CN110828271A - 反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反应腔室及半导体加工设备，包括基座，承载于基座上的托盘，盖板和内衬，其中，托盘包括用于承载基片的承载位，盖板用于覆盖托盘除承载位之外的区域；内衬环绕设置于反应腔室的侧壁内侧，且内衬上设置有支撑部，支撑部用于当基座自工艺位置下降时，支撑盖板使盖板与托盘分离。本发明提供的反应腔室能够避免工艺气体产生的离子对托盘进行轰击，防止污染物的产生，从而提高预清洗的刻蚀速率和均匀性，使工艺产能和工艺效果提高。

Description

反应腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备技术领域，具体地，涉及一种反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

目前，半导体工艺中，基片(Wafer)在进行薄膜生长工艺前，一般需要进行预清洗(Preclean)工艺，将基片表层的污染物去除，以保证在后续生长的薄膜具有较好的粘附力和较高的薄膜质量，预清洗工艺的核心指标有刻蚀速率、均匀性及选择比，电容耦合等离子体预清洗装置(CCP Preclean，Capacitively Coupled Plasmas Preclean)是预清洗工艺的常用设备。

如图1所示，现有的一种电容耦合等离子体预清洗装置包括基座11，下内衬12，上内衬13和金属托盘14，其中金属托盘14中设置有用于放置基片的凹槽，在进行预清洗工艺时，基片被置于凹槽中，随金属托盘14传入反应腔室内，并放置在基座11上，基座11承载金属托盘14上升至工艺位，反应腔室的工艺气体在电场的作用下形成离子，作用于基片表面将污染物轰击掉，产生的副产物被抽气***抽走，使基片表面洁净平整，预清洗工艺结束后，金属托盘14承载基片传出，再进入镀膜腔室，进行后续薄膜沉积。

但是，工艺气体在电场作用下产生的离子轰击基片表面时，也会轰击金属托盘14上凹槽之外的金属表面，产生的金属粒子会落在基片表面，形成新的污染物。为此，还需要增加清洗步骤，以将新形成的污染物轰击掉，从而导致预清洗工艺的刻蚀速率降低，影响工艺产能。另外，落在基片边缘附近的金属粒子比落在基片中心的金属离子多，这会导致预清洗工艺的刻蚀均匀性降低，影响工艺效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种反应腔室及半导体加工设备，其能够避免工艺气体产生的离子对托盘进行轰击，防止污染物的产生，从而提高预清洗的刻蚀速率和均匀性，使工艺产能和工艺效果提高。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括基座和承载于所述基座上的托盘，且所述托盘包括用于承载基片的承载位，所述反应腔室还包括盖板和内衬，其中：

所述盖板用于覆盖所述托盘除所述承载位之外的区域；

所述内衬环绕设置于所述反应腔室的侧壁内侧，且所述内衬上设置有支撑部，所述支撑部用于当所述基座自工艺位置下降时，支撑所述盖板使所述盖板与所述托盘分离。

优选的，所述盖板包括镂空部，当承载有所述托盘的所述基座位于工艺位置时，所述镂空部在所述托盘上的正投影与所述承载位完全重合。

优选的，所述承载位为一个或多个；所述镂空部的数量与所述承载位的数量相同且一一对应。

优选的，在所述承载位上设置有第一凹槽，所述基片放置在所述第一凹槽中。

优选的，所述支撑部为自所述内衬的下端向所述内衬的内侧，并朝上弯曲的钩状结构。

优选的，所述盖板的边缘面向所述基座的一面设置有环形凹槽；当所述盖板由所述支撑部支撑时，所述支撑部的端部位于所述环形凹槽中。

优选的，所述盖板包括板状本体，在所述板状本体的下表面边缘设置有两个环形凸部，两个所述环形凸部之间的间隔形成所述环形凹槽。

优选的，在所述基座位于所述工艺位置时，靠近所述托盘的外周壁的所述环形凸部还用于遮挡所述托盘的外周壁。

优选的，所述盖板所采用的材料包括石英。

一种半导体加工设备，包括上述的反应腔室。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室，在进行工艺时，借助盖板遮挡托盘除承载位之外的区域，可以使工艺气体产生的离子仅能够对盖板与基片进行轰击，从而可以避免托盘被离子轰击，产生污染物，进而可以提高预清洗的刻蚀速率和均匀性，使工艺产能和工艺效果提高。另外，在未进行工艺时，盖板由支撑部支撑，这使得盖板能够始终处于反应腔室内，从而也能够防止污染物的产生。

