CN111725110B - 半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体加工设备，包括腔体；支架，支架设置于腔体的侧壁上；密封圈，密封圈设置于支架上；介质窗，介质窗设置于密封圈上；传热部，传热部环绕介质窗设置，且传热部通过柔性连接部与支架相连，传热部能够推动柔性连接部压缩或拉伸，以使传热部可随介质窗移动；加热部，加热部环绕设置于传热部背离介质窗的一侧。本发明的传热部可随介质窗移动，以使传热部与介质窗能够处于相对静止的状态，进而能够防止传热部磨损介质窗，以提高介质窗的使用寿命。

Description

半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体加工设备技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备。
背景技术
在半导体加工设备中，通常将射频电源提供的射频能量传输到反应腔室中，以此电离高真空状态下的特殊气体(如氩气Ar、氦气He、氮气N2或氢气H2等)，从而产生含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与置于反应腔室并暴露在等离子体环境下的晶圆之间发生各种物理和化学反应，从而使晶圆表面的性能产生变化，进而完成晶圆的刻蚀工艺。
在反应腔室每次刻蚀之前，反应腔室的温度控制对刻蚀工艺的结果起着至关重要的作用，其直接影响到刻蚀速率的均匀性和刻蚀关键尺寸的均匀性。在对反应腔室的介质窗进行温度控制的过程中，通常在介质窗的周向方向上包裹有加热装置，从而通过加热装置在圆周方向对介质窗进行加热，以使介质窗的温度达到工艺要求温度。
目前的半导体加工设备中，介质窗通常支撑于密封圈上，在进行刻蚀工艺的过程中，反应腔室与外界环境之间会产生压力差，从而导致介质窗会压缩密封圈，以使介质窗相对于半导体加工设备的支架产生移动，从而使得介质窗易磨损，进而会影响介质窗的使用寿命。
发明内容
本发明公开一种观察窗组件及半导体加工设备，以解决现有的半导体加工设备中对介质窗的加热方式容易造成介质窗磨损的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种半导体加工设备，包括：
腔体；
支架，所述支架设置于所述腔体的侧壁上；
密封圈，所述密封圈设置于所述支架上；
介质窗，所述介质窗设置于所述密封圈上；
传热部，所述传热部环绕所述介质窗设置，且所述传热部通过柔性连接部与所述支架相连，所述传热部能够推动所述柔性连接部压缩或拉伸，以使所述传热部可随所述介质窗移动；
加热部，所述加热部环绕设置于所述传热部背离所述介质窗的一侧。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的半导体加工设备中，传热部通过柔性连接部与支架相连，此种情况下，由于柔性连接部的柔性变形能力，以使传热部能够移动，从而在介质窗产生振动的情况下，传热部可随介质窗移动，以使传热部与介质窗能够处于相对静止的状态，进而能够防止传热部磨损介质窗，以提高介质窗的使用寿命。
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为本发明实施例公开的半导体加工设备的剖视图；
图2为本发明实施例公开的半导体加工设备在另一种视角下的剖视图；
图3为本发明实施例公开的半导体加工设备中的柔性连接部的剖视图；
图4为本发明实施例公开的半导体加工设备中的传热部的结构示意图；
图5为本发明实施例公开的半导体加工设备中的传热部在另一视角下的结构示意图。
附图标记说明：
100-腔体；
200-支架、210-避让间隙；
300-密封圈；
400-介质窗；
500-传热部、510-传热本体、520-第一翻边、530-第二翻边、540-第四翻边、541-定位槽；
600-柔性连接部、610-第一连接件、620-弹性件、630-第二连接件；
700-加热部；
800-第一螺栓；
900-支撑件。
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5所示，本发明实施例公开一种半导体加工设备，所公开的半导体加工设备包括腔体100、支架200、密封圈300、介质窗400、传热部500和加热部700。
腔体100能够为半导体加工设备的其他构件提供安装位置，同时，晶圆可以在腔体100中进行相应的物理化学反应。
支架200设置于腔体100的侧壁上，支架200能够使得半导体加工设备的其他部件便于装配。密封圈300设置于支架200上，介质窗400设置于密封圈300上，介质窗400可以具有透光性，以便于工作人员观察腔体100内晶圆的反应情况，同时，密封圈300能够使得介质窗400与腔体100之间具有较好的密封效果，从而能够更好地提高晶圆的生产良率。
