CN112331544A - 一种用于半导体设备的介质窗组件 - Google Patents
一种用于半导体设备的介质窗组件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112331544A CN112331544A CN202011195042.7A CN202011195042A CN112331544A CN 112331544 A CN112331544 A CN 112331544A CN 202011195042 A CN202011195042 A CN 202011195042A CN 112331544 A CN112331544 A CN 112331544A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nozzle
- hole
- gap
- positioning
- mounting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 49
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims description 14
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 31
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
- H01J37/32119—Windows
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于半导体设备的介质窗组件,介质窗上形成有喷嘴通孔,喷嘴定位机构用于将喷嘴固定在喷嘴通孔中,喷嘴通孔包括安装孔和形成在安装孔底面的喷头孔,喷嘴包括主体部和喷头部,主体部设置在安装孔中,喷头部穿过喷头孔,环形密封件设置在安装面与安装孔底面之间,用于密封二者之间的间隙,安装面与安装孔底面中的至少一者上形成有多个环形凸起结构,另一者上对应形成有多个凹槽,多个环形凸起结构匹配设置在多个凹槽中,环形密封件环绕环形凸起结构设置。本发明中通过迷宫间隙降低工艺腔室中等离子体与环形密封件接触的概率,在降低维护成本的同时,还能够提高半导体工艺的安全性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备领域,具体地,涉及一种半导体设备的介质窗组件。
背景技术
在半导体制造行业中,等离子体产生装置被大量应用于集成电路(IC)和微机电系统(MEMS)的干法刻蚀工艺中。其中等离子体是由带电的电子、离子、自由基以及电中性的粒子组成,且整体基本呈电中性的气体团。在近乎真空的条件下,工艺气体在容性耦合或者是感性耦合的方式下发生放电形成等离子体,除了新增的电子和离子外,还产生了许多能量较高的活性基团,这些化学性质极其活泼的基团与被刻蚀材料的表面反应产生挥发性的化合物,然后利用真空系统将其排出腔室,完成干刻蚀过程。
如图1所示,传统的感性耦合等离子体发生装置通常包括:射频电源100、偏压电源200、线圈300、介质窗400、喷嘴500、反应腔700、静电卡盘800和终点检测900。反应腔700处在低压环境下时,工艺气体通过喷嘴500进入反应腔700,射频电源100输出的高频交变射频电流通过线圈300产生高频交变的电磁场,变化的磁场产生感应的电场,电场加速电子撞击工艺气体解离出电子等碎片,使工艺气体形成高密度的等离子体,在偏压电源200的引导下,促使等离子体中的活性基团向吸附在静电卡盘800上的衬底600(wafer)运动,并通过终点检测900来准确可靠的找到刻蚀终点,控制刻蚀过程,提高刻蚀质量。整个刻蚀工艺过程中,会出现电子由激发态向基态跃迁,这中间会伴随不同频率的光谱产生,可以利用终点检测进行观察。
为防止反应腔700中的工艺气体由喷嘴500与介质窗400之间的安装缝隙泄漏至腔室外,喷嘴500与介质窗400的接合位置通常采用密封件进行密封,然而,在现有技术中,密封件常在拆卸喷嘴500时与喷嘴500以及介质窗400之间发生粘连,导致喷嘴500难以由介质窗400上取下,并且容易导致喷嘴500与介质窗400之间发生剐蹭,破坏二者表面膜层的完整性。
发明内容
本发明旨在提供一种用于半导体设备的介质窗组件,该介质窗组件能够提高喷嘴拆卸效率、节约维护成本,并提高半导体工艺的安全性和稳定性。
为实现上述目的,本发明提供一种用于半导体设备的半导体设备的介质窗组件,包括介质窗、喷嘴、环形密封件和喷嘴定位机构,所述介质窗上形成有沿厚度方向贯穿所述介质窗的喷嘴通孔,所述喷嘴定位机构用于将所述喷嘴固定在所述喷嘴通孔中,所述喷嘴通孔包括形成在所述介质窗上表面上的安装孔和形成在所述安装孔的底面且贯穿至所述介质窗下表面的喷头孔,所述喷嘴包括主体部和形成在所述主体部的安装面上的喷头部,所述主体部设置在所述安装孔中,所述喷头部穿过所述喷头孔,所述环形密封件设置在所述安装面与所述安装孔的底面之间,用于密封所述安装面与所述安装孔的底面之间的间隙,所述安装面与所述安装孔的底面中的至少一者上形成有多个环绕所述喷头部的环形凸起结构,另一者上对应形成有多个环绕所述喷头部的凹槽,多个所述环形凸起结构同心设置,多个所述环形凸起结构匹配设置在多个所述凹槽中,所述环形密封件环绕多个所述环形凸起结构设置。
