CN113035680B - 用于真空设备的调平机构和等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于半导体刻蚀领域，公开了用于真空设备的调平机构和等离子体处理装置，用于真空设备的调平机构包括至少一个间隙调节件和设置于间隙调节件外周的密封波纹管，间隙调节件包括双层螺栓和套设于双层螺栓外周的真空波纹管，双层螺栓的两端分别连接第一部件和第二部件。通过设置多个间隙调节件，具体通过真空波纹管与双层螺栓的组合设计，使得能够通过调控对应的双层螺栓至少部分地调节第一部件和第二部件之间的距离，进而实现在真空设备中通过设置多个间隙调节件调节对应的双层螺栓来改变两部件之间的部分距离，另外，在间隙调节件的外周设置密封波纹管，防止真空设备中的气体泄漏，保证了气密性。

Description

用于真空设备的调平机构和等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种用于真空设备的调平机构和等离子体处理装置。

背景技术

半导体器件的生产过程中需要在各种各样的半导体生产设备中完成，其中，半导体生产设备包括真空处理设备，真空设备是指在真空或者减压状态下处理半导体基片的处理设备，现有的调节部件之间的距离的装置应用于真空设备中，例如将该半导体刻蚀工艺上，用以改变上下电极两部件间距，进而改善等离子体的分布状况，但仍不能解决普遍存在的等离子体反应时分布不均匀即刻蚀偏单边的现象，且这种现象也没有显著的提高或改善。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于真空设备的调平机构，其旨在解决在真空设备中调节两部件之间的距离以及气密性不佳的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种用于真空设备的调平机构，所述调平机构包括至少一个间隙调节件和设置于所述间隙调节件外周的密封波纹管，所述间隙调节件包括双层螺栓和套设于所述双层螺栓外周的真空波纹管，所述双层螺栓的两端分别连接第一部件和第二部件，使得能够通过调控所述双层螺栓至少部分地调节所述第一部件和所述第二部件之间的距离。

可选地，至少部分所述第一部件和/或至少部分所述第二部件置于真空环境中。

本发明的第二个目的在于提供一种等离子体处理装置，其旨在解决现有半导体工艺刻蚀出现偏单边现象的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种等离子体处理装置，包括：

真空反应腔，用于供所述等离子体反应；

下电极组件，位于所述真空反应腔底部，用于承载待处理基片；

上电极组件，与所述下电极组件相对设置，用于向所述真空反应腔内输送工艺气体；

上述的调平机构，用于至少部分地调节所述上电极组件和所述下电极组件之间的距离。

可选地，所述上电极组件包括安装基座和设于所述安装基座底部的喷淋头，所述安装基座具有延伸于所述真空反应腔内的内延部和延伸于所述真空反应腔外的外延部。

可选地，所述等离子体处理装置还包括相对设置于所述外延部下方的盖板和设置于所述喷淋头外周的接地环。

进一步地，所述第一部件包括所述安装基座；且/或，

所述第二部件包括所述盖板、所述接地环和所述喷淋头。

可选地，所述双层螺栓包括一端延伸穿设于所述盖板下方且另一端延伸穿设于所述外延部上方的螺杆、设于所述盖板下方并与所述螺杆连接的固定螺母、设于所述外延部上方并与所述螺杆连接的调节螺母，所述真空波纹管和所述密封波纹管的两端都分别与所述外延部和所述盖板连接。

进一步地，在所述密封波纹管的两端分别与所述外延部和所述盖板的连接处设有密封环；且/或，

所述外延部的竖直侧壁与所述盖板之间设有弹性垫片。

可选地，所述双层螺栓包括一端延伸穿设于所述内延部上方且另一端通过螺钉连接于所述喷淋头上的螺杆和设于所述内延部上方并与所述螺杆连接的调节螺母，所述真空波纹管的两端分别与所述内延部和所述喷淋头连接，所述密封波纹管的两端分别与所述内延部和所述接地环连接。

