CN106684028A - 承载装置、反应腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种承载装置、反应腔室及半导体加工设备，其设置在反应腔室内，且包括可升降的基座、与之连接的波纹管组件以及绝缘组件，该绝缘组件用于将波纹管组件与基座电绝缘。本发明提供的承载装置，其不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

Description

承载装置、反应腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种承载装置、反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

目前，磁控溅射广泛应用在物理气相沉积(Physical VaporDeposition，简称PVD)技术中，其利用磁场对带电粒子的约束作用来控制带电粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子溅射出来，并沉积在晶片表面，以形成特定功能的薄膜。在磁控溅射的过程中，晶片被置于基座上，该基座需要与地绝缘，这是因为在工艺过程中，如果基座接地，就会有电流通过晶片，从而对晶片造成损伤。

图1为现有的承载装置的剖视图。图2为图1中I区域的放大图。图3为图1中II区域的放大图。请一并参阅图1-3，承载装置包括基座101、波纹管组件和基座升降机构111。其中，基座101设置在反应腔室100内，用于承载晶片，且在该基座101的底部焊接有冷却水盘102，用于在工艺过程中控制晶片的温度；并且在冷却水盘102的底部设置有冷却底座103，用于引出基座101中射频电极的接线，以及向基座101引入背吹气管以及进/出水管。波纹管组件包括提升轴105、上法兰104、下法兰107和波纹管106，其中，上法兰104与冷却底座103密封连接，提升轴105的上端与上法兰104连接，下端竖直向下延伸至反应腔室的外部；下法兰107位于反应腔室100内，且利用螺钉108与其底部的腔室壁密封连接，波纹管106套设在提升轴105上，且位于上法兰104和下法兰107之间，并分别与二者密封连接。此外，如图2所示，在下法兰104与反应腔室100底部的腔室壁之间设置有第一绝缘环113，用以对二者进行电绝缘；并且，在螺钉108上套设有绝缘套112，用以对螺钉108与下法兰107之间电绝缘，从而保证下法兰107与反应腔室100底部的腔室壁不导通。基座升降机构111利用两个绝缘抱块110夹持提升轴105，以驱动该提升轴105上升或下降。另外，为了保证提升轴105的垂直度，在提升轴上还套设有直线轴承109，其与反应腔室100底部的腔室壁固定连接，并且在直线轴承109与腔室壁之间设置有第二绝缘环114，用以对二者电绝缘。

上述承载装置在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于冷却底座103带电，冷却底座103中的接线、水管和气管延伸至腔室外的部分一旦接地就会对晶片造成损伤。而且，由于冷却底座103与上法兰104电接触，导致上法兰104以下的部分均带电，这给操作人员的人身安全带来隐患。

其二，为了避免基座接地，需要在直线轴承109与腔室壁之间、在下法兰107与反应腔室100底部的腔室壁之间以及在螺钉108与下法兰107之间分别设置有绝缘部件，绝缘结构复杂、绝缘环节过多，不利于安装调试。

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，提出了一种承载装置、反应腔室及半导体加工设备。其不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

为实现本发明的目的而提供一种承载装置，设置在反应腔室内，且包括可升降的基座和与之连接的波纹管组件，还包括绝缘组件，所述绝缘组件用于将所述波纹管组件与所述基座电绝缘。

优选的，所述波纹管组件包括：上法兰，其通过第一螺钉与所述基座固定连接；下法兰，其通过第二螺钉与所述反应腔室底部的腔室壁固定连接；提升轴，所述提升轴的上端与所述上法兰固定连接，所述提升轴的下端竖直向下延伸至所述反应腔室的外部；波纹管，套设在所述提升轴上，且位于所述上法兰和下法兰之间，并分别与二者密封连接；所述绝缘组件包括：绝缘环，其设置在所述上法兰与所述基座之间，用以将二者电绝缘；绝缘套，其套设在所述第一螺钉之间，用以将所述第一螺钉与所述上法兰电绝缘。

优选的，在所述提升轴内设置有管线通道，用以向所述基座引入和引出接线、水管和气管；在所述管线通道的内壁底部设置有绝缘固定件，用于固定所述接线、水管和气管在所述提升轴内部的位置，并使其与所述管线通道的内壁隔离。

