CN111613506A - 半导体腔室的固定组件及半导体腔室 - Google Patents

半导体腔室的固定组件及半导体腔室 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种半导体腔室的固定组件及半导体腔室，所公开的固定组件用于固定待加工件(300)，该固定组件包括第一环体(100)和至少部分位于第一环体(100)内侧的第二环体(200)；第一环体(100)的底面内边缘用于压紧待加工件(300)，第一环体(100)的底面内边缘位于第二环体(200)在第一环体(100)的底面的正投影内，第二环体(200)的第一侧面与第一环体(100)的内侧面之间具有第一间隙(410)，第一侧面与第一环体(100)的内侧面相对设置。上述方案能够解决待加工件在刻蚀的过程中边缘发黑的问题。

Description

半导体腔室的固定组件及半导体腔室
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造技术领域，尤其涉及一种半导体腔室的固定组件及半导体腔室。
背景技术
随着科技的快速发展，智能手机、平板电脑等电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的产品。这些电子产品内部包括有许多半导体芯片，而半导体芯片的主要制造材料为晶圆。晶圆在加工的过程中需要刻蚀出线路图案，此工艺通常采用半导体设备对晶圆进行刻蚀完成。
相关技术中，半导体设备的反应腔内设置有压环，晶圆作为待加工件在送入反应腔后，需要用压环压紧晶圆，从而防止晶圆在刻蚀的过程中偏离刻蚀位置。
然而，压环与反应腔内的等离子体接触，容易导致压环的温度升高，从而容易造成晶圆的边缘温度过高，致使晶圆的边缘发黑，最终影响晶圆的加工质量。
发明内容
本发明公开一种半导体腔室的固定组件及半导体腔室，以解决待加工件在刻蚀的过程中边缘发黑的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种半导体腔室的固定组件，用于固定待加工件，所述固定组件包括第一环体和至少部分位于所述第一环体内侧的第二环体；
所述第一环体的底面内边缘用于压紧所述待加工件，所述第一环体的底面内边缘位于所述第二环体在第一环体的底面的正投影内，所述第二环体的第一侧面与所述第一环体的内侧面之间具有第一间隙，所述第一侧面与所述第一环体的所述内侧面相对设置。
一种半导体腔室，包括用于承载待加工件的基座和环绕所述基座设置的聚焦环，还包括上述的固定组件，所述固定组件用于固定所述待加工件，且所述聚焦环位于所述第一环体的下方。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明公开的半导体腔室的固定组件中，第一环体用于压紧待加工件，防止待加工件在刻蚀的过程中偏移，第二环体的至少部分位于第一环体的内侧，并且第一环体的底面内边缘位于第二环体在第一环体的底面的正投影内，此时，第一环体的内边缘被第二环体遮盖，因此第一环体的内边缘不容易与等离子体相接触，从而使得第一环体与等离子体的接触面的面积减小，促使第一环体产生的热量较少，进而使得第一环体的温度较低，使得待加工件的边缘温度较低，并且第二环体与第一环体之间具有第一间隙，第一环体和第二环体之间的热传导性能较低，第二环体的热量不容易传递到第一环体上，因此第一环体的温度较低，从而使得待加工件的边缘温度较低，进而不容易导致待加工件的边缘发黑。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例公开的半导体腔室的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的固定组件的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的固定组件的局部剖视图；
图4为本发明实施例公开的固定组件的局部放大图。
附图标记说明：
100-第一环体、110-定位部、130-压接凸起；
