CN112928012A - 半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半导体设备，其包括工艺腔室、上电极组件、下电极和驱动件，所述下电极设置于所述工艺腔室内，所述上电极组件包括安装座、进气件和弹性连接件，所述安装座设有安装口，所述安装座设置于所述工艺腔室上；所述进气件设有进气孔，所述进气件活动地设置于所述安装口；所述进气件通过所述弹性连接件与所述安装座密封且电性连接，所述弹性连接件的弹性方向平行于所述安装口的轴向，所述驱动件与所述进气件连接，所述驱动件可驱动所述进气件沿所述安装口的轴向相对所述下电极移动。上述技术方案提供的半导体设备可以解决目前上电极组件和下电极之间的间距通常为固定值，导致传片难度和进行不同工艺时工艺窗口的调节难度相对较大的问题。

Description

半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体设备。

背景技术

在半导体加工过程中，需要将晶圆等半导体放置在介质刻蚀机等半导体设备的工艺腔室中，工艺腔室上安装有上电极组件和下电极，目前，上电极组件和下电极之间的间距通常为固定值，且相对较小，导致传片空间较小，不利于传片过程的进行，且导致半导体设备的工艺窗口固定，在进行不同工艺的过程中，工艺窗口的调节难度相对较大。

发明内容

本发明公开一种半导体设备，以解决目前上电极组件和下电极之间的间距通常为固定值，导致传片难度和进行不同工艺时工艺窗口的调节难度相对较大的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种半导体设备，所述半导体设备包括工艺腔室、上电极组件、下电极和驱动件，所述下电极设置于所述工艺腔室内，所述上电极组件包括安装座、进气件和弹性连接件，

所述安装座设有安装口，所述安装座设置于所述工艺腔室上；所述进气件设有进气孔，所述进气件活动地设置于所述安装口；所述进气件通过所述弹性连接件与所述安装座密封且电性连接，所述弹性连接件的弹性方向平行于所述安装口的轴向，所述驱动件与所述进气件连接，所述驱动件可驱动所述进气件沿所述安装口的轴向相对所述下电极移动。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例提供一种半导体设备，其包括工艺腔室、上电极组件、下电极和驱动件，其中，弹性连接件的弹性方向与安装口的轴向平行，进气件通过弹性连接件活动地安装在安装座上，安装座设置在工艺腔室上，进气件与驱动件连接，在驱动件工作的情况下，可以驱动进气件沿安装口的轴向相对下电极移动，从而改变上电极组件和下电极之间的间距，以在传片过程中，可以通过驱动进气件远离下电极的方式，扩大传片空间，降低传片难度；同时，在本申请实施例提供的半导体设备中，工艺窗口为可变值，在进行不同工艺的情况下，通过使驱动件驱动进气件相对下电极移动对应的间距，即可使工艺窗口满足相应的工艺，可以极大地降低工艺窗口的调节难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例公开的半导体设备中部分结构的示意图；

图2是本发明实施例公开的半导体设备中进气件和驱动件之间的装配示意图；

图3是本发明实施例公开的半导体设备的结构简图。

附图标记说明：

100-上电极组件、110-安装座、111-支撑部、113-连接部、130-进气件、131-进气孔、133-本体部、135-凸起部、150-弹性连接件、171a-第一密封圈、171b-第二密封圈、173-均流板、190-送气件、191-送气孔、

300-工艺腔室、310-门阀口、

500-下电极、

710-驱动件、730-连接件、

910-等离子体约束环、930-底衬环。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1-图3所示，本发明实施例公开一种半导体设备，半导体设备包括工艺腔室300、上电极组件100、下电极500和驱动件710，工艺腔室300设有门阀口310，下电极500设置在工艺腔室300内，且下电极500可以与上电极组件100相对设置。当然，半导体设备中还可以包括其他结构件，如等离子体约束环910和底衬环930等，其中，等离子体约束环910可以设置上电极组件100和下电极500之间，等离子体约束环910可以对工艺腔室300内的等离子体产生区域进行约束；底衬环930设置在工艺腔室300内。

