CN104733274B - 反应腔室及等离子体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种反应腔室及等离子体加工设备，反应腔室包括透明窗、上盖机构和固定机构，透明窗叠置在反应腔室侧壁的上表面上，上盖机构设置在透明窗的上方，且上盖机构用于打开或者关闭反应腔室，固定机构包括底座和压环，底座和压环均采用环形结构，压环的靠近其环孔的环形部分的下表面叠置在透明窗上表面的边缘区域，底座的靠近其环孔的环形部分的上表面叠置在透明窗下表面的边缘区域，压环与底座相固定，以实现将透明窗固定在压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和底座的靠近其环孔的环形部分的上表面之间，并且底座与上盖机构固定连接。本发明提供的反应腔室，可以提高透明窗的使用寿命，从而可以提高经济效益。

Description

反应腔室及等离子体加工设备
技术领域
本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种反应腔室及等离子体加工设备。
背景技术
物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，以下简称PVD）技术或者磁控溅射技术是微电子领域常用的加工技术，其采用物理方法沉积薄膜（例如，铝、铜等金属薄膜），以获得金属接触、金属互连线等。
通常，PVD设备包括去气腔室，用于对基片完成去气工艺，具体地，将基片加热至300℃～350℃左右，以去除基片表面的水气和其他易挥发的杂质。图1为现有的去气腔室的结构示意图。请参阅图1，该去气腔室10包括上盖机构11、透明窗12和加热基座13.其中，透明窗12叠置在反应腔室10侧壁的上表面上，具体地，在去气腔室10侧壁的上表面上设置有树脂垫块14，透明窗12叠置在该树脂垫块14上，且在透明窗12和反应腔室10侧壁上表面之间设置有密封圈15，用于对二者之间的间隙进行密封，以保证反应腔室10的密封性；上盖机构11设置在透明窗12的上方，其包括加热灯111，加热灯111发出的红外光透过该透明窗12对位于反应腔室10内的基片进行加热，透明窗12采用耐高温且透明的材料制成，耐高温且透明的材料包括石英；加热基座13设置在反应腔室10内，用于承载基片并对位于其上的基片进行加热，借助加热基座13和加热灯111将基片加热至工艺所需的温度，以完成工艺。
然而，采用上述去气腔室在实际应用中不可避免的会存在以下问题：
其一，在对去气腔室10进行调试维护时，使去气腔室10内气压大于大气压，采用吸盘吸附透明窗12并将透明窗12移开，在对去气腔室10调试维护完成之后，再采用吸盘吸附透明窗12并将透明窗12移回，由于在对去气腔室10进行调试维护时需要采用吸盘将透明窗12移开和移回，往往造成透明窗12与腔室的其他部件发生碰撞，这会对透明窗12造成损伤，从而减小了透明窗12的使用寿命；
其二，由于透明窗12叠置在去气腔室10侧壁的上表面上，因而当去气腔室10内的气压过冲时使得透明窗12弹起与位于其上方的加热灯111进行碰撞，造成透明窗12和加热灯111受损，从而减低了透明窗12和加热灯111的使用寿命。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种反应腔室及等离子体加工设备，其不仅可以避免透明窗与其他部件发生碰撞，而且可以防止在反应腔室内的气压过冲时透明窗弹起与加热灯进行碰撞，从而可以提高透明窗的使用寿命，进而可以提高经济效益。
本发明提供一种反应腔室，包括透明窗、上盖机构和固定机构，所述透明窗叠置在所述反应腔室侧壁的上表面上，所述上盖机构设置在所述透明窗的上方，且所述上盖机构用于打开或者关闭所述反应腔室，所述固定机构包括底座和压环，所述底座和所述压环均采用环形结构，所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面叠置在所述透明窗上表面的边缘区域，所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面叠置在所述透明窗下表面的边缘区域，所述压环与所述底座相固定，以实现将所述透明窗固定在所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面之间，并且所述底座与所述上盖机构固定连接。
其中，所述底座下表面叠置在所述反应腔室侧壁的上表面上，并且在所述底座下表面和所述反应腔室侧壁的上表面之间、所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和所述透明窗上表面之间以及所述压环下表面和所述底座上表面之间设置有密封圈，用于分别对二者之间的间隙进行密封。
