等离子体边缘刻蚀设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种等离子体边缘刻蚀设备。


背景技术：

2.在晶圆处理过程中，往往通过等离子体来对晶圆或沉积在晶圆上的膜进行蚀刻，但是这样的刻蚀容易在晶圆的边缘沉积反应生成物，从而可能对腔室产生污染。现有技术中，采用等离子体对晶圆的边缘进行清理，其将晶圆放置在边缘刻蚀设备反应腔中的下电极组件上，并通过与下电极组件相对设置的上电极组件限制等离子体进入晶圆中心区域，对晶圆的边缘区域进行清理。但这样的清理需要保证上电极组件对区域的限制非常精确，即要求上电极组件与下电极组件对中。关于该要求，上电极组件直接由升降装置支撑在腔室底部的边缘刻蚀设备具有显著的优势，如公开号为cn114203506的专利。但是这样的技术方案中，向上电极组件供水供气的管路也一般集成在下方的升降装置中，这就带来了一个弊端，即对上电极组件进行维护时就需要断水断电，这将极大的影响设备的使用效率。此外，将向上电极组件供水供气的管路从上方的腔室盖导入也存在弊端，因为在取放晶圆时，下电极组件需要上下移动，由于上电极组件与腔室盖之间没有相对固定，因此，在开关腔的过程中也不能保证管路的相对固定，容易影响管路连接的稳定性，导致管路的漏水漏气，这样的问题也存在于常规的边缘刻蚀设备。因此，为了安全起见，也需要在开腔维护时断水断气。即不管哪种情况，上电极组件都需要相对于下电极组件相对升降地运动，这样的运动都会导致供水供气管路的相对运动，影响管路的连接稳定性，带来漏水漏气的风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种等离子体边缘刻蚀设备，该边缘刻蚀设备在对腔室进行开腔维护时能够避免进水进气管路不规则的晃动，减少对供水供气管路连接稳定性的影响，进而避免断水断气。
4.为了实现以上目的，本实用新型提供了一种等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，包括：
5.等离子体处理腔室，所述等离子体处理腔室包括腔室盖和腔室壁；
6.位于所述等离子体处理腔室内且相对设置的上电极组件和下电极组件；
7.升降装置，用于使所述上电极组件上下运动；
8.限位组件，所述上电极组件通过所述限位组件与所述腔室盖选择性地进行限位，其中，所述限位组件用于在开关所述腔室盖的过程中使所述上电极组件处于限位状态。
9.可选地，所述限位组件包括与所述上电极组件固定连接的中间件和将所述中间件限位于所述腔室盖上的限位单元。
10.可选地，所述腔室顶盖上设置有与所述中间件对应的通孔，所述中间件穿设于所述通孔中并可在通孔中上下移动。
11.可选地，所述中间件穿设于所述通孔，所述中间件与所述通孔之间具有间隙以允
许所述中间件在所述通孔的径向方向移动。
12.可选地，所述中间件的顶端设置有第一螺纹柱，所述连接单元为与所述第一螺纹柱匹配的螺母，所述螺母的径向尺寸大于所述通孔。
13.可选地，在所述腔室盖处于关闭状态且所述升降装置将所述上电极组件升到最高位置时，所述第一螺纹柱的最低位置处的螺纹不高于所述通孔的上表面。
14.可选地，所述中间件的底端设置有第二螺纹柱，所述上电极组件设置有与所述第二螺纹柱对应的螺纹孔。
15.可选地，还包括波纹管，所述波纹管套设于所述中间件并且所述波纹管的两端分别连接所述腔室盖和所述上电极组件。
16.可选地，所述限位组件包括位置传感装置、限位锁止单元和限位连接单元，其中，所述限位锁止单元设置和所述限位连接单元分别设置在所述腔室盖和所述上电极组件，所述位置传感装置件用于检测上电极组件的位置，所述限位锁止单元根据检测的位置信息锁止所述限位连接单元。
17.可选地，所述位置信息为所述上电极组件的位置高于取放所述下电极组件上的晶圆时所述上电极组件的位置。
18.可选地，限位组件为伸缩元件，所述伸缩元件两端分别固定连接于所述上电极组件和所述腔室盖，所述伸缩元件可在伸缩到预定位置后自动锁止。
19.可选地，所述限位组件为螺栓，所述腔室盖上设置有通孔，所述上电极组件设置有与所述通孔对应并且与所述螺栓匹配的螺纹孔，所述螺栓的头部尺寸大于所述通孔。
20.可选地，所述限位组件还用于在所述刻蚀设备处于工艺状态时处于非限位状态。
