匀气件、反应腔结构和镀膜设备

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种匀气件、反应腔结构和镀膜设备。

背景技术

现有半导体的镀膜设备中，工艺气体通过进气件进入腔体，均匀喷洒在晶圆表面或从晶圆表面流过，从而反应沉积形成需要的薄膜，工艺气体在晶圆表面反应后，通过抽气装置将工艺气体从腔体内抽离。而如果工艺气体在抽离腔体的过程中产生的气流不均匀，又或者腔体内的工艺气体未完全抽干净，均会导致反应腔内工艺气体浓度不均匀，从而导致晶圆表面形成的膜厚不均匀。

因此，抽气装置对腔体内工艺气体的抽气效果直接影响到晶圆的成膜均匀性，而现有抽气装置在对腔内抽气的过程中，通常在靠近抽气口的位置处流速较大，而在远离抽气口的流速较小，进而导致抽气的均匀性较差，从而影响晶圆的成膜均匀性。

发明内容

基于此，有必要针对现有抽气装置的抽气的均匀性较差问题，提供一种匀气件、反应腔结构和镀膜设备。

一种匀气件，安装于加工组件上，所述加工组件上设置有抽气口与加工位，包括：

匀气结构，围设于所述加工位，所述抽气口位于所述匀气结构背离所述加工位的一侧；

其中，所述匀气结构的周向侧壁上间隔设置有多个匀气孔，每一所述匀气孔均贯穿所述匀气结构。

在其中一个实施例中，所述匀气件还包括缓冲结构，所述缓冲结构环设于所述匀气结构背离所述加工位的一侧，所述缓冲结构贯穿设置有多个缓冲孔，所述多个缓冲孔环绕所述加工位间隔布设；

其中，所述多个匀气孔位于所述缓冲结构的一侧，所述抽气口位于所述缓冲结构相对的另一侧。

在其中一个实施例中，所述缓冲孔包括两个，两个缓冲孔均位于所述匀气结构直径所在直线上，所述抽气口位于两个所述缓冲孔之间。

在其中一个实施例中，多个所述缓冲孔包括两组，靠近所述抽气口的一组所述缓冲孔的数量，小于远离所述抽气口的一组所述缓冲孔的数量；

和/或，靠近所述抽气口的一组所述缓冲孔的直径，小于远离所述抽气口的一组所述缓冲孔的直径。

在其中一个实施例中，靠近所述抽气口的一组所述缓冲孔中相邻两个所述缓冲孔的间距，与远离所述抽气口的一组所述缓冲孔中相邻两个缓冲孔的间距，两者的比值在1.2-2。

在其中一个实施例中，所述缓冲结构贯穿设置有补偿孔，所述补偿孔的直径小于所述缓冲孔。

在其中一个实施例中，所述缓冲孔的数量为20-40，直径为5mm-16mm。

在其中一个实施例中，所述匀气孔数量为30-80个，直径为3mm-10mm。

一种反应腔结构，包括加工组件和如上任一项所述的匀气件。

在其中一个实施例中，所述加工组件包括安装单元和安装于所述安装单元的抽气件，所述安装单元围绕所述加工位设置，所述抽气件设置有所述抽气口；

其中，所述匀气结构的相对两侧分别安装于所述安装单元和所述抽气件上，所述匀气结构、所述安装单元和所述抽气件围设形成抽气空间，所述抽气口与每一所述匀气孔均与所述抽气空间连通。

在其中一个实施例中，所述匀气件还包括缓冲结构，所述缓冲结构环设于所述匀气结构背离所述加工位的一侧，所述缓冲结构贯穿设置有多个缓冲孔，所述多个缓冲孔环绕所述加工位间隔布设；

所述缓冲结构与所述安装单元和所述抽气件的至少一者相抵，以将所述抽气空间分割形成内侧子空间和外侧子空间，每一所述匀气孔均与所述内侧子空间相连通，所述抽气口与所述外侧子空间相连通。

在其中一个实施例中，所述安装单元上开设有预留槽，所述匀气结构安装于预留槽内，所述预留槽的宽度尺寸大于所述匀气结构的宽度尺寸。

在其中一个实施例中，所述加工组件包括第一支撑环，所述安装单元上开设有安装槽，所述第一支撑环凸出设置有安装块，所述安装块安装于所述安装槽内，所述匀气结构安装于所述第一支撑环。