200-第二环体、210-配合部、230-搭接凸起；
300-待加工件；
410-第一间隙、420-第二间隙、430-第三间隙；
500-聚焦环；
600-下电极；
800-静电卡盘。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
如图1～图4所示，本发明实施例公开一种半导体腔室的固定组件，应用于半导体腔室，半导体腔室设置有反应腔，固定组件设置于反应腔内，该固定组件用于固定待加工件300，该固定组件包括第一环体100和至少部分位于第一环体100内侧的第二环体200。
第一环体100用于压紧待加工件300，从而使得待加工件300在刻蚀加工的过程中不会偏移，该待加工件300可以为晶圆，当然也可以为其他加工基材，本文对此不作限制。
第一环体100的底面内边缘用于压紧待加工件300，从而实现对待加工件300的固定。第一环体100的底面内边缘位于第二环体200在第一环体100的底面的正投影内，此时，第二环体200覆盖第一环体100的底面内边缘，第二环体200的第一侧面与第一环体100的内侧面之间具有第一间隙410，第一侧面与第一环体100的内侧面相对设置。该第一侧面为第二环体200的外侧面的至少部分。等离子体可以穿过第一环体100的内侧和第二环体200的内侧，从而与待加工件300被刻蚀的表面相接触，进而实现对待加工件300的刻蚀。
可选地，第一环体100与第二环体200可以同心设置，该第一间隙410的尺寸可以为0.1mm，当然，第一间隙410的尺寸也可以为其他数值，本文对此不作限制。第一环体100和第二环体200可以采用陶瓷材料制作，当然第一环体100和第二环体200还可以采用其他材料制作，本文对此不作限制。
具体的操作过程中，第一环体100和第二环体200内侧能够将待加工件300需要被刻蚀的区域裸露，等离子体穿过第一环体100的内环区域和第二环体200的内环区域，从而与待加工件300相接触，进而实现对待加工件300的刻蚀。
本发明实施例中，第一环体100的底面内边缘被第二环体200遮盖，因此第一环体100的底面内边缘不容易与等离子体相接触，从而使得第一环体100与等离子体的接触面的面积减小，促使第一环体100产生的热量较少，进而使得第一环体100的温度较低，使得待加工件300的边缘温度较低，并且第二环体200与第一环体100之间具有第一间隙410，第二环体200的热量不容易传递到第一环体100上，从而使得第一环体100和第二环体200之间的热传导性能较低，因此第一环体100的温度较低，从而使得第一环体100传递到待加工件300边缘的热量较少，因此待加工件300的边缘温度较低，进而不容易导致待加工件300的边缘发黑。
可选地，第一环体100和第二环体200可以采用不同材料制作，第一环体100和第二环体200的制作材料不同，从而使得第一环体100和第二环体200的导热系数不同，进而使得第一环体100和第二环体200之间的热传导性能较低，使得第二环体200的热量不容易传递到第一环体100上，从而能够更加有效的改善待加工件300的边缘发黑的问题。
可选地，第二环体200与待加工件300之间可以具有间隙，此时，第二环体200与待加工件300不直接接触，第二环体200的热量不直接传递到待加工件300上。可选地，第二环体200与待加工件300之间的间隙的尺寸可以为0.1mm，当然，该间隙的尺寸也可以为其他数值，本文对此不作限制。
上述实施例中，当固定组件组装时，第一环体100和第二环体200可能会发生错位，此时，第一环体100和第二环体200不同心，进而容易导致第一环体100或者第二环体200遮挡待加工件300的部分刻蚀区域，进而影响待加工件300的加工质量，致使待加工件300的良品率较低。为此，一种可选的实施例中，第一环体100可以设置有至少一个定位部110，第二环体200可以设置有至少一个配合部210，定位部110和配合部210可以相互配合，实现定位。此方案中，第二环体200在第一环体100上的安装位置，可以通过定位部110和配合部210确定，从而使得第一环体100和第二环体200在装配时能够保持同心，避免发生错位，进而使得待加工件300的刻蚀区域不容易被第一环体100或者第二环体200过度遮挡，从而能够提高待加工件300的加工质量，促使待加工件300具有较高的良品率。
