CN115881506A - 等离子体调节装置及半导体刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种等离子体调节装置及半导体刻蚀设备，等离子调节装置包括腔体、第一电极、第二电极、约束环和驱动机构；腔体的顶壁设置有第一通孔，腔体的底壁设置有第二通孔；所述第一电极固定安装于所述腔体内，所述第一电极位于晶片下方；所述第二电极位于所述腔体的上方，所述第二电极暴露于所述第一通孔内的部分与所述第一电极相对，所述第二电极与所述腔体固定连接；约束环套设于第一电极外侧，可相对第一电极滑动；驱动机构位于腔体的下方，穿设于第二通孔内与约束环连接，驱动约束环相对第一电极滑动，以对等离子体的体积进行调节。该等离子体调节装置能够避免驱动机构产生的微小颗粒掉落至晶片上，提高了半导体器件的良率。

Description

等离子体调节装置及半导体刻蚀设备

技术领域

本申请涉及半导体刻蚀设备技术领域，特别涉及一种等离子体调节装置及半导体刻蚀设备。

背景技术

半导体刻蚀设备是一种用于对晶片进行刻蚀，以制作半导体器件的加工设备。半导体刻蚀设备一般包括等离子体调节装置，等离子体调节装置用于形成对晶片进行刻蚀的等离子体，且用于对等离子体的体积进行调节，以满足不同刻蚀工艺的要求。

相关技术中，等离子体调节装置通常包括腔体、第一电极、约束环、支撑筒、第二电极、移动环和驱动机构。第一电极固定设置于腔体内，约束环套设于第一电极的外侧，且与第一电极固定连接。支撑筒位于约束环上方，其一端与约束环连接，支撑筒设置有通孔。第二电极连接于支撑筒另一端，第二电极与第一电极相对。等离子体位于第二电极和第一电极之间。移动环位于支撑筒内，且位于第二电极和第一电极之间。驱动机构安装于第二电极的上方，经由通孔伸入支撑筒内与移动环连接。驱动机构驱动移动环在第二电极和第一电极之间移动，以对等离子体的体积进行调节。

然而，相关技术中的等离子体调节装置，在调节等离子体的体积的过程中，会产生微小颗粒，微小颗粒会掉落至晶片上，从而对晶片的加工产生影响，降低了半导体器件的良率。

发明内容

本申请实施例提供一种等离子体调节装置及半导体刻蚀设备，解决了相关技术中的等离子体调节装置会产生微小颗粒，微小颗粒掉落至晶片上降低了半导体器件的良率的技术问题。

本申请实施例的第一方面提供一种等离子体调节装置，包括腔体、第一电极、第二电极、约束环和驱动机构；所述腔体的顶壁设置有第一通孔，所述腔体的底壁设置有第二通孔；所述第一电极固定安装于所述腔体内，所述第一电极位于晶片下方；所述第二电极位于所述腔体的上方，所述第二电极与所述腔体固定连接，所述第二电极暴露于所述第一通孔内的部分与所述第一电极相对；所述第二电极与所述第一电极被配置为向所述腔体内注入反应气体，且向所述第一电极通入射频信号时，使所述反应气体在所述第二电极和所述第一电极之间形成等离子体；所述约束环位于所述腔体内，且套设于所述第一电极外侧，所述约束环可相对所述第一电极滑动，所述约束环用于对所述等离子体进行约束；所述驱动机构位于所述腔体的下方，且安装于所述腔体的底壁，部分所述驱动机构穿设于所述第二通孔内与所述约束环连接，所述驱动机构驱动所述约束环相对所述第一电极滑动，以对所述等离子体的体积进行调节。

本申请实施例的等离子体调节装置，晶片位于第一电极的上方，约束环套设于第一电极外侧，驱动机构位于腔体的下方，部分驱动机构经由设置于腔体的底壁的第二通孔伸入腔体内，以与约束环连接。由于驱动机构位于腔体的下方，则驱动机构位于第一电极及晶片的下方。在对等离子体的体积进行调节时，位于晶片下方的驱动机构驱动约束环相对第一电极滑动时，即使驱动机构产生微小颗粒，微小颗粒也不会掉落至晶片上，从而避免微小颗粒对晶片的加工产生影响，提高了半导体器件的良率。

在一种可能的实现方式中，所述驱动机构包括传动组件和驱动件，所述传动组件穿设于所述第二通孔内，且与所述约束环连接；所述驱动件安装于所述腔体的底壁，所述驱动件与所述传动组件连接。驱动件可通过传动组件驱动约束环相对第一电极滑动。由于驱动件通过传动组件与约束环连接，与驱动机构仅包括驱动件相比，可通过传动组件对驱动件的位置进行调整，使得驱动件可安装于腔体的底壁上，从而优化了驱动机构的结构。

在一种可能的实现方式中，所述传动组件包括安装筒和传动杆，所述安装筒穿设于所述第二通孔内，且与所述腔体连接；所述传动杆穿设于所述安装筒内，且可相对所述安装筒滑动，所述传动杆位于所述腔体内的第一端与所述约束环连接，所述传动杆位于所述腔体外的第二端与所述驱动件连接。通过将传动杆安装于安装筒内，再将安装筒安装于第二通孔内，以对传动组件进行模块化设置，从而提高装调传动组件时的便捷性。