21.可选地，所述升降装置设置在所述上电极组件的下方。
22.可选地，所述限位组件的数量至少为两个，所述限位组件在所述腔室盖上均匀分布。
23.可选地，还包括供应管路，所述腔室盖的中心设置有管路孔，所述供应管路穿过所述管路孔并与所述上电极组件中部的接口连接。
24.可选地，所述腔室盖和所述腔室壁之间设置有开盖机构，所述开盖机构的一端与所述腔室盖直接固定连接，另一端与所述腔室壁相对固定连接。
25.本实用新型至少具有以下优点之一：本技术通过设置限位组件，用于在开关所述腔室盖的过程中将上电极组件限位于腔室盖，使所述腔室盖和所述上电极组件保持一定程度的相对固定，进而在开关腔过程中避免断水断气，极大的提高了边缘刻蚀设备的使用效率。
附图说明
26.图1为本实用新型一实施例提供的一种边缘刻蚀设备的结构示意图；
27.图2为本实用新型一实施例提供的一种边缘刻蚀设备处于限位状态的结构示意图；
28.图3为本实用新型一实施例提供的一种边缘刻蚀设备处于开腔状态的示意图。
29.图4为本实用新型另一实施例提供的一种边缘刻蚀设备的示意图。
30.图5为本实用新型又一实施例提供的一种边缘刻蚀设备的示意图。
31.图6为本实用新型再一实施例提供的一种边缘刻蚀设备的示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种边缘刻蚀设备作进一步详细说明。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。
33.如图1所示，是本技术提出的一种等离子体边缘刻蚀设备的结构示意图，该等离子体边缘刻蚀设备包括至少由腔室盖120和腔室壁140组成的等离子体处理腔室，在等离子体处理腔室内设置有相对的上电极组件110和下电极组件160。其中，下电极组件160用于在边缘刻蚀时支撑晶圆，上电极组件120上设置有与下电极组件相对的等离子体区域限制元件，在该等离子体区域限制元件的作用下可以避免在边缘刻蚀时等离子体进入晶圆的中心区域。在进行边缘刻蚀时，由于上电极组件110和下电极组件160之间的间隙很小，不足以取放晶圆。因此，为了便于取放晶圆，该等离子体刻蚀设备还包括升降装置150，用以在取放晶圆时使上电极组件110上升，在边缘刻蚀时使上电极组件110下降至与下电极组件160保持一定的间隙。此外，该等离子体边缘刻蚀设备还包括限位组件130，该限位组件130可选择性地将上电极组件110限位在腔室盖120，这里的限位指的是将上电极组件110固定于或被支撑于腔室盖120。显然，为了在开腔维护的过程中避免断水断气，该限位组件130在开关腔室盖120的过程中使上电极组件110处于限位状态。
34.在一些实施例中，升降装置150设置于上电极组件110的下方，更具体的，升降装置150包括多个升降组件，每一升降组件定位安装于下电极组件160的周围，升降组件的一端安装于腔室的底部，另一端从上电极组件110的下方支撑上电极组件110。每一升降组件顶部都设置有定位销与上电极组件配合，由此对上电极组件110进行定位，确保上电极组件110与下电极组件160的对中。
35.在一些实施例中，为了便于供水供气，在腔室盖的中间区域开设有管路孔，供水供气的供应管路穿过该通孔与上电极组件110中部的上表面的接口连接，供应管路的另一端与供应源180连接。由此，限位组件130就需要设置在上电极组件110的边缘区域，为了保持限位组件130的受力均匀，优选地，该限位组件130的数量至少为两个，并均匀地设置在上电极组件110上表面，优选地，限位组件130的位置也相对于腔室盖120均匀分布。
36.在一些实施例中，该刻蚀设备还包括开盖机构，该开盖机构170设置于腔室盖120与腔室壁140之间，并且该开盖机构170的一端与腔室盖120固定连接，另一端与腔室壁140固定连接。在开腔的过程中，开盖机构170使腔室盖120向上升起至一定位置，然后带动腔室盖120相对于腔室壁140转动一定角度，以便于对上电极组件110进行维护。关腔的过程与之相反，由此可以保证上电极组件110在整个开关腔过程中，限位组件130的受力保持相对稳定，不会发生突变。
