CN109930132B - 陶瓷环及具有陶瓷环的半导体反应腔体 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种陶瓷环，具有一上表面、一下表面及在该上表面和该下表面之间延伸的一本体。该陶瓷环的下表面形成有多个定位槽，该等定位槽的每一个自该下表面向该本体延伸，且该等定位槽的每一个沿着该陶瓷环的一径向方向延伸。

Description

陶瓷环及具有陶瓷环的半导体反应腔体

技术领域

本发明是关于半导体反应腔体中的一种陶瓷环，尤其是关于具有定位能力的一种陶瓷环。

背景技术

陶瓷是半导体反应腔体中常使用的材质，因陶瓷于高温的处理环境具有较佳的机械表现。在某些特定的半导体制程中，像是PECVD和ALD等，反应腔体中可配置陶瓷环来实现半导体的高温处理。举例而言，陶瓷环固定于腔室中且定义基板的处理区域，使不同的处理区域相互隔离，避免化学反应的过程相互干扰。

在高温环境的暴露下，陶瓷环可能会发生一些问题：(1)陶瓷环内因温度梯度变化过大而产生结构应力差异，易使陶瓷环碎裂；(2)陶瓷环热涨冷缩的过程与周边结构相互摩擦产生破坏痕迹，易污染反应区域的基板；(3)陶瓷环热涨冷缩的过程导致结构偏离一中心位置，易使反应区域产生瑕疵。

因此，为了增加陶瓷环的使用寿命，有必要设计一种能应付上述问题的陶瓷环及半导体反应腔体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷环，其具有一上表面、一下表面及在该上表面和该下表面之间延伸的一本体。该陶瓷环的下表面形成有多个定位槽，该等定位槽的每一个自该下表面向该本体延伸，且该等定位槽的每一个沿着该陶瓷环的一径向方向延伸。

在一具体实施例中，该定位槽是由该下表面的一内凹曲面所形成。

在一具体实施例中，该定位槽是由该下表面的具有一夹角的内凹面所形成。

在一具体实施例中，该上表面设置有多个定位凸部。

在一具体实施例中，陶瓷环包围一半导体反应腔体的一反应区。

本发明的另一目的在于提供一种半导体反应腔体，其具有由一顶部及一底部所定义的一腔室，该腔室中提供有一实体水平面及放置于该实体水平面上的一陶瓷环。该陶瓷环与该实体水平面之间提供有多个定位销，且该等定位销的每一个配置成沿着该陶瓷环的一径向方向延伸。

在一具体实施例中，该实体水平面为位于所述底部的一底面。

在一具体实施例中，该实体水平面为位于所述顶部的一实体水平面。

在一具体实施例中，该底面形成有多个下定位槽，而该陶瓷环形成有对应所述下定位槽的多个上定位槽，所述定位销分别容置在对应的上定位槽和下定位槽，使陶瓷环支撑于该底面上方。

在一具体实施例中，该顶部包含一支撑环，该支撑环具有一支撑面，该支撑面形成有多个下定位槽，而该陶瓷环形成有对应所述下定位槽的多个上定位槽，所述定位销分别容置在对应的上定位槽和下定位槽，使陶瓷环支撑于该支撑面的上方。

附图说明

参考下列实施方式描述及图示，将会更清楚了解到本发明的前述和其他特色及优点。

图1显示本发明陶瓷环安装至腔体底面的外观。

图2为图1的拆解。

图3为图2的局部放大图。

图4为定位槽的另一实施例。

图5显示本发明陶瓷环安装至腔体顶部的手段。

图6为图5的一局部放大图。

图7为图5的另一局部放大图。

100 陶瓷环 300 定位销

101 上表面 500 支撑环

102 下表面 501 支撑面

103 本体 502 固定部

104 定位槽/上定位槽 503 下定位槽

105 凸肋 600 覆盖环

200 底面

201 孔

202 下定位槽

具体实施方式

在以下多个示例具体实施例的详细叙述中，对该等随附图式进行参考，该等附图形成本发明之一部分。且系以范例说明的方式显示，藉由该范例可实作该等所叙述之具体实施例。提供足够的细节以使该领域技术人员能够实作该等所述具体实施例，而要了解到在不背离其精神或范围下，也可以使用其他具体实施例，并可以进行其他改变。此外，虽然可以如此，但对于「一具体实施例」的参照并不需要属于该相同或单数的具体实施例。因此，以下详细叙述并不具有限制的想法，而该等叙述具体实施例的范围系仅由该等附加申请专利范围所定义。