优选的，所述绝缘固定件采用聚醚酰亚胺塑料制作。

优选的，在所述管线通道的内壁上嵌套有绝缘套筒，用以将所述管线通道的内壁与所述接线、水管和气管电绝缘。

优选的，所述绝缘固定件位于所述绝缘套筒的底部，用以限定所述绝缘套筒的位置。

优选的，所述绝缘套筒采用四氟材料制作。

优选的，还包括基座升降机构，用于驱动所述波纹管组件和与之连接的所述基座上升或下降。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，在所述反应腔室内设置有承载装置，用于承载晶片，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括本发明提供的上述反应腔室。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的承载装置，其通过借助绝缘组件将基座和波纹管组件电绝缘，可以使该波纹管组件及其以下的部分均不带电，从而无需再对这些部件设置绝缘结构，进而可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便。此外，通过使该波纹管组件及其以下的部分均不带电，可以保障操作人员的人身安全，从而可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

本发明提供的反应腔室，其通过采用本发明提供的承载装置，不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的反应腔室，不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

附图说明

图1为现有的承载装置的剖视图；

图2为图1中I区域的放大图；

图3为图1中II区域的放大图；

图4为本发明实施例提供的承载装置的剖视图；

图5为图4中III区域的放大图；以及

图6为本发明实施例中波纹管组件的剖视图。

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承载装置、反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。

本发明提供的承载装置设置在反应腔室内，用于在工艺过程中承载晶片、对晶片进行加热或冷却以及向晶片加载射频功率等。该承载装置包括基座、与之连接的波纹管组件和绝缘组件。其中，基座用于承载晶片；该基座是可升降的，用以通过上升或下降而将晶片传送至工艺位置进行工艺或者装卸位置进行取放片操作。波纹管组件用于将基座和设置反应腔室外部的基座升降机构连接，同时保证反应腔室处于真空状态。绝缘组件用于将波纹管组件与基座电绝缘，这可以使该波纹管组件及其以下的部分均不导电，从而无需再对这些部件设置绝缘结构，进而可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便。此外，通过使该波纹管组件及其以下的部分均不导电，可以保障操作人员的人身安全，从而可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

下面对承载装置的具体实施方式进行详细描述。具体地，图4为本发明实施例提供的承载装置的剖视图。图5为图4中III区域的放大图。图6为本发明实施例中波纹管组件的剖视图。请一并参阅图4-6，承载装置包括基座201、波纹管组件、绝缘组件和基座升降机构211。其中，基座201设置在反应腔室200内，用于承载晶片，且在该基座201的底部焊接有冷却水盘202，用于在工艺过程中控制晶片的温度；并且在冷却水盘202的底部设置有冷却底座203，用于引出基座201中射频电极的接线217，以及向基座201引入气管216以及进/出水管，如图6所示。

波纹管组件包括提升轴205、上法兰204、下法兰207和波纹管206。其中，上法兰204通过第一螺钉214与冷却底座203密封连接，提升轴205的上端与上法兰204连接，下端竖直向下延伸至反应腔室200的外部。下法兰207位于反应腔室200内，且利用第二螺钉208与其底部的腔室壁固定连接，波纹管206套设在提升轴205上，且位于上法兰204和下法兰207之间，并分别与二者密封连接。此外，为了保证提升轴205的垂直度，在提升轴205上还套设有直线轴承209，其与反应腔室200底部的腔室壁固定连接。基座升降机构211通过连接件212与提升轴205连接，该连接件212套设在提升轴205的下部，并且在该连接件212的顶部和底部分别设置有抱块210，用以限定连接件212在提升轴205的轴向上的自由度，同时夹持提升轴205，以实现将提升轴205与基座升降机构211的连接。

绝缘组件包括绝缘环213和绝缘套215。其中，绝缘环213设置在上法兰204与冷却底座203之间，用以将二者电绝缘；绝缘套215套设在第一螺钉214之间，用以将第一螺钉214与上法兰204电绝缘。如图5所示，绝缘环213和绝缘套215将上法兰204与冷却底座203完全隔离，二者不相接触，从而上法兰204及位于其下部的提升轴205、下法兰207、第二螺钉208和直线轴承209等的部件均不带电，即，波纹管组件及其以下的部分均不带电，从而无需再对这些部件设置绝缘结构，例如，无需在直线轴承209与腔室壁之间、在下法兰207与反应腔室200底部的腔室壁之间以及在第二螺钉208与下法兰207之间分别设置有绝缘部件。而且，上述抱块210也无需采用绝缘材料制作。这样，可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便。此外，通过使该波纹管组件及其以下的部分均不带电，可以保障操作人员的人身安全，从而可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