37.在一些实施例中，该限位组件130在刻蚀设备处于工艺状态时使上电极组件110处于非限位状态。但是，容易理解的，限位组件130可以将上电极组件110限位在多个位置，即具有多个限位状态，如，在开关腔的过程中时，将上电极组件110限位在一个位置，优选地，这个位置距离腔室盖120较近，以减少在开关腔过程中上电极组件110晃动；在边缘刻蚀过程中，将上电极组件110限位在距离下电极组件160一定间距的位置，优选地，该位置距离下电极组件160较近，以尽可能的限制等离子体进入到晶圆中心区域。
38.请继续参见图1，在一些实施例中，限位组件130包括与上电极组件110固定连接的中间件132和将该中间件132限位于腔室盖120上的限位单元。容易理解地，该中间件132设置于上电极组件110的上表面，该中间件132可以与上电极组件110一体制造，也可以为一个单独的部件，通过常见的紧固方式固定安装于上电极组件110上表面。该限位单元可以是一个独立的元件，在需要将上电极组件110限位于腔室盖120时，通过人工的方式将其安装于中间件132进行限位。在一些情况下，该限位单元也可以是一个可控制的模块，在接收到信号后将中间件132限位于腔室盖110。
39.在一些实施例中，腔室盖120上设置有与中间件132相对应的通孔，并且中间件132穿设于该通孔中。在刻蚀设备刻蚀工艺过程中，该中间件132可在该通孔内上下移动。优选地，该中间件132可在该通孔中沿该通孔的径向方向进行移动，即该通孔的尺寸大于中间件132的对应尺寸。如此，在上电极组件110与下电极组件160没有对中时，可通过调整该中间件132来使上电极组件110与下电极组件160对中，例如，在上电极组件110与升降装置150顶部的定位销未能定位安装时，通过移动中间件132来促使升降装置150的定位销实现定位。
40.在一些实施例中，中间件132的两端都设置有螺纹柱，其中，中间件132的下端设置有第二螺纹柱，上电极组件110的上表面设置有与该第二螺纹柱对应的螺纹孔。中间件132的上端设置有第一螺纹柱，限位单元为与第一螺纹柱匹配的螺母，该螺母的尺寸大于腔室盖120上通孔的直径。请参见图2，图2为限位组件将上电极组件110限位在腔室盖120上的结构示意图。具体地，在需要开腔进行维护时，升降装置150驱动上电极组件110上升到最高位置，优选地，该最高位置高于上电极组件110上升至取放晶圆时所处的位置，该最高位置可以为上电极组件110的上表面距离腔室盖120的下表面0-10mm时上电极组件110所处的位置。但考虑到腔室需要保持真空，因此，该刻蚀设备还包括套设于各个中间件132的波纹管，该波纹管的两端分别连接腔室盖120和上电极组件110。该波纹管的两端可以连接在上电极组件110的上表面和腔室盖120的下表面，此时由于波纹管占据了一定空间，上电极组件的最高位置可以为上电极组件110的上表面距离腔室盖120的下表面0-10mm以外的其他合适位置，如15mm。容易理解的，当上电极组件110的上表面与腔室盖120的下表面距离较小时，上电极组件110的上表面或腔室盖120的下表面上设置有用于缓冲的弹性元件，优选地，该弹性元件为设置在各个波纹管内的橡胶环。当上电极组件110上升到最高位置后，升降装置150将上电极组件110保持在此高度，中间件132穿过腔室盖120上的通孔，并且至少部分第一螺纹柱高于腔室盖120的上表面。此时将螺母拧在该第一螺纹柱上，由此将上电极组件110限位与腔室盖120，使得所述上电极组件110和所述腔室盖120之间地位置相对固定。优选地，为了保证在开腔过程中减少上电极组件110与腔室盖120发生相对位移，这样的相对位移会导致上电极组件110与腔室盖120发生碰撞，在腔室盖处于关闭状态时且升降装置150将上电极组件110上升到最高位置时，第一螺纹柱的最低位置处的螺纹不高于通孔的上
表面，由此，在拧紧螺母的过程中，上电极组件110就会由腔室盖120支撑或紧固。如图3所示，在开腔时，限位组件130将上电极组件110限位于腔室盖120，开盖机构170将腔室盖120顶升到上电极组件110整体高于腔室壁140后，上电极组件110可相对于腔室壁140旋转以便对等离子体处理腔室进行维护。由此，可以看出，在整个开腔过程中，上电极组件110与腔室盖120保持在限位装置，从而避免了上电极组件110与腔室盖120之间的相对运动，即避免了供水供气的管路发生泄露，进而不需要断开水和气。
