CN113611588A - 一种可增加等离子密度的icp等离子体刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，涉及半导体制造技术领域，所述卡块的内壁固定连接有滑块，所述转块的表面开设有螺旋槽，所述滑块与所述螺旋槽滑动连接，所述机体的内壁设置有用于对所述基片进行遮挡的遮挡机构。本发明具备了通过螺旋槽的设置，使基片可以进行旋转，使得离子体可较为均匀的在基片的表面进行轰击，刻蚀效果更佳，同时配合吹风部件和换热部件对氮气散热法没有散发完成的热量，进行再次散热，且通过将挡板先旋转，再进行横移，使得不仅可对基片进行遮挡，同时挡板在运动的过程中，不会占据较多的空间，具备实用性更佳的效果。

Description

一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体为一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备。

背景技术

蚀刻应用于半导体制造中，ICP等离子体又叫感应耦合等离子体。

如中国专利CN202011300038.2公开的一种ICP等离子体刻蚀机，包括机体，机体的上表面固定安装有连通管，连通管的两侧固定安装有进气口，机体、连通管、进气口相连通，机体的顶端固定安装有铁芯，铁芯的外部固定套接有导线，机体内部的上部固定套接有屏蔽管，屏蔽管的外部固定套接有耦合线圈，该ICP等离子体刻蚀机，通过在增加耦合线圈电流以提高等离子密度时，由于导线此时电流随着耦合线圈同时增加，使得铁芯磁力增加，此时由于基片底座从受力平衡到受到向上的吸引力，使得基片底座向上运动，使得在增加等离子密度的同时缩短等离子运动的距离，继而将等离子之间碰撞的几率降低，使得刻蚀效果增加。

但上述引用文件中装置在刻蚀过程，可能出现离子体不均匀的在基片的表面进行轰击，致使刻蚀作业效果不佳的情况，同时机体在长时间使用时的，散热效果不佳，可能导致装置不能运转的情况出现，同时在设置挡板对不稳定的离子束进行遮挡时，往往需要较大的旋转区域，浪费了机体较多的空间，致使实用性不佳，从而本发明在所引用对比文件的原有设备上对此作出改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，具备了通过螺旋槽的设置，使基片可以进行旋转，使得离子体可较为均匀的在基片的表面进行轰击，刻蚀效果更佳，同时配合吹风部件和换热部件对氮气散热法没有散发完成的热量，进行再次散热，且通过将挡板先旋转，再进行横移，使得不仅可对基片进行遮挡，同时挡板在运动的过程中，不会占据较多的空间，具备实用性更佳的效果，解决了可能出现离子体不均匀的在基片的表面进行轰击，致使刻蚀作业效果不佳的情况，同时机体在长时间使用时的，散热效果不佳，可能导致装置不能运转的情况出现，同时在设置挡板对不稳定的离子束进行遮挡时，往往需要较大的旋转区域，浪费了机体较多的空间，致使实用性不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，包括机体、进气口、耦合线圈、基片、散热管、弹簧和基片底座，所述机体的内壁开设有固定口，所述弹簧的上表面设置有连接块，所述连接块的上表面定轴转动连接有转块，所述转块的上表面与所述基片底座的下表面固定连接，所述转块的表面套接有卡块，所述卡块的表面与所述固定口的内壁固定连接，所述卡块的内壁固定连接有滑块，所述转块的表面开设有螺旋槽，所述滑块与所述螺旋槽滑动连接，所述机体的内壁设置有用于对所述基片进行遮挡的遮挡机构。

可选的，所述遮挡机构包括电动推杆，所述电动推杆的侧面与所述机体的侧面固定连接，所述机体的右侧开设有用于所述电动推杆的伸缩部穿过且与之滑动的滑口，所述电动推杆的伸缩部固定连接有支撑块，所述支撑块的左侧通过支架铰接有挡板，还包括转动部件。

可选的，所述机体的侧面设置有监控设备，所述机体的侧面设置有吹风部件。

可选的，所述吹风部件包括吸热片，所述吸热片设置在所述机体的侧面，所述机体的侧面固定连接有壳体，所述壳体的内壁设置有风机，所述壳体的侧面开设有出气口，所述壳体的右侧设置有防尘罩。

