CN210805705U - 工艺腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工艺腔室及半导体加工设备，包括腔体、基座和隔热密封组件，其中，基座设置在腔体中，基座包括加热盘和用于支撑加热盘的柱状环体，柱状环体的一端与加热盘的底壁连接，另一端贯穿腔体的底壁，并延伸至腔体的外部；隔热密封组件环绕套设在柱状环体的外侧，且隔热密封组件的一端与柱状环体远离加热盘的一端之间通过第一密封圈进行密封连接，另一端与腔体的底壁之间通过第二密封圈进行密封连接。本实用新型提供的工艺腔室及半导体加工设备能够使第一密封圈和第二密封圈受到的温度降低，使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，从而提高工艺腔室的密封可靠性。

Description

工艺腔室及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种工艺腔室及半导体加工设备。

背景技术

目前，在集成电路(IC)的制造工艺中，衬底(wafer)经过刻蚀后会进入去胶机中去除残余光刻胶，去胶工艺通常在高温下进行，以提高衬底上光刻胶的氧化速率，从而提高去胶速率。去胶工艺进行时，内部的高温卡盘会对衬底进行加热。根据去胶工艺需求，高温卡盘的设计使用温度一般为250℃～350℃，有些高温卡盘的设计极限加热温度为400℃。如此高温，如果直接传递到腔室壁或卡盘基座上，会直接对密封元件(O-ring)和高温敏感的元器件造成伤害，而且温度大幅度变化会引起材料的热胀冷缩，影响腔室的真空度，造成腔室漏真空。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种工艺腔室及半导体加工设备，其能够使第一密封圈和第二密封圈受到的温度降低，使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，从而提高工艺腔室的密封可靠性。

为实现本实用新型的目的而提供一种工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，所述基座包括加热盘和用于支撑所述加热盘的柱状环体，所述柱状环体的一端与所述加热盘的底壁连接，另一端贯穿所述腔体的底壁，并延伸至所述腔体的外部；

所述工艺腔室还包括隔热密封组件，所述隔热密封组件环绕套设在所述柱状环体的外侧，且所述隔热密封组件的一端与所述柱状环体远离所述加热盘的一端之间通过第一密封圈进行密封连接，另一端与所述腔体的底壁之间通过第二密封圈进行密封连接。

优选的，所述隔热密封组件包括隔热筒、第一法兰、第二法兰和多个螺钉，其中，

所述隔热筒环绕套设在所述柱状环体的外侧；

所述第一法兰设置在所述隔热筒一端的外周壁上，所述柱状环体贯穿所述腔体底壁处设置有第一环形凸台，所述第一法兰与所述第一环形凸台相互叠置，并通过所述螺钉相互连接，所述第一密封圈设置在所述第一法兰与所述第一环形凸台之间；

所述第二法兰设置在所述隔热筒另一端的内周壁上，所述柱状环体远离所述加热盘的一端设置有第二环形凸台，所述第二法兰与所述第二环形凸台相互叠置，并通过所述螺钉相互连接，所述第二密封圈设置在所述第二法兰与所述第二环形凸台之间。

优选的，所述柱状环体的周壁的厚度的取值范围为2.5mm-4mm。

优选的，所述柱状环体的外径的取值范围为45mm-90mm。

优选的，所述柱状环体在竖直方向上的长度的取值范围为80mm-160mm。

优选的，所述隔热筒的内周壁与所述柱状环体的外周壁之间具有间隙。

优选的，所述间隙的取值范围为15mm-25mm。

优选的，在所述隔热筒的筒壁中设置有冷却通道，所述冷却通道用于供冷却介质在所述隔热筒的筒壁中流动。

优选的，所述隔热筒的材料为不锈钢或钛合金。

本实用新型还提供一种半导体加工设置，包括本实用新型提供的所述工艺腔室。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的工艺腔室，借助将第一密封圈设置在柱状环体远离加热盘的一端与隔热密封组件的一端之间，将第二密封圈设置在腔体的底壁与隔热密封组件的另一端之间，使第一密封圈和第二密封圈均处于远离加热盘的位置，使第一密封圈和第二密封圈与加热盘之间的距离增加，以使加热盘上的热量传递至第一密封圈和第二密封圈上的传递距离增加，以能够使第一密封圈和第二密封圈受到的温度降低，从而使第一密封圈和第二密封圈的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

