一种喷淋盘的匀气结构和半导体工艺设备的制作方法

本发明涉及半导体，具体涉及了一种喷淋盘的匀气结构，以及一种半导体工艺设备。

背景技术：

1、目前，半导体工艺设备中的喷淋盘大多通过螺栓固定在盖板上，喷淋盘无法活动，工艺气体从盖板的外部通入，然后经过喷淋盘喷淋到反应腔内，以在反应腔内的晶圆表面进行的薄膜沉积工艺。

2、然而，由于现有设备中的喷淋盘和腔体结构的限制，工艺气体通过喷淋盘后，可能出现分布不均的情况，这会直接影响到晶圆表面的膜层沉积的质量。常见的改进手段为，通过增大喷淋盘上的气孔数量和气孔孔径精度来提升通入气体的均匀性。但是，由于受限于半导体工艺设备中的喷淋盘以及腔体结构，气孔数量不能无限制地增多。

3、为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种喷淋盘的匀气技术，能够不受喷淋板和腔体结构的限制，提升通入反应腔内的工艺气体的均匀性，使工艺气体均匀地分布于晶圆表面，从而提升后续晶圆表面的成膜质量。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种喷淋盘的匀气结构和半导体工艺设备，能够不受喷淋板和腔体结构的限制，提升通入反应腔内的工艺气体的均匀性，使工艺气体均匀地分布于晶圆表面，从而提升后续晶圆表面的成膜质量。

3、具体来说，根据本发明的第一方面提供的喷淋盘的匀气结构，包括：盖板，覆盖于反应腔上，所述盖板中包括主磁感线圈，通过接入电流产生第一旋转磁场；以及喷淋盘，可活动地设置于所述盖板的下方，所述喷淋盘上包括s极磁极和/或n极磁极，所述s极磁极和/或所述n极磁极经由所述第一旋转磁场产生的驱动力进行旋转，以带动所述喷淋盘绕其中轴旋转，使工艺气体经由所述喷淋盘旋转扩散喷淋到所述反应腔内。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述盖板的表面包括至少两对所述主磁感线圈，通过改变各对所述主磁感线圈接入的电流参数，用以调节所述喷淋盘的旋转速度和/或旋转方向。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电流参数包括接入的电流方向、电流大小，以及电流频率。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述喷淋盘内包括交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极，所述主磁感线圈接入交流电，以产生与所述交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极对应相反的磁极，形成所述第一旋转磁场。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极呈放射型设置于所述喷淋盘内，或设置于所述喷淋盘内的盘体边缘。

8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述喷淋盘内包括s极磁极或n极磁极，所述主磁感线圈按照预设频率接入直流电，并改变所述电流方向，以产生与所述s极磁极或n极磁极相反的磁极，形成所述第一旋转磁场。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述喷淋盘通过支撑环配置于所述盖板的下方，并且所述喷淋盘的底部与所述支撑环之间设有平面推力轴承，用于支持所述喷淋盘可活动地旋转。

10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述喷淋盘与所述支撑环之间包括磁流体，用以在所述喷淋盘旋转时密封所述喷淋盘和所述支撑环。

11、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述匀气结构还包括：辅磁感线圈，设置于所述盖板中，且位于匀气盘的上方，通过接入电流产生第二旋转磁场；以及所述匀气盘，可活动地设置于所述盖板和所述喷淋盘之间，所述匀气盘上包括s极磁极和/或n极磁极，所述s极磁极和/或n极磁极体经由所述第二旋转磁场产生的驱动力进行旋转，以带动所述匀气盘绕其中轴旋转，使工艺气体经由所述匀气盘旋转扩散进入所述喷淋盘。

12、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述匀气盘由带磁材料或磁极可吸附材料制成，其对应的所述辅磁感线圈的内芯采用磁性材料，以使所述磁感线圈与所述匀气盘之间的磁力大于所述匀气盘的重力，所述匀气盘悬浮在所述盖板和所述喷淋盘之间。

