工艺腔室及其进气组件的制作方法

本申请涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种工艺腔室及其进气组件。

背景技术：

1、半导体集成电路不断向更高的器件集成度、更高的运算效率及更低的运行功耗方向发展。随着芯片单元特征尺寸的不断缩小，对刻蚀工序、膜层沉积工艺、图形化等制程的要求越来越高。在半导体晶圆加工的过程中，单片晶圆内的加工均匀性直接影响了芯片加工的一致性及良率，因此本领域内对加工均匀性的要求也越来越高。

2、刻蚀及镀膜工艺过程对等离子体的分布和工艺均匀性的要求越来越高，而腔室内的气流场分布的均匀性直接影响着等离子体的分布。为获得均匀的等离子体分布，等离子化学气相沉积设备及刻蚀设备一般采用腔室顶部进气、腔室边缘进气，或同时采用两种进气方式向腔室通入反应气体，并均设计相应的匀流腔以使工艺气体在腔室内的均匀分布。

3、现有的匀流腔往往结构复杂，对加工精度要求较高。且一旦安装完成就极难拆卸清洗。与此同时，为达到更多腔室进气口的设计，进一步加大了结构的复杂度及加工难度，难以有效保证气流场的均匀性。结构的复杂度加大了产生颗粒的风险，影响了芯片良率。

4、因此，如何提供一种结构简单、气流场均匀性好的进气组件是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种工艺腔室及其进气组件，其能够实现结构简单，且能够通过两次匀流使气流场分布更加均匀。

2、为实现本申请的目的而提供一种进气组件，用于向工艺腔室提供气体，所述进气组件包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体均呈环状，所述第二腔体设置在所述第一腔体内；

3、所述第二腔体内具有沿其周向延伸的匀流腔，所述第二腔体的外壁与所述第一腔体的内壁间形成缓冲腔；

4、所述第一腔体具有沿其周向分布的多个第一出气孔，所述第一出气孔用于连通所述缓冲腔和所述工艺腔室的内部；

5、所述第二腔体具有沿其周向分布的多个第二出气孔，所述第二出气孔连通所述匀流腔和所述缓冲腔；

6、所述第二腔体具有用于连通所述匀流腔和进气管路的进气口。

7、在一些实施例中，所述第二出气孔关于所述第二腔体的预设直径对称分布，所述预设直径经过所述进气口的中心；

8、在所述第二腔体周向上，由所述进气口向远离所述进气口的方向，相邻两个所述第二出气孔之间的距离呈减小趋势；和/或

9、在所述第二腔体周向上，由所述进气口向远离所述进气口的方向，所述第二出气孔的孔径呈增大趋势。

10、在一些实施例中，多个所述第一出气孔沿所述第一腔体的周向均匀分布；和/或

11、多个所述第二出气孔沿所述第二腔体的周向分布形成至少一组第二出气孔组，当所述第二出气孔组的数量大于或等于两组时，各个所述第二出气孔组沿垂直所述第二腔体所在平面的方向分布。

12、在一些实施例中，所述第一出气孔位于所述第一腔体朝向所述第一腔体轴线的侧壁上，所述第二出气孔位于所述第二腔体背离所述第一出气孔的侧壁上。

13、在一些实施例中，还包括进气管，所述进气管连接在所述第二腔体的所述进气口处，所述第一腔体具有与用于避让所述进气管的避让孔，所述进气管穿过所述避让孔，用于连接所述进气管路；

14、所述进气管的外壁与所述避让孔密封连接。

15、在一些实施例中，还包括与所述第一腔体连接的多个喷射导管，所述多个喷射导管与所述多个第一出气孔的位置一一对应；所述喷射导管用于限制所述第一出气孔输出的所述气体的流动方向。

16、在一些实施例中，所述第二出气孔的孔径大于或等于0.1mm。

17、在一些实施例中，所述第二腔体的外壁和第一腔体的内壁之间的距离大于或等于0.1mm。

18、在一些实施例中，所述喷射导管包括连接部和输出部，所述连接部插入所述第一出气孔，且与所述第一出气孔连接，所述输出部位于所述第一出气孔外侧，所述输出部的外径大于所述连接部的外径，以形成与所述第一腔体外壁贴合的限位面。