本实用新型提供的半导体加工设备，借助本实用新型提供的工艺腔室，能够使第一密封圈和第二密封圈受到的温度降低，使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，从而提高工艺腔室的密封可靠性。

附图说明

图1为本实用新型提供的工艺腔室的结构示意图；

图2为本实用新型提供的工艺腔室中加热盘和环状柱体的结构示意图；

图3为本实用新型提供的工艺腔室中隔热密封件的结构示意图；

附图标记说明：

21-腔体；211-通孔；212-第一环形凸台；22-加热盘；23-柱状环体；231-第二环形凸台；232-第四螺纹孔；24-隔热筒；241-第一法兰；242-第一密封圈；243-第二法兰；244-第二密封圈；245-螺钉；247-第二螺纹孔；248-第三螺纹孔；251-冷却介质进口；252-冷却介质出口。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的工艺腔室及半导体加工设备进行详细描述。

如图1-图3所示，本实施例提供一种工艺腔室，包括腔体21、基座和隔热密封件，其中，基座设置在腔体21中，基座包括加热盘22和用于支撑加热盘22的柱状环体23，柱状环体23的一端与加热盘22的底壁连接，另一端贯穿腔体21的底壁，并延伸至腔体21的外部；隔热密封组件环绕套设在柱状环体23的外侧，且隔热密封组件的一端与柱状环体23远离加热盘22的一端之间通过第一密封圈242进行密封连接，另一端与腔体21的底壁之间通过第二密封圈244进行密封连接。

本实施例提供的工艺腔室，借助将第一密封圈242设置在柱状环体23远离加热盘22的一端与隔热密封组件的一端之间，将第二密封圈244设置在腔体21的底壁与隔热密封组件的另一端之间，使第一密封圈242和第二密封圈244均处于远离加热盘22的位置，使第一密封圈242和第二密封圈244与加热盘22之间的距离增加，以使加热盘22上的热量传递至第一密封圈242和第二密封圈244上的传递距离增加，以能够使第一密封圈242和第二密封圈244受到的温度降低，从而使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

具体的，在工艺过程中，加热盘22的热量会传递至柱状环体23与加热盘22连接的一端，由于本实施例中，柱状环体23内部为中空结构部，加热盘22传递至其上的热量会向其内部扩散，这就使得热量在自柱状环体23与加热盘22的底壁连接的一端传递至柱状环体23延伸至腔体21的外部的另一端的过程中，形成温度梯度，逐渐降低，以使柱状环体23延伸至腔体21的外部的另一端的温度低于其与加热盘22的底壁连接的一端的温度，从而使位于柱状环体23远离加热盘22的一端的第一密封圈242受到的温度低于加热盘22对晶片的加热温度，并且，由于柱状环体23的另一端延伸至腔体21的外部，使柱状环体23的另一端与加热盘22的底壁之间能够具有充足的远离空间，这样可以通过延长柱状环体23的长度，使柱状环体23远离加热盘22的一端的温度进一步降低。而对于第二密封圈244来说，其是位于隔热密封组件和腔体21的底壁之间，因此，第二密封圈244并不会与加热盘22直接接触，从而使得第二密封圈244受到来自于加热盘22的温度较低。另外，借助隔热密封件可以阻隔加热盘22、柱状环体23和腔体21内部的热量扩散至与隔热密封件连接的腔体21的底壁上，这样可以避免与腔体21的底壁接触的元件的损坏

在本实施例中，隔热筒24的内周壁与柱状环体23的外周壁之间具有间隙，这样加热盘22传递至隔热筒24上的热量不仅能够向其内部扩散，还可以向其外部扩散至间隙中，更加有利于柱状环体23上的热量的散热，以进一步降低柱状环体23远离加热盘22的另一端的温度，并且，由于柱状环体23与隔热筒24不接触，也可以减少热量自柱状环体23传递至隔热筒24上，以进一步降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