其中，在所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面上沿所述透明窗的周向设置有凹槽，在所述凹槽内设置有缓冲垫圈，且所述缓冲垫圈上表面高出所述凹槽上表面预设距离，所述缓冲垫圈用于防止所述透明窗下表面与所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面直接接触。
其中，所述预设距离的范围在0.5～1mm。
其中，所述缓冲线圈采用紫铜材料制成。
其中，在所述底座和/或压环内还设置有冷却管道，用于借助冷却体经由所述冷却管道对所述透明窗和所述密封圈进行冷却。
其中，所述上盖机构包括加热灯，所述加热灯发出的红外光透过所述透明窗对位于所述反应腔室内的基片进行加热。
其中，所述底座与所述上盖机构可拆卸地固定连接，用以在对所述反应腔室进行调试维护的过程中不需要移开所述透明窗时所述底座与所述上盖机构不固定连接，以及在对所述反应腔室进行调试维护的过程中不需要移开所述透明窗时和在所述反应腔室内进行工艺过程时所述底座与所述上盖机构固定连接。
其中，所述底座与所述上盖机构通过锁扣可拆卸地固定连接。
本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明提供的上述反应腔室。
本发明具有下述有益效果：
本发明提供的反应腔室，其借助压环的靠近其环孔的环形部分的下表面叠置在透明窗上表面的边缘区域，底座的靠近其环孔的环形部分的上表面叠置在透明窗下表面的边缘区域，压环与底座相固定，以实现将透明窗固定在压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和底座的靠近其环孔的环形部分的上表面之间，并借助底座和上盖机构相互固定，不仅可以在对反应腔室进行调试维护过程中需要移开透明窗时借助上盖机构打开或者关闭反应腔室以移开或者移回透明窗，这与现有技术相比，可以避免透明窗与其他部件发碰撞；而且可以使得透明窗与上盖机构的加热灯的相对位置不变，因而可以防止在工艺过程中反应腔室内的气压过冲时透明窗弹起与加热灯进行碰撞，从而可以提高透明窗的使用寿命，进而可以提高经济效益。
本发明提供的等离子体加工设备，其采用本发明提供的反应腔室，可以提高透明窗的使用寿命，从而可以提高经济效益。
附图说明
图1为现有的去气腔室的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图；
图3为图2中区域I的局部放大图；
图4为在对反应腔室进行调试维护时过程中不需要移开透明窗时的反应腔室的立体图；以及
图5为在对反应腔室进行调试维护过程中需要移开透明窗时的反应腔室的立体图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的反应腔室及等离子体加工设备进行详细描述。
图2为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图。图3为图2中区域I的局部放大图。请一并参阅图2和图3，本实施例提供的反应腔室20包括透明窗21、上盖机构22和固定机构。其中，透明窗21叠置在反应腔室20侧壁的上表面上，透明窗21采用耐高温且透明的材料制成，耐高温且透明的材料包括石英；上盖机构22设置在透明窗21的上方，且上盖机构22用于打开或者关闭反应腔室20，在本实施例中，具体地，上盖机构22沿其一侧翻转以打开或者关闭反应腔室20，上盖机构22包括加热灯221，加热灯221发出的红外光透过透明窗21用于对位于反应腔室20内的基片加热，在实际应用中，上盖机构22也可以采用其他方式打开或者关闭反应腔室20，例如，上盖机构22沿竖直方向上升或者下降以打开或者关闭反应腔室20。
固定机构包括底座231和压环232，底座231采用铝合金、不锈钢等材料制成，压环232采用铝合金、不锈钢和铜等材料制成，底座231和压环232均采用环形结构，压环232的靠近其环孔的环形部分的下表面叠置在透明窗21上表面的边缘区域，底座231的靠近其环孔的环形部分的上表面叠置在透明窗21下表面的边缘区域，压环232与底座231相固定，以实现将透明窗21固定在压环232的靠近其环孔的环形部分的下表面和底座231的靠近其环孔的环形部分的上表面之间，在本实施例中，具体地，压环232的下表面叠置在底座231的上表面上，二者通过螺钉233固定，在实际应用中，也可以采用其他方式固定，例如，采用焊接、粘结等方式。
底座231与上盖机构22固定连接，不仅可以在对反应腔室进行调试维护过程中需要移开透明窗21时借助上盖机构22打开或者关闭反应腔室20以移开或者移回透明窗21，这与现有技术相比，可以避免透明窗21与其他部件发生碰撞；而且可以使得透明窗21与上盖机构22的加热灯221的相对位置不变，因而可以防止在工艺过程中反应腔室内的气压过冲时透明窗弹起与加热灯进行碰撞，从而可以提高透明窗的使用寿命，进而可以提高经济效益。