上电极组件100包括安装座110、进气件130和弹性连接件150，上电极组件100中还可以包括均流板173和送气件190等结构件，均流板173可以设置在进气件130内，且均流板173可以为自进气件130进入的工艺气体提供均流作用，且通过送气件190上的送气孔191将工艺气体送入工艺腔室300中。

其中，安装座110上设置有安装口，半导体设备中的其他器件可以通过安装口安装至安装座110上，并且安装座110设置在工艺腔室300上，以使安装座110可以为其他器件提供安装基础作用，具体地，安装座110可以通过卡接或连接件730连接等方式安装在工艺腔室300上。

进气件130设有进气孔131，通过进气孔131可以向工艺腔室300内输送工艺气体，进气孔131的形状和流量等参数可以根据实际需求确定，此处不作限定。进气件130具体可以采用金属等材料制成，以保证进气件130具有较高的结构强度和可靠性，进气件130的形状和尺寸可以与安装口适配，进气件130活动地设置在安装口，也即，进气件130可以相对安装座110改变自身位置。

弹性连接件150为具备弹性能力的结构件，进气件130通过弹性连接件150与安装座110密封且电性连接。具体地，弹性连接件150可以环绕进气件130设置，进气件130可以连接在弹性连接件150的内侧，且使弹性连接件150的外侧与安装口的内壁等位置处连接，弹性连接件150可以采用具有导电能力的材料制成；并且，可以使弹性连接件150具有近似于弹簧的结构样式，以提供弹性作用，例如，可以在金属材质的弹簧的外周包覆塑胶材质的套筒，从而使弹性连接件150在具备弹性能力的同时，还可以提供密封连接的作用。并且，弹性连接件150的弹性方向平行于安装口的轴向，从而使通过弹性连接件150与安装座110连接的进气件130具备在安装口的轴向所在的方向相对下电极500组件移动的能力。

驱动件710具体可以为直线电机、电缸或液压缸等器件，驱动件710与进气件130连接。具体地，可以使进气件130固定在驱动件710的驱动头上，从而在驱动件710工作的情况下，保证驱动件710能够驱动进气件130沿安装口的轴向相对下电极500移动，实现改变进气件130和下电极500之间间距的目的。其中，进气件130通常为上电极组件100中最为靠近下电极500的器件，在进气件130与下电极500之间的间距发生变化的情况下，即可认为上电极组件100和下电极500之间的间距亦发生了变化。

另外，在采用上述技术方案的情况下，基本不会改变半导体设备的射频回路，如图3所示，宽箭头示出了半导体设备的射频回路。具体来说，在半导体设备工作过程中，射频自与半导体设备连接的匹配器经下电极500借助等离子体传递至上电极组件100的表面，之后，由上电极组件的进气件130传递至弹性连接件150上，且由弹性连接件150传递至安装座110，经安装座110传递至工艺腔室300，再由工艺腔室300传递至底衬环930，并经下电极500传回至匹配器。并且，由于弹性连接件150始终连接安装座110和进气件130，从而无论弹性连接件150如何伸缩变形，均不会改变半导体设备的射频回路，保证半导体设备的射频回路可以始终保持正常连接状态。

本申请实施例提供一种半导体设备，其包括工艺腔室300、上电极组件100、下电极500和驱动件710，其中，弹性连接件150的弹性方向与安装口的轴向平行，进气件130通过弹性连接件150活动地安装在安装座110上，安装座110设置在工艺腔室300上，进气件130与驱动件710连接，在驱动件710工作的情况下，可以驱动进气件130沿安装口的轴向相对下电极500移动，从而改变上电极组件100和下电极500之间的间距，以在传片过程中，可以通过驱动进气件130远离下电极500的方式，扩大传片空间，降低传片难度；同时，在本申请实施例提供的半导体设备中，工艺窗口为可变值，在进行不同工艺的情况下，通过使驱动件710驱动进气件130相对下电极500移动对应的间距，即可使工艺窗口满足相应的工艺，可以极大地降低工艺窗口的调节难度。