在本实施例中，加热盘22具有加热功能，用于在工艺过程中，对放置在其上的晶片进行加热，可以采用现有技术中的加热盘22。

在本实施例中，隔热密封组件包括隔热筒24、第一法兰241、第二法兰243和多个螺钉245，其中，隔热筒24环绕套设在柱状环体23的外侧；第一法兰241设置在隔热筒24一端的外周壁上，柱状环体23贯穿腔体21底壁处设置有第一环形凸台212，第一法兰241与第一环形凸台212相互叠置，并通过螺钉245相互连接，第一密封圈242设置在第一法兰241与第一环形凸台212之间；第二法兰243设置在隔热筒24另一端的内周壁上，柱状环体23远离加热盘22的一端设置有第二环形凸台231，第二法兰243与第二环形凸台231相互叠置，并通过螺钉245相互连接，第二密封圈244设置在第二法兰243与第二环形凸台231之间。

在本实施例中，隔热筒24环绕套设在柱状环体23的外侧，以阻隔加热盘22、柱状环体23和腔体21内部的热量向外扩散，从而阻隔热量传递至第一密封圈242和第二密封圈244上，降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度。

具体的，在隔热筒24的两端的外周壁上分别设置有第一法兰241和第二法兰243，且第一法兰241和第二法兰243分别环绕在隔热筒24的两端的外周壁上，在腔体21的底壁中设置有贯穿其厚度的通孔211，柱状环体23穿过通孔211以延伸至腔体21的外部，隔热筒24环绕套设在柱状环体23的外侧，并穿过通孔211以延伸至腔体21的外部。在通孔211中设置有第一环形凸台212，第一环形凸台212与第一法兰241叠置，并通过螺钉245相互连接，以使隔热筒24的一端与腔体21底壁连接，第一密封圈242设置在第一环形凸台212与第一法兰241之间。在柱状环体23延伸至腔体21的外部远离加热盘22的一端设置有第二环形凸台231，第二环形凸台231与第二法兰243叠置，并通过螺钉245相互连接，以使隔热筒24的另一端与柱状环体23连接，第二密封圈244设置在第二环形凸台231与第二法兰243之间，从而实现隔热筒24的固定以及对腔体21的密封，并能够套设在柱状环体23的外侧。但是，隔热筒24的连接方式并不限于此。

在本实施例中，第一法兰241叠置在第一环形凸台212的上方，即，第一法兰241的下表面与第一环形凸台212的上表面相接触，第一密封圈242设置在第一法兰241的下表面与第一环形凸台212的上表面之间，以对隔热筒24与通孔211之间密封，第二法兰243叠置在第二环形凸台231的下方，即，第二法兰243的上表面与第二环形凸台231的下表面相接触，第二密封圈244设置在第二法兰243的上表面与第二环形凸台231的下表面之间，以对隔热筒24与柱状环体23之间密封。但是，第一法兰241与第一环形凸台212的叠置方式并不限于此，也可以是第一法兰241叠置在第一环形凸台212的下方，即，第一法兰241的上表面与第一环形凸台212的下表面相接触，第一密封圈242设置在第一法兰241的上表面与第一环形凸台212的下表面之间，第二法兰243与第二环形凸台231的叠置方式也不限于此，还可以是第二法兰243叠置在第二环形凸台231的上方，即，第二法兰243的下表面与第二环形凸台231的上表面相接触，第二密封圈244设置在第二法兰243的下表面与第二环形凸台231的上表面之间。

