一种半导体制造设备及其处理腔、气体发生装置的制作方法

1.本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种半导体制造设备及其处理腔、气体发生装置。


背景技术：

2.半导体制造过程中，如在刻蚀工序中的干法刻蚀，需要在半导体制造设备中的处理腔通入等离子体处理气体以对处理腔中的待刻蚀物进行干法刻蚀。在处理过程中，处理腔需要利用密封件来保证腔体内部的真空度或密封性能。
3.刻蚀工序中的等离子体温度高，处理气体会与处理腔的密封件接触。而密封件的内侧靠近处理腔的腔体，容易受到高温及等离子体影响。因此，密封件会产生变形、损坏或降解等问题，从而导致处理腔的密封性不能满足密封需求。进而影响半导体制造过程中产品的合格率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种半导体制造设备及其处理腔、气体发生装置，用于解决处理腔中的密封件容易受到高温及等离子体影响，从而导致处理腔的密封性不能满足密封需求的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种半导体制造处理腔。该半导体制造处理腔包括：
7.至少一处连接结构；
8.密封件，密封件置于连接结构中，用于对处理腔进行密封；
9.气体通道，气体通道的进气口与气体发生装置连接，气体通道的出气口位于连接结构中，用于向连接结构通入惰性气体，以隔离密封件与处理腔中的处理气体。
10.与现有技术相比，本发明提供的半导体制造处理腔中，通过处理腔的气体通道输送惰性气体。惰性气体用于隔离密封件与处理腔中的处理气体，防止处理气体与密封件接触。从而避免处理气体对密封件的损坏。再者，由于从气体通道输送惰性气体为常温气体，故该惰性气体可以降低密封件附近的温度，以防止高温对密封件的损坏。本发明提供的半导体制造处理腔，通过对气体通道与惰性气体实现对密封件的保护作用，使得密封件在半导体制造过程中的处理气体与高温的环境下，不易变形、损坏或降解。进而实现处理腔内密封性满足半导体制造工艺要求，使得半导体制造过程中的工艺稳定实现，产品良率不会受到影响。
11.第二方面，本发明还提供一种气体发生装置。该气体发生装置向半导体制造处理腔提供惰性气体，包括：
12.惰性气体供给源；
13.气体供给管道，位于所述惰性气体供给源和所述半导体制造处理腔之间；
14.控制组件，设置在所述气体供给管道上，用于根据需求调整所述气体供给管道流
通的惰性气体的流量，以及防止所述惰性气体回流。
15.与现有技术相比，本发明提供的气体发生装置能够向上述技术方案中的半导体制造处理腔提供惰性气体，使得处理腔的密封件能够得到惰性气体的稳定供应。针对不同处理腔中的处理气体与温度，可以通过控制组件调节气体供给管道中的惰性气体的流量。从而实现在气体通道中的惰性气体的流量，以应对上述不同处理腔中的处理气体与温度对密封件的影响。
16.第三方面，本发明还提供一种半导体制造设备。该半导体制造设备包括上述技术方案的半导体制造处理腔以及上述技术方案的气体发生装置。
17.与现有技术相比，本发明提供的半导体制造设备的有益效果与上述技术方案所述半导体制造处理腔以及上述技术方案所述的气体发生装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为现有技术提供的一种半导体处理腔的结构示意图；
20.图2至图5为本发明实施例提供的一种半导体处理腔的结构示意图；
21.图6为本发明实施例提供的一种气体发生装置的结构示意图。
22.附图标记：
23.10-处理腔，
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11-腔体，
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12-第一壳体，
24.13-第二壳体，
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20-密封件，
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30-气体通道，
25.40-阻挡部，
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41-第一凸起，
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42-第一凹槽，
26.50-惰性气体供给源，
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51-止回阀，
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52-调节阀，
27.53-质量流量控制器，
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54-截止阀。
具体实施方式
