工艺腔室及半导体设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种工艺腔室及半导体设备。


背景技术：

2.磁控溅射是物理气相沉积(physical vapor deposition，简称pvd)的一种，晶圆在进行磁控溅射之后温度较高，需要冷却降温之后才能暴露在大气中，否则会影响产品性能。因此，在磁控溅射的生产线中需要设置工艺腔室，工艺腔室采用风冷的方式对晶圆进行冷却降温。工艺腔室设置有进气组件和抽气组件，晶圆经磁控溅射之后被传送至工艺腔室内，进气组件与工艺腔室连通，用于向工艺腔室内充入冷却气体，以借助冷却气体对晶圆进行冷却降温，抽气组件与工艺腔室连通，用于对工艺腔室进行抽气，以将升温之后的冷却气体抽出。
3.但是，由于现有的工艺腔室与进气组件和抽气组件的连通处均位于工艺腔室的侧壁，且高于处于工艺腔室内的晶圆，因此，在进气组件充气或者抽气组件抽气时，晶圆可能会被气流吹起甚至吹翻，导致晶圆位移甚至损坏，并且，晶圆在被传送至工艺腔室内时，在磁控溅射过程中承载晶圆的托盘也会被传送至工艺腔室内，导致在磁控溅射过程中沉积在托盘上的物质可能会受到气流的影响，进入进气组件和/或抽气组件中，对进气组件和/或抽气组件的工况及寿命造成影响，使得工艺腔室的稳定性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种工艺腔室及半导体设备，其能够提高晶圆在冷却降温过程中的稳定性及安全性，从而提高工艺腔室及半导体设备的使用稳定性。
5.为实现本实用新型的目的而提供一种工艺腔室，用于半导体设备，所述工艺腔室包括腔室本体、进气组件、抽气组件和缓流部件；
6.所述进气组件与所述腔室本体连通，用于向所述腔室本体内充入冷却气体；
7.所述抽气组件与所述腔室本体连通，用于从所述腔室本体内抽出所述冷却气体；
8.所述进气组件和/或所述抽气组件通过所述缓流部件与所述腔室本体内部连通；
9.所述缓流部件贯穿所述腔室本体的侧壁，以改变冷却气体进出所述腔室本体的气流方向，用于减缓所述冷却气体对晶圆的气流冲击。
10.可选的，所述缓流部件包括缓流筒，所述缓流筒的前端伸入所述腔室本体内部，所述缓流筒的位于所述腔室本体内部且靠近所述前端的周向设置有缓流结构，所述缓流筒能够通过所述缓流结构与所述腔室本体内连通。
11.可选的，所述缓流结构包括至少一个缓流孔组，所述缓流孔组包含多个沿所述缓流筒的周向均匀分布的缓流孔。
12.可选的，当所述缓流孔组为多个时，多个所述缓流孔组沿所述缓流筒的轴向以相同间隔分布。
13.可选的，所述缓流部件还包括挡板，所述挡板与所述缓流筒连接，用于封堵所述前端。
14.可选的，所述缓流部件还包括连接结构，所述连接结构设置于所述缓流筒的后端，用于连接所述进气组件和/或所述抽气组件。
15.可选的，所述连接结构包括连接法兰，所述进气组件包括进气阀，所述连接法兰与所述进气阀连接。
16.可选的，所述连接结构包括连接法兰，所述抽气组件包括抽气阀、抽气管和抽气部件，所述连接法兰与所述抽气阀连接，所述抽气管的两端分别与所述抽气阀和所述抽气部件连通，所述抽气部件用于提供抽吸力。
17.可选的，工艺腔室还包括传送组件，所述传送组件设置在所述腔室本体内，用于传送所述晶圆，所述缓流部件的位置高于所述晶圆的表面。
18.本实用新型还提供一种半导体设备，包括反应腔室和如本实用新型提供的所述工艺腔室，所述反应腔室用于对晶圆进行溅射工艺，所述工艺腔室用于对溅射工艺后的所述晶圆进行冷却降温。
19.本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型提供的工艺腔室，通过将缓流部件贯穿腔室本体的侧壁，并使进气组件和/或抽气组件通过缓流部件与腔室本体内部连通，以在进气组件向腔室本体内充入冷却气体，或抽气组件从腔室本体内抽出冷却气体时，可以借助缓流部件通过改变冷却气体进出腔室本体的气流方向，来减缓腔室本体内的冷却气体的流速，从而减缓冷却气体对晶圆的气流冲击，以能够降低由于腔室本体内的冷却气体的流速过大，对晶圆的气流冲击过大，而导致腔室本体内的晶圆被冷却气体的气流吹起甚至吹翻，造成晶圆位移甚至损坏，以及承载晶圆的承载部件上的杂质被冷却气体的气流带入至进气组件和/或抽气组件中的情况发生的概率，继而能够提高晶圆在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室及半导体设备的使用稳定性。
