TW202413708A - 腔室組件、進氣裝置及基板處理設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種腔室組件，包含：環形的襯套組件、進氣插件；襯套組件包含：上襯套和下襯套；下襯套的一側具有多層的第一進氣結構，沿下襯套的周向方向，每層第一進氣結構被劃分為多個第一進氣區，第一進氣區包含沿下襯套的周向方向分佈的多個第一進氣通道；進氣插件耦接至襯套組件，進氣插件內部具有與多層第一進氣結構對應的多層第二進氣結構，每層第二進氣結構沿水平方向被劃分為多個第二進氣區，第二進氣區包含至少一個第二進氣通道，一個第二進氣通道對應一個第一進氣區； 工藝氣體依序通過對應第二進氣區的第二進氣通道、對應第一進氣區的第一進氣通道流入基板處理設備的處理區域。本發明還提供一種進氣裝置及基板處理設備。

Description

腔室組件、進氣裝置及基板處理設備

本發明涉及半導體設備領域，特別涉及一種腔室組件、進氣裝置及基板處理設備。

在半導體製造業，化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）是一種在矽基板（如矽基板）上形成的薄膜材料（包括大範圍的絕緣材料、大多數金屬材料和金屬合金材料）的公知工藝。在CVD過程，待沉積的材料的氣態分子被提供給基板，以通過化學反應在基板上形成該材料的薄膜。這種形成的薄膜可以為多晶的，非晶的或外延的。通常，CVD工藝在高溫下進行，以加速化學反應並產生高品質的薄膜。

在薄膜沉積過程中，薄膜的生長環境是非常苛刻的，多種工藝條件都會對基板表面薄膜沉積的均勻性造成影響，工藝氣體流動的方向和速度、氣流場的均勻性、反應室內的壓力分佈情況等，它們直接決定了基板表面沉積的薄膜的品質。若反應室內處理區域的工藝環境不完全一致，會使基板表面沉積的薄膜產生厚度不均勻、組分不均勻、物理特性不均勻等不良現象，進而降低基板生產的良品率。但在實際應用時，反應室內的工藝環境往往較為複雜，尤其是工藝氣體氣流場的分佈，很難實現精準調控。

因此，需要對現有的基板處理設備進行改進以提高基板薄膜沉積的均勻性。

本發明的目的是提供一種腔室組件、進氣裝置及基板處理設備，腔室組件包含襯套組件和進氣插件。襯套組件具有多層第一進氣結構、進氣插件具有多層第二進氣結構（分別對應多層第一進氣結構），進氣裝置的進氣法蘭具有多組第三進氣通道（分別對應多層第二進氣結構）。其中，一個第三進氣通道連通對應層第二進氣結構的一個第二進氣區，第二進氣區的一個第二進氣通道連通對應層第一進氣結構的一個第一進氣區（包含多個第一進氣通道）。由於各第三進氣通道的氣流獨立可調，通過本發明可以實現在工藝過程中在不同高度、不同方位角有效調控反應腔內處理區域的氣流場分佈，有助於提高氣流分佈的均勻性以及各組分的均勻性，保證基板薄膜沉積的效果，提高了基板薄膜生產的良品率。

為了達到上述目的，本發明提供一種腔室組件，用於形成基板處理設備的腔室，包含：環形的襯套組件、進氣插件； 所述襯套組件包含：上襯套和下襯套；所述上襯套設置在所述下襯套的上方並與所述下襯套結合，通過所述上襯套的內表面與所述下襯套的內表面界定處理空間；所述下襯套的一側具有在豎直方向上呈多層分佈的第一進氣結構；沿所述下襯套的周向方向，每層的所述第一進氣結構被劃分為多個第一進氣區，所述第一進氣區包含沿所述下襯套的周向方向分佈的多個第一進氣通道； 所述進氣插件耦接至所述襯套組件；所述進氣插件的內部具有在豎直方向上呈多層分佈的第二進氣結構；多層的所述第一進氣結構分別對應多層的所述第二進氣結構；每層的所述第二進氣結構沿水平方向被劃分為多個第二進氣區，所述第二進氣區包含至少一個第二進氣通道；一個所述第二進氣通道對應一個所述第一進氣區； 工藝氣體依序通過對應第二進氣區的所述第二進氣通道、對應的所述第一進氣區的所述第一進氣通道流入基板處理設備的處理區域。

可選的，所述第一進氣通道包含第一進氣口和第一出氣口；所述第一進氣口形成在所述下襯套的外表面，所述第一出氣口形成在所述下襯套的頂部；通過所述上襯套的下表面將自所述第一出氣口向上流出的工藝氣體沿水平方向引導至所述處理區域。

可選的，各層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口具有相同高度。

可選的，同層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口具有相同或不同高度； 上層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口位於下層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口的外側；外側的所述第一出氣口高於內側的所述第一出氣口。

可選的，所述下襯套的頂面的外邊緣開有第一凹槽；沿所述下襯套的周向方向，所述第一凹槽被多個L形隔板分隔為多個第一槽口；所述L形隔板的豎直部分貼合所述第一凹槽的側壁，所述L形隔板的水平部分自所述豎直部分的底部向外延伸並設置在所述第一凹槽的底壁上。

可選的，上襯套一側的外表面向下延伸形成與所述第一凹槽匹配的入口凸部，由所述L形隔板的所述水平部分為所述入口凸部提供支承；通過所述多個L形隔板與所述入口凸部配合，在所述多個第一槽口內分別形成最上層的所述第一進氣結構的多個所述第一進氣通道。

