CN223539566U - 喷头、半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种喷头和半导体工艺设备，喷头包括沿高度方向依次层叠设置的第一匀气件、第二匀气件和喷洒件，第一匀气件的上侧形成有第一匀气槽，第一匀气槽的底部形成有多个第一匀气孔，且多个第一匀气孔位于第一匀气槽的边缘区域，第一匀气槽通过多个第一匀气孔与第二匀气件连通，第二匀气件上形成有多个第二匀气孔，第二匀气孔与喷洒件连通。在本实用新型中，第一匀气槽仅在边缘区域通过第一匀气孔与第二匀气件中的匀气腔连通，从而在气体由第一匀气件的第一匀气槽流动至匀气腔时能够充分向四周发散流动，进而保证气体最终通过喷洒件喷出的均匀性，进而保证气体的离化率。

Description

喷头、半导体工艺设备

技术领域

本实用新型涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种喷头和一种半导体工艺设备。

背景技术

半导体设备常常会使用到预清洗(Preclean)腔室，例如在物理气相沉积(PVD)薄膜设备中，对于集成电路(IC)、硅穿孔(TSV)、封装(Packaging)等工艺中，均需要通过预清洗腔室将晶圆(Wafer)表面的氧化物等杂质去除，以利于后期物理气相沉积薄膜设备进行溅射工艺中沉积膜附着在晶圆表面，否则晶圆表面的残留物会明显提高电路的电阻，从而提高电路的热损耗，影响芯片性能。

预清洗腔室通常是将气体，如Ar(氩气)、He(氦气)、H₂(氢气)等，激发为等离子体，产生大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性基团，这些活性反应基团与待加工的晶圆表面发生各种化学反应和物理轰击，从而将晶圆表面以及沟槽底部的残留物清除。

然而，现有的预清洗腔室常常无法均匀清洗晶圆表面，导致晶圆在后续的物理气相沉积工艺中难以附着厚度均匀的薄膜。因此，如何提高预清洗工艺的均匀性，成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种喷头和一种半导体工艺设备，该喷头能够保证预清洗工艺的均匀性。

为实现上述目的，作为本实用新型的一个方面，提供一种喷头，用于半导体工艺设备，所述喷头包括沿高度方向依次层叠设置的第一匀气件、第二匀气件和喷洒件，所述第一匀气件的上侧形成有第一匀气槽，所述顶盖密封所述第一匀气槽，所述第一匀气槽的底部形成有多个第一匀气孔，且多个所述第一匀气孔位于所述第一匀气槽的边缘区域，所述第一匀气槽通过多个所述第一匀气孔与所述第二匀气件连通，所述第二匀气件上形成有多个第二匀气孔，所述第二匀气孔与所述喷洒件连通。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一匀气槽包括位于中心区域的第一中心槽和位于边缘区域的多个第一条形槽，多个所述第一条形槽辐射分布于所述第一中心槽的四周且与所述第一中心槽连通。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一匀气孔分布于所述第一中心槽的边缘和/或多个所述第一条形槽中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第二匀气件的上侧形成有第二匀气槽，所述第二匀气槽包括位于中心区域的第二中心槽和位于边缘区域的多个第二条形槽以及多个环形槽。

作为本实用新型的一种可选实施方式，多个所述第二条形槽辐射分布于所述第二中心槽的四周且与所述第二中心槽连通，多个所述环形槽均环绕所述第二中心槽且与多个所述第一条形槽交叉。

