TWI806244B - 半導體製程設備 - Google Patents

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蘭雲峰
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Abstract

本申請實施例提供了一種半導體製程設備。該半導體製程設備包括一製程腔室、一進氣裝置、一基座和一導流結構；其中，製程腔室內自上至下分為製程區及傳片區；進氣裝置設置於製程腔室的頂部，用於向製程區內通入製程氣體；基座可升降的設置於傳片區內，用於承載晶圓；導流結構與一供氣源連接，且與基座固定設置，用於在基座位於製程位置時，向基座的外周面的外側吹出氣體，以能夠在基座的外周面與製程腔室的側壁的內周面之間形成氣牆，實現隔絕製程區內的製程氣體進入傳片區；製程腔室的側壁中設有排氣結構，用以在基座位於製程位置時，排出導流結構吹出的氣體。本申請實施例實現了製程區與傳片區之間完全隔離，從而大幅縮短製程腔室吹掃時間以提高產能。

Description

半導體製程設備
本申請涉及半導體加工技術領域，具體而言，本申請涉及一種半導體製程設備。
目前，隨著積體電路技術向著微型化、集成化、高效能的方向發展，應用原子層沉積(Atomic Layer Deposition，以下簡稱ALD)技術的半導體製程設備由於其薄膜厚度高度可控、均勻性優良、臺階覆蓋率高等多種優點而被廣泛關注，並在某些領域替代傳統的化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition,以下簡稱CVD）技術，ALD技術具有自身逐層飽和吸附的特點，可以將物質以單原子膜形式逐層鍍在基底表面，形成超薄且厚度可控的膜層。
對於ALD設備而言，如何能夠快速地將一種反應前驅體從製程腔室中吹掃乾淨，進而通入另一種反應前驅體，以避免兩種反應前驅體相遇發生CVD反應，是ALD設備在量產中不得不考慮的一個重要問題。兩種反應前驅體的相遇，一是會導致薄膜在原子層級的生長速率不可控，二是兩種反應前驅體反應發生後會形成顆粒。在傳統的原子層沉積技術中，通常藉由延長吹掃時間來清除反應前驅體，但這樣做又會降低半導體製程設備的產能。
為了解決以上問題，現有的一種方案是藉由增加隔離板將製程腔室分成製程區和傳輸區，藉由在傳輸區通入惰性氣體，避免製程區中的製程氣體進入傳輸區造成顆粒污染，由於隔板與基座之間具有間隙，該方案並不能完全避免製程氣體擴散至傳輸區，仍然需要花費較長的吹掃時間清除反應前驅體。另一種方案具體的實現方式是在基座上增加一個凸臺結構，且在該凸臺結構與隔離板之間藉由波紋管、軟材料、密封圈等的密封件形成封閉性接觸，以實現製程區和傳輸區的完全物理隔離，從而可以完全杜絕製程氣體擴散至傳輸區，有效減少了氣體吹掃的時間。但是該方案所使用的物理接觸方式，密封部位易藏有顆粒及反應氣體，從而對製程腔室造成顆粒污染，並且由於密封件需要頻繁運動及接觸，可能伴有其他污染及運動部件的壽命問題；此外，由於密封件只能在較低的溫度範圍（例如200℃左右及以下）內使用，不能滿足高溫製程需求。
本申請針對現有方式的缺點，提出一種半導體製程設備，用以解決先前技術存在製程腔室由於吹掃時間較長導致產能較低的技術問題，以及密封部件壽命較低且適用性較弱的技術問題。
第一個方面，本申請實施例提供了一種半導體製程設備，包括：製程腔室、進氣裝置、基座和導流結構，其中，該製程腔室內自上至下分為一製程區及一傳片區；該進氣裝置設置於該製程腔室的頂部，用於向該製程區內通入製程氣體； 該基座可升降的設置於該傳片區內，用於承載晶圓； 該導流結構與一供氣源連接，且與該基座固定設置，用於在該基座位於製程位置時，向該基座的外周面的外側吹出氣體，以能夠在該基座的外周面與該製程腔室的側壁的內周面之間形成氣牆，實現隔絕該製程區內的該製程氣體進入該傳片區； 該製程腔室的側壁中設有排氣結構，用以在該基座位於該製程位置時，排出該導流結構吹出的氣體。
於本申請的一實施例中，該導流結構包括設置在該基座中的導流縫及氣流道，其中，該導流縫為環形，且沿該基座的周向延伸設置，並且該導流縫的開口位於該基座的外周面上； 該氣流道的兩端分別與該導流縫及該供氣源連通，用於將該氣體導引至該導流縫中。