可选地，弹性连接件150为波纹管，通过使波纹管套设在进气件130的外周，且使进气件130与波纹管通过焊接等方式连接，使得进气件130可以与弹性连接件150形成较为可靠的密封连接关系。并且，波纹管为金属结构件，这可以保证进气件130与波纹管之间能够形成相互电连接的关系。同时，通过使波纹管与安装座110连接，亦可以使波纹管与安装座110之间形成稳定的密封连接关系，且可以使二者相互电连接。在采用上述技术方案的情况下，可以极大地降低弹性连接件150的安装难度。

可选地，如图1所示，进气件130包括本体部133和凸起部135，且二者相互连接，本体部133为凸起部135的设置基础，凸起部135凸出连接在本体部133背离下电极500的一侧，弹性连接件150连接在本体部133背离下电极500的表面，且弹性连接件150环绕凸起部135设置，使得进气件130在具备满足需求的厚度和直径的情况下，可以减小进气件130的整体重量，进而可以降低驱动件710的驱动难度。并且，由于弹性连接件150的弹性方向与进气件130的移动方向平行，且由于弹性连接件150的最小压缩量必定为大于零的某值，进而，在采用上述技术方案的情况下，亦不会导致凸起部135的存在对弹性连接件150的伸缩能力产生不利影响。另外，在采用上述结构和组装方式的情况下，还可以使进气件130和弹性连接件150之间的组装更为紧凑，在一定程度上节省安装空间。

具体地，本体部133和凸起部135可以采用金属材料经一体成型的方式形成，二者的尺寸可以根据实际情况选定，此处不作限定。弹性连接部113在采用金属材料制成的情况下，可以通过焊接等方式将弹性连接件150的一端固定在本体部133背离下电极500的表面，或者，还可通过导电胶等将弹性连接件150粘接固定在本体部133背离下电极500的表面。

进一步地，如图1所示，安装座110包括支撑部111和连接部113，支撑部111和连接部113均为筒状结构件，以保证进气件130可以通过弹性连接件150与安装座110形成稳定的密封连接关系，进而保证半导体设备的工艺腔室300具备密封工艺的能力。支撑部111和连接部113亦可以采用金属材料经一体成型的方式形成，且支撑部111和连接部113的具体尺寸可以根据工艺腔室300的实际结构和尺寸确定，在工艺腔室300为圆形筒状结构的情况下，支撑部111和连接部113亦可以为圆形筒状结构，且可以使支撑部111的直径与工艺腔室300的直径相同或基本相同，保证二者之间能够形成较好的组装连接关系。

支撑部111支撑在工艺腔室300上，连接部113连接在支撑部111的内侧，连接部113具有安装口，连接部113位于进气件130背离下电极500的一侧，且连接部113在安装口的轴向的投影的一部分位于本体部133上，从而在驱动件710驱动进气件130向背离下电极500的方向运动且压缩弹性连接件150的过程中，使得连接部113可以为进气件130提供限位作用，防止进气件130因能够无限度地压缩弹性连接件150，而导致弹性连接件150损坏，一方面提升半导体设备内各部件的使用寿命，另一方面，还可以保证整个半导体设备具有较高的安全性和可靠性。

进一步地，如图1和图2所示，本申请实施例提供的半导体设备中，上电极组件100还包括密封圈，弹性连接件150和安装座110之间，以及弹性连接件150与进气件130之间均设置有密封圈，密封圈可以采用橡胶等柔性材料制成，以保证密封圈具有较好的密封效果，使弹性连接件150和安装座110之间，以及弹性连接件150与进气件130之间可以形成更好的密封连接效果。

可选地，密封圈的设置位置有多种，以设置在弹性连接件150和安装座110之间的密封圈为例，如上所述，弹性连接件150的一端连接在进气件130上，弹性连接件150的另一端连接在安装座110上，在采用上述技术方案的情况下，弹性连接件150可以连接在连接部113的内侧壁上，且使密封圈连接在弹性连接件150和连接部113的内侧壁之间，进而可以使进气件130通过弹性连接件150和密封圈与安装座110形成电性连接关系，以及更好的密封连接关系。