可选地，定位部110可以设置于第一环体100的内侧面，配合部210可以设置于第二环体200的外侧面，当然，定位部110还可以设置于第一环体100其他面(例如，第一环体100的顶面或底面)，配合部210也可以设置于第二环体200的其他面(例如第二环体200的顶面或底面)，定位部110和配合部210具体地设置位置本文不作限定。
一种可选的实施例中，定位部110和配合部210中，一者可以为定位凸起，另一者可以为定位凹槽，定位凸起的至少部分位于定位凹槽内。此方案中，定位凸起可以直接插入定位凹槽中，进而使得定位方式简单、可靠。另外，定位凸起和定位凹槽加工简单，从而使得固定组件制作方便，成本较低。可选地，定位凸起可以为半圆形结构，定位凹槽可以为与定位凸起相匹配的半圆形结构，当然定位凸起和定位凹槽还可以为其他形状，本文对此不作限制。
在本发明实施例中，定位凹槽的侧壁和定位凸起的侧壁之间可以具有间隙，从而防止定位凹槽与定位凸起的导热。
可选地，定位凹槽的侧壁和定位凸起的侧壁之间的间隙可以为0.1mm，此时，该间隙既能够满足定位凸起和定位凹槽的定位配合，又能够确保定位凸起的侧壁与定位凹槽的侧壁不接触。
为了提高第一环体100和第二环体200的定位精度。另一种可选的实施例中，定位部110的数量可以为两个，配合部210的数量可以为两个，两个定位部110可以沿第一环体100的轴截面对称，两个配合部210可以沿第一环体100的轴线对称，两个定位部110和两个配合部210一一对应相互配合。此方案中，采用两组定位结构对第一环体100和第二环体200进行定位，从而能够提高第一环体100和第二环体200的定位精度，同时，两组定位结构相互配合，能够防止第一环体100和第二环体200发生相对错位，从而保证第一环体100和第二环体200始终保持同心位置的状态。
当然，定位部110和配合部210的数量不限于两个，定位部110和配合部210的数量可以根据实际工况进行选择，本文对此不作限制。
一种可选的实施例中，第二环体200的径向宽度自其顶面至底面的方向逐渐变小。第二环体200的顶面至底面的方向与第一环体100顶面至底面的方向相同。此时，第二环体200的第一侧面为斜面。第二环体200位于第一环体100的内侧，因此第一环体100的形状应于第二环体200的结构相匹配，第一环体100的内侧的径向宽度自第一环体100的底面至第一环体100的底面的方向逐渐变小，第一环体100的内侧面为斜面，第一环体100的内侧面和第二环体200的第一侧面倾斜角度相同。此时，固定组件的内侧形成喇叭口结构，喇叭口结构具有较好的导流性能，从而能够对等离子体起到汇聚的作用，进而能提高半导体腔室的刻蚀效率。
上述实施例中，第二环体200的部分可以突出于第一环体100的顶面，此时，第二环体200与等离子体的接触面的面积较大，从而使得第二环体200的温度较高，进而可能造成待加工件300的边缘的温度较高。一种可选的实施例中，第一环体100可以开设有容纳凹部，容纳凹部由第一环体100的顶面的一部分向背离第一环体100顶面的方向凹陷形成，背离第一环体100顶面的方向也可以理解为朝向第一环体100底面的方向。容纳凹部的底壁与第一环体100的内侧面连接，此方案中，第二环体200的部分隐藏于容纳凹部内，从而使得第二环体200外露的区域较小，进而使得第二环体200与等离子体的接触面的面积进一步减小，促使第一环体100产生的热量进一步减少，从而使得第一环体100的温度进一步降低，进而使得待加工件300的边缘的温度进一步降低。同时，第一环体100和第二环体200的堆叠高度减小，进而使得固定组件占用反应腔的空间较小。