於本申請的一實施例中，該基座包括基座本體和支撐軸，該基座本體用於承載該晶圓，該基座本體的外周面即為該基座的外周面；該支撐軸一端與該基座本體連接，另一端穿過該製程腔室的底壁與一驅動源連接，用以在該驅動源的驅動下帶動該基座本體升降； 該氣流道包括設置在該基座本體中的水平段和自該水平段垂直向下依次貫穿該基座本體和該支撐軸的垂直段，其中，該水平段的出氣端與該導流縫連通，該垂直段的進氣端與該供氣源連通。
於本申請的一實施例中，該氣流道為多條，多條該氣流道的該水平段沿該基座本體的周向均勻排布，且每條該氣流道的該水平段均沿該基座本體的徑向延伸；多條該氣流道的該垂直段圍繞該支撐軸的軸線均勻排布。
於本申請的一實施例中，該導流結構還包括設置在該基座中的增壓腔，該增壓腔為環形，且環繞該基座的軸線設置，該增壓腔分別與該氣流道的出氣端和該導流縫連通，用於增加自該增壓腔排出的該氣體的壓力。
於本申請的一實施例中，該排氣結構包括設置在該製程腔室的側壁中的排氣口、排氣腔和第一排氣通道，其中，該排氣口為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置；該排氣口的進氣端位於該側壁的內周面上，且在該基座位於製程位置時，與該導流縫的開口相對； 該排氣腔為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置，並且該排氣腔分別與該排氣口的出氣端和該第一排氣通道的進氣端連通；該第一排氣通道的出氣端與第一抽氣裝置連通。
於本申請的一實施例中，該半導體製程設備還包括設置在該製程腔室的側壁或底壁中的第二排氣通道，該第二排氣通道的兩端分別與該傳片區及該第一抽氣裝置連通。
於本申請的一實施例中，該半導體製程設備還包括製程排氣結構，該製程排氣結構與該製程區連通，用於排出該製程區中的製程氣體。
於本申請的一實施例中，該製程排氣結構包括設置在該製程腔室的側壁中的排氣槽、排氣柵及第三排氣通道，其中，該排氣槽為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置，並且該排氣槽的開口位於該製程腔室的側壁的內周面上； 該排氣柵為環形，且延伸設置在該排氣槽的開口處； 該第三排氣通道的進氣端與該排氣槽連通，該第三排氣通道的出氣端與第二抽氣裝置連通。
於本申請的一實施例中，該製程腔室內還設置有一分隔板，該分隔板為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置；該分隔板的外周緣與該製程腔室的內周面連接，且在該基座位於該製程位置時，該分隔板的上表面與該基座的上表面相平齊。
本申請實施例提供的技術方案帶來的有益技術效果是： 本申請實施例提供的半導體製程設備，其利用與基座固定設置的導流結構，在基座位於製程位置時，向該基座的外周面的外側吹出氣體，可以在基座的外周面與製程腔室的側壁的內周面之間形成氣牆，實現製程區與傳片區之間完全隔離，同時利用排氣結構排出導流結構吹出的氣體，可以使製程氣體隨氣流排出，從而可以隔絕製程區內的製程氣體進入傳片區，避免傳片區被製程氣體形成的顆粒污染，進而可以大幅縮短製程腔室吹掃時間，提高半導體製程設備的產能。並且，本申請實施例是利用氣牆阻擋製程氣體進入傳片區，無需設置密封部件，也不會因為長期工作帶來其他污染，因此不存在密封部件損耗、損壞、不適用高溫條件等的問題，從而上述氣牆具有較廣的適用性及適用範圍，並且還可以節省因密封部件損壞耗費的維護時間，從而可以降低維護成本，提高設備產能。
本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或藉由本申請的實踐瞭解到。
下面詳細描述本申請，本申請的實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的部件或具有相同或類似功能的部件。此外，如果已知技術的詳細描述對於示出的本申請的特徵是不必要的，則將其省略。下面藉由參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本申請，而不能解釋為對本申請的限制。
本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這裏使用的所有術語（包括技術術語和科學術語），具有與本申請所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與先前技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裏一樣被特定定義，否則不會用理想化或過於正式的含義來解釋。