在本申请的另一实施例中，如图1和图2所示，弹性连接件150通过安装口伸出，且连接在连接部113背离本体部133的一侧表面。在采用这种技术方案的情况下，一方面可以增大弹性连接件150与连接部113之间的连接面积，进而增大二者之间的连接可靠性，另一方面，还可以防止因弹性连接件150的弹性作用力以剪切力的方式作用在弹性连接件150和安装座110之间的连接位置处，这也可以提升弹性连接件150和连接部113之间的连接可靠性。具体地，弹性连接件150与连接部113之间连接关系可以通过焊接或导电胶粘接等方式形成，以保证弹性连接件150和连接部113之间形成可靠的电性连接和密封连接关系。

基于上述实施例提供的技术方案，可选地，如图1所示，密封圈包括第一密封圈171a和第二密封圈171b，第一密封圈171a沿安装口的轴向夹设于弹性连接件150和本体部133之间，第二密封圈171b沿安装口的轴向夹设于弹性件和连接部113之间。在本实施例公开的技术方案的情况下，安装座110和进气件130与弹性连接件150之间的结合力，以及弹性连接件150的弹性作用力均可以施加于第一密封圈171a和第二密封圈171b上，以通过使第一密封圈171a和第二密封圈171b被夹紧的方式，进一步提升第一密封圈171a和第二密封圈171b的密封效果。

另外，在设置有密封圈的情况下，为了保证密封圈不会对安装座110和进气件130与弹性连接件150之间的电性连接关系产生不利影响，可以在安装座110和进气件130上对应的表面设置容纳槽，以在密封圈在被压紧的情况下，使密封圈可以容纳在容纳槽内，提供密封作用的同时，还基本不会对安装座110和进气件130与弹性连接件150之间的电性连接关系产生不利影响。

可选地，安装座110与工艺腔室300之间可以采用可拆卸连接的方式相互连接，从而在更换工艺腔室300内的器件或对工艺腔室300进行维护的过程中，均可以通过整体拆下安装座110的方式，扩大工艺腔室300与外界之间的连通面积，进而降低维护难度。

在本申请的另一实施例中，支撑部111通过铰接件与工艺腔室300转动连接，且铰接件的转动轴向与安装口的轴向垂直。也就是说，安装座110可以通过向工艺腔室300的一侧掀开的方式，增大工艺腔室300与外界之间的连通面积；并且，在采用上述技术方案的情况下，可以降低安装座110和工艺腔室300之间的组装难度，且可以避免每次组装安装座110时均需调节安装座110与工艺腔室300之间的对接位置。

在采用上述技术方案的情况下，为了防止在侧掀安装座110的过程中，受进气件130的限制，导致安装座110无法相对工艺腔室300转动。进一步地，上述等离子体约束环910可以设置在下电极500的上方。在半导体设备的使用过程中，驱动件710可以驱动本体部133相对下电极500移动，从而使本体部133位于等离子体约束环910背离下电极500的一侧，在这种状态下，等离子体约束环910不会对进气件130的翻转产生任何限制，保证安装座110可以带动整个上电极组件100相对工艺腔室300翻转，以实现侧掀目的。

当然，在上述技术方案的具体实施过程中，需要根据等离子体约束环910的位置、进气件130和等离子体约束环910在垂直于安装口的轴向上的方向上的间距等实际参数，通过选定弹性连接件150的各项参数以及进气件130在安装口的轴向上的尺寸等，保证驱动件710可以驱动本体部133向背离下电极500的方向移动，且压缩弹性连接件150，以使进气件130能够位于等离子体约束环910背离下电极500的一侧，保证进气件130不会对安装座110的侧掀过程产生不利影响。

另外，在进气件130和等离子体约束环910之间具有一定间距的情况下，也可以根据前述间距的具体大小，确定在需要翻转安装座110时，是否需要使进气件130完全位于等离子体约束环910背离下电极500的一侧，如果进气件130和等离子体约束环910之间的间距可以满足安装座110进行翻转动作的条件，则无需驱动进气件130移动。再或者，如上所述，安装座110可以包括支撑部111和连接部113，通过对弹性连接件150的弹性性能和进气件130的尺寸等参数的设定，在弹性俩呢及件150被压缩的情况下，可以使进气件130朝向下电极500的一侧能够容纳于支撑部111的内侧，亦可以保证进气件130不会对安装座110的侧掀过程产生任何阻碍。

