半导体工艺设备的上电极组件及半导体工艺设备的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备的上电极组件及半导体工艺设备。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，智能手机、平板电脑等电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的产品。这些电子产品内部包括有许多半导体芯片，而半导体芯片的主要制造材料就是晶圆。晶圆需要刻蚀出线路图案，通常采用半导体工艺设备对晶圆进行刻蚀。
3.半导体工艺设备包括工艺腔室和上电极组件，工艺腔室包括腔室本体和介质窗，介质窗设置于腔室本体的顶部。在工艺腔室工作过程中，等离子体会轰击介质窗，因此造成介质窗的温度升高，而介质窗的温度升高容易对晶圆的刻蚀造成不良影响，因此在工艺过程中，需要对介质窗的温度进行控制。
4.相关技术中，介质窗位于上电极组件的外壳的底部，上电极组件的外壳的侧壁上开设有进气孔，冷却气体通过外壳侧壁上的进气孔进入到外壳内，然后吹到介质窗的表面，从而对介质窗进行冷却。
5.然而，进气孔设置于外壳体侧壁上，因此进气孔位于介质窗的一侧，此时，介质窗靠近进气孔的一侧的温度降低速率快，远离进气孔的一侧的温度降低速率较慢，因此造成介质窗的温度均匀性较差。


技术实现要素：

6.本发明公开一种半导体工艺设备的上电极组件及半导体工艺设备，以解决介质窗的温度均匀性较差的问题。
7.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
8.一种半导体工艺设备的上电极组件，设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室上，所述上电极组件包括外壳，所述工艺腔室的介质窗位于所述外壳的底部，所述上电极组件还包括均流件；
9.所述均流件设置于所述外壳的内腔中，所述均流件位于所述介质窗的上方，所述均流件中开设有进气腔，所述进气腔与控温气体的供气源相连通，所述进气腔用于通入所述控温气体，所述均流件开设有与所述进气腔相连通的多个第一通孔，所述第一通孔与所述介质窗相对设置，所述进气腔与所述内腔通过多个所述第一通孔相连通。
10.一种半导体工艺设备，包括上述的上电极组件。
11.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
12.本发明公开的上电极组件中，均流件设置于外壳的内腔中，均流件中设置有进气腔，进气腔与控温气体的供气源相连通，均流件开设有与进气腔连通的多个第一通孔，多个第一通孔与介质窗相对设置，进气腔与外壳的内腔通过多个第一通孔相连通。此时，控温气体通入进气腔中，然后经过第一通孔进入到内腔中，控温气体流动至介质窗的上方，从而对
介质窗的温度进行调节。此方案中，由于第一通孔与介质窗相对，因此第一通孔位于介质窗的正上方的位置，第一通孔与介质窗各分度圆之间的距离相差不大，因此控温气体能够从介质窗的正上方均匀的吹至介质窗的表面，从而使得介质窗各区域的温差较小，进而提高介质窗的温度均匀性。
附图说明
13.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：
14.图1为本发明实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；
15.图2为本发明实施例公开的上电极组件中均流件的结构示意图；
16.图3为本发明实施例公开的上电极组件中均流件的仰视图；
17.图4为本发明实施例公开的上电极组件中均流件的剖视图；
18.图5为图4的局部放大图；
19.图6为本发明实施例公开的半导体工艺设备的部分部件的结构示意图；
20.图7为图6的剖视图；
21.图8和图9为本发明实施例公开的上电极组件中进气件的结构示意图。
22.附图标记说明：
23.100-上电极组件、110-外壳、111-出气孔、120-均流件、120a-进气腔、120b-第一通孔、120c-第二通孔、121-第一板体、122-第二板体、130-进气件、131-固定件、1311-第三通孔、132-进气管、140-射频线圈、150-第一密封圈、
24.200-介质窗、
25.300-腔室本体。
具体实施方式
26.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。
27.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。