可选地,所述环形凸起结构与所述凹槽之间形成迷宫间隙,所述迷宫间隙的间隙宽度为0.5mm至1mm。
可选地,所述喷头孔的内壁、所述介质窗的下表面以及所述喷头部的外表面上均具有防护涂层。
可选地,所述喷头孔的内壁与所述喷头部的外表面之间具有第一间隙,所述安装孔的内壁与所述主体部的外表面之间具有第二间隙,所述第二间隙的宽度小于所述第一间隙的宽度。
可选地,所述第一间隙的宽度为1mm至1.5mm,所述第二间隙的宽度为0.5mm至1mm。
可选地,所述喷头孔的轴向长度大于十倍所述第一间隙的宽度。
可选地,所述喷嘴定位机构具有定位孔,所述主体部位于所述安装孔外的部分设置在所述定位孔中,所述主体部为圆柱体,且所述主体部的圆柱面上形成有绕所述主体部轴线设置的环形凹槽,所述定位孔的内壁上形成有环绕所述定位孔轴线的内侧凸台结构,所述内侧凸台结构匹配设置在所述环形凹槽中,且所述内侧凸台结构与所述环形凹槽之间具有定位间隙。
可选地,所述介质窗的上表面上还形成有定位凹槽,所述安装孔形成在所述定位凹槽的底面上,所述喷嘴定位机构具有安装部,且所述安装部通过紧固件固定在所述定位凹槽中,所述定位凹槽的侧壁与所述安装部之间具有固定间隙,所述固定间隙的宽度为0.05mm至0.1mm。
可选地,所述喷嘴定位机构包括第一喷嘴定位件和第二喷嘴定位件,所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件均为半筒状结构且分别设置在所述主体部的两侧,所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件的内侧圆柱面相接形成所述定位孔;
所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件的内侧圆柱面上均具有半环凸台结构,且两个所述半环凸台结构首尾相接形成所述内侧凸台结构。
可选地,所述安装面与所述安装孔的底面中的一者上形成有环形密封件容纳槽,所述环形密封件设置在所述环形密封件容纳槽中。
在本发明提供的用于半导体设备的介质窗组件中,喷嘴主体部的安装面与安装孔的底面之间通过该环形凸起结构与该凹槽配合形成迷宫间隙,从而通过该迷宫间隙降低半导体工艺腔室中的等离子体通过间隙与环形密封件接触的概率,进而避免环形密封件被等离子体腐蚀,在提高了喷嘴拆卸(更换)效率、节约了更换环形密封件的维护成本的同时,还能够避免等离子体腐蚀环形密封件时产生颗粒污染工艺腔室内气体成分,并避免因密封件粘连导致喷嘴拆卸时与介质窗发生碰撞、刮擦破坏表面膜层,提高了半导体工艺的安全性和稳定性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是一种传统的感性耦合等离子体发生装置的结构示意图;
图2是一种传统的陶瓷喷嘴装配系统的结构示意图;
图3至图4是图2所示陶瓷喷嘴装配系统中第一喷嘴固定件和第二喷嘴固定件在环形间隙空间内的转动过程示意图;
图5是本发明实施例提供的介质窗组件的结构示意图;
图6是图5所示介质窗组件的俯视示意图;
图7是本发明实施例提供的介质窗组件中介质窗的俯视示意图;
图8是图7所示介质窗的A-A向剖视图;
图9是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴的俯视示意图;
图10是图9所示喷嘴的A-A向剖视图;
图11是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴定位机构的结构示意图;
图12是图11所示喷嘴定位机构的A-A向剖视图;
图13是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴与喷嘴定位机构和喷嘴连接件之间的装配关系示意图;
图14是图13所示结构的A-A向剖视图;
图15是本发明实施例提供的介质窗组件中介质窗的定位凹槽与安装部之间的装配关系示意图;
图16是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴与喷嘴定位机构之间的装配关系示意图;
图17是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴与介质窗之间的装配关系示意图;
图18是环形凸起结构与凹槽之间形成迷宫间隙的结构示意图;
图19是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴的环形凹槽与喷嘴定位机构之间的装配关系示意图;
图20是防护涂层在介质窗上的分布区域示意图;
图21是防护涂层在喷嘴上的分布区域示意图;
图22是本发明实施例提供的介质窗组件中喷嘴与介质窗之间的装配关系示意图。
附图标记说明:
1:气路连接件 2:气路密封环
3:喷嘴连接件 4:喷嘴
