发明内容
基于此,针对上述问题,本发明提供一种进气装置及进气方法。
本发明提供一种进气装置,包括:进气装置本体,在所述进气装置本体的侧边设置有若干进气口,以向所述进气装置本体通入气体;正对所述进气口处设置有挡板,所述挡板能上下移动,以在所述挡板遮挡所述进气口和所述挡板不遮挡所述进气口两种状态之间切换,所述挡板的上方或者下方至少留有让所述气体通过的气体通道,当所述挡板移动到遮挡所述进气口位置时,所述挡板位于所述气体水平流通的路径上,所述气体需要绕过所述挡板然后从所述挡板处扩散至所述进气装置本体的中心区域;当所述挡板移动到不遮挡所述进气口位置时,所述气体能直冲所述进气装置本体的中心区域,所述挡板的垂直高度大于水平宽度。
上述进气装置,当所述挡板移动到不遮挡所述进气口时,气体能直冲所述进气装置本体的中心区域,使得晶圆中心区的进气速率和气体分布量大于晶圆边缘区,从而使得晶圆中心区的反应速率大于晶圆边缘区;当所述挡板移动到遮挡所述进气口时,所述气体需要绕过所述挡板然后从所述挡板处扩散至所述进气装置本体的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率,综上,采用上述进气装置,能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同,晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同,从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在其中一个实施例中,所述挡板遮挡所述进气口,包括:所述挡板移动到所述进气装置本体的顶部,所述挡板的底部低于所述进气口,通过所述挡板的底部通过所述气体;或者所述挡板移动到所述进气装置本体的底部,所述挡板的顶部高于所述进气口,通过所述挡板的顶部通过所述气体。所述挡板移动到所述进气装置本体的顶部,所述挡板的底部低于所述进气口,通过所述挡板的底部通过所述气体,所述气体从所述进气装置本体的边缘区域扩散至所述进气装置本体的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率;或者所述挡板移动到所述进气装置本体的底部,所述挡板的顶部高于所述进气口,通过所述挡板的顶部通过所述气体,气体需要溢出越过所述挡板然后再从所述挡板处扩散至所述进气装置本体中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率。
在其中一个实施例中,所述挡板不遮挡所述进气口,包括:所述挡板移动到所述挡板的底部高于所述进气口或者所述挡板的顶部低于所述进气口。
在其中一个实施例中,所述挡板不遮挡所述进气口,还包括:所述挡板移动到所述挡板的底部位于所述进气装置本体的顶部位置或者所述挡板的顶部位于所述进气装置本体的底部位置。
在其中一个实施例中,还包括控制模块,所述控制模块控制所述挡板的上下移动。采用上述控制模块能够根据需求实时控制所述挡板的上下移动,从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在其中一个实施例中,所述进气装置本体位于腔室内晶圆的上方,所述进气装置本体的俯视图的形状包括圆形,所述进气装置本体至少覆盖所述晶圆,所述挡板距离所述进气装置本体中心的距离大于等于所述晶圆的半径。
在其中一个实施例中,所述挡板的高度介于1mm~100mm之间,所述挡板包括环形挡板。
在其中一个实施例中,所述进气口呈中心对称排布,所述进气口的数量大于等于3个。
在其中一个实施例中,所述进气口方向指向所述进气装置本体中心或者从所述进气口位置指向所述进气装置本体中心的方向与所述进气口方向之间的夹角大于0度小于90度。
在其中一个实施例中,所述进气装置本体的顶部包括上挡板,所述进气装置本体的底部包括下过滤板,所述下过滤板至少覆盖晶圆,所述下过滤板包括若干第一通孔,所述第一通孔的孔径介于0.1mm~50mm之间。
在其中一个实施例中,所述进气装置本体的上方包括顶部进气口,所述进气装置本体的顶部包括上过滤板,所述上过滤板包括若干第二通孔。
本发明还提供一种进气方法,包括:采用上述的进气装置对腔室进行进气操作。
上述进气方法,当所述挡板移动到不遮挡所述进气口时,气体能直冲所述进气装置本体的中心区域,使得晶圆中心区的进气速率和气体分布量大于晶圆边缘区,从而使得晶圆中心区的反应速率大于晶圆边缘区;当所述挡板移动到遮挡所述进气口时,所述气体需要绕过所述挡板然后从所述挡板处扩散至所述进气装置本体的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率,综上,采用上述进气装置,能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同,晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同,从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在其中一个实施例中,当需要晶圆中心区反应速率大于边缘区反应速率时,所述挡板不遮挡所述进气口,包括:所述挡板移动到所述挡板的底部高于所述进气口、所述挡板的顶部低于所述进气口、所述挡板的底部位于所述进气装置本体的顶部位置或者所述挡板的顶部位于所述进气装置本体的底部位置。
在其中一个实施例中,当需要晶圆中心区反应速率小于边缘区反应速率时,所述挡板遮挡所述进气口,包括:所述挡板移动到所述进气装置本体的顶部,所述挡板的底部低于所述进气口,通过所述挡板的底部通过所述气体;或者所述挡板移动到所述进气装置本体的底部,所述挡板的顶部高于所述进气口,通过所述挡板的顶部通过所述气体。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。