为了进一步降低第一环体100和第二环体200的导热性能，一种可选的实施例中，容纳凹部的底壁与第二环体200的第二侧面具有第二间隙420，第二侧面与容纳凹部的底壁相对设置，第一侧面和第二侧面相连接。此方案进一步减小第一环体100和第二环体200之间的接触面的面积，从而使得第一环体100和第二环体200的热传导性能进一步降低，进而使得第二环体200不容易将热量传递到第一环体100上，从而使得第一环体100的温度较低，进而使得传递到待加工件300的热量较少，使得待加工件300的边缘温度较低，更不容易出现待加工件300的边缘发黑的现象。
进一步地，第二环体200的第三侧面与容纳凹部的侧壁具有第三间隙430，第三侧面与容纳凹部的侧壁相对设置，并且第一侧面、第二侧面和第三侧面可以组成第二环体200的外侧面，第一侧面和第三侧面通过第二侧面相连接。此时，在第一环体100轴线方向的投影中，第二环体200外侧面的投影轮廓位于容纳凹部的投影轮廓之内。第一环体100和第二环体200装配时，第二环体200的第三侧面与容纳凹部的侧壁之间可以留有空隙，从而使得第二环体200与容纳凹部的侧壁之间不容易发生干涉，使得第一环体100和第二环体200装配方便、可靠。另外，第二环体200的外侧面与容纳凹部的侧壁具有第三间隙430，进一步减小第一环体100和第二环体200之间的接触面的面积，从而进一步降低了第二环体200和第一环体100之间的导热性能。
另一种实施例中，第二环体200可以设置有搭接凸起230，搭接凸起230位于容纳凹部的底壁与第一环体100的内侧面的连接处。此方案中，第一环体100和第二环体200通过搭接凸起230相连接，搭接凸起230与第一环体100相接触，从而使得第一环体100对第二环体200的支撑力较为均衡，进而使得第二环体200不容易与第一环体100发生倾斜的现象。同时，第一环体100和第二环体200通过搭接凸起230连接，搭接凸起230的尺寸可以设置的较小，从而使得第一环体100和第二环体200接触面的面积较小，使得第二环体200的热量不容易传递到第一环体100上。
进一步地，搭接凸起230可以为环形结构部，环形结构部的厚度与第二间隙420的高度相等。此方案中，搭接凸起230环绕第一侧面，从而使得第二环体200受到的支撑力更加均衡，进而使得第一环体100和第二环体200的连接更加稳定、可靠。另外，第二间隙420的高度与搭接凸起230的厚度相等，可以通过搭接凸起230形成第二间隙420，进而使得第一环体100和第二环体200无需在设置额外的凸起结构，因此第一环体100和第二环体200的结构更加简单。
可选地，搭接凸起230的宽度可以为4mm，当然搭接凸起230的宽度也可以采用其他数值，本文对此不作限制。
上述实施例中，第一环体100的底面内边缘与待加工件300的边缘接触，此时，待加工件300与第一环体100的接触面积较大，在待加工件300刻蚀过程中，容易造成待加工件300粘连在第一环体100上，进而容易导致待加工件300报废。一种可选的实施例中，第一环体100的底面内边缘设置有压接凸起130，压接凸起130压盖待加工件300的边缘，用于压紧待加工件300。此时，第一环体100的底面和待加工件300通过压接凸起130连接，压接凸起130的尺寸可以设置的较小，从而使得待加工件300与第一环体100的接触面的面积较小，不容易造成待加工件300与第一环体100粘连，从而能够有效防止待加工件300报废。同时，第一环体100的底面和待加工件300的接触面的面积较小，从而使得第一环体100和待加工件300的导热性能较低，进而使得第一环体100的热量不容易传递到待加工件300上。
基于本发明上述实施例公开的半导体腔室的固定组件，本发明实施例还可以公开一种半导体腔室，所公开的半导体设备具有上述实施例的半导体腔室的固定组件。该半导体腔室还可以包括用于承载待加工件300的基座和环绕基座设置的聚焦环500，固定组件用于固定待加工件300，并且聚焦环500位于第一环体100的下方，。
此方案中，聚焦环500能够对等离子体起到汇聚的作用，从而使得聚焦环500环内的等离子体的密度相对均匀，进而能够提高待加工件300刻蚀的均匀性。可选地，第一环体100和聚焦环500可以采用螺栓连接，第一环体100和聚焦环500还可以采用其他方式连接，本文对此不作限制。
