反应腔室的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种反应腔室。

背景技术：

目前，采用热处理装置生长氧化膜或者进行扩散工艺制程，由于工艺制程的需要，会向反应腔室通入腐蚀性气体。通常，位于反应腔室底部的盘状工艺门采用金属材料制作而成，在高温条件下，金属容易受到腐蚀性气体的腐蚀，导致进行热处理制程的晶圆遭受金属污染，或者引起晶圆表面缺陷，影响到产品良品率，因此，需要可靠地解决因金属腐蚀问题而造成的工艺缺陷。

现有技术中，在反应腔室的腔体与盘状工艺门之间设置有石英密封板，该石英密封板一侧与盘状工艺门贴合，以将盘状工艺门与反应腔室内的腐蚀性气体隔离，避免因腐蚀性气体与盘状工艺门接触而造成金属腐蚀。

但是，由于反应腔室的腔体与密封板均采用石英材料制作，在腔体与密封板的两个贴合面之间会产生间隙，导致腐蚀性气体能够从该间隙中漏出，密封性难以保证。

因此，目前亟需一种能够在保证密封性的前提下，避免盘状工艺门被腐蚀性气体腐蚀的结构。

技术实现要素：

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，其能够防止腐蚀性气体腐蚀金属盘，从而避免反应腔室中的晶圆受到腐蚀物的污染。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括腔体和设置在所述腔体底部的底板，还包括保护结构，所述保护结构位于所述腔体与所述底板的对接处的内侧，用于将所述底板与所述腔体的内部隔离；并且，所述腔体的底壁、所述保护结构朝向所述腔体的内周壁的表面与所述底板朝向所述腔体内部的表面环绕形成隔离空间，可通过向所述隔离空间中通入保护气体，来阻挡所述反应腔室中的腐蚀性气体接触所述底板。

优选的，所述保护结构包括采用抗腐蚀材料制作的环形挡板，且所述腔体的底壁、所述环形挡板的外周壁与所述底板朝向所述腔体内部的表面环绕形成所述隔离空间。

优选的，所述隔离空间包括缓冲子空间；

在所述环形挡板的外周壁形成有环形凹部，所述腔体的底壁，所述环形凹部朝向所述腔体的内周壁的表面与所述底板朝向所述腔体内部的表面构成所述缓冲子空间；

所述环形凹部的轴向长度小于所述环形挡板的外周壁的轴向长度，且所述环形凹部沿轴向贯通至所述环形挡板朝向所述腔体内部的表面或者背离所述腔体内部的表面。

优选的，所述腔体的底壁包括第一对接面和位于所述第一对接面外侧的第二对接面，所述环形挡板包括第一表面，所述底板包括第二表面，其中：

所述第二对接面与所述第二表面对接；所述第一对接面与所述第一表面对接，且相互平行，以构成第一气体通道，所述第一气体通道连通所述隔离空间与所述反应腔室的内部空间。

优选的，所述第一表面与所述第一对接面之间的间距小于或者等于0.5mm。

优选的，所述第一气体通道采用第一迷宫式结构。

优选的，对应地分别在所述第一表面和所述第一对接面设置有至少一对凹部和凸部，以构成所述第一迷宫式结构。

优选的，所述环形挡板与所述底板之间具有第一间隙，所述第一间隙与所述隔离空间连通。

优选的，所述反应腔室还包括承载机构，用于承载被加工工件；

所述承载机构包括底座，所述环形挡板环绕所述底座设置；并且，所述底座包括环形的第三表面，所述第三表面与所述环形挡板朝向所述腔体内部的表面的内周边缘区域相对，且相互平行，构成第二气体通道，所述第二气体通道采用第二迷宫式结构。

优选的，所述底座与所述底板之间具有第二间隙，所述第二间隙与所述第一间隙和所述第二气体通道连通；

在所述底板中设置有进气通道，所述进气通道与所述第二间隙连通。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室，包括腔体和设置在腔体底部的底板，借助位于腔体与底板的对接处内侧的保护结构，将底板与腔体的内部隔离，并且腔体的底壁、保护结构朝向腔体的内周壁的表面与底板朝向腔体内部的表面环绕形成隔离空间，并通过向隔离空间中通入保护气体，来阻挡反应腔室中的腐蚀性气体接触底板，从而防止腐蚀性气体腐蚀底板，进而避免反应腔室中的晶圆受到腐蚀物的污染。

