CN104103550A - 真空抽气装置和刻蚀设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空抽气装置和刻蚀设备，涉及半导体制造领域，能够有效阻挡反弹回真空反应腔的颗粒。该真空抽气装置，用于刻蚀设备中真空反应腔的气体抽取，包括：真空抽气腔，过渡通道和分子泵，分子泵通过过渡通道与真空抽气腔连通，过渡通道的第一开口端连接于真空抽气腔，过渡通道的第二开口端通过阀门连接于分子泵，过渡通道的第一开口端的内侧边沿向内延伸并向第二开口端方向弯折形成弯折结构，弯折结构与过渡通道侧壁构成环绕第一开口端的沟槽；第二开口端处设置有阻吸件，阻吸件为覆盖第二开口端中间部分的板状结构，板状结构的中部向第一开口端方向凹陷，阻吸件的边沿与第二开口端的边沿间隔一定距离。

Description

真空抽气装置和刻蚀设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种真空抽气装置和刻蚀设备。
背景技术
刻蚀是半导体制造过程中的重要工艺。刻蚀需要在真空反应腔中进行，在刻蚀完成之后，通过真空抽气装置抽出真空反应腔中的工艺废气。如图1所示，刻蚀设备包括左边的真空抽气装置和右边的真空反应腔5，具体地，真空抽气装置包括真空抽气腔1、过渡通道2、阀门3和分子泵4，其中真空抽气腔1连通真空反应腔5，真空抽气腔1通过过渡通道2和阀门3连通分子泵4，过渡通道2用于真空抽气腔1与分子泵4之间的固定连接，分子泵4用于抽气，阀门3用于控制分子泵4抽气的速率。
在实现上述抽出真空反应腔中工艺废气的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在进行刻蚀工艺时，真空反应腔5被加热到高温状态（通常80℃以上），这主要是为了保证工艺气体可以以气态存在，从而完成相应的刻蚀，在完成刻蚀之后，工艺废气从真空反应腔5被分子泵4抽出的过程中（图1中箭头所示为工艺废气的流动方向），温度下降，工艺废气中的部分物质会随温度的下降而固化，形成颗粒（particle），分子泵4在运转时，其扇叶始终保持高速旋转状态，少量的颗粒碰撞到高速旋转的扇叶，被反弹，产生逆抽气方向的惯性动力，此时在真空抽气腔1和过渡通道2中为高真空状态，根据稀薄气体动力学的原理，颗粒在接近真空状态的自由分子流中几乎没有其他分子的阻挡，此时对颗粒最主要的影响因素是惯性作用，因此稀薄气体的抽送对逆向反弹的颗粒无法产生足够的阻挡和干扰，导致少量的颗粒返回到真空反应腔5中，从而影响真空反应腔5的洁净度，降低生产良率，并且，真空反应腔中颗粒的累积增加了停机维护的频率。
发明内容
本发明提供一种真空抽气装置和刻蚀设备，能够有效阻挡反弹回真空反应腔的颗粒。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一方面，提供一种真空抽气装置，用于刻蚀设备中真空反应腔的气体抽取，包括：真空抽气腔，过渡通道和分子泵，所述分子泵通过所述过渡通道与所述真空抽气腔连通，所述过渡通道的第一开口端连接于所述真空抽气腔，所述过渡通道的第二开口端通过阀门连接于所述分子泵，
所述过渡通道的第一开口端的内侧边沿向内延伸并向所述第二开口端方向弯折形成弯折结构，所述弯折结构与所述过渡通道侧壁构成环绕所述第一开口端的沟槽；
所述第二开口端处设置有阻吸件，所述阻吸件为覆盖所述第二开口端中间部分的板状结构，所述板状结构的中部向所述第一开口端方向凹陷，所述阻吸件的边沿与所述第二开口端的边沿间隔一定距离。
优选地，所述阻吸件为圆锥面结构，所述圆锥面的尖端朝向所述第一开口端方向。
具体地，所述过渡通道为筒状结构。
具体地，所述第一开口端周围的沟槽宽度小于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离；
或者，所述第一开口端周围的沟槽宽度大于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离；
或者，所述第一开口端周围的沟槽宽度等于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离。
具体地，所述阻吸件为金属材料，所述金属材料的表面通过氧化处理。
具体地，所述金属材料为铝或不锈钢。
具体地，所述阀门为摆阀。
另一方面，提供一种刻蚀设备，包括：真空反应腔和上述的真空抽气装置，所述真空抽气装置中的真空抽气腔与所述真空反应腔连通。
本发明提供的真空抽气装置和刻蚀设备，通过在真空抽气腔和分子泵之间的过渡通道的第二开口端中部设置阻吸件来阻挡反弹回流的颗粒，第一开口端周围设置的弯折结构配合阻吸件进一步阻挡反弹回流的颗粒，从而有效阻挡了反弹回真空反应腔的颗粒，增加了真空反应腔的洁净度，提升了生产良率，减少了因真空反应腔中颗粒的累积造成的停机维护频率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种刻蚀设备的结构示意图；
图2为本实施例中一种真空抽气装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图2所示，本发明实施例提供了一种真空抽气装置，用于刻蚀设备中真空反应腔的气体抽取，包括：真空抽气腔1，过渡通道2和分子泵4，分子泵4通过过渡通道2与真空抽气腔1连通，过渡通道2包括上方的第一开口端和下方的第二开口端，过渡通道2的第一开口端连接于真空抽气腔1，过渡通道2的第二开口端通过阀门3连接于分子泵4，过渡通道2的第一开口端的内侧边沿向内延伸并向第二开口端方向（即下方）弯折形成弯折结构21，弯折结构21与过渡通道2侧壁构成环绕第一开口端的沟槽；第二开口端处设置有阻吸件22，阻吸件22为覆盖第二开口端中间部分的板状结构，板状结构的中部向第一开口端方向（即上方）凹陷，阻吸件22的边沿与第二开口端的边沿间隔一定距离，阻吸件22具体可以通过小型的固定件与第二开口端边沿或者过渡通道2的侧壁固定连接，从而保证阻吸件22位于第二开口端的中部以阻挡大部分反弹回流的颗粒，又保证阻吸件22与第二开口端边沿之间留有空隙，不会影响抽气的效果。
具体地，在真空反应腔中工艺废气的抽取过程中（图2中箭头所示为气体的流动方向），由于真空反应腔中的颗粒主要来自于分子泵4和阀门3的位置，因此将用于阻挡颗粒回流的结构设置于阀门3和真空抽气腔1之间的过渡通道2中。由于阻吸件22覆盖了第二开口端的中间部分，因此可以阻挡并吸收大部分从分子泵4或阀门3处反弹的颗粒，并且，由于阻吸件22为中部向上凹陷的板状结构，可以减小对气体的阻挡作用，阻吸件22与第二开口端边沿之间的空隙用于气体的抽取，但是此处也会有部分颗粒可能反弹回流，因此在第一开口端的内侧边沿设置弯折结构21，弯折结构21与过渡通道2的侧壁构成了第一开口端周围的沟槽，根据稀薄气体动力学的原理，在分子泵抽气过程中，沟槽位置存在一定的湍流，经过第二开口端后的反弹颗粒在惯性力和湍流的双重作用下最终被阻挡在第一开口端的沟槽处，从而使反弹至真空反应腔中的颗粒大幅减少。
本实施例中的真空抽气装置，通过在真空抽气腔和分子泵之间的过渡通道的第二开口端中部设置的阻吸件来阻挡反弹回流的颗粒，第一开口端周围设置的弯折结构配合阻吸件进一步阻挡反弹回流的颗粒，从而有效阻挡了反弹回真空反应腔的颗粒，增加了真空反应腔的洁净度，提升了生产良率，减少了因真空反应腔中颗粒的累积造成的停机维护频率。
优选地，阻吸件22为圆锥面结构，圆锥面的尖端朝向第一开口端方向（即上方），由于抽气过程中气体的流动方向是自上至下，因此圆锥面结构能够进一步的减小对气体的阻挡作用。
具体地，过渡通道2可以为筒状结构。
需要说明的是，根据流体仿真的结果，上述结构对抽气能力，例如气体密度、气体流速以及腔体内压力等产生的负面影响很微弱。
具体地，上述第一开口端周围的沟槽宽度可以小于阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离，这种结构对抽气能力的影响较小，但是对反弹回流的颗粒阻碍效果较差；第一开口端周围的沟槽宽度也可以大于阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离，这种结构对抽气能力的影响较大，但是对反弹回流的颗粒阻碍效果较好；第一开口端周围的沟槽宽度也可以等于阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离，这种结构既不会对抽气能力有较大影响，又对反弹回流的颗粒有较好的阻碍效果，是一种优选结构。
具体地，阻吸件22可以为金属材料，金属材料的表面通过氧化处理，以避免工艺废气中的物质与金属发生反应。
具体地，上述金属材料可以为铝或不锈钢，成本较低。
具体地，上述阀门3可以为摆阀，摆阀通过调节阀口打开的大小程度来控制分子泵4抽气的速率。
需要说明的是，本实施例中真空抽气装置阻挡反弹回流的颗粒的过程和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的真空抽气装置，通过在真空抽气腔和分子泵之间的过渡通道的第二开口端中部设置阻吸件来阻挡反弹回流的颗粒，第一开口端周围设置的弯折结构配合阻吸件进一步阻挡反弹回流的颗粒，从而有效阻挡了反弹回真空反应腔的颗粒，增加了真空反应腔的洁净度，提升了生产良率，减少了因真空反应腔中颗粒的累积造成的停机维护频率。
本发明实施例还提供一种刻蚀设备，包括：真空反应腔和上述的真空抽气装置，上述真空抽气装置中的真空抽气腔与真空反应腔连通，通过上述真空抽气装置来抽取真空反应腔中的工艺废气。
其中，真空抽气装置的具体结构和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的刻蚀设备，通过在真空抽气腔和分子泵之间的过渡通道的第二开口端中部设置阻吸件来阻挡反弹回流的颗粒，第一开口端周围设置的弯折结构配合阻吸件进一步阻挡反弹回流的颗粒，从而有效阻挡了反弹回真空反应腔的颗粒，增加了真空反应腔的洁净度，提升了生产良率，减少了因真空反应腔中颗粒的累积造成的停机维护频率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种真空抽气装置，用于刻蚀设备中真空反应腔的气体抽取，包括：真空抽气腔，过渡通道和分子泵，所述分子泵通过所述过渡通道与所述真空抽气腔连通，所述过渡通道的第一开口端连接于所述真空抽气腔，所述过渡通道的第二开口端通过阀门连接于所述分子泵，其特征在于，
所述过渡通道的第一开口端的内侧边沿向内延伸并向所述第二开口端方向弯折形成弯折结构，所述弯折结构与所述过渡通道侧壁构成环绕所述第一开口端的沟槽；
所述第二开口端处设置有阻吸件，所述阻吸件为覆盖所述第二开口端中间部分的板状结构，所述板状结构的中部向所述第一开口端方向凹陷，所述阻吸件的边沿与所述第二开口端的边沿间隔一定距离。
2.根据权利要求1所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述阻吸件为圆锥面结构，所述圆锥面的尖端朝向所述第一开口端方向。
3.根据权利要求2所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述过渡通道为筒状结构。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述第一开口端周围的沟槽宽度小于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离；
或者，所述第一开口端周围的沟槽宽度大于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离；
或者，所述第一开口端周围的沟槽宽度等于所述阻吸件的边沿与第二开口端的边沿之间的距离。
5.根据权利要求1所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述阻吸件为金属材料，所述金属材料的表面通过氧化处理。
6.根据权利要求5所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述金属材料为铝或不锈钢。
7.根据权利要求1所述的真空抽气装置，其特征在于，
所述阀门为摆阀。
8.一种刻蚀设备，其特征在于，包括：真空反应腔和如权利要求1至7中任意一项所述的真空抽气装置，所述真空抽气装置中的真空抽气腔与所述真空反应腔连通。
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