进一步地，在所述密封波纹管的两端与所述内延部和所述接地环连接处设有密封环。

本发明的有益效果是：

本发明提供的用于真空设备的调平机构，通过设置至少一个间隙调节件，其中，通过真空波纹管与双层螺栓的组合设计，且双层螺栓的两端分别连接第一部件和第二部件，使得能够通过控制对应的双层螺栓至少部分地调节第一部件和第二部件之间的距离，进而实现在真空设备中通过设置多个间隙调节件调节对应的双层螺栓来改变两部件之间的部分距离，另外，在间隙调节件的外周设置密封波纹管，防止真空设备中的气体泄漏，保证气密性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一个用于真空设备的调平机构安装在等离子体处理装置上的结构示意图；

图2是是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本发明实施例一提供的间隙调节件和密封波纹管在盖板上的分布示意图；

图4是本发明实施例二提供的一个用于真空设备的调平机构安装在等离子体处理装置上的结构示意图；

图5是图4中B处的局部放大示意图；

图6是本发明实施例二提供的间隙调节件和密封波纹管在喷淋头和接地环上的分布示意图。

图中：100-真空反应腔、200-下电极组件、300-上电极组件、310-安装基座、311-内延部、312-外延部、320-喷淋头、400-调平机构、410-间隙调节件、411-双层螺栓、401-螺杆、402-固定螺母、403-调节螺母、412-真空波纹管、420-密封波纹管、500-盖板、600-接地环、700-密封环、800-弹性垫片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供的用于真空设备的调平机构，包括至少一个间隙调节件和设置于间隙调节件外周的密封波纹管，间隙调节件包括双层螺栓和套设于双层螺栓外周的真空波纹管，双层螺栓的两端分别连接第一部件和第二部件，使得能够通过控制双层螺栓至少部分地调节第一部件和第二部件之间的距离，通过设置多个间隙调节件可对应调节相应的间隙调节件来改变第一部件和第二部件之间的间距，进而改变两部件之间的部分间距，同时通过在间隙调节件的外周设置密封波纹管，用以密封因调节间隙调节件使得第一部件与第二部件之间移动而产生的间隙，防止真空设备中的反应气体泄漏，保证气密性。

其中，第一部件和/或第二部件至少部分至于真空环境中，这样，间隙调节件可连接位于真空环境外部分的第一部件和第二部件，也可直接连接位于真空环境内部分的第一部件和第二部件，使得无论使间隙调节件连接处于真空环境外部分的两部件和处于真空环境内部分的两部件，均可进一步保持该真空设备的气密性。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例一提供的等离子体处理装置，包括真空反应腔100、下电极组件200、上电极组件300和调平机构400。其中，真空反应腔100用于供等离子体反应，下电极组件200位于真空反应腔100底部，用于承载待处理基片，上电极组件300与下电极组件200相对设置，用于向真空反应腔100内输送工艺气体，调平机构400用于通过调节位于等离子体处理装置上的两部件之间的距离，进而带动上电极组件300相对于下电极组件200上下移动，实现至少部分地调节上电极组件300和下电极组件200之间的距离。

参见图1所示，上电极组件300包括安装基座310和设于安装基座310底部的喷淋头320，安装基座310具有延伸于真空反应腔100内的内延部311和延伸于所述真空反应腔100外的外延部312。具体是从喷淋头320向真空反应腔100内输送工艺气体，通过喷淋头320的设计可使气体输送至真空反应腔100的分布面积广且分布均匀。

等离子体处理装置还包括相对设置于外延部312下方的盖板500和设置于喷淋头320外周的接地环600。盖板500和接地环600均固定设于等离子体处理装置上。

其中，第一部件包括安装基座310，第二部件包括盖板500、接地环600和喷淋头320。

具体的，间隙调节组件连接于安装基座310的外延部312和盖板500之间，密封波纹管420设置于间隙调节件410的外周且连接于安装基座310的外延部312和盖板500之间，这样，可通过间隙调节件410与盖板500的连接以固定间隙调节件410，通过间隙调节件410与外延部312的连接以通过调节间隙调节件410控制外延部312带动喷淋头320的至少部分相对于下电极上下移动，可使得改变喷淋头320的至少部分与下电极之间的距离，实现半导体刻蚀反应时等离子体的分布均匀。

