反应腔室及半导体设备

技术领域

本申请涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种反应腔室及半导体设备。

背景技术

在相关技术中，反应腔室可包括反应腔室主体、支架、陶瓷盖板、下电极装置、喷嘴和电极线圈等结构。陶瓷盖板、支架、反应腔室主体和下电极装置之间围设有反应空间。下电极装置可用于对晶圆进行限位。喷嘴可与反应空间连通，从而可以经喷嘴向反应空间供应工艺气体。

在反应腔室处于工作状态的过程中，工艺气体可以由喷嘴进入反应空间，且在进入反应空间的过程中，可以通过电极线圈将工艺气体电离为等离子体状态。等离子体的温度较高，等离子体的部分热量会经陶瓷盖板传递给支架。当反应腔室处于高功率工作状态的情况下，支架会吸收较多的热量。在支架吸收的热量过多的情况下，会影响反应腔室的正常工作。

发明内容

本申请实施例提供了一种反应腔室及半导体设备，以解决如何防止支架的温度过高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种反应腔室。

本申请实施例提供的反应腔室包括：反应腔室主体、支架和盖体；所述支架与所述反应腔室主体对接，所述盖体盖设于所述支架的远离所述反应腔室主体的一端；所述支架包括座体部和从所述座体部朝向所述盖体凸出的第一凸起部，所述座体部设有冷却介质通道，所述第一凸起部的朝向所述盖体的端部与所述盖体连接，所述第一凸起部设置有加热器；所述反应腔室主体设置有对接端，所述对接端与所述座体部对接。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括下电极装置，所述盖体、所述支架、所述反应腔室主体和所述下电极装置之间围设有反应空间；所述支架还包括第二凸起部，所述第二凸起部与座体部连接，所述座体部位于所述第一凸起部与所述第二凸起部之间；所述第二凸起部朝向所述反应腔室主体伸出，且所述第二凸起部位于所述反应空间内。

在一些实施例中，所述支架的朝向所述反应空间的表面以及所述第二凸起部的背离所述反应空间的表面分别设置有耐温涂层。

在一些实施例中，在由所述支架朝向所述反应腔室主体的方向上，所述第一凸起部的开口增大。

在一些实施例中，在由所述支架朝向所述反应腔室主体的方向上，所述第一凸起部的壁厚逐渐减小。

在一些实施例中，座体部的朝向所述对接端的部位开设有第一凹槽，所述支架还包括堵板，所述堵板与所述第一凹槽配合形成所述冷却介质通道。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括下电极装置，所述盖体、所述支架、所述反应腔室主体和所述下电极装置之间围设有反应空间；所述冷却介质通道围设于所述反应空间外。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括下电极装置，所述盖体、所述支架、所述反应腔室主体和所述下电极装置之间围设有反应空间；所述第一凸起部的背离所述反应空间的侧壁设置有第二凹槽，所述加热器设置于所述第二凹槽内，且围设于所述反应空间外。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括下电极装置，所述盖体、所述支架、所述反应腔室主体和所述下电极装置之间围设有反应空间；所述反应腔室还包括第一匀流件、第二匀流件和堵头；所述第一匀流件和所述第二匀流件围设于所述第一凸起部外，所述第一匀流件和所述第二匀流件之间设有第一气体通道；所述第一凸起部设有第二气体通道，所述第二气体通道贯穿所述第一凸起部，且所述第二气体通道与所述第一气体通道连通，所述堵头与所述第二气体通道的背离所述反应空间的一端封堵连接。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括第一密封件，所述对接端开设有第三凹槽，所述第一密封件设置于所述第三凹槽与所述座体部之间。

在一些实施例中，所述反应腔室还包括第二密封件，所述第一凸起部的朝向所述盖体的部位开设有第四凹槽，所述第二密封件设置于所述第四凹槽与所述盖体之间。

第二方面，本申请实施例提供了一种半导体设备。

本申请实施例提供的半导体设备包括本申请实施例提供的任意一种反应腔室。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本申请的实施例中，支架的座体部可设有冷却介质通道，在反应腔室处于高功率工作状态的情况下，可以利用输送至冷却介质通道的冷却介质将支架的热量带走，可以起到降低支架的热量的作用。此外，支架的第一凸起部可设置有加热器，在反应腔室处于低功率工作状态或闲置状态的情况下，可以利用加热器对支架进行加热，可以对支架进行温度补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种反应腔室的示意图；