在其中一个实施例中，所述安装单元包括安装座和第二支撑环，所述第二支撑环安装于所述安装座上，并开设有所述安装槽。

在其中一个实施例中，所述第二支撑环包括限位部和主体部，所述限位部与所述主体部之间形成有所述安装槽，所述限位部与所述主体部中的至少一者与所述第一支撑环之间具有第一间隙。

在其中一个实施例中，所述抽气件安装于所述安装座上，并与所述第二支撑环之间具有第二间隙。

在其中一个实施例中，所述第二间隙与所述抽气空间相连通。

一种镀膜设备，包括如上任一项所述的反应腔结构。

上述匀气件，在实际的使用过程中，抽气口产生的抽力不会直接作用在加工位上，而是通过匀气件将抽气口产生的抽力分散到每个匀气孔内，通过环绕加工位的多个匀气孔对加工位上的工艺气体进行抽气，工艺气体的气流更加均匀，并且多个匀气孔使得气体抽离的范围更大，还能够使加工位上的工艺气体抽离的更加彻底。如此，通过匀气件能够使得加工位上的工艺气体通过抽气口抽气的过程中，抽气的效果更加均匀，且更加彻底，从而使得工艺气体与晶圆的反应更加均匀，成膜的效果更好。

附图说明

图1为本申请一些实施例中反应腔结构的结构示意图。

图2为本申请一些实施例中反应腔结构的内部结构示意图。

图3为本申请另一些实施例中反应腔结构的内部结构示意图。

图4为图3实施例中反应腔结构中匀气件在一些实施例中的结构示意图。

图5为图4实施例中匀气件的俯视图。

图6为图3实施例中反应腔结构中匀气件在另一些实施例中的结构示意图。

图7为图6实施例中匀气件的俯视图。

图8为图3实施例中反应腔结构中的剖面示意图。

图9为图8中A处的放大图。

附图标记说明：

匀气件100；搭接结构101；

匀气结构110；匀气孔111；

缓冲结构120；缓冲孔121；

加工组件200；

加工位210；加热盘211；抽气口212；

安装单元220；预留槽221；第一支撑环223；第一间隙224；安装座225；第二支撑环226；第二间隙227；安装块228；安装槽229；限位部241；主体部242；

抽气件230；抽气空间231；内侧子空间232；外侧子空间233。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，本申请一实施例提供的反应腔结构，包括加工组件200和匀气件100，加工组件200设置有反应腔，以及设置在反应腔内的加工位210，反应腔呈密封设置，加工位210用于承载晶圆，晶圆在加工位210上加热，并在加热的过程中，反应腔内通入工艺气体，使得工艺气体与晶圆在密封的反应腔内反应，以在晶圆表面沉积形成薄膜。

进一步地，加工组件200上还设置有抽气口212，抽气口212与反应腔相连通，抽气口212与外部的真空泵相连接，以通过真空泵在抽气口212内产生一定的抽力，以通过抽气口212将反应腔内与晶圆表面反应完的工艺气体进行抽离，使得工艺气体离开反应腔。

其中，匀气件100安装于加工组件200上，并包括匀气结构110，匀气结构110围设于加工位210，且匀气结构110背离加工位210的一侧设置有抽气口212，即在抽气口212和加工位210之间设置有匀气件100，从而通过匀气件100来对从加工位210至抽气口212的气流的均匀性进行调节。具体地，匀气结构110的周向侧壁上间隔设置有多个匀气孔111，每一匀气孔111均贯穿匀气结构110，加工位210周围的工艺气体能够通过多个匀气孔111来进入到抽气口212。需要说明的是，匀气件100除了包括匀气结构110，还可以根据需求包括如下的缓冲结构120。

如此，抽气口212产生的抽力不会直接作用在加工位210上，而是通过匀气件100将抽气口212产生的抽力分散到每个匀气孔111内，通过环绕加工位210的多个匀气孔111对加工位210上的工艺气体进行抽气，工艺气体的气流更加均匀，并且多个匀气孔111使得气体抽离的范围更大，还能够使加工位210上的工艺气体抽离的更加彻底。如此，通过匀气件100能够使得加工位210上的工艺气体通过抽气口212抽气的过程中，抽气的效果更加均匀，且更加彻底，从而使得工艺气体与晶圆的反应更加均匀，成膜的效果更好。