参照图2所示，双层螺栓411包括一端延伸穿设于盖板500下方且另一端延伸穿设于外延部312上方的螺杆401、设于盖板500下方并与螺杆401连接的固定螺母402、设于外延部312上方并与螺杆401连接的调节螺母403，真空波纹管412和密封波纹管420的两端分别与外延部312和盖板500连接。通过螺杆401与固定螺母402的配合使用可使间隙调节件410固定于盖板500上，通过螺杆401、调节螺母403、真空波纹管412三者之间的配合使用可使通过调节螺母403调节安装基座310的外延部312移动，进而带动喷淋头320相对于下电极组件200上下移动，从而改变喷淋头320与下电极组件200之间的距离，通过密封波纹管420的设置可防止因调控间隙调节件410时喷淋头320相对于下电极组件200上下移动导致反应气体泄漏的情况发生，保证了该处理装置的气密性。

其中，真空波纹管412和密封波纹管420的两端都分别与安装基座310的外延部312和盖板500通过螺钉的方式连接，这样，通过螺钉的方式连接可使真空波纹管412和密封波纹管420可拆卸连接于外延部312和盖板500之间，便于替换因使用过久或操作不当而损坏的真空波纹管412和密封波纹管420。

需要指出的是，真空波纹管412和密封波纹管420两端都分别与安装基座310的外延部312和盖板500之间的连接方式不限于螺钉连接，只要能实现真空波纹管412和密封波纹管420两端能够固定连接于外延部312和盖板500之间的其他方式均可替换。

作为本实施例的一较佳方案，参照图3所示，在安装基座310的外延部312与盖板500之间沿周向等距设置三个间隙调节件410和在这三个间隙调节件410形成的圆周外侧设置一个密封波纹管420，通过三个间隙调节件410的等距设置可实现调节多个方位的喷淋结构的至少部分相对于下电极组件200上下移动进而改变喷淋结构与下电极组件200之间的距离，实现在半导体刻蚀时可通过调节相应位置的间隙调节件410来解决等离子体分布不均匀的问题，同时通过在三个间隙调节件410外周设置一个密封波纹管420保证了整个等离子体反应器装置的气密性。

需要指出的是，在具体应用中，沿周向方向等距分布的间隙调节件410的数量不限于三个，也可以是三个以上，只要能在半导体刻蚀反应时调节对应的间隙调节件410可使得调节对应区域的等离子体分布均匀即可。

另外，当等离子体出现分布不均匀是，通过多个间隙调节件410的设置可调控对应的间隙调节件410调节喷淋头320局部位置与下电极组件200之间的间距，可实现整个装置的调平作用，也可实现某一局部位置的等离子体变化。

需要指出的是，在实际应用中，多个间隙调节件410的设置不限于在圆周方向上等距设置，能满足调控等离子体分布需求的位置均可。

参照图2所示，在密封波纹管420的两端分别与外延部312和盖板500的螺钉连接处外设有密封环700，通过密封环700的设置可密封安装基座310的外延部312和盖板500与密封波纹管420螺钉连接处所产生的间隙，进一步提高了装置的气密性。

其中，密封环700为O形密封圈，可使得在调节间隙调节件410时O形密封圈会随着压力的增大而变大，进而增加了对密封波纹管420与外延部312和盖板500之间的密封效果。

参照图2所示，外延部312的竖直侧壁与盖板500之间设有弹性垫片800，弹性垫片800的设置可改善因调节间隙调节件410时外延部312的竖直侧壁与盖板500之间接触面积过大导致无法通过调控间隙调节件410调节喷淋头320相对于下电极组件200之间的距离的情况，避免因外延部312侧壁与盖板500之间接触摩擦而损坏外延部312和盖板500。

