晶圆加工腔室的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶圆加工腔室，包括：腔室本体、载置盘、驱动装置及导气环。腔室本体的壁上分别开设有进气喷嘴、通孔及绕通孔均匀分布的出气口。载置盘收容于腔室本体，载置盘的底部连接支撑轴的一端，支撑轴的另一端从腔室本体的底壁处的通孔穿出。驱动装置与支撑轴的另一端相连接，驱动装置驱动载置盘在腔室本体内上下运动，驱动装置与腔室本体的底壁之间形成一对外隔离空间。导气环绕支撑轴设置于腔室本体内，导气环的侧壁开设有若干导气孔，导气环的侧壁离出气口更远的区域上分布的导气孔的总导通面积大于离出气口更近的区域上分布的导气孔的总导通面积，其中，腔室本体中的气体只能通过导气环的导气孔后从出气口排出至腔室本体外。
【专利说明】晶圆加工腔室
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体晶圆加工装置，尤其涉及一种能够提高工艺气体分布均匀性的 晶圆加工腔室。
【背景技术】
[0002] 在半导体晶圆干法刻蚀、气相沉积等工艺中，晶圆通常被传输至晶圆加工腔室中 进行工艺处理，因而晶圆加工腔室内工艺气体的分布将会对晶圆的处理结果有着重要影 响。随着半导体器件的特征尺寸不断缩小，对晶圆的加工精度要求日益严苛。
[0003] 以干法刻蚀为例，如图7所示，现有的晶圆加工腔室包括腔室主体10、载置盘31及 马达40。腔室主体10的顶部中央开设有进气喷嘴11，进气喷嘴11的下方设有喷淋头20。 载置盘31收容于腔室主体10内，用于承载晶圆。载置盘31的底部与支撑轴32相连接，支 撑轴32穿过腔室主体10的底部中央并与马达40相连接，用于驱动载置盘31在腔室主体 10内上下运动。腔室主体10的底部开设有出气口 12,出气口 12绕支撑轴32均匀分布。当 使用该晶圆加工腔室对晶圆进行干法刻蚀时，晶圆被传输至腔室主体10内并放置在载置 盘31上，马达40驱动载置盘31向上运动至与喷淋头20间隔一定距离，刻蚀气体经由进气 喷嘴11和喷淋头20均匀分布在晶圆上，并与晶圆发生刻蚀反应，在此过程中，残余的刻蚀 气体及刻蚀气体与晶圆反应生成的产物经由出气口 12排出。工艺结束后，马达40驱动载 置盘31向下运动，晶圆从载置盘31上取走。
[0004] 上述晶圆加工腔室中，晶圆中部刻蚀气体的分布由于喷淋头20的作用，通常分布 的比较均匀，而晶圆边缘刻蚀气体的分布不仅受喷淋头20气流的影响，而且还受出气口 12 处排气气流的影响。离出气口 12近的晶圆边缘的刻蚀气体的流速较快，离出气口 12远的 晶圆边缘的刻蚀气体的流速较慢，从而导致晶圆边缘的刻蚀气体分布不均匀，进而导致晶 圆边缘刻蚀的均匀性较差，对半导体器件的性能和良率造成了不利影响。
[0005] 为了解决上述技术问题，通常的做法是增加出气口 12的数量，使出气口 12绕支撑 轴32均匀分布，但在实际操作过程中，增加出气口 12的数量会造成安装和维护的难度加 大。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种能够提高气体分布均匀性的晶圆加工腔室。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供的晶圆加工腔室，包括：腔室本体、载置盘、驱动装置 及导气环。腔室本体的壁上分别开设有进气喷嘴、通孔及绕通孔均匀分布的出气口。载置 盘收容于腔室本体，载置盘的底部连接支撑轴的一端，支撑轴的另一端从腔室本体的底壁 处的通孔穿出。驱动装置与支撑轴的另一端相连接，驱动装置驱动载置盘在腔室本体内上 下运动，驱动装置与腔室本体的底壁之间形成一对外隔离空间。导气环绕支撑轴设置于腔 室本体内，导气环的侧壁开设有若干导气孔，导气环的侧壁离出气口更远的区域上分布的 导气孔的总导通面积大于离出气口更近的区域上分布的导气孔的总导通面积，其中，腔室 本体中的气体只能通过导气环的导气孔后从出气口排出至腔室本体外。
[0008] 在一个实施例中，导气环的顶部通过可伸缩的第一管套与载置盘的底部相连接。