可選的，所述L形隔板與所述下襯套一體化形成。

可選的，所述第一進氣結構至少包含3個所述第一進氣通道；不同的所述第一進氣區所包含的所述第一進氣通道的數量相同或不同。

可選的，自不同的所述第一出氣口流出的工藝氣體互相平行地流入所述處理區域。

可選的，自所述第一出氣口流出的工藝氣體沿所述下襯套的徑向方向流入所述處理區域。

可選的，所述進氣插件具有相對的進氣插件外表面和進氣插件內表面；所述進氣插件內表面為曲面，其連接所述襯套組件的外表面；所述第二進氣通道具有分別形成在所述進氣插件外表面、所述進氣插件內表面的第二進氣口、第二出氣口；所述第二進氣通道具有水平的一字型結構；不同的所述第二進氣通道的寬度相同或不同。

可選的，所述第二進氣結構至少包含3個所述第二進氣通道；不同的所述第二進氣區所包含的所述第二進氣通道的數量相同或不同。

可選的，下襯套頂面的外邊緣還開有與所述第一凹槽相對的第二凹槽；上襯套另一側的外表面向下延伸形成與所述第二凹槽匹配的出口凸部，所述出口凸部與所述第二凹槽位置對應；所述第二凹槽的側壁與所述出口凸部的內壁之間形成第一排氣區段，所述第二凹槽的底壁與所述出口凸部的下表面之間形成與所述第一排氣區段連通的第二排氣區段；工藝氣體自上襯套另一側的下表面與下襯套另一側的上表面之間，依序通過所述第一排氣區段、所述第二排氣區段排出至基板處理設備外部。

可選的，所述腔室組件還包含環形的淨化區襯套，其設置在所述下襯套的下方；通過所述淨化區襯套的內表面與所述下襯套的內表面界定基板處理設備的淨化區域的空間，所述淨化區域位於所述處理區域的下方；所述淨化區襯套具有連通外部淨化氣體源和所述淨化區域的多個勻氣孔。

可選的，下襯套一側底面的內邊緣開有第三凹槽；沿所述淨化區襯套的周向方向，所述淨化區襯套的上表面設有與所述第三凹槽匹配的弧形擋板；所述弧形擋板與所述第三凹槽位置對應，並具有相對的擋板內表面和擋板外表面，所述擋板外表面與所述第三凹槽的側壁之間形成一連通外部淨化氣體源的緩衝腔；所述勻氣孔連通所述擋板外表面、所述擋板內表面。

可選的，所述下襯套的一側還具有連通外部淨化氣體源和所述緩衝腔的淨化氣體通道。

本發明還提供一種進氣裝置，耦接至如本發明所述的腔室組件，包含：進氣法蘭； 所述進氣法蘭具有相對的法蘭外表面和法蘭內表面；所述法蘭內表面連接所述進氣插件外表面；所述進氣法蘭的內部具有多組第三進氣通道；所述第三進氣通道具有第三進氣口、第三出氣口，所述第三出氣口形成在所述法蘭內表面；一組所述第三進氣通道對應一層所述第二進氣結構；一個所述第三進氣通道對應一個所述第二進氣區；工藝氣體自對應的所述第三進氣通道流入對應所述第二進氣區的所述第二進氣通道。

可選的，同組所述第三進氣通道的所述第三出氣口具有相同或不同的高度。

可選的，所述第三進氣通道的所述第三進氣口、所述第三出氣口分別具有不同的高度。

可選的，所述的進氣裝置還包含多個質量流量計、多個分流器；一個所述質量流量計、一個所述分流器對應一組所述第三進氣通道；來自工藝氣體源的工藝氣體依序通過對應的所述質量流量計、所述分流器流入對應的一組所述第三進氣通道；所述質量流量計用於控制流入對應一組所述第三進氣通道的工藝氣體的總流量；所述分流器用於將自所述質量流量計輸出的工藝氣體按照設定比例分配給對應的多個所述第三進氣通道。

本發明還提供一種基板處理設備，包括： 反應室，其包含上穹頂、下穹頂和如本發明所述的進氣裝置；所述上穹頂、所述下穹頂和襯套組件耦接在一起以在所述上穹頂、所述下穹頂和所述襯套組件中界定空間，該空間包含處理區域和位於所述處理區域下方的淨化區域。

可選的，所述基板處理設備還包含排氣裝置；所述排氣裝置包含：排氣插件和排氣法蘭； 所述排氣插件連接設置在所述排氣法蘭與腔室組件之間；所述排氣插件的內部具有至少一個連通處理區域的排氣通道； 所述排氣法蘭的內部具有連通所述排氣通道的排氣腔；所述排氣腔包含排氣腔內表面和排氣腔外表面；沿著遠離所述排氣插件的水平方向，所述排氣腔內表面向內漸縮；沿著自上而下的豎直方向，所述排氣腔內表面向內漸縮；所述排氣腔的底部設有一個排氣口。

可選的，所述排氣插件包含相對的排氣插件內表面和排氣插件外表面；所述排氣插件內表面為曲面，其連接所述襯套組件的外表面；所述排氣通道具有分別形成在所述排氣插件內表面、所述排氣插件外表面的第四進氣口、第四出氣口，通過所述排氣通道將工藝氣體沿水平方向引導至所述排氣腔。