5:第一喷嘴定位件 6:锁紧螺钉
7:介质窗 8:气路紧固件
9:第二喷嘴定位件 10:环形密封件
11:环形凸起结构 12:凹槽
13:环形密封件容纳槽 14:定位凹槽
15:防护涂层 16:环形凹槽
17:密封凹槽
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
如图2所示为现有技术中的一种陶瓷喷嘴装配系统,包括:进气连接件01、喷嘴连接件02、第一喷嘴固定件03、卡环04、介质窗05、锁紧螺钉06、进气密封圈07、第二喷嘴固定件08、陶瓷喷嘴09、喷嘴密封圈010。
现有技术方案,安装喷嘴时,需要借助陶瓷喷嘴安装工装向陶瓷喷嘴09的喷嘴轴肩施加向下的压力,使喷嘴轴肩的下端面挤压喷嘴密封圈010,在喷嘴密封圈010压缩一定量后,第一喷嘴固定件03和第二喷嘴固定件08可以在介质窗内的环形间隙空间内自由转动(如图3至图4所示),在喷嘴固定件卡入介质窗内后,可撤销对陶瓷喷嘴09的压力,依靠喷嘴密封圈010自身的弹力,实现对陶瓷喷嘴09与介质窗05之间间隙的密封。
然而,在现有技术中,喷嘴密封圈010常与陶瓷喷嘴09以及介质窗05之间发生粘连,增加了拆卸喷嘴过程中陶瓷喷嘴09与介质窗05之间的磨损频率。本发明的发明人研究后发现,密封圈与其他零件发生粘连的原因在于,在半导体工艺中,等离子体常常会自动扩散至陶瓷喷嘴09与介质窗05之间的间隙中,进而与该间隙中设置的密封件(如喷嘴密封圈010)接触并腐蚀该密封件,最终导致密封件与陶瓷喷嘴09和介质窗05发生粘连。
为解决上述问题,本发明提供一种用于半导体设备的介质窗组件,如图5所示,该介质窗组件包括介质窗7、喷嘴4、环形密封件10和喷嘴定位机构。介质窗7上形成有沿厚度方向贯穿介质窗7的喷嘴通孔,喷嘴定位机构用于将喷嘴4固定在喷嘴通孔中。
喷嘴通孔包括形成在介质窗7上表面上的安装孔和形成在安装孔的底面且贯穿至介质窗7下表面的喷头孔,喷嘴4包括主体部和形成在主体部的安装面上的喷头部,主体部设置在安装孔中,喷头部穿过喷头孔,环形密封件10设置在该安装面与安装孔的底面之间,用于密封该安装面与安装孔的底面之间的间隙。
该安装面与安装孔的底面中的至少一者上形成有多个环绕喷头部的环形凸起结构11,另一者上对应形成有多个环绕喷头部的凹槽12,多个环形凸起结构11同心设置且匹配设置在多个凹槽12中,该环形密封件环绕多个环形凸起结构11设置。
需要说明的是,为避免喷头部与介质窗7之间发生磕碰,环形凸起结构11与凹槽12的内部表面之间优选为不接触状态,如图5所示,环形凸起结构11与凹槽12之间形成迷宫间隙,本发明实施例对该迷宫间隙的间隙宽度不做具体限定,例如作为本发明的一种可选实施方式,该迷宫间隙的间隙宽度为0.5mm至1mm(如图18所示,环形凸起结构11的顶面与对应凹槽12的底面之间的距离H1以及凹槽12侧壁与对应环形凸起结构11的侧面支架金的距离L1均为0.5mm至1mm)。
在本发明中,喷嘴4主体部的安装面与安装孔的底面之间通过环形凸起结构11与凹槽12配合形成迷宫间隙,从而通过该迷宫间隙降低半导体工艺腔室中的等离子体通过间隙与环形密封件10接触的概率,并且,上述结构可以使环形密封件10远离喷头部,进而可降低环形密封件10的环境中温度,还能够避免环形密封件10被等离子体腐蚀,在提高了喷嘴4拆卸(更换)效率、提高了环形密封件10的使用寿命、节约了更换环形密封件10的维护成本的同时,还能够避免等离子体腐蚀环形密封件10时产生颗粒污染工艺腔室内气体成分,并避免因密封件粘连导致喷嘴4拆卸时与介质窗7发生碰撞、刮擦破坏表面膜层,提高了半导体工艺的安全性和稳定性。本发明实施例对环形凸起结构11和凹槽12的数量不做具体限定,例如,该迷宫间隙可由多个环形凸起结构11以及对应的凹槽12构成。
为进一步提高对环形密封件10的保护作用,并保证密封效果,优选地,安装面与安装孔的底面中的一者上形成有环形密封件容纳槽13,环形密封件10设置在环形密封件容纳槽13中,从而进一步减小环形密封件10的表面与迷宫间隙中气体的接触面积,并防止环形密封件10在安装面与安装孔的底面之间滑动,保证密封效果,如图5、图10所示为环形密封件容纳槽13形成在安装面上的情况。
为进一步减小环形密封件10的表面与迷宫间隙中气体的接触面积,提高对环形密封件10的保护作用,优选地,如图8所示,安装孔底面上最外圈的环形凸起结构11与安装孔的侧壁之间形成有密封凹槽17,环形密封件容纳槽13的两侧壁均匹配设置在密封凹槽17中。
为提高工艺腔室中半导体工艺的稳定性,优选地,如20、图21所示,喷头孔的内壁、介质窗7的下表面以及喷头部的外表面上均具有防护涂层15(coating层)。在工艺腔室内的工艺气体处于启辉状态时,其产生的等离子体会沿着喷头孔的内壁与喷头部的外表面之间的缝隙进入,在本发明实施例中,喷头孔的内壁与喷头部的外表面上均具有防护涂层15,从而能够避免喷嘴4和介质窗7的材料被等离子体刻蚀,进而避免了对工艺腔室中的等离子体造成金属污染或颗粒污染,提高了工艺腔室中半导体工艺的稳定性。