28.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.半导体制造过程中，一般涉及到刻蚀工序，刻蚀可以分为干法刻蚀与湿法刻蚀。其中干法刻蚀会采用等离子体作为处理气体进行刻蚀。等离子体的形成，需要通过加热与通电产生，因此，等离子体除了自身具有腐蚀性以外还具有高温。
34.图1示出现有技术提供的一种半导体制造处理腔。参见图1，半导体制造过程中，处理腔10内部需要保持真空状态。因此半导体制造设备中的处理腔10，需要设置密封件20，以保证处理腔10的密封性。密封性不足会导致工艺实现不到位，产品的良品率降低。
35.如图1所示，相关技术提供了一种处理腔，该处理腔10在进行刻蚀的过程中，腔体11中的处理气体有机会与密封件20接触，从而使得密封件20受到处理气体的高温与腐蚀。因此，密封件20会存在变形、损坏以及降解的现象。密封件20出现上述现象后，处理腔10的密封性得不到保证，最终会影响半导体制造的良品率。相关技术针对密封件20出现上述问题时，多是采用更换密封件20的处理手段。上述问题一直没有得到解决。为了便于描述，将密封件20由于处理气体造成的变形、损坏以及降解等现象，定义为密封失效现象。
36.图2至图5示出本发明实施例提供的一种半导体制造处理腔的结构示意图。为了解决上述问题，本发明实施例提供一种半导体制造处理腔。参见图2，该半导体制造处理腔包括：至少一处连接结构，连接结构可以为形成处理腔10的腔体11的壳体，也可以是处理腔10的法兰，上述连接结构有密封性要求。
37.密封件20，该密封件20可以置于上述每一个连接结构中，用于对处理腔10进行密封。密封件20可以位于上述的壳体与壳体之间，也可以位于法兰与法兰之间，还可以是其他需要密封性的结构，如连接轴。
38.气体通道30，气体通道30的进气口与气体发生装置连接，气体通道30的出气口位于连接结构中，用于向连接结构通入惰性气体，以隔离密封件20与处理腔10中的处理气体。为了便于描述，将密封件20与处理腔10内的处理气体接触的一侧，定义为密封件20的受腐蚀侧。通过上述气体通道30，惰性气体可以通向密封件20的受腐蚀侧，上述处理气体通向密封件20的受腐蚀侧的过程中会被被上述惰性气体隔离。另一方面，惰性气体可以降低密封件20的温度，避免高温带来的密封失效现象。
39.例如，参见图2，上述连接结构可以是形成处理腔10的两个壳体之间的连接结构，两个壳体配合安装后，密封件20置于第一壳体12的第一表面与第二壳体13的第二表面之间，以实现第一壳体12与第二壳体13之间的密封。上述第一表面与第二表面之间的空间可以称为连接结构的连接缝。由第一壳体12与第二壳体13形成的处理腔10，在腔体11中进行干法刻蚀时，处理气体可以与密封件20的受腐蚀侧接触，也就是图2所示的右侧，从而对上述密封件20造成等离子腐蚀或高温损坏。为了防止出现密封件20出现上述的密封失效现象。在第二壳体13中设置气体通道30，当然也可以是在第一壳体12中设置。通过上述气体通道30，惰性气体可以通过气体通道30流向密封件20的受腐蚀侧，惰性气体形成对处理气体
的隔离效果与对密封件20的冷却效果。进而实现对密封件20的保护。
40.又例如，参见图2，为了使得惰性气体的保护作用充分实现，气体通道30的出口可以位于密封件20靠近处理腔10的腔体11的一侧，也就是靠近上述受腐蚀侧，并尽量靠近密封件20。从而使得惰性气体能够优先流向密封件20而不是优先流向处理腔10的腔体11。进而，惰性气体先是聚集在密封件20的受腐蚀侧的周边，再流向处理腔10的腔体11。也就是说，惰性气体能够充满在连接结构上的连接缝中，处理气体被惰性气体隔离并远离密封件20。而气体通道30的出气口越是靠近密封件20，对密封件20的冷却效果更好。
41.参见图3，气体通道30的数量可以为多个，多个气体通道30沿密封件20的外周均匀设置在连接结构上。具有密封件20为圆环结构，为了使得密封件20得到充分保护，惰性气体需要向密封件20的受腐蚀侧均匀供应，从而避免密封件20出现局部保护不到位。
42.例如，参见图3，气体通道30可以是12个，并圆周排列在连接结构上。，例如可以是圆周排列在第二壳体13上。惰性气体通过多个气体通道30，同时流向密封件20的受腐蚀侧，从而使得密封件20不会出现局部保护不到位的部位。因此，密封件20能够受到惰性气体的充分保护。上述气体通道30的出口的形状可以是图示的圆形，也可以是其他形状。
43.参见图4，连接结构上可以具有阻挡部40，阻挡部40位于处理腔10的腔体11与密封件20之间，用于阻挡处理气体。阻挡部40可以阻挡处理气体直接与密封件20接触，处理气体需要进行多个通道流通后才能与密封件20接触。另一方面，当气体通道30的出气口位于阻挡部40与密封件20之间时，阻挡部40还可以减缓惰性气体流向处理腔10的速度，从而使得惰性气体更加容易充满密封件20与阻挡部40之间的空间。基于此，可以减少上述方案中的气体通道30的数量。在减少上述技术方案中的气体通道30的数量的情况下，通过采用阻挡部40，仍能够实现将密封件20与处理气体隔离的作用。
