CN213601836U - 半导体元件的刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体元件的刻蚀设备，包括盖体、支撑体、石英管和升降装置。盖体具有进气口、多个出气口以及连通进气口和出气口的腔体。支撑体支撑于盖体，石英管连接于支撑体，石英管的上端与气源连通，下端延伸向进气口。升降装置设置于盖体，升降装置能够使石英管向下降落或者向上升起，以使石英管的下端与进气口连通或者分立。本申请提供的半导体元件的刻蚀设备，通过设置升降装置，无需人力移开和放回支撑体和石英管等结构，较为省力。此外，相比于人力抬起或者放下支撑体和石英管，通过升降装置实现石英管的上升或者下降，可以更好地控制石英管相对于进气口上升或者下降的位移，防止对石英管造成损坏。

Description

半导体元件的刻蚀设备

技术领域

本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种半导体元件的刻蚀设备。

背景技术

刻蚀设备，如DPS(Decoupled Plasma Source，去耦合等离子体源)设备是半导体元件如芯片制备的较常见的设备，通常采用微波或者等离子体等气体对半导体元件进行刻蚀，以形成特定的微结构。在刻蚀设备中，采用石英管将微波或者等离子体等气源传输给刻蚀设备刻蚀腔的盖体上，微波或者等离子体喷射到半导体元件的表面，直至完成半导体元件的相关刻蚀工艺。

在对刻蚀设备进行保修维护时，通常需要将石英管与盖体分离。而支撑石英管的支撑体需要承载较重的设备，靠人力移开石英管后，再靠人力将石英管与盖体连接时，整个过程较为费力。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种半导体元件的刻蚀设备，以解决现有技术中在刻蚀设备维护过程中费力的问题。

本申请实施例提供一种半导体元件的刻蚀设备，包括：盖体，具有进气口、多个出气口以及连通所述进气口和所述出气口的腔体；支撑体，支撑于所述盖体；石英管，连接于所述支撑体，所述石英管的上端与气源连通，下端延伸向所述进气口；和，升降装置，设置于所述盖体的上方，所述升降装置能够使所述石英管向下降落或者向上升起，以使所述石英管的下端与所述进气口连通或者分离。

在一些实施例中，所述升降装置包括：箱体，设置于所述盖体的上方；转动组件，支撑于所述箱体，所述转动组件具有输出轴；传动件，支撑于所述箱体，所述传动件与所述输出轴连接；平移件，沿上下方向具有第一端和第二端，所述第一端与所述支撑体连接，所述第二端与所述传动件连接，其中，所述传动件能够将所述转动组件的转动运动转化为所述平移件沿上下方向的平移运动。

在一些实施例中，所述箱体和所述平移件中的一者具有导向槽，另一者具有凸台，所述凸台与所述导向槽相互匹配；和/或，所述升降装置还包括锁止件，所述锁止件连接于所述箱体，用于锁止或者解锁所述输出轴。

在一些实施例中，所述传动件包括凸轮，所述凸轮与所述输出轴连接，所述凸轮具有转动中心和平行于所述转动中心的外缘面，所述平移件与所述外缘面抵接。

在一些实施例中，所述转动组件包括：蜗杆，支撑于所述箱体；和，蜗轮，与所述蜗杆啮合，所述蜗轮与所述凸轮同轴设置。

在一些实施例中，所述转动组件还包括：

摇臂，与所述蜗杆平行设置，所述摇臂的至少部分设置在所述箱体的外部；连接件，连接所述摇臂和所述蜗杆。

在一些实施例中，所述腔体包括气室和连通所述气室的多个气道，所述气室与所述进气口连通，所述气道与对应的所述出气口连通，所述气道的数量少于所述出气口的数量。

在一些实施例中，多个所述气道在所述盖体垂直于气体流动方向的平面内阵列分布；和/或，多个所述出气口在所述盖体垂直于气体流动方向的平面内阵列分布。

在一些实施例中，所述刻蚀设备还包括密封件，所述密封件设置在所述石英管的下端和所述盖体之间。

在一些实施例中，所述刻蚀设备还包括连接于所述支撑体的防护件，所述防护件套设在所述石英管的外部。

本申请实施例提供的半导体元件的刻蚀设备，通过设置升降装置，无需人力抬起支撑体和石英管等结构，较为省力。此外，相比于人力抬起或者放下支撑体和石英管，通过升降装置实现石英管的上升或者下降，可以更好的控制石英管相对于进气口上升或者下降的位移，防止因石英管下降的位移不可控导致的石英管的损坏。也可以通过限制升降装置的行程，以保证石英管位于最低点时可以实现与进气口的连通，又不会损坏石英管，从而对石英管提供有效的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的半导体元件的刻蚀设备的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提供的半导体元件的刻蚀设备的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的升降装置的结构示意图；

