CN208835019U - 一种反应腔内衬 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种反应腔内衬，包括圆环状侧壁主体(2)和设置于其上部的法兰(3)，其中，法兰(3)的端面沿着径向延伸超出侧壁(2)，在法兰(3)外边缘沿径向延伸出固定用凸缘(31)，其上开有孔(32)，侧壁(2)上开有长方形槽(4)，与反应腔室(50)的侧壁上的机械手进出口(51)位置相对应，侧壁2设有通孔(22)及蜂窝状小孔(21)，与侧壁(2)底部相接面具有沿径向向内延伸的圆盘(5)，圆盘(5)的延伸末端与反应腔室(50)中心放置的电极组件(80)的外边缘配合，圆盘(5)上环向设置有多圈长槽孔(6)。该反应腔内衬能够提供更好的热稳定性，足够的射频接地路线，减少停机时间，并且能够提高了等离子体反应工艺的均匀性。

Description

一种反应腔内衬
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种反应腔内衬。
背景技术
在半导体制造中，等离子体刻蚀是用来刻蚀导电和介电材料的。等离子体刻蚀的问题之一是，随着时间的推移，当多个晶片在槽内加工时，就会在加工室的腔壁上堆积起一层膜来。这种薄膜的积累可能会造成如下问题：首先，该薄膜可能从腔壁剥落，引入微粒。随着集成电路器件的特征尺寸的不断减小，加工过程中颗粒的耐受性程度正在迅速下降。因此，在加工过程中避免颗粒的产生及其细化变得越来越重要。第二，薄膜可能改变射频接地路径，从而影响在晶片上获得的结果。目前设备中多采用对工艺室进行湿式清洗操作，用物理方法擦洗反应腔室的内壁，以清除积层。
在商业半导体制造中，工艺室的湿式清洗是不可取的，为此，一些工艺室设置了内衬，以保护室壁。然而，目前在工艺室中使用的圆柱形内衬至少有两个主要缺点。第一个缺点是，由于真空中的热传递很差，这种内衬的整体位于真空中，缺乏足够的热连接。因此，当射频功率被循环和关闭时，内衬的温度会剧烈波动。这种温度波动会引起不希望的变化。在晶片的加工过程中，第二个缺点是很难在真空中与内衬进行电气连接，从而提供令人满意的RF接地路径。为此目的而单独使用的材料，例如不锈钢螺钉、铜带和铍铜手指，都会在晶片上产生污染物。鉴于以上原因，需要提供一种新型的半导体工艺反应腔内衬。
实用新型内容
针对现有的问题，本实用新型提供一种反应腔内衬，包括圆环状侧壁主体(2)和设置于其上部的法兰(3)，其中，法兰(3)的端面沿着径向延伸超出侧壁(2)，在法兰(3)外边缘沿径向延伸出固定用凸缘(31)，其上开有孔(32)，侧壁(2)上开有长方形槽(4)，与反应腔室(50)的侧壁上的机械手进出口(51)位置相对应，侧壁2设有通孔(22)及蜂窝状小孔(21)，与侧壁(2)底部相接面具有沿径向向内延伸的圆盘(5)，圆盘(5)的延伸末端与反应腔室(50)中心放置的电极组件(80)的外边缘配合，圆盘(5)上环向设置有多圈长槽孔(6)。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述法兰(3)的端面是圆形或方形。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述法兰(3)的端面沿径向延伸超出所述侧壁(2)的长度为6mm～35mm，厚度为5mm～10mm。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，在所述法兰(3)的端面设置有密封槽(33)及导电线圈放置槽(34)，以使反应腔内衬(1)与反应腔室(50)上部的腔盖组件(60)良好接触与密封。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述长方形槽(4)的尺寸与机械手进出口(51)的尺寸相同或略小，以使得机械手能够进入与伸出反应腔室(50)进行取送片。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述蜂窝状小孔(21)的孔径为1.5mm～3mm。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述圆盘(5)的厚度为3mm～7mm。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，所述长槽孔(6)的宽度为3mm～5mm，每圈具有多个长槽孔(6)，每个所述长槽孔(6)的长度为角度在20°～40°之间的圆弧的长度。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，相邻的两圈长槽孔(6)之间的间隙为1mm～2.5mm，相临两圈的长槽孔(6)错位分布。