容易理解，由于加热灯221不能设置在真空的腔室内，且去气工艺过程需要在真空的腔室内进行，因此，反应腔室20包括由上至下划分的大气腔室201和真空腔室202，大气腔室201是由上盖机构22和透明窗21形成的空腔结构，真空腔室202由透明窗21和反应腔室20的腔室壁形成的空腔结构。
在本实施例中，底座231的下表面叠置在反应腔室20侧壁的上表面上，并且，在底座231下表面和反应腔室20侧壁的上表面之间、压环232的靠近其环孔的环形部分的下表面和透明窗21上表面之间以及压环232下表面和底座231上表面之间设置有密封圈24，用于分别对二者之间的间隙进行密封，以保证真空腔室202的密封性，从而可以提高去气工艺的工艺效果。
在底座231的靠近其环孔的环形部分的上表面上沿透明窗21的周向设置有凹槽25，在凹槽25内设置有缓冲垫圈26，且缓冲垫圈25上表面高出凹槽26上表面预设距离，优选地，预设距离的范围在0.5～1mm，缓冲垫圈25用于防止透明窗21下表面与底座231的靠近其环孔的环形部分的上表面直接接触。
由于底座231采用硬度较高的铝合金或者不锈钢等材料制成，为避免透明窗21与底座231接触对透明窗21造成损伤，缓冲线圈25采用硬性较低的材料制成。另外，由于缓冲线圈25设置在透明窗21下表面的下方，缓冲线圈25会受到透明窗21的直接照射，为防止缓冲线圈25受热变形使得透明窗21受力不均匀造成透明窗21破碎，缓冲线圈25采用耐高温的材料制成，这可以进一步提高透明窗21的使用寿命。优选地，缓冲线圈25采用耐高温且硬性较低的材料包括紫铜。
在底座231和/或压环232内还设置有冷却管道27，用于借助冷却体经由冷却管道27对透明窗21和密封圈24进行冷却，冷却体包括冷却气体或者冷却液体，冷却液体包括冷却水，可以提高透明窗21和密封圈24的使用寿命。在本实施例中，在压环232内设置有冷却管道27，并在反应腔室20的腔室壁内还设置有冷却管道28，这可以有效地对透明窗21、压环232和底座231进行冷却，因而可以保证透明窗21竖直方向上温差相差较小，从而可以进一步提高透明窗的使用寿命。
在本实施例中，优选地，底座231与上盖机构22可拆卸地固定连接，用以在对反应腔室20进行调试维护的过程中不需要移开透明窗21时底座231与上盖机构22不固定连接，以及在对反应腔室20进行调试维护的过程中不需要移开透明窗21时和在反应腔室20内进行工艺过程时底座231与上盖机构22固定连接，这不仅可以实现在对反应腔室进行调试维护过程中需要移开透明窗21时借助上盖机构22打开或者关闭反应腔室20以移开或者移回透明窗21，也可以实现在工艺过程中借助底座231与上盖机构22固定连接可防止反应腔室内的气压过冲时透明窗弹起与加热灯进行碰撞；而且可以实现在对反应腔室20进行调试维护的过程中不需要移开透明窗21时底座231与上盖机构22不固定连接，因而可以提高本实施例提供的反应腔室20的实用性。
进一步优选地，底座231与上盖机构22通过锁扣29可拆卸地固定连接，在实际应用中，底座231与上盖机构22也可以采用其他方式可拆卸地固定连接，例如，可采用螺纹固定的方式。
图4为在对反应腔室进行调试维护时过程中不需要移开透明窗时的反应腔室的立体图。图5为在对反应腔室进行调试维护过程中需要移开透明窗时的反应腔室的立体图。请参阅图4和图5，在对反应腔室20进行调试维护的过程中不需要移开透明窗21（例如，需要对真空腔室202进行测试且需要透过透明窗21观察真空腔室202）时，打开用于连接上盖机构22和反应腔室20的腔室壁的锁扣30，使得上盖机构22和反应腔室20的腔室壁不固定连接，并打开锁扣29，使得底座231与上盖机构22不固定，上盖机构22沿其一侧翻转至特定位置（如图4所示上盖机构22所在位置）以打开反应腔室20，在调试维护过程完成后，上盖机构22沿其一侧反向翻转至特定位置以关闭反应腔室20；在对反应腔室20进行调试维护的过程中需要移开透明窗21（例如，需要更换真空腔室202内的零部件或者在真空腔室202进行传片测试）时，打开用于连接上盖机构22和反应腔室20的腔室壁的锁扣30，使得上盖机构22和反应腔室20的腔室壁不固定连接，并关闭锁扣29，使得底座231与上盖机构22固定连接，上盖机构22沿其一侧翻转至特定位置（如图5所示上盖机构22所在位置）以打开反应腔室20，同时移开透明窗21至特定位置（如图5所示透明窗21所在位置），在调试维护过程完成后，上盖机构22沿其一侧反向翻转至特定位置以关闭反应腔室20，同时移回透明窗21，这与现有技术相比，可以避免透明窗21与其他部件发生碰撞，从而可以提高透明窗的使用寿命，进而可以提高经济效益。
容易理解，在反应腔室20内进行工艺的过程时，关闭锁扣29，使得底座231与上盖机构22固定连接，并且关闭锁扣30，使得上盖机构22和反应腔室20的腔室壁固定连接，在这种情况下，透明窗21与上盖机构22的加热灯221的相对位置固定，可以防止在反应腔室20内的气压过冲时透明窗21弹起与加热灯221进行碰撞，从而可以提高透明窗的使用寿命，进而可以提高经济效益。
需要说明的是，在本实施例中，可采用手动的方式或者诸如气缸、电机等驱动装置的驱动方式将上盖机构21打开反应腔室20。
还需要说明的是，在本实施例中，借助底座231和压环232将透明窗21固定，且底座231的下表面叠置在反应腔室20侧壁的上表面上，这与现有技术中透明窗21叠置在反应腔室20侧壁的上表面上相比，可以在一定程度上减小透明窗21的水平尺寸，从而可以降低透明窗的生产成本。
作为另外一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室，反应腔室采用上述实施例提供的反应腔室。
本实施例提供的等离子体加工设备，其采用上述实施例提供的反应腔室，可以提高透明窗的使用寿命，从而可以提高经济效益。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反应腔室，包括透明窗和上盖机构，所述透明窗叠置在所述反应腔室侧壁的上表面上，所述上盖机构设置在所述透明窗的上方，且所述上盖机构用于打开或者关闭所述反应腔室，其特征在于，还包括固定机构，所述固定机构包括底座和压环，所述底座和所述压环均采用环形结构，所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面叠置在所述透明窗上表面的边缘区域，所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面叠置在所述透明窗下表面的边缘区域，所述压环与所述底座相固定，以实现将所述透明窗固定在所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面之间，并且
所述底座与所述上盖机构固定连接。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述底座下表面叠置在所述反应腔室侧壁的上表面上，并且
在所述底座下表面和所述反应腔室侧壁的上表面之间、所述压环的靠近其环孔的环形部分的下表面和所述透明窗上表面之间以及所述压环下表面和所述底座上表面之间设置有密封圈，用于分别对二者之间的间隙进行密封。
3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，在所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面上沿所述透明窗的周向设置有凹槽，在所述凹槽内设置有缓冲垫圈，且所述缓冲垫圈上表面高出所述凹槽上表面预设距离，所述缓冲垫圈用于防止所述透明窗下表面与所述底座的靠近其环孔的环形部分的上表面直接接触。
4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述预设距离的范围在0.5～1mm。
5.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述缓冲垫圈采用紫铜材料制成。
6.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，在所述底座和/或压环内还设置有冷却管道，用于借助冷却体经由所述冷却管道对所述透明窗和所述密封圈进行冷却。
7.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述上盖机构包括加热灯，所述加热灯发出的红外光透过所述透明窗对位于所述反应腔室内的基片进行加热。
8.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述底座与所述上盖机构可拆卸地固定连接，用以在对所述反应腔室进行调试维护的过程中不需要移开所述透明窗时所述底座与所述上盖机构不固定连接，以及在对所述反应腔室进行调试维护的过程中不需要移开所述透明窗时和在所述反应腔室内进行工艺过程时所述底座与所述上盖机构固定连接。
9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述底座与所述上盖机构通过锁扣可拆卸地固定连接。
10.一种等离子体加工设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求1-9任意一项所述的反应腔室。
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