[0009] 在一个实施例中，载置盘的侧壁设有挡板，挡板的顶壁与载置盘的侧壁固定连结， 挡板的侧壁与载置盘的侧壁之间间隔一定距离，从而形成环状的收容槽，导气环的顶部布 设于收容槽内。
[0010] 在一个实施例中，驱动装置与腔室本体的底壁之间设有可伸缩的第二管套，第二 管套围绕支撑轴设置以形成所述对外隔离空间。
[0011] 在一个实施例中，导气环的侧壁开设的导气孔的孔径均相同，导气环的侧壁离腔 室本体的出气口更远的区域上分布的导气孔的数量和密度大于导气环的侧壁离腔室本体 的出气口更近的区域上分布的导气孔的数量和密度。
[0012] 在一个实施例中，导气环的导气孔在导气环的侧壁上均匀分布，但导气孔的孔径 不同，导气环的侧壁离腔室本体的出气口更远的区域上分布的导气孔的孔径大于导气环的 侧壁离腔室本体的出气口更近的区域上分布的导气孔的孔径。
[0013] 在一个实施例中，导气环为圆环状。
[0014] 在一个实施例中，腔室本体的出气口位于通孔与导气环之间。
[0015] 在一个实施例中，进气喷嘴的下方设有收容于腔室本体的喷淋头。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明通过在腔室本体内设置导气环，从而使腔室本体内 的气流分布更均匀，尤其是使晶圆边缘气体的流速更一致，提高了晶圆，特别是晶圆边缘工 艺加工的均匀性，进而提高了半导体器件的性能和良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1揭露了本发明晶圆加工腔室的第一实施例的结构示意图。
[0018] 图2揭露了本发明晶圆加工腔室的第一实施例的又一结构示意图。
[0019] 图3揭露了本发明晶圆加工腔室的导气环的一实施例的结构示意图。
[0020] 图4揭露了本发明晶圆加工腔室的导气环的又一实施例的结构示意图。
[0021] 图5揭露了本发明晶圆加工腔室的第二实施例的结构示意图。
[0022] 图6揭露了本发明晶圆加工腔室的第二实施例的又一结构示意图。
[0023] 图7为现有晶圆加工腔室的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例 并配合图式予以详细说明。
[0025] 请参阅图1和图2,揭露了本发明晶圆加工腔室的第一实施例的结构示意图。该 晶圆加工腔室包括腔室本体100,根据不同的工艺需求，腔室本体100内可设置温度控制装 置，以对腔室本体100进行温度控制。腔室本体100的顶壁中央设有进气喷嘴101，进气喷 嘴101的下方设有收容于腔室本体100的喷淋头120。载置盘130收容于腔室本体100内， 用于承载晶圆W，载置盘130的底部中央连接支撑轴140的一端，支撑轴140的另一端从开 设于腔室本体100的底壁中央的通孔102穿出，并与驱动装置，如马达150相连接，马达150 驱动载置盘130在腔室本体100内上下运动。在马达150与腔室本体100的底壁之间设有 可伸缩的第二管套160,第二管套160围绕支撑轴140设置以形成对外隔离空间，第二管套 160可以选用波纹管。
[0026] 腔室本体100的底壁设有导气环170,导气环170呈圆环状，导气环170绕支撑轴 140设置于腔室本体100内。导气环170的顶部通过可伸缩的第一管套180与载置盘130 的底部的边缘相连接，第一管套180可以选用波纹管。腔室本体100的底壁开设有数个出 气口 103,该数个出气口 103绕通孔102均匀分布，并位于通孔102与导气环170之间。
[0027] 显然，导气环170与第一管套180的位置可以互换，即第一管套180位于腔室本体 100的底壁，而导气环170设于第一管套180的顶部，导气环170与载置盘130的底部的边 缘相连接。
