一种密封结构及等离子体处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体刻蚀制程技术领域，特别涉及一种密封结构及等离子体处理装置。


背景技术：

2.现有技术中，等离子体处理装置使用气体输送系统输送工艺气体到等离子体处理装置的真空反应腔内，通过射频功率源电离工艺气体产生等离子体，从而对待处理基片进行刻蚀。真空反应腔通常包括腔室体和顶盖，为保持反应腔的真空度，需要在腔室体和顶盖之间设置弹性体进行密封。
3.同时，为防止反应的生成物堆积在反应腔内壁，保证待处理基片的温度稳定性，腔室体需要维持在一个较高的温度，根据刻蚀工艺的不同，其往往会达到70℃左右的高温。然而，腔室体的热量会通过腔室体与顶盖的密封面的接触传导到顶盖上，造成腔室体的热量流失，从而影响到对腔室体的温度控制。此外，由于高温，弹性体受热膨胀后容易被挤出弹性体的容纳空间，导致弹性体发生变形，影响密封效果。同时，弹性体受热后也容易与顶盖粘接，在反应腔开腔过程中容易被顶盖带出，损坏弹性体，增加清洁负担。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种密封结构及等离子体处理装置，该密封结构可以减少具有密封需求的第一组件和第二组件之间的热量传导。
5.为了实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种密封结构，包括设置在第一组件上的第一密封面、设置在第二组件上的第二密封面及密封件，所述第一密封面设置有密封沟槽，所述密封件设置于所述密封沟槽中，所述第一密封面由凸出于所述第一组件的凸出部配置，和/或所述第二密封面由凸出于所述第二组件的凸出部配置。
7.可选地，所述凸出部的宽度至少是所述密封沟槽的开口的宽度1.5倍。
8.可选地，所述凸出部的中线与所述密封沟槽的所述开口的中线对准。
9.可选地，所述密封沟槽的开口收缩以减小所述开口。
10.可选地，所述密封沟槽的所述开口通过使所述密封沟槽的侧壁与底面之间的夹角为锐角进行收缩。
11.可选地，所述密封沟槽的侧壁与底面之间的夹角为45
°
至75
°
。
12.可选地，所述凸出部通过与所述密封结构形成的密封空间在尺寸上的适配以避免在所述密封空间形成间隙。
13.可选地，所述密封结构还包括压板，所述压板与所述第一组件共同形成所述密封沟槽，并且所述压板与所述第一组件可拆卸连接。
14.可选地，所述压板通过螺钉与所述第一组件可拆卸连接。
15.可选地，相对于所述密封结构形成的密封空间，所述压板位于所述密封沟槽的外
侧。可选地，所述压板的材质与所述第一组件的材质相同。
16.一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置中构成反应腔室的部件之间的密封采用如上文任一项所述的密封结构。
17.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
18.本实用新型提供的密封结构，在第一组件上的第一密封面设置密封沟槽，将密封件设置于密封沟槽中，密封件与第二组件的第二密封面紧密贴合实现密封效果，令第二密封面由凸出于所述第二组件的凸出部配置和/或所述第一密封面凸出于所述第一组件的凸出部配置，可使第一组件与第二组件之间只在该凸出部所在区域接触，凸出部以外区域之间具有空隙，该空隙阻碍了第一组件和第二组件之间的热量传导。由此，本实用新型提供的密封结构在保证第一组件和第二组件紧密贴合的同时，大大减少第一组件和第二组件的接触面积以减少热量传导。此外，本实用新型提供的密封结构，密封沟槽的开口收缩以减小该开口，令所述密封沟槽呈现“内大口小”的形状，使得密封沟槽内部具有足够空间可以容置受热膨胀后的密封件，保证密封效果，而且由于开口较小，所述密封件不会轻易地从开口脱离出密封沟槽。由此，可避免反复安装密封件造成密封件损坏。
19.等离子体处理装置采用本实用新型提供的密封结构对构成反应腔室的腔室体和顶盖进行密封，阻碍了腔室体向顶盖传导热量，避免腔室体热量流失，有助于腔室体的温度控制。此外，在打开顶盖时不会带出密封件，避免了反复安装密封件影响密封性以及对密封件的损伤。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
21.图1为本实用新型一实施例提供的一种等离子体处理装置的结构图；
22.图2为图1中a处的放大图；
23.图3、4、5为本实用新型其它实施例提供的密封结构的示意图。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
25.图1示出一种等离子体处理装置的示意图，所述等离子体处理装置由腔室体10和顶盖20构成反应腔室，反应腔室采用本实用新型提供的密封结构对腔室体10和顶盖20进行密封，如图1所示，在所述等离子体处理装置中，所述密封结构所形成的密封空间q即为真空
反应腔。
26.请参考图2，所述密封结构包括设置在腔室体10(即第一组件)上的第一密封面、设置在顶盖20(即第二组件)上的第二密封面及密封件32，所述第一密封面上设置密封沟槽31，所述密封件32设置于所述密封沟槽31中。通常，该密封件32为o形密封圈，材质为橡胶，为便于安装密封圈，所述密封沟槽31为沿所述腔室体10周向设置的环形沟槽。
27.如图2所示，所述第二密封面由凸出于所述顶盖20的凸出部33配置，可选地，所述第二密封面为凸出部33的下表面，所述第二密封面为平面。在一些实施例中，凸出部33的下表面可以为成钝角的两个斜面配置从而构成所述第二密封面，如图3所示。由此，所述顶盖20的凸出部33与所述密封件32之间紧密贴合并压缩所述密封件32从而起到密封效果，而除所述凸出部33以外的区域不与所述腔室体10接触，即除所述凸出部33以外的区域与腔室体10之间无法通过接触传导热量，防止了腔室体10的热量大量散失到顶盖20，从而有助于对腔室体10的温度控制。