作为本实用新型的一种可选实施方式，多个所述第二匀气孔的分布于所述第二中心槽和/或多个所述第二条形槽中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一匀气槽的第一条型槽和所述第二条形槽在正投影方向上错开设置。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第二匀气件的底部形成有第三匀气槽，所述喷洒件封堵所述第三匀气槽形成匀气腔。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述顶盖的底面上形成有第一密封圈槽，所述第一密封圈槽环绕在所述第一匀气槽外侧，所述第一密封圈槽中设置有第一密封圈，所述第一密封圈密封所述顶盖与所述第一匀气件之间的缝隙。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第一匀气件的底面上形成有第二密封圈槽，所述第二密封圈槽环绕在所述第二匀气槽外侧，所述第二密封圈槽中设置有第二密封圈，所述第二密封圈密封所述第一匀气件与所述第二匀气件之间的缝隙。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述第二匀气件的底面上形成有第三密封圈槽，所述第三密封圈槽环绕在所述匀气腔外侧，所述第三密封圈槽中设置有第三密封圈，所述第三密封圈密封所述第二匀气件与所述喷洒件之间的缝隙。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述喷洒件中形成有多个由所述喷洒件的顶部贯穿至所述喷洒件底部的气道。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述气道包括多个沿所述喷洒件的轴线方向延伸的竖直气道，以及环绕在多个所述竖直气道的四周且延伸方向与所述喷洒件的轴线方向之间存在夹角的斜向气道，所述斜向气道的底端向背离所述喷洒件的轴线一侧偏斜。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述斜向气道与所述喷洒件的轴线方向之间的夹角为5°～10°。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述喷洒件包括形成为一体的喷洒本体和安装板，所述安装板环绕于所述喷洒本体的四周，且所述安装板的顶面与所述喷洒本体的顶面平齐，所述斜向气道形成于所述喷洒本体中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述喷洒本体的直径为100mm～150mm。

作为本实用新型的一种可选实施方式，所述安装板的底面上形成有第四密封圈槽，所述第四密封圈槽环绕在所述喷洒本体外侧，所述第四密封圈槽中设置有第四密封圈，所述第四密封圈用于密封所述安装板与所述半导体工艺设备的工艺腔室顶面之间的缝隙。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和前面所述的喷头，所述喷头设置在所述工艺腔室上，且用于向所述工艺腔室中提供气体。

在本实用新型提供的喷头和半导体工艺设备中，第一匀气件的顶部形成有第一匀气槽，且第一匀气槽仅在边缘区域通过第一匀气孔与第二匀气件中的匀气腔连通，从而在气体由第一匀气件的第一匀气槽流动至匀气腔时能够充分向四周发散流动，进而保证气体最终通过喷洒件喷出的均匀性，进而保证气体的离化率，保证晶圆的刻蚀及清洗效果。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的喷头的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的喷头中气体流向路径的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的喷头中第一匀气件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的喷头中第二匀气件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的喷头中第一匀气件中的槽结构与第二匀气件中的槽结构之间的位置关系示意图；

图6是本实用新型实施例提供的喷头中喷洒件的结构示意图。

附图标记说明：

顶盖100；

进气接头110；

第一密封圈槽120；

第一匀气件200；

第一匀气槽210；

第一中心槽211；

第一条形槽212；

第一匀气孔220；

第二密封圈槽230；

第二匀气件300；

第二匀气槽310；

第二中心槽311；

第二条形槽312；

环形槽313；

第二匀气孔320；

匀气腔330；

第三密封圈槽340；

喷洒件400；

喷洒本体410；

竖直气道411；

斜向气道412；

安装板420；

第四密封圈槽421。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在现有的预清洗腔室中，工艺气体常通过经过腔室侧壁以及上电极上盖中形成的气道到达腔室顶部的中央，再通过中心进气盖板将气体汇聚到一处，从腔室的顶部通过唯一的气孔直接进入腔室，该过程没有进行匀气，气体以气柱的形式直冲腔室基座方向，气体难以均匀地分布在腔室内，进而导致气体的离化率较低，影响晶圆的刻蚀速率及均匀性。

为解决上述技术问题，作为本实用新型的一个方面，提供一种喷头，用于半导体工艺设备，如图1、图2所示，喷头包括沿高度方向依次层叠设置的第一匀气件200、第二匀气件300和喷洒件400，第一匀气件200的上侧形成有第一匀气槽210，第一匀气槽210的底部形成有多个第一匀气孔220，且多个第一匀气孔220位于第一匀气槽210的边缘区域，第一匀气槽210通过多个第一匀气孔220与第二匀气件300连通，第二匀气件300上形成有多个第二匀气孔320，所述第二匀气孔320与喷洒件400连通。