在本实施例中，在第一环形凸台212和第一法兰241中分别设置第一螺纹孔和第二螺纹孔247，且第一螺纹孔和第二螺纹孔247相互对应，以使螺钉245能够穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔247，将第一法兰241与第一环形凸台212连接，在实际应用中，第一螺纹孔和第二螺纹孔247具有多个，分别沿第一环形凸台212和第一法兰241的周向均匀间隔设置，第一螺纹孔和第二螺纹孔247的数量相同，并一一对应，以提高第一环形凸台212和第一法兰241的密封连接效果。在第二法兰243和第二环形凸台231中分别设置第三螺纹孔248和第四螺纹孔232，且第三螺纹孔248和第四螺纹孔232相互对应，以使螺钉245能够穿过第三螺纹孔248和第四螺纹孔232，将第二法兰243与第二环形凸台231连接，在实际应用中，第三螺纹孔248和第四螺纹孔232具有多个，分别沿第二法兰243和第二环形凸台231的周向均匀间隔设置，第三螺纹孔248和第四螺纹孔232的数量相同，并一一对应，以提高第二法兰243和第二环形凸台231的密封连接效果。

在本实施例中，隔热筒24的材料为不锈钢或钛合金，不锈钢和钛合金的导热系数较小，能够提高隔热筒24的隔热效果，从而减少加热盘22、柱状环体23和腔体21内部的热量向外扩散至第一密封圈242和第二密封圈244。

在本实施例中，柱状环体23的周壁的厚度的取值范围为2.5mm-4mm。但是，柱状环体23的周壁的厚度并不以此为限，可以根据工艺腔室的具体结构以及使用环境而定。需要说明的是，柱状环体23的周壁的厚度越小，柱状环体23远离加热盘22的另一端的温度越低，这是由于柱状环体23的周壁的厚度越小，即，柱状环体23的周壁越薄，在柱状环体21的直径相同的情况下，柱状环体21与加热盘22的底壁接触的面积越小，加热盘22能够传递至柱状环体23的周壁的热量也就越少，聚集在周壁中的热量也就越少，并且柱状环体21的周壁上所能够积累的热量越少，从而使传递至柱状环体23远离加热盘22的另一端的热量也就越少，进而越能够降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

在本实施例中，柱状环体23的外径的取值范围为45mm-90mm。但是，柱状环体23的外径并不以此为限，可以根据工艺腔室的具体结构以及使用环境而定。需要说明的是，柱状环体23的外径越小，柱状环体23远离加热盘22的另一端的温度越低，这是由于柱状环体23的外径越小，即，柱状环体23的周壁的周长越短，在柱状环体21的周壁厚度相同的情况下，柱状环体21与加热盘22的底壁接触的面积越小，加热盘22能够传递至柱状环体23的周壁的热量也就越少，聚集在周壁中的热量也就越少，从而使传递至柱状环体23远离加热盘22的另一端的热量也就越少，进而越能够降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

在本实施例中，柱状环体23在竖直方向上的长度的取值范围为80mm-160mm。但是，柱状环体23在竖直方向上的长度并不以此为限，可以根据工艺腔室的具体结构以及使用环境而定。需要说明的是，柱状环体23在竖直方向上的长度首先需要满足能够贯穿腔体21的底壁，并延伸至腔体21的外部，这需要根据腔体21的底壁的厚度确定，其次，柱状环体23在竖直方向上的长度越长，即，柱状环体23在自身轴线方向上的长度越长，柱状环体23远离加热盘22的另一端的温度越低，这是由于柱状环体23在竖直方向上的长度越长，热量在自柱状环体23与加热盘22底壁连接的一端传递至柱状环体23远离加热盘22的另一端的过程中，所经过的距离和所需的时间更长，更加利于热量的扩散，从而使传递至柱状环体23远离加热盘22的另一端的热量也就越少，进而越能够降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

在本实施例中，间隙的取值范围为15mm-25mm，该间隙是指隔热筒24的内周壁与柱状环体23的外周壁之间的直线距离。但是，该间隙的大小并不以此为限，可以根据工艺腔室的具体结构以及使用环境而定，需要说明的是，该间隙越大，即，隔热筒24的内周壁与柱状环体23的外周壁之间的直线距离越大，热量散发的空间越大，越有利于柱状环体23的散热效果，使柱状环体23远离加热盘22的另一端的温度越低，也越有利于隔热筒24的隔热效果，越能够降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。