21.本实用新型提供的半导体设备，借助本实用新型提供的工艺腔室对进行溅射工艺后的晶圆进行冷却降温，从而能够提高晶圆在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室及半导体设备的使用稳定性。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的工艺腔室的进气组件和抽气组件均通过缓流部件与腔室本体内部连通的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的工艺腔室的进气组件通过缓流部件与腔室本体内部连通的结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的工艺腔室在抽气组件通过缓流部件与腔室本体内部连通的结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的工艺腔室的缓流部件的结构示意图；
26.图5为本实用新型实施例提供的工艺腔室的缓流部件的剖视结构示意图；
27.图6为本实用新型实施例提供的工艺腔室在进气组件向腔室本体内充入冷却气体时缓流部件中气流的示意图；
28.图7为本实用新型实施例提供的工艺腔室在抽气组件从腔室本体内抽出冷却气体时缓流部件中气流的示意图；
29.附图标记说明：
30.1-工艺腔室；11-腔室本体；12-进气组件；13-抽气组件；131-抽气阀；132-抽气管；133-抽气部件；14-缓流部件；141-缓流筒；142-缓流孔；143-挡板；144-连接结构；15-承载部件；16-传送组件；161-转轴；162-滚轮；2-晶圆。
具体实施方式
31.为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的工艺腔室及半导体设备进行详细描述。
32.如图1-图3所示，本实用新型实施例提供一种工艺腔室1，用于半导体设备，工艺腔室1包括腔室本体11、进气组件12、抽气组件13和缓流部件14；进气组件12与腔室本体11连通，用于向腔室本体11内充入冷却气体；抽气组件13与腔室本体11连通，用于从腔室本体11内抽出冷却气体；进气组件12和/或抽气组件13通过缓流部件14与腔室本体11内部连通；缓流部件14贯穿腔室本体11的侧壁，以改变冷却气体进出腔室本体11的气流方向，用于减缓冷却气体对晶圆2的气流冲击。
33.本实用新型实施例提供的工艺腔室1，通过将缓流部件14贯穿腔室本体11的侧壁，并使进气组件12和/或抽气组件13通过缓流部件14与腔室本体11内部连通，以在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体，或抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，可以借助缓流部件14通过改变冷却气体进出腔室本体11的气流方向，来减缓腔室本体11内的冷却气体的流速，从而减缓冷却气体对晶圆2的气流冲击，以能够降低由于腔室本体11内的冷却气体的流速过大，对晶圆2的气流冲击过大，而导致腔室本体11内的晶圆2被冷却气体的气流吹起甚至吹翻，造成晶圆2位移甚至损坏，以及承载晶圆2的承载部件15上的杂质被冷却气体的气流带入至进气组件12和/或抽气组件13中的情况发生的概率，继而能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室1及半导体设备的使用稳定性。
34.如图2所示，进气组件12通过缓流部件14与腔室本体11内部连通，缓流部件14贯穿腔室本体11的侧壁，以在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，使冷却气体需要流经缓流部件14才能够进入腔室本体11内部，当冷却气体流经缓流部件14时，缓流部件14会改变冷却气体的气流方向，由于冷却气体在流经缓流部件14时的气流方向发生改变，因此，冷却气体在流经缓流部件14时，以及自缓流部件14进入腔室本体11内部时的流速会降低，使得进入腔室本体11内部的冷却气体的流速降低，使得进入腔室本体11内部的冷却气体对晶圆2的气流冲击能够减缓，从而能够在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，降低由于腔室本体11内的冷却气体的流速过大，对晶圆2的气流冲击过大，而导致腔室本体11内的晶圆2被冷却气体的气流吹起甚至吹翻，造成晶圆2位移甚至损坏，以及承载晶圆2的承载部件15上的杂质被冷却气体的气流带入至进气组件12和/或抽气组件13中的情况发生的概率，继而能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室及1半导体设备的使用稳定性。
35.如图3所示，抽气组件13通过缓流部件14与腔室本体11内部连通，缓流部件14贯穿腔室本体11的侧壁，以在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，使冷却气体需要流