[0028] 请参阅图3,揭露了本发明晶圆加工腔室的导气环170的一实施例的结构示意图。 在本实施例中，导气环170的侧壁上开设有若干坚向分布的导气孔171，导气孔171的孔径 均相同，但导气孔171在导气环170的侧壁上分布的数量和密度不同。具体的，导气环170 的侧壁离腔室本体100的出气口 103更远的区域上分布的导气孔171较多，导气孔171分 布的密度较大，而导气环170的侧壁离腔室本体100的出气口 103更近的区域上分布的导 气孔171较少，导气孔171分布的密度较小。
[0029] 请参阅图4,揭露了本发明晶圆加工腔室的导气环170的又一实施例的结构示意 图。在本实施例中，导气环170的侧壁上开设有若干坚向分布的导气孔171，导气孔171在 导气环170的侧壁上均匀分布，但导气孔171的孔径不同。具体的，导气环170的侧壁离腔 室本体100的出气口 103更远的区域上分布的导气孔171的孔径较大，而导气环170的侧 壁离腔室本体100的出气口 103更近的区域上分布的导气孔171的孔径较小。
[0030] 使用本发明晶圆加工腔室加工晶圆W时，晶圆W被传输至腔室本体100内并被放 置在载置盘130上。马达150驱动载置盘130向上运动直至与喷淋头120间距一定距离， 如图2所示。工艺气体经由进气喷嘴101和喷淋头120进入腔室本体100内，并均匀分布 在晶圆W上。工艺气体与晶圆W反应，同时，残余的工艺气体和反应生成的产物流经腔室本 体100的侧壁与载置盘130及第一管套180之间形成的气体通路和导气环170的导气孔 171，最后从出气口 103排出至腔室本体100外。由于在导气环170和载置盘130之间设置 有第一管套180,使得残余的工艺气体和反应生成的产物只能通过导气环170的导气孔171 后从出气口 103排出至腔室本体100外，而本发明的导气环170可以使腔室本体100内的 气流分布更均匀，尤其是使晶圆W边缘气体的流速更一致，提高了晶圆W，特别是晶圆W边缘 工艺加工的均匀性，进而提高了半导体器件的性能和良率。工艺结束后，马达150驱动载置 盘130向下运动，晶圆W从载置盘130上取走。
[0031] 请参阅图5和图6,揭露了本发明晶圆加工腔室的第二实施例的结构示意图。该 晶圆加工腔室包括腔室本体200,根据不同的工艺需求，腔室本体200内可设置温度控制装 置，以对腔室本体200进行温度控制。腔室本体200的顶壁中央设有进气喷嘴201，进气喷 嘴201的下方设有收容于腔室本体200的喷淋头220。载置盘230收容于腔室本体200内， 用于承载晶圆W，载置盘230的侧壁设有挡板280,挡板280的顶壁与载置盘230的侧壁固 定连结，挡板280的侧壁与载置盘230的侧壁之间间隔一定距离，从而形成环状的收容槽 281。载置盘230的底部中央连接支撑轴240的一端，支撑轴240的另一端从开设于腔室本 体200的底壁中央的通孔202穿出，并与驱动装置，如马达250相连接，马达250驱动载置 盘230在腔室本体200内上下运动。在马达250与腔室本体200的底壁之间设有可伸缩的 第二管套260,第二管套260围绕支撑轴240设置以形成对外隔离空间，第二管套260可以 选用波纹管。
[0032] 腔室本体200的底壁设有导气环270,导气环270呈圆环状，导气环270绕支撑轴 240设置于腔室本体200内。导气环270的顶部始终布设于收容槽281内。导气环270与 上述第一实施例中的导气环170结构相同，在此不再赘述。腔室本体200的底壁开设有数 个出气口 203,该数个出气口 203绕通孔202均匀分布，并位于通孔202与导气环270之间。
[0033] 使用本发明晶圆加工腔室加工晶圆W时，晶圆W被传输至腔室本体200内并被放 置在载置盘230上。马达250驱动载置盘230向上运动直至与喷淋头220间距一定距离， 如图6所示，此时，导气环270的顶部仍布设于收容槽281内。工艺气体经由进气喷嘴201 和喷淋头220进入腔室本体200内，并均匀分布在晶圆W上。工艺气体与晶圆W反应，同时， 残余的工艺气体和反应生成的产物流经腔室本体200的侧壁与挡板280的侧壁之间形成的 气体通路和导气环270,最后从出气口 203排出至腔室本体200外。由于挡板280对气体的 阻挡作用，使得残余的工艺气体和反应生成的产物只能通过导气环270后从出气口 203排 出至腔室本体200外，而本发明的导气环270可以使腔室本体200内的气流分布更均匀，尤 其是使晶圆W边缘气体的流速更一致，提高了晶圆W，特别是晶圆W边缘工艺加工的均匀性， 进而提高了半导体器件的性能和良率。工艺结束后，马达250驱动载置盘230向下运动，晶 圆W从载置盘230上取走。