44.例如，参见图4，阻挡部40可以包括至少一对嵌合的第一凹槽42与第一凸起41；第一凹槽42和第一凸起41之间形成的间隙与气体通道30的出气口相连通。上述第一凹槽42与第一凸起41的横截面的形状并不限定，可以是图示的矩形。上述第一凹槽42和第一凸起41之间形成的间隙，其间隙为曲折的通道。处理气体想要通过上述曲折的通道，需要通过多个相连通的通道，速度上得到减缓，处理气体更容易在上述曲折的通道上聚集，从而实现阻挡作用。上述嵌合的第一凹槽42与第一凸起41，可以是图示的一对，也可以是多对。多对第一凹槽42与第一凸起41之间可以形成迷宫式通道，此时还可以具有迷宫式密封效果。
45.又例如，参见图4与图5，当处理腔10具有上述阻挡部40的时候，气体通道30的出气口位于密封件20与距离密封件20最近的第一凹槽42之间或位于距离密封件20最近的第一凹槽42的底部上。参见图5，当上述出气口位于距离密封件20最近的第一凹槽42的底部上时，可以是靠近密封件20一侧。从而使得惰性气体优先流向密封件20，并在密封件20与阻挡部40之间的空间充分聚集，进而使得处理气体更不容易流向密封件20。
46.参见图4与图5，连接结构上具有用于放置密封件20的第二凹槽，第一凹槽42的槽宽小于第二凹槽的槽宽。由于连接结构上往往会具有第二凹槽，而第二凹槽到处理腔10的内壁的距离是有限的。因此第一凹槽42的尺寸不能过大，个数也不能过多。通过设置槽宽更小的第一凹槽42，一方面使得惰性气体更容易流向密封件20，而处理气体更难流向密封件20。另一方面也使得本半导体制造处理腔可以是由现有的半导体处理腔10加工而成。第一凸起41与第一凹槽42分别设置在第一壳体12与第二壳体13上也可以是第一凹槽42设置在
第一壳体12上，而第一凸起41设置在第二凹槽13上。现在并不进行限定，第一凹槽42与第二凹槽可以设置在同一壳体上。
47.与现有技术相比，本发明提供的半导体制造处理腔中，通过处理腔的气体通道30输送惰性气体。惰性气体用于隔离密封件20与处理腔10中的处理气体，防止处理气体与密封件20接触。从而避免处理气体对密封件的损坏。再者，由于从气体通道30输送惰性气体为常温气体，故该惰性气体可以降低密封件20附近的温度，以防止高温对密封件的损坏。本发明提供的半导体制造处理腔，通过对气体通道30与惰性气体实现对密封件20的保护作用，使得密封件20在半导体制造过程中的处理气体与高温的环境下，不易变形、损坏或降解。进而实现处理腔10内密封性满足半导体制造工艺要求，使得半导体制造过程中的工艺稳定实现，产品良率不会受到影响。
48.图6示例出本发明实施例提供的一种气体发生装置的结构示意图。参见图6，本发明实施例还提供一种气体发生装置。该气体发生装置向半导体制造处理腔10提供惰性气体，包括：
49.惰性气体供给源50，该惰性气体可以是氮气或氦气或其他惰性气体。氮气为最常用的惰性气体，最容易获取。
50.气体供给管道，位于惰性气体供给源50和半导体制造处理腔10之间。气体供应管道还可以包括用于连接上述技术方案中的处理腔10中的气体通道30的连接管道。
51.控制组件，设置在气体供给管道上，用于根据需求调整气体供给管道流通的惰性气体的流量，以及防止惰性气体回流。不同的设备上需要的惰性气体的供应流量是不同的，同一设备中执行不同的工艺需要的惰性气体的供应流量也是不同的。因此需要通过控制组件来调整气体供给管道流通的惰性气体的流量。而为了保证惰性气体确切流向密封件，不发生回流的情况，该控制组件还用于防止惰性气体回流。
52.例如，参见图6，控制组件可以包括：
53.止回阀51，靠近处理腔10设置，用于防止惰性气体回流。该止回阀51的数量为至少一个，可以是多个。
54.调节阀52，靠近惰性气体供给源设置50，用于调整惰性气体的流量。调节阀52可以是手动调节阀可以为电控调节阀。该调节阀52的数量为至少一个，可以是多个。
55.参见图6，控制组件还可以包括质量流量控制器53。质量流量控制器53设置在调节阀52与止回阀51之间，用于根据需求调整气体供给管道流通的惰性气体的流量。质量流量控制器53可以精确控制管道的惰性气体的流量，还可以通过自身的传感器将流量数字化。采用质量流量控制器53，可以实现在线控制与监控惰性气体的流量的作用。
56.参见图6，在上述止回阀51或调节阀52或质量流量控制器53的两端可以分别连接截止阀54。上述截止阀54常态下常开，在上述止回阀51或调节阀52或质量流量控制器53进行检修或更换的时候关闭。使得上述气体发生器便于进行检修与维护。
57.与现有技术相比，本发明提供的气体发生装置能够向上述技术方案中的半导体制造处理腔提供惰性气体，使得处理腔10的密封件能够得到惰性气体的稳定供应。针对不同处理腔10中的处理气体与温度，可以通过控制组件调节气体供给管道中的惰性气体的流量。从而实现在气体通道中的惰性气体的流量，以应对上述不同处理腔10中的处理气体与温度对密封件的影响。
58.本发明实施例还提供一种半导体制造设备。该半导体制造设备包括上述技术方案的半导体制造处理腔以及气体发生装置。
59.与现有技术相比，本发明提供的半导体制造设备的有益效果与上述技术方案所述半导体制造处理腔以及上述技术方案所述的气体发生装置的有益效果相同，此处不做赘述。
60.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.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。