CN119876912B - 半导体工艺设备及其进气组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种半导体工艺设备及其进气组件，属于半导体技术领域。半导体工艺设备包括腔室本体、基座以及支撑轴，基座设置于腔室本体内，支撑轴贯穿腔室本体并与基座相连，进气组件用于向腔室本体内通入气体，进气组件包括用于连接支撑轴的转接环和用于套设在支撑轴外部的导向环，转接环设有用于通入保护气体的保护气体通道，且转接环沿自身的周向间隔设有多个第一出气孔，保护气体通道分别与各第一出气孔连通；导向环用于套设在支撑轴的外部且至少部分位于转接环的上方，导向环与支撑轴之间形成供保护气体流通的气流间隙，气流间隙分别与各第一出气孔连通，远离第一出气孔的气流间隙的过流面积小于靠近第一出气孔的气流间隙的过流面积。

Description

半导体工艺设备及其进气组件

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体工艺设备及其进气组件。

背景技术

在半导体技术领域，原子层沉积技术广泛应用于半导体芯片制作工艺中，其进气方式主要为脉冲进气，从而在晶圆的表面形成一层一层的薄膜。脉冲进气即依次向腔室本体内通入不同的工艺气体，并在整个过程中持续通入保护气体进行吹扫，利用保护气体吹扫非工艺反应区域，避免工艺气体进入非工艺反应区域，进而避免产生化学反应而进行镀膜。

相关技术中，半导体工艺设备包括腔室本体、基座以及进气组件，基座设置于腔室本体内，基座可在工艺位和传片位之间升降，当基座上升至工艺位时，基座的边缘与腔室本体之间形成狭小的环形间隙，基座的上方区域通入工艺气体，工艺气体对基座承载的晶圆进行加工，且进气组件向基座的下方区域（即非工艺反应区域）通入保护气体，保护气体对基座的下方区域进行吹扫，进而保护气体通过环形间隙流入基座的上方区域，以防止工艺气体通过环形间隙扩散至基座的下方区域，进而避免工艺气体在基座的下方区域进行镀膜或者产生颗粒。

但是，基座的下方区域容易存在保护气体吹扫不到的情况，保护气体对工艺气体的阻挡效果有限，工艺气体仍旧容易扩散至基座的下方区域进而镀膜或者产生颗粒。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种半导体工艺设备及其进气组件，能够解决相关技术中半导体工艺设备的保护气体阻挡工艺气体扩散的效果较差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种半导体工艺设备的进气组件，所述半导体工艺设备包括腔室本体、基座以及支撑轴，所述基座设置于所述腔室本体内，所述支撑轴贯穿所述腔室本体并与所述基座相连，所述进气组件用于向所述腔室本体内通入气体，其特征在于，所述进气组件包括：

转接环，所述转接环用于连接所述支撑轴，所述转接环设有用于通入保护气体的保护气体通道，且所述转接环沿自身的周向间隔设有多个第一出气孔，所述保护气体通道分别与各所述第一出气孔连通；

导向环，所述导向环用于套设在所述支撑轴的外部，且所述导向环的至少部分位于所述转接环的上方，以使所述导向环与所述支撑轴之间形成供所述保护气体流通的气流间隙，所述气流间隙分别与各所述第一出气孔连通，

远离所述第一出气孔的所述气流间隙的过流面积小于靠近所述第一出气孔的气流间隙的过流面积。

第二方面，本申请实施例还提供一种半导体工艺设备，包括腔室本体、基座、支撑轴以及上述的进气组件，所述基座设置于所述腔室本体内，所述支撑轴贯穿所述腔室本体并与所述基座相连，所述进气组件套设在所述支撑轴的外部。

在本申请实施例中，进气组件设置转接环和导向环，通过转接环的保护气体通道以及多个第一出气孔，使保护气体在支撑轴的周向上分为多股保护气流，多股保护气流同时流向气流间隙，以在支撑轴的周向上，保护气体通过气流间隙均匀地流向基座的下方区域（即非工艺反应区域）。而且，由于远离第一出气孔的气流间隙的过流面积小于靠近第一出气孔的气流间隙的过流面积，在多股保护气体流向腔室本体的过程中，气流间隙的过流面积减小，保护气体受阻而速度增大，使导向环向腔室本体内均匀地喷射保护气体，有利于基座的下方区域充满保护气体，而且，保护气体流速增大更有利于保护气体阻挡基座上方的工艺气体进入基座的下方区域（即非工艺反应区域），有利于提升阻挡工艺气体扩散的效果。

附图说明

图1是相关技术中半导体工艺设备的结构示意图；

图2是本申请实施例公开的半导体工艺设备的剖视图；

图3是本申请实施例公开的半导体工艺设备的局部剖视图；

图4是本申请实施例公开的转接环、导向环与支撑轴的配合结构的剖视图；

图5是本申请实施例公开的转接环、导向环与支撑轴的配合示意图；

图6是本申请实施例公开的转接环的结构示意图；

图7和图8分别是本实施例公开的转接环的不同部分的结构示意图；

图9是本申请一实施例公开的基座、腔室本体、第一套环以及第二套环的配合示意图；

图10是本申请另一实施例公开的基座、腔室本体、第一套环以及第二套环的配合示意图；

图11是本申请实施例公开的进气组件的局部结构示意图之一；

图12是本申请实施例公开的进气组件的部分结构的剖视图；

图13是本申请实施例公开的旋转气流的效果示意图；

图14是本申请实施例公开的进气组件的局部结构示意图之二；

图15A是本申请一实施例公开的进气组件的局部结构的俯视图；

图15B是本申请一实施例公开的进气组件的局部结构的正视图；

图16-图20分别是本申请不同实施例公开的清洗气体通道和第二出气孔的示意图；

图21是本申请实施例公开的非工艺反应区域的清洗气体的分布示意图。

附图标记说明：

10’-进气组件、11’-进气板、12’-进气管、13’-波纹管、

10-进气组件、

100-转接环、110-保护气体通道、111-第一气流通道、111a-第一进气端、111b-第二出气端、112-第二气流通道、112a-第一进气端、112b-第二出气端、113-第三气流通道、113a-第一进气端、113b-第二出气端、120-第一出气孔、130-紧固孔、