附图说明

图1为本发明提供的反应腔室的底部的结构示意图；

图2为本发明提供的反应腔室的一种环形挡板与腔体配合的结构示意图；

图3为本发明提供的反应腔室的另一种环形挡板与腔体配合的结构示意图；

图4为本发明提供的反应腔室的结构示意图；

附图标记说明：

1-腔体；11-第一对接面；12-第二对接面；2-底板；21-第二表面；22-密封圈；23-进气通道；31-环形挡板；311-第一表面；41-第一气体通道；42-缓冲子空间；43-第一间隙；44-第二气体通道；45-第二间隙；46-通孔；5-底座；51-第三表面；6-管路；71-旋转驱动装置；72-转盘；73-保温桶；74-晶圆承载装置。

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进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种反应腔室，包括腔体1和设置在腔体1底部的底板2。其中，腔体1和底板2对接设置，腔体1采用石英材料制作，底板2采用金属材料制作。此外，在底板2与腔体1的两个对接面之间设置有密封圈22，用于对二者之间的间隙进行密封，防止气体从此处泄漏。但是，由于底板2采用金属材料制作，在工艺过程中，底板2的对接面很容易受到腔体1内的腐蚀性气体腐蚀，可能导致对接处的密封失效。

为了解决上述问题，反应腔室还包括保护结构，该保护结构位于腔体1与底板2的对接处的内侧，用于将底板2与腔体1的内部隔离，以保护底板2不被腔体1中的腐蚀性气体腐蚀。并且，腔体1的底壁、保护结构朝向腔体1的内周壁的表面与底板2朝向腔体1内部的表面环绕形成隔离空间；通过向该隔离空间中通入保护气体，来阻挡反应腔室中的腐蚀性气体接触底板2。

由于隔离空间中充满保护气体，这使得腔体1中的腐蚀性气体无法进入隔离空间，从而可以起到对腐蚀性气体的阻挡作用，保证腐蚀性气体无法接触到底板2的对接面，进而避免反应腔室中的晶圆受到腐蚀物的污染。在实际应用中，可以通过调节保护气体的流量调节隔离空间中保护气体的压力，以达到阻挡被腐蚀气体的效果。

其中，保护气体例如为氮气或者惰性气体，以避免进入腔体1中的保护气体与其他物质发生反应。

如图1-图4所示，在本实施例中，保护结构包括采用抗腐蚀材料制作的环形挡板31，且腔体1的底壁、环形挡板31的外周壁与底板2朝向腔体1内部的表面环绕形成隔离空间，并将环形挡板31覆盖在底板2的上表面上，从而将底板2与腔体1的内部隔离。抗腐蚀材料例如为石英、陶瓷等等。

在本实施例中，腔体1的底壁包括第一对接面11和位于第一对接面外侧的第二对接面12，环形挡板31包括第一表面311，底板2包括第二表面21，其中，第二对接面12与第二表面21对接；第一对接面11与第一表面311对接，且相互平行，以构成第一气体通道41，第一气体通道41连通隔离空间与反应腔室的内部空间，即保护气体能够通过第一气体通道41进入腔体1的内部。由于保护气体在第一气体通道41的出气口形成了一定压力的阻挡气流，这可以增强对腐蚀性气体的阻挡作用，进一步保证腐蚀性气体无法进入隔离空间。

在本实施例中，第一表面311与第一对接面11之间的间距小于或者等于0.5mm。通过将间距设置在该范围内，可以使保护气体能够从第一气体通道41中均匀流出，并保证保护气体在第一气体通道41的出气口形成一定的压力。

在本实施例中，第一气体通道41采用第一迷宫式结构，即第一气体通道41在其延伸方向上不是一条直线通道，而是采用诸如曲线形或者折线形等的能够形成迷宫结构的通道，这可以进一步阻挡腐蚀性气体。

具体地，上述第一迷宫式结构可以为：对应地分别在第一表面311和第一对接面11设置有一对凹部和凸部，从而形成折线形的通道。凹部可以设置在第一表面311或者第一对接面11上；对应地，凸部设置在第一对接面11或者第一表面311上，且位于凹部中。此外，在环形挡板31的径向截面上，凹部或者凸部的截面形状可以为矩形、梯形、圆弧形等等。

需要说明的是，在本实施例中，仅设置了一对凹部和凸部，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以沿通道的延伸方向依次设置多对凹部和凸部。例如，如图3所示，第一迷宫式结构包括两对凹部和凸部。

