专利名称：气浴装置、真空抽排装置以及半导体设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精密仪器设备领域，更具体地，本实用新型涉及ー种用于提高半导体设备内部的局部区域洁净度的气浴装置及真空抽排装置。
背景技术：
随着半导体技术的迅速发展，半导体制程的关键尺寸(Critical Dimension)也越来越小。关键尺寸的减小要求半导体设备内部的腔室具备较高的洁净度，以避免灰尘或其他杂质颗粒污染半导体晶圆，从而影响产品良率与可靠性。为了提高半导体设备内部腔室的洁净度，半导体设备中通常采用了风机滤器机组 (Fan Filter Units)。风机滤器机组将风机和过滤器，例如高效过滤器(HEPA)或超高效过滤器(ULPA)，组合在一起构成自身提供动カ的末端浄化设备。其中，风机从机组顶部将空气吸入并经过滤器过滤。过滤后的洁净空气在整个出风面以一定的风速均匀送出，从而达到浄化半导体设备内部腔室的作用。然而，这种风机滤器机组只能够降低设备内部腔室的全局洁净度，对于腔室内的某些局部区域，由于各种因素，例如由于半导体设备内的部件遮挡，这些局部区域无法有效洁净，从而导致局部区域的洁净度较低，难以满足实际应用的需求。
实用新型内容可见，需要提供ー种能够提高局部区域洁净度的装置。为了解决上述问题，在根据本实用新型ー个方面的实施例中，提供了ー种用于提高局部区域洁净度的气浴装置，包括洁净气源；气浴板，其通过调压阀与所述洁净气源流体地连通，并排出来自所述洁净气源的气体，其中，所述气浴板包括进气ロ，其通过所述调压阀耦接到所述洁净气源；第一稳压腔，其用于稳定由所述进气ロ输入的气体的流速和压强；以及气浴孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向被洁净区域，以将所述气体由所述第一稳压腔排向所述被洁净区域，并在所述被洁净区域形成层流。在一个实施例中，所述气浴板包括多个进气ロ，所述多个进气ロ被均匀地设置在所述第一稳压腔的ー侧。在一个实施例中，所述气浴装置还包括抽气模块，被设置在所述被洁净区域远离所述气浴板的ー侧，用于抽取由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体。在一个实施例中，所述抽气模块包括真空源；真空板，其与所述真空源流体地连通，用于将由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体引向所述真空源，其中，所述真空板包括真空孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向所述被洁净区域，以抽入由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体；第二稳压腔，其用于稳定由所述真空孔板抽入的气体的流速和压强；以及抽气ロ，其耦接到所述真空源。在一个实施例中，所述抽气模块还包括真空过滤器，其设置在所述真空板与所述真空源之间。[0011]在一个实施例中，所述真空板包括多个抽气ロ，所述多个抽气ロ被均匀地设置在所述第二稳压腔的ー侧。在一个实施例中，所述真空板的开孔与所述气浴板的开孔对称地分布在所述被洁净区域的两侧。在根据本实用新型另ー个方面的实施例中，还提供了ー种用于提高局部区域洁净度的真空抽排装置，包括真空源；真空板，其与所述真空源流体地连通，用于将被洁净区域的气体弓I向所述真空源，其中，所述真空板包括真空孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向所述被洁净区域，以抽入所述被洁净区域的气体，并在所述被洁净区域形成层流；第ニ稳压腔，其用于稳定由所述真空孔板抽入的气体的流速和压强；以及抽气ロ，其耦接到所述真空源。在一个实施例中，所述真空抽排装置还包括真空过滤器，其设置在所述真空板与所述真空源之间。·在一个实施例中，所述真空板包括多个抽气ロ，所述多个抽气ロ被均匀地设置在所述第二稳压腔的ー侧。在根据本实用新型又一方面的实施例中，还提供了一种半导体设备，包括用于容纳半导体晶圆的腔室，以及根据前述实施例中任一实施例所述的气浴装置或真空抽排装置，其中所述气浴板和/或真空板被设置在所述腔室内。在一个实施例中，所述半导体设备是光学薄膜和关键尺寸測量设备。与现有技术相比，在本实用新型的实施例中，被洁净区域的表面能够形成稳定的层流，该层流能够带动被洁净区域的杂质颗粒离开被洁净区域，从而提高了被洁净区域的洁净度。此外，本实用新型中的气浴装置或真空抽排装置能够根据被洁净区域表面形貌的不同而针对地设置其结构，因此，这种装置可以有效减少紊流的出现，因而特别适用于提高设备内部腔室的局部洁净度。本实用新型的以上特性及其他特性将在下文中的实施例部分进行明确地阐述。