101-第一转接环、102-第二转接环、103-紧固件、104-弹簧垫圈、105-垫片、

200-导向环、a-气流间隙、200a-导向面、210-凸起部、

300-第一进气管、

400-分气件、410-清洗气体通道、411-第四气流通道、411a-第二进气端、411b-第二出气端、412-第五气流通道、412a-第二进气端、412b-第二出气端、413-第六气流通道、413a-第二进气端、413b-第二出气端、420-第二出气孔、A-第一方向、

401-底板、402-分气板、403-分气盖板、

500-第二进气管、

20-腔室本体、201-上腔体、201a-搭接部、202-下腔体、

21-基座、22-支撑轴、22a-连接凸起、23-进气块、23a-进气孔、24-腔室盖板、25-喷淋板、

31-第一套环、31a-第一凸起结构、

32-第二套环、32a-第二凸起结构、

b-过流通道、b1-第一弯折通道、b2-第二弯折通道、

40-驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

相关技术中，参考图1所示，腔室本体20内设有基座21和支撑轴22，支撑轴22的上端与基座21相连。腔室本体20的顶部设有开口，开口处依次设有进气块23、腔室盖板24以及喷淋板25，喷淋板25位于基座21的上方，进气块23设有进气孔23a，通过进气孔23a通入的工艺气体依次流经进气块23、腔室盖板24和喷淋板25，进而进入腔室本体20内，腔室盖板24用于扩散工艺气体，扩散后的工艺气体经喷淋板25的喷淋孔喷淋至基座21的上方。

当基座21位于工艺位时，基座21的边缘与腔室本体20之间形成环形间隙，通过进气块23、腔室盖板24和喷淋板25，向基座21的上方区域通入工艺气体，工艺气体对基座21承载的晶圆进行加工，同时，利用进气组件10’向腔室本体20与支撑轴22之间的间隙通入保护气体，保护气体进入基座21的下方区域（即非工艺反应区域），保护气体对基座21的下方区域进行吹扫，进而保护气体通过环形间隙流入基座21的上方区域，以防止工艺气体通过环形间隙扩散至基座21的下方区域，进而避免工艺气体在基座21的下方区域进行镀膜或者产生颗粒。

但是，进气组件10’的结构比较简单，进入非工艺反应区域的保护气体的均匀性较差，保护气体对非工艺反应区域的吹扫效果较差，尤其是基座21与支撑轴22的连接处存在吹扫死角，工艺气体仍旧容易进入非工艺反应区域，进而在非工艺反应区域内形成薄膜以及产生颗粒。另外，保护气体对工艺气体的阻挡效果有限，尤其对于气量较大的工艺气体和气量较小的工艺气体，更容易扩散至非工艺反应区域，对工艺气体的阻挡效果较差，不利于晶圆的工艺过程。

还有，由于工艺气体与保护气体存在浓度差，难以避免工艺气体扩散进入基座21的下方区域（即非工艺反应区域），进而在基座21的下方区域形成薄膜以及产生颗粒；基座21的底部与支撑轴22的温度较高，故基座21的底部与支撑轴22更容易镀膜，进而产生颗粒。

基于此，本申请实施例提供一种半导体工艺设备及其进气组件，来解决相关技术中进气组件通入的保护气体对工艺气体的阻挡效果有限，以及基座21的下方区域容易镀膜和产生颗粒的问题。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的半导体工艺设备及其进气组件进行详细地说明。

请参考图2-图21，本申请实施例公开的进气组件10为半导体工艺设备的一部分，半导体工艺设备包括腔室本体20、基座21以及支撑轴22，其中，基座21设置于腔室本体20内，基座21用于承载晶圆，支撑轴22用于支撑基座21，支撑轴22贯穿腔室本体20并与基座21相连。可选地，支撑轴22的上端与基座21的底面可以通过焊接、粘接等方式固定相连。而且，支撑轴22可带动基座21转动，以使基座21承载的晶圆被均匀加工。

进气组件10用于向腔室本体20内通入气体，气体包括保护气体，保护气体包括但不限为氮气。进气组件10位于腔室本体20和支撑轴22之间，进气组件10利用腔室本体20与支撑轴22之间的间隙通入保护气体。

具体地，结合图4-图8所示，进气组件10包括转接环100和导向环200，其中，转接环100用于连接支撑轴22，转接环100与支撑轴22的连接方式不限于焊接、螺栓连接等，通过转接环100向腔室本体20和支撑轴22之间的间隙通入保护气体，导向环200用来限制转接环100所通入的保护气体的气流，提高保护气体的流速。

转接环100设有用于通入保护气体的保护气体通道110，且转接环100沿自身的周向间隔设有多个第一出气孔120，保护气体通道110分别与各第一出气孔120连通。可选地，保护气体通道110可以设置一个，该保护气体通道110分别与各第一出气孔120连通，或者，保护气体通道110设置多个，保护气体通道110和第一出气孔120一一对应连通。第一出气孔120可以为方形孔、圆形孔等，本申请实施例不限制第一出气孔120以及保护气体通道110的结构。可选地，第一出气孔120的轴向与支撑轴22相平行。

如此设置，通过保护气体通道110和多个第一出气孔120，使保护气体在支撑轴22的周向上分为多股气流，多股气流同时流向气流间隙a，以在支撑轴22的周向上，保护气体通过气流间隙a均匀地流向基座21的下方区域（即非工艺反应区域）。