通常情况下，在半导体加工设备每次刻蚀之前，需要对半导体加工设备的温度进行控制，以使刻蚀速率的均匀性和刻蚀关键尺寸的均匀性较好。由于介质窗400的壁厚以及直径较大，且导热系数较小，因此，对介质窗400的温度控制至关重要，目前技术中，通常在介质窗400的周向上包裹有加热装置，从而通过加热装置在圆周方向对介质窗400进行加热，以使介质窗400的温度达到工艺要求温度。但是，通常情况下，加热装置需要做接地处理，即加热装置的一端需要固定于半导体加工设备的支架200，基于此，当介质窗400产生移动时，介质窗400与加热装置之间将会产生相对移动，从而使得加热装置容易磨损介质窗400，进而会影响介质窗400的使用寿命。
而本申请实施例中，传热部500环绕介质窗400设置，且传热部500通过柔性连接部600与支架200相连，具体的，传热部500可以通过柔性连接部600与支架200电连接，在此种情况下，传热部500能够推动柔性连接部600压缩或拉伸，以使传热部500可随介质窗400移动，从而使得传热部500与介质窗400能够处于相对静止的状态。可选地，传热部500可以为环状结构件，从而能够更好地包裹介质窗400，以使传热部500与介质窗400之间的连接效果较好。
与此同时，柔性连接部600使得传热部500能够实现接地。可选地，柔性连接部600朝向传热部500的端面可以设置有第一镀镍区域，第一镀镍区域可以与传热部500接触，柔性连接部600朝向支架200的端面可以设置有第二镀镍区域，第二镀镍区域可以与支架200上的第三镀镍区域接触，从而实现对传热部500的接地处理。此种方式能够使得传热部500的接地效果较好。
需要说明的是，传热部500可以通过粘接、焊接或螺纹连接等方式环绕介质窗400设置，以使传热部500与介质窗400之间的连接可靠性较好；或者，传热部500可以为柔性件，以使传热部500可以弹性夹紧于介质窗400上，从而提高传热部500与介质窗400之间的连接可靠性。当然，传热部500与介质窗400之间的连接方式还可以有多种，本发明实施例对此不做限制。
本申请实施中，为了防止传热部500与支架200产生干涉而影响传热部500的移动效果，传热部500与支架200之间可以设置有避让间隙210，以使传热部500能够稳定地随介质窗400移动，从而使得传热部500与介质窗400能够较容易处于相对静止的状态。
加热部700在通电的状态下能够产生热量，具体的，加热部700环绕设置于传热部500背离介质窗400的一侧，从而通过传热部500将热量导到介质窗400上，进而实现对介质窗400的温度控制。传热部500也能够防止加热部700与介质窗400直接接触而造成介质窗400的损伤。可选地，加热部700也可以为环状结构件，此种结构的加热部700能够更好地包裹传热部500，从而不仅对介质窗400的加热效果较好，还能够提高加热部700与传热部500的连接可靠性。
由上文可知，本发明实施例公开的半导体加工设备中，传热部500通过柔性连接部600与支架200相连，此种情况下，由于柔性连接部600的柔性变形能力，以使传热部500能够移动，从而在介质窗400产生振动的情况下，传热部500可随介质窗400移动，以使传热部500与介质窗400能够处于相对静止的状态，进而能够防止传热部500磨损介质窗400，以提高介质窗400的使用寿命，而且也使得加热部700通过传热部500能够对介质窗400起到较好的加热效果。
本发明实施例中，可选地，柔性连接部600可以包括依次相连的第一连接件610、弹性件620和第二连接件630，请参考图3。柔性连接部600可以通过第一连接件610与传热部500相连，柔性连接部600可以通过第二连接件630与支架200相连，传热部500可推动弹性件620压缩或拉伸。此种情况下，第一连接件610和第二连接件630使得柔性连接部600与传热部500或支架200之间的连接更容易，还能够提高柔性连接部600与传热部500或支架200之间的连接可靠性；同时，第一连接件610和第二连接件630处于弹性件620的两端，也能够更好地限制弹性件620，以使弹性件620能够对传热部500产生更稳定的弹性力，进而使得传热部500能够更好地随介质窗400移动。
进一步地，为了便于传热部500与支架200之间的连接，传热部500可以包括传热本体510和第一翻边520，传热本体510可以环绕设置于介质窗400的外侧壁，以使传热本体510能够加热介质窗400，第一翻边520可以设置于传热本体510的外侧，且第一翻边520可以沿远离介质窗400的方向延伸，第一连接件610可以与第一翻边520相连。此种情况下，第一翻边520相当于传热本体510上的凸出结构，从而使得第一连接件610与传热部500更容易连接，也能够提高第一连接件610与传热部500的连接可靠性。
与此同时，为了使得传热部500与支架200之间的连接效果更好，第一翻边520的数量可以为多个，多个第一翻边可以环绕介质窗400的外侧壁均匀分布，相应地，柔性连接部600的数量也可以为多个，每个柔性连接部600与相对应的第一翻边520相连，以提高传热部500与支架200的连接稳定性。例如，在具体的加工过程中，为了满足工作需要，第一翻边520的数量可以为4～8个，且第一翻边520的延伸长度可以为15～25mm，第一翻边520的宽度可以为5～10mm，第一翻边520的厚度可以为1～3mm。