19、在一些实施例中，所述喷射导管的侧壁设有喷射孔。

20、本申请还提供了一种工艺腔室，包括腔室本体和上述任意一种所述的进气组件；

21、所述进气组件与所述腔室本体的腔壁固定，且所述多个第一出气孔与所述腔室本体的内部连通，所述多个第一出气孔用于向所述腔室本体的内部提供气体。

22、本申请具有以下有益效果：

23、本申请提供的进气组件，用于向工艺腔室提供气体，进气组件包括第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体均呈环状，第二腔体设置在第一腔体内；第二腔体内具有沿其周向延伸的匀流腔，第二腔体的外壁与第一腔体的内壁间形成缓冲腔；第一腔体具有沿其周向分布的多个第一出气孔，第一出气孔用于连通缓冲腔和工艺腔室的内部；第二腔体具有沿其周向分布的多个第二出气孔，第二出气孔连通匀流腔和缓冲腔；第二腔体具有用于连通匀流腔和进气管路的进气口。

24、进气组件整体呈环状，结构简单，便于加工和拆装。工艺气体先进入匀流腔进行一次匀流，然后穿过第二出气孔进入缓冲腔，并在缓冲腔中进行二次匀流，最后穿过第一出气孔进入工艺腔室内部。工艺气体经过两次匀流可提高气流场的均匀性，进而提高加工的一致性及良率。

25、本申请还提供了一种包括上述进气组件的工艺腔室，并具有上述优点。

技术特征：

1.一种进气组件，用于向工艺腔室提供气体，其特征在于，所述进气组件包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体均呈环状，所述第二腔体设置在所述第一腔体内；

2.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，所述第二出气孔关于所述第二腔体的预设直径对称分布，所述预设直径经过所述进气口的中心；

3.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，多个所述第一出气孔沿所述第一腔体的周向均匀分布；和/或

4.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，所述第一出气孔位于所述第一腔体朝向所述第一腔体的轴线的侧壁上，所述第二出气孔位于所述第二腔体背离所述第一出气孔的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的进气组件，其特征在于，还包括进气管，所述进气管连接在所述第二腔体的所述进气口处，所述第一腔体具有与用于避让所述进气管的避让孔，所述进气管穿过所述避让孔，用于连接所述进气管路；

6.根据权利要求1至5任意一项所述的进气组件，其特征在于，还包括与所述第一腔体连接的多个喷射导管，所述多个喷射导管与所述多个第一出气孔的位置一一对应；所述喷射导管用于限制所述第一出气孔输出的所述气体的流动方向。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的进气组件，其特征在于，所述第二出气孔的孔径大于或等于0.1mm。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的进气组件，其特征在于，所述第二腔体的外壁和第一腔体的内壁之间的距离大于或等于0.1mm。

9.根据权利要求6所述的进气组件，其特征在于，所述喷射导管包括连接部和输出部，所述连接部插入所述第一出气孔，且与所述第一出气孔连接，所述输出部位于所述第一出气孔外侧，所述输出部的外径大于所述连接部的外径，以形成与所述第一腔体外壁贴合的限位面。

10.根据权利要求6所述的进气组件，其特征在于，所述喷射导管的侧壁设有喷射孔。

11.一种工艺腔室，其特征在于，包括腔室本体和权利要求1至10任意一项所述的进气组件；

技术总结
本申请提供一种工艺腔室及其进气组件，属于半导体制造领域，进气组件包括第一腔体和第二腔体，二者均呈环状，第二腔体设置在第一腔体内；第二腔体内具有匀流腔，第二腔体的外壁与第一腔体的内壁间形成缓冲腔；第一腔体具有沿其周向分布的多个第一出气孔，第一出气孔用于连通缓冲腔和工艺腔室的内部；第二腔体具有多个第二出气孔，第二出气孔连通匀流腔和缓冲腔；第二腔体具有用于连通匀流腔和进气管路的进气口。进气组件整体呈环状，结构简单，便于加工和拆装。气体在缓冲腔中进行二次匀流，最后穿过第一出气孔进入工艺腔室内部。气体经过两次匀流可提高气流场的均匀性，进而提高加工的一致性及良率。

技术研发人员：兰立广
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1