参考图4所示，导向环200用于套设在支撑轴22的外部，而且，导向环200的至少部分位于转接环100的上方，可选地，导向环200的整体可以位于转接环100的上方，或者，导向环200的一部分位于转接环100的上方，导向环200的另一部分与转接环100在垂直于支撑轴22的方向上相对，即，导向环200的另一部分与转接环100在水平方向上相对。导向环200与支撑轴22之间形成供保护气体流通的气流间隙a，气流间隙a分别与各第一出气孔120连通，气流间隙a为环形结构。如此，由转接环100的多个第一出气孔120流出的保护气体进入气流间隙a内，并经气流间隙a进入腔室本体20内。

而且，远离第一出气孔120的气流间隙a的过流面积小于靠近第一出气孔120的气流间隙a的过流面积。也就是说，沿第一出气孔120的出气方向，气流间隙a的过流面积会发生变化，在保护气体流向腔室本体20的过程中，气流间隙a的过流面积减小。可选地，沿第一出气孔120的出气方向，气流间隙a的过流面积可以骤减，也可以均匀递减，本申请实施例不限制过流面积具体如何减小，总之，通过过流面积减小使保护气体受阻而增大速度即可。

在本申请实施例中，进气组件10设置转接环100和导向环200，通过转接环的保护气体通道以及多个第一出气孔120，使保护气体在支撑轴22的周向上分为多股保护气流，多股保护气流同时流向气流间隙a，以在支撑轴22的周向上，保护气体通过气流间隙a均匀地流向基座21的下方区域（即非工艺反应区域）。而且，由于远离第一出气孔120的气流间隙的过流面积小于靠近第一出气孔120的气流间隙的过流面积，在多股保护气体流向腔室本体20的过程中，气流间隙a的过流面积减小，保护气体受阻而速度增大，使导向环200向腔室本体20内均匀地喷射保护气体，有利于基座21的下方区域充满保护气体，而且，保护气体流速增大更有利于保护气体阻挡基座21上方的工艺气体进入基座21的下方区域（即非工艺反应区域），有利于提升阻挡工艺气体扩散的效果。

在可选的实施例中，导向环200的内壁面包括位于转接环100上方的导向面200a，沿第一出气孔120的出气方向，导向面200a至导向环200的轴线的距离递减。

可选地，导向环200的轴线与支撑轴22的轴线共线，沿第一出气孔120的出气方向，导向面200a至导向环200的轴线的距离均匀递减，导向面200a为环状的锥面；或者，沿第一出气孔120的出气方向，导向面200a至导向环200的轴线的距离不均匀递减，导向面200a向导向环200的轴线所在的一侧凸起，或者，导向面200a向远离导向环200的轴线的方向凸起。

如此设置，在多股保护气体流向腔室本体20的过程中，会经过导向面200a与支撑轴22之间的间隙，由于在第一出气孔120的出气方向上，导向面200a至导向环200的轴线的距离递减，说明导向面200a与支撑轴22之间的间隙逐渐减小，保护气体的过流面积逐渐减小，故在导向面200a的导向作用下，保护气体受阻而速度增大，使导向环200向腔室本体20内均匀地喷射保护气体，有利于基座21的下方区域充满保护气体，而且，保护气体流速增大更有利于阻挡基座21上方的工艺气体进入基座21的下方区域（即非工艺反应区域），有利于提升阻挡工艺气体扩散的效果。

当然，在其他实施例中，沿第一出气孔120的出气方向，导向面200a至导向环200的轴线的距离可以不呈现递减规律，导向面200a也可以为弯折面，总之，沿第一出气孔120的出气方向，能够使气流间隙a的过流面积减小即可。

在本申请的方案中，保护气体通道110包括至少两级第一分气气道，每一级第一分气气道均设有一个第一进气端和至少两个第一出气端，其中两个第一出气端位于第一分气气道的两端，第一进气端位于第一分气气道的中间位置。

相邻的两级第一分气通道中，上一级第一分气气道的第一出气端与下一级第一分气气道的第一进气端连通。也就是说，进入上一级第一分气气道的气流分为至少两股，这至少两股气流通过至少两个第一出气端分别流入下一级第一分气气道内，进一步再经下一级第一分气气道进行分流。各级第一分气气道的数量可以为一个或者多个，本申请实施例不限制第一分气气道的数量，总之，下一级第一分气气道的数量为上一级第一分气气道数量的至少两倍；各级第一分气通道的延伸长度可以相等或者不相等。

参考图4和图6所示，进气组件10还包括第一进气管300，第一进气管300与转接环100相连，第一级第一分气气道的第一进气端与第一进气管300连通。可选地，第一进气管300与转接环100可以通过焊接等方式固定相连。第一进气管300伸入转接环100围绕的空间内，且第一进气管300位于支撑轴22的下方。最后一级第一分气气道的第一出气端分别与各第一出气孔120连通。如此，通过第一进气管300向第一级第一分气气道通入保护气体，保护气体经过多级第一分气气道分流后分别由各第一出气孔120流出。

可选地，每一级第一分气气道均设有一个第一进气端和两个第一出气端，参考图6和图7所示，第一分气气道可以为两级，分别为第一气流通道111以及两个第二气流通道112，两个第二气流通道112沿转接环100的周向间隔设置，第一气流通道111的第一进气端111a与第一进气管300连通，第一气流通道111的两个第一出气端111b分别与两个第二气流通道112的第一进气端112a连通，且两个第二气流通道112的第一出气端112b分别与各第一出气孔120连通；或者，第一分气气道可以为三级，除第一气流通道111以及两个第二气流通道112之外，还包括四个第三气流通道113，四个第三气流通道113沿转接环100的周向间隔设置，两个第二气流通道112的第一出气端112b分别与四个第三气流通道113的第一进气端113a连通，四个第三气流通道113的第一出气端113b分别与各第一出气孔120连通。当然，保护气体通道110可以包括更多级的第一分气气道。

