CN111383896B - 内衬及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内衬及反应腔室，包括遮挡结构、本体和与本体连接的环体，其中，环体用于环绕在基座的周围，且环体沿其周向间隔设置有多个供工艺气体通过的缝隙，遮挡结构设置在环体的下方，且能够遮挡至少部分环体的缝隙。本发明提供的内衬及反应腔室，能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，从而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

Description

内衬及反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种内衬及反应腔室。

背景技术

目前，在半导体加工工艺中，基片加工后的均匀性是衡量等离子体刻蚀系统的一个重要标准。

在如图1所示的现有技术的腔室中，设置有喷嘴11、内衬12、狭缝门13、内门14、静电卡盘15、悬臂16和抽气装置17，其中，悬臂16与腔室侧壁连接，用于支撑静电卡盘15，在工艺开始时，狭缝门13和内门14开启，基片经过狭缝门13和内门14传入到静电卡盘15上，然后狭缝门13和内门14关闭，在工艺过程中，喷嘴11向腔室中喷入工艺气体，从而对基片进行加工，并通过抽气装置17对腔室进行抽气，以维持腔室内气压的稳定，内衬12套设在静电卡盘15的外周，以防止工艺气体污染腔室壁或其它器件，且内衬12底部设有供工艺气体通过的缝隙，工艺气体经过这些缝隙被抽气装置17抽走。

但是，在现有技术中，狭缝门13、内门14和悬臂16，都会阻碍抽气装置17对于工艺气体的抽气气流，且狭缝门13和内门14之间的空间，以及悬臂16在腔室中都是非对称的，这就使得工艺气体在腔室内各处的气流分布不均，从而导致对于基片的加工也是不均匀的，影响加工效果，以及后续的使用。

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，提出了一种内衬及反应腔室，其能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，从而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种内衬，包括本体和与所述本体连接的环体，所述环体用于环绕在基座的周围，且所述环体沿其周向间隔设置有多个供工艺气体通过的缝隙，所述内衬还包括遮挡结构，所述遮挡结构设置在所述环体的下方，且能够遮挡至少部分所述环体的所述缝隙。

优选的，所述遮挡结构包括多个遮挡片，所述遮挡片平行设置在所述环体的下方，且每个遮挡片均能相对所述环体平行移动，以调整遮挡所述缝隙的区域。

优选的，所述环体为圆环形，所述遮挡片为扇环形，且所述遮挡片在所述环体底面的正投影与所述环体重合；每个所述遮挡片均能绕所述环体的中心转动。

优选的，所述遮挡片设有沿周向相间设置的多个镂空部，多个所述镂空部形成的图案与至少部分所述缝隙形成的图案相同。

优选的，所述环体和所述遮挡片均为圆环形，多个所述遮挡片依次同心套设并与所述环体同心，多个所述遮挡片在所述环体底面的正投影与所述环体重合；每个所述遮挡片均能绕所述环体的中心转动。

优选的，所述遮挡片设有沿周向相间设置的多个镂空部，多个所述镂空部形成的图案与所述环体的对应环形区域的所述缝隙形成的图案相同。

优选的，所述遮挡片设有弧形长通孔，螺钉或螺栓穿过所述弧形长通孔将所述遮挡片连接到所述环体。

优选的，所述遮挡结构还包括与所述遮挡片数量对应的连接件，每个连接件的一端连接所述遮挡片，另一端连接所述基座；所述连接件上与所述基座连接处设有长通孔，螺钉或螺栓穿过所述长通孔将所述连接件连接到所述基座。

优选的，所述内衬还包括调节结构，所述调节结构与所述遮挡片连接，用于驱动所述遮挡片相对于所述环体移动。

优选的，所述调节结构包括电机，所述电机的输出轴垂直于所述遮挡片并与所述遮挡片连接，用于驱动所述遮挡片相对于所述环体转动。

优选的，所述环体的边缘处设有用于指示所述遮挡片转动角度的标记和/或刻度。

本发明还提供一种反应腔室，其特征在于，包括基座和上述的所述内衬。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的内衬，包括遮挡结构、本体和与本体连接的环体，其中，环体用于环绕在基座的周围，且环体沿其周向间隔设置有多个供工艺气体通过的缝隙，借助设置在环体下方的遮挡结构，能够遮挡至少部分环体的缝隙，能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，从而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