通过參照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，能够更容易地理解本实用新型的特征、目的和优点。其中，相同或相似的附图标记代表相同或相似的装置。图Ia与图Ib示出了根据本实用新型第一实施例的气浴装置100 ；图Ic示出了图Ia与图Ib中的气浴孔板111的结构；图2a与图2b示出了根据本实用新型第二实施例的气浴装置200 ；图3a与图3b示出了根据本实用新型第三实施例的真空抽排装置300 ；图4示出了根据本实用新型第四实施例的半导体设备400。
具体实施方式
下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。图Ia与图Ib示出了根据本实用新型第一实施例的气浴装置100。其中，图Ia是该气浴装置100的俯视示意图，图Ib是该气浴装置100的侧面示意图。[0028]如图Ia与图Ib所示，该气浴装置100包括洁净气源101 ；气浴板103，其通过调压阀105与洁净气源101流体地连通，并排出来自洁净气源101的气体，其中，该气浴板103包括进气ロ 107，其通过调压阀105耦接到洁净气源101 ；第一稳压腔109，其用于稳定由进气ロ 107输入的气体的流速和压强；以及气浴孔板111，其具有多个开孔113，该多个开孔113面向被洁净区域115，以将气体由第一稳压腔109排向被洁净区域115，并在被洁净区域115形成层流。具体地，洁净气源101用于提供具有预定压强与预定洁净度的气体。例如，洁净气 源101是容纳例如氮气、惰性气体或空气等的容器罐，或者洁净气源101是能够稳定地提供洁净气体的气体管道。由洁净气源101提供的气体应具有较高的压强，以使得其能够具有足够的能量来形成稳定的气流。在图Ia与图Ib所示的气浴装置100中，洁净气源101通过调压阀105来将气体提供给气浴板105，该调压阀105用于将洁净气源101提供的气体的压强降低到Ibar以上。因此，洁净气源101所提供的气体具有的预定压强大于lbar，例如为I. 5bar、2bar、3bar、5bar或更高。可以理解，在一些例子中，调压阀105可以与洁净气源101集成在一起。由于气浴装置100被用于对预定区域115进行气浴，以提高该预定区域115的洁净度。因此，由洁净气源101提供的气体的洁净度应至少等于或高于被洁净区域115所要求的洁净度。例如，被洁净区域115所要求的洁净度为100级(FED STD 209E标准)，即每立方英尺空气中直径大于或等于O. 5微米的杂质颗粒的数量小于100 ;则洁净气源101所提供的气体的洁净度要等于或小于100级，例如为小于50级，或者优选地，小于10级。气浴板103的外壳限定第一稳压腔109的形状。第一稳压腔109的形状不同，其对气体压强以及流速的稳定效果也不同。可以理解，通常而言，第一稳压腔109的容积越大，则其中的气体越容易均匀混合，从而使得流入的气体具有较为稳定的流速与压强。在ー个实施例中，第一稳压腔109的形状为长方体。在其他的实施例中，第一稳压腔109的形状还可以为球形、椭球形、长管状或其他适合的形状。进气ロ 107与气浴孔板111分别地位于第一稳压腔109的两侧。这样，由洁净气源101提供的气体在由进气ロ 107进入气浴板103后，能够流过第一稳压腔109，并进而由气浴孔板111的开孔113排出。气浴板103的外壳还限定了进气ロ 107的形状与数量。根据实施例的不同，气浴板103上可以具有一个或多个进气ロ 107，这些进气ロ 107通过不同的管道连接到调压阀105上。在一个实施例中，气浴板103具有多个进气ロ 107，这些进气ロ 107被均匀地设置在第一稳压腔109的ー侧。均匀设置的多个进气ロ 107可以更均匀地将气体引入第一稳压腔109中，从而进一步提高第一稳压腔109对气体压强与流速的稳定效果；这特别适用于较长的气浴板103。气浴孔板111位于第一稳压腔109的另ー侧，其上具有多个面向被洁净区域115设置的开孔113。这些开孔113的排布方式决定了在被洁净区域115上形成的层流。