采用本实施例，利用多级第一分气气道，能够使第一进气管300提供的保护气体逐级分流成多股，进而对各第一出气孔120同时供气，无需同时设置多个第一进气管300，减少第一进气管300的数量，进而简化进气组件的结构，也有利于简化通入保护气体的操作。

当然，在其他实施例中，保护气体通道110可以不设置多级第一分气气道，第一进气管300、保护气体通道110以及第一出气孔120一一对应连通，可以通过多个第一进气管300分别通过对应的保护气体通道110向各第一出气孔120供气。

在可选的实施例中，每一级第一分气气道均设有一个第一进气端和两个第一出气端，各级第一分气气道分别沿转接环100的周向延伸，也就是说，第一分气气道均为弧形通道。而且，在转接环100的周向上，同一第一分气气道的第一进气端与两个第一出气端之间的距离相等。也就是说，第一进气端位于第一分气气道的中心位置。

可选地，可以是部分第一分气气道的第一进气端与其两个第一出气端之间的距离相等，也可以是各个第一分气气道的第一进气端与其两个第一出气端之间的距离相等，进一步可选地，同一第一气流通道111的第一进气端111a与其两个第一出气端111b之间的距离相等，同一第二气流通道112的第一进气端112a与其两个第一出气端112b之间的距离相等，同一第三气流通道113的第一进气端113a与其两个第一出气端113b之间的距离相等。

采用本实施例，进入各级第一分气气道的保护气体分为两股，这两股保护气体分别流向两个第一出气端的路径长度相等，故这两股保护气体流动至下一级第一分气气道的时间趋于相等，有利于各第一出气孔120同时流出保护气体，有利于提高保护气体的吹扫均匀性。

当然，在其他实施例中，在转接环100的周向上，同一第一分气气道的第一进气端与两个第一出气端之间的距离不相等。

在本实施例中，保护气体通道110包括三级第一分气气道，即为上文中的第一气流通道111、第二气流通道112以及第三气流通道113，第一进气管300和第一气流通道111的数量均为1个，第二气流通道112的数量为2个，第三气流通道113的数量为4个，第一出气孔120的数量为8个。

在可选的实施例中，参考图5和图6所示，转接环100包括相连的第一转接环101和第二转接环102，第一转接环101位于第二转接环102的下方，参考图7所示，第一转接环101设有保护气体通道110，参考图8所示，第二转接环102设有多个第一出气孔120。可选地，第二转接环102与支撑轴22进行连接，且二者通过紧固件103相连。

具体地，进气组件10还包括多个紧固件103、多个弹簧垫圈104以及多个垫片105，紧固件103可以为螺钉、螺栓等，参考图8所示，第二转接环102设有多个紧固孔130，紧固孔130可以为螺纹孔，紧固孔130、紧固件103、弹簧垫圈104以及垫片105分别一一对应，再结合图4所示，支撑轴22的下端设有连接凸起22a，每个紧固件103分别贯穿对应的弹簧垫圈104和对应的垫片105并伸入对应的紧固孔130内，且垫片105与连接凸起22a在转接环100的轴向上限位配合，以使支撑轴22与转接环100相对固定，实现支撑轴22与转接环100相连。当旋松各个紧固件103时，垫片105可脱离转接环100，进而垫片105不再对连接凸起22a进行限位，可分离支撑轴22与转接环100，实现转接环100的拆卸。

可选地，紧固孔130、紧固件103、弹簧垫圈104以及垫片105的数量均为8个，当然，也可以设置成其他数量。在转接环100的周向上，紧固孔130与第一出气孔120交替分布。

相关技术中，参考图1所示，进气组件10’包括进气件11’、进气管12’以及波纹管13’，进气件11’与支撑轴22的下端相连，且进气件11’设有与进气管12’连通的进气通道，波纹管13’套设在支撑轴22的外部，且波纹管13’的上端与腔室本体20相连，波纹管13’的下端与进气件11’相连，且波纹管13’与支撑轴22之间的过流间隙与进气通道连通。如此，清洗气体和保护气体均可以依次经进气管12’、进气通道以及过流间隙进入腔室本体20内基座21的下方区域。

而在本申请的方案中，参考图11和图12所示，进气组件10还包括分气件400，分气件400为环状结构，分气件400套设于导向环200，可选地，分气件400套设在导向环200的外部，或者，分气件400套设在导向环200的内部。而且，分气件400与腔室本体20相连。可选地，分气件400与腔室本体20之间、分气件400与导向环200之间分别可通过焊接等方式相连。

分气件400设有用于通入清洗气体的清洗气体通道410，清洗气体可以是含氟气体，包括但不限为三氟化氯（ClF₃）；参考图14所示，分气件400沿自身的周向间隔设置多个第二出气孔420，清洗气体通道410分别与各第二出气孔420连通。可选地，清洗气体通道410可以设置一个，该清洗气体通道410分别与各第二出气孔420连通，或者，清洗气体通道410设置多个，清洗气体通道410与第一出气孔120一一对应连通。第二出气孔420可以为方形孔、圆形孔等，本申请实施例不限制第二出气孔420以及清洗气体通道410的结构。

采用本实施例，通过分气件400向腔室本体20内通入清洗气体，利用清洗气体清洗非工艺反应区域内的镀膜以及颗粒。而且，分气件400设有多个第二出气孔420，使清洗气体在支撑轴22的周向上分为多股气流，多股气流同时流向基座21的下方区域（即非工艺反应区域），故在支撑轴22的周向上，清洗气体的均匀性提高，有利于均匀地清洗镀膜以及颗粒，提升清洗效果。