当然，第一连接件610与第一翻边520可以通过粘接、焊接或螺纹连接等方式相连，可选地，第一连接件610与第一翻边520可以通过第一螺栓800相连。具体的，第一连接件610上可以开设有第一螺纹孔，第一翻边520可以开设有第一通孔，第一螺栓800的螺帽可以与第一通孔背离第一螺纹孔的一端限位配合，第一螺栓800的螺栓主体可以穿过第一通孔，且与第一螺纹孔可以螺纹连接。此种方式能够提高第一连接件610与第一翻边520之间的连接可靠性，同时，第一连接件610与第一翻边520还可以通过第一螺栓800实现电连接，从而还能够提高第一连接件610与第一翻边520的电连接稳定性。
相应地，为了使得柔性连接部600更容易连接于支架200，半导体加工设备还可以包括支撑件900，支撑件900可以设置于支架200，柔性连接部600的第二连接件630可以固定于支撑件900。此种情况下，支撑件900不仅便于柔性连接部600的连接，同时，还能够防止柔性连接部600对支架200上的其他部件造成干扰。
当然，第二连接件630与支撑件900可以通过粘接、焊接或螺纹连接等方式相连，可选地，第二连接件630与支撑件900可以通过第二螺栓相连，具体的，第二连接件630上可以开设有第二螺纹孔，支撑件900可以开设有第二通孔，第二螺栓的螺帽可以与第二通孔背离第二螺纹孔的一端限位配合，第二螺栓的螺栓主体可以穿过第二通孔，且与第二螺纹孔可以螺纹连接。此种方式能够提高第二连接件630与支撑件900之间的连接可靠性，同时，第二连接件630与支撑件900还可以通过第二螺栓实现电连接，从而还能够提高第二连接件630与支撑件900的电连接稳定性。同时，支撑件900与支架200之间可以具有间隙，从而便于实现上述连接方式。
可选地，弹性件620可以为波纹管。波纹管具有强度高、抗压耐冲击等特性，从而不仅能够提高柔性连接部600的使用寿命，也能够对传热部500产生较好的弹性力。当然，弹性件620也可以为螺旋弹簧、弹片等其他具有弹性的部件，本发明实施例对此不做限制。可选地，波纹管可以为多个波纹焊接薄片组成，本发明实施例中，为了提升弹性件620的弹性效果，波纹焊接薄片的厚度可以为0.1～1mm，波纹焊接薄片的数量可以为2～10个，以使弹性件620的弹性位移量可以为1～2mm，从而使得弹性件620能够对传热部500产生更稳定的弹性力。
本发明公开的实施例中，可选地，传热部500可以通过多个柔性连接部600与支架200相连，且多个柔性连接部600可以沿传热部500的周向均匀分布。此种方式不仅能够更好地提升传热部500与支架200的连接可靠性，还能够使得柔性连接部600对传热部500产生更稳定的弹性力，从而能够更好地保证传热部500随介质窗400移动，进而能够更好地防止传热部500磨损介质窗400。
本发明实施例中，传热部500可以包括传热本体510和第二翻边530，传热本体510可以环绕设置于介质窗400的外侧壁，以使传热本体510能够加热介质窗400，第二翻边530可以设置于传热本体510的内侧，且第二翻边530可以覆盖于介质窗400背离密封圈300的部分端面。此种情况下，传热部500与介质窗400之间的接触面积较大，从而能够提升传热部500与介质窗400的连接可靠性，以使传热部500更容易随介质窗400移动，进而能够更好地防止传热部500与介质窗400之间产生相对移动而磨损介质窗400。同时，此种方式也使得传热部500对介质窗400的导热效果更好，以提高介质窗400的加热效果。
进一步地，第二翻边530的数量可以为多个，多个第二翻边530可以沿传热部500的周向间隔分布，此种情况下，传热部500与介质窗400之间的接触面积更大，从而能够更好地提升传热部500与介质窗400的连接可靠性，以使传热部500更容易随介质窗400移动，进而能够更好地防止传热部500与介质窗400之间产生相对移动而磨损介质窗400。例如，为了满足工作需要，第二翻边530的数量可以为4个，且第二翻边530的延伸长度可以为10～30mm，第二翻边530的宽度可以为5～20mm，第二翻边530的厚度可以为1～3mm。
当然，优选地，传热部500可以包括传热本体510、第二翻边530以及上文所述的第一翻边520，从而能够使得传热部500具有更好的实用性，以使传热部500不仅对介质窗400具有较好的传热效果，也能够使得传热部500更容易连接于支架200或介质窗400。
本发明实施例中，传热部500还可以包括传热本体510、第三翻边和第四翻边540，传热本体510环绕设置于介质窗400的外侧壁，以使传热本体510能够加热介质窗400，第三翻边和第四翻边540均可以设置于传热本体510的外侧，第三翻边与第四翻边540可以沿介质窗400的厚度方向依次分布，且第三翻边和第四翻边540均可以沿远离介质窗400的方向延伸，请再次参考图1，加热部700可以处于第三翻边与第四翻边540之间。此种情况下，第三翻边和第四翻边540能够对加热部700起到定位的作用，以提高加热部700的安装可靠性。当然，第三翻边可以为上文中的第一翻边520。可选地，第三翻边和第四翻边的数量均可以为多个，多个第三翻边和多个第四翻边均可以沿传热本体510的周向均匀分布，此种方式能够提高加热部700的安装稳定性。例如，为了满足工作需要，第三翻边和第四翻边的数量可以为4个，且第三翻边和第四翻边的延伸长度均可以为15～25mm，第三翻边和第四翻边的宽度均可以为20～30mm，第三翻边和第四翻边的厚度均可以为1～3mm。