本发明提供的反应腔室，借助本发明提供的内衬，能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，从而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

附图说明

图1为现有技术中水槽及下部冷却液分配系统的结构示意图；

图2为本发明提供的环体和遮挡结构的结构示意图；

图3为本发明提供的环体的结构示意图；

图4为本发明提供的遮挡结构的结构示意图；

图5为本发明提供的遮挡结构至少部分遮挡环体中至少部分缝隙时的结构示意图；

图6为本发明提供的遮挡结构完全遮挡环体中至少部分缝隙时的结构示意图；

图7为本发明提供的遮挡结构完全遮挡环体中至少部分缝隙时的结构示意图；

图8为本发明提供的遮挡结构完全遮挡环体中至少部分缝隙时的结构示意图；

图9为本发明提供的遮挡结构完全遮挡环体中所有缝隙时的结构示意图；

图10为本发明提供的另一种环体的结构示意图；

图11为本发明提供的内衬与基座的结构示意图；

图12为本发明提供的遮挡机构未遮挡环体中的缝隙时的基片表面的刻蚀速率图；

图13为本发明提供的遮挡机构至少部分遮挡环体中至少部分缝隙时的基片表面的刻蚀速率图；

附图标记说明：

11-喷嘴；12-内衬；13-狭缝门；14-内门；15-静电卡盘；16-悬臂；17-抽气装置；21-本体；22-环体；221-缝隙；23-遮挡结构；231-镂空部；232-遮挡片；233-长通孔；24-连接件；31-基座；32-卡盘。

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内衬及反应腔室进行详细描述。

如图2-图11所示，本实施例提供一种内衬，包括遮挡结构23、本体21和与本体21连接的环体22，其中，环体22用于环绕在基座31的周围，且环体22沿其周向间隔设置有多个供工艺气体通过的缝隙221，遮挡结构23设置在环体22的下方，且能够遮挡至少部分环体22的缝隙221。

本实施例提供的内衬，借助设置在环体22下方的遮挡结构23，能够遮挡至少部分环体22的缝隙221，以使基座31周围的气流在基座31的周向上分布均匀，从而能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，进而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

在实际应用中，基片通常是与基座31对中放置在基座31上的，因此，基座31周围的气流在基座31周向上的分布情况，对放置在基座31上的基片的加工结果有直接的影响。当工艺气体在基座31周围的周向上分布不均匀时，在基片的表面会出现不均匀的加工结果，通过观察基片表面的加工结果，可以了解工艺气体在反应腔室中的分布情况，以此来确定在基座31周围的周向上，需要对工艺气体分布进行调整的区域，从而可以确定遮挡结构23需要遮挡的环体22的缝隙221，借助遮挡结构23对需要遮挡的缝隙221进行遮挡，从而对需要对工艺气体分布进行调整的区域进行调整，使工艺气体在基座31周围的周向均匀分布，进而使基片表面的加工加结果均匀。

例如，在反应腔室中环体22的下方设置有悬臂，当有抽气装置对反应腔室进行抽气时，悬臂会阻挡部分抽气气流，使悬臂对应的环体22的上方的工艺气体的流速小于除悬臂所在区域的环体22的上方的工艺气体的流速，就会造成基座31周围的气流在基座31的周向上分布不均匀的情况，在这种情况下，就可以通过在除悬臂所在区域的环体22的下方设置遮挡结构23，至少遮挡该区域所对应的环体22中的缝隙221，使该区域所对应的环体22的上方的工艺气体的流速降低至与悬臂对应的环体22的上方的工艺气体的流速相同，从而使基座31周围的气流在基座31的周向上分布均匀，以提高对基片的加工效果。

