通气环、通气环的加工方法以及薄膜沉积设备与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及了一种通气环、一种通气环的加工方法、一种薄膜沉积设备以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、半导体器件在制造过程中，需要在晶圆上形成不同的薄膜，例如绝缘薄膜(dielectric film)和金属薄膜(metal film)，以形成最终的半导体器件。

2、在半导体领域，通常形成薄膜的方式有多种，主要包括原子层沉积(atomic layerdeposition，ald)和化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)。在形成薄膜过程中，需要对放置晶圆的沉积设备的反应腔体通入协助吹扫的惰性反应气体，以辅助晶圆表面薄膜生长。

3、在目前的现有技术中，沉积设备中的通气环的外侧只有一条通气路，且流入孔均匀设置于通气环内侧，这就导致当协助吹扫的惰性反应气体流量较大时，在环内的气体流入点以及其他各处位置的气体流量分布不均匀，尤其是在远离气体流入点所对应的位置，气体流量较大，容易致使该位置所对应的晶圆表面生成的薄膜偏薄，从而导致影响薄膜的均匀性。

4、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种通气环，用于通过优化设计确保在增大通气环内气体流量时，环内的气体流入点以及其他各处位置的气体流量分布均匀，解决了远离气体流入点所对应的环内气流量较大的问题，提高了环内气体分布的均一性。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种通气环、一种通气环的加工方法、一种薄膜沉积设备以及一种计算机可读存储介质，能够通过优化设计确保在增大通气环内气体流量时，环内的气体流入点以及其他各处位置的气体流量分布均匀，解决了远离气体流入点所对应的环内气流量较大的问题，提高了环内气体分布均一性。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述通气环环绕于反应腔体内的喷淋板外周，所述通气环内设有空心的环形气体流道，其外侧设有至少一个通气孔，而其内侧设有多个导气孔，其中，所述气体流道的横截面积随其到所述通气孔的距离的增大而减小，用于调节所述气体流道内各位置的气体流阻，以使所述反应气体经由所述多个导气孔均匀地流至所述喷淋板下方的待加工的晶圆表面。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述导气孔的分布密度随其到所述通气孔的距离的增大而减小。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述导气孔的孔径随其到所述通气孔的距离的增大而减小。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述环形气体流道的外侧设有多个所述通气孔，其中，各所述通气孔之间均匀间隔，并带有独立的开关控制和/或流量控制。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述反应腔体内的喷淋板下方设有包括加热结构的晶圆托盘，所述反应气体从所述多个导气孔以均匀流量流出，并沿着所述通气环与所述喷淋板侧壁之间的缝隙向所述反应腔体内扩散，以接触所述晶圆托盘上的待加工的晶圆。

8、此外，根据本发明的第二方面提供的上述通气环的加工方法包括以下步骤：在反应腔体内的喷淋板外周环绕具有均匀宽度的环形气体流道粗胚，其中，所述环形气体流道粗胚的外侧设有至少一个通气孔，而其内侧设有多个导气孔；从所述通气孔通入反应气体，使所述反应气体流经所述环形气体流道粗胚，并从所述多个导气孔扩散至所述喷淋板下方的晶圆样本表面，以协助薄膜沉积；获取所述晶圆样本表面的薄膜厚度分布情况；根据所述薄膜厚度分布情况，确定所述环形气体流道粗胚中远离所述通气孔的目标位置处的目标横截面积；以及根据所述目标位置及所述目标横截面积，加工所述环形气体流道粗胚，以形成所述通气环。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述根据所述薄膜厚度分布情况，确定所述环形气体流道粗胚中远离所述通气孔的目标位置处的目标横截面积的步骤包括：确定沉积薄膜的标准厚度，以及厚度偏差与横截面积调整量之间的对应关系；根据所述薄膜厚度分布情况，分别确定各所述导气孔下方所对应区域的实际薄膜厚度与所述标准厚度的厚度偏差值；以及根据各所述厚度偏差值及所述对应关系，确定所述环形气体流道粗胚上各所述位置所需的横截面积调整量。

10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述目标横截面积随其对应的目标位置到所述通气孔的距离的增大而减小。

11、此外，根据本发明的第三方面提供的上述薄膜沉积设备包括：喷淋板，设置于反应腔体内部的上方；如上第一方面所述的通气环；以及所述反应腔体，其内部包括晶圆托盘，所述晶圆托盘位于所述喷淋板下方，所述反应气体经由所述通气环以均匀流量扩散至所述喷淋板下方的待加工的晶圆表面。

12、此外，根据本发明的第四方面还提供的上述计算机可读存储介质其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第二方面提供的上述通气环的加工方法。

技术特征：

1.一种通气环，环绕于反应腔体内的喷淋板外周，其特征在于，所述通气环内设有空心的环形气体流道，其外侧设有至少一个通气孔，而其内侧设有多个导气孔，其中，所述气体流道的横截面积随其到所述通气孔的距离的增大而减小，用于调节所述气体流道内各位置的气体流阻，以使所述反应气体经由所述多个导气孔均匀地流至所述喷淋板下方的待加工的晶圆表面。

2.如权利要求1所述的通气环，其特征在于，所述导气孔的分布密度随其到所述通气孔的距离的增大而减小。

3.如权利要求1或2所述的通气环，其特征在于，所述导气孔的孔径随其到所述通气孔的距离的增大而减小。

4.如权利要求1所述的通气环，其特征在于，所述环形气体流道的外侧设有多个所述通气孔，其中，各所述通气孔之间均匀间隔，并带有独立的开关控制和/或流量控制。

5.如权利要求1所述的通气环，其特征在于，所述反应腔体内的喷淋板下方设有包括加热结构的晶圆托盘，所述反应气体从所述多个导气孔以均匀流量流出，并沿所述通气环与所述喷淋板侧壁之间的缝隙向所述反应腔体内扩散，以接触所述晶圆托盘上的待加工的晶圆。

6.一种通气环的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述根据所述薄膜厚度分布情况，确定所述环形气体流道粗胚中远离所述通气孔的目标位置处的目标横截面积的步骤包括：

8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述目标横截面积随其对应的目标位置到所述通气孔的距离的增大而减小。

9.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求6～8所述的通气环的加工方法。

技术总结
本发明公开了一种通气环、一种通气环的加工方法，以及一种薄膜沉积设备。上述通气环环绕于反应腔体内的喷淋板外周，通气环内设有空心的环形气体流道，其外侧设有至少一个通气孔，而其内侧设有多个导气孔，其中，气体流道的横截面积随其到通气孔的距离的增大而减小，用于调节气体流道内各位置的气体流阻，以使反应气体经由多个导气孔均匀地流至喷淋板下方的待加工的晶圆表面。通过采用上述通气环，能够确保在增大通气环内气体流量时，环内的气体流入点以及其他各处位置的气体流量分布均匀，解决了远离气体流入点所对应的环内气流量较大的问题，提高了环内气体分布的均一性。

技术研发人员：张阁
受保护的技术使用者：拓荆科技(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13