在本实施例中，如图2所示，隔离空间包括缓冲子空间42，该缓冲子空间42的具体结构为：在环形挡板31的外周壁形成有环形凹部，腔体1的底壁，环形凹部朝向腔体1的内周壁的表面与底板2朝向腔体1内部的表面构成缓冲子空间42。并且缓冲子空间42与第一气体通道41连通，保护气体在进入第一气体通道41之前，先进入缓冲子空间42。由于缓冲子空间42的径向宽度远大于第一气体通道41在环形挡板31轴向上的宽度，这使得缓冲子空间42能够对气流起到一定的过渡作用，从而可以使保护气体能够均匀地从第一气体通道41中流出。

另外，在本实施例中，上述环形凹部的轴向长度小于环形挡板31的外周壁的轴向长度，且环形凹部沿轴向贯通至环形挡板31朝向腔体1内部的表面或者背离腔体1内部的表面。具体的，缓冲子空间42的顶壁(环形凹部朝向底板2的一侧面)略低于第二表面21，上述环形凹部的轴向长度小于环形挡板31的外周壁的轴向长度，且环形凹部沿轴向贯通至环形挡板31的下表面，也就是说，环形凹部在环形挡板31的外周壁与下表面的夹角处形成。当然，在实际应用中，缓冲子空间42的顶壁也可以(环形凹部朝向底板2的一侧面)略高于第二表面21，上述环形凹部的轴向长度小于环形挡板31的外周壁的轴向长度，且环形凹部沿轴向贯通至环形挡板31的第一表面311，也就是说环形凹部在环形挡板31的外周壁与第一表面311的夹角处形成。或者，上述环形凹部的轴向长度等于环形挡板31的外周壁的轴向长度，即，环形凹部沿轴向贯通至环形挡板31的第一表面311和下表面。

在本实施例中，环形挡板31与底板2之间具有第一间隙43，该第一间隙43与上述隔离空间连通。这样，可以使第一间隙43中充满保护气体，从而可以阻挡腐蚀性气体接触底板2。可选的，可以通过在环形挡板31的下表面设置突起物，来使环形挡板31与底板2之间形成第一间隙43。

在本实施例中，反应腔室还包括承载机构，用于承载被加工工件，如图1-图4所示，承载机构包括由下而上依次设置的转盘72、底座5、保温桶73和晶圆承载装置74，其中，底座5设置在转盘72上；转盘72与旋转驱动装置71连接，在旋转驱动装置71的驱动下，转盘72能够旋转。并且，该旋转驱动装置71位于与底板2的下方，且在底板2中设置有贯穿其厚度的通孔46，旋转驱动装置71的驱动轴穿过该通孔46与转盘72连接。环形挡板31环绕底座5设置，且至少完全覆盖底座5与腔体1之间的环形区域，从而可以阻挡腐蚀性气体从该环形区域流至底板2。并且，底座5包括环形的第三表面51，第三表面51与环形挡板31朝向腔体1内部的表面的内周边缘区域相对，且相互平行，以构成第二气体通道44，该第二气体通道44与上述第一间隙43连通。第一间隙43中的保护气体能够自第二气体通道44流入腔体1中，从而可以阻挡腐蚀性气体从底座5与环形挡板31之间的缝隙中流至底板2。

并且，该第二气体通道44采用第二迷宫式结构，该第二迷宫式结构与上述第一气体通道41的第一迷宫式结构相类似，即采用诸如曲线形或者折线形等的能够形成迷宫结构的通道，从而可以进一步阻挡腐蚀性气体从底座5与环形挡板31之间的缝隙中流至底板2。

在本实施例中，底座5与底板2之间具有第二间隙45，该第二间隙45同时与第一间隙43和第二气体通道44连通，并且在底板2中设置有进气通道23，该进气通道23与第二间隙45连通。

在本实施例中，在底板2中还设置有贯穿其厚度的通孔46，该通孔46与进气通道23连通，且通孔46在腔体1的轴向上的宽度远大于进气通道23在腔体1的轴向上的宽度。这样，通孔46可以作为缓冲空间起到与上述缓冲子空间42相类似的过渡作用，保证保护气体能够均匀地流入第二间隙45中。

在本实施例中，反应腔室还包括用于提供保护气体的管路6，该管路6的出气端与进气通道23连接。自管路6的出气端流出的保护气体依次通过进气通道23和通孔46进入第二间隙45。

综上所述，本实施例提供的反应腔室，其能够防止腐蚀性气体腐蚀底板2，从而避免反应腔室中的晶圆受到腐蚀物的污染。

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。