CN106971932A - 一种反应腔室和半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应腔室和半导体设备，腔室的侧壁内覆盖有环形内衬，腔室下方设置有下电极，下电极包括卡盘和与卡盘连接的升降部，卡盘用于承载基片，升降部用于驱动卡盘升降，工艺时，升降部驱动卡盘上升到高位，使得基片被内衬环绕包围；腔室还包括屏蔽部，工艺时，屏蔽部将腔室分为隔离的上腔室和下腔室，卡盘位于上腔室内，升降部位于下腔室内；工艺结束后，升降部驱动卡盘下降到低位，上腔室和下腔室连通。本发明中的反应腔室内工艺时，基片被内衬环绕包围，基片周围的腔室环境对称，从而提高了基片表面工艺条件的一致性，例如等离子体的均匀分布，进而改善刻蚀结果的均匀性。

Description

一种反应腔室和半导体设备
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及反应腔室和半导体设备。
背景技术
LED刻蚀机是LED光源生产过程中所需要的非常重要的设备，GaN基外延层或蓝宝石衬底是刻蚀的主要对象，刻蚀的效果直接关系到光源芯片的质量高低，进而影响光源的质量。同IC领域一样，LED刻蚀机的组成包括传输和工艺两个模块，二者共同影响着刻蚀的效率或者说设备的产能，而刻蚀结果主要是工艺模块决定的，工艺腔室的设计直接影响基片的刻蚀效果。
如图1所示，现有的一种LED刻蚀机反应室里包括：腔室本体1、内衬2、内门4、内门支撑杆5、卡盘7。腔室本体1设置有传片口3、工艺气体入口8、工艺气体出口9，为了方便腔室维护及保护腔室不被刻蚀，腔室本体1内表面设计有内衬2。基片6放于卡盘7上，为了保证工艺时基片6表面气流的均匀性，内衬2底面低于基片6表面，同时为了实现机械手传片，内衬2靠近传输腔一侧设计有传片口3，为了使得工艺时等离子体在腔室本体1内分布尽可能对称，在内衬2的外侧设计有内门4，内门4的下方设置有内门支撑杆5，传片时内门4下降，工艺时内门4升起与内衬2构成整圆，工艺气体出口9设置于内衬2外，内衬2底面设置有气孔10，等离子体由工艺气体入口8进入对基片6进行刻蚀，再由气孔10到达工艺气体出口9。考虑到腔室本体1、内衬2、内门4的加工误差及装配误差，内门4与内衬2之间不可避免会存在间隙，大概在1～3mm，此间隙造成了环绕基片6的腔室环境不对称，从而导致工艺过程中基片6表面的工艺条件不一致，例如等离子体的分布不均，进而影响刻蚀结果的均匀性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种反应腔室和半导体设备，该反应腔室工艺时，基片被内衬环绕包围，基片周围的腔室环境对称，从而提高了基片表面工艺条件的一致性，例如等离子体的均匀分布，进而改善刻蚀结果的均匀性。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种反应腔室，所述腔室的侧壁内覆盖有环形内衬，所述腔室下方设置有下电极，所述下电极包括卡盘和与所述卡盘连接的升降部，所述卡盘用于承载基片，所述升降部用于驱动所述卡盘升降，工艺时，所述升降部驱动所述卡盘上升到高位，使得所述基片被所述内衬环绕包围；
所述腔室还包括屏蔽部，工艺时，所述屏蔽部将所述腔室分为隔离的上腔室和下腔室，所述卡盘位于所述上腔室内，所述升降部位于所述下腔室内；
工艺结束后，所述升降部驱动所述卡盘下降到低位，所述上腔室和下腔室连通。
优选的是，所述屏蔽部包括设置在所述腔室底部的凸台，设置在所述凸台上的第一屏蔽件，和设置在所述卡盘上的第二屏蔽件；
工艺时，所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件连接，所述上腔室与所述下腔室隔离；
工艺结束后，所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件分离，所述上腔室与所述下腔室连通。
优选的是，所述第二屏蔽件包括第一壁和第二壁，所述第一壁的一端与所述卡盘连接，所述第一壁的另外一端与所述第二壁连接，工艺时，所述第二壁与所述第一屏蔽件连接且相适配。
优选的是，所述屏蔽部还包括密封圈，所述密封圈设置于所述第一屏蔽件或所述第二屏蔽件上，
工艺时，所述密封圈位于所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件的连接处，对所述连接处进行密封。
优选的是，所述上腔室内设置有工艺气体入口和工艺气体出口，工艺时，所述工艺气体仅在所述上腔室内流通。
优选的是，所述上腔室还设置有传片口，所述传片口用于从所述卡盘上取放所述基片。
优选的是，所述下腔室内设置有吹扫气体入口，工艺结束后，所述吹扫气体入口用于向所述下腔室通入吹扫气体，以防止所述上腔室内残余的工艺气体进入所述下腔室。
优选的是，所述升降部为可伸缩波纹管。
优选的是，所述卡盘为静电卡盘。
本发明还提供一种半导体设备，包括反应腔室，所述反应腔室为上述的反应腔室。