在图Ia与图Ib所示的实施例中，气浴孔板111具有一行或多行均匀分布的开孔113，其中每ー行的多个开孔113基本上沿被洁净区域115表面的切线方向排布。这样，由气浴板103排出的气体基本上沿被洁净区域115表面的切线方向流动，从而在被洁净区域115表面形成层流，并避免或至少减少在被洁净区域115形成紊流。所形成的层流能够带动被洁净区域115，特别是表面上的杂质颗粒，离开被洁净区域115，从而达到提高该被洁净区域115的局部洁净度的效果。在实际应用中，可以通过调压阀105来调节气体压强。通常而言，在不影响被洁净区域115性能的情况下，气体压强越高，由气浴板103排出到被洁净区域115中的气体流速越快，因而洁净效果也越好。图Ic示出了图Ia与图Ib中的气浴孔板111的结构。如图Ic所示，该气浴孔板111上均匀布满多 行圆形的开孔113，均匀分布的开孔113有利于提高气体流出时的均匀性。可以理解，根据具体实施例的不同，气浴孔板111上开孔113的数量以及形状均可以有所变化，例如可以采用椭圆形、多边形形状的开孔。图2a与图2b示出了根据本实用新型第二实施例的气浴装置200。其中，图2a是该气浴装置200的俯视示意图，图2b是该气浴装置200的侧面示意图。类似于气浴装置100，气浴装置200包括洁净气源201、气浴板203以及调压阀205。此外，气浴装置200还包括抽气模块220，该抽气模块220被设置在被洁净区域215远离气浴板203的ー侧，用于抽取由气浴板203排出的气体和/或被洁净区域215的气体(即被洁净区域215处原有的气体)。如图2a与图2b所示，该抽气模块220包括真空源221 ；真空板223，其与真空源221流体地连通，用于将由气浴板203排出的气体和/或被洁净区域215的气体引向真空源221，其中，真空板223包括真空孔板231，其具有多个开孔233，这些多个开孔233面向被洁净区域215，以抽入由气浴板203排出的气体和/或被洁净区域215的气体；第二稳压腔229，其用于稳定由真空孔板231抽入的气体的流速和压强；以及抽气ロ 227，其耦接到真空源221。具体地，真空源221的压强小于50kPa，例如为25kPa、lOkPa、lkPa、IOOPa或更小。真空源221的压强越小，由真空孔板231抽入的气体的流速越高，即在被洁净区域215形成的层流的流速也越高。在一个实施例中，真空源221是真空泵。真空板223的外壳限定抽气ロ 227、第二稳压腔229以及真空孔板231的形状。其中，抽气ロ 227与真空孔板231位于第二稳压腔229的两侧，从而使得被真空孔板231抽入的气体能够通过第二稳压腔229而流向抽气ロ 227。被抽入的气体在进入第二稳压腔229后，其流速会相应降低。类似于第一稳压腔209，第二稳压腔229的形状不同，其对气体压强以及流速的稳定效果也不同。在一个实施例中，第二稳压腔229的形状为长方体。在其他的实施例中，第二稳压腔229的形状还可以为球形、椭球形、长管状或其他适合的形状。在一个实施例中，真空板223具有多个抽气ロ 227，这些抽气ロ 227均匀地设置在第二稳压腔229的ー侧。均匀设置的多个抽气ロ 227可以更均匀地将气体引入第二稳压腔229中，从而进一步提高第二稳压腔229对气体压强与流速的稳定效果。在一个实施例中，抽气模块220还包括真空过滤器(图中未示出)，其被设置在真空板223与真空源221之间，用于滤除真空板223所抽入的气体中的杂质颗粒，以保护真空源 221。相比于图Ia与图Ib中所示的气浴装置100，由于气浴装置200具有设置在被洁净区域215两侧的两部分，这使得由洁净气源201提供的气体能够通过气源装置200的各个模块而流入真空源221，从而形成完整的气流通路。这种配置特别有利于在被洁净区域215形成流速较为稳定的层流，并避免紊流的形成，从而可以更有效地提高被洁净区域215的局部的洁净度。在一个实施例中，真空板223的开孔233与气浴板203的开孔213对称地分布在被洁净区域215的两侧。这可以提高被洁净区域215处所形成的层流的稳定性。图3a与图3b示出了根据本实用新型第三实施例的真空抽排装置300。其中，图3a是该真空抽排装置300的俯视不意图，图3b是该真空抽排装置300的侧面不意图。