下面以具體地實施例對本申請的技術方案以及本申請的技術方案如何解決上述技術問題進行詳細說明。 第一實施例
本實施例提供了一種半導體製程設備，該半導體製程設備的結構示意圖如圖1所示，包括：製程腔室1、進氣裝置2、基座3和導流結構8；其中，製程腔室1內自上至下分為製程區11及傳片區12；進氣裝置2設置於製程腔室1的頂部，用於向製程區11內通入製程氣體；基座3可升降的設置於傳片區12內，用於承載晶圓（圖中未示出）；導流結構8與一供氣源連接，且與基座3固定設置，用於在基座3位於製程位置（圖1中基座3所在位置）時，向基座3的外周面的外側吹出氣體，以能夠在基座3的外周面與製程腔室1的側壁的內周面之間形成氣牆，實現隔絕製程區11內的製程氣體進入傳片區12；製程腔室1的側壁中設有排氣結構13，用以在基座3位於製程位置時，排出導流結構8吹出的氣體。
如圖1所示，該半導體製程設備具體可以用於對晶圓執行原子層沉積製程，該晶圓例如可以是矽片，但是本申請實施例並不以此為限。製程腔室1具體可以採用金屬材質製成的圓筒結構。製程腔室1內可以自上至下劃分為製程區11及傳片區12。進氣裝置2具體可以設置於製程腔室1的頂部，用於向製程區11內通入製程氣體。基座3具體可以設置於傳片區12內，基座3的頂面可以用於承載晶圓。
於本申請的一實施例中，上述供氣源例如可以是惰性氣體供給源，但是本申請實施例並不以此為限。
於本申請的一實施例中，排氣結構13的位置應滿足：當基座3上升至製程位置時，導流結構8能與排氣結構13大致對齊，從而將導流結構8吹出的氣體排出，排氣結構13的位置具體可以位於傳片區12的頂部。 在需要傳片時，參照圖2所示，基座3位於傳片區12內的傳片位置（圖2中基座3所在位置）處，此時半導體製程設備的機械手（圖中未示出）能夠進入製程腔室，並將晶圓傳輸至基座3上。然後基座3可以自傳片位置上升至圖1所示的製程位置，參照圖1所示，基座3可以承載晶圓進入製程區11，即基座3的頂面（也即，上表面）位於製程區11內，以便於製程腔室1在製程區11對晶圓執行原子層沉積製程。在進行製程的過程中，導流結構8向基座3的外周面的外側吹出氣體，以在基座3的外周面與製程腔室1的側壁的內周面之間形成氣牆，實現製程區11與傳片區12之間完全隔離，同時排氣結構13能夠將導流結構8吹出的氣體排出，可以使製程氣體隨氣流排出，從而可以隔絕製程區11內的製程氣體進入傳片區12。 本實施例提供的半導體製程設備，利用上述導流結構8和排氣結構13，可以避免傳片區12被製程氣體形成的顆粒污染，從而可以大幅縮短製程腔室吹掃時間，提高半導體製程設備的產能。並且，藉由利用氣牆阻擋製程氣體進入傳片區12，無需設置密封部件，也不會因為長期工作帶來其他污染，因此不存在密封部件損耗、損壞、不適用高溫條件等的問題，從而上述氣牆具有較廣的適用性及適用範圍，並且還可以節省因密封部件損壞耗費的維護時間，從而可以降低維護成本，提高設備產能。
需要說明的是，本申請實施例並不限定製程腔室1具體執行何種製程，例如製程腔室1也可以用於執行物理氣相沉積或者化學氣相沉積製程。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖3和圖4所示，導流結構8包括設置在基座3中的導流縫81及氣流道82，其中，導流縫81為環形，且沿基座3的周向延伸設置也即環繞基座3的軸線設置，並且導流縫81的開口81a位於基座3的外周面311上；氣流道82的兩端分別與導流縫81及供氣源連通，用於將氣體導引至導流縫81中。
於本申請的一實施例中，如圖3及圖4所示，導流縫81可以水平設置，以使得導流縫81內的氣體能夠沿水平方向吹出。
於本申請的一實施例中，如圖3及圖4所示，導流結構8還包括設置在基座3中的增壓腔83，該增壓腔83為環形，且環繞基座3的軸線設置，該增壓腔83分別與氣流道82的出氣端和導流縫81連通，用於增加自增壓腔83排出的氣體的壓力。
由於增壓腔83在基座3的軸向上的高度遠大於導流縫81在基座3的軸向上的高度，這使得當氣體經由增壓腔83進入導流縫81時，導流縫81的出氣壓力較大，提高了氣體流速，氣體流速的增加有助於製程氣體隨氣流經由排氣結構13排出，從而可以進一步提高製程區11與傳片區12之間的隔絕效果。與此同時，氣體從氣流道82進入增壓腔83內之後，增壓腔83內的氣體可以沿圓周方向擴散，從而可以提高氣體在圓周方向上的分佈均勻性，最終可以使氣體能夠藉由導流縫81均勻吹出，從而能夠在基座3的周圍形成均勻的氣牆，保證氣牆在圓周方向上的隔絕效果一致。