经缓流部件14才能够从腔室本体11内部被抽出，当冷却气体流经缓流部件14时，缓流部件14会改变冷却气体的气流方向，由于冷却气体在流经缓流部件14时的气流方向发生改变，因此，冷却气体在流经缓流部件14时，以及自腔室本体11内部进入缓流部件14时的流速会降低，使得腔室本体11内部的冷却气体在被抽出时的流速降低，使得腔室本体11内部的冷却气体在被抽出时对晶圆2的气流冲击能够减缓，从而能够在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，降低由于腔室本体11内的冷却气体的流速过大，对晶圆2的气流冲击过大，而导致腔室本体11内的晶圆2被冷却气体的气流吹起甚至吹翻，造成晶圆2位移甚至损坏，以及承载晶圆2的承载部件15上的杂质被冷却气体的气流带入至进气组件12和/或抽气组件13中的情况发生的概率，继而能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室及1半导体设备的使用稳定性。
36.如图1所示，进气组件12和抽气组件13均通过缓流部件14与腔室本体11内部连通，缓流部件14的数量为两个，两个缓流部件14分别贯穿腔室本体11的侧壁，以在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，以及在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，借助两个缓流部件14通过分别改变冷却气体进出腔室本体11的气流方向，来减缓腔室本体11内的冷却气体的流速，从而减缓冷却气体对晶圆2的气流冲击，以能够在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，以及在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，避免由于腔室本体11内的冷却气体的流速过大，对晶圆2的气流冲击过大，而导致腔室本体11内的晶圆2被冷却气体的气流吹起甚至吹翻，造成晶圆2位移甚至损坏，以及承载晶圆2的承载部件15上的杂质被冷却气体的气流带入至进气组件12和抽气组件13中的情况发生的概率，继而能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室1及半导体设备的使用稳定性。
37.可选的，冷却气体可以包括氮气或惰性气体。
38.如图1-图7所示，在本实用新型一优选实施例中，缓流部件14可以包括缓流筒141，缓流筒141的前端伸入腔室本体11内部，缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周向设置有缓流结构，缓流筒141能够通过缓流结构与腔室本体11内连通。
39.如图3、图4、图5和图7所示，抽气组件13通过缓流部件14与腔室本体11内部连通时，缓流筒141贯穿腔室本体11的侧壁，其伸入腔室本体11内部的一端称为前端，缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周向设置有缓流结构，缓流筒141通过缓流结构与腔室本体11内连通，缓流筒141的与其前端相对的一端可以位于腔室本体11的外部，并可以与抽气组件13连通，在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，腔室本体11内的冷却气体通过缓流结构进入缓流筒141位于腔室本体11内部的部分中，并经过缓流筒141流至缓流筒141位于腔室本体11外部的部分中，再经过缓流筒141位于腔室本体11外部的一端进入抽气组件13被抽气组件13抽走(如图7中箭头所示)。
40.如图2、图4-图6所示，进气组件12通过缓流部件14与腔室本体11内部连通时，缓流筒141贯穿腔室本体11的侧壁，其伸入腔室本体11内部的一端称为前端，缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周向设置有缓流结构，缓流筒141通过缓流结构与腔室本体11内连通，缓流筒141的与其前端相对的一端可以位于腔室本体11的外部，并可以与进气组件12连通，在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，进气组件12中的冷却气体经过缓流筒141位于腔室本体11外的一端进入缓流筒141位于腔室本体11外部的部分中，并经过缓
流筒141流至缓流筒141位于腔室本体11内部的部分中，再通过缓流结构进入腔室本体11内部(如图6中箭头所示)。