如图3a与图3b所示，该真空抽排装置300包括真空源321 ；真空板323，其与真空源321流体地连通，用于将由气浴板303排出的气体和/或被洁净区域315的气体引向真空源321，其中，真空板323包括真空孔板331，其具有多个开孔333，这些多个开孔333面向被洁净区域315，以抽入被洁净区域315的气体，并在被洁净区域315形成层流；第二稳压腔329，其用于稳定由真空孔板331抽入的气体的流速和压强；以及抽气ロ 327，其耦接到真空源321。具体地，真空源321具有低于被洁净区域315压强的压强，例如为25kPa、lOkPa、lkPa、IOOPa或更小。真空源321处的真空使得被洁净区域315处的气体经由真空板331流向真空321。真空孔板331具有多个面向被洁净区域315设置的开孔333。这些开孔333的排布方式决定了在被洁净区域315上形成的层流。在图3a与图3b所示的实施例中，真空孔板331具有一行或多行均匀分布的开孔333，其中每一行的多个开孔333基本上沿被洁净区域315表面的切线方向排布。这样，由真空板333抽入的气体基本上沿被洁净区域315表面的切线方向流动，从而在被洁净区域315表面形成层流，并避免或至少减少在被洁净区域315形成紊流。所形成的层流能够带动被洁净区域315，特别是其表面上的杂质颗粒，离开被洁净区域315，从而达到提高该被洁净区域315的局部洁净度的效果。在实际应用中，可以通过调节真空源321的压强来调节所形成的气体层流的流速。一般而言，真空源321的压强越小，气体层流的流速越高，被洁净区域315的洁净度越高。真空板323的外壳限定抽气ロ 327、第二稳压腔329以及真空孔板331的形状。其中，抽气ロ 327与真空孔板331位于第二稳压腔329的两侧，从而使得被真空孔板331抽入的气体能够通过第二稳压腔329而流向抽气ロ 327。被抽入的气体在进入第二稳压腔329后，其流速会相应降低，这有利于稳定被洁净区域315处的层流。在一个实施例中，第二稳压腔329的形状为长方体。在其他的实施例中，第二稳压腔329的形状还可以为球形、椭球形、长管状或其他适合的形状。在一个实施例中，真空板323具有多个抽气ロ 327，这些抽气ロ 327被均匀地设置在第二稳压腔329的ー侧。均匀设置的多个抽气ロ 327可以更均匀地将气体引入第二稳压腔329中，从而进一步提高第二稳压腔329对气体压强与流速的稳定效果。在图3a与图3b所示的实施例中，该真空抽排装置300还包括真空过滤器325，其被设置在真空板323与真空源321之间，用于滤除真空板323所抽入的气体中的杂质颗粒，以保护真空源321。图4示出了根据本实用新型第四实施例的半导体设备400。如图4所示，该半导体设备400包括用于容纳半导体晶圆441的腔室443，以及洁净装置450。其中该气浴装置450是前述实施例中所示的气浴装置200。可以理解，在其他的实施例中，气浴装置450还可以采用前述实施例中所示的气浴装置100或真空抽排装置300。具体地，半导体晶圆441被承载在基台445上，并被容纳在腔室443内。气浴装置450被设置在半导体晶圆441周围，即气源401、调压阀405以及气浴板403被设置在半导体晶圆441的一侧，而真空源421、真空板423则被设置在半导体晶圆441的另一侧；并且，气浴板403的出风面(即气浴孔板)与真空板423的进风面(即真空孔板)相互平行，均面对半导体晶圆441设置。这样，由气浴板403排出的气体能够被真空板423吸入，并在半导体晶圆441表面形成稳定的层流。所形成的层流可以带走半导体晶圆441表面的杂质颗 粒，从而提高半导体晶圆441表面的洁净度。在图4所示的实施例中，由于该气浴装置450主要用于提高腔室443内部局部区域(即基台445承载面附近)的洁净度，因此气浴板403以及真空板423可以设置在靠近该局部区域的位置，例如设置在腔室443内。在其他的实施例中，气浴板403与真空板423还可以设置在例如腔室443的壁上。可以理解，由于气浴板403与真空板423的位置往往需要针对被洁净区域形状的不同来设置，因此，在一个优选的实施例中，气浴板403与真空板423还可以固定在基台445上，并且可以随基台445的承载面移动而移动，这可以更有效地在被洁净区域上形成层流。可以理解，半导体设备400可以是各种用于半导体制造、测试、封装或其他需要具有较高洁净度的设备。在一个实施例中，半导体设备400是光学薄膜和关键尺寸测量设备。尽管在附图和前述的描述中详细阐明和描述了本实用新型，应认为该阐明和描述是说明性的和示例性的，而不是限制性的；本实用新型不限于所上述实施方式。那些本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。在实用新型的实际应用中，ー个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应理解为对范围的限制。