图12所示的是遮挡结构23未遮挡环体22中的缝隙221时，基片在加工工艺后的工艺结果，其上的数字表示各个对应点的刻蚀速率，可以看到基片下边缘的刻蚀慢于上边缘的刻蚀速率，也就说明了工艺气体在基座31周向上的分布不均匀，而图13所示的是遮挡结构23至少部分遮挡环体22的缝隙221之后，基片上各处刻蚀速率的状态，可以看到基片上各处的刻蚀速率相对比较接近，也就提高了工艺气体在基座31周向上的均匀性。

但是，本实施例提供的内衬并不限于应用在使基片表面的加工结果均匀的情况，也可以应用在需要使基片表面加工结果不均匀的情况。

在一优选实施例中，遮挡结构23包括多个遮挡片232，遮挡片232平行设置在环体22的下方，且每个遮挡片232均能相对环体22平行移动，以调整遮挡缝隙221的区域。具体的，遮挡片232用于遮挡至少部分环体22的缝隙221，通过分别移动每个遮挡片232，改变每个遮挡片232与环体22的相对位置，从而改变每个遮挡片232与环体22中缝隙221的相对位置，进而调整缝隙221被遮挡的区域。

在实际应用中，反应腔室内可能同时存在很多个影响工艺气体分布均匀的结构，可以将环体22看成多个区域，并设置与多个分区相对应的多个遮挡片232，使遮挡结构23遮挡效果易于调整，可以更容易的使基座31周向上的气流分布均匀，也可以使遮挡片232对整个环体22中的缝隙221调整更加精细。

在一优选实施例中，环体22可以为圆环形，遮挡片232可以为扇环形，且遮挡片232在环体22底面的正投影与环体22重合，也就是说，每个遮挡片232在环体22底面的正投影所覆盖的区域不超出环体22覆盖的区域；每个遮挡片232均能绕环体22的中心转动以调整在圆周方向的遮挡区域。优选的，每个遮挡片232的两个边的长度与环体22的宽度相同，从而扇环形的多个遮挡片232在周向依次连接所组成的形状与环体22的圆环形相同，多个遮挡片232层叠设置，从而每个遮挡片232在绕环体22的中心转动时不会相互干涉，可以使扇环形的每个遮挡片232沿圆环形的环体22的周向转动，从而至少部分对圆环形的环体22沿其周向间隔设置的多个供工艺气体通过的缝隙221进行遮挡。

在本实施例中，遮挡片232设有沿周向相间设置的多个镂空部231，多个镂空部231形成的图案与至少部分缝隙221形成的图案相同，也就是说，镂空部231的形状、尺寸和相互位置与环体22的某一区域的缝隙221的形状、尺寸和相互位置相同，从而遮挡片232能够在该区域与环体22完全重合，不会遮挡该区域的缝隙221；通过使遮挡片232转动一定角度而实现部分或完全遮挡该区域的缝隙221。优选的，多个镂空部231沿遮挡片232的周向间隔设置，多个缝隙221沿环体22的周向间隔设置，且多个镂空部231形成的图案与至少部分缝隙221形成的图案的形状、大小和位置能够对应并完全重合，这样能够通过将遮挡片232相对环体22转动一定角度，实现遮挡片232对环体22中的缝隙221的部分或全部遮挡。

在一些替代实施例中，环体22和遮挡片232可以均为圆环形，多个遮挡片232依次同心套设并与环体22同心，多个遮挡片232在环体22底面的正投影与环体22重合；也就是说，多个遮挡片232的半径依次增大，且在环体22底面的正投影覆盖的区域不超出环体22覆盖的区域。每个遮挡片232均能绕环体22的中心转动。优选的，圆环形的多个遮挡片232的宽度之和与环体22的宽度相同，从而多个遮挡片232依次同心套设并形成与环体22相同的圆环形，且多个遮挡片232形成的圆环形的中心与环形的中心重合，通过分别旋转每个遮挡片232，可以使每个遮挡片232沿环体22的周向转动，从而至少部分对环体22沿其周向间隔设置的多个供工艺气体通过的缝隙221进行遮挡。