28.如图1～图9所示，本发明实施例公开一种上电极组件，该上电极组件100设置于半导体工艺设备的工艺腔室上，上电极组件包括外壳110，工艺腔室的介质窗200位于外壳110的底部。所公开的上电极组件还包括均流件120。
29.均流件120设置于外壳110的内腔中，均流件120位于介质窗200的上方。均流件120中开设有进气腔120a，进气腔120a与控温气体的供气源相连通。进气腔120a用于通入控温气体。控温气体可以为温度较高的加热气体，也可以为温度较低的冷却气体，控温气体的具体类型可以根据介质窗200的控温需求选择。均流件120开设有与进气腔120a相连通的多个第一通孔120b，第一通孔120b与介质窗200相对设置，进气腔120a与内腔通过多个第一通孔120b相连通。
30.此时，由于均流件120位于介质窗200的上方，且均流件120上开设的多个第一通孔
120b与介质窗200相对，因此均流件120至少部分位于介质窗200的正上方，也就是均流件120中开设有第一通孔120b的区域位于介质窗200的正上方，也就是，多个第一通孔120b位于均流件120的正上方。
31.介质窗200具体的控温过程中，当介质窗200温度发生变化时，例如，介质窗200温度升高时，需要通入冷却气体对其进行冷却，此时，控温气体可以为冷却气体，控温气体通入进气腔120a中，然后经过多个第一通孔120b进入到内腔中，控温气体流动至介质窗200的上方，从而对介质窗200的进行冷却，以调节介质窗200的温度。
32.本技术公开的实施例中，由于第一通孔120b与介质窗200相对，因此第一通孔120b位于介质窗200的正上方的位置，第一通孔120b与介质窗200各分度圆之间的距离相差不大，因此控温气体能够从介质窗200的正上方均匀的吹至介质窗200的表面，从而使得介质窗200各区域的温差较小，进而提高介质窗200的温度均匀性。
33.可选地，均流件120还可以开设有与进气腔120a相连通的第二通孔120c，第二通孔120c可以与进气腔120a相连通，此时，供气源通过第二通孔120c与进气腔120a相连通。
34.上述实施例中，上电极组件100还可以包括射频线圈140和固定射频线圈140的固定板，射频线圈140和固定板均位于外壳110内，射频线圈140固定在固定板上，射频线圈140位于固定板和介质窗200之间。射频线圈140和固定板的结构与作用为本领域的公知常识，本文不作赘述。本技术公开的均流件120可以位于射频线圈140和介质窗200之间。此时，均流件120容易与射频线圈140发生干涉。另外，均流件120还容易对射频线圈140的射频进行阻隔，从而容易影响工艺腔室的工艺性能。
35.为此，在另一种可选的实施例中，射频线圈140固定于均流件120上，射频线圈140位于均流件120的下方。此方案中，均流件120既能够通入控温气体对介质窗200进行控温，还能够用于固定射频线圈140，因此上电极组件100可以省去固定板，此时均流件120充当固定板，因此射频线圈140与均流件120不会发生干涉。同时，均流件120位于射频线圈140的上方，均流件120不会阻碍射频线圈140的射频，从而不会影响工艺腔室的工艺性能。
36.另外，均流件120充当固定板，因此上电极组件100仅设置均流件120即可，无需再额外设置固定板，从而简化上电极组件100的结构，使得上电极组件100的结构更加的简单、紧凑。
37.在另一种可选的实施例中，在沿外壳110的高度方向上，进气腔120a的中心轴线与介质窗200的中心轴线相重合，多个第一通孔120b可以沿进气腔120a的中心轴线对称分布。外壳110的高度方向也就是垂直于介质窗200的方向。上述的进气腔120a的中心轴线为进气腔120a竖直方向的中心轴线。介质窗200的中心轴线也为介质窗200的竖直方向的中心轴线。
38.此方案中，多个第一通孔120b沿进气腔120a的中心轴线对称分布，也就是多个第一通孔120b沿介质窗200的中心轴线对称分布，因此多个第一通孔120b能够更加均匀的与介质窗200相对，从而进一步提高介质窗200的温度均匀性。
39.可选地，在沿外壳110的高度方向上，进气腔120a的投影轮廓可以为圆形，此时进气腔120a的腔形为圆柱形结构。当然，进气腔120a还可以为其他结构本文不作限制。具体地，均流件120的长度可以为500mm，宽度可以为400mm，厚度可以为20mm。进气腔120a的高度可以为12mm，直径可以为360mm。第一通孔120b的直径可以为4mm，当然均流件120、进气腔
120a和第一通孔120b的尺寸还可以为其他数值，本文不作限制。
40.由于均流件120中开设有进气腔120a，因此均流件120为中空结构，中空结构脱模难度大，从而造成均流件120的制作难度较大。