图4是本申请一实施例提供的盖体的局部剖视图。

附图中：

1、盖体；1a、进气口；1b、出气口；11、腔体；111、气室；112、气道；

2、支撑体；3、石英管；

4、升降装置；41、箱体；411、导向槽；42、转动组件；421、蜗杆；422、蜗轮；423、摇臂；424、连接件；43、传动件；43’、凸轮；44、平移件；44a、第一端；44b、第二端；441、凸台；442、托板；

5、防护件；6、刻蚀腔。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。

本申请描述中的方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

本申请实施例提供一种半导体元件的刻蚀设备，如图1～4所示，刻蚀设备包括盖体1、支撑体2、石英管3和升降装置4。盖体1具有进气口1a、多个出气口1b以及连通进气口1a和出气口1b的腔体11。支撑体2支撑于盖体1，石英管3连接于支撑体2，也就是说，上盖为支撑体2和石英管3 提供重力支撑作用。石英管3的上端与气源连通，下端延伸向进气口1a，即石英管3的下端与进气口1a对齐设置。升降装置4设置于盖体1的上方，升降装置4能够使石英管3向下降落或者向上升起，以使石英管3的下端与进气口1a连通或者分离。

具体地，升降装置4能够使支撑体2相对于盖体1向上升起或者向下降落，支撑体2带动石英管3一起相对于盖体1向上升起或者向下降落，石英管3向上升起时，石英管3的下端与盖体1的进气口1a分离，石英管 3向下降落时，石英管3的下端与盖体1的进气口1a连通，石英管3可以正常地将气体传输到盖体1，进而传输到刻蚀腔6内，对半导体元件进行正常的刻蚀工艺。

可以理解的是，在升降装置4带动支撑体2向上升起的过程中，升降装置4承担支撑体2与石英管3的重量，无需人力抬起。且在石英管3下降的过程中，通过控制升降装置4下降的位移，可以很好地控制石英管3 下降的位移，防止因石英管3下降的位移不可控导致的石英管3的损坏。也可以通过限制升降装置4的行程，以保证石英管3位于最低点时可以实现与进气口1a的连通，又不会损坏石英管3，从而对石英管3提供有效的保护。

本申请实施例提供的半导体元件的刻蚀设备，通过设置升降装置4，无需人力移开和放回支撑体2和石英管3等结构，较为省力。此外，相比于人力抬起或者放下支撑体2和石英管3，通过升降装置4实现支撑体2和石英管3的上升或者下降，可以更好地控制石英管3相对于进气口1a上升或者下降的位移，在石英体的下端与进气口1a连接的过程中，有效地防止了由于石英管3下降位移不可控造成的石英管3损坏的问题，具有保护石英管3免受损坏的作用。

升降装置4可以为包括气缸或者油缸的结构，也可以为包括电机的结构，这里不做限制。

在一些实施例中，如图3所示，升降装置4包括箱体41、转动组件42 和平移件44。箱体41设置于盖体1的上方，转动组件42支撑于箱体41，转动组件42具有输出轴。传动件43支撑于箱体41，传动件43与输出轴连接。平移件44沿上下方向具有第一端44a和第二端44b，第一端44a与支撑体2连接，第二端44b与传动件43连接。其中，传动件43能够将转动组件42的转动运动转化为平移件44沿上下方向的平移运动。

具体地，箱体41为传动件43、转动组件42以及平移件44提供支撑作用。箱体41的具体形状不限，如图1和图2所示，可以根据盖体1的顶部的形状具体设置箱体41底部的结构形状。转动组件42可以由人力驱动，也可以由电机等机械力驱动，以实现转动组件42的输出轴转动运动。输出轴的将转动运动传递给传动件43，带动传动件43一起转动运动，传动件 43转动的过程中，带动平移件44沿上下方向平移运动，平移件44进一步带动支撑体2和石英管3一起上下运动。

平移件44与支撑体2以及平移件44与传动件43可以是抵接，也可以通过中间件固定连接或者活动连接，这里不做限制。示例性地，如图3所示，平移件44的第一端44a设置有托板442，通过托板442与支撑体2连接，以提高二者连接的稳定性。

此外，平移件44的的具体结构不做限制，可以是板状、条状或者块状等各种形状，只需能够实现上下运动即可。

在一些实施例中，如图3所示，箱体41和平移件44中的一者具有导向槽411，另一者具有凸台441，凸台441与导向槽411相互匹配。具体地，可以在箱体41上设置导向槽411，在平移件44上设置凸台441，也可以在箱体41上设置凸台441，而在平移件44上设置导向槽411。如此一来，在平移件44沿上下方向运动的过程中，导向槽411和凸台441始终相互匹配，可以有效地保证平移件44的运动方向始终沿上下方向，降低平移件44在沿上下方向平移的过程中发生偏斜，造成升降装置4发生卡滞的风险。