可选的，所述机体的表面设置有换热部件。

可选的，所述换热部件包括换热箱，所述换热箱的上表面与所述机体的下表面固定连接，所述换热箱的内壁设置有水箱，所述水箱的一端通过水泵固定连通有换热管，所述换热管呈缠绕状并设置有多个拐角，所述换热管的端部与所述水箱的另一端固定连通，所述换热箱的内壁设置有制冷片。

可选的，所述转动部件包括固定板，所述固定板的右侧固定连接有连接杆，所述连接杆的右侧与所述机体的内壁固定连接，所述固定板的表面开设有弧形槽和横向槽，所述弧形槽和所述横向槽相连通，所述挡板的表面固定连接有滑柱一和滑柱二，所述滑柱一和滑柱二分别与所述弧形槽和横向槽的内壁滑动连接。

可选的，所述机体的内壁设置有稳定筒，所述稳定筒的内部设置有圆球，所述稳定筒的下表面开设有出气孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

一、本发明通过磁场吸引基片底座向上移动，通过基片底座的向上移动，带动转块向上移动，通过转块向上移动，且由于滑块与螺旋槽的滑动关系，且滑块的位置被固定，使得转块相对于卡块发生旋转并上移，通过卡块的旋转，带动基片发生旋转，相较于一般的装置只带动卡块进行上移的方式，本方式，通过基片的边上移边旋转，使得离子体较为均匀的在基片的表面进行轰击，避免因离子体的分布不均匀，致使刻蚀作业的效果不佳的情况。

二、本发明通过电动推杆伸缩部的运转，进而使得挡板以滑柱二为圆心发生偏转，当滑柱一进入横向槽内时，带动挡板横向移动，遮挡住基片，本方式，通过将挡板先转动再平移，通过此种方式，一方面通过遮挡住基片，使得在离子束稳定后，才解除挡板对基片的遮挡，提高了刻蚀的质量，与刻蚀作业的效率，本方式在使用时，旋转收缩在机体的内壁处，不影响刻蚀的效果，使用者的使用进行遮挡，实用性更佳，通过设置监控设备，便于使用者对刻蚀作业进行实时监控，避免装置在长时间的使用时，因温度过高等一系列因素的影响，致使装置不能运转的情况，使用者可根据监控设备及时的采取措施。

三、本发明通过设置吸热片，可将耦合线圈工作时产生的热量吸至吸热片上，再通过风机对吸热片进行散热，加快吸热片表面的空气流速，使得本装置在长时间使用时，产生的等离子体也较为稳定，水箱内的冷却水通过水泵注入换热管内，对基片底座、散热管和和机体的下部进行换热作业，换热完成后并重新注水箱内，以达到循环换热效果，本方式通过增设换热部件，避免因散热管散热不及时或散热效果减弱时，高温可能会传递至机体上，进而影响本装置的正常运转的情况。

四、本发明通过设置圆球，使得由进气口向机体 内通入刻蚀气体时，经过圆球，圆球之间形成间歇，供气体流入，因此当气体流出稳定筒时，刻蚀气体可均匀地分散开来，而且气压也可平均分布，如此可得到良好的刻蚀工艺均匀性。

附图说明

图1为本发明结构的第一状态主视图；

图2为本发明卡块、转块、滑块、螺旋槽结构的正视图；

图3为本发明换热部件结构的仰视剖视图；

图4为本发明结构的轴测图；

图5为本发明结构的第二状态正视图。

图中：1、机体；2、进气口；3、耦合线圈；4、基片；5、散热管；6、弹簧；7、基片底座；8、固定口；9、卡块；10、转块；11、滑块；12、螺旋槽；13、电动推杆；14、挡板；15、监控设备；16、吸热片；17、壳体；18、风机；19、出气口；20、防尘罩；21、换热箱；22、水箱；23、水泵；24、换热管；25、制冷片；31、支撑块；32、固定板；33、连接杆；34、弧形槽；35、横向槽；36、滑柱一；37、滑柱二；38、稳定筒；39、圆球；40、出气孔；100、连接块。