當然，在實際應用中，根據具體需要，也可以將導流縫81與氣流道82直接連通。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖4所示，基座3包括基座本體31和支撐軸32，其中，基座本體31用於承載晶圓，基座本體31的外周面即為上述基座3的外周面311；支撐軸32一端與基座本體31連接，另一端穿過製程腔室1的底壁與一驅動源（圖中未示出）連接，用以在該驅動源的驅動下帶動基座本體31升降；如圖4所示，氣流道82包括設置在基座本體31中的水平段821和自該水平段821垂直向下依次貫穿基座本體31和支撐軸32的垂直段822，其中，水平段821的出氣端與增壓腔83連通，垂直段822的進氣端與供氣源連通。藉由設置上述水平段821和垂直段822，可以使氣路能夠自位於基座本體31中部的支撐軸32引出至製程腔室1外部，以能夠與供氣源連通，這種氣路引出方式不僅可以在基座3內部佈置氣路，減小了導流結構的佔用空間，而且可以利用支撐軸32與製程腔室1的底壁之間的密封結構來實現對氣路的密封，從而無需再單獨為導流結構設計密封結構，進而簡化了設備結構，降低了設計難度和成本。
如圖1至圖4所示，基座本體31具體可以為採用金屬材質製成的圓盤形結構，基座本體31的上表面用於承載晶圓。支撐軸32具體可以採用與基座本體31相同的材質且一體成型，兩者也可以採用分體式結構，因此本申請實施例並不以此為限。支撐軸32的頂端位於基座本體31的底面中部，支撐軸32的底端穿過製程腔室1的底壁後與一驅動源（圖中未示出）連接，驅動源用於藉由支撐軸32帶動基座本體31上升至製程位置或下降至傳片位置。驅動源具體可以採用絲杠機構或者伸縮氣缸機構，但是本申請實施例並不以此為限。
於本申請的一實施例中，氣流道82為多條，多條氣流道82的水平段821沿基座本體31的周向均勻排布，且每條氣流道82的水平段821均沿基座本體31的徑向延伸；多條氣流道82的垂直段822圍繞支撐軸32的軸線均勻排布。例如，如圖3和圖4所示，複數個氣流道82可以設置三個，但是本申請實施例並不限定氣流道82的具體數量，例如氣流道82的具體數量可以為三個以上。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。採用上述設計，由於複數個氣流道82在基座本體31的周向均勻排布，這可以使氣體更均勻地流入導流縫81，從而使經由導流縫81吹出的氣體更加均勻，進而進一步提高氣牆的隔絕效果。
於本申請的一實施例中，基座本體31可以採用垂直方向上相互疊置的兩個圓盤，並且在兩個圓盤彼此相對的表面上，且靠近邊緣的位置處對應設置圓環形凹槽，並且在這兩個表面上對應開設有複數個溝槽，在兩個圓盤疊置之後，上述兩個表面上的圓環形凹槽可以對接形成導流縫81，上述兩個表面上的每個溝槽對接形成氣流道82的水平段821。採用上述設計不僅可以降低氣流道82的加工難度，而且可以大幅降低應用及維護成本。
需要說明的是，本申請實施例並不限定基座3及導流結構8的具體實施方式，例如也可以使基座本體31為一體結構並且在該一結構的基座本體31上加工出導流縫81。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
還需要說明的是，對於配備有升降組件（例如用於傳片的頂針裝置）的基座3，如圖3至圖4所示，在基座本體31中設置有用於供頂針穿過的通孔33，在這種情況下，氣流道82的水平段821應避開通孔33設置，以避免氣流道82的位置與頂針之間發生機械干涉，從而降低故障率以延長使用壽命。
於本申請的一實施例中，如圖1和圖5所示，排氣結構13包括設置在製程腔室1的側壁中的排氣口14、排氣腔15和第一排氣通道41，其中，排氣口14為環形，且沿製程腔室1的側壁的周向延伸設置；排氣口14的進氣端14a位於製程腔室1的側壁的內周面111上，且在基座3位於製程位置時，與導流縫81的開口81a相對，以使自導流縫81的開口81a流出的氣體能夠從對側的排氣口14的進氣端14a進入排氣口14。排氣腔15為環形，且沿製程腔室1的側壁的周向延伸設置，並且排氣腔15分別與排氣口14的出氣端和第一排氣通道41的進氣端連通；第一排氣通道41的出氣端與第一抽氣裝置51連通。第一抽氣裝置51用於藉由第一排氣通道41將排氣腔15中的氣體抽出。
於本申請的一實施例中，排氣口14的開口81a在軸向上的高度大於導流縫81的開口81a在軸向上的高度，這樣可以使氣體更容易、更快速地進入排氣口14，並由排氣口14導引至排氣腔15中，從而可以提高氣體的排出速率以減少產生氣體紊流。