可選的，所述排氣裝置還包含嵌入設置在所述排氣口的排氣管，用於向下排出工藝氣體。

與現有技術相比，本發明的腔室組件、進氣裝置及基板處理設備的有益效果在於： 1）本發明中的襯套組件具有多層第一進氣結構（每層被劃分為多個第一進氣區），進氣插件具有多層第二進氣結構（每層被劃分為多個第二進氣區），進氣法蘭具有多個第三進氣通道；工藝氣體依序通過對應的第三進氣通道、第二進氣區、第一進氣區流入基板處理設備的處理區域。由於各第三進氣通道的氣流獨立可調，可以通過獨立控制第三進氣通道的氣體參數（氣體種類、速度、密度、壓力、溫度等），使工藝氣體以有利於工藝的方式進入反應腔室內，實現在工藝過程中在不同高度、不同方位角更加精細地調控處理區域的氣流場分佈，有助於提高氣流分佈的均勻性以及各組分的均勻性，保證基板薄膜沉積的效果，提高了基板薄膜生產的良品率，提高了成膜均勻性。 2）本發明的腔室組件能夠自下襯套的頂部引出工藝氣體，使工藝氣體在到達基板表面之前能夠有充分的擴散時間，保證各組分在基板表面均勻分佈。 3）本發明中第二流體通道的寬度可以根據實際工藝需求設置，通過調整第二進氣通道的寬度實現調整由對應第一進氣區的多個第一進氣通道流入處理區域的工藝氣體的流速。 4）本發明中，第一進氣通道的第一進氣口、第一出氣口具有不同的高度，第三進氣通道的第三進氣口、第三出氣口具有不同的高度；隨工藝的變化調整工藝氣體參數（例如流速、氣壓等）時，第三進氣通道可以對變化的氣流進行緩衝，防止在腔室內產生紊流；此時，第一排氣通道還可以進一步緩衝由對應第三進氣通道流入的工藝氣體，進一步防止在腔室內產生紊流。 5）本發明中，在淨化區襯套的弧形擋板與下襯套之間形成一緩衝腔，淨化氣體能夠在緩衝腔內充分擴散開來，並通過弧形擋板的多個勻氣孔更加勻質化的注入淨化氣體區域。通過淨化區襯套能夠使淨化氣體在淨化區域內快速地均勻分佈，大大減少淨化區域內的沉積物；同時還有利於淨化區域壓力分佈均勻，減少由處理區域流入淨化區域的工藝氣體。 6）本發明的排氣法蘭能夠在水平方向和豎直方向上收攏自反應室排出的工藝氣體，並引導至排氣法蘭的出氣口，提高了工藝氣體的排出效率。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部份實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」、「具有」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括……」或「包含……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。

需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明一實施例的目的。

圖1是一種用於進行氣相沉積的基板處理設備10的示意圖，該基板處理設備10包含一個水平流動形的反應室120、基座105、工藝氣體注入口113、淨化氣體注入口114、氣體排出口106。

所述反應室120用於使薄膜沉積或生長在基板上。反應室120由中間基環118、上穹頂116和下穹頂108圍封而成。上穹頂116、下穹頂108可以是平坦的或者具有大致為圓頂的形狀。所述上穹頂116、下穹頂108由對熱能透明的光學透明或半透明材料製備（如對特定紅外波段透明的石英材料）。中間基環118通常為不銹鋼材質，以提供便於安裝各個組件的腔室框架，通過設置在中間基環內表面的石英材質的上襯套110和下襯套112，防止反應室內的工藝氣體腐蝕中間基環118。

工藝氣體注入口113、淨化氣體注入口114設置在反應室120的一端，氣體排出口106設置在反應室120的與氣體注入口相對的另一端。

若干個加熱元件101分別設置在反應室120的上方和/或下方，用於向反應室120提供熱能，以加熱基板W和基座105。基於測溫儀102測量的溫度值調整加熱元件101的加熱功率。基座105可以由驅動軸109驅動繞基座的中心軸快速旋轉，以提高基板表面氣體流場的均勻性。基座105的材質可以為碳化矽、塗覆碳化矽的石墨中的任一種。

圖1中的基座105位於工藝位置（基座105與工藝氣體注入口113具有大約相同的高度），此時基座105將反應室120的內部空間劃分為上部空間（處理區域）和下部空間（淨化區域），所述處理區域位於基座上方，所述淨化區域位於基座下方。工藝氣體通過工藝氣體注入口113而流入到處理區域中；然後，工藝氣體在基板表面上方流動，實現將膜沉積在基板表面上；最後，未發生反應的工藝氣體及反應副產物通過氣體排出口106從處理區域流出。基板處理的同時，淨化氣體通過淨化氣體注入口114而流入到淨化區域中，並通過氣體排出口106從反應室內流出。通過淨化氣體的流動防止或實質上避免工藝氣體進入淨化區域，在淨化區域的零部件表面產生沉積物，或減少進入淨化區域的工藝氣體的擴散。在一些情況下，不進行基板處理的時候也會向反應室內輸入淨化氣體。

圖1中的基板處理設備無法精確調控向反應室內注入的工藝氣體的流向、流速以及分佈區域，因而無法控制反應室內工藝氣體的氣流場分佈。由於不能保證反應室內工藝氣體氣流場的均勻性，會使基板表面上沉積的薄膜產生厚度不均勻、組分不均勻、物理特性不均勻等不良現象，進而降低基板W生產的良品率。