附图说明

图1为现有技术中的一种电容耦合等离子体预清洗装置的结构示意图；

图2为本发明提供的反应腔室处于非工艺时的结构示意图；

图3为本发明提供的反应腔室处于工艺时的结构示意图；

图4为本发明提供的反应腔室处于非工艺时的局部结构示意图；

图5为本发明提供的反应腔室处于工艺时的局部结构示意图；

图6为本发明中盖板覆盖在托盘上时的结构示意图。

附图标记说明：

11-基座；12-下内衬；13-上内衬；14-金属托盘；2-托盘；3-基座；4-盖板；41-镂空部；42-环形凹槽；43-环形凸部；5-内衬；51-支撑部。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。

如图2-图6所示，本实施例提供了一种反应腔室，包括基座3，承载于基座3上的托盘2，盖板4和内衬5，其中，基座3是可升降的，且能够下降至取片位置对托盘2进行取放操作，或者上升至工艺位置进行工艺。托盘2可以移入或者移出反应腔室，并包括用于承载基片的承载位，承载位的形状和尺寸与基片一致，盖板4用于覆盖托盘2除承载位之外的区域，内衬5环绕设置于反应腔室的侧壁内侧，防止工艺气体产生的离子轰击到金属侧壁上，产生污染物，且在内衬5上设置有支撑部51。

支撑部51用于当基座3自工艺位置下降时，支撑盖板4使盖板4与托盘2分离。具体的，在基座3位于取片位置时，盖板4由支撑部51支撑。在基座3上升至工艺位置的过程中，基座3将盖板4顶起，此时盖板4与支撑部51分离，并叠置在托盘2上，且覆盖托盘2除承载位之外的区域；当基座3自工艺位置下降时，盖板4与托盘2分离，并重新由支撑部51支撑。

在进行工艺时，借助盖板4遮挡托盘2除承载位之外的区域，可以使工艺气体产生的离子仅能够对盖板4与基片进行轰击，从而可以避免托盘2被离子轰击，产生污染物，进而可以提高预清洗的刻蚀速率和均匀性，使工艺产能和工艺效果提高。另外，在未进行工艺时，盖板4由支撑部51支撑，这使得盖板4能够始终处于反应腔室内，从而也能够防止污染物的产生。

在本实施例中，盖板4包括镂空部41，当承载有托盘2的基座3位于工艺位置时，镂空部41在托盘2上的正投影与承载位完全重合，这可以使基片的整个表面从镂空部41完全暴露，同时避免托盘2除承载位之外的区域从镂空部41暴露，从而可以保证基片的整个表面均能够受到离子轰击，保证刻蚀均匀性，同时避免托盘2除承载位之外的区域受到离子轰击，防止污染物的产生。

在实际应用中，承载位为一个或多个；镂空部41的数量与承载位的数量相同，即承载位与镂空部41由相同数量，且形状和尺寸与基片相同的形状构成，并且承载位与镂空部41一一对应地设置，使得当盖板4叠置在托盘2上时，一个或者多个基片的整个表面从对应的镂空部41中完全暴露，同时避免托盘2除承载位之外的区域从镂空部41暴露。

在本实施例中，在承载位上设置有第一凹槽，基片放置在第一凹槽中。

例如，在本实施例中，托盘2的直径为200mm，盖板4的直径为236mm，第一凹槽由两个有重叠部分的直径为100mm的圆形构成，沿托盘2径向最长长度为194mm，镂空部41由两个与第一凹槽有相同重叠部分的直径为100mm的圆形构成，沿托盘2径向最长长度为194mm，且构成第一凹槽的两个圆形及重叠部分在托盘2上的位置，与镂空部41中的两个圆形及重叠部分在盖板4上的位置一一对应，托盘2的厚度为5mm，第一凹槽的深度为0.75mm，盖板4的厚度为5mm，当承载有托盘2的基座3位于工艺位置时，盖板4覆盖在托盘2除承载位之外的区域上，镂空部41与第一凹槽重叠放置，基片相对于镂空部41位置较低，工艺气体产生的离子能够穿过镂空部41对基片的整个表面进行轰击，第一凹槽可以限制基片在托盘2上的位置，防止托盘2随基座3升降时，基片位置变化，工艺气体产生的离子无法对基片的整体进行轰击，或者轰击到未被基片覆盖的托盘2除承载位之外的区域。

但是，盖板4与托盘2的大小不局限于此，可以根据需要进行调整，第一凹槽与镂空部41的形状与大小不局限于此，可以根据基片的形状与大小进行调整，以使基片能够放入第一凹槽中，且通过基片覆盖托盘2的承载位，另外，第一凹槽与镂空部41的数量也不局限于此，可以根据托盘2的大小与基片的大小进行调整，可以是一个，也可以是多个，并且，承载位不仅可以设置第一凹槽，还可以设置其它的形式，以承载基片，例如，在承载位上可以设置凸台，将基片放置于凸台上方，以托起基片的形式承载，或者承载位仅为平面，通过设置定位装置，将基片放置在固定的位置，另外，托盘2的厚度，凹槽的深度以及盖板4的厚度不局限于此，可以根据工艺需求进行调整。