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。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，包括机体1、进气口2、耦合线圈3、基片4、散热管5、弹簧6和基片底座7，所述机体1的内壁开设有固定口8，所述弹簧6的上表面设置有连接块100，所述连接块100的上表面定轴转动连接有转块10，所述转块10的上表面与所述基片底座7的下表面固定连接，所述转块10的表面套接有卡块9，所述卡块9的表面与所述固定口8的内壁固定连接，所述卡块9的内壁固定连接有滑块11，所述转块10的表面开设有螺旋槽12，所述滑块11与所述螺旋槽12滑动连接，所述机体1的内壁设置有用于对所述基片4进行遮挡的遮挡机构，通过进气口2中向机体1 内通入刻蚀气体，同时ICP射频电源产生高密度等离子体，且在机体1内产生磁场，当磁性增大，而弹簧6的弹性力不足以抵消磁力时，磁场吸引基片底座7向上移动，通过基片底座7的向上移动，带动转块10向上移动，通过转块10向上移动，且由于滑块11与螺旋槽12的滑动关系，且滑块11的位置被固定，使得转块10相对于卡块9发生旋转并上移，通过卡块9的旋转，带动基片4发生旋转，相较于一般的装置只带动卡块9进行上移的方式，本方式，通过基片4的上移和旋转，使得离子体较为均匀的在基片4的表面进行轰击，避免因离子体的分布不均匀，致使刻蚀作业的效果不佳的情况，通过设置遮挡机构，本方式，通过将遮挡机构先转动再平移，通过此种方式，一方面通过遮挡住基片4，使得在离子束稳定后，才解除遮挡机构对基片4的遮挡，提高了刻蚀的质量，与刻蚀作业的效率，同时通过此种转动和平移的方式，相较于常见的直接转动进行遮挡的方式，常见的方式，通常需要较大的转动区域，因此需要使用者制造机体1时，制造较大的区域，供遮挡机构转动，浪费了多余的物力，实用性不佳，本方式在使用时，旋转收缩在机体1的内壁处，不影响刻蚀的效果，使用者的使用进行遮挡，实用性更佳，通过设置监控设备15，便于使用者对刻蚀作业进行实时监控，避免装置在长时间的使用时，因温度过高等一系列因素的影响，致使装置不能运转的情况，使用者可根据监控设备15及时的采取措施。

进一步的，所述遮挡机构包括电动推杆13，所述电动推杆13的侧面与所述机体1的侧面固定连接，所述机体1的右侧开设有用于所述电动推杆13的伸缩部穿过且与之滑动的滑口，所述电动推杆13的伸缩部固定连接有支撑块31，所述支撑块31的左侧通过支架铰接有挡板14，还包括转动部件，通过电动推杆13伸缩部的运转，带动支撑块31和挡板14横向移动。

进一步的，所述机体1的侧面设置有监控设备15，所述机体1的侧面设置有吹风部件，通过设置监控设备15，便于使用者对刻蚀作业进行实时监控，避免装置在长时间的使用时，因温度过高等一系列因素的影响，致使装置不能运转的情况，使用者可根据监控设备15及时的采取措施。

进一步的，所述吹风部件包括吸热片16，所述吸热片16设置在所述机体1的侧面，所述机体1的侧面固定连接有壳体17，所述壳体17的内壁设置有风机18，所述壳体17的侧面开设有出气口19，所述壳体17的右侧设置有防尘罩20，通过设置吸热片16，可将耦合线圈3工作时产生的热量吸至吸热片16上，再通过风机18对吸热片16进行散热，加快吸热片16表面的空气流速，并设置防尘罩20，避免外界的灰尘侵入壳体17内部，使得本装置在长时间使用时，产生的等离子体也较为稳定，保证了装置的正常使用。

进一步的，所述机体1的表面设置有换热部件。

进一步的，所述换热部件包括换热箱21，所述换热箱21的上表面与所述机体1的下表面固定连接，所述换热箱21的内壁设置有水箱22，所述水箱22的一端通过水泵23固定连通有换热管24，所述换热管24呈缠绕状并设置有多个拐角，所述换热管24的端部与所述水箱22的另一端固定连通，所述换热箱21的内壁设置有制冷片25，水箱22内的冷却水通过水泵23注入换热管24内，对基片底座7、散热管5和和机体1的下部进行换热作业，且换热管24为多个拐角的设置，增大了与机体1的接触面积，换热效果更佳，且换热过后通过制冷片25对高温的冷却水进行降温，并重新注水箱22内，以此往复，以达到循环换热效果，因一般的装置仅通过氮气从散热管5输入对基片底座7进行散热，但长时间的使用时，散热效果不佳，散热时间较长，本方式通过增设换热部件，避免因散热管5散热不及时或散热效果减弱时，高温可能会传递至机体1上，进而影响本装置的正常运转的情况。