在一些工藝中，需要通過工藝氣體注入口113將多種前驅物氣體注入到處理區域中。通常不同的前驅物具有不同的熱解(pyrolysis)溫度。前驅物氣體如果不能夠在基板上方均勻擴散，會大大影響基板表面薄膜的組分均勻性。舉例來說，第一前驅物（具有較低熱解溫度）比第二前驅物（具有較高熱解溫度）裂解更快，第一前驅物進入處理區域後僅需要一個較短的受熱時間便會產生熱解（包含第一前驅物的氣體剛來得及到達與工藝氣體注入口位置對應的基板邊緣區域），導致在基板邊緣處有較高濃度的第一前驅物；第二前驅物進入處理區域後需要一個較長的受熱時間才會產生熱解，因而在基板中心處有較高濃度的第二前驅物。圖1中的基板處理設備無法基於各種前驅物氣體的熱解溫度來調整前驅物氣體在反應室內的分佈。

另外，圖1中的淨化氣體僅在淨化氣體注入口114的周圍具有較高的濃度，但在整個淨化區域內部並不能均勻分佈。淨化區域內的氣壓分佈不均勻，導致工藝氣體流入淨化區域內並在下穹頂的內表面沉積。隨著時間的累積，下穹頂的沉積物容易在反應室內產生顆粒污染物，同時還會影響反應室下方的加熱燈102向反應室120提供的熱能，使基板W無法達到所需的溫度。

因而，需要對現有的基板處理設備進行改進以提高基板薄膜沉積的品質。

實施例一

圖2是本發明的一種基板處理設備20的示意圖，該設備包括：腔室組件、上穹頂203、下穹頂204、中間基環205、進氣裝置、排氣裝置、多個質量流量計（圖中未示出）、多個分流器（圖中未示出）、基板傳輸口206、基座207。

如圖2所示，所述上穹頂203、下穹頂204和中間基環205耦接在一起以形成基板處理設備的反應室。如圖2、圖3所示，所述腔室組件包含環形的襯套組件和進氣插件214。所述襯套組件包含：上襯套211和下襯套212。所述上襯套211設置在所述下襯套212的上方並與下襯套212結合，以在反應室中界定空間，該空間包含處理區域和位於處理區域下方的淨化區域。所述基板傳輸口206用於向反應室內傳送基板。傳送基板時，驅動基座207下降至與基板傳輸口206大致相同的高度。圖4、圖5分別為本實施例中的上襯套211、下襯套212的示意圖。

如圖5所示，下襯套212的一側具有在豎直方向上呈多層分佈的第一進氣結構。沿下襯套212的周向方向，每層的所述第一進氣結構被劃分為多個第一進氣區，所述第一進氣區包含沿下襯套212的周向方向分佈的多個第一進氣通道2121。各層第一進氣結構所包含第一進氣通道2121的數量，以及各第一進氣區所包含第一進氣通道2121的數量可以根據實際需求設置，本發明中不做限制。下文描述的位於同一層的進氣結構的進氣口和出氣口可以具有相同的高度，也可以具有一定的高度差。圖5中示出了3層的第一進氣結構，最下層的第一進氣結構被劃分為3個第一進氣區A、B、C。本實施例中，通過第一進氣結構提供足夠寬的氣流以大體上覆蓋基板的直徑。

本發明中以第一進氣區為基本單元，通過獨立控制流入各基本單元的工藝氣體的參數（氣體種類、速度、密度、壓力、溫度等），以實現在多個方位角、多個高度更加精細地控制由對應第一進氣區流入處理區域的氣流，進而實現在工藝過程中有效調控處理區域的氣流場分佈，有助於提高氣流分佈的均勻性以及各組分的均勻性，保證基板薄膜沉積的效果，提高了基板薄膜生產的良品率。

圖6中示出了在豎直方向上層疊佈置的3個第一進氣通道2121，第一進氣通道2121包含形成在下襯套212的外表面的第一進氣口j1，和形成在下襯套212的頂部的第一出氣口c1。通過上襯套211的下表面和下襯套212的上表面將自第一出氣口c1向上流出的工藝氣體沿水平方向引導至處理區域。本發明通過自下襯套212的頂部引出工藝氣體，使工藝氣體（例如前驅物氣體）在到達基板表面之前能夠有充分的擴散時間，保證各組分在基板表面均勻分佈。

本實施例中，如圖2、圖6所示，通過上襯套211與下襯套212配合，形成最上層的第一進氣通道2121。

如圖5所示，下襯套頂面的外邊緣開有第一凹槽2124，沿下襯套212的周向方向，所述第一凹槽2124被多個L形隔板2122（可以與下襯套212一體化形成，本發明不做限制）分隔為多個第一槽口2123。所述L形隔板2122的豎直部分連接第一凹槽2124的側壁，L形隔板2122的水平部分自所述豎直部分的底部向外延伸並連接第一凹槽2124的底壁。

如圖2、圖4、圖6所示，上襯套一側的外表面向下延伸形成與第一凹槽2124匹配的入口凸部2111。由L形隔板2122的水平部分為所述入口凸部2111提供支承。通過所述多個L形隔板2122與入口凸部2111配合，在多個第一槽口內分別形成最上層的多個第一進氣通道2121。如圖6所示，最上層第一進氣通道2121a包含水平段和垂直段。第一進氣通道2121a的水平段形成在入口凸部2111的底面與對應第一槽口2123的底壁之間，第一進氣通道2121a的垂直段形成在入口凸部2111的內壁和對應第一槽口2123的側壁之間。

