括一上腔體、一下腔體和設置在該上腔體和下腔體之間的用於承載一晶圓的一基座，該上腔體和該基座的承載面之間形成一上腔室，該下腔體與該承載面之間形成一下腔室，該上腔室與該下腔室連通，其中，在該上腔體和下腔體之間設置有與該上腔室連通的一第一進氣口和一第一排氣口，該第一排氣口用於與一抽氣裝置連通；在該下腔體的底部設置有多個第二排氣口； 該製程腔室組件還包括一勻氣結構和一切換結構，其中，該勻氣結構位於該下腔體的外部，該勻氣結構具有一勻氣室，該勻氣室通過該第二排氣口與該下腔室連通，在該勻氣結構上開設有與該勻氣室連通的一第三排氣口，該第三排氣口用於與該抽氣裝置連通； 該切換結構用於選擇性地將該第一排氣口和該第三排氣口中的一者與該抽氣裝置連通。
- 如請求項1所述的製程腔室組件，其中，該切換結構包括一第一排氣管路和一第二排氣管路，其中，該第一排氣管路的進氣端與該第一排氣口連通，該第一排氣管路的出氣端用於與該抽氣裝置連通，且在該第一排氣管路上設置有一第一通斷閥；該第二排氣管路的進氣端與該第三排氣口連通，該第二排氣管路的出氣端用於與該抽氣裝置連通，且在該第二排氣管路上設置有第二通斷閥。
- 如請求項1或2所述的製程腔室組件，其中，該勻氣結構包括一勻氣外壁，該勻氣外壁位於該下腔體的外部，且與該下腔體固定連接；該勻氣外壁的內表面與該下腔體外表面的與該勻氣外壁相對的區域圍成該勻氣室，該第三排氣口設置於該勻氣外壁上。
- 如請求項3所述的製程腔室組件，其中，該下腔體包括一錐形筒部和一直筒部，其中，該錐形筒部的內徑沿遠離該上腔室的方向遞減；該直筒部的上端與該錐形筒部的下端連接；多個該第二排氣口均設置於該錐形筒部上，且沿該錐形筒部的周向均勻分佈； 該勻氣外壁呈環狀，且環繞設置於該錐形筒部與該直筒部的連接處，該勻氣外壁的內表面、該錐形筒部和該直筒部各自外表面的與該勻氣外壁相對的區域共同圍成該勻氣室。
- 如請求項4所述的製程腔室組件，其中，該勻氣外壁呈錐形筒狀，且該勻氣外壁的內徑沿遠離該上腔室的方向遞減。
- 如請求項4所述的製程腔室組件，其中，該製程腔室組件還包括一旋轉軸和用於驅動該旋轉軸旋轉的一驅動裝置，其中，該旋轉軸的一端與該基座連接，另一端沿遠離該上腔室的方向貫穿該直筒部的底部，延伸至該直筒部的外部與該驅動裝置連接； 在該直筒部的底部還設置有一第二進氣口，用於沿靠近該上腔室的方向向該下腔室輸送吹掃氣體。
- 如請求項3所述的製程腔室組件，其中，所有的該第二排氣口的橫截面面積之和與該腔體外表面的與該勻氣外壁相對的區域面積的比值大於等於三分之一，且小於等於二分之一。
- 如請求項2所述的製程腔室組件，其中，該第二排氣管路上還設置有一流量控制閥，該第一排氣管路與該第二排氣管路連通，且該第二排氣管路的出氣端連接在該第一通斷閥的下游和該流量控制閥的上游之間的位置處。
- 一種半導體製程設備，其中，包括請求項1-8任意一項所述的製程腔室組件。
- 一種半導體製程設備的製程方法，其中，應用於請求項1-8任意一項所述的製程腔室組件，該方法包括： 在進行沉積製程時，通過該第一進氣口向該上腔室內通入一製程氣體，並將該第一排氣口與該抽氣裝置連通； 在進行沉積物的原位蝕刻製程時，通過該第一進氣口向該上腔室通入蝕刻氣體，並將該第三排氣口與該抽氣裝置連通。
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