專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種襯套和其制造方法，特別是涉及一種用于半導(dǎo)體工 藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
干法刻蝕機(jī)、離子注入機(jī)和化學(xué)氣相沉積(CVD)是集成電^各制造工 藝中所使用到的重要設(shè)備。在這幾種設(shè)備中，將以卣族元素為主的工藝 氣體通入真空腔體中，并對(duì)氣體施加射頻場(chǎng)以產(chǎn)生高密度等離子體，如 圖1中所示。但是等離子體的轟擊性和工藝氣體的腐蝕性，將腐蝕暴露 于等離子體氛圍的工藝腔室部件，從而產(chǎn)生顆?；蚪饘匐s質(zhì)污染，給刻 蝕工藝帶來(lái)致命的影響。對(duì)于12寸設(shè)備和介質(zhì)刻蝕設(shè)備而言，導(dǎo)入射頻 電源(RF)功率呈倍數(shù)遞增，由此導(dǎo)致的等離子腐蝕問(wèn)題更為嚴(yán)重。如 何最小化這種不良影響，是集成電路制造裝備業(yè)中面臨的主要問(wèn)題之一。
現(xiàn)有技術(shù)中，多數(shù)采用人1203陽(yáng)極氧化作為村套結(jié)構(gòu)，如圖2或圖3 中所示，其中鋁合金基體101的內(nèi)側(cè)設(shè)有Ah03村套層11。盡管該技術(shù)成 熟，造價(jià)也較低，但是抗等離子腐蝕性不夠好。在12寸設(shè)備以及其他采 用大功率RF的設(shè)備上，鋁合金的陽(yáng)極氧化技術(shù)正逐漸被取代。
還有一種技術(shù)采用Al力3或丫203等離子噴涂，亦如圖2或圖3所示， 其中其中鋁合金基體1的內(nèi)側(cè)設(shè)有Ah03或丫203的離子噴涂層11。此種技 術(shù)容易引入釔等金屬雜質(zhì)，同時(shí)盡管目前的噴涂技術(shù)日趨成熟，但顆粒 的剝落還是一個(gè)經(jīng)常被抱怨的問(wèn)題。另外，噴涂的技術(shù)和設(shè)備的高要求， 導(dǎo)致了噴涂部件的費(fèi)用較高。
又如圖1所示，襯套10構(gòu)成了芯片20的刻蝕環(huán)境，其表面材料的 雜質(zhì)污染直接影響到芯片20的良率，決定工藝的成敗。傳統(tǒng)的表面處理 工藝，比如鋁的陽(yáng)極氧化或者熱噴涂處理，都不可避免的引入金屬雜質(zhì)。同時(shí)，襯套10作為接觸等離子體100接觸最多的部件，需要定期更換， 是主要的消耗件之一。另外，盡管可以采用碳化硅(SiC)的燒結(jié)或者化 學(xué)氣相沉積(CVD)方式鍍膜，但是制作周期漫長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，并且只能 制作某些簡(jiǎn)單形狀的零件，并且加工困難。交貨期往往在30個(gè)星期以 上。
另外，現(xiàn)有的其他襯套加工方法例如采用燒結(jié)成型，由此產(chǎn)生的金 屬雜質(zhì)含量較高，不適合制造復(fù)雜形狀的零件，同時(shí)需要成本昂貴工時(shí) 漫長(zhǎng)的精加工。以及等靜壓成型方法，由此產(chǎn)生的純度較低，同時(shí)很難 生成復(fù)雜形狀，并且材料各向異性。
所以，上述現(xiàn)有技術(shù)中，都具有較為嚴(yán)重的技術(shù)缺陷。因此在襯套 機(jī)構(gòu)方面的技術(shù)改進(jìn)，對(duì)于集成電路制造裝備業(yè)而言更加顯得尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供 一種可以減少內(nèi)襯的雜質(zhì)引入，同時(shí)增加內(nèi)村的壽命，降低機(jī)臺(tái)擁有成 本的襯套4幾構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采耳又以下i殳計(jì)方案
本發(fā)明的一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)，包括至少內(nèi)環(huán)襯套 層和外環(huán)襯套層兩層襯套，所述內(nèi)環(huán)襯套層和外環(huán)襯套層相互套接。
優(yōu)選地，所述內(nèi)環(huán)襯套層包括碳化硅材料，該碳化硅內(nèi)環(huán)襯套層由 石墨坯件經(jīng)過(guò)反應(yīng)生成。所述石墨坯件和/或內(nèi)環(huán)襯套，的厚度為 0. 8-7mm。進(jìn)一步，所述內(nèi)環(huán)襯套層為一體制成。
優(yōu)選地，所述外環(huán)襯套層包括氧化鋁，或氧化釔，或鋁的陽(yáng)極氧化 層，或上述材料的組合物。所述內(nèi)環(huán)襯套層還包括氮化硅材料。
本發(fā)明的另 一 目的還在于提供一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu) 的制造方法，包括如下步驟
A、加工用于制備內(nèi)環(huán)襯套層的石墨坯件，使其尺寸與外環(huán)襯套層 相互配合；B、對(duì)加工后的石墨坯件通入足量的氧化硅氣體，并使石墨坯 件在1200 200(TC的溫度下反應(yīng)生成碳化硅的內(nèi)環(huán)襯套層；C、套接碳化硅的內(nèi)環(huán)襯套層和氧化鋁和/或氧化釔的外環(huán)襯套層。