在本实施例中，在隔热筒24的筒壁中设置有冷却通道，冷却通道用于供冷却介质在隔热筒24的筒壁中流动。通过冷却介质对隔热筒24进行冷却，以降低隔热筒24的温度，以降低第一密封圈242和第二密封圈244的温度，从而能够进一步使第一密封圈242和第二密封圈244的使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，进而提高工艺腔室的密封可靠性。并且，通过对隔热筒24进行冷却，可以通过隔热筒24对与其连接的腔体21的底壁进行冷却，从而进一步避免与腔体21的底壁接触的元件的损坏。

具体的，在本实施例中，在第二法兰243的底部设置有冷却介质进口251和冷却介质出口252，冷却介质进口251和冷却介质出口252均与冷却通道连通，冷却介质自冷却介质进口251进入冷却通道中，并在流经冷却通道后从冷却介质出口252流出，以使冷却介质在冷却通道中循环。在实际应用中，冷却通道可以仅设置在第二法兰243中，对第一密封圈242进行冷却，也可以自第二法兰243向上延伸，贯穿隔热筒24至第一法兰241中，扩大冷却面积，以能够对第一密封圈242和第二密封圈244都进行冷却，并能够对腔体21进行冷却。

在实际应用中，可以通过对冷却介质的流量和温度进行调整，获得合适的降温效果，使第一密封圈242和第二密封圈244的温度下降到适合工作的温度,冷却介质可以使用冷却液体，但是，冷却介质并不以此为限，也可以是冷却气体。

本实施例还提供一种半导体加工设置，包括本实施例提供的工艺腔室。

本实施例提供的半导体加工设备，借助本实施例提供的工艺腔室，能够使第一密封圈242和第二密封圈244受到的温度降低，使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，从而提高工艺腔室的密封可靠性。

综上所述，本实施例提供的工艺腔室及半导体加工设备，能够使第一密封圈242和第二密封圈244受到的温度降低，使用寿命增加，维护次数减少，使用成本降低，选择范围扩大，从而提高工艺腔室的密封可靠性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的基座，其特征在于，所述基座包括加热盘和用于支撑所述加热盘的柱状环体，所述柱状环体的一端与所述加热盘的底壁连接，另一端贯穿所述腔体的底壁，并延伸至所述腔体的外部；

所述工艺腔室还包括隔热密封组件，所述隔热密封组件环绕套设在所述柱状环体的外侧，且所述隔热密封组件的一端与所述柱状环体远离所述加热盘的一端之间通过第一密封圈进行密封连接，另一端与所述腔体的底壁之间通过第二密封圈进行密封连接。

2.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述隔热密封组件包括隔热筒、第一法兰、第二法兰和多个螺钉，其中，

所述隔热筒环绕套设在所述柱状环体的外侧；

所述第一法兰设置在所述隔热筒一端的外周壁上，所述柱状环体贯穿所述腔体底壁处设置有第一环形凸台，所述第一法兰与所述第一环形凸台相互叠置，并通过所述螺钉相互连接，所述第一密封圈设置在所述第一法兰与所述第一环形凸台之间；

所述第二法兰设置在所述隔热筒另一端的内周壁上，所述柱状环体远离所述加热盘的一端设置有第二环形凸台，所述第二法兰与所述第二环形凸台相互叠置，并通过所述螺钉相互连接，所述第二密封圈设置在所述第二法兰与所述第二环形凸台之间。

3.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述柱状环体的周壁的厚度的取值范围为2.5mm-4mm。

4.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述柱状环体的外径的取值范围为45mm-90mm。

5.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述柱状环体在竖直方向上的长度的取值范围为80mm-160mm。

6.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述隔热筒的内周壁与所述柱状环体的外周壁之间具有间隙。

7.根据权利要求6所述的工艺腔室，其特征在于，所述间隙的取值范围为15mm-25mm。

8.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，在所述隔热筒的筒壁中设置有冷却通道，所述冷却通道用于供冷却介质在所述隔热筒的筒壁中流动。

9.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述隔热筒的材料为不锈钢或钛合金。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项的所述工艺腔室。

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