在本实施例中，支撑部51为自内衬5的下端向内衬5的内侧，并朝上弯曲的钩状结构。具体的，支撑部51包括环形的竖直部分和环形的水平部分，其中，竖直部分环绕设置在内衬5的内侧；水平部分环绕设置在竖直部分和内衬之间，水平部分的内端与竖直部分的下端连接，水平部分的外端与内衬的下端连接。盖板4由该竖直部分支撑。

在本实施例中，在盖板4的边缘面向基座3的一面设置有环形凹槽42；当盖板4由支撑部51支撑时，支撑部51的端部位于环形凹槽42中。借助环形凹槽42，可以在支撑部51支撑盖板4时，避免盖板4从支撑部51上滑落。

优选的，环形凹槽42与支撑部51相配合，以限定盖板4在托盘2的径向上的位置，具体地，支撑部51的上述竖直部分的内周壁和外周壁分别与环形凹槽42的两个侧壁配合，从而可以起到限位的作用。

另外，环形凹槽42和支撑部51可以被设置为满足：在基座3上升或者下降的过程中，支撑部51始终有一部分处于环形凹槽42中。这样，可以避免支撑部51在移出环形凹槽42之后，盖板4因运动误差等因素相对于支撑部51产生位置偏差，致使支撑部51无法重新移入环形凹槽42中。具体的，环形凹槽42的深度为5mm，径向宽度为4mm；支撑部51的径向宽度为2mm，支撑部51的上述竖直部分的高度为13mm。支撑部51的径向宽度可以小于或者等于环形凹槽42的径向宽度，在实际应用中，为了使环形凹槽42能够顺利下降到支撑部51上，将支撑部51的径向宽度设计为略小于环形凹槽42的径向宽度，这样也能够限制环形凹槽42在径向上小范围的位置变动，需要注意的是，为了避免盖板4与支撑部51的位置发生偏差，需要支撑部51始终有一部分处于环形凹槽42中，那么托盘2接触盖板4后继续上升到工艺位置的距离应当不超过环形凹槽42的深度。

在本实施例中，盖板4包括板状本体，在板状本体的下表面边缘设置有两个环形凸部43，两个环形凸部43相互嵌套，且相互间隔，两个环形凸部43之间的间隔形成上述环形凹槽42。

在本实施例中，在基座3位于工艺位置时，靠近托盘2的外周壁的环形凸部43还用于遮挡托盘2的外周壁。具体的，基座3位于工艺位置时，支撑部51位于托盘2的外侧，两个环形凸部43套设在支撑部51的外侧，处于内侧的环形凸部43处于托盘2的外周壁外侧，从而能够遮挡托盘2的外周壁。具体的，每个环形凸部43的厚度为2mm，长度为5mm，但是环形凸部43的大小不限于此，可以根据工艺需求进行调整，

在本实施例中，盖板4采用的材料包括石英，其被工艺气体产生的离子轰击后，产生的副产物能够被抽走，不会污染基片，进而不会影响工艺效果。

本实施例还提供一种半导体加工设备，包括上述的反应腔室，其能够对基片进行预清洗工艺。

综上所述，本实施例提供的反应腔室，其能够避免工艺气体产生的离子对托盘进行轰击，防止污染物的产生，从而提高预清洗的刻蚀速率和均匀性，使工艺产能和工艺效果提高。

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)

1.一种反应腔室，包括基座和承载于所述基座上的托盘，且所述托盘包括用于承载基片的承载位，其特征在于，所述反应腔室还包括盖板和内衬，其中：

所述盖板用于覆盖所述托盘除所述承载位之外的区域；

所述内衬环绕设置于所述反应腔室的侧壁内侧，且所述内衬上设置有支撑部，所述支撑部用于当所述基座自工艺位置下降时，支撑所述盖板使所述盖板与所述托盘分离。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述盖板包括镂空部，当承载有所述托盘的所述基座位于工艺位置时，所述镂空部在所述托盘上的正投影与所述承载位完全重合。

3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述承载位为一个或多个；所述镂空部的数量与所述承载位的数量相同且一一对应。

4.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，在所述承载位上设置有第一凹槽，所述基片放置在所述第一凹槽中。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑部为自所述内衬的下端向所述内衬的内侧，并朝上弯曲的钩状结构。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述盖板的边缘面向所述基座的一面设置有环形凹槽；当所述盖板由所述支撑部支撑时，所述支撑部的端部位于所述环形凹槽中。

7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述盖板包括板状本体，在所述板状本体的下表面边缘设置有两个环形凸部，两个所述环形凸部之间的间隔形成所述环形凹槽。

8.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，在所述基座位于所述工艺位置时，靠近所述托盘的外周壁的所述环形凸部还用于遮挡所述托盘的外周壁。

9.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述盖板采用的材料包括石英。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的反应腔室。

Images