进气机构和半导体工艺设备的制作方法

本申请属于半导体加工技术领域，具体涉及一种进气机构和半导体工艺设备。

背景技术：

为提升产品性能，在加工半导体时，对刻蚀等工艺均匀性的要求也越来越高。而影响工艺均匀性的因素有很多，包括气体分布情况和温度分布情况等，对应地，可以通过改变气体分布或温度分布等情况，实现调节工艺均匀性的目的。但是，影响工艺均匀性的因素中，大多数受限于设备本身而无法调节。以气体分布情况为例，目前的半导体设备中，通常借助进气机构向工艺腔内输送工艺气体，进气机构通常设有一个进气孔和多个出气孔，通过多个出气孔向工艺腔输送工艺气体，由于出气孔的位置和截面积通常为固定地，且各出气孔一并接收来自同一进气孔的工艺气体，导致多个出气孔对应于工艺腔中的多个不同区域的气体流量无法单独调节，限缩了半导体加工过程中工艺均匀性的调节手段。

技术实现要素：

本申请公开一种进气机构和半导体工艺设备，能够缓解目前半导体加工过程中工艺均匀性调节手段较少的问题。

为了解决上述问题，本申请实施例是这样实现地：

第一方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备中工艺腔室的进气机构，其包括：第一盖体和第二盖体，所述第一盖体与所述第二盖体连接，配合构成一混气腔；

所述第一盖体的顶部设有与所述混气腔连通的进气孔，所述第二盖体的底部设有多个与所述混气腔连通的安装槽，所述安装槽的底部设有出气孔，所述出气孔连通所述安装槽和所述工艺腔室的工艺腔，至少一个所述安装槽内设置有调节件，所述调节件用于调节所述出气孔的有效出气截面积。

第二方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，其包括工艺腔室和上述进气机构。

本申请公开一种进气机构和半导体工艺设备，进气机构能够与半导体工艺设备中的工艺腔连通，以向工艺腔内输送工艺气体。进气机构包括第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体连接，配合构成一混气腔。第一盖体的顶部设有与混气腔连通的进气孔，第二盖体的底部设有多个与混气腔连通的安装槽，安装槽的底部设有出气孔，出气孔连通安装槽和工艺腔，从而使半导体工艺设备之外的工艺气体能够通过进气孔经混气腔、安装槽和出气孔被通入至工艺腔之内，实现通过进气机构向工艺腔内输送工艺气体的目的。并且，至少一个安装槽内设有调节件，调节件能够调节出气孔的有效出气截面积，从而在调节件的调节下，通过改变出气孔的有效出气截面积，进而改变该出气孔的出气速率，实现改变工艺腔中对应位置处的气体分布情况的目的，以通过改变气体分布情况的方式，调节半导体的工艺均匀性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例公开的进气机构的结构示意图；

图2是图1示出的结构沿a-a向的剖面示意图；

图3是本申请实施例公开的进气机构中包括调节件的部分结构的示意图；

图4是本申请实施例公开的进气机构中调节件在另一方向上的示意图；

图5是本申请实施例公开的进气机构中第二盖体的结构示意图；

图6是本申请实施例公开的进气机构中第二盖体的剖面示意图；

图7是本申请实施例公开的进气机构中第二盖体中部分结构的剖面放大图；

图8是本申请实施例公开的进气机构中调节件与第二盖体中安装槽的配合示意图。

附图标记说明：

100-调节件、110-连通孔、

300-第一盖体、301-主体部、302-安装部、310-进气孔、330-混气槽、

500-第二盖体、511-安装槽、512-出气孔、530-混气槽、550-位置标识、570-安装孔、

710-密封圈、730-缓冲垫、750-连接件、770-密封件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。

如图1-图8所示，本申请实施例公开一种进气机构，该进气机构可以应用在半导体工艺设备中，且与半导体工艺设备的工艺腔室连通，从而通过该进气机构向工艺腔室内输送工艺气体。进气机构包括第一盖体300和第二盖体500。