需要说明的是,在本发明中,该防护涂层15需具备耐等离子体轰击的性能,本发明实施例对该防护涂层15的材料不做具体限定,例如,作为本发明的一种可选实施方式,该防护涂层15的材料可以为三氧化二钇(Y2O3)。
为进一步保证工艺腔室中半导体工艺的稳定性,优选地,如图17所示,喷头孔的内壁与喷头部的外表面之间具有第一间隙,安装孔的内壁与主体部的外表面之间具有第二间隙,该第二间隙的宽度(D6-D7)/2小于该第一间隙的宽度(D4-D5)/2,从而在由介质窗7拆卸喷嘴4或向介质窗7上安装喷嘴4时,即便喷嘴4位置倾斜,导致主体部的外表面与安装孔的内壁接触,喷头部的外表面也不会刮擦喷头孔的内壁,进而避免了该防护涂层15被破坏导致等离子体腐蚀介质窗7或喷嘴4引入颗粒及杂质,保证了工艺腔室中半导体工艺的稳定性。
本发明实施例对该第一间隙和该第二间隙的宽度大小不做具体限定,例如,作为本发明的一种可选实施方式,该第一间隙的宽度(D4-D5)/2可以为1mm至1.5mm,该第二间隙的宽度(D6-D7)/2可以为0.5mm至1mm。
为避免等离子体沿该防护涂层15所在区域的缝隙进入未形成该防护涂层15的区域并对喷嘴4和介质窗7进行刻蚀,优选地,如图22所示,喷头孔的轴向长度H2大于十倍第一间隙的宽度,即H2>5(D4-D5)。
在本发明实施例中,通过涂有防护涂层15的区域以及迷宫间隙区域增加了环形密封件10与喷嘴4喷气端之间的距离,从而极大地降低了环形密封件10的工作温度,提高了环形密封件10的使用寿命,降低了设备维护成本。
为同时保证喷嘴4在竖直方向和水平方向的定位精度,优选地,如图13至14、图16所示,该喷嘴定位机构具有定位孔,主体部位于安装孔外的部分设置在定位孔中,主体部为圆柱体,且主体部的圆柱面上形成有绕主体部轴线设置的环形凹槽16,定位孔的内壁上形成有环绕定位孔轴线的内侧凸台结构,内侧凸台结构匹配设置在环形凹槽16中,且内侧凸台结构与环形凹槽16之间具有定位间隙。
需要说明的是,为保证喷嘴定位机构与喷嘴4装配紧密,且喷嘴4能够在喷嘴定位机构中自由转动,主体部的外表面与定位孔之间的间隙优选小于该第二间隙的宽度,例如,D3-D7可以为0.1mm至0.2mm。在本发明实施例中,通过将主体部设置在该定位孔中对喷嘴4的水平位置进行定位,且主体部上还形成有环形凹槽16,定位孔的内壁上还形成有内侧凸台结构,从而能够通过环形凹槽16与内侧凸台结构之间的定位关系实现对喷嘴4竖直方向位置的定位,提高喷嘴4的位置精度。
本发明实施例对该定位间隙的间隙宽度不做具体限定,例如,如图19所示,可选地,环形凹槽16在竖直方向的宽度与定位台阶在竖直方向的厚度之间的差值H3-H2为3mm至5mm,环形凹槽16的底面与定位台阶的环形内表面之间的距离L3-L2为1mm至2mm,定位台阶凸出于定位孔内壁的高度L2可以为3mm至8mm。
需要说明的是,喷嘴定位机构还用于实现喷嘴4与气路的连接,如图5至图6所示,该介质窗组件还包括气路连接件1、气路密封环2和喷嘴连接件3,气路连接件1通过气路紧固件8与喷嘴连接件3固定连接,喷嘴连接件3通过卡槽与喷嘴定位机构连接,气路密封环2设置在气路连接件1的气路密封槽中,用于对气路连接件1与喷嘴4的上表面之间进行密封,气路连接件1用于向喷嘴4内部的气体通道通气。
本发明实施例对喷嘴定位机构的材质不做具体限定,例如,为避免喷嘴定位机构在安装过程中与其他零部件碰撞产生颗粒,优选地,喷嘴定位机构的材质包括聚醚醚酮。
本发明实施例对喷嘴定位机构如何与喷嘴4的主体部以及气路连接件1固定连接不做具体限定,例如,如图5至图6、图11至图14所示,喷嘴定位机构包括第一喷嘴定位件5和第二喷嘴定位件9,第一喷嘴定位件5和第二喷嘴定位件9均为半筒状结构且分别设置在喷嘴4的主体部两侧,所述第一喷嘴定位件5和所述第二喷嘴定位件9的内侧圆柱面相接形成定位孔。第一喷嘴定位件5和第二喷嘴定位件9的内侧圆柱面上均具有半环凸台结构,且两个半环凸台结构首尾相接形成内侧凸台结构。具体的,第一喷嘴定位件5和第二喷嘴定位件9的对接端上各设有一组垂直轴向的螺纹孔,固定件通过该螺纹孔对两者进行固定。
在本发明实施例中,喷嘴定位机构由两个半圆法兰设计的两个喷嘴定位件对接形成,两个喷嘴定位件之间可通过紧固件进行连接,本发明实施例对该紧固件的材料不做具体限定,例如,为避免安装或拆卸时产生颗粒物,优选地,该紧固件可以为树脂(PEEK)螺钉。
本发明实施例对喷嘴定位机构如何安装在介质窗7上不做具体限定,例如,如图7至图8、图15所示,可选地,介质窗7的上表面上还形成有定位凹槽14,安装孔形成在该定位凹槽14的底面上,喷嘴定位机构具有安装部,且安装部通过紧固件(如,树脂螺钉)固定在该定位凹槽14中,该定位凹槽14的侧壁与安装部之间具有固定间隙。为保证维护该组件时喷嘴4的定位精准度,优选地,该固定间隙的宽度(D1-D2)/2为0.05mm至0.1mm。
本发明实施例对该紧固件的种类及材质不做具体限定,例如,该紧固件可以为6颗锁紧螺钉6,且其材料优选为树脂。
