半导体工艺设备及其下电极结构的制作方法

本申请涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备及其下电极结构。

背景技术：

1、等离子体刻蚀是半导体行业广泛应用的刻蚀方法，就是利用射频电源使反应气体变成等离子，这些离子与晶圆的需刻蚀部位材料发生化学反应，形成挥发性反应物被去除，从而实现刻蚀。

2、如何在下电极内部的狭小空间布置下电极的三针结构，是晶圆升降的关键，也是决定工艺性能的关键。现有技术中下电极的三针结构在升降过程中可能造成晶圆发生倾斜。

3、因此，如何保证晶圆升降过程的水平度是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体工艺设备及其下电极结构，其能够保证晶圆升降过程中的水平度。

2、为实现本申请的目的而提供一种下电极结构，用于半导体工艺腔室，所述下电极结构包括基座、卡盘、顶针机构以及射频馈入机构，

3、其中，

4、所述卡盘设置于所述基座上方，用于承载晶圆；

5、所述基座包括基座本体，所述基座本体内部形成有容置空腔，所述顶针机构包括顶针、顶针支架和中心导向轴，所述中心导向轴固定设置于所述容置空腔内，所述顶针支架能够沿所述中心导向轴升降以带动所述顶针升降，所述中心导向轴与所述卡盘同轴设置；

6、所述射频馈入机构穿过所述容置空腔且与所述卡盘下表面的中央相连，所述射频馈入机构在所述容置空腔内倾斜设置以避让所述中心导向轴。

7、在一些实施例中，所述顶针机构还包括第一连接件，所述射频馈入机构包括馈入棒和接地筒，所述馈入棒与所述接地筒同轴设置；

8、所述基座本体的顶部具有接地板，所述接地筒与所述接地板下表面的中央相连，所述第一连接件固定在所述接地板的下表面，并位于所述接地筒的一侧，所述中心导向轴上端与所述第一连接件固定连接，下端与所述顶针支架可移动地连接，用于为所述顶针支架的升降过程导向。

9、在一些实施例中，所述顶针机构还包括第一驱动件、升降连接件以及第一辅助导向轴；

10、所述第一驱动件的固定端与所述第一连接件相连，所述第一驱动件的驱动端与所述升降连接件相连；所述升降连接件与所述顶针支架固定连接，用于带动所述顶针升降；所述第一辅助导向轴位于所述第一驱动件远离所述中心导向轴的一侧，所述第一辅助导向轴的上端与所述第一连接件固定连接，所述第一辅助导向轴的下端与所述升降连接件可移动地连接，用于为所述升降连接件导向。

11、在一些实施例中，所述升降连接件位于所述顶针支架的下方；

12、所述升降连接件的中部设有用于与所述第一驱动件的活塞相连的连接孔，所述升降连接件还设有中心轴承和第一辅助轴承，二者分别与所述中心导向轴和第一辅助导向轴配合，所述顶针支架通过所述中心轴承与所述升降连接件相连。

13、在一些实施例中，所述顶针机构还包括用于连接所述顶针和所述顶针支架的高度调节结构；

14、所述高度调节结构包括调节块和调节螺钉，所述调节块安装在所述顶针支架上，所述顶针安装在所述调节块上，所述调节螺钉与所述顶针支架螺纹连接，用于推动所述调节块上升。

15、在一些实施例中，所述射频馈入机构穿过所述基座本体的侧壁与所述卡盘相连，所述接地筒包括与所述卡盘相连的竖接段、穿过所述基座本体的侧壁伸入所述容置空腔中的横接段以及位于所述竖接段和所述横接段之间的倾斜让位段；

16、所述第一驱动件位于所述竖接段的一侧，所述第一连接件包括第一连接段、第二连接段和位于二者之间的第一折弯段，其中，所述第一连接段连接所述第一驱动件和所述第一辅助导向轴，所述第一折弯段向下折弯，以避让所述竖接段，所述第二连接段位于所述第一折弯段远离所述第一连接段的一侧，并向所述卡盘的轴线延伸，以连接所述中心导向轴。

17、在一些实施例中，还包括屏蔽环机构，所述屏蔽环机构包括屏蔽环、支撑杆、屏蔽环支架以及中心驱动轴，所述基座本体的底板的中央设有安装孔，；

18、所述中心驱动轴可移动地安装在所述安装孔中，所述支撑杆围绕所述基座本体设置，用于支撑所述屏蔽环，所述屏蔽环支架位于所述基座本体的下方，所述中心驱动轴能够带动所述屏蔽环升降，所述中心驱动轴与所述卡盘同轴设置，且所述中心驱动轴与所述基座本体滑动密封连接。

19、在一些实施例中，所述屏蔽环机构还包括第二驱动件、第二连接件以及第二辅助导向轴；

20、所述第二连接件设置于所述容置空腔内，所述中心驱动轴的上端与所述第二连接件相连，所述中心驱动轴的下端与所述屏蔽环支架相连，所述第二驱动件设置在所述基座本体的底板上，所述第二驱动件的驱动端与所述第二连接件相连，用于带动所述屏蔽环支架升降。