13、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述匀气结构还包括：次磁感线圈，设置于所述盖板中，且位于抽气环的上方，通过接入电流产生第三旋转磁场；以及所述抽气环，可活动地设置于所述喷淋盘的下端，所述抽气环上包括s极磁极和/或n极磁极，所述s极磁极和/或n极磁极经由所述第三旋转磁场产生的驱动力进行旋转，以带动所述抽气环绕其中轴旋转，使工艺气体经由所述抽气环旋转抽离所述反应腔。

14、此外，根据本发明的第二方面提供的上述半导体工艺设备，包括：反应腔，其内部放置晶圆，用于进行沉积工艺；以及本发明的第一方面提供的上述喷淋盘的匀气结构，覆盖于所述反应腔的上方，用以向所述反应腔内旋转扩散地喷淋所述沉积工艺所需的工艺气体。

技术特征：

1.一种喷淋盘的匀气结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的匀气结构，其特征在于，所述盖板的表面包括至少两对所述主磁感线圈，通过改变各对所述主磁感线圈接入的电流参数，用以调节所述喷淋盘的旋转速度和/或旋转方向。

3.如权利要求2所述的匀气结构，其特征在于，所述电流参数包括接入的电流方向、电流大小，以及电流频率。

4.如权利要求3所述的匀气结构，其特征在于，所述喷淋盘内包括交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极，所述主磁感线圈接入交流电，产生与所述交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极对应相反的磁极，形成所述第一旋转磁场。

5.如权利要求4所述的匀气结构，其特征在于，所述交替分布的所述s极磁极和所述n极磁极呈放射型设置于所述喷淋盘内，或设置于所述喷淋盘内的盘体边缘。

6.如权利要求3所述的匀气结构，其特征在于，所述喷淋盘内包括所述s极磁极或所述n极磁极，所述主磁感线圈按照预设频率接入直流电，并改变所述电流方向，以产生与所述s极磁极或所述n极磁极相反的磁极，形成所述第一旋转磁场。

7.如权利要求1所述的匀气结构，其特征在于，所述喷淋盘通过支撑环配置于所述盖板的下方，并且所述喷淋盘的底部与所述支撑环之间设有平面推力轴承，用于支持所述喷淋盘可活动地旋转。

8.如权利要求7所述的匀气结构，其特征在于，所述喷淋盘与所述支撑环之间包括磁流体，用以在所述喷淋盘旋转时密封所述喷淋盘和所述支撑环。

9.如权利要求1所述的匀气结构，其特征在于，所述匀气结构还包括：

10.如权利要求9所述的匀气结构，其特征在于，所述匀气盘由带磁材料或磁极可吸附材料制成，其对应的所述辅磁感线圈的内芯采用磁性材料，以使所述磁感线圈与所述匀气盘之间的磁力大于所述匀气盘的重力，所述匀气盘悬浮在所述盖板和所述喷淋盘之间。

11.如权利要求1所述的匀气结构，其特征在于，所述匀气结构还包括：

12.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种喷淋盘的匀气结构和半导体工艺设备。匀气结构包括：盖板，覆盖于反应腔上，所述盖板中包括主磁感线圈，通过接入电流产生第一旋转磁场；以及喷淋盘，可活动地设置于所述盖板的下方，所述喷淋盘上包括S极磁极和/或N极磁极，所述S极磁极和/或所述N极磁极经由所述第一旋转磁场产生的驱动力进行旋转，以带动所述喷淋盘绕其中轴旋转，使工艺气体经由所述喷淋盘旋转扩散喷淋到所述反应腔内。通过上述匀气结构，能够不受喷淋板和腔体结构的限制，提升通入反应腔内的工艺气体的均匀性，使工艺气体均匀地分布于晶圆表面，从而提升后续晶圆表面的成膜质量。技术研发人员：赵坤,吴凤丽,杨华龙,张启辉受保护的技术使用者：拓荆科技（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20