於本申請的一實施例中，排氣腔15例如可以為在軸向上的橫截面為矩形的空腔。
於本申請的一實施例中，第一排氣通道41可以形成於製程腔室1的側壁中，且第一排氣通道41的出氣端可以藉由外部管路與第一抽氣裝置51連通。或者，第一排氣通道41也可以形成於管路中，且該管路的至少一部分設置在製程腔室1的側壁中，另一部分延伸至製程腔室1的外部與第一抽氣裝置51連通。可選的，管路例如採用金屬管路或者其他耐腐蝕材質製成的管路。
藉由將上述第一排氣通道41與排氣腔15配合使用，可以將自排氣口14排出的氣體引出製程腔室1，同時借助排氣腔15，可以增大排氣流量，保證氣體能夠順利排出，而不會在排氣口14中滯留，從而可以提高排氣效率減少氣體紊流的產生。此外，藉由將排氣口14、排氣腔15和第一排氣通道41均設置在製程腔室1的側壁中，可以簡化排氣結構，節省佔用空間。
需要說明的是，在上述實施例中，排氣口14、排氣腔15和第一排氣通道41均設置在製程腔室1的側壁中，但是，本申請並不局限於此，在實際應用中，排氣口14、排氣腔15和第一排氣通道41也可以採用單獨的部件設置，只要能夠將導流結構吹出的氣體排出即可。 於本申請的一實施例中，如圖1及圖2所示，半導體製程設備還包括設置在製程腔室1的側壁或底壁中的第二排氣通道42，該第二排氣通道42的兩端分別與傳片區12及上述第一抽氣裝置51連通，用以排出傳片區12中的氣體。
與第一排氣通道41相類似的，如圖1及圖2所示，第二排氣通道42可以形成於製程腔室1的側壁或底壁中，且第一排氣通道41的出氣端可以藉由外部管路與第一抽氣裝置51連通。或者，第一排氣通道41也可以形成於管路中，且該管路的至少一部分設置在製程腔室1的側壁或底壁中，另一部分延伸至製程腔室1的外部與第一抽氣裝置51連通。可選的，管路例如採用金屬管路或者其他耐腐蝕材質製成的管路。
借助第二排氣通道42，當基座3位於傳片區12內的傳片位置（如圖2所示的位置）時，以進行傳片時，製程腔室1內的所有氣體均可以由第二排氣通道42排出，避免傳片區12的顆粒上揚至製程區11內對晶圓造成污染，從而大幅提高晶圓的製程良率。
需要說明的是，本申請實施例並不限定第一排氣通道41及第二排氣通道42的具體實施方式，只要能夠實現排氣功能即可。另外，第一排氣通道41及第二排氣通道42也可以與不同的抽氣裝置連通。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1及圖2所示，半導體製程設備還包括製程排氣結構，該製程排氣結構與製程區11連通，用於排出製程區11中的製程氣體。在一些可選的實施例中，製程排氣結構包括設置在製程腔室1的側壁中的排氣槽71、排氣柵72及第三排氣通道43，其中，排氣槽71為環形，且沿製程腔室1的側壁的周向延伸設置（也即，環繞製程腔室1的軸線設置），並且排氣槽71的開口位於製程腔室1的側壁的內周面上；排氣柵72為環形，且環繞設置在排氣槽71的上述開口處，第三排氣通道43的進氣端與排氣槽71連通，第三排氣通道43的出氣端與第二抽氣裝置52連通。第二抽氣裝置52用於藉由第三排氣通道43將製程區11內製程氣體抽出。
於本申請的一實施例中，如圖1及圖2所示，排氣槽71例如可以為在軸向上的橫截面為矩形的空腔。
於本申請的一實施例中，排氣柵72在其軸向上的高度與排氣槽71的開口在其軸向上的高度相同，以使排氣柵72能夠完全覆蓋排氣槽71的開口。
於本申請的一實施例中，第三排氣通道43可以形成於製程腔室1的側壁中，且第三排氣通道43的出氣端可以藉由外部管路與第二抽氣裝置52連通。或者，第三排氣通道43也可以形成於管路中，且該管路的至少一部分設置在製程腔室1的側壁中，另一部分延伸至製程腔室1的外部與第二抽氣裝置52連通。可選的，管路例如的部分可以形成於製程腔室1的側壁內，其他部分採用金屬或其他耐腐蝕材料製成的管路。