41.基于此，在另一种可选的实施例中，均流件120可以包括第一板体121和第二板体122，第一板体121可以开设有凹槽，第二板体122可以封盖凹槽的槽口，凹槽可以与第二板体122围成进气腔120a，多个第一通孔120b可以贯穿凹槽的槽底。此方案中，均流件120分为两部分，第二板体122封盖在第一板体121的开设的凹槽的槽口，从而形成进气腔120a。第一板体121为敞口结构，因此便于脱模，从而使得均流件120的制作难度较小。
42.可选地，第一板体121和第二板体122可以通过螺栓、磁吸、卡接、焊接等方式连接，当然，还可以通过其他方式连接，本文不作限制。
43.进一步地，凹槽的槽口边缘可以开设有环绕凹槽的环形凹部，环形凹部可以与凹槽相连通，第二板体122的部分可以位于环形凹部内。此方案中，第二板体122的部分位于环绕凹部内，从而使得第一板体121和第二板体122的堆叠高度降低，进而减小均流板的整体厚度，从而减小均流件120对外壳110的内腔在高度方向上的占用。
44.在另一种可选的实施例中，环形凹部或第二板体122中的一者可以开设有密封槽，密封槽环绕凹槽设置，密封槽内设置有第一密封圈150，第一板体121和第二板体122可以通过第一密封圈150密封连接。此方案中，第一板体121和第二板体122通过第一密封圈150密封连接，从而提高了第一板体121和第二板体122之间的密封性能，从而防止控温气体从第一板体121和第二板体122之间的缝隙泄露，进而提高了第一板体121和第二板体122之间的密封性能。
45.在另一种可选的实施例中，第二通孔120c可以开设在均流件120的侧壁上。上电极组件100还可以包括进气件130，进气件130可以包括固定件131和进气管132，固定件131可以与均流板密封连接，固定件131可以开设有第三通孔1311，第三通孔1311可以与第二通孔120c相对设置，进气管132的一端可以与供气源相连通，进气管132的另一端可以通过第三通孔1311穿入第二通孔120c内，供气源可以通过进气管132和第二通孔120c与进气腔120a相连通。此方案中，进气管132的部分插入第二通孔120c内，从而提高了气体输送的密封性能，防止控温气体在传输的过程中泄露。
46.可选地，固定件131与均流件120之间可以设置有第二密封圈，固定件131与均流件120可以通过第二密封圈密封连接。第二密封圈环绕进气管132设置，此时第二密封圈能够防止固定件131和均流件120之间漏气，从而提高了固定件131与均流件120之间的密封性能。
47.在另一种方案中，固定件131与均流件120可以通过螺栓连接，当然，固定件131与均流件120还可以通过其他方式连接，本文不作限制。
48.在另一种可选的实施例中，外壳110可以开设有安装孔，固定件131可以位于安装孔内，均流件120的边缘可以与外壳110相接触，均流件120可以与外壳110相连接。此方案中，均流件120可以延伸至外壳110的内侧壁的边缘，从而便于均流件120与外壳110相连接。
49.在另一种可选的实施例中，外壳110相对的两个侧壁上可以均开设有出气孔111，外壳110相对的两个侧壁上的出气孔111相对设置。
50.此方案中，外壳110的两侧出气，控温气体在换热后，从两侧流出，从而形成了均匀
的气体流场，进一步能够提高介质窗200的温度均匀性。
51.进一步地，外壳110的每个侧壁上的出气孔111的数量均可以为多个，多个出气孔111阵列排布。此时，能够提高气体的流动速率，从而能够提高介质窗200的换热效率。
52.基于本技术上述任一实施例的上电极组件100，本技术实施例还公开一种半导体工艺设备，所公开半导体工艺设备具有上述任一实施例的上电极组件100。
53.所述半导体工艺设备还包括工艺腔室，工艺腔室可以包括介质窗200和腔室本体300，腔室本体300为上电极组件100和介质窗200提供安装基础。上电极组件100和介质窗200均位于腔室本体300的顶部。
54.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。
55.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。

技术特征：