图2为图1中示出的反应腔室的局部示意图；

图3为图1中示出的反应腔室的A区域的局部示意图；

图4为图1中示出的反应腔室的B-B截面的剖视图；

图5为图1中示出的反应腔室的俯视图；

图6为图5中示出的反应腔室的C-C截面的局部剖视图。

附图标记说明：

100-反应腔室；110-反应腔室主体；111-反应空间；112-对接端；120-支架；121-座体部；122-第一凸起部；123-第二凸起部；130-盖体；140-喷嘴；150-加热器；160-下电极装置；161-衬套；171-第一匀流件；172-第二匀流件；173-堵头；174-第一气体通道；181-第一密封件；182-第二密封件；190-上电极线圈；1121-间隔空间；1211-冷却介质通道；1212-第一凹槽；1213-堵板；1214-第二气体通道。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供了一种反应腔室。参考图1至图6，本申请实施例提供的反应腔室100可包括：反应腔室主体110、支架120和盖体130。

支架120与反应腔室主体110对接，盖体130盖设于支架120的远离反应腔室主体110的一端。示例性地，反应腔室100可以为刻蚀腔室，则，反应空间111可以为供晶圆等待处理件进行刻蚀反应的空间。

支架120可包括座体部121和从座体部121朝向盖体130凸出的第一凸起部122。反应腔室主体110设置有对接端112，对接端112与座体部121对接，座体部121设有冷却介质通道1211。这样，在反应腔室处于高功率工作状态的情况下，可以利用输送至冷却介质通道1211的冷却介质将支架120的热量带走，可以起到降低支架120的热量的作用。

在本申请的实施例中，第一凸起部122的朝向盖体130的端部与盖体130连接。第一凸起部122可设置有加热器150。这样，在反应腔室处于低功率工作状态或闲置状态的情况下，可以利用加热器150对支架120进行加热，可以对支架120进行温度补偿。

以此方式，在本申请的实施例中，支架120的座体部121可设有冷却介质通道1211，在反应腔室处于高功率工作状态的情况下，可以利用输送至冷却介质通道1211的冷却介质将支架120的热量带走，可以起到降低支架120的热量的作用。

此外，支架120的第一凸起部122可设置有加热器150，在反应腔室处于低功率工作状态或闲置状态的情况下，可以利用加热器150对支架120进行加热，可以对支架120进行温度补偿。

在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括下电极装置160。下电极装置160设置于反应腔室主体110内。盖体130、支架120、反应腔室主体110和下电极装置160之间围设有反应空间111。

在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括喷嘴140。喷嘴140可穿设于盖体130，并连通至反应空间111。这样，可以将晶圆等待处理件设置于下电极装置160，可以利用下电极装置160对晶圆等待处理件进行限位。进而，可以经喷嘴140向反应空间111输送工艺气体，以使得反应腔室能够在工艺气体的作用向晶圆等待处理件实施半导体工艺。

参考图3，在本申请的实施例中，在由支架120朝向反应腔室主体110的方向上，第一凸起部122和座体部121的朝向反应空间111的表面的开口增大。

示例性地，支架120可位于反应腔室主体110的上方；则，在从上到下的方向上，第一凸起部122和座体部121的朝向反应空间111的表面的尺寸可逐渐增大，以使得第一凸起部122和座体部121的朝向反应空间111的表面的开口增大。

示例性地，第一凸起部122和座体部121的朝向反应空间111的表面可以为锥形。这样，可以使得输送至反应空间111的工艺气体不容易在第一凸起部122与盖体130的交界处产生涡流现象。进而，可以使得反应空间111内的离子体不易到达第一凸起部122与盖体130的交界处，以使得第一凸起部122与盖体130的交界处不容易沉积副产物。

参考图3，在本申请的实施例中，在由支架120朝向反应腔室主体110的方向上，第一凸起部122的壁厚逐渐减小。这样，可以使得第一凸起部122的靠近座体部121的部位的壁厚较小，从而可以使得第一凸起部122的靠近盖体130的热量不容易经座体部121而传递至反应腔室主体110。

需说明的是，由于反应腔室主体110一般自带有加热元件，在支架120上的热量过多的传递至反应腔室主体110的情况下，可能会使得反应腔室主体110中的加热元件不能正常工作，而使得反应腔室主体110中的加热元件出现失控的问题。因而，采用在由支架120朝向反应腔室主体110的方向上，第一凸起部122的壁厚逐渐减小的方案，可以使得第一凸起部122的靠近盖体130的热量不容易经座体部121而传递至反应腔室主体110，可以改善因支架120上的热量过多的传递至反应腔室主体110，而使得反应腔室主体110中的加热元件出现失控问题。

此外，在本申请的实施例中，对接端112与座体部121之间可设有间隔空间1121。这样，可以利用设置于对接端112与座体部121之间的间隔空间1121，使得支架120的热量不容易传递至反应腔室主体110。从而，可以改善因支架120上的热量过多的传递至反应腔室主体110，而使得反应腔室主体110中的加热元件出现失控问题。