在執行製程的過程中，可以利用上述製程排氣結構直接將製程區11中的製程氣體抽出，可以進一步防止製程區11內的製程氣體擴散至傳片區12內。但是本申請實施例並不限定製程排氣結構的具體實施方式，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1及圖2所示，第一排氣通道41及第二排氣通道42上均設置有閥門6，該閥門6用於導通或關閉第一排氣通道41及第二排氣通道42；第三排氣通道43上設置有閥門6，閥門6用於導通或關閉第一排氣通道41、第二排氣通道42。具體來說，閥門6具體可以採用電磁閥，並且與半導體製程設備的上位機連接，上位機可以根據實際需求藉由閥門6來控制各排氣管路的通斷。例如在本申請的一實施例中，當第三排氣通道43上的閥門6開啟時，說明此時製程腔室1處於製程狀態，因此上位機可以根據第三排氣通道43的狀態，控制第一排氣通道41及第二排氣通道42上的閥門開啟，以使基座3與製程腔室1的內壁之間形成氣牆；當第三排氣通道43上的閥門6關閉時，說明此時製程腔室1處於傳片狀態，因此上位機可以根據第三排氣通道43的狀態，控制第一排氣通道41上的閥門6關閉，並且控制第二排氣通道42上的閥門6開啟，以使製程腔室1內的所有氣體均由第二排氣通道42排出，以避免傳片區12內的顆粒上揚至製程區，從而進一步防止污染晶圓。採用上述設計，不僅能提高晶圓的良率，而且還能大幅提高本申請實施例的自動化控制水平。
於本申請的一實施例中，如1及圖5所示，製程腔室1內還設置有分隔板17，該分隔板17為環形，且沿製程腔室1的側壁的周向延伸設置；分隔板17的外周緣與製程腔室1的內周面連接，用於將製程腔室1分隔為製程區11及傳片區12。當基座3位於製程位置時，分隔板17的上表面與基座3的上表面相平齊。具體地，基座3位於製程位置時，基座3的一部分位於分隔板17的內側，分隔板17的上表面與基座3的上表面相平齊。借助分隔板17，可以與氣牆配合使用，進一步防止製程區11內的製程氣體擴散至傳片區12。
具體來說，分隔板17具體採用金屬材質製成的環形板，分隔板17的外周緣例如藉由焊接方式與製程腔室1的內壁連接，但是本申請實施例並不限定具體連接方式。
於本申請的一實施例中，基座本體31包括本體部分和位於該本體部分上方的凸臺部分，且凸臺部分的外徑小於本體部分的外徑，並且該凸臺部分位於分隔板17的內側，本體部分位於分隔板17的下方，該本體部分的外周面即為基座3的外周面311（如圖4所示）。而且，凸臺部分的上表面與分隔板17的上表面相平齊。
於本申請的一實施例中，基座本體31的凸臺部分的外周面與分隔板17的內周面之間具有間隙，基座本體31的本體部分的上表面可以與分隔板17的下表面相貼合或者具有間隙。採用上述設計，可以避免基座3與分隔板17之間發生機械干涉，從而降低本申請實施例的故障率。
在實際應用中，製程氣體從進氣裝置2噴出以進入到製程區11內，並且對基座3上的晶圓執行製程，然後經由第三排氣通道43排出。在執行製程的過程中，少量製程氣體會沿著分隔板17和基座3之間的縫隙試圖擴散到傳片區12，此時借助導流縫81吹出的氣體形成的氣牆，可以阻止製程氣體擴散到傳片區12內，並且氣牆可以帶動製程氣體經由排氣口14進入第一排氣通道41後排出，以阻止製程氣體擴散至傳片區12，從而實現了製程區11和傳片區12的完全隔離，製程氣體走向具體可以參照如圖5所示。 第二實施例
請參閱圖6和圖7，本實施例提供了一種半導體製程設備，其同樣包括製程腔室1、進氣裝置2、基座3和導流結構8’，而區別僅在於：導流結構8’設置在基座3的外部。
具體來說，導流結構8’與基座3固定設置，以能夠隨基座3同步升降，而且導流結構8’與一供氣源連接，用於在基座3位於製程位置（圖6中基座3所在位置）時，向基座3的外周面的外側吹出氣體，以能夠在基座3的外周面與製程腔室1的側壁的內周面之間形成氣牆，實現隔絕製程區11內的製程氣體進入傳片區12。
於本申請的一實施例中，如圖7所示，導流結構8’包括導流本體和設置在該導流本體中的導流縫81’及氣流道82’，其中，導流縫81’為環形，且沿基座3的周向延伸設置在基座3的外周面上，並且導流縫81’的開口與排氣口14的進氣端相對，以使自導流縫81’的開口流出的氣體能夠從對側的排氣口14的進氣端進入排氣口14。氣流道82’的兩端分別與導流縫81’及供氣源連通，用於將氣體導引至導流縫81’中。
於本申請的一實施例中，如圖7所示，導流結構8’還包括設置在上述導流本體中的增壓腔83’，該增壓腔83’為環形，且環繞基座3的軸線設置，該增壓腔83’分別與氣流道82’的出氣端和導流縫81’連通，用於增加自增壓腔83’排出的氣體的壓力。
當然，在實際應用中，根據具體需要，也可以將導流縫81與氣流道82直接連通。