在可选的实施例中，各第二出气孔420的出气方向分别与分气件400的轴向相交或者平行，具体地，第二出气孔420的出气方向与垂直于分气件400的轴线的平面之间的夹角为β，当第二出气孔420的出气方向分别与分气件400的轴向相交，0°＜β＜90°，当第二出气孔420的出气方向分别与分气件400的轴向平行时，β=90°。每个第二出气孔420的出气方向与分气件400的轴向之间的夹角β可以相等，也可以不相等。

可选地，参考图16所示，α=0°，β=60°；或者，参考图17所示，α=0°，β=90°，当然，β也可以为其他角度。

在进一步的实施例中，各第二出气孔420的出气方向分别与第一方向A相交，参考图15A和图15B所示，第一方向A与分气件400的轴线相垂直，第一方向A与分气件400所在的平面相平行，第一方向A为第二出气孔420的进口端的中心至分气件400的轴线的方向。

也就是说，每个第二出气孔420的出气方向与该第二出气孔420的进口端的中心至分气件400的轴线的方向相交，以使经清洗气体通道410和各第二出气孔420流出的清洗气体形成旋转气流。也就是说，每个第二出气孔420对应的第一方向A不同，每个第二出气孔420的出气方向相对于对应的第一方向A倾斜，每个第二出气孔420的出气方向与对应的第一方向A的夹角为α，α＞0°，而且，每个第二出气孔420分别在分气件400的周向上朝同一侧倾斜，每个第二出气孔420的出气方向与对应的第一方向A的夹角α可以相等，也可以不相等。

可选地，参考图15A和图15B所示，α=30°，β=60°；当然，α也可以为其他角度。

采用本实施例，每个第二出气孔420的出气方向与第一方向A相交，且每个出气孔的出气方向在分气件400的周向上朝同一侧倾斜，从而使每个第二出气孔420流出的清洗气体环绕支撑轴22而向上流动，以形成旋转气流，旋转气流逐渐抵达基座21的底面并进行扩散，有利于清洗气体在非工艺反应区域内进行扩散，进而对非工艺反应区域全面清洗，提升清洗效果。

当然，在其他实施例中，各第二出气孔420的出气方向分别与第一方向A平行，即α=0°。

在本申请的方案中，清洗气体通道410包括至少两级第二分气气道，每一级别第二分气气道均设有一个第二进气端和至少两个第二出气端，其中两个第二出气端位于第二分气气道的两端，第二进气端位于第二分气气道的中间位置。

相邻的两级第二分气气道中，上一级第二分气气道的第二出气端与下一级第二分气气道的第二进气端连通。也就是说，进入上一级第二分气气道的气流分为至少两股，这至少两股气流通过至少两个第二出气端分别流入下一级第二分气气道内，进一步再经下一级第二分气气道进行分流。各级第二分气气道的数量可以为一个或者多个，本申请实施例不限制第二分气气道的数量，总之，下一级第二分气气道的数量为上一级第二分气气道数量的至少两倍；各级第二分气通道的延伸长度可以相等或者不相等。

参考图11-图14所示，进气组件10还包括第二进气管500，第二进气管500与分气件400相连，第一级第二分气气道的第二进气端与第二进气管500连通，最后一级第二分气气道的第二出气端分别与各第二出气孔420连通。可选地，第二进气管500与分气件400可以通过焊接等方式固定相连。如此，通过第二进气管500向第一级第二分气气道通入清洗气体，清洗气体经过多级第二分气气道分流后分别由各第二出气孔420流出。

可选地，每一级第二分气气道均设有一个第二进气端和两个第二出气端，参考图16和图17所示，第二分气气道可以为两级，分别为第四气流通道411和两个第五气流通道412，两个第五气流通道412沿分气件400的周向间隔设置，第四气流通道411的第二进气端411a与第二进气管500连通，第四气流通道411的两个第二出气端411b分别与两个第五气流通道412的第二进气端412a连通，且两个第五气流通道412的第二出气端412b分别与各第二出气孔420连通；或者，第二分气气道可以为三级，参考图20所示，除第四气流通道411以及两个第五气流通道412之外，还包括四个第六气流通道413，四个第六气流通道413沿分气件400的周向间隔设置，两个第五气流通道412的第二出气端412b分别与四个第六气流通道413的第二进气端413a连通，四个第六气流通道413的第二出气端413b分别与各第二出气孔420连通。当然，清洗气体通道410可以包括更多级的第二分气气道。

采用本实施例，利用多级第二分气气道，能够使第二进气管500提供的清洗气体逐级分流成多股，进而对各第二出气孔420同时供气，无需同时设置多个第二进气管500，减少第二进气管500的数量，进而简化进气组件10的结构，有利于简化通入清洗气体的操作。

当然，在其他实施例中，清洗气体通道410可以不设置多级第二分气气道，第二进气管500、清洗气体通道410以及第二出气孔420一一对应连通，可以通过多个第二进气管500分别通过对应的保护气体通道110向各第二出气孔420供气。

在可选的实施例中，每一级第二分气气道均设有一个第二进气端和两个第二出气端，各级第二分气气道分别沿分气件400的周向延伸，也就是说，第二分气气道均为弧形通道。而且，在分气件400的周向上，同一第二分气气道的第二进气端与两个第二出气端之间的距离相等。也就是说，第二进气端位于第二分气气道的中心位置。

可选地，可以是部分第二分气气道的第二进气端与其两个第二出气端之间的距离相等，也可以是各个第二分气气道的第二进气端与其两个第二出气端之间的距离相等，进一步可选地，同一第四气流通道411的第二进气端411a与其两个第二出气端411b之间的距离相等，同一第五气流通道412的第二进气端412a与其两个第二出气端412b之间的距离相等，同一第六气流通道413的第二进气端413a与其两个第二出气端413b之间的距离相等。

