等离子体刻蚀设备、刻蚀机台及聚焦环顶升结构的制作方法

本技术涉及半导体加工设备，特别涉及一种等离子体刻蚀设备、刻蚀机台、及聚焦环及其顶升结构。

背景技术：

1、随着半导体器件的发展，晶片图形精度越来越高，逐步发展了一系列干法刻蚀技术。其中，电感耦合等离子体刻蚀(icp)是一种加工微纳结构的等离子刻蚀技术，具有刻蚀快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、断面轮廓可控性高、刻蚀表面平整度高等优点，目前被广泛应用。

2、icp设备中的刻蚀发生在真空反应腔室内，静电吸附卡盘放置在真空反应腔室中部的基座上，晶圆位于静电吸附卡盘的上表面，并且在晶圆的周边会安装有聚焦环来改变晶圆边缘区域等离子体鞘层的分布和形态。

3、聚焦环长期在充满刻蚀气体的等离子体中，上表面材料会被消耗，高度随之下降。聚焦环高度下降会带来一系列刻蚀参数的变化，较为严重的影响是产生晶圆边缘刻蚀路径倾斜现象，降低刻蚀均一性。在成熟的现有技术中，通过抬高聚焦环来补偿被刻蚀量是一种行之有效的方法。

4、聚焦环被顶升后，底部会产生一定的空间，如图1所示。随着工艺进程的不断发展，聚焦环顶升高度在不断的加高，底部空间不断加大，这又带来了一个新的问题：聚焦环底部过大的空间内极易产生电弧放电现象，瞬间产生高热，轻则在表面产生打火痕迹，严重时会造成聚焦环的碎裂。

技术实现思路

1、本实用新型的第一个目的在于提供一种聚焦环顶升结构，以使其能够避免聚焦环在抬升后底部过大的空间产生的电弧放电现象，从而避免产生打火痕迹或者聚焦环碎裂的问题。

2、本实用新型的第二个目的在于提供一种具备上述聚焦环顶升结构的刻蚀机台和等离子体刻蚀设备。

3、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

4、一种聚焦环顶升结构，用于具有多个层叠设置的环体的聚焦环的顶升，所述聚焦环顶升结构包括：

5、顶针构件，所述顶针构件包括多个与所述聚焦环的各个环体对应地传动连接的顶针；

6、变距传动机构，所述变距传动机构包括变距板以及传动杆，所述变距板上设置与各所述传动杆一一对应传动配合的传动结构，所述传动杆与所述顶针传动连接，所述传动杆远离所述顶针的一端与所述传动结构接触配合，各所述传动结构的传动比按照对应的所述环体在所述聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低；

7、定位构件，所述定位构件用于对各所述顶针和/或所述传动杆进行导向定位，以使各所述顶针沿所述聚焦环的轴向往复移动；

8、驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述变距板沿预设方向往复移动。

9、可选地，所述传动结构为变距槽口，所述传动杆底部设置随动轴，所述随动轴的轴线与所述传动杆的轴线相交，所述随动轴与所述变距槽口滑动配合，所述变距槽口的两端之间的连线与水平面的夹角的角度按照对应的所述环体在所述聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低。

10、可选地，所述定位构件设置导向孔以及与所述导向孔连通的导向槽，所述传动杆与所述导向孔滑动配合，所述随动轴从所述导向槽伸出与所述变距槽口接触配合。

11、可选地，所述传动结构为变距斜面，所述变距斜面与水平面之间的夹角的角度按照对应的所述环体在所述聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低。

12、可选地，所述聚焦环顶升结构还包括固定座，所述变距板可沿垂直于所述聚焦环的轴向往复移动地设置于所述固定座。

13、可选地，所述固定座与所述变距板这两者中的一者设置滑块，所述固定座与所述变距板这两者中的另一者设置导轨，所述滑块与所述导轨滑动配合以使所述变距板与所述固定座滑动连接。

14、可选地，所述传动杆包括杆体、定法兰以及波纹管，所述定法兰用于与刻蚀机台密封固定连接，所述杆体穿过所述定法兰与所述顶针构件传动连接，所述波纹管的两端分别与所述定法兰以及所述杆体的底座密封连接。

15、可选地，各所述顶针绕所述聚焦环的轴线沿周向间隔布置。

16、可选地，所述驱动装置为活塞缸；或者，所述驱动装置为直线电机；或者，所述驱动装置包括旋转电机以及传动结构。

17、可选地，所述聚焦环顶升结构还包括定位套轴，所述定位套轴用于与刻蚀机台固定连接，且所述定位套轴与所述顶针滑动配合，以对所述顶针进行导向定位。

18、一种刻蚀机台，包括如上任意一项所述的聚焦环顶升结构。

19、一种等离子体刻蚀设备，包括如上所述的刻蚀机台。

20、由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种聚焦环顶升结构，该聚焦环顶升结构用于具有多个层叠设置的环体的聚焦环的顶升，该聚焦环顶升结构包括顶针构件、变距传动机构、定位构件以及驱动装置，其中，顶针构件包括多个与聚焦环的各个环体对应地传动连接的顶针，顶针的数量为聚焦环的环体数量的正整数倍，即顶针的数量为聚焦环的环体数量的1倍、2倍…。