41.请继续参考图4，在一些实施例中，限位组件为一个螺栓230，在腔室盖120上设置有通孔，上电极组件110设置有与螺栓230匹配的螺纹孔，并且该通孔与螺纹孔位置对应，在进行限位的时候，该螺栓230穿过通孔并拧紧在螺纹孔上。容易理解的，螺栓的长度决定在限位状态下上电极组件110与腔室盖120之间的间隙，即对限位的效果有影响，在实际使用时，可根据实际需要进行选用。
42.请继续参考图5，在一些实施例中，限位组件包括位置传感装置331、限位锁止单元332和限位连接单元330，位置传感装置331用于检测上电极组件110上升的位置信息，优选地，该位置传感装置331设置于腔室壁的上部靠近腔室盖120的位置，位置传感装置331可以为红外位置传感器，当然，也可以为其他形式的传感器，如当上电极组件110上升到某一位置后即触发某一信号，这样的信号即可反应上电极组件110现在的位置。限位锁止单元332设置在腔室盖120上，限位连接单元330设置在上电极组件110上，当然，限位锁止单元限位332和限位连接单元330也可以互换位置，即锁止单元设置332和限位连接单元330分别设置在腔室盖110和上电极组件120，本实施方式不以此为限。在使用过程中，位置传感装置331检测到上电极组件110上升至某一位置后，向限位锁止单元331传输该位置信息，限位锁止单元331根据检测的位置信息锁止限位连接单元330。限位锁止单元331包括一个可以移动的锁止销，限位链接单元330上设置有与该锁止销匹配的孔，在进行锁止限位时，锁止销插入限位连接单元330的孔进行限位。本实施例不以此为限，锁止方式也可采用其他方式。
43.请继续参考图6，限位组件为伸缩元件430，该伸缩元件430两端分别固定连接于上电极组件110和腔室盖120，该伸缩元件430可在伸缩到某一位置后进行自动锁止，其中，上电极组件110的升降对应于伸缩元件430的伸缩。这样的锁止可以根据检测的位置信息致动该伸缩单元430内部的锁止元件进行锁止，也可以为纯机械结构实现，如类似于圆珠笔上按压开关的机构，本实施方式不以此为限。在本实施例中，该边缘刻蚀设备正常取放晶圆时，上电极组件110上升的高度不足以触发该伸缩元件430进行自动锁止。当需要开腔进行维护时，升降装置150使上电极组件110上升超过取放晶圆的最高位置后继续上升至某一位置，触发该伸缩元件430进行锁止，从而实现将上电极组件110限位于腔室盖120上。
44.综上所述，本技术通过设置限位组件，将上电极组件限位至腔室盖，使所述腔室盖和所述上电极组件保持一定程度的相对固定，进而在开关腔过程中避免断水断气，极大的提高了边缘刻蚀设备的使用效率。
45.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，并且在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合，这样组合而成的技术方案也应视为本实用新型所记载的技术方案。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：
1.一种等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，包括：等离子体处理腔室，所述等离子体处理腔室包括腔室盖和腔室壁；位于所述等离子体处理腔室内且相对设置的上电极组件和下电极组件；升降装置，用于使所述上电极组件上下运动；限位组件，所述上电极组件通过所述限位组件与所述腔室盖选择性地进行限位，其中，所述限位组件用于在开关所述腔室盖的过程中使所述上电极组件处于限位状态。2.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述限位组件包括与所述上电极组件固定连接的中间件和将所述中间件限位于所述腔室盖上的限位单元。3.如权利要求2所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述腔室盖上设置有与所述中间件对应的通孔，所述中间件穿设于所述通孔中并可在通孔中上下移动。4.如权利要求3所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述中间件穿设于所述通孔，所述中间件与所述通孔之间具有间隙以允许所述中间件在所述通孔的径向方向移动。