在一些情况下，石英管3上升或者下降到特定的位置，需要对刻蚀设备相关元器件进行维护保养等操作，因此要求石英管3维持在对应的位置，此时需要保证升降装置4不再继续上升或下降，可以通过人力维持升降装置4的状态，也可以通过设置相关的机构来维持，这里不做限制。

在一未示出的实施例中，升降装置4还包括锁止件，锁止件连接于箱体41，用于锁止或者解锁输出轴。具体地，锁止件锁止输出轴时，输出轴处于锁止状态，不再转动，而当锁止件解锁输出轴时，输出轴可以自由转动，升降装置4的平移件44可以正常升起或者落下。

可以理解的是，还可以设置锁止件锁止传动件43或者平移件44，同样可以实现石英管3处于特定的位置。

传动件43与平移件44相互配合的结构形式有种，在一些实施例中，传动件43和平移件44分别为相互配合的齿轮齿条，齿轮与转动组件42的输出轴连接，齿轮的转动带动齿条的直线运动。

在另一些实施例中，如图3所示，传动件43包括凸轮43’，凸轮43’与输出轴连接，凸轮43’具有转动中心和平行于转动中心的外缘面，平移件 44与外缘面抵接。具体地，转动组件42的输出轴的转动带动凸轮43’的转动，凸轮43’的转动中心即为输出轴的转动轴线，凸轮43’转动的过程中，引起与其外缘面的抵接的平移件44的平移运动。设置传动件43包括凸轮 43’，可以将凸轮43’与转动组件42的输出轴同轴设置，简化升降装置4的结构，降低升降装置4的体积。

转动组件42可以通过人力驱动实现输出轴的转动，也可以通过电机等电力驱动实现输出轴的转动。此外，转动组件42从驱动端到输出轴的传动方式有多种，这里不做限制。

在一些实施例中，如图3所示，转动组件42包括蜗杆421与蜗轮422，蜗杆421支撑于箱体41，蜗轮422与蜗杆421啮合，蜗轮422与凸轮43’同轴设置。具体地，蜗杆421对应的转轴即为转动组件42的输出轴，人力或者机械例驱动蜗杆421转动，蜗杆421带动蜗轮422转动，进而带动凸轮 43’绕转动中心一起转动。凸轮43’转动的过程中，引起与凸轮43’的外缘抵接的推杆沿上下方向运动，实现石英管3向上升起或者向下降落。蜗轮422 和蜗杆421可以实现垂直方向的扭矩传递，且蜗轮422和蜗杆421传动能够实现较大的传动比，因此，采用蜗轮422蜗杆421传动能够使升降装置 4的结构更加紧凑。

蜗杆421可以由人力或者伺服电机等机械力直接驱动，也可以通过中间件与蜗杆421连接，在此不做限制。在一实施例中，如图3所示，转动组件42还包括摇臂423和连接件424。摇臂423与蜗杆421平行设置，摇臂423的至少部分设置在箱体41的外部，以便于人力或者机械力摇动摇臂 423。连接件424连接摇臂423和蜗杆421。可以理解的是，连接件424可以在箱体41的外部，也可以在箱体41的内部。设置摇臂423与蜗杆421 平行，并通过连接件424连接，摇臂423绕蜗杆421的转轴转动，带动蜗杆421一起转动，进而实现石英管3的向上升起或者向下降落。

可以理解的是，可以设置摇臂423沿一个方向转动时实现石英管3向上升起，摇臂423沿反方向转动时实现石英管3向下降落。也可以设置摇臂423始终沿一个方向转动，通过凸轮43’的周期性运转，实现石英管3向上升起或者向下降落。

可选地，在一未示出的实施例中，转动组件42包括一对相互啮合的锥齿轮，两个锥齿轮中的一者的转轴作为输出轴，并与凸轮43’同轴设置。同蜗轮422蜗杆421传动一样，锥齿轮传动依然能够实现两个垂直方向的转动传动，从而使升降装置4的结构布置得更加紧凑，且可以根据需要选取锥齿轮的传动比。

微波或者等离子体等气体从进气口1a进入盖体1，流经腔体11后从多个出气口1b流出，轰击半导体元件的表面，进行刻蚀，微波或者等离子体等气体在盖体1腔体11的传输路径有多种，对应的腔体11的机构形式也有多种。