如圖6所示，第一進氣通道2121a下方的第一進氣通道2121b、2121c也包含對應的水平段和垂直段。水平段對下襯墊的外表面開啟，垂直段的上端對下襯墊的頂面開啟，垂直段的下端連通對應水平段。

本發明中，如圖6所示，第一進氣通道2121a、2121b、2121c的第一進氣口j1、第一出氣口c1具有不同的高度。根據工藝的變化調整第一進氣通道2121的氣體參數（例如流速、流量、氣壓等）時，第一進氣通道2121可以對其內部變化的氣流進行緩衝，防止在處理區域內產生紊流。

在一個實施例中，各層的第一進氣通道2121的第一出氣口c1具有相同高度。

在本實施例中，如圖5所示，同層第一進氣通道2121的第一出氣口c1具有相同高度。如圖5、圖6所示，上層第一進氣通道2121的第一出氣口c1位於下層第一進氣通道2121的第一出氣口c1的外側，外側的第一出氣口c1高於內側的第一出氣口c1。

易於理解的，由基板表面至上穹頂203的豎直方向上，處理區域內的溫度遞減。本實施例中，上層的第一進氣結構可用於注入具有較低熱解溫度的前驅物氣體，下層的第一進氣結構可用於具有較高熱解溫度的前驅物氣體，這樣可以使得不同前驅物的熱解時間基本同步，實現各前驅物在基板表面均勻分佈。

在一個實施例中，自不同第一出氣口c1流出的工藝氣體互相平行的流入處理區域。在本實施例中，自第一出氣口c1流出的工藝氣體可以沿下襯套212的徑向方向流入處理區域。

如圖2所示，所述進氣插件214嵌入設置在中間基環205的內部。如圖7所示，進氣插件214具有相對的進氣插件外表面2140和進氣插件內表面2142。所述進氣插件內表面2142為曲面，其連接襯套組件的外表面。進氣插件內部具有在豎直方向上呈多層分佈的第二進氣結構，多層第二進氣結構分別對應多層所述第一進氣結構。每層的所述第二進氣結構沿水平方向被劃分為多個第二進氣區，所述第二進氣區包含一個或多個第二進氣通道2141。本實施例中，如圖7所示，最下層第二進氣結構包含3個第二進氣區D、E、F，每個第二進氣區各包含一個第二進氣通道2141（此僅作為示例）。

如圖7所示，第二進氣通道2141具有分別形成在所述進氣插件外表面2140、進氣插件內表面2142的第二進氣口j2、第二出氣口（圖7中未示出）。一個第二進氣通道2141對應一個第一進氣區（也即是說，可以通過進氣插件的一個第二進氣通道2141連通襯套組件對應的多個第一進氣通道2121）。工藝氣體依序通過對應第二進氣區的第二進氣通道2141、對應第一進氣區的多個第一進氣通道2121流入基板處理設備的處理區域。

各層第二進氣結構所包含的第二進氣區的數量，以及各第二進氣區所包含的第二進氣通道2141的數量在本發明中不做限制，本實施例中，每層第二進氣結構至少包含3個第二進氣通道2141。

本實施例中，如圖2所示，第二進氣通道2141具有水平的一字型結構。不同第二進氣通道2141的寬度相同或不同。第二進氣通道的寬度可以根據實際工藝需求設置，通過調整第二進氣通道2141的寬度實現調整由對應第一進氣區的多個第一進氣通道2121流入處理區域的工藝氣體的流速。易於理解的，通過相同第二進氣區的兩個寬度不同的第二進氣通道2141輸送工藝氣體時，較寬第二進氣通道內的氣體具有更低流度。

如圖2所示，所述進氣裝置包含進氣法蘭220。如圖8至圖10所示，進氣法蘭220具有相對的法蘭外表面2202和法蘭內表面2200。所述法蘭內表面2200連接進氣插件外表面2140。進氣法蘭內部具有多組第三進氣通道2201。如圖10所示，所述第三進氣通道2201具有第三進氣口j3、第三出氣口c3。如圖8、圖9所示，所述第三出氣口c3形成在法蘭內表面。本實施例中，同組第三進氣通道2201的第三出氣口c3具有相同的高度。在另一個實施例中，同組第三進氣通道2201的第三出氣口c3的高度略有不同，以滿足的工藝氣體在處理區域內分佈的實際需求。一組第三進氣通道2201對應一層第二進氣結構，一個第三進氣通道2201對應一個第二進氣區，工藝氣體自對應的第三進氣通道2201流入對應第二進氣區的第二進氣通道2141。

如圖10所示，第三進氣口j3可以設置在進氣法蘭220的頂面、底面、外表面。第三進氣通道2201包含豎直通道和水平通道，工藝氣體依序通過豎直通道注入第三進氣通道2201，並通過水平通道自第三出氣口c3流入對應的第二進氣通道2141。由於第三進氣通道2201的第三進氣口j3、第三出氣口c3具有不同的高度，隨工藝的變化調整第三進氣通道2201的氣體參數（例如流速、氣壓等）時，第三進氣通道2201可以對其內部變化的氣流進行緩衝，防止在處理區域內產生紊流。