一个实施例,如图1~图8所示,提供一种进气装置,包括:进气装置本体10,在进气装置本体10的侧边设置有若干进气口101,以向进气装置本体10通入气体;正对进气口101处设置有挡板103,挡板103能上下移动,以在挡板103遮挡进气口101和挡板103不遮挡进气口101两种状态之间切换,挡板103的上方或者下方至少留有让气体通过的气体通道,当挡板103移动到遮挡进气口101位置时,如图2~图3所示,挡板103位于气体水平流通的路径上,气体需要绕过挡板103然后从挡板103处扩散至进气装置本体10的中心区域;当挡板103移动到不遮挡进气口101位置时,如图4~图7所示,气体能直冲进气装置本体10的中心区域,挡板103的垂直高度大于水平宽度。
在本实施例中,上述进气装置,当挡板103移动到不遮挡进气口101时,气体能直冲进气装置本体10的中心区域,然后再向进气装置本体10的边缘扩散,使得晶圆中心区的进气速率和气体分布量大于晶圆边缘区,从而使得晶圆中心区的反应速率大于晶圆边缘区;当挡板103移动到遮挡进气口101时,气体需要绕过挡板103然后从挡板103处扩散至进气装置本体10的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率,综上,采用上述进气装置,能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同,晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同,从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在一个实施例中,挡板103的垂直高度大于进气口101的口径。
在一个实施例中,挡板103遮挡进气口101,包括:如图3所示,挡板103移动到进气装置本体10的顶部,挡板103的底部低于进气口101,通过挡板103的底部通过气体;或者如图2所示,挡板103移动到进气装置本体10的底部,挡板103的顶部高于进气口101,通过挡板103的顶部通过气体。挡板103移动到进气装置本体10的顶部,挡板103的底部低于进气口101,通过挡板103的底部通过气体,气体从进气装置本体10的边缘区域扩散至进气装置本体10的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率;或者挡板103移动到进气装置本体10的底部,挡板103的顶部高于进气口101,通过挡板103的顶部通过气体,气体需要溢出越过挡板103然后再从挡板103处扩散至进气装置本体10中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率。
在一个实施例中,挡板103不遮挡进气口101,包括:挡板103移动到挡板103的底部高于进气口101,如图4所示,或者挡板103的顶部低于进气口101,如图5所示。
在一个实施例中,挡板103不遮挡进气口101,还包括:挡板103移动到挡板103的底部位于进气装置本体10的顶部位置,如图7所示,或者挡板103的顶部位于进气装置本体10的底部位置,如图6所示。
在一个实施例中,还包括控制模块,控制模块控制挡板103的上下移动。采用上述控制模块能够根据需求实时控制挡板103的上下移动,从而能够实现晶圆中心区反应速率大于晶圆边缘区、晶圆中心区反应速率小于晶圆边缘区两种状态间实时切换。
在一个实施例中,进气口101位于侧边的中间位置。
在一个实施例中,进气装置本体10位于腔室内晶圆的上方。腔室包括反应腔室。
在一个实施例中,进气装置本体10的俯视图的形状包括圆形,进气装置本体10至少覆盖晶圆。
在一个实施例中,挡板103距离进气装置本体10中心的距离大于等于晶圆的半径。
在一个实施例中,挡板103的高度介于1mm~100mm之间,例如,挡板103的高度可以是1mm、10mm、30mm、50mm、80mm、100mm。当挡板103移动到下方时,挡板103的顶部与进气装置本体10顶部的距离介于1mm~100mm之间,例如,挡板103的顶部与进气装置本体10顶部的距离可以是1mm、10mm、30mm、50mm、80mm、100mm。
在一个实施例中,进气口101的直径介于0.1mm~10mm之间,例如,进气口101的直径可以是0.1mm、1mm、2mm、4mm、5mm、8mm、10mm。
在一个实施例中,进气口101呈中心对称排布,进气口101的数量大于等于3个,进气口101的数量介于4~16个之间,例如,进气口101的数量可以是4个、6个、8个、10个、12个、16个。
在一个实施例中,挡板103包括环形挡板103,如图8所示。
在一个实施例中,进气口101方向指向进气装置本体10中心。
在一个实施例中,从进气口101位置指向进气装置本体10中心的方向与进气口101方向之间的夹角大于0度小于90度,例如,从进气口101位置指向进气装置本体10中心的方向与进气口101方向之间的夹角可以是10度、15度、30度、45度、60度、80度。
在一个实施例中,进气装置本体10的顶部包括上挡板。
在一个实施例中,上挡板包括封闭挡板。
在一个实施例中,进气装置本体10的底部包括下过滤板106。下过滤板106的形状可以是圆形。下过滤板106的材质可以是铝、陶瓷或石英。在一个实施例中,挡板103位于下过滤板106外侧。