28.在另一实施例中，也可以使密封沟槽31所在的所述第一密封面由凸出于所述腔室体10的凸出部配置，如图4所示。由此，所述密封沟槽31设置于所述凸出部处，所述密封件32安装于所述密封沟槽31中，并与所述顶盖20紧密贴合实现密封效果，而所述腔室体10除所述凸出部以外的部分无法与所述顶盖20接触，也就无法通过接触将热量传导到所述顶盖20。
29.当然，在其它实施例中，在由凸出于所述顶盖20的凸出部33配置所述第二密封面的同时，在所述腔室体10上也设置一个凸出部，并且使该凸出部配置所述第一密封面，如图5所示。由此，所述腔室体10和所述顶盖20之间只有凸出部的区域存在接触传热，而其它区域无法通过接触传热。
30.可选地，所述凸出部33为沿所述腔室体10或顶盖20周向设置的环形凸台。优选地，所述凸出部33的宽度至少是所述密封沟槽31的开口的宽度1.5倍，如图2所示，顶盖20上凸出部33的下表面，即第二密封面，与腔室体10接触，由腔室体10支撑顶盖20，通过增加凸出部33的宽度以增加腔室体10的支撑强度。优选地，凸出部33的中线与密封沟槽31的开口的中线对准。图2中的点划线示出了凸出部33的中线与密封沟槽31的开口的中线重合，可以理解的是，凸出部33的中线指的是经过所述凸出部33的宽度方向上的中点且垂直于凸出部33下表面的线，相应的，密封沟槽31的开口的中线指的是经过所述开口的宽度方向上的中点且垂直于开口所在平面的线。
31.可选地，所述密封结构形成一密封空间q，所述凸出部33环绕所述密封空间q的内侧壁与所述密封空间q的内侧壁平齐以避免在所述密封空间q形成间隙。如图2所示，所述凸出部33距离所述反应腔室内壁有一定距离，即，在所述反应腔室的密封空间q内形成一间隙x。在工艺过程中，腔室内的反应生成物容易沉积在该间隙x内。为避免这样的间隙存在，可以将凸出部33的宽度尺寸增大，使其内侧与反应腔室内壁平齐；在一些实施例中，也可将凸出部33向内移动，即向所述密封空间q移动以与反应腔室内壁配合，从而避免间隙的存在。
32.此外，密封圈受热膨胀，容易导致密封圈从密封沟槽中挤出，影响密封效果。同时，随着温度升高，橡胶硬度会降低使得密封圈变软粘性增强。在高温环境中橡胶密封圈会粘住腔室体10和顶盖20，使顶盖20很难正常打开，打开顶盖20后，橡胶密封圈因为粘性会被从密封沟槽中带出，增加维护的难度。而且，反复安装橡胶密封圈容易造成橡胶密封圈损坏，
进而导致真空泄露，影响真空反应腔的真空度。
33.基于此，本实用新型使所述密封沟槽31的开口收缩以减小所述开口，即，令所述密封沟槽31呈现“内大口小”的形状，所述收缩可以是密封沟槽32的一个侧壁向内收缩，也可以是密封沟槽32的两个侧壁均向内收缩，从而使得所述密封沟槽31内部具有足够空间可以容置受热膨胀后的密封件32，而且由于开口较小，所述密封件32不会轻易地从开口脱离出密封沟槽31。由此，可避免反复安装密封圈造成密封圈损坏，保证而真空反应腔的真空度。
34.进一步的，所述开口的尺寸设计与所述密封件32的大小相关，既不能太小影响密封效果，也不能太大使得密封件容易从开口脱出。
35.在一种实施例中，所述密封沟槽31的开口通过所述密封沟槽31的侧壁与底面之间的角度为锐角进行收缩，由此，可实现所述密封沟槽31呈现出“内大口小”的形状。可选地，为便于加工出密封沟槽31，所述密封沟槽31的侧壁与底面之间的角度为45
°
至75
°
，优选地，该角度为60
°
。
36.在另一种实施例中，所述密封结构31还包括压板34，所述压板34与所述腔室体10共同形成所述密封沟槽，并且所述压板34与所述腔室体10可拆卸连接。安装时，首先将密封件32安装到所述腔室体10上，再将所述压板34固定到腔室体10上，所述压板34具有一楔形的侧向伸出部，楔形面用于压住密封件32。当腔室体10升温导致密封件32膨胀，所述压板34和所述腔室体10共同形成的密封沟槽32为密封件32膨胀预留了空间以避免密封件32膨胀挤出密封沟槽31导致密封失效。由于温度升高密封件32粘性增强，密封件32可能会粘在顶盖20的第二密封面上，所述压板34的楔形面压住密封件32以确保顶盖20打开时密封件32不会因粘合力被带出所述密封沟槽31。由此，通过设置压板34，可方便密封件32的安装，避免密封件32安装时变形过大影响密封性。同时也可使得所述密封沟槽31的开口进一步缩小，实现当所述密封件32冷却收缩以后也无法从所述密封沟槽31的开口取出，需得将所述压板34拆卸后才能将所述密封件32取出。由此可以解决密封件32受热后粘住顶盖20，随顶盖20一起带出密封沟槽的技术问题。
37.可选地，所述压板34通过螺钉35与所述腔室体10可拆卸连接，具体的，可在所述腔室体10周向均匀设置多个螺钉孔，将所述压板34通过螺钉35安装在腔室体10上。
38.可选地，相对于所述密封结构形成的密封空间q，所述压板34位于所述密封沟槽31的外侧。如图1所示，在等离子体处理装置中，将所述压板34设置在外侧，可以避免反应腔室内的等离子体环境对压板34造成影响，也可避免在反应腔室内的形成缝隙并积累反应副产物。
39.可选地，为了避免热胀冷缩带来的应力，所述压板34的材质与所述腔室体10的材质相同。
40.需要说明的是，以上实施例是采用等离子体处理装置对本实用新型所提供的密封结构进行介绍。可以理解的是，本实用新型提供的密封结构还可以应用于其它类型的第一组件和第二组件之间具有密封和隔热需求的设备中。
41.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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