在本实用新型提供的喷头中，第一匀气件200的顶部形成有第一匀气槽210，且第一匀气槽210仅在边缘区域通过第一匀气孔220与第二匀气件300中的匀气腔330连通，从而在气体由第一匀气件200的第一匀气槽210流动至匀气腔330时能够充分向四周发散流动，进而保证气体最终通过喷洒件400喷出的均匀性，进而保证气体的离化率，提高晶圆的刻蚀及清洗效果。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图3、图5所示，第一匀气槽210包括位于中心区域的第一中心槽211和位于边缘区域的多个第一条形槽212，多个第一条形槽212辐射分布于第一中心槽211的四周且与第一中心槽211连通。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图3、图5所示，第一匀气孔220分布于第一中心槽211的边缘和/或多个第一条形槽212中，即第一匀气孔220分布于第一匀气槽210中心区域以外的位置，从而确保由第一匀气槽210中心位置注入的流体向四周均匀分散。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图2所示，喷头还包括设置在第一匀气件200顶部的顶盖100，顶盖100密封第一匀气槽210，且顶盖100上形成有用于注入气体的进气口。

可选地，如图1、图2所示，喷头还包括进气接头110，进气接头110与顶盖100的进气口连通。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图5所示，多个第二匀气孔320的分布位置与第一匀气槽210的边缘区域及中心区域对应。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图2所示，第二匀气件的上侧形成有第二匀气槽310，如图4、图5所示，第二匀气槽310包括位于中心区域的第二中心槽311和位于边缘区域的多个第二条形槽312以及多个环形槽313。

在本实用新型实施例中，第二匀气件300的顶部还形成有第二匀气槽310，从而气体由进气口进入喷头后依次经过第一匀气槽210、第二匀气槽310和匀气腔330，采用三重匀气进一步提高气体通过喷洒件400喷出的均匀性，从而进一步保证气体的离化率。

具体地，如图2所示，气体由进气口进入喷头后，先在第一匀气槽210以及位于边缘区域的第一匀气孔220的导流作用下向四周流动，并由边缘区域进入第二匀气槽310中。第二匀气槽310中的气体经过二次匀气后通过第二匀气孔320进入匀气腔330，然后均匀地进入喷洒件400中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图4、图5所示，多个第二条形槽312辐射分布于第二中心槽311的四周且与第二中心槽311连通，多个环形槽313均环绕第二中心槽311且与多个第二条形槽312交叉，第二中心槽311中分布有第二匀气孔320。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图4、图5所示，多个第二匀气孔320分布于第二中心槽311和/或多个第二条形槽312中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，第二条形槽312的宽度为3mm～4mm。

作为本实用新型的一种可选实施方式，环形槽313的宽度为3mm～4mm。

为保证匀气效果，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1、图5所示，第一匀气槽210的第一条形槽212和第二匀气槽310的第二条形槽312在正投影方向上错开设置，从而避免第一匀气孔220中的气体流入第二匀气槽310后直接进入第二匀气孔320并向下继续流出，使气体能够在第二匀气槽310中充分扩散，进一步保证匀气效果。

为进一步提高气体的离化率，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1、图2所示，第二匀气件300的底部形成有第三匀气槽，喷洒件400封堵第三匀气槽形成匀气腔330，匀气腔330通过多个第二匀气孔320与喷洒件400连通。

在本实用新型实施例中，第二匀气件300与喷洒件400之间形成有匀气腔330，从而通过匀气腔330对气体进行再次匀气，进一步保证气体的离化率。

作为本实用新型的一种可选实施方式，第一匀气孔220的直径为2mm～3mm，第二匀气孔320的直径为2mm～3mm，匀气孔的直径不宜过大，如直径过大则匀气孔的数量需对应降低，进而影响匀气效果。

作为本实用新型的一种可选实施方式，第一条形槽212的宽度为3mm～4mm。

为保证喷头内部气路的气密性，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，顶盖100的底面上形成有第一密封圈槽120，第一密封圈槽120环绕在第一匀气槽210外侧，第一密封圈槽120中设置有第一密封圈，第一密封圈密封顶盖100与第一匀气件200之间的缝隙。

为保证喷头内部气路的气密性，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，第一匀气件200的底面上形成有第二密封圈槽230，第二密封圈槽230环绕在第二匀气槽310外侧，第二密封圈槽230中设置有第二密封圈，第二密封圈密封第一匀气件200与第二匀气件300之间的缝隙。

为保证喷头内部气路的气密性，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，第二匀气件300的底面上形成有第三密封圈槽340，第三密封圈槽340环绕在匀气腔330外侧，第三密封圈槽340中设置有第三密封圈，第三密封圈密封第二匀气件300与喷洒件400之间的缝隙。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1所示，喷洒件400中形成有多个由喷洒件400的顶部贯穿至喷洒件400底部的气道(包括竖直气道411和斜向气道412)。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图6所示，气道包括多个沿喷洒件400的轴线方向延伸的竖直气道411，以及环绕在多个竖直气道411的四周且延伸方向与喷洒件400的轴线方向之间存在夹角的斜向气道412，斜向气道412的底端向背离喷洒件400的轴线一侧偏斜。