本實施例中，一個質量流量計、一個分流器對應一組第三進氣通道2201。來自工藝氣體源的工藝氣體依序通過對應的質量流量計、分流器流入對應的一組第三進氣通道2201。所述質量流量計用於控制流入對應一組第三進氣通道2201的工藝氣體的總流量。所述分流器用於將自質量流量計輸出的工藝氣體按照設定比例分配給對應的多個第三進氣通道2201。

本實施例中，通過質量流量計和分流器獨立調控第三進氣通道2201的氣流，在不破壞真空度的情況下使工藝氣體以有利於工藝的方式進入處理區域，實現簡單、方便地調控處理區域內的氣體分佈狀態，有助於氣體均勻流場的形成，提高了成膜均勻性。

在另一個實施例中，每個第三進氣通道2201通過對應的質量流量計連接對應的工藝氣體源。通過獨立調整每個質量流量計，實現調整獨立調整由對應第一進氣區的多個第一進氣通道2121流入處理區域的氣流。

本發明中，第三進氣通道內的氣體可以分為多路分別流入對應第二進氣區的多個第二進氣通道2141（初步勻質化），第二進氣通道內的氣體可以繼續分為多路分別流入對應第一進氣區的多個第一進氣通道2121（進一步勻質化），可以使基板表面的氣流具有更好的流場。

本實施例中，如圖5所示，下襯套頂面的外邊緣還開有與第一凹槽2124相對的第二凹槽2125。上襯套另一側的外表面向下延伸形成與所述第二凹槽2125匹配的出口凸部2112，所述出口凸部與第二凹槽2125位置對應。第二凹槽2125的側壁與出口凸部的內壁之間形成如圖2中所示的第一排氣區段2126，第二凹槽2125的底壁與出口凸部的下表面之間形成與所述第一排氣區段2126連通的第二排氣區段2127（如圖2中所示）。工藝氣體自上襯套另一側的下表面與下襯套另一側的上表面之間，依序通過第一排氣區段2126、第二排氣區段2127流入所述排氣裝置。

如圖2所示，排氣裝置包含：排氣插件230和排氣法蘭240。所述排氣插件230連接設置在所述排氣法蘭與腔室組件之間。如圖11所示，排氣插件230包含相對的排氣插件內表面2300和排氣插件外表面2302。所述排氣插件內表面2300為曲面，其連接襯套組件的外表面。排氣插件內部具有至少一個連通處理區域的排氣通道2301（圖11中示出了兩個排氣通道2301），排氣通道2301具有分別形成在排氣插件內表面2300、排氣插件外表面2302的第四進氣口（圖中未示出）、第四出氣口c4，通過排氣通道2301將反應室內的工藝氣體沿水平方向引導至排氣法蘭內部。

如圖2、圖12所示，排氣法蘭240具有連通排氣通道2301的排氣腔243。所述排氣腔243包含排氣腔內表面和排氣腔外表面。沿著遠離排氣插件230的水平方向，所述排氣腔內表面向內漸縮。沿著自上而下的豎直方向，排氣腔內表面向內漸縮。排氣腔243的底部設有一個排氣口242。一個排氣管241嵌入設置在所述排氣口242，用於向下排出工藝氣體。本發明的排氣法蘭240能夠在水平方向和豎直方向上收攏自反應室排出的工藝氣體，並引導至排氣法蘭240的排氣口242，提高了工藝氣體的排出效率。

圖2所示，本實施例中的腔室組件還包含環形的淨化區襯套250，其設置在下襯套212的下方。通過所述淨化區襯套250的內表面與下襯套212的內表面界定淨化區域的空間。

圖2所示，本實施例中，下襯套一側底面的內邊緣開有第三凹槽2128，如圖13所示，沿淨化區襯套250的周向方向，淨化區襯套250的上表面設有與所述第三凹槽2128匹配的弧形擋板252。所述弧形擋板252與第三凹槽2128位置對應，並具有相對的擋板內表面和擋板外表面。如圖2所示，所述擋板外表面與第三凹槽2128的側壁之間形成一連通外部淨化氣體源的緩衝腔251。弧形擋板開有連通擋板外表面、所述擋板內表面的多個勻氣孔253。

由外部工藝氣體源注入的淨化氣體能夠在緩衝腔251內充分擴散開來，並通過弧形擋板252的多個勻氣孔253更加勻質化的注入淨化氣體區域。通過淨化區襯套250能夠使淨化氣體在淨化區域內快速地均勻分佈，大大減少淨化區域內的沉積物；同時還有利於淨化區域內氣壓的均勻分佈，減少由處理區域流入淨化區域的工藝氣體。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以申請專利範圍的保護範圍為準。

10:基板處理設備 101:加熱元件 102:測溫儀 105:基座 106:氣體排出口 108:下穹頂 109:驅動軸 110:上襯套 112:下襯套 113:工藝氣體注入口 114:淨化氣體注入口 116:上穹頂 118:中間基環 120:反應室 20:基板處理設備 203:上穹頂 204:下穹頂 205:中間基環 206:基板傳輸口 207:基座 211:上襯套 2111:入口凸部 2112:出口凸部 212:下襯套 2121:第一進氣通道 2121a:第一進氣通道 2121b:第一進氣通道 2121c:第一進氣通道 2122:L形隔板 2123:第一槽口 2124:第一凹槽 2125:第二凹槽 2126:第一排氣區段 2127:第二排氣區段 2128:第三凹槽 214:進氣插件 2140:進氣插件外表面 2141:第二進氣通道 2142:進氣插件內表面 220:進氣法蘭 2200:法蘭內表面 2201:第三進氣通道 2202:法蘭外表面 230:排氣插件 2300:排氣插件內表面 2301:排氣通道 2302:排氣插件外表面 240:排氣法蘭 241:排氣管 242:排氣口 243:排氣腔 250:淨化區襯套 251:緩衝腔 252:弧形擋板 253:勻氣孔 W:基板 A:第一進氣區 B:第一進氣區 C:第一進氣區 D:第二進氣區 E:第二進氣區 F:第二進氣區 j1:第一進氣口 j2:第二進氣口 j3:第三進氣口 c1:第一出氣口 c3:第三出氣口 c4:第四出氣口