5.如权利要求3所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述中间件的顶端设置有第一螺纹柱，所述限位单元为与所述第一螺纹柱匹配的螺母，所述螺母的径向尺寸大于所述通孔。6.如权利要求5所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，在所述腔室盖处于关闭状态且所述升降装置将所述上电极组件升到最高位置时，所述第一螺纹柱的最低位置处的螺纹不高于所述通孔的上表面。7.如权利要求5所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述中间件的底端设置有第二螺纹柱，所述上电极组件设置有与所述第二螺纹柱对应的螺纹孔。8.如权利要求3所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，还包括波纹管，所述波纹管套设于所述中间件并且所述波纹管的两端分别连接所述腔室盖和所述上电极组件。9.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述限位组件包括位置传感装置、限位锁止单元和限位连接单元，其中，所述限位锁止单元设置和所述限位连接单元分别设置在所述腔室盖和所述上电极组件，所述位置传感装置用于检测上电极组件的位置，所述限位锁止单元用于根据检测的位置信息锁止所述限位连接单元。10.如权利要求9所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述位置信息为所述上电极组件的位置高于取放所述下电极组件上的晶圆时所述上电极组件的位置。11.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，限位组件为伸缩元件，所述伸缩元件两端分别固定连接于所述上电极组件和所述腔室盖，所述伸缩元件可在伸缩到预定位置后自动锁止。12.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述限位组件为螺栓，所述腔室盖上设置有通孔，所述上电极组件设置有与所述通孔对应并且与所述螺栓匹配的螺纹孔。13.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述限位组件还用于在所述刻蚀设备处于工艺状态时使上电极组件处于非限位状态。14.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述升降装置设置在所述上电极组件的下方。15.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述限位组件的数量至
少为两个，所述限位组件均匀的设置上电极组件的上表面。16.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，还包括供应管路，所述腔室盖的中心设置有管路孔，所述供应管路穿过所述管路孔并与所述上电极组件中部的接口连接。17.如权利要求1所述的等离子体边缘刻蚀设备，其特征在于，所述腔室盖和所述腔室壁之间设置有开盖机构，所述开盖机构的一端与所述腔室盖直接固定连接，另一端与所述腔室壁相对固定连接。

技术总结
本实用新型公开了一种等离子体边缘刻蚀设备，其包括：等离子体处理腔室，所述等离子体处理腔室包括腔室盖和腔室壁；位于所述等离子体处理腔室内且相对设置的上电极组件和下电极组件；升降装置，用于使所述上电极组件上下运动；限位组件，所述上电极组件通过所述限位组件与所述腔室盖选择性地进行限位，其中，所述限位组件用于在开关所述腔室盖的过程中使所述上电极组件处于限位状态。本实用新型通过设置限位组件将上电极组件限位在腔室盖，避免在开腔时上电极组件相对于腔室盖之间的不规则晃动，这样的晃动会影响供水供气管路的连接稳定性，带来漏水漏气的风险。带来漏水漏气的风险。带来漏水漏气的风险。


技术研发人员：王恒阳 连增迪
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：2022.12.19
技术公布日：2023/9/3