进一步的，所述转动部件包括固定板32，所述固定板32的右侧固定连接有连接杆33，所述连接杆33的右侧与所述机体1的内壁固定连接，所述固定板32的表面开设有弧形槽34和横向槽35，所述弧形槽34和所述横向槽35相连通，所述挡板14的表面固定连接有滑柱一36和滑柱二37，所述滑柱一36和滑柱二37分别与所述弧形槽34和横向槽35的内壁滑动连接，通过电动推杆13伸缩部的运转，且由于滑柱一36与弧形槽34的滑动配合，以及滑柱二37与横向槽35右端的抵压关系，进而使得挡板14以滑柱二37为圆心发生偏转，当滑柱一36进入横向槽35内时，通过电动推杆13的继续运转，带动挡板14横向移动，遮挡住基片4。

进一步的，所述机体1的内壁设置有稳定筒38，所述稳定筒38的内部设置有圆球39，所述稳定筒38的下表面开设有出气孔40，通过设置圆球39，使得由进气口2向机体1 内通入刻蚀气体时，经过圆球39，圆球39之间形成间歇，供气体流入，因此当气体流出稳定筒38时，刻蚀气体可均匀地分散开来，而且气压也可平均分布，如此可得到良好的刻蚀工艺均匀性。

工作原理：该可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备使用时，蚀刻应用于半导体制造中，ICP等离子体又叫感应耦合等离子体，本装置在使用时，通过进气口2中向机体1内通入刻蚀气体，同时ICP射频电源产生高密度等离子体，且在机体1内产生磁场，当磁性增大，而弹簧6的弹性力不足以抵消磁力时，磁场吸引基片底座7向上移动，通过基片底座7的向上移动，带动转块10向上移动，通过转块10向上移动，且由于滑块11与螺旋槽12的滑动关系，且滑块11的位置被固定，使得转块10相对于卡块9发生旋转并上移，通过卡块9的旋转，带动基片4发生旋转，相较于一般的装置只带动卡块9进行上移的方式，本方式，通过基片4的上移和旋转，使得离子体较为均匀的在基片4的表面进行轰击，避免因离子体的分布不均匀，致使刻蚀作业的效果不佳的情况；

通过电动推杆13伸缩部的运转，且由于滑柱一36与弧形槽34的滑动配合，以及滑柱二37与横向槽35右端的抵压关系，进而使得挡板14以滑柱二37为圆心发生偏转，当滑柱一36进入横向槽35内时，通过电动推杆13的继续运转，带动挡板14横向移动，遮挡住基片4，本方式，通过将挡板14先转动再平移，通过此种方式，一方面通过遮挡住基片4，使得在离子束稳定后，才解除挡板14对基片4的遮挡，提高了刻蚀的质量，与刻蚀作业的效率，同时通过此种转动和平移的方式，相较于常见的直接转动进行遮挡的方式，常见的方式，通常需要较大的转动区域，因此需要使用者制造机体1时，制造较大的区域，供挡板14转动，浪费了多余的物力，实用性不佳，本方式在使用时，旋转收缩在机体1的内壁处，不影响刻蚀的效果，使用者的使用进行遮挡，实用性更佳，通过设置监控设备15，便于使用者对刻蚀作业进行实时监控，避免装置在长时间的使用时，因温度过高等一系列因素的影响，致使装置不能运转的情况，使用者可根据监控设备15及时的采取措施；

通过设置吸热片16，可将耦合线圈3工作时产生的热量吸至吸热片16上，再通过风机18对吸热片16进行散热，加快吸热片16表面的空气流速，并设置防尘罩20，避免外界的灰尘侵入壳体17内部，使得本装置在长时间使用时，产生的等离子体也较为稳定，保证了装置的正常使用，水箱22内的冷却水通过水泵23注入换热管24内，对基片底座7、散热管5和和机体1的下部进行换热作业，且换热管24为多个拐角的设置，增大了与机体1的接触面积，换热效果更佳，且换热过后通过制冷片25对高温的冷却水进行降温，并重新注水箱22内，以此往复，以达到循环换热效果，因一般的装置仅通过氮气从散热管5输入对基片底座7进行散热，但长时间的使用时，散热效果不佳，散热时间较长，本方式通过增设换热部件，避免因散热管5散热不及时或散热效果减弱时，高温可能会传递至机体1上，进而影响本装置的正常运转的情况；

