可调输气装置及半导体处理设备的制作方法

专利检索2025-05-30  23


本公开涉及半导体制造工艺,尤其涉及可调输气装置及半导体处理设备。


背景技术:

1、等离子体化学气相沉积(plasma chemical vapor deposition)是指用等离子体激活反应气体,促进在基体表面或近表面空间进行化学反应,生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是在高频或直流电场作用下,源气体电离形成等离子体,利用等离子体作为能量源,通入适量的反应气体,利用等离子体放电,使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术。等离子体化学气相沉积技术广泛应用于半导体元件的薄膜沉积。

2、其中,电感耦合等离子体技术常被用于导体刻蚀(例如,铝、硅等)。

3、如图1所示,展示相关技术中电感耦合机台结构示意图。在图1中,所述电感耦合机台包括:射频系统101、屏蔽罩102、射频线圈103、绝缘介质窗104、腔体盖105、真空的反应腔106、气体喷嘴107、晶圆108、晶圆载台109、抽气管道110等。射频系统101产生射频源导入到射频线圈103,射频线圈103在射频源作用下产生交变电流,根据法拉第定理交变电流产生交变电磁场。由于绝缘介质窗104为绝缘体,无法屏蔽电磁场,射频线圈103产生的电磁场通过绝缘介质窗104馈入到反应腔106中,进而因电感耦合产生辉光放电现象。反应气体通过进气管路111由气体喷嘴107喷入反应腔106并被电离。被电离后的工艺气体具备高活性参与晶圆108表面化学反应,反应副产物被抽气泵作用下从抽气管道110带走。

4、可以发现,反应气体的进气方向会影响晶圆刻蚀或镀膜的均匀性。所述进气方向由所述气体喷嘴所控制。因此,如何设置气体喷嘴的出气方向,以满足晶圆表面反应(刻蚀或镀膜)的均匀性要求,实为对于晶圆加工质量而言非常重要的一点。

5、如图2所示,展示图1中包含气体喷嘴的a部分的局部放大结构示意图。

6、在图2中可见,可将气体喷嘴107上的出气孔171以相对轴线z方向向外倾斜的方式布置,以呈现放射性喷出来达到均匀出气的目的。然而,由于实际反应过程中呈现复杂的动态变化,当前此种结构的气体喷嘴107,甚至即使只是增加不同角度的出气孔171,也难以满足实际情况下的晶圆表面反应的均匀性要求。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本公开的目的在于提供可调输气装置及半导体处理设备,解决相关技术中的问题。

2、本公开第一方面提供一种可调输气装置,供装设于半导体处理设备的反应腔;所述可调输气装置包括:出气部件,至少部分位于所述反应腔内,设有以不同出气角度分别连通于所述反应腔的多个出气孔以及连通所述多个出气孔的安装腔;所述多个出气孔包括第一出气孔第二出气孔;所述安装腔沿一轴线的轴向延伸;输气部件,可相对运动地设于所述安装腔,形成有输气通道;所述输气通道包括:连通于外部的输气端及连通于安装腔的通气端,所述通气端能随所述相对运动到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置,以调节所述出气部件对反应腔进气的角度。

3、在第一方面的实施例中,所述第一出气孔和第二出气孔沿所述安装腔的轴向布置;所述输气部件可沿所述轴向运动地设于所述安装腔,以令所述通气端能沿轴向到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置。

4、在第一方面的实施例中,所述通气端在所述轴向上的不同位置择一地与第一出气孔和/或第二出气孔之间孔口对接地连通。

5、在第一方面的实施例中,所述输气部件形成与通气端及安装腔连通的通气槽;所述通气槽沿所述轴向延伸,且所述通气槽的延伸长度配置成其两端能达到与第一出气孔和第二出气孔的部分孔口形成连通的位置,以令所述通气槽在所述轴向上的不同位置与所述第一出气孔和/或第二出气孔连通。

6、在第一方面的实施例中,所述输气部件可绕所述轴线进行周向旋转地设于所述安装腔,所述第一出气孔和第二出气孔沿所述周向布置于所述安装腔,以令所述通气端能沿所述周向到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置。

7、在第一方面的实施例中,所述通气端在所述周向上的不同位置择一地与第一出气孔或第二出气孔之间孔口对接地连通。

8、在第一方面的实施例中,所述输气部件形成与通气端及安装腔连通的通气槽;所述通气槽沿所述输气部件周向延伸,且所述通气槽的延伸长度配置成其两端能达到与第一出气孔和第二出气孔的部分孔口形成连通的位置,以令所述通气槽在所述轴向上的不同位置与所述第一出气孔和/或第二出气孔连通。

9、在第一方面的实施例中,所述多个出气孔沿所述轴向多层布置,每一层中的各所述出气孔环绕所述安装腔的轴线的周向设置;所述输气部件可沿所述轴向运动且周向旋转地设于所述安装腔,以令所述通气端沿所述轴向和/或周向到达与目标出气孔连通的位置。