本实用新型的反应腔内衬中，优选为，反应腔内衬的材质为铝、陶瓷或石英。
本实用新型的反应腔内衬能够提供更好的热稳定性，足够的射频接地路线，最低停机时间的可使用性，并且能够减少反应气流在真空腔室中流动时的阻碍，更容易达到设备需要的真空度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式的技术方案，下面对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是本实用新型的反应腔内衬的主视图。
图2是本实用新型的反应腔内衬的立体结构示意图。
图3是本实用新型的反应腔内衬的安装示意图。
图4是本实用新型的反应腔内衬的俯视图。
图5是本实用新型的反应腔内衬的长槽孔的局部视图。
图中：
1～反应腔内衬；2～侧壁；21～蜂窝状小孔；22～通孔；3～法兰；31～凸缘；32～孔；33～密封槽；34～导电线圈放置槽；4～长方形槽；5～圆盘；6～长槽孔；50～反应腔室；51～机械手进出口；60～腔盖组件；70～晶圆；80～电极组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面通过具体的实施方式并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。图1是本实用新型的反应腔内衬的主视图。图2是本实用新型的反应腔内衬的立体结构示意图。图3是本实用新型的反应腔内衬的安装示意图。如图1～3所示，反应腔内衬1包括圆环状侧壁主体2和设置于其上部的法兰3。其中，法兰3的端面沿着径向向外延伸超出侧壁2，法兰3的端面超出侧壁2的长度在6mm～35mm之间，厚度约5mm～10mm。法兰3的端面是圆形或方形，配合腔体的形状随之调整。在法兰3外边缘沿径向向外延伸出固定用的凸缘31，凸缘31的数量可以是2～4个，其上开有孔32，螺钉可从该孔32通过，将反应腔内衬1固定在反应腔室50的上表面。从而保证反应腔内衬1与反应腔室50之间的充分接触及良好接地。另外，根据反应腔内衬1在设备中的安装位置，在一些情况下，为了保证反应腔内衬1与反应腔室50上部的腔盖组件60有良好的接触与密封，可以在法兰3的端面设置一圈密封槽33及导电线圈放置槽34。
如图2和图3所示，侧壁2上开有长方形槽4，与反应腔室50侧壁上的机械手进出口51的位置相对应，长方形槽4的尺寸与机械手进出口51的尺寸相同或略小，以使得机械手能够进入与伸出反应腔室50进行取送片。在工艺加工过程中，通过机械手将晶圆70从反应腔室50的外部经过机械手进出口51和长方形槽4送入腔室内部，由顶针升降机构将晶圆70从机械手上取下放到电极组件80的上表面。
如图2所示，侧壁2设有蜂窝状小孔21和通孔22。其中，通孔22可作为观察孔，与反应腔室50侧壁上的观察孔相对应，保证操作人员可通过该孔观察反应腔室内部的状况。根据反应腔室外接装置的性质不同，通孔22可以是圆孔或蜂窝状孔。反应腔室50在进行工艺过程中需要外接真空测量装置，以对工艺过程中的腔室内真空度或腔室压力进行随时测量监控，因此反应腔室50的侧壁上具有几个相对较大的圆通孔连接腔室内部及外部。蜂窝状小孔21的位置即对应该较大的圆通孔，其分布数量可根据反应腔室侧壁外接的真空测量装置的数量来决定。蜂窝状小孔21的覆盖范围应等于或略小于相对应位置的反应腔室50的侧壁上的开孔，以保证反应腔室50的内壁不会暴露于等离子体中，避免污染。蜂窝状小孔的特征可以阻挡工艺过程中产生的颗粒杂质等进入真空测量装置内影响其测量性能，从而延长真空测量装置的使用寿命。蜂窝状小孔21的大小约为1.5～3mm。