在一个实施例中,上挡板、下过滤板106的厚度大于挡板103的高度,可以使在挡板103移动到不遮挡进气口101时,挡板103能不穿出上挡板或者下过滤板106。
在一个实施例中,下过滤板106至少覆盖晶圆。
在一个实施例中,下过滤板106包括若干第一通孔1061。若干第一通孔1061可以均匀分布也可以不均匀分布。若干第一通孔1061呈中心对称。第一通孔1061的形状包括圆形、矩形、三角形、条状等,还可以是其它任意几何图形。
在一个实施例中,第一通孔1061的孔径介于0.1mm~50mm之间,例如,第一通孔1061的孔径可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm。
在一个实施例中,进气装置本体10的上方包括顶部进气口。搭配顶部进气口能够进一步调节晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率。通过调整顶部进气口与进气口101的进气比例能够调节晶圆中心区和晶圆边缘区的气体分布量。
在一个实施例中,进气装置本体10的顶部包括上过滤板107。上过滤板107的形状可以是圆形。
在一个实施例中,上过滤板107的厚度大于挡板103的高度,可以使在挡板103移动到不遮挡进气口101时,挡板103能不穿出上过滤板107。
在一个实施例中,第一通孔1061的形状包括锥形或圆台状,第二通孔1071的形状包括锥形或圆台状。
在一个实施例中,第一通孔1061的下端孔径大于上端孔径,第二通孔1071的下端孔径大于上端孔径,有利于气体分散的更均匀。
在一个实施例中,上过滤板107包括若干第二通孔1071。若干第二通孔1071可以均匀分布也可以不均匀分布。若干第二通孔1071呈中心对称。第二通孔1071的形状包括圆形、矩形、三角形、条状等,还可以是其它任意几何图形。在一个实施例中,第二通孔1071的孔径介于0.1mm~50mm之间,例如,第二通孔1071的孔径可以是0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、1mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm。
一个实施例,提供一种进气方法,包括:采用上述的进气装置对腔室进行进气操作。
在本实施例中,上述进气方法,当挡板103移动到不遮挡进气口101时,气体能直冲进气装置本体10的中心区域,使得晶圆中心区的进气速率和气体分布量大于晶圆边缘区,从而使得晶圆中心区的反应速率大于晶圆边缘区;当挡板103移动到遮挡进气口101时,气体需要绕过挡板103然后从挡板103处扩散至进气装置本体10的中心区域,使得晶圆边缘区的进气速率和气体分布量大于晶圆中心区,从而使得晶圆边缘区的反应速率大于晶圆中心区的反应速率,综上,采用上述进气装置,能够实现晶圆中心区与晶圆边缘区的进气速率不同,晶圆中心区与晶圆边缘区的气体分布量不同,从而实现晶圆中心区与晶圆边缘区的反应速率不同。
在一个实施例中,当需要晶圆中心区反应速率大于边缘区反应速率时,挡板103不遮挡进气口101,包括:挡板103移动到挡板103的底部高于进气口101、挡板103的顶部低于进气口101、挡板103的底部位于进气装置本体10的顶部位置或者挡板103的顶部位于进气装置本体10的底部位置。
在一个实施例中,当需要晶圆中心区反应速率小于边缘区反应速率时,挡板103遮挡进气口101,包括:挡板103移动到进气装置本体10的顶部,挡板103的底部低于进气口101,通过挡板103的底部通过气体;或者挡板103移动到进气装置本体10的底部,挡板103的顶部高于进气口101,通过挡板103的顶部通过气体。
上述进气装置和进气方法可以应用于等离子刻蚀、半导体薄膜沉积、等离子去胶等工艺的半导体设备中。
等离子刻蚀:在典型的等离子体刻蚀工艺中,不同的工艺气体组合(如CxFy、O2,、Ar等)在射频(Radio frequency)环境中经过射频激励作用形成等离子体。形成的等离子体在刻蚀腔体上下电极电场作用下与晶圆表面发生物理轰击和化学反应,完成对晶圆表面设计图案和关键工艺的处理过程。典型的刻蚀腔体包括容性耦合腔体(CCP)和感性耦合腔体(ICP)两种。
半导体薄膜沉积:薄膜沉积是集成电路制造过程中必不可少的环节,传统的薄膜沉积工艺主要有 PVD(物理气相沉积)、 CVD 等气相沉积工艺。CVD(化学气相沉积):主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。CVD 法可制作薄膜材料包括碱及碱土类以外的金属(Ag、 Au)、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、硫化物、硒化物、碲化物、金属化合物、合金等。
等离子去胶:等离子去胶机是一种利用等离子技术去除表面物质的设备。去胶是一种表面处理技术,用于去除晶圆表面残留的光刻胶,为后续工序提供干净的晶圆表面。等离子去胶机的原理是通过放电产生等离子体,并将其引入去胶区域,材料表面的有机物与活化的等离子体反应被氧化分解成气体,从而达到对晶圆表面光刻胶去除的目的,比如,在等离子去胶机的反应腔室内,可以通过上述进气装置,进气口101通入O2、N2或者N2、H2时调节晶圆中心区边缘区的气体分布量,顶部进气口也可以通入如He、N2、O2、H2等气体来组合调节晶圆中心区边缘区气体分布量,从而实现对晶圆中心区与边缘区去胶速率的调节。
以上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。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。