采用本实施例，进入各级第二分气气道的清洗气体分为两股，这两股清洗气体分别流向两个第二出气端的路径长度相等，故这两股清洗气体流动至下一级第一分气气道的时间趋于相等，更有利于各第二出气孔420同时流出清洗气体，有利于进一步提高清洗气体的均匀性。

当然，在其他实施例中，在分气件400的周向上，同一第二分气气道的第二进气端与两个第二出气端之间的距离不相等。

在本实施例中，清洗气体通道410包括两级第二分气气道，即为上文中的第四气流通道411和第五气流通道412，第二进气管500和第四气流通道411的数量均为1个，第五气流通道412的数量为2个，第六气流通道413的数量为4个，第二出气孔420的数量为8个。

在本申请的方案中，参考图12所示，分气件400包括底板401、分气板402以及分气盖板403，底板401与分气板402相连，底板401与分气板402可以通过焊接等不可拆卸的方式相连，也可以通过螺钉等可拆卸的方式相连，底板401和分气板402共同形成清洗气体通道410；分气盖板403设置于分气板402背向底板401的一侧，可选地，第二出气孔420开设于分气盖板403。

而且，导向环200的外壁面设有凸起部210，凸起部210凸出于导向环200的外壁面，分气盖板403、凸起部210与分气板402依次限位配合，以使分气件400和导向环200相对固定。可选地，分气盖板403、凸起部210与分气板402在支撑轴22的轴向上依次限位配合，分气盖板403将凸起部210压于分气板402。

可选地，当分气件400安装至腔室本体20时，底板401与腔室本体20的内壁面相连，底板401与腔室本体20均设有供第二进气管500通过的开孔。

采用本实施例，分气件400采用分体式结构，方便分别开设清洗气体通道410以及第二出气孔420，而且，分气件400的分体部件与导向环200的凸起部210进行限位配合，有利于实现分气件400与导向环200相对固定，无需为固定导向环200单独进行连接操作。

当然，在其他实施例中，分气件400也可以一体式结构，或者，分气件400可以不设置分气盖板403，导向环200与分气件400单独进行连接。

参考图21所示的清洗气体的分布示意图可知，清洗气体向支撑轴22的轴线聚拢，靠近支撑轴22的区域内清洗气体的浓度较高；远离支撑轴22的区域内清洗气体的浓度较低。因此，采用本实施例中的进气组件10，能有效提高邻近支撑轴22的区域的清洗气体浓度，避免基座21与支撑轴22的连接处存在清洗死角，有利于提高清洗效果。

基于本申请公开的进气组件10，本申请实施例还公开一种半导体工艺设备，参考图2所示，半导体工艺设备包括腔室本体20、基座21、支撑轴22以及上述实施例中的进气组件10，基座21设置于腔室本体20内，支撑轴22贯穿腔室本体20并与基座21相连，进气组件10套设在支撑轴22的外部。

可选地，参考图2和图3所示，腔室本体20包括相连的上腔体201和下腔体202，上腔体201位于下腔体202的上方，上腔体201与基座21之间形成环形间隙，支撑轴22贯穿下腔体202。

采用本实施例，半导体工艺设备的进气组件10向基座21的下方区域即非工艺反应区域均匀地通入保护气体，且保护气体的过流面积递减，保护气体受阻而速度增大，故保护气体进一步阻挡工艺气体向下扩散，有利于提升阻挡工艺气体扩散的效果。

在本申请的方案中，半导体工艺设备还包括第一套环31和第二套环32，第一套环31套设在基座21的外部，第一套环31与基座21的边缘相连，且第二套环32与腔室本体20相连。可选地，第一套环31可以与基座21的边缘通过焊接、粘接等方式相连，第二套环32与上腔体201通过焊接、粘接等方式相连。第一套环31和第二套环32之间形成过流通道b，气流间隙a与过流通道b连通。如此，通过气流间隙a进入腔室本体20内的清洗气体能够通过过流通道b进入基座21的上方区域，流入基座21上方区域的保护气体与工艺气体汇合后能够被抽走。

可选地，过流通道b的宽度范围为1mm-10mm。

在可选的实施例中，参考图3所示，腔室本体20的内壁面设有搭接部201a，第二套环32直接搭接于搭接部201a，第一套环31直接搭接于基座21的上表面。如此设置，搭接部201a直接支撑第二套环32，基座21直接支撑第一套环31，无需对第一套环31和基座21进行连接操作，也无需对第二套环32和腔室本体20进行连接操作。

可选地，为避免第一套环31相对于基座21转动，第一套环31与基座21之间可以通过定位销进行定位，防止第一套环31转动和晃动；同样地，为避免第二套环32相对于腔室本体20转动，第二套环32与基座21之间也可以定位销进行定位，防止第二套环32转动和晃动。

一种可选的实施例中，过流通道b为环状结构，且过流通道b沿基座21的轴向延伸。

在另一种实施例中，过流通道b为弯折状通道。也就是说，过流通道b并未沿基座21的轴向延伸。

如此设置，过流通道b为弯折状通道，气体流经过流通道b过程中的路径延长，增大气体流动过程中的流阻，使气流紊乱和局部停滞，避免基座21上方的工艺气体通过过流通道b进入基座21的下方区域，有效避免工艺气体向下扩散。

在可选的实施例中，第一套环31设有至少一个第一凸起结构31a，第二套环32设有至少一个第二凸起结构32a，第一凸起结构31a与第二凸起结构32a之间形成弯折状通道。可选地，第一凸起结构31a的数量可以为一个或者多个，第二凸起结构32a的数量可以为一个或者多个，第一凸起结构31a和第二凸起结构32a均为环形凸起，沿经过基座21的轴线的平面，第一凸起结构31a和第二凸起结构32a的截面形状可以为方形结构或者其他结构，总之，第一凸起结构31a凸出于第一套环31的表面，第二凸起结构32a凸出于第二套环32的表面。