本发明实施例一提供的等离子体反应装置是在安装基座310的外延部312和盖板500之间沿周向等距设置多个间隙调节件410，并在多个间隙调节件410形成的圆周外周设置密封波纹管420，这样，在半导体刻蚀反应时，若真空腔体某个部位的等离子体分布不均匀时，可通过调控等离子体分布不均匀部位对应的间隙调节件410来改善等离子体的分布情况，其具体操作为：首先通过旋转外延部312上方的调节螺母403调控外延部312带动喷淋头320局部部位相对于下电极组件200上下移动，进而通过喷淋头320局部部位相对于下电极组件200微量的位移变化可导致等离子体分布发生变化，从而改善等离子体分布不均匀的情况。在某些工艺中，为了得到不同区域基片处理的均匀性，可以通过调节不同位置的双层螺栓411实现喷淋头320和下电极组件200之间的间隙变化，进而调节此处的等离子体分布，以作为一个增加的可调变量，对不同区域的基片处理均匀性进行调节，不限于只调节等离子体的均匀分布。同时通过在多个间隙调节件410形成的圆周外周设置密封波纹管420密封因间隙调节件410的设置在安装基座310与盖板500之间所产生的的间隙，防止真空腔体内的气体泄漏出去，保证了装置的气密性，可使得半导体刻蚀反应效果更好。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于间隙调节件410和密封波纹管420设置的位置不同，具体体现在：

如图4所示，本发明实施例二提供的等离子体处理装置，调节螺母403包括一端延伸穿设于内延部311上方且另一端通过螺钉连接于喷淋头320上的螺杆401设于内延部311上方并与螺杆401连接的调节螺母403，真空波纹管412的两端分别与内延部311和喷淋头320连接，密封波纹管420的两端分别与内延部311和接地环600连接。在螺杆401下端通过螺钉方式嵌入喷淋头320中用以将间隙调节件410固定于喷淋头320上，这样不会破坏喷淋头320的构造，进而影响刻蚀效果，通过螺杆401、调节螺母403、真空波纹管412三者之间的配合使用可使通过间隙调节件410调节喷淋头320相对于下电极组件200上下移动，从而改变喷淋头320与下电极组件200之间的距离，通过密封波纹管420的设置可防止因调控间隙调节件410时喷淋头320相对于下电极组件200上下移动导致反应气体泄漏的情况发生，保证了装置的气密性。

其中，真空波纹管412的两端分别与内延部311和喷淋头320通过螺钉的方式连接，密封波纹管420的两端分别与内延部311和接地环600通过螺钉的方式连接这样，通过螺钉的方式连接可使真空波纹管412可拆卸连接于内延部311和喷淋头320之间，通过螺钉的方式连接可使密封波纹管420可拆卸连接于内延部311和接地环600之间，便于替换因使用过久或操作不当而损坏的真空波纹管412和密封波纹管420。

需要指出的是，真空波纹管412和密封波纹管420两端都分别与内延部311和喷淋头320或接地环600之间的连接方式不限于螺钉连接，只要能实现真空波纹管412和密封波纹管420两端能够固定连接于内延部311和喷淋头320或接地环600之间的其他方式均可替换。

作为本实施例的一较佳方案，参照图6所示，在接地环600与内延部311之间沿周向等距设置三个间隙调节件410和在这三个间隙调节件410形成的圆周外侧设置一个密封波纹管420，通过三个间隙调节件410的等距设置可实现调节多个方位的喷淋头320的至少部分相对于下电极组件200上下移动进而改变喷淋头320与下电极组件200之间的距离，实现在半导体刻蚀时可通过调节相应位置的间隙调节件410来解决等离子体分布不均匀的问题，同时通过在三个间隙调节件410外周设置一个密封波纹管420保证了整个等离子体反应器装置的气密性。容易理解的，间隙调节件410的数量可以为一个及一个以上的数量，当间隙调节件410的数目大于2时，彼此之间的的距离可以相等，也可以根据工艺需要设置为不相等。

需要指出的是，在具体应用中，沿周向方向等距分布的间隙调节件410的数量不限于三个，也可以是三个以上，只要能在半导体刻蚀反应时调节对应的间隙调节件410可调节对应区域的等离子体分布即可。

参照图5所示，在密封波纹管420的两端分别与内延部311和接地环600的螺钉连接处外设有密封环700，通过密封环700的设置可密封内延部311和接地环600与密封波纹管420螺钉连接处所产生的间隙，进一步提高了装置的气密性。