如上所述，可以使驱动件710的驱动头与进气件130连接，在本申请的另一实施例中，驱动件710可以安装在安装座110上，且驱动件710通过多个连接件730与进气件130固定连接，在多个连接件730的作用下，可以提升驱动件710与进气件130之间的连接可靠性，且可以保证整个进气件130可以较为稳定沿安装口的轴向相对安装座110移动，提升半导体设备的可靠性。

具体地，多个连接件730可以连接在进气件130上的不同位置处，在进气件130为圆形结构件的情况下，可以使多个连接件730围绕进气件130的中心周向设置在进气件130上，多个连接件730可以与多个驱动件710一一对应连接，且使多个驱动件710一并驱动进气件130相对下电极500移动。或者，还可以通过其他连接结构将多个连接件730连接在一起，在这种情况下，驱动件710可以仅设置有一个，且使驱动件710与前述连接结构或任一连接件730连接，一方面可以降低半导体设备的成本和组装难度，另一方面，还可以提升进气件130上不同位置处的动作一致性。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括工艺腔室(300)、上电极组件(100)、下电极(500)和驱动件(710)，所述下电极(500)设置于所述工艺腔室(300)内，所述上电极组件(100)包括安装座(110)、进气件(130)和弹性连接件(150)，

所述安装座(110)设有安装口，所述安装座(110)设置于所述工艺腔室(300)上；所述进气件(130)设有进气孔(131)，所述进气件(130)活动地设置于所述安装口；所述进气件(130)通过所述弹性连接件(150)与所述安装座(110)密封且电性连接，所述弹性连接件(150)的弹性方向平行于所述安装口的轴向，所述驱动件(710)与所述进气件(130)连接，所述驱动件(710)可驱动所述进气件(130)沿所述安装口的轴向相对所述下电极(500)移动。

2.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述弹性连接件(150)为波纹管。

3.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述进气件(130)包括连接的本体部(133)和凸起部(135)，所述凸起部(135)凸出连接于所述本体部(133)背离所述下电极(500)的一侧，所述弹性连接件(150)连接于所述本体部(133)背离所述下电极(500)的表面，且所述弹性连接件(150)环绕所述凸起部(135)设置。

4.根据权利要求3所述的半导体设备，其特征在于，所述安装座(110)包括支撑部(111)和连接部(113)，所述支撑部(111)和所述连接部(113)均为筒状结构件，所述支撑部(111)支撑于所述工艺腔室(300)，所述连接部(113)连接于所述支撑部(111)的内侧，所述连接部(113)具有所述安装口，所述连接部(113)位于所述进气件(130)背离所述下电极(500)的一侧，且所述连接部(113)在所述安装口的轴向的投影的一部分位于所述本体部(133)上。

5.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述上电极组件(100)还包括密封圈，所述弹性连接件(150)与所述安装座(110)之间，以及所述弹性连接件(150)与所述进气件(130)之间均设置有所述密封圈。

6.根据权利要求5所述的半导体设备，所述弹性连接件(150)通过所述安装口伸出，且连接于所述连接部(113)背离所述本体部(133)的一侧表面。

7.根据权利要求6所述的半导体设备，其特征在于，所述密封圈包括第一密封圈(171a)和第二密封圈(171b)，所述第一密封圈(171a)沿所述安装口的轴向夹设于所述弹性连接件(150)和所述本体部(133)之间，所述第二密封圈(171b)沿所述安装口的轴向夹设于所述弹性连接件(150)和所述连接部(113)之间。

8.根据权利要求4所述的半导体设备，其特征在于，所述支撑部(111)通过铰接件与所述工艺腔室(300)转动连接，且所述铰接件的转动轴向与所述安装口的轴向垂直。

9.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体设备还包括等离子体约束环(910)，所述等离子体约束环(910)设置于所述下电极(500)上方，所述驱动件可驱动所述本体部(133)位于所述等离子体约束环(910)背离所述下电极(500)的一侧。

10.根据权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述驱动件(710)安装于所述安装座(110)上，所述驱动件(710)通过多个连接件(730)与所述进气件(130)固定连接。

Images