優(yōu)選地，在該方法中所述石墨坯件的厚度為0. 8-7mm。所述內(nèi)環(huán)襯套 層在腐蝕磨損后可以更換。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于本發(fā)明具有分體式的襯套機(jī)構(gòu)，所以每次機(jī) 臺(tái)維護(hù)只需更換輕便的內(nèi)環(huán)，方便操作，有效節(jié)省了維護(hù)時(shí)間。同時(shí)， 碳化硅(SiC)材質(zhì)避免了金屬雜質(zhì)的引入；并且SiC的抗等離子腐蝕性 能更為優(yōu)異。最后，采用石墨轉(zhuǎn)換制造SiC零件，增加了零件的制造靈 活性，縮短了制造周期，降低了制造成本。從而，明顯降低了機(jī)臺(tái)的擁 有成本和消耗成本。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于其他半導(dǎo)體工藝i殳備。


圖l為半導(dǎo)體加工工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中襯套結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3為圖2的俯視圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4的俯—見(jiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖4和圖5,其中示出本發(fā)明一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī) 構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例，包括至少內(nèi)環(huán)襯套層1和外環(huán)襯套層2兩層襯套，在 本優(yōu)選實(shí)施例中，包括有內(nèi)環(huán)襯套層1和外環(huán)襯套層2兩層襯套，當(dāng)然， 亦可根據(jù)需要，或者襯套損耗程度，而設(shè)置有兩層以上的襯套，其中所 述內(nèi)環(huán)襯套層1包括碳化硅(SiC)材料，其中還可以包括少量未反應(yīng)完 全的石墨材料，并且所述碳化硅內(nèi)環(huán)襯套層1由石墨坯件材料反應(yīng)生成。 所述石墨坯件和/或內(nèi)環(huán)襯套層的厚度為0. 8-7mm,也可以為石墨坯件在 反應(yīng)生成碳化硅內(nèi)環(huán)襯套層1后的厚度為0. 8-7mni;本發(fā)明的所述內(nèi)環(huán)襯 套層1和外環(huán)襯套層2之間相互套接，優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)襯套層1優(yōu)選地可 以從外環(huán)襯套層2中取出，此種結(jié)構(gòu)使得內(nèi)環(huán)襯套層1在損耗之后，易 于更換，而無(wú)需更換外環(huán)襯套層2和鋁合金基體101,如圖l所示，在使
5用過(guò)程中，將本發(fā)明的襯套機(jī)構(gòu)設(shè)置在鋁合金基體101的內(nèi)側(cè)，即本發(fā) 明的襯套機(jī)構(gòu)不包括鋁合金基體101,當(dāng)然，該基體101也可以由其他材
質(zhì)制成。在本優(yōu)選實(shí)施例中，所述由石墨坯件生成的內(nèi)環(huán)襯套層1的厚
度為0.8-7mm,此種設(shè)計(jì)是為了在保證零件精度的情況下可以減少后期 加工的工作量，所以在石墨坯件加工時(shí)留足余量；同時(shí)，石墨是脆性很 強(qiáng)的材料，所以在零部件設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮其可加工性，因此最薄處不能 低于0.8mm;另一方面，本發(fā)明是以石墨材料為原料而制成內(nèi)環(huán)襯套層1, 即石墨坯件在高溫下通入足量的氧化硅氣體(SiO)而生成碳化硅的內(nèi)環(huán) 襯套層1,而此反應(yīng)是SiO氣體在石墨坯件表面發(fā)生，為了確保整個(gè)石墨 坯件的完全轉(zhuǎn)化為碳化硅內(nèi)環(huán)襯套層1,所以，石墨坯件最厚處不應(yīng)該超 過(guò)7mm。并且，優(yōu)選地，所述石墨坯件為一體制成，所以，4吏得內(nèi)環(huán)襯 套層l也為一體制成。
如圖4或圖5所示，所述外環(huán)襯套層2包括氧化鋁，或氧化釔，或 鋁的陽(yáng)極氧化層，或上述材料的組合物。所述內(nèi)環(huán)襯套層1還可包括氮 化硅材料。
本發(fā)明所提供的 一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的村套機(jī)構(gòu)的制造方法， 包括如下步驟首先，加工用于制備內(nèi)環(huán)襯套層1的石墨坯件，并滿(mǎn)足 石墨坯件的厚度為0.8-7mm,同時(shí)，使其整體尺寸與外環(huán)襯套層2相互 配合，而在損耗后，可以耳又下更換；然后，對(duì)加工后的石墨坯件通入足 量的氧化硅氣體(SiO),并使石墨坯件在1200 200(TC的溫度下反應(yīng)生 成碳化硅(SiC)的內(nèi)環(huán)襯套層；所述方法的反應(yīng)方程式為
