[发明专利]晶片边缘的保护机构、反应腔室及半导体加工设备

说明书

本发明涉及一种晶片边缘的保护机构、反应腔室及半导体加工设备。该晶片边缘的保护机构包括环形基座、边缘保护环和升降驱动装置，环形基座环绕在下电极装置周围，并支撑下电极装置；边缘保护环位于下电极装置上方；升降驱动装置包括气源和至少三个气动升降机构，至少三个气动升降机构设置在环形基座的内部，且沿环形基座的周向间隔分布，用以驱动边缘保护环作升降运动，以使其与晶片边缘相接触或相分离；气源用于向位于环形基座外壁和内壁之间的气动升降机构提供气体。上述晶片边缘的保护机构与现有技术相比，可以使反应腔室内的气流场更均匀，从而有助于提高工艺的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种晶片边缘的保护机构、反应腔室及半导体加工设备。

背景技术

目前，在半导体加工设备中，往往无法在工艺过程中保护到晶片边缘(即，晶片上表面的边缘区域)，导致晶片边缘因受到工艺过程的影响而在其表面产生细微的孔洞，从而造成在后续清洗工艺过程中细微孔洞中存在的颗粒物污染晶片。为了避免此类颗粒物污染晶片，就需要采用一种边缘保护环机构保护晶片边缘。

图1为现有的反应腔室的示意图。如图1所示，反应腔室包括下电极装置1、晶片边缘的保护机构和真空系统。其中，下电极装置1设置在反应腔室内，晶片2置于下电极装置1的上表面上；保护机构包括边缘保护环3和用于驱动该边缘保护环3作升降运动的升降驱动装置，在升降驱动装置的驱动下，边缘保护环3可以在进行工艺之前下降，直至压住晶片边缘；以及在完成工艺之后上升至晶片上方，以进行晶片的装卸。此外，真空系统用于在进行工艺时抽取反应腔室内的气体。

下面结合图1和图2对升降驱动装置的结构进行详细描述。具体地，升降驱动装置包括升降气缸4、支撑架5、波纹管6和三个升降杆7。其中，升降气缸4、支撑架5和波纹管6均位于反应腔室的下方，支撑架5在水平面上的投影形状为U形，升降杆7的下端与支撑架5连接，且三个升降杆7呈三角形分布在下电极装置1的外围，如图2所示。而且，在反应腔室的底壁上，且分布与三个升降杆7相对应的位置处设置有贯穿底壁厚度的通孔，升降杆7的上端自该通孔竖直向上延伸至反应腔室内，用以支撑边缘保护环3。波纹管6的数量与升降杆7的数量相对应，波纹管6一一对应地套制在升降杆7上，用以对通孔进行密封。

上述反应腔室在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：由于上述升降驱动装置占用了反应腔室下方的空间，这不仅给下电极装置1的安装和调试带来困难，而且还使得真空系统只能采用侧下抽的方式抽取反应腔室内的气体，即，真空系统的接口位于反应腔室的侧下方，由于侧下抽的方式往往会导致反应腔室内的气流场不对称，这给工艺均匀性带来了不良影响。

图3为现有的另一种反应腔室的示意图。如图3所示，反应腔室同样包括下电极装置、保护机构和真空系统。该反应腔室与前述反应腔室的区别仅在于：该保护机构的升降驱动装置采用两个旋转电机通过两套滚珠丝杠和导轨分别独立驱动两个升降杆同步作升降运动。然而，该种升降驱动装置不仅仍然存在前述升降驱动装置所存在的上述问题，而且由于其采用两个旋转电机、两套滚珠丝杠和导轨，导致制造成本较高。

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，提出了一种晶片边缘的保护机构、反应腔室及半导体加工设备，该晶片边缘的保护机构的升降驱动装置设置在环形基座内，其不占用反应腔室下方的空间，从而可以将抽真空装置设置在反应腔室下方，有助于提高工艺的均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种晶片边缘的保护机构，用于在进行工艺时保护置于下电极装置上的晶片的边缘，所述保护机构包括环形基座、边缘保护环和升降驱动装置，其中所述环形基座环绕在所述下电极装置周围，并支撑所述下电极装置；所述边缘保护环位于所述下电极装置上方；所述升降驱动装置包括气源和至少三个气动升降机构，其中，所述至少三个气动升降机构设置在所述环形基座的内部，且沿所述环形基座的周向间隔分布，用以驱动所述边缘保护环作升降运动，以使其与晶片边缘相接触或相分离；所述气源用于向位于所述环形基座外壁和内壁之间的所述气动升降机构提供气体。