请再次参考图1，基座可以包括静电卡盘800和下电极600，聚焦环500环绕静电卡盘800的外周面设置，静电卡盘800用于支撑待加工件300，下电极600为静电卡盘800提供用于吸附待加工件300的吸附电压。待加工件300的顶面与第一环体100相接触，待加工件300的底面支撑于静电卡盘800，固定组件和静电卡盘800同时对待加工件300进行固定，从而使得待加工件300在刻蚀的过程中，不容易发生偏移的现象，进而能提高待加工件300的成品率。
另外，下电极600还可以设置有冷却装置，该冷却装置可以在待加工件300刻蚀的过程中对待加工件300进行降温处理，从而防止待加工件300温度过高，进而能够提高待加工件300刻蚀的良品率。
基于本发明上述实施例公开的半导体腔室，本发明实施例还可以公开一种半导体设备，所公开的半导体设备具有上述实施例的半导体腔室。该半导体设备可以为刻蚀机，也可以为其他能够对晶圆等待加工件300进行加工的设备，本文对此不作限制。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体腔室的固定组件，用于固定待加工件(300)，其特征在于，所述固定组件包括第一环体(100)和至少部分位于所述第一环体(100)内侧的第二环体(200)；
所述第一环体(100)的底面内边缘用于压紧所述待加工件(300)，所述第一环体(100)的所述底面内边缘位于所述第二环体(200)在所述第一环体(100)的底面的正投影内，所述第二环体(200)的第一侧面与所述第一环体(100)的内侧面之间具有第一间隙(410)，所述第一侧面与所述第一环体(100)的所述内侧面相对设置。
2.根据权利要求1所述的固定组件，其特征在于，所述第一环体(100)设置有至少一个定位部(110)，所述第二环体(200)设置有至少一个配合部(210)，所述定位部(110)和所述配合部(210)相互配合，实现定位。
3.根据权利要求2所述的固定组件，其特征在于，所述定位部(110)和所述配合部(210)中，一者为定位凸起，另一者为定位凹槽，所述定位凸起的至少部分位于所述定位凹槽内。
4.根据权利要求1所述的固定组件，其特征在于，所述第二环体(200)的径向宽度自其顶面至底面的方向逐渐变小。
5.根据权利要求1所述的固定组件，其特征在于，所述第一环体(100)设有容纳凹部，所述容纳凹部由所述第一环体(100)的顶面的一部分向背离所述顶面的方向凹陷形成，且所述容纳凹部的底壁与所述第一环体(100)的内侧面连接，所述第二环体(200)的至少部分位于所述容纳凹部内，所述容纳凹部的底壁与所述第二环体(200)的第二侧面具有第二间隙(420)，所述第二侧面与所述容纳凹部的底壁相对设置。
6.根据权利要求5所述的固定组件，其特征在于，所述第二环体(200)的第三侧面与所述容纳凹部的侧壁具有第三间隙(430)，所述第三侧面与所述容纳凹部的侧壁相对设置，且所述第一侧面、所述第二侧面和所述第三侧面组成所述第二环体(200)的外侧面。
7.根据权利要求5所述的固定组件，其特征在于，所述第二环体(200)设置有搭接凸起(230)，所述搭接凸起(230)位于所述容纳凹部的底壁与所述第一环体(100)的内侧面的连接处。
8.根据权利要求7所述的固定组件，其特征在于，所述搭接凸起(230)为环形结构部，所述环形结构部的厚度与所述第二间隙(420)的高度相等。
9.根据权利要求1所述的固定组件，其特征在于，所述第一环体(100)的所述底面内边缘设置有压接凸起(130)，所述压接凸起(130)用于压紧所述待加工件(300)。
10.一种半导体腔室，其特征在于，包括用于承载待加工件(300)的基座和环绕所述基座设置的聚焦环(500)，其特征在于，还包括如权利要求1至9中任一项所述的固定组件，所述固定组件用于固定所述待加工件(300)，且所述聚焦环(500)位于所述第一环体(100)的下方。
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