采用本实施例，利用第一凸起结构31a和第二凸起结构32a直接形成弯折状通道，避免第一套环31和第二套环32设置过于复杂的结构，有利于简化第一套环31和第二套环32的结构。

当然，在其他实施例中，过流通道b也可以为其他形状的弯折状通道，过流通道b不限于通过第一凸起结构31a和第二凸起结构32a而形成。

一种可选的实施例中，参考图9所示，第一凸起结构31a与第二凸起结构32a均为一个，第一凸起结构31a设置于第一套环31的外壁面，第二凸起结构32a设置于第二套环32的下端。如此设置，进入过流通道b的保护气体依次沿竖直向上的方向流动、沿水平方向流动以及沿竖直向上的方向流动。

在另一种实施例中，第一凸起结构31a间隔设置至少两个，第二凸起结构32a伸入相邻的两个第一凸起结构31a之间。可选地，任意相邻的两个第一凸起结构31a形成第一凹槽，第二凸起结构32a与第一凹槽一一对应，每个第二凸起结构32a伸入对应的第一凹槽内，以形成弯折状通道。

或者，参考图10所示，第二凸起结构32a间隔设置至少两个，第一凸起结构31a伸入相邻的两个第二凸起结构32a之间。可选地，相邻的两个第二凸起结构32a形成第二凹槽，第一凸起结构31a与第二凹槽一一对应，每个第一凸起结构31a伸入对应的第二凹槽内，以形成弯折状通道。

如此设置，进入过流通道b的保护气体依次沿竖直向上的方向流动、沿水平方向流动、沿竖直向下的方向流动、沿水平方向流动以及沿竖直向上的方向流动。

采用本实施例，第一凸起结构31a或者第二凸起结构32a的数量增多，使过流通道b的弯折程度增大，气体流经过流通道b过程中的路径进一步延长，进一步增大气体流动过程中的流阻，更能有效避免基座21上方的工艺气体通过过流通道b进入基座21的下方区域，有效避免工艺气体向下扩散。

可选地，参考图2所示，半导体工艺设备还包括进气块23、腔室盖板24以及喷淋板25，进气块23、腔室盖板24以及喷淋板25分别与腔室本体20相连。进气块23设有至少两个进气孔23a，各进气孔23a分别用于通入不同种类的工艺气体，以实现不同的工艺步骤和过程。由进气孔23a进入的工艺气体在腔室盖板24和喷淋板25之间的空间内进行扩散，进一步由喷淋板25的喷淋孔射至基座21。

而且，喷淋板25与第二套环32之间形成窄缝，通过过流通道b流入基座21上方区域的保护气体与工艺气体汇合后，能够通过窄缝流向腔室本体20的环形区域，腔室本体20还设有与环形区域连通的抽气口，通过抽气口可将环形区域内的气体抽出。

在本申请的方案中，参考图2所示，半导体工艺设备还包括驱动机构40，驱动机构40位于腔室本体20之外，驱动机构40与支撑轴22相连，驱动机构40可驱动支撑轴22带动基座21和第一套环31升降，以调节弯折状通道的过流面积。驱动机构40可以为气缸、电缸、直线模组等能提供线性驱动力的驱动部件。

可选地，驱动机构40的壳体与腔室本体20可以通过焊接、粘接等方式相连，驱动机构40的驱动端可以与支撑轴22的下端通过焊接、粘接等方式直接相连，或者，驱动机构40的驱动端可以通过其他构件与支撑轴22的下端间接相连。

如此，当驱动机构40驱动支撑轴22相对于腔室本体20升降时，支撑轴22带动基座21以及第一套环31相对于第二套环32升降，故第一套环31与第二套环32所形成的过流通道b的宽度发生变化，进而调节其过流面积。

需要说明的是，第一套环31相对于第二套环32升降，仅能调节过流通道b中的局部通道的宽度，这部分通道所在的平面与基座21的轴线相交。可选地，驱动机构40仅能调节过流通道b中的水平通道部分的宽度。

采用本实施例，可根据需要调节驱动机构40，调节过流通道b的过流面积，进而调节过流通道b的流阻，实现气体流速以及阻挡效果的调节。

具体地，当通入气量较大的工艺气体时，工艺压力较小，通过驱动机构40驱动支撑轴22带动基座21和第一套环31下降，过流通道b的过流面积增大，流阻减小，保证阻挡效果保持恒定；同样地，当通入气量较小的工艺气体时，工艺压力较大，通过驱动机构40驱动支撑轴22带动基座21和第一套环31上升，过流通道b的过流面积减小，流阻增大，阻挡效果保持恒定。因此，当通入不同气量的工艺气体时，根据需要调节驱动机构400来调节过流通道b的过流面积，能够保证气体流速以及阻挡效果恒定。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (15)

1.一种半导体工艺设备的进气组件，所述半导体工艺设备包括腔室本体（20）、基座（21）以及支撑轴（22），所述基座（21）设置于所述腔室本体（20）内，所述支撑轴（22）贯穿所述腔室本体（20）并与所述基座（21）相连，所述进气组件（10）用于向所述腔室本体（20）内通入气体，其特征在于，所述进气组件（10）包括：

转接环（100），所述转接环（100）用于连接所述支撑轴（22），所述转接环（100）设有用于通入保护气体的保护气体通道（110），且所述转接环（100）沿自身的周向间隔设有多个第一出气孔（120），所述保护气体通道（110）分别与各所述第一出气孔（120）连通；