C(石墨，固體)+ SiO (氣體)今SiC (固體)+(30(氣體)
最后，套接碳化硅的內(nèi)環(huán)襯套層和氧化鋁和/或氧化釔(Ah03和/或 Y203 )的外環(huán)襯套層，形成襯套結(jié)構(gòu)而用于半導(dǎo)體加工工藝的設(shè)備中。并 且所述內(nèi)環(huán)襯套層在腐蝕磨損后可以更換。
顯而易見(jiàn)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，可以用本發(fā)明的一種用于半導(dǎo) 體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)及其制造方法，構(gòu)成各種類(lèi)型的襯套機(jī)構(gòu)及其制 造方法。
上述實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而并非是對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以作出 各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，本 發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于包括至少內(nèi)環(huán)襯套層(1)和外環(huán)襯套層(2)兩層襯套，所述內(nèi)環(huán)襯套層(1)和外環(huán)襯套層(2)相互套接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)環(huán)襯套層 (1)包括碳化硅材料，該碳化硅內(nèi)環(huán)村套層(1)由石墨坯件經(jīng)過(guò)反應(yīng)生成o
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于所述石墨坯件和 /或內(nèi)環(huán)襯套層(1)的厚度為0. 8-7mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)環(huán)襯套層(1) 為一體制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于所述外環(huán)襯套層(2) 包括氧化鋁，或氧化釔，或鋁的陽(yáng)極氧化層，或上述材料的組合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯套機(jī)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)環(huán)村套層 (1)還包括氮化硅材料。
7、 一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套^/L構(gòu)的制造方法，其特征在于 包括如下步驟A、 加工用于制備內(nèi)環(huán)襯套層的石墨坯件，使其尺寸與外環(huán)村套層 相互配合；B、 對(duì)加工后的石墨坯件通入足量的氧化硅氣體，并使石墨坯件在 1200 ~ 2000°C的溫度下反應(yīng)生成碳化硅的內(nèi)環(huán)襯套層；C、 套接碳化硅的內(nèi)環(huán)襯套層和氧化鋁和/或氧化釔的外環(huán)襯套層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于所述石墨坯件的 厚度為0. 8-7mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于所述內(nèi)環(huán)襯套層 在腐蝕磨損后可以更換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備的襯套機(jī)構(gòu)，包括至少內(nèi)環(huán)襯套層和外環(huán)襯套層兩層襯套，所述內(nèi)環(huán)襯套層和外環(huán)襯套層相互套接。由于本發(fā)明具有分體式的襯套機(jī)構(gòu)，所以每次機(jī)臺(tái)維護(hù)只需更換輕便的內(nèi)環(huán)襯套層，方便操作，有效節(jié)省了維護(hù)時(shí)間。同時(shí)，碳化硅(SiC)材質(zhì)避免了金屬雜質(zhì)的引入；并且SiC的抗等離子腐蝕性能更為優(yōu)異。最后，采用石墨轉(zhuǎn)換制造SiC零件，增加了零件的制造靈活性，縮短了制造周期，降低了制造成本。從而，明顯降低了機(jī)臺(tái)的擁有成本和消耗成本。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于其他半導(dǎo)體工藝設(shè)備。
文檔編號(hào)H01J37/32GK101521143SQ20081010089
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者林 陶 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司