进一步地，第四翻边540朝向第三翻边的一侧可以开设有定位槽541，加热部700的部分可以处于定位槽541内。此种情况下，定位槽541能够更好地定位加热部700，以使加热部700能够更好地贴紧于传热部500，从而使得加热部700通过传热部500能够对介质窗400起到更好的加热效果。
本发明实施例中，上文任一实施例所述的传热部500可以为一体折弯成型件。此种情况下，不仅便于传热部500的加工成型，而且，传热部500为一体折弯成型件还能够使得传热部500上的各部件的导热系数一致，从而使得传热部500能够对介质窗400的各个位置均匀导热，以使介质窗400的加热效果较好。
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 (11)

1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：
腔体(100)；
支架(200)，所述支架(200)设置于所述腔体(100)的侧壁上；
密封圈(300)，所述密封圈(300)设置于所述支架(200)上；
介质窗(400)，所述介质窗(400)设置于所述密封圈(300)上；
传热部(500)，所述传热部(500)环绕所述介质窗(400)设置，且所述传热部(500)通过柔性连接部(600)与所述支架(200)相连，所述传热部(500)能够推动所述柔性连接部(600)压缩或拉伸，以使所述传热部(500)可随所述介质窗(400)移动；
加热部(700)，所述加热部(700)环绕设置于所述传热部(500)背离所述介质窗(400)的一侧；
所述传热部(500)包括传热本体(510)和第二翻边(530)，所述传热本体(510)环绕设置于所述介质窗(400)的外侧壁，所述第二翻边(530)设置于所述传热本体(510)的内侧，且所述第二翻边(530)覆盖于所述介质窗(400)背离所述密封圈(300)的部分端面。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述柔性连接部(600)包括依次相连的第一连接件(610)、弹性件(620)和第二连接件(630)，所述第一连接件(610)与所述传热部(500)相连，所述第二连接件(630)与所述支架(200)相连，所述传热部(500)可推动所述弹性件(620)压缩或拉伸。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述传热部(500)还包括第一翻边(520)，所述传热本体(510)环绕设置于所述介质窗(400)的外侧壁，所述第一翻边(520)设置于所述传热本体(510)的外侧，且所述第一翻边(520)沿远离所述介质窗(400)的方向延伸，所述第一连接件(610)与所述第一翻边(520)相连。
4.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一连接件(610)与所述第一翻边(520)通过第一螺栓(800)相连。
5.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括支撑件(900)，所述支撑件(900)设置于所述支架(200)上，所述第二连接件(630)固定于所述支撑件(900)上。
6.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述弹性件(620)为波纹管。
7.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述传热部(500)通过多个所述柔性连接部(600)与所述支架(200)相连，且多个所述柔性连接部(600)沿所述传热部(500)的周向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二翻边(530)的数量为多个，多个所述第二翻边(530)沿所述传热部(500)的周向间隔分布。
9.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述传热部(500)还包括第三翻边和第四翻边(540)，所述传热本体(510)环绕设置于所述介质窗(400)的外侧壁，所述第三翻边和所述第四翻边(540)均设置于所述传热本体(510)的外侧，所述第三翻边与所述第四翻边(540)沿所述介质窗(400)的厚度方向依次分布，且所述第三翻边和所述第四翻边(540)均沿远离所述介质窗(400)的方向延伸，所述加热部(700)处于所述第三翻边与所述第四翻边(540)之间。
10.根据权利要求9所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第四翻边(540)朝向所述第三翻边的一侧开设有定位槽(541)，所述加热部(700)的部分处于所述定位槽(541)内。
11.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述传热部(500)为一体折弯成型件。
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