21、在一些实施例中，所述屏蔽环机构还包括安装座，所述安装座与所述安装孔密封连接，所述安装座中设有与所述中心驱动轴配合的导向轴承；

22、所述中心驱动轴下端具有用于与所述屏蔽环支架相连的安装盘，所述安装盘和所述安装座之间具有围绕所述导向轴承设置的波纹管，用于所述中心驱动轴和所述安装座之间密封。

23、在一些实施例中，所述第二连接件包括第三连接段、第四连接段和位于二者之间的第二折弯段，其中，所述第三连接段与所述第二驱动件和所述第二辅助导向轴相连，所述第二折弯段向下折弯，以避让所述顶针机构，所述第四连接段位于所述第二折弯段远离所述第三连接段的一侧，并向所述卡盘的轴线延伸，以连接所述中心驱动轴。

24、本申请还提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和上述任意一种下电极结构。

25、本申请具有以下有益效果：

26、本申请提供的一种下电极结构，用于半导体工艺腔室下电极结构包括基座、卡盘、顶针机构以及射频馈入机构，其中，卡盘设置于基座上方，用于承载晶圆；基座包括基座本体，基座本体内部形成有容置空腔，顶针机构包括顶针、顶针支架和中心导向轴，中心导向轴固定设置于容置空腔内，顶针支架能够沿中心导向轴升降以带动顶针升降，中心导向轴与卡盘同轴设置；射频馈入机构穿过容置空腔且与卡盘下表面的中央相连，射频馈入机构在容置空腔内倾斜设置以避让中心导向轴。

27、射频馈入机构在容置空腔中倾斜设置，能够避让中心导向轴，使中心导向轴可与卡盘同轴设置。顶针机构升降的过程中，中心导向轴可使作用力分布在卡盘的轴线所在的直线上，因而使顶针机构对晶圆施加的作用力更加均匀，保证了晶圆升降过程的水平度。

28、本申请还提供了一种包括上述下电极结构的半导体工艺设备，并具有上述优点。

技术特征：

1.一种下电极结构，用于半导体工艺腔室，其特征在于，所述下电极结构包括基座、卡盘、顶针机构以及射频馈入机构，其中，

2.根据权利要求1所述的下电极结构，其特征在于，所述顶针机构还包括第一连接件，所述射频馈入机构包括馈入棒和接地筒，所述馈入棒与所述接地筒同轴设置；

3.根据权利要求2所述的下电极结构，其特征在于，所述顶针机构还包括第一驱动件、升降连接件以及第一辅助导向轴；

4.根据权利要求3所述的下电极结构，其特征在于，所述升降连接件位于所述顶针支架的下方；

5.根据权利要求1所述的下电极结构，其特征在于，所述顶针机构还包括用于连接所述顶针和所述顶针支架的高度调节结构；

6.根据权利要求3所述的下电极结构，其特征在于，所述射频馈入机构穿过所述基座本体的侧壁与所述卡盘相连，所述接地筒包括与所述卡盘相连的竖接段、穿过所述基座本体的侧壁伸入所述容置空腔中的横接段以及位于所述竖接段和所述横接段之间的倾斜让位段；

7.根据权利要求3至6任意一项所述的下电极结构，其特征在于，还包括屏蔽环机构，所述屏蔽环机构包括屏蔽环、支撑杆、屏蔽环支架以及中心驱动轴，所述基座本体的底板的中央设有安装孔；

8.根据权利要求7所述的下电极结构，其特征在于，所述屏蔽环机构还包括第二驱动件、第二连接件以及第二辅助导向轴；

9.根据权利要求7所述的下电极结构，其特征在于，所述屏蔽环机构还包括安装座，所述安装座与所述安装孔密封连接，所述安装座中设有与所述中心驱动轴配合的导向轴承；

10.根据权利要求8所述的下电极结构，其特征在于，所述第二连接件包括第三连接段、第四连接段和位于二者之间的第二折弯段，其中，所述第三连接段与所述第二驱动件和所述第二辅助导向轴相连，所述第二折弯段向下折弯，以避让所述顶针机构，所述第四连接段位于所述第二折弯段远离所述第三连接段的一侧，并向所述卡盘的轴线延伸，以连接所述中心驱动轴。

11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室和权利要求1至10任意一项所述的下电极结构。

技术总结
本申请提供一种半导体工艺设备及其下电极结构，下电极结构包括基座、卡盘、顶针机构以及射频馈入机构，其中，卡盘设置于基座上方，用于承载晶圆；基座包括基座本体，基座本体内部形成有容置空腔，顶针机构包括顶针、顶针支架和中心导向轴，中心导向轴固定设置于容置空腔内，顶针支架能够沿中心导向轴升降以带动顶针升降，中心导向轴与卡盘同轴设置；射频馈入机构穿过容置空腔且与卡盘下表面的中央相连。射频馈入机构在容置空腔内倾斜设置，能够避让中心导向轴，使中心导向轴可与卡盘同轴设置。顶针机构升降的过程中，中心导向轴可使作用力分布在卡盘的轴线所在的直线上，因而使顶针机构对晶圆施加的作用力更加均匀，保证了晶圆升降过程的水平度。

技术研发人员：姜艳杰,高瑞,王德志
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：20230228
技术公布日：2024/1/13