在整体申请书与申请专利范围中，除非在上下文中另外明确说明，否则以下用词系具有与此明确相关联的意义。当在此使用时，除非另外明确说明，否则该用词「或」系为一种包含的「或」用法，并与该用词「及/或」等价。除非在上下文中另外明确说明，否则该用词「根据」并非排他，并允许根据于并未叙述的多数其他因子。此外，在整体申请书中，「一」、「一个」与「该」的意义包含复数的参照。「在…中」的意义包含「在…中」与「在…上」。

以下简短提供该等创新主题的简要总结，以提供对某些态样的一基本了解。并不预期此简短叙述做为一完整的概述。不预期此简短叙述用于辨识主要或关键组件，或用于描绘或是限缩该范围。其目的只是以简要形式呈现某些概念，以做为稍后呈现之该更详细叙述的序曲。

图1及图2显示本发明陶瓷环100安装至一半导体腔体的一底面200。为了降低对图的复杂度，所述腔体中的其他部件已省略未示出。该底面200位于半导体腔体的底部且为界定半导体腔体中一腔室的一实体水平面。底面200的中央具有一孔201，其允许一基板支撑座(未显示)的安装。在一些可能的腔体配置中，陶瓷环放置于靠近腔体底部的位置。本发明陶瓷环100由多个定位销300定位并支撑于底面200上方。较佳地，陶瓷环100被定位销300支撑而不与底面200接触。这是因为，在反应期间的陶瓷环100的温度相对腔体的其他部件还要高，而使陶瓷环100不与底面200直接接触可确保陶瓷环100内的温度梯度分布落差不会过大而发生碎裂。

图中底面200的径向尺寸略与陶瓷环100的径向尺寸相同。但在其他腔体的配置中，底面200的径向尺寸是可以大于陶瓷环100的。陶瓷环100的材质可为氧化铝、碳化硅或石英。定位销300可由一圆柱形材料加工而成，其材质可为氧化铝、碳化硅或石英。图示定位销300的数量为三个且彼此等距离分排列。在某些实施例中，更多或更少的配置为可行的。

图3为图2的局部放大。陶瓷环100具有一上表面101、一下表面102及在该上表面和该下表面之间延伸的一本体103，其中陶瓷环100的下表面102形成有多个定位槽104。这些定位槽104的每一个自下表面102向本体103内延伸，且这些定位槽104的每一个沿着陶瓷环100的一径向方向延伸。尽管图中未绘示，但本领域技术者应能够了解所述径向方向可以是与腔室或陶瓷环的一中心位置有关的方向。换言之，定位槽104是于本体103的厚度延伸一距离。如图所示，定位槽104是由下表面102的一内凹曲面所形成。但在另一实施例中，定位槽104是由下表面102的具有一夹角的内凹面所形成，如图4所示。

相对于陶瓷环100的定位槽104为上定位槽，底面200形成有多个下定位槽202，其与上定位槽104的位置相对应。下定位槽202的每一个自底面200向下凹入且沿着所述径向方向延伸一距离。图示下定位槽202由一内凹曲面定义。在其他的实施例中，下定位槽202可以具有其他的形状。下定位槽202的尺寸配置成刚好容纳所述定位销300，使定位销300不会产生过度的摇晃。

定位销300基本上为圆柱状或者其他柱状，其摆放在下定位槽202使定位销300的延伸方向与所述径向方向一致。定位销300的尺寸经筛选而使得放置的定位销300的部分凸出底面200且进入陶瓷环100的定位槽104而顶柱陶瓷环的下表面102。藉此，陶瓷环100由这些定位销300支撑于底面200上方。在某些实施例中，定位销300与陶瓷环100可为一体，或者定位销300可为底面200的一部分。

所述上下定位槽(104、202)和定位销300的相互配合限制了陶瓷环100相对于底面200的转动，但允许陶瓷环100相对于底面200的径向扩张或收缩(因热涨冷缩所致)。定位销300或陶瓷环100的下表面可做适当的处理，使两者之间的摩擦力降低。藉此，陶瓷环100综使会因热膨胀而与底面200产生相对移动，但仍能确保陶瓷环100的中心位置与腔室的中心位置一致。此外，还避免高温的陶瓷环100与相对低温的底面200直接接触，造成剧烈的梯度差异。

图5显示于半导体反应腔体的顶部配置陶瓷环100的态样。为了降低图面的复杂度，此处也省略其他不必要的其他部件，像是喷淋板、进气通道等。所述陶瓷环100由一支撑环500悬吊于腔体的顶部。支撑环500基本上为尺寸大于陶瓷环100的一环体，其允许陶瓷环100容置于其中。支撑环500具有一支撑面501，其为从支撑环500的一内壁向内延伸的一实体水平面。支撑环500的一外壁提供有多个固定部502，其用于配合一固定手段将支撑环500固定于腔体的顶端，而陶瓷环100也一并被承托在顶部。在某些配置中，陶瓷环100的上方还会接触其他部件，如一覆盖环600。