具体地，加工组件200包括安装单元220、抽气件230和密封盖板(图未示)，安装单元220围绕加工位210设置，抽气件230上设置有抽气口212，密封盖板安装在安装单元220或抽气件230上，以使得密封盖板能够将安装位210的周围密封形成反应腔。具体地，匀气结构110的底部安装于安装单元220上，匀气结构110的顶部安装于抽气件230上，以使得匀气结构110、安装单元220以及抽气件230围设形成抽气空间231，抽气口212与抽气空间231连通，抽气空间231通过多个匀气孔111与反应腔相连通。

如此，当抽气口212产生抽力会先作用在抽气空间231内，使得抽气空间231内形成负压，而抽气空间231内的负压会作用在每个匀气孔111，从而使得每个匀气孔111均能够对加工位210上的工艺气体产生抽力，并通过多个匀气孔111使得工艺气体的抽离更加均匀，且更加彻底，进而使得工艺气体与晶圆的反应更加均匀，成膜的效果更好。

本申请的一些实施例中，参阅图3，为了进一步地提高抽气口212对工艺气体抽气效果的均匀性，匀气件100还包括缓冲结构120，缓冲结构120环设于匀气结构110背离加工位210的一侧，即加工位210设置于匀气结构110的内侧，缓冲结构120设置在匀气结构110的外侧，并且缓冲结构120贯穿设置有多个缓冲孔121，全部缓冲孔121环绕加工位210间隔布设。

其中，缓冲结构120位于多个匀气孔111和抽气口212之间，也就是说，抽气口212与多个匀气孔111并不直接连通，而是在抽气口212与匀气结构110之间通过缓冲结构120进行了隔断。如此，抽气口212内负压形成的抽力，会首先分摊到多个缓冲孔121内，从而对抽力进行第一次均匀分配，而多个缓冲孔121内的抽力再分摊到多个匀气孔111内，从而对抽力进行第二次均匀分配，最后作用到了加工位210上的抽力便会更加均匀，以使得加工位210周围工艺气体的抽气效果更加均匀和彻底，进一步地提高晶圆的成膜的效果。其中，匀气件100的缓冲结构120以及匀气结构110能够一体成型，使得匀气件的结构设计更加简洁，便于安装。

具体地，在匀气结构110、安装单元220和抽气件230围设形成抽气空间231中，缓冲结构120将抽气空间231分割形成内侧子空间232和外侧子空间233，每一匀气孔111均与内侧子空间232相连通，抽气口212与外侧子空间233相连通。

如此，抽气口212产生负压会先作用在外侧子空间233内，使得外侧子空间233产生负压，而外侧子空间233的负压会作用在每个缓冲结构120上的每个缓冲孔121，从而使得每个缓冲孔121内形成有抽力，从而使得内侧子空间232产生负压，最后内侧子空间232的负压通过多个匀气孔111作用在反应腔内，以抽离反应腔内的工艺气体。如此，抽气口212产生的抽力经过外侧子空间233和内侧子空间232两次缓冲，最后作用在加工位210上的抽力便更加均匀，工艺气体被抽离的效果也就更均匀且更彻底。

具体到图4和图5的实施例中，缓冲孔121包括两个，两个缓冲孔121均位于匀气结构110的直径所在直线上，抽气口212则位于两个缓冲孔121之间，如此抽气口212产生的抽力能够均匀分配到两个抽气口212内，进而再通过两个抽气口212将抽力二次分配到多个匀气孔111内。

而在其他一些实施例中，如图6和图7所示，缓冲孔121的数量大于两个，而缓冲孔121的数量越多，抽气口212产生的抽力分配的就更加均匀，但由于抽气口212通常只有一个，因此靠近抽气口212的缓冲孔121的抽力，会大于远离抽气口212的缓冲孔121的抽力，进而使得抽气口212的压力分配不均匀，产生气流紊乱的现象。

为此，多个缓冲孔121包括两组，靠近抽气口212的一组缓冲孔121中相邻两个缓冲孔121的间距，大于远离抽气口212的一组缓冲孔121中相邻两个缓冲孔121的间距。即，以使得靠近抽气口212的一组缓冲孔121数量更少，从而减缓靠近抽气口212处气流的流速，而远离抽气口212的一组缓冲孔121数量更多，从而增加远离抽气口212处的气流的流速，两者相结合，使得环绕匀气件100的气流更加均匀，从而提高对加工位210处气流抽离的均匀性。