在本发明提供的介质窗组件中,喷嘴4主体部的安装面与安装孔的底面之间通过环形凸起结构11与凹槽12配合形成迷宫间隙,从而通过该迷宫间隙降低半导体工艺腔室中的等离子体通过间隙与环形密封件10接触的概率,进而避免环形密封件10被等离子体腐蚀,在提高了喷嘴4拆卸(更换)效率、节约了更换环形密封件10的维护成本的同时,还能够避免等离子体腐蚀环形密封件10时产生颗粒污染工艺腔室内气体成分,并避免因密封件粘连导致喷嘴4拆卸时与介质窗7发生碰撞、刮擦破坏表面膜层,提高了半导体工艺的安全性和稳定性。
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)
1.一种用于半导体设备的介质窗组件,包括介质窗、喷嘴、环形密封件和喷嘴定位机构,所述介质窗上形成有沿厚度方向贯穿所述介质窗的喷嘴通孔,所述喷嘴定位机构用于将所述喷嘴固定在所述喷嘴通孔中,所述喷嘴通孔包括形成在所述介质窗上表面上的安装孔和形成在所述安装孔的底面且贯穿至所述介质窗下表面的喷头孔,所述喷嘴包括主体部和形成在所述主体部的安装面上的喷头部,所述主体部设置在所述安装孔中,所述喷头部穿过所述喷头孔,所述环形密封件设置在所述安装面与所述安装孔的底面之间,用于密封所述安装面与所述安装孔的底面之间的间隙,其特征在于,所述安装面与所述安装孔的底面中的至少一者上形成有多个环绕所述喷头部的环形凸起结构,另一者上对应形成有多个环绕所述喷头部的凹槽,多个所述环形凸起结构同心设置,多个所述环形凸起结构匹配设置在多个所述凹槽中,所述环形密封件环绕多个所述环形凸起结构设置。
2.根据权利要求1所述的介质窗组件,其特征在于,所述环形凸起结构与所述凹槽之间形成迷宫间隙,所述迷宫间隙的间隙宽度为0.5mm至1mm。
3.根据权利要求1所述的介质窗组件,其特征在于,所述喷头孔的内壁、所述介质窗的下表面以及所述喷头部的外表面上均具有防护涂层。
4.根据权利要求3所述的介质窗组件,其特征在于,所述喷头孔的内壁与所述喷头部的外表面之间具有第一间隙,所述安装孔的内壁与所述主体部的外表面之间具有第二间隙,所述第二间隙的宽度小于所述第一间隙的宽度。
5.根据权利要求4所述的介质窗组件,其特征在于,所述第一间隙的宽度为1至1.5mm,所述第二间隙的宽度为0.5mm至1mm。
6.根据权利要求4所述的介质窗组件,其特征在于,所述喷头孔的轴向长度大于十倍所述第一间隙的宽度。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的介质窗组件,其特征在于,所述喷嘴定位机构具有定位孔,所述主体部位于所述安装孔外的部分设置在所述定位孔中,所述主体部为圆柱体,且所述主体部的圆柱面上形成有绕所述主体部轴线设置的环形凹槽,所述定位孔的内壁上形成有环绕所述定位孔轴线的内侧凸台结构,所述内侧凸台结构匹配设置在所述环形凹槽中,且所述内侧凸台结构与所述环形凹槽之间具有定位间隙。
8.根据权利要求7所述的介质窗组件,其特征在于,所述介质窗的上表面上还形成有定位凹槽,所述安装孔形成在所述定位凹槽的底面上,所述喷嘴定位机构具有安装部,且所述安装部通过紧固件固定在所述定位凹槽中,所述定位凹槽的侧壁与所述安装部之间具有固定间隙,所述固定间隙的宽度为0.05mm至0.1mm。
9.根据权利要求7所述的介质窗组件,其特征在于,所述喷嘴定位机构包括第一喷嘴定位件和第二喷嘴定位件,所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件均为半筒状结构且分别设置在所述主体部的两侧,所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件的内侧圆柱面相接形成所述定位孔;
所述第一喷嘴定位件和所述第二喷嘴定位件的内侧圆柱面上均具有半环凸台结构,且两个所述半环凸台结构首尾相接形成所述内侧凸台结构。
10.根据权利要求1至6中任意一项所述的介质窗组件,其特征在于,所述安装面与所述安装孔的底面中的一者上形成有环形密封件容纳槽,所述环形密封件设置在所述环形密封件容纳槽中。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011195042.7A CN112331544B (zh) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 一种用于半导体设备的介质窗组件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011195042.7A CN112331544B (zh) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 一种用于半导体设备的介质窗组件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112331544A true CN112331544A (zh) | 2021-02-05 |