在一优选实施例中，遮挡片232与环体22叠置在一起，这样可以避免气流从遮挡片232与环体22之间的间隙中穿过，从而提高遮挡片232遮挡环体22的缝隙221的效果。

在一优选实施例中，遮挡片232设有弧形长通孔233，螺钉或螺栓穿过弧形长通孔233将遮挡片232连接到环体22，这样可以使遮挡片232沿弧形长通孔233转动，在将遮挡片232转动到遮挡至少部分环体22的缝隙221时，通过螺钉或螺栓将遮挡片232与环形固定。

具体的，遮挡片232设置在环体22的下方，螺钉或螺栓自下而上穿过长通孔233，通过旋转拧紧螺钉或螺栓，就可以将遮挡片232与环体22固定，在拧松紧螺钉或螺栓时，使遮挡片232沿长通孔233转动，以调节遮挡装置遮挡环体22的缝隙221的面积的大小，在调节到适当位置时，再将螺钉或螺栓拧紧即可。

在一些替代实施例中，遮挡结构23还可以包括与遮挡片232数量对应的连接件24，每个连接件24的一端连接遮挡片232，另一端连接基座；连接件24上与基座连接处设有长通孔233，螺钉或螺栓穿过长通孔233将连接件24连接到基座。具体的，通过将连接件24沿设在连接件24上的长通孔233转动，使遮挡片232转动，在将遮挡片232转动到遮挡至少部分环体22的缝隙221时，通过螺钉或螺栓将连接件24与基座固定，从而固定遮挡片232的位置。

具体的，遮挡片232设置在环体22的下方，连接件24与本体21连接，并沿基座31轴向向下延伸，使其与基座31的轴线平行设置，螺钉或螺栓自基座31的外侧穿过连接件24上的长通孔233，并与第二螺纹孔配合，通过拧紧第二螺钉，就可以将连接件24与基座31的外周壁固定，从而将遮挡结构23固定，在拧松第二螺钉时，使连接件24沿第二长孔转动，即沿环体22的周向转动，以调节连接件24相对于环体22的位置，从而遮挡装置遮挡环体22的缝隙221的面积的大小，在调节到适当位置时，再将第二螺钉拧紧即可。

在一优选实施例中，内衬还包括调节结构，调节结构与遮挡片232连接，用于驱动遮挡片232相对于环体22移动，以调节遮挡片232与环体22的相对位置，从而调整遮挡片232与环体22的缝隙221的相对位置，使遮挡片232遮挡部分或全部环体22的缝隙221。

在实际应用中，反应腔室内的具体结构在反应腔室制造完成后固定不变，因此，可以根据基片的加工结果，借助遮挡片232遮挡至少部分环体22的缝隙221，使基座31周围的气流在基座31的周向上分布均匀，但是，随着反应腔室内进行工艺加工的次数增加，工艺气体可能会污染反应腔室内的部分结构，例如工艺气体沉积在环体22或者遮挡片232上，就会导致工艺气体在基座31的周向上分布再次不均匀，此时，就需要借助调节结构对遮挡片232遮挡环体22的缝隙221的面积大小再次进行调整，使遮挡片232在对环体22的缝隙221至少部分遮挡后，能够满足使基座31周围的气流在基座31的周向上分布均匀的效果。

在本实施例中，调节结构包括电机，电机的输出轴垂直于遮挡片232并与遮挡片232连接，用于驱动遮挡片232相对于环体22转动。通过电机来驱动遮挡片232转动，可以使对于遮挡片232的调整精确方便，可选的，电机可以是步进电机，但是，电机的形式并不局限于此。