於本申請的一實施例中，如圖6所示，基座3包括基座本體31和支撐軸32，其中，基座本體31用於承載晶圓，基座本體31的外周面即為上述基座3的外周面311；支撐軸32一端與基座本體31連接，另一端穿過製程腔室1的底壁與一驅動源（圖中未示出）連接，用以在該驅動源的驅動下帶動基座本體31升降。在這種情況下，氣流道82’可以包括設置在基座本體31底部的水平段和自該水平段沿支撐軸32的軸向垂直向下延伸的垂直段，其中，水平段的出氣端與增壓腔83’連通，垂直段的進氣端與供氣源連通。藉由設置上述水平段和垂直段，可以使氣路能夠自位於基座本體31中部的支撐軸32引出至製程腔室1外部，以能夠與供氣源連通，這種氣路引出方式不僅可以使導流本體緊靠基座本體31和支撐軸32設置，減小了導流結構的佔用空間，而且可以利用支撐軸32與製程腔室1的底壁之間的密封結構來實現對氣路的密封，從而無需再單獨為導流結構設計密封結構，進而簡化了設備結構，降低了設計難度和成本。
於本申請的一實施例中，上述導流本體包括用於形成導流縫81’和增壓腔83’的環形部分，以及用於形成氣流道82’的管路部分。在這種情況下，若氣流道82’為多條，則上述導流本體的管路部分也為複數個，用以一一對應地形成複數個氣流道82’。當然，在實際應用中，上述導流本體的複數個管路部分也可以為一體式結構。
本實施例提供的半導體製程設備的其他結構和功能與上述第一實施例相同，由於在上述第一實施例中已有了詳細描述，在此不再贅述。
應用本申請實施例，至少能夠實現如下有益效果： 本申請實施例提供的半導體製程設備，其利用與基座固定設置的導流結構，在基座位於製程位置時，向該基座的外周面的外側吹出氣體，可以在基座的外周面與製程腔室的側壁的內周面之間形成氣牆，實現製程區與傳片區之間完全隔離，同時利用排氣結構排出導流結構吹出的氣體，可以使製程氣體隨氣流排出，從而可以隔絕製程區內的製程氣體進入傳片區，避免傳片區被製程氣體形成的顆粒污染，進而可以大幅縮短製程腔室吹掃時間，提高半導體製程設備的產能。並且，本申請實施例是利用氣牆阻擋製程氣體進入傳片區，無需設置密封部件，也不會因為長期工作帶來其他污染，因此不存在密封部件損耗、損壞、不適用高溫條件等的問題，從而上述氣牆具有較廣的適用性及適用範圍，並且還可以節省因密封部件損壞耗費的維護時間，從而可以降低維護成本，提高設備產能。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
在本申請的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更複數個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，“複數個”的含義是兩個或兩個以上。 在本申請的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以藉由中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本說明書的描述中，具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或複數個實施例或示例中以合適的方式結合。
以上所述僅是本申請的部分實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護範圍。
1:製程腔室 2:進氣裝置 3:基座 6:閥門 8、8’:導流結構 11:製程區 12:傳片區 13:排氣結構 14:排氣口 14a:進氣端 15:排氣腔 17:分隔板 31:基座本體 32:支撐軸 33:通孔 41:第一排氣通道 42:第二排氣通道 43:第三排氣通道 51:第一抽氣裝置 52:第二抽氣裝置 71:排氣槽 72:排氣柵 81、81’:導流縫 81a:開口 82、82’:氣流道 83、83’:增壓腔 311:外周面 111:內周面 821:水平段 822:垂直段
本申請上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中： 圖1為本申請第一實施例提供的半導體製程設備在基座位於製程位置時的剖視示意圖； 圖2為本申請第一實施例提供的半導體製程設備在基座位於傳片區內的剖視示意圖； 圖3為本申請第一實施例採用的基座的橫向剖視示意圖； 圖4為本申請第一實施例採用的基座的縱向剖視示意圖； 圖5為本申請第一實施例提供的半導體製程設備的局部剖視示意圖； 圖6為本申請第二實施例提供的半導體製程設備在基座位於製程位置時的剖視示意圖； 圖7為本申請第二實施例提供的半導體製程設備的局部剖視示意圖。
1:製程腔室
2:進氣裝置
3:基座
6:閥門
8:導流結構
11:製程區
12:傳片區