其中，密封环700为O形密封圈，可使得在调节间隙调节件410时O形密封圈会随着压力的增大而变大，进而增加了对密封波纹管420与内延部311和接地环600之间的密封效果。

本发明实施例二提供的等离子体反应装置是在喷淋头320和内延部311之间沿周向设置多个间隙调节件410，并在多个间隙调节件410形成的圆周外周的内延部311和接地环600之间设置密封波纹管420，这样，在半导体刻蚀反应时，若真空腔体某个部位的等离子体分布不均匀时，可通过调控等离子体分布不均匀部位对应的间隙调节件410来改善等离子体的分布情况，其具体操作为：首先通过旋转内延部311上方的调节螺母403调控喷淋头320局部部位相对于下电极组件200上下移动，进而通过喷淋头320局部部位相对于下电极组件200微量的位移变化可导致等离子体分布的大幅度变化，从而改善等离子体分布不均匀的情况。在某些工艺中，为了得到不同区域基片处理的均匀性，可以通过调节不同位置的双层螺栓411实现喷淋头320和下电极组件200之间的间隙变化，进而调节此处的等离子体分布，以作为一个增加的可调变量，对不同区域的基片处理均匀性进行调节，不限于只调节等离子体的均匀分布。同时通过在多个间隙调节件410形成的圆周外周的内延部311和接地环600之间设置密封波纹管420密封因间隙调节件410的设置在喷淋头320和内延部311之间所产生的的间隙，防止真空反应腔100内的气体泄漏出去，保证了本等离子体处理装置的气密性，可使得半导体刻蚀反应效果更好。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于真空设备的调平机构，其特征在于，所述调平机构包括至少一个间隙调节件和设置于所述间隙调节件外周的密封波纹管，所述间隙调节件包括双层螺栓和套设于所述双层螺栓外周的真空波纹管，所述双层螺栓的两端分别连接第一部件和第二部件，所述真空波纹管配合所述双层螺栓至少部分地调节所述第一部件和所述第二部件之间间隙的距离；所述间隙调节件在调节过程中连接真空环境内部和外部，所述密封波纹管用以密封因调节所述间隙调节件使得所述第一部件与所述第二部件之间移动而产生的间隙，防止所述真空设备中的反应气体泄漏。

2.如权利要求1所述的调平机构，其特征在于，所述第一部件和/或所述第二部件至少部分地置于真空环境中。

3.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：

真空反应腔，用于供所述等离子体反应；

下电极组件，位于所述真空反应腔底部，用于承载待处理基片；上电极组件，与所述下电极组件相对设置，用于向所述真空反应腔内输送工艺气体；

权利要求1或权利要求2所述的调平机构，用于至少部分地调节所述上电极组件和所述下电极组件之间的距离。

4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述上电极组件包括安装基座和设于所述安装基座底部的喷淋头，所述安装基座具有延伸于所述真空反应腔内的内延部和延伸于所述真空反应腔外的外延部。

5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述等离子体处理装置还包括相对设置于所述外延部下方的盖板和设置于所述喷淋头外周的接地环。

6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一部件包括所述安装基座；且/或，

所述第二部件包括所述盖板、所述接地环和所述喷淋头。

7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述双层螺栓包括一端延伸穿设于所述盖板下方且另一端延伸穿设于所述外延部上方的螺杆、设于所述盖板下方并与所述螺杆连接的固定螺母、设于所述外延部上方并与所述螺杆连接的调节螺母，所述真空波纹管和所述密封波纹管的两端都分别与所述外延部和所述盖板连接。

8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于，在所述密封波纹管的两端分别与所述外延部和所述盖板的连接处设有密封环；且/或，

所述外延部的竖直侧壁与所述盖板之间设有弹性垫片。

9.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述双层螺栓包括一端延伸穿设于所述内延部上方且另一端通过螺钉连接于所述喷淋头上的螺杆和设于所述内延部上方并与所述螺杆连接的调节螺母，所述真空波纹管的两端分别与所述内延部和所述喷淋头连接，所述密封波纹管的两端分别与所述内延部和所述接地环连接。

10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，在所述密封波纹管的两端与所述内延部和所述接地环连接处设有密封环。