而在其他的一些实施例中，靠近抽气口212的一组缓冲孔121中缓冲孔121的直径，小于远离抽气口212的一组缓冲孔121中缓冲孔121的直径。虽然靠近抽气口212的吸力较大，但是靠近抽气口212的缓冲孔121直径较小，从而可以通过减少缓冲孔121的直径来减缓靠近抽气口212处气流的流速，同时由于远离抽气口212的吸力较小，但是远离抽气口212的缓冲孔121的直径较大，从而可以通过增加缓冲孔121的直径来增加远离抽气口212处的气流的流速，两者相结合，使得环绕匀气件100的气流更加均匀，从而提高对加工位210处气流抽离的均匀性。

在还有一些实施例中，两组缓冲孔121中，靠近抽气口212的一组缓冲孔121中缓冲孔121的数量和直径，均可以小于远离抽气口212的一组缓冲孔121中缓冲孔121的数量以及直径，以通过两者相结合，来提高气流的均匀性。

在一些实施例中，两组缓冲孔121分别位于缓冲结构120的直径所在直线的两侧，即两组缓冲孔121与缓冲结构120的圆心形成的角度为180°，而在其他实施例中，也可以增大远离抽气口212的一组缓冲件121形成的角度，减少靠近抽气口212的一组缓冲件121形成的角度，在实际的使用过程中，靠近抽气口212的一组缓冲件121与缓冲结构120的圆心形成的角度范围在90°-180°之间，远离气口212的一组缓冲件121与缓冲结构120的圆心形成的角度范围在180°-270°之间。

具体地，缓冲孔121数量为20-40个，直径为5mm-16mm，而匀气孔111数量为30-80个，直径为3mm-10mm，并且靠近抽气口212的一组缓冲孔121中相邻两个缓冲孔121的间距，与远离抽气口212的一组缓冲孔121中相邻两个缓冲孔121的间距两者的比值在1.2-2。

具体到一些实施例中，缓冲孔121还开设有补偿孔，即在设置有多个缓冲孔121的基础上，若需要增大加工位210周围某处局部的抽气速度，则可以在缓冲孔121与该部位对应的位置设置补偿孔，从而增大加工位210在补偿孔处的抽气速度。

其中，为了避免补偿孔影响其他缓冲孔121中气体的流动，补偿孔的直径小于缓冲孔121，可选地，补偿孔的直径为缓冲孔121直径的三分之一到二分之一。

在实际的使用过程中，晶圆与工艺气体的反应通常需要在较高的温度下进行，反应完成之后，晶圆停止加热降温至常温，在此过程中，受温度变化的影响，匀气件100会出现热胀冷缩的现象，进而与其他零部件，例如安装单元220等产生挤压，进而导致匀气件100碎裂。为此，本申请的一些实施例中，参阅图8和图9，安装单元220上开设有预留槽221，匀气结构110的底部安装于预留槽221内，并且预留槽221的宽度尺寸大于匀气结构110的宽度尺寸，以使得预留槽221的内壁与匀气结构110之间具有一定的间隙，从而通过该间隙为匀气件100的热胀冷缩预留空间，避免匀气件100与安装单元220产生挤压，同时预留槽221还能够对匀气件100在安装单元220的安装起到限位的作用，还能够避免匀气件100产生晃动，发生错位。

本申请的一些实施例中，加工组件200还包括第一支撑环223，第一支撑环223安装在安装单元220的安装槽229内，且第一支撑环223的顶部开设有预留槽221，以使得匀气结构110能够安装在第一支撑环223上。

其中，第一支撑环223的底部凸出设置有安装块228，安装块228安装于安装槽229内，通过安装槽229和安装块228的配合，不仅可以便于第一支撑环223在安装单元220上的安装，而且第一支撑环223通过安装块228搭接在安装槽229的方式，使得第一支撑环223与安装单元220分体设置，避免两者受热不均发生碎裂，而即使第一支撑环223发生碎裂，搭接的方式也可以便于第一支撑环223的更换和维修。同时匀气件不论是图2中的单层匀气件100，或者图3中的双层匀气件100，均可以通过搭接的方式安装在安装单元220上，使得匀气件100在安装、拆卸、维修时都更加方便。

具体到一些实施例中，安装单元220包括安装座225和第二支撑环226，第二支撑环226安装于安装座225上，并开设有安装槽229。如此，对安装单元220进行进一步地分体设置形成安装座225和第二支撑环226，以通过控制安装座225与第二支撑环226之间的配合间隙，来减少两者因热胀冷缩导致的碎裂，并且即使第二支撑环226碎裂，也能够很方便地对第二支撑环226进行更换。