為了更清楚地說明本發明技術方案，下面將對描述中所需要使用的圖式作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的圖式是本發明的一個實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出進步性勞動的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式： 圖1為一種基板處理設備的示意圖； 圖2為本發明實施例一中的基板處理設備的示意圖； 圖3為本發明實施例一中的腔室組件和排氣插件的示意圖； 圖4為本發明實施例一中，上襯套的示意圖； 圖5為本發明實施例一中，下襯套的示意圖； 圖6為圖2中，虛框處的放大圖； 圖7為本發明實施例一中，進氣插件的示意圖； 圖8為本發明實施例一中，進氣法蘭的示意圖； 圖9為本發明實施例一中，進氣法蘭內側的示意圖； 圖10為圖9的A-A視圖； 圖11為本發明實施例一中，排氣插件的示意圖； 圖12為本發明實施例一中，排氣法蘭的示意圖； 圖13為本發明實施例一中，淨化區襯墊的示意圖。

203:上穹頂

204:下穹頂

205:中間基環

206:基板傳輸口

207:基座

211:上襯套

2111:入口凸部

2112:出口凸部

212:下襯套

2121:第一進氣通道

2126:第一排氣區段

2127:第二排氣區段

2128:第三凹槽

214:進氣插件

2141:第二進氣通道

220:進氣法蘭

2201:第三進氣通道

230:排氣插件

2301:排氣通道

240:排氣法蘭

241:排氣管

243:排氣腔

250:淨化區襯套

251:緩衝腔

Claims (24)