21、变距传动机构包括变距板以及传动杆，变距板上设置与各传动杆一一对应传动配合的传动结构，传动杆与顶针传动连接，传动杆远离顶针的一端与传动结构接触配合，各传动结构的传动比按照对应的环体在聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低，即变距板移动的距离会通过各不同传动比的传动机构转化成各顶针不同的顶升距离，定位构件用于对各顶针和/或传动杆进行导向定位，以使各顶针沿聚焦环的轴向往复移动，驱动装置用于驱动变距板沿预设方向往复移动。

22、在应用时，驱动装置驱动变距板移动，变距板通过其上设置的各个传动结构通过传动杆驱动各个顶针，由于各个传动结构的传动比不同，因此各个顶针的移动距离按照对应的环体在聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低，从而保证各个环体下方的间隙始终相等，实现均分顶升，因此通过上述聚焦环顶升结构可以将聚焦环的各个环体均分顶升，将原有聚焦环整体被顶升后下方的大空间通过各个环体分割为若干个小空间，每个小空间仅仅只通过结构间的细小狭缝相连，小空间内等离子体的带电粒子浓度和活性被限制，从而达到预防电弧放电现象，避免产生打火痕迹或者聚焦环碎裂的问题的目的。

技术特征：

1.一种聚焦环顶升结构，用于具有多个层叠设置的环体的聚焦环的顶升，其特征在于，所述聚焦环顶升结构包括：

2.根据权利要求1所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述传动结构为变距槽口，所述传动杆底部设置随动轴，所述随动轴的轴线与所述传动杆的轴线相交，所述随动轴与所述变距槽口滑动配合，所述变距槽口的两端之间的连线与水平面的夹角的角度按照对应的所述环体在所述聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低。

3.根据权利要求2所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述定位构件设置导向孔以及与所述导向孔连通的导向槽，所述传动杆与所述导向孔滑动配合，所述随动轴从所述导向槽伸出与所述变距槽口接触配合。

4.根据权利要求1所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述传动结构为变距斜面，所述变距斜面与水平面之间的夹角的角度按照对应的所述环体在所述聚焦环内从上到下的排列顺序依次等比例降低。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述聚焦环顶升结构还包括固定座，所述变距板可沿垂直于所述聚焦环的轴向往复移动地设置于所述固定座。

6.根据权利要求5所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述固定座与所述变距板这两者中的一者设置滑块，所述固定座与所述变距板这两者中的另一者设置导轨，所述滑块与所述导轨滑动配合以使所述变距板与所述固定座滑动连接。

7.根据权利要求1-4及6任意一项所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述传动杆包括杆体、定法兰以及波纹管，所述定法兰用于与刻蚀机台密封固定连接，所述杆体穿过所述定法兰与所述顶针构件传动连接，所述波纹管的两端分别与所述定法兰以及所述杆体的底座密封连接。

8.根据权利要求1-4及6任意一项所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，各所述顶针绕所述聚焦环的轴线沿周向间隔布置。

9.根据权利要求1-4及6任意一项所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述驱动装置为活塞缸；或者，所述驱动装置为直线电机；或者，所述驱动装置包括旋转电机以及传动结构。

10.根据权利要求1-4及6任意一项所述的聚焦环顶升结构，其特征在于，所述聚焦环顶升结构还包括定位套轴，所述定位套轴用于与刻蚀机台固定连接，且所述定位套轴与所述顶针滑动配合，以对所述顶针进行导向定位。

11.一种刻蚀机台，其特征在于，包括如权利要求1-10任意一项所述的聚焦环顶升结构。

12.一种等离子体刻蚀设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的刻蚀机台。

技术总结
本技术涉及一种等离子体刻蚀设备、刻蚀机台及聚焦环顶升结构，该聚焦环顶升结构包括顶针构件、变距传动机构、定位构件及驱动装置，顶针构件包括与聚焦环的各个环体对应地传动连接的顶针，变距传动机构包括变距板及与顶针传动连接的传动杆，变距板上设置与传动杆传动配合的传动结构，各传动结构的传动比按照对应的环体在聚焦环内从上到下的顺序依次等比例降低，定位构件对各顶针和/或传动杆导向定位，驱动装置驱动变距板沿预设方向往复移动。上述聚焦环顶升结构通过均分顶升各个环体而将聚焦环被顶升后的下方空间分割为若干个小空间，空间内等离子体的带电粒子浓度和活性被限制，以预防电弧放电现象，避免产生打火痕迹或者聚焦环碎裂的问题。

技术研发人员：尹格华,刘海洋,刘小波,许跃跃,车东晨,胡冬冬,石小丽,许开东
受保护的技术使用者：江苏鲁汶仪器股份有限公司
技术研发日：20230803
技术公布日：2024/2/19