作为本实用新型的一种可选实施方式，斜向气道412与喷洒件400的轴线方向之间的夹角为5°～10°。

作为本实用新型的一种可选实施方式，如图1、图6所示，喷洒件400包括形成为一体的喷洒本体410和安装板420，安装板420环绕于喷洒本体410的四周，且安装板420的顶面与喷洒本体410的顶面平齐，斜向气道412形成于喷洒本体410中。

作为本实用新型的一种可选实施方式，喷洒本体410的直径为100mm～150mm。

为保证喷头内部气路的气密性，作为本实用新型的一种优选实施方式，如图1所示，安装板420的底面上形成有第四密封圈槽421，第四密封圈槽421环绕在喷洒本体410外侧，第四密封圈槽421中设置有第四密封圈，第四密封圈用于密封安装板420与半导体工艺设备的工艺腔室顶面之间的缝隙。

作为本实用新型的一种可选实施方式，顶盖100、第一匀气件200、第二匀气件300和喷洒件400之间通过螺栓固定连接。

作为本实用新型的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和前面的喷头，喷头设置在工艺腔室上，且用于向工艺腔室中提供气体。

作为本实用新型的一种可选实施方式，半导体工艺设备为预清洗(Preclean)设备。

在本实用新型提供的半导体工艺设备中，喷头的第一匀气件200的顶部形成有第一匀气槽210，且第一匀气槽210仅在边缘区域通过第一匀气孔220与第二匀气件300中的匀气腔330连通，从而在气体由第一匀气件200的第一匀气槽210流动至匀气腔330时能够充分向四周发散流动，进而保证气体最终通过喷洒件400喷出的均匀性，进而保证气体的离化率，提高晶圆的刻蚀及清洗效果。

可以理解的是，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。

Claims (10)

1.一种喷头，用于半导体工艺设备，其特征在于，所述喷头包括沿高度方向依次层叠设置的第一匀气件、第二匀气件和喷洒件，所述第一匀气件的上侧形成有第一匀气槽，所述第一匀气槽的底部形成有多个第一匀气孔，且多个所述第一匀气孔位于所述第一匀气槽的边缘区域，所述第一匀气槽通过多个所述第一匀气孔与所述第二匀气件连通，所述第二匀气件上形成有多个第二匀气孔，所述第二匀气孔与所述喷洒件连通。

2.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述第一匀气槽包括位于中心区域的第一中心槽和位于边缘区域的多个第一条形槽，多个所述第一条形槽辐射分布于所述第一中心槽的四周且与所述第一中心槽连通。

3.根据权利要求2所述的喷头，其特征在于，所述第一匀气孔分布于所述第一中心槽的边缘和/或多个所述第一条形槽中。

4.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述第二匀气件的上侧形成有第二匀气槽，所述第二匀气槽包括位于中心区域的第二中心槽和位于边缘区域的多个第二条形槽以及多个环形槽。

5.根据权利要求4所述的喷头，其特征在于，多个所述第二条形槽辐射分布于所述第二中心槽的四周且与所述第二中心槽连通，多个所述环形槽均环绕所述第二中心槽且与多个所述第二条形槽交叉。

6.根据权利要求4所述的喷头，其特征在于，多个所述第二匀气孔的分布于所述第二中心槽和/或多个所述第二条形槽中。

7.根据权利要求4所述的喷头，其特征在于，所述第一匀气槽的第一条型槽和所述第二匀气槽的第二条形槽在正投影方向上错开设置。

8.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述第二匀气件的底部形成有第三匀气槽，所述喷洒件封堵所述第三匀气槽形成匀气腔。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的喷头，其特征在于，所述喷洒件中形成有多个沿所述喷洒件的轴线方向延伸的竖直气道，以及环绕在多个所述竖直气道的四周且延伸方向与所述喷洒件的轴线方向之间存在夹角的斜向气道，所述斜向气道的底端向背离所述喷洒件的轴线一侧偏斜。

10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室和权利要求1至9中任意一项所述的喷头，所述喷头设置在所述工艺腔室上，且用于向所述工艺腔室中提供气体。