[0034] 本发明晶圆加工腔室不仅适用于干法刻蚀，气相沉积等工艺，也适用于其他类似 工艺加工腔室。
[0035] 综上所述，本发明晶圆加工腔室通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实 的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明 本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至 于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。
【权利要求】
1. 一种晶圆加工腔室，其特征在于，包括： 腔室本体，所述腔室本体的壁上分别开设有进气喷嘴、通孔及绕通孔均匀分布的出气 Π ； 载置盘，所述载置盘收容于腔室本体，载置盘的底部连接支撑轴的一端，支撑轴的另一 端从腔室本体的底壁处的通孔穿出； 驱动装置，所述驱动装置与支撑轴的另一端相连接，驱动装置驱动载置盘在腔室本体 内上下运动，驱动装置与腔室本体的底壁之间形成一对外隔离空间；及 导气环，所述导气环绕支撑轴设置于腔室本体内，导气环的侧壁开设有若干导气孔，其 中导气环的侧壁离出气口更远的区域上分布的导气孔的总导通面积大于离出气口更近的 区域上分布的导气孔的总导通面积， 其中，腔室本体中的气体只能通过导气环的导气孔后从出气口排出至腔室本体外。
2. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述导气环的顶部通过可伸缩 的第一管套与载置盘的底部相连接。
3. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述载置盘的侧壁设有挡板，挡 板的顶壁与载置盘的侧壁固定连结，挡板的侧壁与载置盘的侧壁之间间隔一定距离，从而 形成环状的收容槽，导气环的顶部布设于收容槽内。
4. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述驱动装置与腔室本体的底 壁之间设有可伸缩的第二管套，第二管套围绕支撑轴设置以形成所述对外隔离空间。
5. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述导气环的侧壁开设的导气 孔的孔径均相同，导气环的侧壁离腔室本体的出气口更远的区域上分布的导气孔的数量和 密度大于导气环的侧壁离腔室本体的出气口更近的区域上分布的导气孔的数量和密度。
6. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述导气环的导气孔在导气环 的侧壁上均匀分布，但导气孔的孔径不同，导气环的侧壁离腔室本体的出气口更远的区域 上分布的导气孔的孔径大于导气环的侧壁离腔室本体的出气口更近的区域上分布的导气 孔的孔径。
7. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述导气环为圆环状。
8. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述腔室本体的出气口位于通 孔与导气环之间。
9. 根据权利要求1所述的晶圆加工腔室，其特征在于，所述进气喷嘴的下方设有收容 于腔室本体的喷淋头。
【文档编号】H01J37/32GK104103482SQ201310116848
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月7日 优先权日:2013年4月7日
【发明者】王坚, 何增华, 贾照伟, 王晖 申请人:盛美半导体设备（上海）有限公司