CN112331544B CN112331544B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=74322913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011195042.7A Active CN112331544B (zh) | 2020-10-30 | 2020-10-30 | 一种用于半导体设备的介质窗组件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112331544B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112844912A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-05-28 | 佛山市中研非晶科技股份有限公司 | 一种非晶纳米晶制带设备的组合式喷嘴系统 |
CN113193312A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 圆波导TE0n模式超宽带输出窗结构 |
CN114420526A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 江苏天芯微半导体设备有限公司 | 一种衬套及晶圆预处理装置 |
CN116666276A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-08-29 | 江苏鲁汶仪器股份有限公司 | 一种喷嘴固定结构及等离子刻蚀系统 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156363A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板乾燥装置 |
JP2009004596A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 高圧処理装置 |
JP2016149460A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社Screenホールディングス | 基板処理装置 |
CN106252258A (zh) * | 2015-06-15 | 2016-12-21 | 株式会社思可林集团 | 基板处理装置 |
CN106601580A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 进气机构及反应腔室 |
CN107993914A (zh) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 气体流量调节装置及其调节方法 |
CN207398075U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-05-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 喷嘴支架、工艺腔室和半导体处理设备 |
CN108933074A (zh) * | 2017-05-24 | 2018-12-04 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 进气装置和包括该进气装置的腔室 |
-
2020
- 2020-10-30 CN CN202011195042.7A patent/CN112331544B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156363A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板乾燥装置 |
JP2009004596A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 高圧処理装置 |
JP2016149460A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社Screenホールディングス | 基板処理装置 |
CN106252258A (zh) * | 2015-06-15 | 2016-12-21 | 株式会社思可林集团 | 基板处理装置 |
CN106601580A (zh) * | 2015-10-19 | 2017-04-26 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 进气机构及反应腔室 |
CN107993914A (zh) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 气体流量调节装置及其调节方法 |
CN108933074A (zh) * | 2017-05-24 | 2018-12-04 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 进气装置和包括该进气装置的腔室 |