本发明中的反应腔室内工艺时，基片被内衬环绕包围，基片周围的腔室环境对称，从而提高了基片表面工艺条件的一致性，例如等离子体的均匀分布，进而改善刻蚀结果的均匀性。
附图说明
图1是背景技术中的LED刻蚀机反应室的结构示意图；
图2是本发明实施例1中的反应腔室的结构示意图；
图3是本发明实施例1中的反应腔室的结构示意图；
图4是本发明实施例1中的反应腔室的局部结构放大示意图。
图中：1-腔室；2-内衬；3-传片口；4-内门；5-内门支撑杆；6-基片；7-卡盘；8-工艺气体入口；9-工艺气体出口；10-气孔；11-下电极；12-升降部；13-屏蔽部；14-上腔室；15-下腔室；16-支撑面；17-凸台；18-第一屏蔽件；19-第二屏蔽件；20-第一壁；21-第二壁；22-密封圈；23-吹扫气体入口。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图2～4所示，本实施例提供一种反应腔室，所述腔室1的侧壁内覆盖有环形内衬2，所述腔室1下方设置有下电极11，所述下电极11包括卡盘7和与所述卡盘7连接的升降部12，所述卡盘7用于承载基片6，所述升降部12用于驱动所述卡盘7升降，工艺时，所述升降部12驱动所述卡盘7上升到高位，使得所述基片6被所述内衬2环绕包围；
所述腔室1还包括屏蔽部13，工艺时，所述屏蔽部13将所述腔室1分为隔离的上腔室14和下腔室15，所述卡盘7位于所述上腔室14内，所述升降部12位于所述下腔室15内；
工艺结束后，所述升降部12驱动所述卡盘7下降到低位，所述上腔室14和下腔室15连通。
本实施例中的反应腔室1内工艺时，基片6被内衬2环绕包围，基片6周围的腔室1环境对称，从而提高了基片6表面工艺条件的一致性，例如等离子体的均匀分布，进而改善刻蚀结果的均匀性。且通过内衬2还可以防止工艺反应对于腔室1的腐蚀。
本实施例中的反应腔室内，如图2所示，工艺时，屏蔽部13将腔室1分为隔离的上腔室14和下腔室15，使得上腔室14内的卡盘7和下腔室15内的升降部12隔离，从而避免了上腔室14内的工艺反应对于下腔室15内的升降部12的腐蚀，并进一步提高了上腔室14内的工艺反应的均匀性；如图3所示，工艺结束后，上腔室14和下腔室15连通便于共同维护。
具体的，当反应腔室为等离子体反应腔室时，工艺时，等离子体反应在卡盘7所在的上腔室14内进行反应，屏蔽部13将上腔室14和下腔室15分隔开，等离子体或等离子体反应物均无法进入下腔室15，这样就彻底保护了下腔室15内的升降部12；工艺结束后，上腔室14和下腔室15连通，便于同时除去上腔室14内的等离子体或等离子体反应物以及可能进入到下腔室15内的等离子体或等离子体反应物。
优选的是，所述屏蔽部13包括设置在所述腔室1底部的凸台17，设置在所述凸台17上的第一屏蔽件18，和设置在所述卡盘7上的第二屏蔽件19；
如图2所示，工艺时，所述下电极11上升到高位，所述第一屏蔽件18与所述第二屏蔽件19连接，所述上腔室14与所述下腔室15隔离；
如图3所示，工艺结束后，所述下电极11下降到低位，所述第一屏蔽件18与所述第二屏蔽件19分离，所述上腔室14与所述下腔室15连通。
所述第一屏蔽件18与第二屏蔽件19连接，可以起到防尘的作用，防止上腔室14内产生的物质对于下腔室15的污染。具体的，第一屏蔽件18与凸台17通过螺钉连接，凸台17的材料与腔室1的材料一致，均为硬质阳极氧化铝。
优选的是，所述第二屏蔽件19包括第一壁20和第二壁21，所述第一壁20的一端与所述卡盘7连接，所述第一壁20的另外一端与所述第二壁21连接，如图2所示，工艺时，所述下电极11上升到高位，所述第二壁21与所述第一屏蔽件18连接且相适配。具体的，第一壁20与卡盘7通过螺钉装配连接，第一壁20与第二壁21为一体化。更优选的是，卡盘7水平放置，第一壁20与卡盘7互相垂直，第二壁21与第一壁20互相垂直，第一屏蔽件18在凸台17上水平放置，这样第一屏蔽件18就与第二壁21相平行，下电极11从低位升到高位的过程中，当第一屏蔽件18与第二壁21接触，由于两者为面面接触，所以升降部12继续升高，可以使得第一屏蔽件18与第二壁21面面接触的更加紧密。
如图2、4所示，优选的是，所述屏蔽部13还包括密封圈22，所述密封圈22设置于所述第一屏蔽件18或所述第二屏蔽件19上，
工艺时，所述下电极11上升到高位，所述密封圈22位于所述第一屏蔽件18与所述第二屏蔽件19的连接处，对所述连接处进行密封。
优选的是，所述上腔室14内设置有工艺气体入口8和工艺气体出口9，工艺时，所述下电极11上升到高位，所述工艺气体仅在所述上腔室14内流通。
优选的是，所述上腔室14还设置有传片口3，所述传片口3用于从所述卡盘7上取放所述基片6。
优选的是，所述下腔室15内设置有吹扫气体入口23，工艺结束后，所述下电极11下降到低位，所述吹扫气体入口23用于向所述下腔室15通入吹扫气体，令上腔室14的压力小于下腔室15，以防止上腔室14内残余的工艺气体进入下腔室15，同时也可对上腔室14内残余的工艺气体进行吹扫，以便共同维护上腔室14和下腔室15。
优选的是，所述升降部12为可伸缩波纹管。本实施例中的反应腔室具体的为等离子体反应腔室，该等离子体的反应腔室，可以避免工艺时上腔室14内的等离子体对于下腔室15内的可伸缩波纹管的长期腐蚀，且解决了可伸缩波纹管不易清洗维护的问题。
优选的是，所述卡盘7为静电卡盘7。
如图3所示，做工艺前，可升降的下电极11处于下位，机械手将基片6传到卡盘7上，然后机械手撤出，下电极11上升，如图2所示，升到上位时卡盘7伸在环形内衬2里，这样保证了基片6周围腔室环境和和工艺条件的一致性，从而提高等离子体的均匀性；工艺完成后，下电极11下降，机械手传入，取出完成工艺的基片6。具体的，本实施例中的反应腔室还设置有取送基片6的传片口3，基片6放置于卡盘7的支撑面16上，这样传片口3、工艺气体入口8和工艺气体出口9均位于上腔室14内，这样屏蔽部13更容易将上腔室14和下腔室15分隔，提高了工艺时基片6表面的气流均匀，进而提高了基片6表面反应的均匀性。
如图2所示，工艺过程中，下电极11处于上位，第二屏蔽件19和第一屏蔽件18接触，两者之间的密封圈22起到防止工艺中的等离子体灌入到下腔室15的作用。如图3所示，工艺结束后下电极11降到下位，通过下腔室15上的吹扫气体入口23通入氮气或者其他惰性气体，从而使得下腔室15始终通有一定压力(比如90mTorr)的吹扫气体，此时上腔室14的压力小于下腔室15，工艺时残余的等离子体很难进入到下腔室15中，同时也可对上腔室14内残余的等离子体进行吹扫，以便共同维护上腔室14和下腔室15。此外，第二屏蔽件19与第一屏蔽件18、凸台17、下腔室15的底壁之间的间隙要保证足够的量，以便吹扫气体的气流畅通，优选为5～10mm。
实施例2
本实施例还提供一种半导体设备，包括反应腔室，所述反应腔室为实施例1中所述的反应腔室。
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，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，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，所述腔室的侧壁内覆盖有环形内衬，所述腔室下方设置有下电极，其特征在于，所述下电极包括卡盘和与所述卡盘连接的升降部，所述卡盘用于承载基片，所述升降部用于驱动所述卡盘升降，工艺时，所述升降部驱动所述卡盘上升到高位，使得所述基片被所述内衬环绕包围；
所述腔室还包括屏蔽部，工艺时，所述屏蔽部将所述腔室分为隔离的上腔室和下腔室，所述卡盘位于所述上腔室内，所述升降部位于所述下腔室内；
工艺结束后，所述升降部驱动所述卡盘下降到低位，所述上腔室和下腔室连通。
2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述屏蔽部包括设置在所述腔室底部的凸台，设置在所述凸台上的第一屏蔽件，和设置在所述卡盘上的第二屏蔽件；
工艺时，所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件连接，所述上腔室与所述下腔室隔离；
工艺结束后，所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件分离，所述上腔室与所述下腔室连通。
3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述第二屏蔽件包括第一壁和第二壁，所述第一壁的一端与所述卡盘连接，所述第一壁的另外一端与所述第二壁连接，工艺时，所述第二壁与所述第一屏蔽件连接且相适配。
4.根据权利要求2或3所述的反应腔室，其特征在于，所述屏蔽部还包括密封圈，所述密封圈设置于所述第一屏蔽件或所述第二屏蔽件上，
工艺时，所述密封圈位于所述第一屏蔽件与所述第二屏蔽件的连接处，对所述连接处进行密封。
5.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述上腔室内设置有工艺气体入口和工艺气体出口，工艺时，所述工艺气体仅在所述上腔室内流通。
6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述上腔室还设置有传片口，所述传片口用于从所述卡盘上取放所述基片。
7.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述下腔室内设置有吹扫气体入口，工艺结束后，所述吹扫气体入口用于向所述下腔室内通入吹扫气体。
8.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述升降部为可伸缩波纹管。
9.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述卡盘为静电卡盘。
10.一种半导体设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室为权利要求1-9任一项所述的反应腔室。
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