通过设置圆球39，使得由进气口2向机体1 内通入刻蚀气体时，经过圆球39，圆球39之间形成间歇，供气体流入，因此当气体流出稳定筒38时，刻蚀气体可均匀地分散开来，而且气压也可平均分布，如此可得到良好的刻蚀工艺均匀性；

本装置相较于一般的装置，本装置更具实用性，一般的刻蚀设备，在刻蚀过程，可能出现离子体不均匀的在基片4的表面进行轰击，致使刻蚀作业的效果不佳的情况，同时机体1在长时间使用时的，散热效果不佳，可能出现装置不能运转的情况，同时在设置挡板14对不稳定的离子束进行遮挡时，往往需要较大的旋转区域，浪费了机体1较多的空间，致使实用性不佳，本装置通过螺旋槽12的设置，使基片4可以进行旋转，使得离子体可较为均匀的在基片4的表面进行轰击，刻蚀效果更佳，同时配合吹风部件和换热部件对氮气散热法没有散发完成的热量，进行再次散热，且通过将挡板14先旋转，再进行横移，使得不仅可对基片4进行遮挡，同时挡板14在运动的过程中，不会占据较多的空间，具备实用性更佳的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，包括机体（1）、进气口（2）、耦合线圈（3）、基片（4）、散热管（5）、弹簧（6）和基片底座（7），其特征在于：所述机体（1）的内壁开设有固定口（8），所述弹簧（6）的上表面设置有连接块（100），所述连接块（100）的上表面定轴转动连接有转块（10），所述转块（10）的上表面与所述基片底座（7）的下表面固定连接，所述转块（10）的表面套接有卡块（9），所述卡块（9）的表面与所述固定口（8）的内壁固定连接，所述卡块（9）的内壁固定连接有滑块（11），所述转块（10）的表面开设有螺旋槽（12），所述滑块（11）与所述螺旋槽（12）滑动连接，所述机体（1）的内壁设置有用于对所述基片（4）进行遮挡的遮挡机构。

2.根据权利要求1所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述遮挡机构包括电动推杆（13），所述电动推杆（13）的侧面与所述机体（1）的侧面固定连接，所述机体（1）的右侧开设有用于所述电动推杆（13）的伸缩部穿过且与之滑动的滑口，所述电动推杆（13）的伸缩部固定连接有支撑块（31），所述支撑块（31）的左侧通过支架铰接有挡板（14），还包括转动部件。

3.根据权利要求1或2中任意一项所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述机体（1）的侧面设置有监控设备（15），所述机体（1）的侧面设置有吹风部件。

4.根据权利要求3所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述吹风部件包括吸热片（16），所述吸热片（16）设置在所述机体（1）的侧面，所述机体（1）的侧面固定连接有壳体（17），所述壳体（17）的内壁设置有风机（18），所述壳体（17）的侧面开设有出气口（19），所述壳体（17）的右侧设置有防尘罩（20）。

5.根据权利要求1或2中任意一项所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述机体（1）的表面设置有换热部件。

6.根据权利要求5所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述换热部件包括换热箱（21），所述换热箱（21）的上表面与所述机体（1）的下表面固定连接，所述换热箱（21）的内壁设置有水箱（22），所述水箱（22）的一端通过水泵（23）固定连通有换热管（24），所述换热管（24）呈缠绕状并设置有多个拐角，所述换热管（24）的端部与所述水箱（22）的另一端固定连通，所述换热箱（21）的内壁设置有制冷片（25）。

7.根据权利要求2所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述转动部件包括固定板（32），所述固定板（32）的右侧固定连接有连接杆（33），所述连接杆（33）的右侧与所述机体（1）的内壁固定连接，所述固定板（32）的表面开设有弧形槽（34）和横向槽（35），所述弧形槽（34）和所述横向槽（35）相连通，所述挡板（14）的表面固定连接有滑柱一（36）和滑柱二（37），所述滑柱一（36）和滑柱二（37）分别与所述弧形槽（34）和横向槽（35）的内壁滑动连接。

8.根据权利要求1所述的可增加等离子密度的ICP等离子体刻蚀设备，其特征在于：所述机体（1）的内壁设置有稳定筒（38），所述稳定筒（38）的内部设置有圆球（39），所述稳定筒（38）的下表面开设有出气孔（40）。

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