导向环（200），所述导向环（200）用于套设在所述支撑轴（22）的外部，且所述导向环（200）的至少部分位于所述转接环（100）的上方，所述导向环（200）与所述支撑轴（22）之间形成有用于供所述保护气体流通的气流间隙（a），所述气流间隙（a）分别与各所述第一出气孔（120）连通，

远离所述第一出气孔（120）的所述气流间隙（a）的过流面积小于靠近所述第一出气孔（120）的所述气流间隙（a）的过流面积。

2.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，所述导向环（200）的内壁面包括位于所述转接环（100）上方的导向面（200a），沿所述第一出气孔（120）的出气方向，所述导向面（200a）至所述导向环（200）的轴线的距离递减。

3.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，所述保护气体通道（110）包括至少两级第一分气气道，每一级所述第一分气气道均设有一个第一进气端和至少两个第一出气端，相邻的两级所述第一分气气道中，上一级所述第一分气气道的第一出气端与下一级所述第一分气气道的第一进气端连通，

所述进气组件（10）还包括第一进气管（300），所述第一进气管（300）与所述转接环（100）相连，第一级所述第一分气气道的第一进气端与所述第一进气管（300）连通，最后一级所述第一分气气道的第一出气端分别与各所述第一出气孔（120）连通。

4.根据权利要求3所述的进气组件，其特征在于，每一级所述第一分气气道均设有一个第一进气端和两个第一出气端，各级所述第一分气气道分别沿所述转接环（100）的周向延伸，且在所述转接环（100）的周向上，同一所述第一分气气道的第一进气端与两个所述第一出气端之间的距离相等。

5.根据权利要求1-4任一项所述的进气组件，其特征在于，所述进气组件（10）还包括分气件（400），所述分气件（400）为环状结构，所述分气件（400）套设于所述导向环（200），且所述分气件（400）与所述腔室本体（20）相连，

所述分气件（400）设有用于通入清洗气体的清洗气体通道（410），所述分气件（400）沿自身的周向间隔设置多个第二出气孔（420），所述清洗气体通道（410）分别与各所述第二出气孔（420）连通。

6.根据权利要求5所述的进气组件，其特征在于，各所述第二出气孔（420）的出气方向分别与第一方向（A）相交，以使经所述清洗气体通道（410）和各所述第二出气孔（420）流出的清洗气体形成旋转气流，

所述第一方向（A）与所述分气件（400）的轴线相垂直，所述第一方向（A）为所述第二出气孔（420）的进口端的中心至所述分气件（400）的轴线的方向。

7.根据权利要求5所述的进气组件，其特征在于，所述清洗气体通道（410）包括至少两级第二分气气道，每一级所述第二分气气道均设有一个第二进气端和至少两个第二出气端，相邻的两级所述第二分气气道中，上一级所述第二分气气道的第二出气端与下一级所述第二分气气道的第二进气端连通，

所述进气组件（10）还包括第二进气管（500），所述第二进气管（500）与所述分气件（400）相连，第一级所述第二分气气道的第二进气端与所述第二进气管（500）连通，最后一级所述第二分气气道的第二出气端分别与各所述第二出气孔（420）连通。

8.根据权利要求7所述的进气组件，其特征在于，每一级所述第二分气气道均设有一个第二进气端和两个第二出气端，各级所述第二分气气道分别沿所述分气件（400）的周向延伸，且在所述分气件（400）的周向上，同一所述第二分气气道的第二进气端与两个所述第二出气端之间的距离相等。

9.根据权利要求7所述的进气组件，其特征在于，最后一级所述第二分气气道的第二出气端分别与至少两个所述第二出气孔（420）连通，且同一所述第二出气端所连通的至少两个所述第二出气孔（420）的出气方向不同。

10.根据权利要求5所述的进气组件，其特征在于，所述分气件（400）包括底板（401）、分气板（402）以及分气盖板（403），所述底板（401）与所述分气板（402）相连，所述底板（401）和所述分气板（402）共同形成所述保护气体通道（110），所述分气盖板（403）设置于所述分气板（402）背向所述底板（401）的一侧，

所述导向环（200）的外壁面设有凸起部（210），所述分气盖板（403）、所述凸起部（210）与所述分气板（402）依次限位配合，以使所述分气件（400）和所述导向环（200）相对固定。

11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括腔室本体（20）、基座（21）、支撑轴（22）以及权利要求1-10任一项所述的进气组件（10），所述基座（21）设置于所述腔室本体（20）内，所述支撑轴（22）贯穿所述腔室本体（20）并与所述基座（21）相连，所述进气组件（10）套设在所述支撑轴（22）的外部。

12.根据权利要求11所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括第一套环（31）和第二套环（32），所述第一套环（31）套设在所述基座（21）的外部，且所述第一套环（31）与所述基座（21）的边缘相连，所述第二套环（32）与所述腔室本体（20）相连，且所述第一套环（31）和所述第二套环（32）之间形成过流通道（b），所述过流通道（b）为弯折状通道，所述气流间隙（a）与所述过流通道（b）连通。

13.根据权利要求12所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述第一套环（31）设有至少一个第一凸起结构（31a），所述第二套环（32）设有至少一个第二凸起结构（32a），所述第一凸起结构（31a）与所述第二凸起结构（32a）之间形成所述弯折状通道。

14.根据权利要求13所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述第一凸起结构（31a）间隔设置至少两个，所述第二凸起结构（32a）伸入相邻的两个所述第一凸起结构（31a）之间；

或者，所述第二凸起结构（32a）间隔设置至少两个，所述第一凸起结构（31a）伸入相邻的两个所述第二凸起结构（32a）之间。

15.根据权利要求12所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括驱动机构（40），所述驱动机构（40）与所述支撑轴（22）相连，所述驱动机构（40）可驱动所述支撑轴（22）带动所述基座（21）和所述第一套环（31）升降，以调节所述弯折状通道的过流面积。