其中，第二支撑环226包括限位部和主体部，限位部241与主体部242之间形成有安装槽229，限位部241与主体部242中的至少一者与第一支撑环223之间具有第一间隙224。而第一间隙224可以为后续第一支撑环223的受热膨胀预留空间，避免第一支撑环223与安装单元220相互挤压导致第一支撑环223碎裂。

具体到图9的实施例中，主体部242安装在安装座225上，限位部241位于主体部242朝向加工位210的一侧，第一支撑环223的底部高于限位部242的顶部，以使得第一支撑环223的底部与限位部242的顶部相互不接触，从而形成第一间隙224。

进一步地，抽气件230安装于安装座225上，并与第二支撑环226之间具有第二间隙227，即抽气件230与第二支撑环226不接触设置，从而在第二支撑环226与抽气件230之间形成第二间隙227，而第二间隙227可以为后续第二支撑环226的受热膨胀预留空间，避免第二支撑环226与抽气件230相互挤压造成第二支撑环226碎裂。

具体到一些实施例中，第二间隙227与抽气空间231相连通，由上可知，抽气空间231内与抽气口212相连通，以在抽气空间231内形成负压，而第二间隙227与抽气空间231连通，可以在抽气时把第二间隙227内的工艺气体一同抽气，避免工艺气体堆积在第二间隙227内，从而产生颗粒物。

具体到一些实施例中，为了便于匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226和抽气件230的安装，安装座225的顶部呈三段式阶梯设置，且三段式阶梯逐渐往远离加工位210的方向延伸，抽气件230的底部搭接在安装座225位于中段的阶梯上，第二支撑环226搭接在靠近加工位210的阶梯上，第一支撑环223通过安装块228搭接在第二支撑环226上，匀气件100搭接在第一支撑环223上。如此，匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226和抽气件230均采用搭接的方式安装，即使其中一个零部件发生碎裂，也能够很轻松的进行更换。

其中，匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226、抽气件230以及安装座225均为环形，环形的匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226、抽气件230以及安装座225均围绕加工位210设置，以使得加工位210周围工艺气体的抽气更加均匀，且环形的匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226、抽气件230以及安装座225也更加便于安装和运输。

而需要说明的是，在其他实施例中，匀气件100、第一支撑环223、第二支撑环226、抽气件230以及安装座225也可以均为方形，六边形，以及根据实际的加工需求所制作的不规则形状等。

进一步的，反应腔结构还包括加热盘211，加热盘211设置在环形的安装座225中间，并且加热盘211上还设置有上述加工位210，以通过将晶圆放置在加热盘211上，从而通过加热盘211对晶圆进行加热，使得晶圆能够与工艺气体发生反应。

具体到图8的实施例中，匀气件100的缓冲结构120靠近抽气口212的一侧，与抽气件230靠近加工位210的一侧相抵接，并且缓冲结构120的底部与第二支撑环226的顶部不接触，即缓冲结构120悬空设置在第二支撑环226上，从而避免缓冲结构120将第二间隙227堵死，第二间隙227能够通过缓冲结构120与第二支撑环226支架的间隙与抽气空间231中的内侧子空间232相连通。

需要说明的是，上述配件之间的间隙并不局限于第一间隙224和第二间隙227，上述安装座225、第二支撑环226、第一支撑环223以及匀气件100之间均可以采用间隙配合，以提高反应腔结构整体的可靠性。

可选地，上述匀气件100、第一支撑件、第二支撑件、抽气件230以及安装座225等零部件均采用陶瓷制作而成，以适应晶圆的高温加热环境，而在其他实施例中，上述零部件也可以采用铝合金制作而成。

本申请实施例还提供一种镀膜设备，该镀膜设备包括如上反应腔结构，由于该镀膜设备包括上述反应腔结构的全部技术特征，因此，该镀膜设备具备上述反应腔结构的全部技术效果，在此不再赘述。

本申请的一些实施例中，镀膜设备还包括进气组件，进气组件用于朝向位于加工位210上的晶圆输送工艺气体，并且镀膜设备还包括排气组件，排气组件与抽气口212连通，以在抽气口212内形成负压，将加工位210周围的工艺气体抽走。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。