13:排氣結構
14:排氣口
15:排氣腔
17:分隔板
31:基座本體
32:支撐軸
33:通孔
41:第一排氣通道
42:第二排氣通道
43:第三排氣通道
51:第一抽氣裝置
52:第二抽氣裝置
71:排氣槽
72:排氣柵

Claims (10)

  1. 一種半導體製程設備，其特徵在於，包括：一製程腔室、一進氣裝置、一基座和一導流結構；其中，該製程腔室內自上至下分為一製程區及一傳片區；該進氣裝置設置於該製程腔室的頂部，用於向該製程區內通入製程氣體；該基座可升降的設置於該傳片區內，用於承載晶圓；該導流結構與一供氣源連接，且與該基座固定設置，用於在該基座位於製程位置時，向該基座的外周面的外側吹出氣體，以能夠在該基座的外周面與該製程腔室的側壁的內周面之間形成氣牆，實現隔絕該製程區內的該製程氣體進入該傳片區；該製程腔室的側壁中設有排氣結構，用以在該基座位於該製程位置時，排出該導流結構吹出的氣體。
  2. 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該導流結構包括設置在該基座中的一導流縫及一氣流道，其中，該導流縫為環形，且沿該基座的周向延伸設置，並且該導流縫的開口位於該基座的外周面上；該氣流道的兩端分別與該導流縫及該供氣源連通，用於將該氣體導引至該導流縫中。
  3. 如請求項2所述的半導體製程設備，其中，該基座包括一基座本體和一支撐軸，該基座本體用於承載該晶圓，該基座本體的外周面即為該基座的外周面；該支撐軸一端與該基座本體連接，另一端穿過該製程腔室的底壁與一驅動源連接，用以在該驅動源的驅動下帶動該基座本體升降； 該氣流道包括設置在該基座本體中的一水平段和自該水平段垂直向下依次貫穿該基座本體和該支撐軸的一垂直段，其中，該水平段的出氣端與該導流縫連通，該垂直段的進氣端與該供氣源連通。
  4. 如請求項3所述的半導體製程設備，其中，該氣流道為多條，多條該氣流道的該水平段沿該基座本體的周向均勻排布，且每條該氣流道的該水平段均沿該基座本體的徑向延伸；多條該氣流道的該垂直段圍繞該支撐軸的軸線均勻排布。
  5. 如請求項2至請求項4任意一項所述的半導體製程設備，其中，該導流結構還包括設置在該基座中的一增壓腔，該增壓腔為環形，且環繞該基座的軸線設置，該增壓腔分別與該氣流道的出氣端和該導流縫連通，用於增加自該增壓腔排出的該氣體的壓力。
  6. 如請求項2至請求項4任意一項所述的半導體製程設備，其中，該排氣結構包括設置在該製程腔室的側壁中的一排氣口、一排氣腔和一第一排氣通道，其中，該排氣口為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置；該排氣口的進氣端位於該側壁的內周面上，且在該基座位於製程位置時，與該導流縫的開口相對；該排氣腔為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置，並且該排氣腔分別與該排氣口的出氣端和該第一排氣通道的進氣端連通；該第一排氣通道的出氣端與一第一抽氣裝置連通。
  7. 如請求項6所述的半導體製程設備，其中，該半導體製程設備還包括設置在該製程腔室的一側壁或底壁中的一第二排氣通道，該第二排氣通道的兩端分別與該傳片區及該第一抽氣裝置連通。
  8. 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該半導體製程設備還包括一製程排氣結構，該製程排氣結構與該製程區連通，用於排出該製程區中的製程氣體。
  9. 如請求項8所述的半導體製程設備，其中，該製程排氣結構包括設置在該製程腔室的側壁中的一排氣槽、一排氣柵及一第三排氣通道，其中，該排氣槽為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置，並且該排氣槽的開口位於該製程腔室的側壁的內周面上；該排氣柵為環形，且環繞設置在該排氣槽的開口處；該第三排氣通道的進氣端與該排氣槽連通，該第三排氣通道的出氣端與一第二抽氣裝置連通。
  10. 如請求項1至請求項4、請求項8及請求項9的任一項所述的半導體製程設備，其中，該製程腔室內還設置有一分隔板，該分隔板為環形，且沿該製程腔室的側壁的周向延伸設置；該分隔板的外周緣與該製程腔室的內周面連接，且在該基座位於該製程位置時，該分隔板的上表面與該基座的上表面相平齊。
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