CN207398075U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-05-22 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 喷嘴支架、工艺腔室和半导体处理设备 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112844912A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-05-28 | 佛山市中研非晶科技股份有限公司 | 一种非晶纳米晶制带设备的组合式喷嘴系统 |
CN113193312A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-30 | 电子科技大学 | 圆波导TE0n模式超宽带输出窗结构 |
CN113193312B (zh) * | 2021-04-25 | 2022-05-03 | 电子科技大学 | 圆波导TE0n模式超宽带输出窗结构 |
CN114420526A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 江苏天芯微半导体设备有限公司 | 一种衬套及晶圆预处理装置 |
CN114420526B (zh) * | 2022-01-18 | 2023-09-12 | 江苏天芯微半导体设备有限公司 | 一种衬套及晶圆预处理装置 |
CN116666276A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-08-29 | 江苏鲁汶仪器股份有限公司 | 一种喷嘴固定结构及等离子刻蚀系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112331544B (zh) | 2024-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112331544B (zh) | 一种用于半导体设备的介质窗组件 | |
US7566379B2 (en) | Method and apparatus for an improved upper electrode plate with deposition shield in a plasma processing system | |
US7137353B2 (en) | Method and apparatus for an improved deposition shield in a plasma processing system | |
JP4627660B2 (ja) | プラズマ処理システムにおける改良されたバッフル板のための装置 | |
US7678226B2 (en) | Method and apparatus for an improved bellows shield in a plasma processing system | |
KR100914589B1 (ko) | 기판 탑재대 및 플라즈마 처리 장치 | |
US8118936B2 (en) | Method and apparatus for an improved baffle plate in a plasma processing system | |
US7163585B2 (en) | Method and apparatus for an improved optical window deposition shield in a plasma processing system | |
US9384946B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
US20040061447A1 (en) | Method and apparatus for an improved upper electrode plate in a plasma processing system | |
US20050098106A1 (en) | Method and apparatus for improved electrode plate | |
CN207398075U (zh) | 喷嘴支架、工艺腔室和半导体处理设备 | |
KR20230010762A (ko) | 플라스마 역류를 차단하기 위한 분리된 기체 주입 구조 | |
US20120125891A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
CN112017932A (zh) | 等离子体处理装置中气体输送系统的耐腐蚀结构 | |
CN218957667U (zh) | 等离子体处理装置 | |
US11315759B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
CN101135333B (zh) | 连接装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |