CN106711004A - 进气机构和等离子刻蚀机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种进气机构和等离子刻蚀机，属于半导体制造技术领域。本发明的进气机构包括喷嘴和用于将所述喷嘴固定在腔室盖板上的固定组件，在所述喷嘴与所述腔室盖板之间设置有密封圈，所述固定组件包括喷嘴压环、连接保护套和喷嘴挂钩，其中，所述喷嘴压环设置在所述喷嘴的顶部，所述连接保护套套设在所述喷嘴外部，所述喷嘴压环与所述连接保护套、所述喷嘴挂钩连接为一体；所述喷嘴挂钩的一端采用钩挂的方式与所述腔室盖板连接，另一端夹持在所述连接保护套与所述喷嘴之间，用以将所述喷嘴压紧在所述腔室盖板上。该进气机构在高温环境的工作状况下，与腔室盖板之间能够保持长久良好的密封效果，具有长久的使用寿命。

Description

进气机构和等离子刻蚀机

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种进气机构和等离子刻蚀机。

背景技术

目前常用的一种等离子刻蚀机的结构，如图1所示。工艺气体通过管路由固定在腔室盖板1上的进气机构2进入反应腔室3，通过向线圈4施加射频功率，线圈4激发反应腔室3内的工艺气体电离成等离子体(Plasma)5，等离子体在偏压的驱动下，对固定在卡盘6上的晶片(Wafer)7进行沉积刻蚀，刻蚀后的生成物通过分子泵(Turbo Pump)8抽走。

下面对上述进气机构2的结构进行详细描述。具体地，如图2所示，进气机构包括喷嘴压环21、喷嘴22和喷嘴支架23。其中，喷嘴22采用陶瓷材料制作，其安装在腔室盖板1上，在喷嘴22与腔室盖板1之间设置有密封圈9，用以对二者之间的间隙进行密封。喷嘴支架23为工程塑料材质，其套设在喷嘴22的外部，且在喷嘴支架23的下部具有三个钩爪，各个钩爪钩挂在腔室盖板1的环槽中。喷嘴压环21压住喷嘴22，并与喷嘴支架23连接成一体，从而实现将喷嘴22固定在腔室盖板1上，同时保证了密封圈9具有足够的压缩量，确保喷嘴22与腔室盖板1的密封。

上述进气机构在实际应用中不可避免地存在以下问题：

在进行工艺的过程中，喷嘴22和腔室盖板1往往处于高温环境(＞100°)，因此，喷嘴22和腔室盖板1通常采用耐高温的陶瓷材料制作。而喷嘴支架23采用工程塑料材质，该材质在高温环境下会受热伸长即热膨胀，尽管陶瓷喷嘴22也有热膨胀，但陶瓷的热膨胀系数仅为工程塑料的1/15，与工程塑料相比可忽略不计。在这种情况下，会出现在高温环境下喷嘴支架23相对于喷嘴22伸长超过1mm，从而造成密封圈9的压缩量减少，甚至完全没有压缩量，导致密封失效。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种进气机构和等离子刻蚀机。该进气机构与腔室盖板在高温的工作状况下能够长期维持良好的密封性。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种进气机构，包括喷嘴和用于将所述喷嘴固定在腔室盖板上的固定组件，在所述喷嘴与所述腔室盖板之间设置有密封圈，所述固定组件包括喷嘴压环、连接保护套和喷嘴挂钩，其中，

所述喷嘴压环设置在所述喷嘴的顶部，所述连接保护套套设在所述喷嘴外部，所述喷嘴压环与所述连接保护套、所述喷嘴挂钩连接为一体；

所述喷嘴挂钩的一端采用钩挂的方式与所述腔室盖板连接，另一端夹持在所述连接保护套与所述喷嘴之间，用以将所述喷嘴压紧在所述腔室盖板上。

优选的是，所述连接保护套包括环状本体，所述环状本体的内周壁与所述喷嘴的外周壁相配合，且在所述环状本体的内周壁上设置有沟槽，所述喷嘴挂钩内嵌在所述沟槽中；

并且，分别对应地在所述沟槽内和所述环状本体上设置有凹部和凸部，二者通过相互配合而限定所述喷嘴挂钩在所述环状本体轴向上的位置。

优选的是，所述喷嘴挂钩由多个条状挂钩组成，且多个条状挂钩沿所述喷嘴的周向均匀分布；

所述沟槽的数量与所述条状挂钩的数量相对应，且各个条状挂钩一一对应地内嵌在各个沟槽中。

优选的是，所述环状本体由两个半环分体对接而成。

优选的是，所述喷嘴的热膨胀系数大于或等于所述喷嘴挂钩的热膨胀系数。

优选的是，所述喷嘴和所述喷嘴挂钩的热膨胀系数相等，且二者均采用陶瓷材料或石英材料形成。

优选的是，所述连接保护套采用工程塑料材料形成。

优选的是，所述喷嘴压环通过多颗螺钉与所述连接保护套连接。

优选的是，所述喷嘴压环通过多个弹簧锁扣与所述连接保护套连接。

一种等离子刻蚀机，包括反应腔室以及覆盖所述反应腔室的开口的腔室盖板，还包括上述的进气机构，所述进气机构安装在所述腔室盖板上。

本发明的进气机构在高温环境的工作状况下，其喷嘴挂钩形状简单、体积较小受热膨胀的影响相对于喷嘴和连接保护套较小；且喷嘴的热膨胀系数大于或等于喷嘴挂钩的热膨胀系数，更好的保证在高温的工作状况下，喷嘴挂钩受热伸长的长度不会大于喷嘴受热伸长的长度，不会造成喷嘴压环对喷嘴的压力变小，密封圈的压缩量也不会减小，从而保证进气机构在高温环境的工作状况下，可以保持长久良好的密封效果，具有长久的使用寿命。

附图说明

图1为现有的等离子刻蚀机的结构示意图；

图2为图1中进气机构的结构示意图；

图3为本发明的实施例1的进气机构的结构示意图；

图4为图3的连接保护套所包括的环状本体的全剖视图；

图5为图3中喷嘴挂钩所包括的条状挂钩的结构示意图；

其中，附图标记为：

1、腔室盖板；2、进气机构；21、喷嘴压环；22、喷嘴；23、喷嘴支架；231、连接保护套；232、喷嘴挂钩；

3、反应腔室；4、线圈；5、等离子体；6、卡盘；7、晶片；8、分子泵；9、密封圈。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种进气机构，包括喷嘴和用于将喷嘴固定在腔室盖板上的固定组件，固定组件包括喷嘴压环、连接保护套和喷嘴挂钩。

其中，喷嘴压环设置在喷嘴的顶部，连接保护套套设在喷嘴外部，喷嘴压环与连接保护套、喷嘴挂钩连接为一体；喷嘴挂钩的一端采用钩挂的方式与腔室盖板连接，另一端夹持在连接保护套与喷嘴之间，用以将喷嘴压紧在腔室盖板上。

在喷嘴与腔室盖板之间设置有密封圈，密封圈在喷嘴的压力作用下，保持有一定的压缩量，使进气机构与腔室盖板密封连接。

进气机构的具体结构如图3所示，包括喷嘴22和用于将喷嘴22固定在腔室盖板1上的固定组件，其中，固定组件包括喷嘴压环21、连接保护套231和喷嘴挂钩232。

连接保护套231套设在喷嘴22外部，喷嘴挂钩232夹持在连接保护套231与喷嘴22之间。具体的是，连接保护套231包括环状本体(如图4所示)，环状本体的轴向长度小于喷嘴压环21到腔室盖板1的距离，环状本体的内周壁与喷嘴22的外周壁相配合，且在环状本体的内周壁上设置有沟槽，喷嘴挂钩232内嵌在沟槽中；并且，分别对应地在沟槽内和环状本体上设置有凹部和凸部，二者通过相互配合而限定喷嘴挂钩232在环状本体轴向上的位置。为了制造方便，这里的环状本体由两个半环分体对接而成，当然，环状本体也可采用一体成形的方式形成。

喷嘴挂钩232的一端采用钩挂的方式与腔室盖板1连接，另一端夹持在连接保护套231与喷嘴22之间。喷嘴挂钩232由多个条状挂钩组成，且多个条状挂钩沿喷嘴22的周向均匀分布；沟槽的数量与条状挂钩的数量相对应，且各个条状挂钩一一对应地内嵌在各个沟槽中。条状挂钩的具体结构，如图5所示，其两端各有一回折部，一回折部挂钩在腔室盖板1的环槽内，另一回折部夹持在连接保护套231与喷嘴22之间、并挂钩在连接保护套231远离腔室盖板1一端的端面上，这样，通过喷嘴挂钩232将连接保护套231与腔室盖板1连成一体。

喷嘴压环21设置在喷嘴22的顶部，并与连接保护套231、喷嘴挂钩232连接为一体，同时将喷嘴22压紧在腔室盖板1上，喷嘴压环21与连接保护套231可以通过多颗螺钉连成一体，也可以通过多个弹簧锁扣连成一体。

此外，在喷嘴22与腔室盖板1之间设置有密封圈9，由于喷嘴压环21对喷嘴22施加向下的压力，密封圈9受到喷嘴22的压力作用、具有一定的压缩量，从而实现喷嘴22与腔室盖板1之间密封连接。

优选的是，喷嘴22和喷嘴挂钩232采用热膨胀系数相等的材料制成，例如二者均采用陶瓷材料或石英材料形成。这样，喷嘴22和喷嘴挂钩232具有较好的耐高温性能，且热膨胀系数很小，当喷嘴22和喷嘴挂钩232受热膨胀时，两者轴向伸长的长度相等，嘴压环21对喷嘴22的压力不会减小，密封圈9的压缩量不会减少。相应的，连接保护套231优选采用工程塑料材料形成，起到保护和连接喷嘴挂钩232的作用。

容易理解的是，为了实现喷嘴挂钩232受热膨胀后轴向伸长的长度不大于喷嘴22轴向伸长的长度的目的，除了使喷嘴22和喷嘴挂钩232采用热膨胀系数相等的材料制成之外，还可以使喷嘴22的热膨胀系数大于喷嘴挂钩232的热膨胀系数。

本实施例中的进气机构在高温环境的工作状况下，其各个组成部件均会受到受热膨胀的影响，由于喷嘴挂钩232形状简单、体积较小受热膨胀的影响相对于喷嘴22和连接保护套231较小；且喷嘴22和喷嘴挂钩232均采用陶瓷材料或石英材料形成，具有良好的耐高温、绝缘的性能，更好的保证在高温的工作状况下，喷嘴挂钩232受热伸长的长度不会大于喷嘴22受热伸长的长度，不会造成喷嘴压环21对喷嘴22压力变小，密封圈9的压缩量也不会减小，不会影响密封效果。

此外，连接保护套231受热膨胀时，即使轴向长度会有所增长，但其下端面并未与腔室盖板1接触，不会对喷嘴压环21产生额外的向上的力，因而不会造成喷嘴压环21对喷嘴22的压力变小，密封圈9的压缩量也不会因此减小，不会影响密封效果。

所以，本实施例中的进气机构在高温环境的工作状况下，可以保持长久良好的密封效果，具有长久的使用寿命。

实施例2：

本实施例提供一种等离子刻蚀机，包括反应腔室以及覆盖反应腔室的开口的腔室盖板，还包括实施例1中的进气机构，上述进气机构安装在腔室盖板上。

本实施例中的等离子刻蚀机，在工作过程中处于高温环境(＞100°)下，进气机构中所包括的喷嘴的热膨胀系数大于或等于喷嘴挂钩的热膨胀系数，喷嘴挂钩受热伸长的长度不会大于喷嘴受热伸长的长度，密封圈的压缩量可以长期保持在预先设定的范围内，进气机构与腔室盖板之间的密封效果可以长期保持在良好的状态，整体上提高了等离子刻蚀机的使用寿命。

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)

1.一种进气机构，包括喷嘴和用于将所述喷嘴固定在腔室盖板上的固定组件，在所述喷嘴与所述腔室盖板之间设置有密封圈，其特征在于，所述固定组件包括喷嘴压环、连接保护套和喷嘴挂钩，其中，

所述喷嘴压环设置在所述喷嘴的顶部，所述连接保护套套设在所述喷嘴外部，所述喷嘴压环与所述连接保护套、所述喷嘴挂钩连接为一体；

所述喷嘴挂钩的一端采用钩挂的方式与所述腔室盖板连接，另一端夹持在所述连接保护套与所述喷嘴之间，用以将所述喷嘴压紧在所述腔室盖板上。

2.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述连接保护套包括环状本体，所述环状本体的内周壁与所述喷嘴的外周壁相配合，且在所述环状本体的内周壁上设置有沟槽，所述喷嘴挂钩内嵌在所述沟槽中；

并且，分别对应地在所述沟槽内和所述环状本体上设置有凹部和凸部，二者通过相互配合而限定所述喷嘴挂钩在所述环状本体轴向上的位置。

3.根据权利要求2所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴挂钩由多个条状挂钩组成，且多个条状挂钩沿所述喷嘴的周向均匀分布；

所述沟槽的数量与所述条状挂钩的数量相对应，且各个条状挂钩一一对应地内嵌在各个沟槽中。

4.根据权利要求2或3所述的进气机构，其特征在于，所述环状本体由两个半环分体对接而成。

5.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴的热膨胀系数大于或等于所述喷嘴挂钩的热膨胀系数。

6.根据权利要求5所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴和所述喷嘴挂钩的热膨胀系数相等，且二者均采用陶瓷材料或石英材料形成。

7.根据权利要1所述的进气机构，其特征在于，所述连接保护套采用工程塑料材料形成。

8.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴压环通过多颗螺钉与所述连接保护套连接。

9.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴压环通过多个弹簧锁扣与所述连接保护套连接。

10.一种等离子刻蚀机，包括反应腔室以及覆盖所述反应腔室的开口的腔室盖板，其特征在于，还包括权利要求1-9任一所述的进气机构，所述进气机构安装在所述腔室盖板上。