1. 一種腔室組件，用於形成基板處理設備的腔室，其中，所述腔室組件包含：環形的襯套組件、進氣插件； 所述襯套組件包含：上襯套和下襯套；所述上襯套設置在所述下襯套的上方並與所述下襯套結合，通過所述上襯套的內表面與所述下襯套的內表面界定處理空間；所述下襯套的一側具有在豎直方向上呈多層分佈的第一進氣結構；沿所述下襯套的周向方向，每層的所述第一進氣結構被劃分為多個第一進氣區，所述第一進氣區包含沿所述下襯套的周向方向分佈的多個第一進氣通道； 所述進氣插件耦接至所述襯套組件；所述進氣插件的內部具有在豎直方向上呈多層分佈的第二進氣結構；多層的所述第一進氣結構分別對應多層的所述第二進氣結構；每層的所述第二進氣結構沿水平方向被劃分為多個第二進氣區，所述第二進氣區包含至少一個第二進氣通道；一個所述第二進氣通道對應一個所述第一進氣區； 工藝氣體依序通過對應所述第二進氣區的所述第二進氣通道、對應的所述第一進氣區的所述第一進氣通道流入所述基板處理設備的處理區域。
2. 如請求項1所述的腔室組件，其中，所述第一進氣通道包含第一進氣口和第一出氣口；所述第一進氣口形成在所述下襯套的外表面，所述第一出氣口形成在所述下襯套的頂部；通過所述上襯套的下表面將自所述第一出氣口向上流出的工藝氣體沿水平方向引導至所述處理區域。
3. 如請求項2所述的腔室組件，其中，各層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口具有相同高度。
4. 如請求項2所述的腔室組件，其中，同層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口具有相同或不同高度； 上層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口位於下層的所述第一進氣通道的所述第一出氣口的外側；外側的所述第一出氣口高於內側的所述第一出氣口。
5. 如請求項1所述的腔室組件，其中，所述下襯套的頂面的外邊緣開有第一凹槽；沿所述下襯套的周向方向，所述第一凹槽被多個L形隔板分隔為多個第一槽口；所述L形隔板的豎直部分貼合所述第一凹槽的側壁，所述L形隔板的水平部分自所述豎直部分的底部向外延伸並設置在所述第一凹槽的底壁上。
6. 如請求項5所述的腔室組件，其中，所述上襯套一側的外表面向下延伸形成與所述第一凹槽匹配的入口凸部，由所述L形隔板的所述水平部分為所述入口凸部提供支承；通過所述多個L形隔板與所述入口凸部配合，在所述多個第一槽口內分別形成最上層的所述第一進氣結構的多個所述第一進氣通道。
7. 如請求項5所述的腔室組件，其中，所述L形隔板與所述下襯套一體化形成。
8. 如請求項1所述的腔室組件，其中，所述第一進氣結構至少包含3個所述第一進氣通道；不同的所述第一進氣區所包含的所述第一進氣通道的數量相同或不同。
9. 如請求項2所述的腔室組件，其中，自不同的所述第一出氣口流出的工藝氣體互相平行地流入所述處理區域。
10. 如請求項2所述的腔室組件，其中，自所述第一出氣口流出的工藝氣體沿所述下襯套的徑向方向流入所述處理區域。
11. 如請求項1所述的腔室組件，其中，所述進氣插件具有相對的進氣插件外表面和進氣插件內表面；所述進氣插件內表面為曲面，其連接所述襯套組件的外表面；所述第二進氣通道具有分別形成在所述進氣插件外表面、所述進氣插件內表面的第二進氣口、第二出氣口；所述第二進氣通道具有水平的一字型結構；不同的所述第二進氣通道的寬度相同或不同。
12. 如請求項11所述的腔室組件，其中，所述第二進氣結構至少包含3個所述第二進氣通道；不同的所述第二進氣區所包含的所述第二進氣通道的數量相同或不同。
13. 如請求項5所述的腔室組件，其中，所述下襯套的頂面的外邊緣還開有與所述第一凹槽相對的第二凹槽；所述上襯套的另一側的外表面向下延伸形成與所述第二凹槽匹配的出口凸部，所述出口凸部與所述第二凹槽位置對應；所述第二凹槽的側壁與所述出口凸部的內壁之間形成第一排氣區段，所述第二凹槽的底壁與所述出口凸部的下表面之間形成與所述第一排氣區段連通的第二排氣區段；工藝氣體自所述上襯套另一側的下表面與所述下襯套的另一側的上表面之間，依序通過所述第一排氣區段、所述第二排氣區段排出至所述基板處理設備外部。
14. 如請求項1所述的腔室組件，其中，還包含環形的淨化區襯套，其設置在所述下襯套的下方；通過所述淨化區襯套的內表面與所述下襯套的內表面界定所述基板處理設備的淨化區域的空間，所述淨化區域位於所述處理區域的下方；所述淨化區襯套具有連通外部淨化氣體源和所述淨化區域的多個勻氣孔。
15. 如請求項14所述的腔室組件，其中，所述下襯套的一側底面的內邊緣開有第三凹槽；沿所述淨化區襯套的周向方向，所述淨化區襯套的上表面設有與所述第三凹槽匹配的弧形擋板；所述弧形擋板與所述第三凹槽位置對應，並具有相對的擋板內表面和擋板外表面，所述擋板外表面與所述第三凹槽的側壁之間形成一連通外部淨化氣體源的緩衝腔；所述勻氣孔連通所述擋板外表面、所述擋板內表面。
16. 如請求項15所述的腔室組件，其中，所述下襯套的一側還具有連通外部淨化氣體源和所述緩衝腔的淨化氣體通道。
17. 一種進氣裝置，耦接至如請求項1至16中任一項所述的腔室組件，所述進氣裝置包含：進氣法蘭； 所述進氣法蘭具有相對的法蘭外表面和法蘭內表面；所述法蘭內表面連接所述進氣插件外表面；所述進氣法蘭的內部具有多組第三進氣通道；所述第三進氣通道具有第三進氣口、第三出氣口，所述第三出氣口形成在所述法蘭內表面；一組所述第三進氣通道對應一層所述第二進氣結構；一個所述第三進氣通道對應一個所述第二進氣區；工藝氣體自對應的所述第三進氣通道流入對應所述第二進氣區的所述第二進氣通道。
18. 如請求項17所述的進氣裝置，其中，同組所述第三進氣通道的所述第三出氣口具有相同或不同的高度。
19. 如請求項17所述的進氣裝置，其中，所述第三進氣通道的所述第三進氣口、所述第三出氣口分別具有不同的高度。
20. 如請求項17所述的進氣裝置，其中，還包含多個質量流量計、多個分流器；一個所述質量流量計、一個所述分流器對應一組所述第三進氣通道；來自工藝氣體源的工藝氣體依序通過對應的所述質量流量計、所述分流器流入對應的一組所述第三進氣通道；所述質量流量計用於控制流入對應一組所述第三進氣通道的工藝氣體的總流量；所述分流器用於將自所述質量流量計輸出的工藝氣體按照設定比例分配給對應的多個所述第三進氣通道。
21. 一種基板處理設備，包括： 反應室，其包含上穹頂、下穹頂和如請求項17至20中任一項所述的進氣裝置；所述上穹頂、所述下穹頂和所述襯套組件耦接在一起以在所述上穹頂、所述下穹頂和所述襯套組件中界定空間，該空間包含所述處理區域和位於所述處理區域下方的所述淨化區域。
22. 如請求項21所述的基板處理設備，其中，還包含排氣裝置；所述排氣裝置包含：排氣插件和排氣法蘭； 所述排氣插件連接設置在所述排氣法蘭與所述腔室組件之間；所述排氣插件的內部具有至少一個連通所述處理區域的排氣通道； 所述排氣法蘭的內部具有連通所述排氣通道的排氣腔；所述排氣腔包含排氣腔內表面和排氣腔外表面；沿著遠離所述排氣插件的水平方向，所述排氣腔內表面向內漸縮；沿著自上而下的豎直方向，所述排氣腔內表面向內漸縮；所述排氣腔的底部設有一個排氣口。
23. 如請求項22所述的基板處理設備，其中，所述排氣插件包含相對的排氣插件內表面和排氣插件外表面；所述排氣插件內表面為曲面，其連接所述襯套組件的外表面；所述排氣通道具有分別形成在所述排氣插件內表面、所述排氣插件外表面的第四進氣口、第四出氣口，通過所述排氣通道將工藝氣體沿水平方向引導至所述排氣腔。
24. 如請求項23所述的基板處理設備，其中，所述排氣裝置還包含嵌入設置在所述排氣口的排氣管，用於向下排出工藝氣體。