图6及图7分别为图5的局部放大图。考虑到热膨胀的影响，冷却的陶瓷环100与支撑环500的横向之间仍保有一些间隙，其提供陶瓷环100或支撑环500的膨胀容忍。图7显示支撑面501形成有如同图3所示的下定位槽503，用于容置所述定位销300。定位槽503可进一步延伸至支撑环500的壁内，以容纳较长的定位销300。藉此，陶瓷环100被支撑于支撑面501的上方。尽管未显示，此处的陶瓷环100有着与图3描绘相同的配置。因此，陶瓷环100可相对支撑环500径向移动，但不相对转动。此确保设置在腔体顶部的陶瓷环100的中心位置仍与腔室的中心一致。此外，降低了陶瓷环100与支撑环500的直接接触面积，避免热梯度发生剧烈变化。在其他可能的变化中，支撑环500可以为其他非环形结构，但仍保有所述实体水平面，以设置支撑和定位用的所述定位销。

图6显示陶瓷环100的上表面101还提供有一凸肋105，其以所述径向方向延伸。尽管图中未显示，覆盖环600的一下表面可形成如同图3所描绘的结构。藉此，陶瓷环100可相对覆盖环600径向移动，但不转动，确保陶瓷环100的中心与覆盖环600的中心一致。在其他实施例中，凸肋105可为不同的形状且经处理以减少与接触面的摩擦力。

以上内容提供该等叙述具体实施例之组合的使用的完整描述。因为在不背离此叙述精神与范围下可以产生许多具体实施例，因此这些具体实施例将存在于以下所附加之该等申请专利范围之中。

Claims (10)

1.一种陶瓷环，具有一上表面、一下表面及在该上表面和该下表面之间延伸的一本体，其特征在于，该陶瓷环的下表面形成有多个定位槽，该定位槽的每一个自该下表面向该本体延伸，且该定位槽的每一个沿着该陶瓷环的一径向方向从该本体的一表面延伸至与该表面相对的另一表面，借此使该定位槽用于容置对应的定位销，其中所述定位销为柱状且该柱状的延伸方向与该径向方向一致。

2.如权利要求1所述的陶瓷环，其特征在于，其中该定位槽是由该下表面的一内凹曲面所形成。

3.如权利要求1所述的陶瓷环，其特征在于，其中该定位槽是由该下表面的具有一夹角的内凹面所形成。

4.如权利要求1所述的陶瓷环，其特征在于，其中该上表面设置有多个定位凸部。

5.如权利要求1所述的陶瓷环，其特征在于，用于包围一半导体反应腔体的一反应区。

6.一种半导体反应腔体，具有由一顶部及一底部所定义的一腔室，该腔室中提供有一实体水平面及放置于该实体水平面上的一陶瓷环，其特征在于，该陶瓷环与该实体水平面之间提供有多个定位销，且该定位销的每一个为柱状且配置成柱状方向沿着该陶瓷环的一径向方向延伸，该定位销将该陶瓷环支撑于该实体水平面的上方而使该陶瓷环不与该实体水平面接触；其中该实体水平面形成有多个下定位槽，而该陶瓷环形成有对应所述下定位槽的多个上定位槽，所述定位销分别容置在对应的上定位槽和下定位槽，使陶瓷环支撑于该实体水平面上方，其中该上定位槽的每一个沿着该陶瓷环的径向方向从该陶瓷环的一表面延伸至与该表面相对的另一表面。

7.如权利要求6所述的半导体反应腔体，其特征在于，其中该实体水平面为位于所述底部的一底面。

8.如权利要求6所述的半导体反应腔体，其特征在于，其中该实体水平面为位于所述顶部的一实体水平面。

9.如权利要求7所述的半导体反应腔体，其特征在于，其中该底面形成有多个下定位槽，而该陶瓷环形成有对应所述下定位槽的多个上定位槽，所述定位销分别容置在对应的上定位槽和下定位槽，使陶瓷环支撑于该底面上方。

10.如权利要求8所述的半导体反应腔体，其特征在于，其中该顶部包含一支撑环，该支撑环具有一支撑面，该支撑面形成有多个下定位槽，而该陶瓷环形成有对应所述下定位槽的多个上定位槽，所述定位销分别容置在对应的上定位槽和下定位槽，使陶瓷环支撑于该支撑面的上方。

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