如图2和图3所示，与侧壁2底部相接面具有沿径向向内延伸的圆盘5，圆盘5的厚度为3mm～7mm。圆盘5的延伸末端与反应腔室中心放置的电极组件80的外边缘配合，两者之间可以贴合也可以间隔一些距离。图4是本实用新型的反应腔内衬的俯视图。图5是本实用新型的反应腔内衬的长槽孔的局部视图。如图4和图5所示，圆盘5上环向设置有多圈长槽孔6。根据安装的反应腔室的尺寸不同，调整径向分布的长槽孔6的圈数。长槽孔6的宽度W为3mm～5mm，每圈具有多个长槽孔6。每圈的长槽孔6的个数根据长槽孔6的长度和圆盘5的周长来确定。如图4所示，将长槽孔6的两端分别与圆心连接，两者之间的角度为a1，长槽孔6的长度则是角度a1的圆弧的长度。优选地，角度a1在20°～40°之间。
相邻的两圈长槽孔(6)之间的间隙L为1mm～2.5mm，如图5所示，相临两圈的长槽孔(6)错位分布。具体而言，如图4所示，位于第一圈的长槽孔6的初始位置与相邻内圈的长槽孔6的初始位置相差角度为a2，a2的大小可以在0°～40°之间。该布置方式可以使得长槽孔6的分布更加交错，能够取得较好的匀流效果，并且防止反应腔室内的等离子体通过长槽孔6进入反应区域以下，造成点火，同时增强了圆盘5部分的机械强度。该种设计极大程度地改善了等离子体气流经过晶片表面的流场分布，提高了等离子体反应的工艺结果的均匀性。
反应腔内衬1的材质可以是铝、陶瓷、石英等。当反应腔内衬1使用金属材质，如铝加工而成时，由于反应腔内衬1放置于反应腔室50的内部，根据工艺要求，反应腔内衬1暴露于等离子体中的部位均需要进行硬质阳极氧化等耐腐蚀表面处理。安装时，反应腔内衬1的外壁与反应腔室50的内壁贴合，但并不紧密，以保证反应腔室50和反应腔内衬1在升温的情况下不会因为膨胀作用而导致两者卡死无法分离。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种反应腔内衬，其特征在于，
包括圆环状侧壁(2)主体和设置于其上部的法兰(3)，其中，法兰(3)的端面沿着径向延伸超出侧壁(2)，在法兰(3)外边缘沿径向延伸出固定用凸缘(31)，其上开有孔(32)，侧壁(2)上开有长方形槽(4)，与反应腔室(50)的侧壁上的机械手进出口(51)位置相对应，侧壁2设有通孔(22)及蜂窝状小孔(21)，与侧壁(2)底部相接面具有沿径向向内延伸的圆盘(5)，圆盘(5)的延伸末端与反应腔室(50)中心放置的电极组件(80)的外边缘配合，圆盘(5)上环向设置有多圈长槽孔(6)。
2.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述法兰(3)的端面是圆形或方形。
3.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述法兰(3)的端面沿径向延伸超出所述侧壁(2)的长度为6mm～35mm，厚度为5mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
在所述法兰(3)的端面设置有密封槽(33)及导电线圈放置槽(34)，以使反应腔内衬(1)与反应腔室(50)上部的腔盖组件(60)良好接触与密封。
5.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述长方形槽(4)的尺寸与机械手进出口(51)的尺寸相同或略小，以使得机械手能够进入与伸出反应腔室(50)进行取送片。
6.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述蜂窝状小孔(21)的孔径为1.5mm～3mm。
7.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述圆盘(5)的厚度为3mm～7mm。
8.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
所述长槽孔(6)的宽度为3mm～5mm，每圈具有多个长槽孔(6)，每个所述长槽孔(6)的长度为角度在20°～40°之间的圆弧的长度。
9.根据权利要求8所述的反应腔内衬，其特征在于，
相邻的两圈长槽孔(6)之间的间隙为1mm～2.5mm，相临两圈的长槽孔(6)错位分布。
10.根据权利要求1所述的反应腔内衬，其特征在于，
反应腔内衬的材质为铝、陶瓷或石英。
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