其中，第一盖体300和第二盖体500连接，配合构成一混气腔，具体地，第一盖体300和第二盖体500均可以采用金属等硬质材料制成，以保证整个进气机构具有较好的结构可靠性。第一盖体300和第二盖体500的具体形状和尺寸等参数可以根据实际需求确定，此处不作限定。

第一盖体300和第二盖体500可以通过箍件等方式连接在一起，可选地，在本申请中一具体实施例中，第一盖体300和第二盖体500可以通过螺栓等连接件750连接为一体，一方面保证二者之间的连接可靠性相对较高，另一方面可以在一定程度上降低第一盖体300和第二盖体500之间的连接难度。

另外，进气孔310设置在第一盖体300上，出气孔512设置在第二盖体500上，通过在第一盖体300和第二盖体500中的至少一者上设置具有开孔的腔体，可以在第一盖体300与第二盖体500相互连接之后，保证进气孔310和出气孔512均能够与前述腔体连通，以形成混气腔，至于所形成混气腔的尺寸和形状等，本文不作限定。

如图1所示，第一盖体300的顶部设有与混气腔连通的进气孔310，从而在进行加工工艺的过程中，能够使进气机构之外的工艺气体通过进气孔310被通入至混气腔内，进气孔310可以通过钻加工等方式形成在第一盖体300上，且连通混气腔和第一盖体300之外，当然，进气孔310还可以在第一盖体300的形成过程中直接形成。

如图5至图7所示，第二盖体500的底部设有多个与混气腔连通的安装槽511，安装槽511的底部设置出气孔512，出气孔512连通安装槽511和工艺腔室的工艺腔，从而在进行加工工艺的过程中，使混气腔内的工艺气体能够借助设置在安装槽511底部的出气孔512被送入至工艺腔室的工艺腔中，进而使工艺气体能够参与工艺过程。

具体地，安装槽511的数量可以为两个、三个、四个或更多个，在进气机构的尺寸不变的情况下，安装槽511的数量越多，安装槽511的分布情况会相对更均匀，从而在控制进气的过程中，能够使工艺气体的均匀性更好。当然，在安装槽511的数量增多的情况下，亦会对整个进气机构的加工难度产生不利影响，进而，在进气机构的设计过程中，可以根据工艺需求等实际情况，折中地确定安装槽511的数量和各安装槽511的尺寸。

出气孔512可以通过钻加工等方式形成于安装槽511的底部，出气孔512的形状和截面积等参数均可以根据实际情况确定。当然，为了保证本申请实施例公开的进气机构的送气速率能够改变，需要使出气孔512的有效出气面积小于安装槽511的截面积，从而使下文中提及的调节件100能够通过改变与进气孔310连通的面积，改变该出气孔512的实际出气面积。其中，出气孔512的有效出气面积可以认为是出气孔512的横截面中面积最小的截面的面积。

如上所述，为了使本申请实施例公开的进气机构中出气孔512的有效出气面积能够被改变，本申请实施例公开的进气机构中，至少一个安装槽511内设置有调节件100，调节件100能够调节出气孔512的有效出气截面积。

具体地，调节件100设有连通孔110，从而保证混气腔内的工艺气体能够通过连通孔110被送入至出气孔512，并最终使工艺气体能够被通入至工艺腔内。为了使调节件100具备调节出气孔512有效出气面积的能力，连通孔110的数量可以为一个，且使连通孔110的截面积能够被调节。更具体地，可以使调节件100内置孔径调节结构，且通过驱动机构控制前述孔径调节结构改变其与连通孔的相对位置，从而改变连通孔110与出气孔512之间的连通面积，并最终达到改变出气孔512的有效出气截面积的目的。当然，调节件100还可以采用其他结构，考虑文本简洁，此处不再一一列举。

本申请公开一种进气机构和半导体工艺设备，进气机构能够与半导体工艺设备中的工艺腔连通，以向工艺腔内输送工艺气体。进气机构包括第一盖体300和第二盖体500，第一盖体300和第二盖体500连接，配合构成一混气腔。第一盖体300的顶部设有与混气腔连通的进气孔310，第二盖体500的底部设有多个与混气腔连通的安装槽511，安装槽511的底部设有出气孔512，出气孔512连通安装槽511和工艺腔，从而使半导体工艺设备之外的工艺气体能够通过进气孔310经混气腔、安装槽511和出气孔512被通入至工艺腔之内，实现通过进气机构向工艺腔内输送工艺气体的目的。并且，至少一个安装槽511内设有调节件100，调节件100能够调节出气孔512的有效出气截面积，从而在调节件100的调节下，通过改变出气孔512的有效出气截面积，进而改变该出气孔512的出气速率，实现改变工艺腔中对应位置处的气体分布情况的目的，以通过改变气体分布情况的方式，调节半导体的工艺均匀性。

在本申请的另一实施例中，如图3和图4所示，调节件100呈柱状，调节件100上设有多个截面面积不同的连通孔110，多个连通孔110择一地与出气孔512连通，出气孔512的有效出气截面积随与出气孔512连通的连通孔110的变化而变化。

具体地，出气孔512的形状可以根据出气孔512在安装槽511的槽底的位置等参数确定。例如，在出气孔512位于安装槽511的槽底的中心的情况下，则出气孔512不能为圆形结构，从而保证在调节件100相对安装槽511转动之后，能够改变调节件100上连通孔110与出气孔512之间的连通面积。相对应地，多个连通孔110的形状亦可以根据出气孔512的位置和形状等参数确定，以在与出气孔512连通的连通孔110不同的情况下，达到改变出气孔512与连通孔110之间的连通面积的目的，进而改变出气孔512的有效出气截面积。

在上述实施例中，调节件100和安装槽511的形状可以不同，例如，安装槽511可以为圆柱状空腔，调节件100可以为棱柱状结构件，在需要调节出气孔512的有效出气截面积的情况下，可以通过旋转调节件100的方式，改变与出气孔512连通的连通孔110。或者，调节件100和安装槽511的形状也可以相同，例如调节件100和安装槽511均可以为棱柱状结构件，在需要调节出气孔512的有效出气截面积的情况下，可以通过将调节件100自安装槽511内拔出，旋转预设角度之后再装回至安装槽511内，或者，也可以通过缩小调节件100的尺寸，使调节件100可以在与其形状相同的安装槽511内转动。

在本申请的另一实施例中，可选地，如图8所示，调节件100和安装槽511均呈圆柱状，且调节件100和安装槽511同轴设置，这可以保证调节件100能够相对安装槽511转动，从而改变与出气孔512连通的连通孔110，这种调节方式的难度相对较小，且可以使调节件100与安装槽511之间配合得更紧密，尽量防止混气腔内的工艺气体直接经调节件100与安装槽511之间的边缘流动至出气孔512，保证进气的精准性。

同时，在上述情况下，为了保证调节件100在转动之后，能够改变与出气孔512连通的连通孔110，如图5所示，出气孔512可以偏心设置在安装槽511的底部，在这种情况下，可以使多个连通孔110围绕调节件100的轴线间隔设置，从而在调节件100转动时，能够使不同的连通孔110分别与出气孔512连通，且由于多个连通孔110的截面面积不同，进而可以改变出气孔512的有效出气截面积。

在采用上述技术方案的情况下，当需要调节出气孔512的有效出气截面积时，仅需通过转动调节件100的方式，改变多个连通孔110中与出气孔512对应的连通孔110的位置即可，降低调节件100的操控难度；并且，在出气孔512偏心设置在安装槽511的底部的情况下，能够更容易地设置调节件100上的连通孔110的位置，从而降低整个进气机构的设计难度，且可以进一步提升连通孔110与出气孔512之间的配合可靠性，提升进气的精准程度。

基于上述实施例，更进一步地，可以使出气孔512和多个连通孔110均为圆柱孔，在这种情况下，一方面可进一步降低出气孔512和连通孔110的加工难度，另一方面可以降低工艺气体在连通孔110和出气孔512内的流动难度，还可以在一定程度上提升送气效率，且更容易控制各出气孔512在工艺腔中对应的设置位置，从而可以更容易地提升工艺腔内的气体分布均匀程度。

当然，为了保证调节件100仍具备调节出气孔512的有效出气截面积的能力，可以使各连通孔110的孔径互异，且使出气孔512的孔径大于任一连通孔110的孔径，从而随调节件100的转动，改变与出气孔512连通的连通孔110时，能够借助连通孔110不同的截面面积，达到改变出气孔512的有效出气截面积的目的。具体地，多个连通孔110的孔径可以根据实际需求灵活选定，且连通孔110的数量以及连通孔110的分布位置均可以根据多个连通孔110的孔径等具体情况适应性设置，此处不作限定。

另外，在需要调节与出气孔512连通的连通孔110的情况下，可以根据预先确定的连通孔110的数量、各连通孔110的孔径和所在位置等参数，使调节件100相对安装槽511转动对应的角度。更具体地，可以为各安装槽511的出气孔512设置位置标识550，在转动调节件100的情况下，可以借助位置标识550，使所需的调节件100的连通孔110能够与出气孔512连通，这可以降低调节件100的调节难度，且可以提升调节件100的调节精度，能够尽量保证调节件100的连通孔110的轴线尽可能得与出气孔512的轴线重合，使出气孔512的有效出气截面积等于与之对应的连通孔110的截面积。同时，位置标识550还可以用于标定第二盖体500在工艺腔室上的安装位置和角度，进而确定各连通孔110在工艺腔室上部的分布位置。

可选地，如图5所示，第二盖体500为圆形结构件，多个安装槽511围绕第二盖体500的轴线均匀分布，且可以使任一出气孔512的中心与其所在的安装槽511的中心的连线穿过第二盖体500的中心。在这种情况下，基于安装槽511与第二盖体500之间的相对位置，亦可以判断设置在该安装槽511上的出气孔512的位置，进而可以减少出气孔512的位置标识550的设置数量，进一步降低整个进气机构的加工难度。

如上所述，调节件100和安装槽511的形状可以相同，在这种情况下，为了提升调节件100与安装槽511的槽壁之间的配合可靠性，可选地，调节件100的侧壁上可以设置有密封圈710，如图3和图8所示，密封圈710夹设在调节件100的侧壁和安装槽511的侧壁之间。具体地，密封圈710可以采用橡胶等柔性材料制成，借助密封圈710可以提升调节件100与安装槽511的侧壁之间的密封效果，从而进一步防止混气腔内的气体自调节件100和安装槽511之间的缝隙进入至出气孔512，从而对进气机构的进气精度产生不利影响。

进一步地，可以在调节件100的侧壁上设置限位槽，限位槽为环形结构件，在安装密封圈710的过程中，可以将密封圈710安装在限位槽内，从而借助限位槽在调节件100的轴向上为密封圈710提供限位作用，防止调节件100和安装槽511相互组装的过程中，密封圈710出现错位和扭转等情况，保证调节件100与安装槽511之间能够形成较为稳定和可靠的密封配合关系。

如上所述，第一盖体300和第二盖体500连接，配合构成一混气腔，具体地，可以在第一盖体300朝向第二盖体500的一侧，和/或第二盖体500朝向第一盖体300的一侧设置混气槽，混气槽中与槽底相对的一侧为槽口。第一盖体300和第二盖体500均可以为板状结构件，通过使第一盖体300和第二盖体500相互盖合，可以使混气槽构成混气腔。

更具体来说，在第一盖体300和第二盖体500中的一者上设置有混气槽的情况下，通过与另一者连接，可以借助另一者的板面封堵混气槽的槽口，形成混气腔；或者，在第一盖体300和第二盖体500上均设有混气槽的情况下，通过使两个混气槽倒扣设置，亦可以保证混气腔能够可靠地形成。其中，混气腔的形状和深度等尺寸均可以根据多个安装槽511的分布情况等实际情况确定，此处不作限定。

进一步地，为了保证第一盖体300和第二盖体500相互连接形成的混气腔具有较好的密封性能，如图1所示，本申请实施例公开的进气机构还可以包括密封件770，密封件770夹设在第一盖体300和第二盖体500之间。具体地，密封件770可以为橡胶类密封环，且使密封件770位于混气槽的外周，可以保证密封件770能够为第一盖体300和第二盖体500提供可靠的密封效果，从而保证所形成的混气腔的气密性更好。

在组装第一盖体300和第二盖体500的过程中，可以通过使第一盖体300和第二盖体500挤压密封件770的方式，进一步提升第一盖体300和第二盖体500之间的密封性能。可选地，为了防止在组装过程中密封件770产生位移或扭转变形等，可以在第一盖体300和/或第二盖体500上设置限位槽，通过使密封件770的一部分容纳在限位槽内，且使密封件770的一部分位于限位槽之外，即可在为密封件770提供限位的同时，仍可以保证第一盖体300和第二盖体500之间能够通过密封件770形成较好的密封关系。

如上所述，第一盖体300和第二盖体500均可以为板状结构件，在本申请的另一实施例中，可选地，如图1、图2、图5和图6所示，第二盖体500为板状结构件，且第二盖体500朝向第一盖体300的一侧表面上设置有混气槽530。如图1所示，第一盖体300可以包括主体部301和安装部302，主体部301朝向第二盖体500的一侧表面上设置有另一混气槽330，安装部302连接在主体部301的外周，且安装部302与第二盖体500连接，从而使第一盖体300能够与第二盖体500形成稳定的连接关系。为了提升第一盖体300的整体结构强度，主体部301和安装部302可以采用一体成型的方式形成，安装部302和第二盖体500上均可以设置有安装孔570，安装部302可以通过螺栓等连接件750与第二盖体500连接为一体。

在第一盖体300和第二盖体500的连接过程中，第一盖体300中的主体部301能够伸入并容纳至第二盖体500上的混气槽530中，当然，在混气槽530的形状和尺寸发生改变的情况下，可以使主体部301的全部或一部分容纳至第二盖体500的混气槽530中。并且，由于主体部301上的混气槽330设置在朝向第二盖体500的一侧，第二盖体500上的混气槽530设置在朝向主体部301的一侧，从而在主体部301容纳至混气槽530中时，即能够使主体部301上的混气槽330与第二盖体500上的混气槽530配合构成混气腔。

在采用上述技术方案的情况下，将主体部301安装至第二盖体500的混气槽530中，即可使第一盖体300和第二盖体500形成精准的待装配状态，这可以在一定程度上降低第一盖体300和第二盖体500之间的连接难度。并且，沿垂直于混气槽530的轴向的方向，第二盖体500能够通过混气槽530为第一盖体300提供限位作用，这可以进一步提升第一盖体300和第二盖体500之间的连接可靠性，且为了提升混气腔的密封可靠性，可以在第一盖体300和第二盖体500之间设置密封件770，在第一盖体300与第二盖体500沿垂直于混气槽330轴向的方向相互限位的情况下，可以进一步提升密封件770的密封性能。

可选地，第一盖体300和第二盖体500为石英结构件或陶瓷结构件，从而尽量防止工艺气体或工艺腔内的粒子等与第一盖体300和第二盖体500发生化学反应而产生污染物。为了防止第一盖体300和第二盖体500在组装过程中可能因相互压紧而出现挤压碎裂的情况，可选地，如图1所示，第一盖体300和第二盖体500之间还设有缓冲垫730，缓冲垫730可以采用橡胶或泡棉等柔性材料制成，缓冲垫730能够提供的缓冲作用和一定的密封性能，一方面保证第一盖体300和第二盖体500可以稳定地相互连接，另一方面还可以提升混气腔的气密性。

基于上述任一实施例提供的进气机构，本申请实施例还提供一种半导体工艺设备，其包括工艺腔室和上述任一实施例公开的进气机构，进气机构安装至工艺腔室，以通过进气机构向工艺腔室的工艺腔内输送工艺气体。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。