参考图3，在本申请的实施例中，支架120还可包括第二凸起部123。第二凸起部123与座体部121连接，座体部121位于第一凸起部122与第二凸起部123之间。第二凸起部123朝向反应腔室主体110伸出，且第二凸起部123位于反应空间111内。这样，可以通过使得第二凸起部123一体式形成于支架120的方式，提升第二凸起部123上的热量传递效率，从而可以防止第二凸起部123因温度过高而出现表面损伤。

在本申请的实施例中，支架120的朝向反应空间111的表面以及第二凸起部123的背离反应空间111的表面分别设置有耐温涂层。这样，可以改善支架120的表面容易因温度过高而出现表面损伤的问题。

参考图1，在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括衬套161。衬套161可绕设于下电极装置160外，且衬套161可设置于第二凸起部123与下电极装置160之间。

参考图3和图4，座体部121的朝向对接端112的部位开设有第一凹槽1212。支架120还可包括堵板1213，堵板1213与第一凹槽1212配合形成冷却介质通道1211。冷却介质通道1211可围设于反应空间111外。

示例性地，第一凹槽1212可包括相互连接的第一环形凹槽和第二环形凹槽，第一环形凹槽可绕设于第二环形凹槽外，第二环形凹槽可围设于反应空间111外。这样，可以使得冷却介质通道1211环设于座体部121，从而可以提升供应至冷却介质通道1211中的冷却介质的冷却效果。

在本申请的实施例中，第一凸起部122的背离反应空间111的侧壁设置有第二凹槽，加热器150设置于第二凹槽内，且围设于反应空间111外。这样，可以通过使得加热器150围设于反应空间111外的方式，提升加热器150的加热效果。需说明的是，在本申请的其它实施例中，第一凸起部122的背离反应空间111的侧壁也可不设置第二凹槽，在此种情况下，例如，可以将加热器150直接挂接于第一凸起部122的背离反应空间111的侧壁外。

在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括第一匀流件171、第二匀流件172和堵头173。第一匀流件171和第二匀流件172围设于第一凸起部122外，第一匀流件171和第二匀流件172之间设有第一气体通道174。第一凸起部122设有第二气体通道1214，第二气体通道1214贯穿第一凸起部122，第二气体通道1214可连通至反应空间111，且第二气体通道1214与第一气体通道174连通。堵头173与第二气体通道1214的背离反应空间111的一端封堵连接。这样，可以经第一气体通道174和第二气体通道1214向反应空间111输送气体。

需说明的是，经第一气体通道174和第二气体通道1214向反应空间111输送的气体，可以与经喷嘴140向反应空间111输送的气体相同。或者，经第一气体通道174和第二气体通道1214向反应空间111输送的气体，可以与经喷嘴140向反应空间111输送的气体不同。经第一气体通道174和第二气体通道1214向反应空间111输送的气体的类型，可以根据半导体工艺的工艺需求灵活调整。

参考图3，在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括第一密封件181。对接端112开设有第三凹槽，第一密封件181设置于第三凹槽与座体部121之间。这样，可以利用设置于第三凹槽与座体部121之间的第一密封件181，对座体部121和对接端112之间的接缝进行密封。

参考图3，在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括第二密封件182。第一凸起部122的朝向盖体130的部位开设有第四凹槽，第二密封件182设置于第四凹槽与盖体130之间。这样，可以利用设置于第四凹槽与盖体130之间的第二密封件182，对第一凸起部122和盖体130之间的接缝进行密封。

此外，参考图1，在本申请的实施例中，反应腔室100还可包括上电极线圈190，可以利用上电极线圈190，经喷嘴140向反应空间111输送的气体，可以在上电极线圈190的作用下电离为等离子体状态。

另外，在支架120包括座体部121、第一凸起部122和第二凸起部123的情况下，经对支架120进行温度仿真分析得出，支架120在从第一凸起部122朝向第二凸起部123的方向上，温度逐渐降低；且，支架120的温度沿圆周方向较为均匀。支架120的朝向反应空间111的表面的温度在60至90摄氏度之间，支架120的温度能够满足工艺要求。

本申请实施例提供了一种半导体设备，本申请实施例提供的半导体设备可包括本申请实施例提供的任意一种反应腔室100。示例性地，反应腔室100可以为刻蚀腔室，半导体设备可以为刻蚀设备。在反应腔室100为等离子体刻蚀腔室的情况下，半导体设备可以为离子体刻蚀设备。

以此方式，在本申请的实施例中，支架120的座体部121可设有冷却介质通道1211，在反应腔室处于高功率工作状态的情况下，可以利用输送至冷却介质通道1211的冷却介质将支架120的热量带走，可以起到降低支架120的热量的作用。此外，支架120的第一凸起部122可设置有加热器150，在反应腔室处于低功率工作状态或闲置状态的情况下，可以利用加热器150对支架120进行加热，可以对支架120进行温度补偿。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请实施例的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定。