权利要求1.一种用于提高局部区域洁净度的气浴装置，其特征在于，包括 洁净气源； 气浴板，其通过调压阀与所述洁净气源流体地连通，并排出来自所述洁净气源的气体，其中，所述气浴板包括 进气口，其通过所述调压阀耦接到所述洁净气源； 第一稳压腔，其用于稳定由所述进气口输入的气体的流速和压强；以及气浴孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向被洁净区域，以将所述气体由所述第一稳压腔排向所述被洁净区域，并在所述被洁净区域形成层流。
2.根据权利要求I所述的气浴装置，其特征在于，所述气浴板包括多个进气口，所述多个进气口被均匀地设置在所述第一稳压腔的一侧。
3.根据权利要求I所述的气浴装置，其特征在于，还包括抽气模块，被设置在所述被洁净区域远离所述气浴板的一侧，用于抽取由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体。
4.根据权利要求3所述的气浴装置，其特征在于，所述抽气模块包括 真空源； 真空板，其与所述真空源流体地连通，用于将由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体引向所述真空源，其中，所述真空板包括 真空孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向所述被洁净区域，以抽入由所述气浴板排出的气体和/或被洁净区域的气体； 第二稳压腔，其用于稳定由所述真空孔板抽入的气体的流速和压强；以及 抽气口，其耦接到所述真空源。
5.根据权利要求4所述的气浴装置，其特征在于，所述抽气模块还包括真空过滤器，其设置在所述真空板与所述真空源之间。
6.根据权利要求4所述的气浴装置，其特征在于，所述真空板包括多个抽气口，所述多个抽气口被均匀地设置在所述第二稳压腔的一侧。
7.根据权利要求4所述的气浴装置，其特征在于，所述真空板的开孔与所述气浴板的开孔对称地分布在所述被洁净区域的两侧。
8.一种用于提高局部区域洁净度的真空抽排装置，其特征在于，包括 真空源； 真空板，其与所述真空源流体地连通，用于将被洁净区域的气体引向所述真空源，其中，所述真空板包括 真空孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向所述被洁净区域，以抽入所述被洁净区域的气体，并在所述被洁净区域形成层流； 第二稳压腔，其用于稳定由所述真空孔板抽入的气体的流速和压强；以及 抽气口，其耦接到所述真空源。
9.根据权利要求8所述的真空抽排装置，其特征在于，所述真空抽排装置还包括真空过滤器，其设置在所述真空板与所述真空源之间。
10.根据权利要求8所述的真空抽排装置，其特征在于，所述真空板包括多个抽气口，所述多个抽气口被均匀地设置在所述第二稳压腔的一侧。
11.一种半导体设备，其特征在于，包括用于容纳半导体晶圆的腔室，以及根据权利要求I至7中任一项所述的气浴装置或根据权利要求8至10中任一项所述的真空抽排装置，其中所述气浴板和/或真空板被设置在所述腔室内。
12.根据权利要求11所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体设备是光学薄膜和关键尺寸测量设备。
专利摘要本实用新型涉及一种气浴装置、真空抽排装置以及半导体设备。该气浴装置包括洁净气源；气浴板，其通过调压阀与所述洁净气源流体地连通，并排出来自所述洁净气源的气体，其中，所述气浴板包括进气口，其通过所述调压阀耦接到所述洁净气源；第一稳压腔，其用于稳定由所述进气口输入的气体的流速和压强；以及气浴孔板，其具有多个开孔，所述多个开孔面向被洁净区域，以将所述气体由所述第一稳压腔排向所述被洁净区域，并在所述被洁净区域形成层流。
文档编号H01L21/67GK202585358SQ20122005607
公开日2012年12月5日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者周善淮, 王英, 毕昕 申请人:睿励科学仪器(上海)有限公司