41.如图1、图4-图7所示，进气组件12通过缓流部件14与腔室本体11内部连通，且抽气组件13通过缓流部件14与腔室本体11内部连通时，缓流筒141的数量为两个，两个缓流筒141分别贯穿腔室本体11的侧壁，各缓流筒141伸入腔室本体11内部的一端称为前端，各缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周向均设置有缓流结构，两个缓流筒141通过各自的缓流结构与腔室本体11内部连通，两个缓流筒141中的一个缓流筒141的与其前端相对的一端可以位于腔室本体11的外部，并可以与进气组件12连通，另一个缓流筒141的与其前端相对的一端可以位于腔室本体11的外部，并可以与抽气组件13连通，在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，进气组件12中的冷却气体经过与其连通的缓流筒141位于腔室本体11外部的一端进入该缓流筒141位于腔室本体11外部的部分中，并经过该缓流筒141流至该缓流筒141位于腔室本体11内部的部分中，再通过该缓流筒141的缓流结构进入腔室本体11内部(如图6中箭头所示)，在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，腔室本体11内的冷却气体通过与抽气组件13连通的缓流筒141的缓流结构进入该缓流筒141位于腔室本体11内部的部分，并经过该缓流筒141流至该缓流筒141位于腔室本体11外部的部分中，再经过该缓流筒141位于腔室本体11外部的一端进入抽气组件13被抽气组件13抽走。
42.但是，缓流筒141的与其前端相对的一端并不限于位于腔室本体11的外部，例如，也可以位于腔室本体11的侧壁中，且缓流筒141并不限于通过其与其前端相对的一端与抽气组件13连通，例如，也可以通过其位于腔室本体11外部的部分与抽气组件13连通，且缓流筒141并不限于通过其与其前端相对的一端与进气组件12连通，例如，也可以通过其位于腔室本体11外部的部分与进气组件12连通。
43.如图4-图7所示，在本实用新型一优选实施例中，缓流结构可以包括至少一个缓流孔组，缓流孔组包含多个沿缓流筒141的周向均匀分布的缓流孔142。
44.如图4-图7所示，各缓流孔142均贯穿缓流筒141的位于腔室本体11内部且靠近前端的周壁，多个缓流孔142在缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周壁上沿缓流筒141的周向均匀分布。如图6所示，在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，进入与进气组件12连通的缓流筒141中的冷却气体通过均匀分布在缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周壁上的多个缓流孔142进入腔室本体11内(如图6中箭头所示)，冷却气体在通过多个缓流孔142进入腔室本体11内的过程中，冷却气体先沿缓流筒141的轴向流动，再沿缓流筒141的径向流动至多个缓流孔142，并通过多个缓流孔142进入腔室本体11内部，从而实现缓流部件14改变冷却气体进入腔室本体11的气流方向，并且，借助多个缓流孔142可以将缓流筒141中的一路较大的气流变为多路较小的气流，使得冷却气体的流动受到阻碍，致使冷却气体的流速降低，使冷却气体的冲击力下降。
45.如图7所示，在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，从腔室本体11内流向缓流筒141的冷却气体通过分布在缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周壁上的多个缓流孔142进入缓流筒141中(如图7中箭头所示)，冷却气体在通过多个缓流孔142进入缓流筒141中的过程中，冷却气体先沿缓流筒141的径向流动至多个缓流孔142，并通过多个缓流孔142进入缓流筒141，再沿缓流筒141的轴向流动，从而实现缓流部件14改变冷却气体进入腔室本体11的气流方向，并且，借助多个缓流孔142可以将腔室本体11内的一路较大的
气流变为多路较小的气流，使得冷却气体的流动受到阻碍，致使冷却气体的流速降低，使冷却气体的冲击力下降。
46.本实用新型实施例提供的缓流部件14，通过将缓流部件14设置为缓流筒141，并在缓流筒141位于腔室本体11内的一部分的周壁上设置多个缓流孔142，可以使得缓流部件14的结构简单，成本低，从而使得缓流部件14的结构可靠性高，不易损坏，寿命长，并且，通过使缓流筒141贯穿腔室本体11的腔室壁，并使缓流筒141位于腔室本体11外部的一端与进气组件12和/或抽气组件13连通，可以便于缓流部件14的安装，并且，通过在缓流筒141位于腔室本体11内部且靠近前端的周壁上设置多个缓流孔142，可以减小缓流部件14对进气组件12的充气，以及抽气组件13的抽气造成的影响。