在本实施例中，在提升轴205内设置有管线通道，用以供自冷却水盘202引出的接线217、向基座201引入的气管216以及进/出水管通过，并延伸至反应腔室200的外部。而且，在管线通道的内壁底部设置有绝缘固定件219，用于固定接线217、气管216以及进/出水管在提升轴205内部的位置，并使其与管线通道的内壁隔离，从而可以降低这些部件与管线通道的内壁接触的可能性。优选的，绝缘固定件219采用聚醚酰亚胺塑料制作。此外，在管线通道的内壁上嵌套有绝缘套筒218，用以将管线通道的内壁与接线217、气管216以及进/出水管电绝缘，这可以完全杜绝这些部件与管线通道的内壁接触的可能性。优选的，绝缘套筒218采用四氟材料制作。

需要说明的是，在本实施例中，在基座201底部设置有冷却水盘202和冷却底座203，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，针对不同的应用，也可以省去上述冷却水盘202和冷却底座203，在这种情况下，上法兰通过第一螺钉与基座固定连接，且绝缘环设置在上法兰与基座之间，用以将二者电绝缘。

综上所述，本发明实施例提供的承载装置，其通过借助绝缘组件将基座和波纹管组件电绝缘，可以使该波纹管组件及其以下的部分均不带电，从而无需再对这些部件设置绝缘结构，进而可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便。此外，通过使该波纹管组件及其以下的部分均不带电，可以保障操作人员的人身安全，从而可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种反应腔室，在该反应腔室内设置有承载装置，用于承载晶片。该承载装置采用了本发明实施例提供的上述承载装置。

本发明实施例提供的反应腔室，其通过采用本发明实施例提供的承载装置，不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，该半导体加工设备采用了本发明实施例提供的上述反应腔室。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的反应腔室，不仅可以在保证基座不接地的前提下，简化绝缘结构，从而可以给安装调试带来方便，而且还可以提高工艺过程中的可靠性和安全性。

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)

1.一种承载装置，设置在反应腔室内，且包括可升降的基座和与之连接的波纹管组件，其特征在于，还包括绝缘组件，所述绝缘组件用于将所述波纹管组件与所述基座电绝缘。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述波纹管组件包括：

上法兰，其通过第一螺钉与所述基座固定连接；

下法兰，其通过第二螺钉与所述反应腔室底部的腔室壁固定连接；

提升轴，所述提升轴的上端与所述上法兰固定连接，所述提升轴的下端竖直向下延伸至所述反应腔室的外部；

波纹管，套设在所述提升轴上，且位于所述上法兰和下法兰之间，并分别与二者密封连接；

所述绝缘组件包括：

绝缘环，其设置在所述上法兰与所述基座之间，用以将二者电绝缘；

绝缘套，其套设在所述第一螺钉之间，用以将所述第一螺钉与所述上法兰电绝缘。

3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，在所述提升轴内设置有管线通道，用以向所述基座引入和引出接线、水管和气管；

在所述管线通道的内壁底部设置有绝缘固定件，用于固定所述接线、水管和气管在所述提升轴内部的位置，并使其与所述管线通道的内壁隔离。

4.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述绝缘固定件采用聚醚酰亚胺塑料制作。

5.根据权利要求3所述的承载装置，其特征在于，在所述管线通道的内壁上嵌套有绝缘套筒，用以将所述管线通道的内壁与所述接线、水管和气管电绝缘。

6.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，所述绝缘固定件位于所述绝缘套筒的底部，用以限定所述绝缘套筒的位置。

7.根据权利要求5所述的承载装置，其特征在于，所述绝缘套筒采用四氟材料制作。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的承载装置，其特征在于，还包括基座升降机构，用于驱动所述波纹管组件和与之连接的所述基座上升或下降。

9.一种反应腔室，在所述反应腔室内设置有承载装置，用于承载晶片，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-8任意一项所述的承载装置。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求9所述的反应腔室。