技术特征：
1.一种密封结构，其特征在于，包括设置在第一组件上的第一密封面、设置在第二组件上的第二密封面及密封件，所述第一密封面设置有密封沟槽，所述密封件设置于所述密封沟槽中，所述第一密封面由凸出于所述第一组件的凸出部配置和/或所述第二密封面由凸出于所述第二组件的凸出部配置。2.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述凸出部的宽度至少是所述密封沟槽的开口的宽度1.5倍。3.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述凸出部的中线与所述密封沟槽的开口的中线对准。4.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封沟槽的开口收缩以减小所述开口。5.如权利要求4所述的密封结构，其特征在于，所述密封沟槽的所述开口通过使所述密封沟槽的侧壁与底面之间的夹角为锐角以进行收缩。6.如权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述密封沟槽的侧壁与底面之间的夹角为45
°
至75
°
。7.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构形成一密封空间，所述凸出部环绕所述密封空间的内侧壁与所述密封空间的内侧壁平齐以避免在所述密封空间形成间隙。8.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，还包括压板，所述压板与所述第一组件共同形成所述密封沟槽，并且所述压板与所述第一组件可拆卸连接。9.如权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述压板通过螺钉与所述第一组件可拆卸连接。10.如权利要求8所述的密封结构，其特征在于，相对于所述密封结构形成的密封空间，所述压板位于所述密封沟槽的外侧。11.如权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述压板的材质与所述第一组件的材质相同。12.一种等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置中构成反应腔室的部件之间的密封采用如权利要求1～11任一项所述的密封结构。

技术总结
本实用新型提供一种密封结构及等离子体处理装置。所述密封结构包括设置在第一组件上的第一密封面、设置在第二组件上的第二密封面及密封件，所述第一密封面设置有密封沟槽，所述密封件设置于所述密封沟槽中，所述第一密封面由凸出于所述第一组件的凸出部配置，和/或所述第二密封面由凸出于所述第二组件的凸出部配置。所述等离子体处理装置中构成反应腔室的部件之间的密封采用所述的密封结构。本实用新型的密封结构可以减少具有密封需求的第一组件与第二组件之间的热量传导。组件与第二组件之间的热量传导。组件与第二组件之间的热量传导。


技术研发人员：周艳 徐朝阳 李兆晟 王智昊
受保护的技术使用者：中微半导体设备（上海）股份有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/9/3