在一优选实施例中，环体22的边缘处设有用于指示遮挡片232转动角度的标记和/或刻度。这样可以在每次对遮挡片232进行调整之后，了解遮挡片232转动的角度，以清楚的了解遮挡片232相对于环体22的位置，从而在通过基片的工艺结果的反馈之后，方便再次调整遮挡片232，并利于准确的调整遮挡结构23，但是，标记和/或第一刻度的设置位置并不局限于此，还可以在反应腔室的内侧壁上设置。

本发明一实施例还提供一种反应腔室，包括基座和上述各个实施例提供的内衬，其中基座31用于承载基片，通常基片的中心与基座31的中心重合放置在基座31上，环体22环绕在基座31的周围，通常环体22的中心与基座31的中心也重合设置，但是，基片与基座31，以及环体22与基座31的相对位置，并不局限于此，可以更具加工工艺进行调整，另外，如图11所示，本实施例提供的内衬也适用于具有其它结构的反应腔室，例如，在基座31上还设置有用于承载基片的卡盘32，此时，环体22可以环绕在卡盘32的周围。

本实施例提供的反应腔室，借助本实施例提供的内衬，能够提高工艺气体在反应腔室中的分布均匀性，从而提高反应腔室内半导体加工工艺的均匀性。

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 (11)

1.一种内衬，包括本体和与所述本体连接的环体，所述环体用于环绕在基座的卡盘的周围，且所述环体沿其周向间隔设置有多个供工艺气体通过的缝隙，其特征在于，所述内衬还包括遮挡结构，所述遮挡结构设置在所述环体的下方，且能够遮挡至少部分所述环体的所述缝隙，并且

所述遮挡结构包括多个遮挡片，所述遮挡片平行设置在所述环体的下方，且每个遮挡片均能相对所述环体平行移动，以调整遮挡所述缝隙的区域。

2.根据权利要求1所述的内衬，其特征在于，所述环体为圆环形，所述遮挡片为扇环形，且所述遮挡片在所述环体底面的正投影与所述环体重合；每个所述遮挡片均能绕所述环体的中心转动。

3.根据权利要求2所述的内衬，其特征在于，所述遮挡片设有沿周向相间设置的多个镂空部，多个所述镂空部形成的图案与至少部分所述缝隙形成的图案相同。

4.根据权利要求1所述的内衬，其特征在于，所述环体和所述遮挡片均为圆环形，多个所述遮挡片依次同心套设并与所述环体同心，多个所述遮挡片在所述环体底面的正投影与所述环体重合；每个所述遮挡片均能绕所述环体的中心转动。

5.根据权利要求4所述的内衬，其特征在于，所述遮挡片设有沿周向相间设置的多个镂空部，多个所述镂空部形成的图案与所述环体的对应环形区域的所述缝隙形成的图案相同。

6.根据权利要求1至3任一项所述的内衬，其特征在于，所述遮挡片设有弧形长通孔，螺钉或螺栓穿过所述弧形长通孔将所述遮挡片连接到所述环体。

7.根据权利要求1至5任一项所述的内衬，其特征在于，所述遮挡结构还包括与所述遮挡片数量对应的连接件，每个连接件的一端连接所述遮挡片，另一端连接所述基座；所述连接件上与所述基座连接处设有长通孔，螺钉或螺栓穿过所述长通孔将所述连接件连接到所述基座。

8.根据权利要求1至5任一项所述的内衬，其特征在于，所述内衬还包括调节结构，所述调节结构与所述遮挡片连接，用于驱动所述遮挡片相对于所述环体移动。

9.根据权利要求8所述的内衬，其特征在于，所述调节结构包括电机，所述电机的输出轴垂直于所述遮挡片并与所述遮挡片连接，用于驱动所述遮挡片相对于所述环体转动。

10.根据权利要求1至5任一项所述的内衬，其特征在于，所述环体的边缘处设有用于指示所述遮挡片转动角度的标记和/或刻度。

11.一种反应腔室，其特征在于，包括基座和如权利要求1-10任一项所述的内衬。