10、在第一方面的实施例中,所述输气部件上在所述轴线相对两侧对称设置第一通气端和第二通气端;所述多个出气孔还包括分别与所述第一出气孔和第二出气孔相对所述轴线对称分布的第三出气孔和第四出气孔,所述第三出气孔和第四出气孔供与所述第二通气端连通。

11、本公开第二方面提供一种半导体处理设备,包括:反应腔;以及如第一方面中任一项所述的可调输气装置,装设于所述反应腔。

12、如上所述,本公开实施例中提供可调输气装置及半导体处理设备,所述可调输气装置包括:出气部件,至少部分位于所述反应腔内,设有以不同出气角度分别连通于所述反应腔的多个出气孔以及连通所述多个出气孔的安装腔;所述多个出气孔包括第一出气孔第二出气孔;所述安装腔沿一轴线的轴向延伸;输气部件,可相对运动地设于所述安装腔,形成有输气通道;所述输气通道包括:连通于外部的输气端及连通于安装腔的通气端,所述通气端能随所述相对运动到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置,以调节所述出气部件对反应腔进气的角度。通过输气部件相对出气部件的运动,可实现出气部件的角度的自由选择,即实现对反应腔进气角度的自由选择,能适应于动态反应过程进行实时的进气角度的调节来满足晶圆表面反应均匀性要求。



技术特征:

1.一种可调输气装置,其特征在于,供装设于半导体处理设备的反应腔;所述可调输气装置包括:

2.根据权利要求1所述的可调输气装置,其特征在于,所述第一出气孔和第二出气孔沿所述安装腔的轴向布置;所述输气部件可沿所述轴向运动地设于所述安装腔,以令所述通气端能沿轴向到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置。

3.根据权利要求2所述的可调输气装置,其特征在于,所述通气端在所述轴向上的不同位置择一地与第一出气孔或第二出气孔之间孔口对接地连通。

4.根据权利要求2所述的可调输气装置,其特征在于,所述输气部件形成与通气端及安装腔连通的通气槽;所述通气槽沿所述轴向延伸,且所述通气槽的延伸长度配置成其两端能达到与第一出气孔和第二出气孔的部分孔口形成连通的位置,以令所述通气槽在所述轴向上的不同位置与所述第一出气孔和/或第二出气孔连通。

5.根据权利要求1所述的可调输气装置,其特征在于,所述输气部件可绕所述轴线进行周向旋转地设于所述安装腔,所述第一出气孔和第二出气孔沿所述周向布置于所述安装腔,以令所述通气端能沿所述周向到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置。

6.根据权利要求5所述的可调输气装置,其特征在于,所述通气端在所述周向上的不同位置择一地与第一出气孔或第二出气孔之间孔口对接地连通。

7.根据权利要求5所述的可调输气装置,其特征在于,所述输气部件形成与通气端及安装腔连通的通气槽;所述通气槽沿所述输气部件周向延伸,且所述通气槽的延伸长度配置成其两端能达到与第一出气孔和第二出气孔的部分孔口形成连通的位置,以令所述通气槽在所述轴向上的不同位置与所述第一出气孔和/或第二出气孔连通。

8.根据权利要求1所述的可调输气装置,其特征在于,所述多个出气孔沿所述轴向多层布置,每一层中的各所述出气孔环绕所述安装腔的轴线的周向设置;所述输气部件可沿所述轴向运动且周向旋转地设于所述安装腔,以令所述通气端沿所述轴向和/或周向到达与目标出气孔连通的位置。

9.根据权利要求1所述的可调输气装置,其特征在于,所述输气部件上在所述轴线相对两侧对称设置通气端,以供与相对所述轴线对称设于所述安装腔的每对出气孔一一对应地连通。

10.一种半导体处理设备,其特征在于,包括:反应腔;以及如权利要求1至9中任一项所述的可调输气装置,装设于所述反应腔。


技术总结
本公开实施例中提供可调输气装置及半导体处理设备,装置包括:出气部件,至少部分位于反应腔内,设有以不同出气角度分别连通于反应腔的多个出气孔以及连通第一出气孔和第二出气孔的安装腔;多个出气孔包括第一出气孔第二出气孔;安装腔沿一相对反应腔远近的轴线的轴向延伸;输气部件,可相对运动地设于安装腔,形成有输气通道;输气通道包括:连通于外部的输气端及连通于安装腔的通气端,通气端能随相对运动到达与被选择的第一出气孔和/或第二出气孔连通的位置,以调节出气部件对反应腔进气的角度。由此,实现对反应腔进气角度的自由选择,能适应于动态反应过程进行实时的进气角度的调节来满足晶圆表面反应均匀性要求。

技术研发人员:王兆祥,邱勇,梁洁,张朋兵,涂乐义
受保护的技术使用者:上海谙邦半导体设备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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