示例性地，如图4所示，腔体11包括气室111和连通气室111的多个气道112，气室111与进气口1a连通，气道112与对应的出气口1b连通，气道112的数量少于出气口1b的数量。具体地，一个气道112对应多个出气口1b，微波或者等离子体等气体经进气口1a进入气室111，进入气室 111中的气体在流入各气道112的同时，对气体进行分流，分别流经各流道后，最后从与各流道对应的出气口1b流出。通过设置多个流道，将气体分成多股，有利于提高从各出气口1b流出的气体的气流强度和气流密度的均匀性，进而提高半导体元件刻蚀工艺的效率和精确度。

多个气道112在盖体1垂直于气体流动方向的平面内的分布形式可以是均匀的，也可以是非均匀的，这里不做限制。示例性地，多个气道112 在盖体1垂直于气体流动方向的平面内阵列分布，比如圆形阵列或者矩形阵列等，如此可以进一步提高各流道内气流强度和气流密度的均匀性。

同理，多个出气口1b在盖体1垂直于气体流动方向的平面内的分布形式可以是均匀的，也可以是非均匀的，不做限制。示例性地，多个出气口 1b在盖体1垂直于气体流动方向的平面内阵列分布，比如圆形阵列分布或者矩形阵列分布等，如此可以提高经出气口1b流出的气体的气流强度和气流密度的均匀性。

在一些实施例中，石英管3与盖体1连接时，为了提高石英管3与进气口1a连接后的密封性，刻蚀设备还包括密封件(图未示出)，密封件设置在石英管3的下端和盖体1之间，以使石英管3和盖体1密封连接，防止气体从二者的连接处流失。

在一些实施例中，如图1和图2所示，为了保护石英管3，刻蚀设备还包括连接于支撑体2的防护件5，防护件5套设在石英管3的外部。可以理解的是，防护件5套设在石英管3上，可以防止石英管3因受到意外的撞击或者冲击而受到损坏。防护件5的具体结构不限，可以是管状的，也可以是其它的形状，只要能够保护石英管3即可。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种半导体元件的刻蚀设备，其特征在于，包括：

盖体，具有进气口、多个出气口以及连通所述进气口和所述出气口的腔体；

支撑体，支撑于所述盖体；

石英管，连接于所述支撑体，所述石英管的上端与气源连通，下端延伸向所述进气口；和，

升降装置，设置于所述盖体的上方，所述升降装置能够使所述石英管向下降落或者向上升起，以使所述石英管的下端与所述进气口连通或者分离。

2.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于，所述升降装置包括：

箱体，设置于所述盖体的上方；

转动组件，支撑于所述箱体，所述转动组件具有输出轴；

传动件，支撑于所述箱体，所述传动件与所述输出轴连接；

平移件，沿上下方向具有第一端和第二端，所述第一端与所述支撑体连接，所述第二端与所述传动件连接，

其中，所述传动件能够将所述转动组件的转动运动转化为所述平移件沿上下方向的平移运动。

3.根据权利要求2所述的刻蚀设备，其特征在于，所述箱体和所述平移件中的一者具有导向槽，另一者具有凸台，所述凸台与所述导向槽相互匹配；和/或，

所述升降装置还包括锁止件，所述锁止件连接于所述箱体，用于锁止或者解锁所述输出轴。

4.根据权利要求2所述的刻蚀设备，其特征在于，所述传动件包括凸轮，所述凸轮与所述输出轴连接，所述凸轮具有转动中心和平行于所述转动中心的外缘面，所述平移件与所述外缘面抵接。

5.根据权利要求4所述的刻蚀设备，其特征在于，所述转动组件包括：

蜗杆，支撑于所述箱体；和，

蜗轮，与所述蜗杆啮合，所述蜗轮与所述凸轮同轴设置。

6.根据权利要求5所述的刻蚀设备，其特征在于，所述转动组件还包括：

摇臂，与所述蜗杆平行设置，所述摇臂的至少部分设置在所述箱体的外部；

连接件，连接所述摇臂和所述蜗杆。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的刻蚀设备，其特征在于，所述腔体包括气室和连通所述气室的多个气道，所述气室与所述进气口连通，所述气道与对应的所述出气口连通，所述气道的数量少于所述出气口的数量。

8.根据权利要求7所述的刻蚀设备，其特征在于，多个所述气道在所述盖体垂直于气体流动方向的平面内阵列分布；和/或，

多个所述出气口在所述盖体垂直于气体流动方向的平面内阵列分布。

9.根据权利要求1～6任意一项所述的刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备还包括密封件，所述密封件设置在所述石英管的下端和所述盖体之间。

10.根据权利要求1～6任意一项所述的刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备还包括连接于所述支撑体的防护件，所述防护件套设在所述石英管的外部。

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