1.一种半导体工艺设备的上电极组件，设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室上，所述上电极组件(100)包括外壳(110)，所述工艺腔室的介质窗(200)位于所述外壳(110)的底部，其特征在于，所述上电极组件还包括均流件(120)；所述均流件(120)设置于所述外壳(110)的内腔中，所述均流件(120)位于所述介质窗(200)的上方，所述均流件(120)中开设有进气腔(120a)，所述进气腔(120a)与控温气体的供气源相连通，所述进气腔(120a)用于通入所述控温气体，所述均流件(120)开设有与所述进气腔(120a)相连通的多个第一通孔(120b)，所述第一通孔(120b)与所述介质窗(200)相对设置，所述进气腔(120a)与所述内腔通过多个所述第一通孔(120b)相连通。2.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述上电极组件(100)还包括射频线圈(140)，所述射频线圈(140)位于所述内腔中，且固定于所述均流件(120)上，所述射频线圈(140)位于所述均流件(120)的下方。3.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，在沿所述外壳(110)的高度方向上，所述进气腔(120a)的中心轴线与所述介质窗(200)的中心轴线相重合，所述多个第一通孔(120b)沿所述进气腔(120a)的中心轴线对称分布。4.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述均流件(120)包括第一板体(121)和第二板体(122)，所述第一板体(121)开设有凹槽，所述第二板体(122)封盖所述凹槽的槽口，所述凹槽与所述第二板体(122)围成所述进气腔(120a)，多个所述第一通孔(120b)贯穿所述凹槽的槽底。5.根据权利要求4所述的上电极组件，其特征在于，所述凹槽的槽口边缘开设有环绕所述凹槽的环形凹部，所述环形凹部与所述凹槽相连通，所述第二板体(122)的部分位于所述环形凹部内。6.根据权利要求5所述的上电极组件，其特征在于，所述环形凹部或所述第二板体(122)中的一者开设有密封槽，所述密封槽环绕所述凹槽设置，所述密封槽内设置有第一密封圈(150)，所述第一板体(121)和所述第二板体(122)通过所述第一密封圈(150)密封连接。7.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述均流件(120)的侧壁上开设有与所述进气腔(120a)相连通的第二通孔(120c)，所述第二通孔(120c)与所述进气腔(120a)相连通；所述上电极组件还包括进气件(130)，所述进气件(130)包括固定件(131)和进气管(132)，所述固定件(131)与所述均流件(120)密封连接，所述固定件(131)开设有第三通孔(1311)，所述第三通孔(1311)与所述第二通孔(120c)相对设置，所述进气管(132)的一端与所述供气源相连通，所述进气管(132)的另一端通过所述第三通孔(1311)穿入所述第二通孔(120c)内，所述供气源通过所述进气管(132)和所述第二通孔(120c)与所述进气腔(120a)相连通。8.根据权利要求7所述的上电极组件，其特征在于，所述外壳(110)开设有安装孔，所述固定件(131)位于所述安装孔内，所述固定件(131)与所述均流件(120)之间设置有第二密封圈，所述固定件(131)与所述均流件(120)通过所述第二密封圈密封连接，所述均流件(120)的边缘与所述外壳(110)相接触，所述均流件(120)与所述外壳(110)相连接。9.根据权利要求1所述的上电极组件，其特征在于，所述外壳(110)相对的两个侧壁上
均开设有出气孔(111)，所述外壳(110)相对的两个侧壁上的出气孔(111)相对设置；所述外壳(110)的每个侧壁上的所述出气孔(111)的数量均为多个，所述多个出气孔(111)阵列排布。10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的上电极组件。

技术总结
本发明公开一种半导体工艺设备的上电极组件及半导体工艺设备，上电极组件设置于所述半导体工艺设备的工艺腔室上，所述上电极组件包括外壳，工艺腔室的介质窗位于所述外壳的底部，所述上电极组件还包括均流件；所述均流件设置于所述外壳的内腔中，所述均流件位于所述介质窗的上方，所述均流件中开设有进气腔，所述进气腔与控温气体的供气源相连通，所述进气腔用于通入所述控温气体，所述均流件开设有与所述进气腔相连通的多个第一通孔，所述第一通孔与所述介质窗相对设置，所述进气腔与所述内腔通过多个所述第一通孔相连通。上述方案能够解决介质窗的温度均匀性较差的问题。解决介质窗的温度均匀性较差的问题。解决介质窗的温度均匀性较差的问题。


技术研发人员：白玉蕾
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8