47.如图4和图5所示，在本实用新型一优选实施例中，当缓流孔组为多个时，多个缓流孔组沿缓流筒141的轴向以相同间隔分布。
48.也就是说，多个缓流孔组沿缓流筒141的轴向间隔分布，且相邻的两个缓流孔组的间隔距离相同，这样的设计不仅可以提高缓流筒141的通气效率，减小缓流筒141对进气组件12的充气，以及抽气组件13的抽气造成的影响，还可以提高缓流筒141的通气均匀性，从而提高进气组件12充气，以及抽气组件13抽气的均匀性。
49.如图4-图7所示，在本实用新型一优选实施例中，缓流部件14可以还包括挡板143，挡板143与缓流筒141连接，用于封堵前端。
50.借助挡板143将缓流筒141位于腔室本体11内部的前端封堵，可以使冷却气体只能够通过缓流孔142自缓流筒141进入腔室本体11内，或从腔室本体11进入缓流筒141，从而提高缓流筒141的使用稳定性。
51.如图1-图5所示，在本实用新型一优选实施例中，缓流部件14可以还包括连接结构144，连接结构144设置于缓流筒141的后端，用于与进气组件12和/或抽气组件13连接。
52.缓流筒141的与其前端对应的位于腔室外部的一端称为后端，通过在缓流筒141的后端设置连接结构144，并使连接结构144与进气组件12和/或抽气组件13连接，以使缓流筒141通过其后端与进气组件12和/或所述抽气组件13连通。
53.如图1、图2、图4和图5所示，在本实用新型一优选实施例中，连接结构144可以包括连接法兰，进气组件12可以包括进气阀，连接法兰与进气阀连接。
54.通过使连接法兰与进气阀连接，以使缓流筒141的后端与进气阀连通。在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，进气阀处于打开的状态，使冷却气体可以通过进气阀进入缓流筒141，再通过缓流筒141进入腔室本体11内，在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，进气阀处于关闭的状态，将冷却气体抽出以使腔室本体11内的环境与晶圆2进出腔室本体11前后的环境一致。
55.如图1、图3、图4和图5所示，在本实用新型一优选实施例中，连接结构144可以包括连接法兰，抽气组件13可以包括抽气阀131、抽气管132和抽气部件133，连接法兰与抽气阀131连接，抽气管132的两端分别与抽气阀131和抽气部件133连通，抽气部件133用于提供抽吸力。
56.通过使连接法兰与抽气阀131连接，以使缓流筒141的后端与抽气阀131连通。在进气组件12向腔室本体11内充入冷却气体时，抽气阀131处于关闭的状态，避免进入腔室本体11内的气体通过抽气阀131流出，在抽气组件13从腔室本体11内抽出冷却气体时，抽气阀
131处于打开的状态，抽气部件133提供抽吸力，使腔室本体11内的冷却气体依次通过缓流筒141、抽气阀131、抽气管132被抽出。
57.可选的，抽气部件133可以包括真空泵。
58.如图1-图3所示，在本实用新型一优选实施例中，工艺腔室1可以还包括传送组件16，传送组件16设置在腔室本体11内，用于传送晶圆2，缓流部件14的位置高于晶圆2的表面。
59.在半导体工艺中，晶圆2可以由承载部件15承载，在半导体工艺结束后，承载有晶圆2的承载部件15被放置于传送组件16上，传送组件16将承载有晶圆2的承载部件15传送至腔室本体11内，以对晶圆2进行传送，使晶圆2能够在腔室本体11内进行冷却降温。
60.可选的，承载部件15可以包括托盘。
61.可选的，传送组件16可以包括转轴161和滚轮162，转轴161可转动的设置在腔室本体11内，滚轮162套设在转轴161上。转轴161通过带动滚轮162转动，以借助滚轮162带动位于滚轮162上的承载有晶圆2的承载部件15移动，实现晶圆2的传送。
62.本实用新型实施例还提供一种半导体设备，包括反应腔室和如本实用新型实施例提供的工艺腔室1，反应腔室用于对晶圆2进行溅射工艺，工艺腔室1用于对溅射工艺后的晶圆2进行冷却降温。
63.晶圆2在反应腔室内进行半导体工艺，半导体工艺结束后，晶圆2被传送至工艺腔室1内进行冷却降温。
64.本实用新型实施例提供的半导体设备，借助本实用新型实施例提供的工艺腔室1对进行溅射工艺后的晶圆2进行冷却降温，从而能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，进而提高工艺腔室1及半导体设备的使用稳定性。
65.综上所述，本实用新型实施例提供的工艺腔室1及半导体设备，能够提高晶圆2在冷却降温过程中的稳定性及安全性，从而提高工艺腔室1及半导体设备的使用稳定性。
66.可以解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。