在一种可能的实现方式中，所述安装筒位于所述腔体外的第一端的外侧设置有第一连接部，所述第一连接部与所述腔体的底壁连接；所述安装筒位于所述腔体内的第二端的内侧设置有限位部；所述传动组件还包括位于所述安装筒内的直线轴承、轴套和固定套；所述直线轴承套设于所述传动杆上，所述直线轴承的第一端与所述限位部抵接；所述轴套套设于所述传动杆上，所述轴套的第一端与所述直线轴承的第二端抵接；所述固定套套设于所述传动杆上，所述固定套的第一端与所述轴套的第二端抵接，所述固定套的第二端的外侧设置有第二连接部，所述第二连接部与所述第一连接部连接。传动杆通过直线轴承与安装筒滑动连接，使得传动杆可相对安装筒滑动，且提高了传动杆滑动时的平稳性。此外，在装调安装筒和传动杆时，还可以通过轴套对直线轴承和固定套的位置进行调节，提高了装调安装筒和传动杆时的便捷性。

在一种可能的实现方式中，所述腔体的底壁设置有第一密封槽，所述第一密封槽围绕所述第二通孔；所述传动组件还包括第一密封圈，所述第一密封圈容置于所述第一密封槽内，且与所述第一连接部抵接。腔体的底壁和安装筒的第一连接部之间通过第一密封圈进行密封连接，提高了腔体的密封性能，从而保证腔体内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。

在一种可能的实现方式中，所述第一连接部设置有容纳槽，所述容纳槽的槽底设置有第一螺纹孔；所述第二连接部位于所述容纳槽内，所述第二连接部设置有第三通孔，所述第三通孔与所述第一螺纹孔相对，用于供连接螺栓穿设。由于第二连接部位于容纳槽内，并通过连接螺栓连接于容纳槽的槽底，能够避免第二连接部突出于第一连接部的底面，防止第二连接部与等离子调节装置的其他部件发生干涉。

在一种可能的实现方式中，所述传动组件还包括波纹管，所述波纹管位于所述腔体内，且套设于所述传动杆上，所述波纹管的一端与所述传动杆的第一端连接，所述波纹管的第二端与所述安装筒的第二端连接。通过波纹管对传动杆和安装筒之间的缝隙进行密封，提高了腔体的密封性能，从而保证腔体内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。此外，当传动杆相对安装筒滑动时，波纹管可跟随传动杆进行伸缩，从而避免对传动杆的滑动产生影响，进而保证等离子调节装置能够实现调节等离子体的体积的功能。

在一种可能的实现方式中，所述传动组件还包括防护筒，所述防护筒位于所述腔体内，所述防护筒罩设于所述波纹管的外侧，且与所述约束环连接。防护筒用于对波纹管进行防护，防止波纹管被腐蚀而影响腔体的密封性能。

在一种可能的实现方式中，所述传动杆的第二端的外侧设置有外螺纹；所述传动组件还包括调节螺母和连接臂，所述调节螺母套设于所述传动杆的第二端，且与所述传动杆螺纹连接；所述连接臂的第一端与所述驱动件连接，所述连接臂的第二端设置有具有开口的卡接环，所述卡接环卡设于所述调节螺母上，所述卡接环可相对所述调节螺母转动。由于调节螺母与传动杆的第二端螺纹连接，且连接臂的卡接环可相对调节螺母转动，转动调节螺母时，卡接环不会对调节螺母的转动产生干涉，使得传动杆可相对调节螺母移动，从而对位于连接臂和约束环之间的传动杆的长度进行调节，进而对约束环的位置进行调整，提高了调整约束环的便捷性。

在一种可能的实现方式中，所述调节螺母的外侧设置有环形凹槽，所述卡接环卡设于所述环形凹槽内，所述卡接环与所述环形凹槽的槽壁相抵接。在调节螺母相对卡接环转动的过程中，环形凹槽的槽壁能够对卡接环进行限位，防止卡接环与调节螺母相互脱离；同时，还能够保证卡接环与调节螺母之间的位置精度，从而保证约束环的调整精度。

在一种可能的实现方式中，所述卡接环位于所述开口处的两端均设置有接触部，所述接触部与所述环形凹槽的槽壁相抵接；沿所述调节螺母的轴向，所述接触部的宽度大于所述卡接环除所述接触部以外的其他部分的宽度。由于接触部的宽度大于的卡接环其他部分的宽度，使得接触部具有较大的面积，增大了卡接环与调节螺母之间的接触面积，从而增大了卡接环与调节螺母之间的连接力，进一步防止卡接环与调节螺母相互脱离，从而保证传动组件能够实现调节位于连接臂和约束环之间的传动杆的长度的功能。

在一种可能的实现方式中，所述第二通孔的数量有两个，两个所述第二通孔间隔设置，所述驱动件位于两个所述第二通孔之间；所述连接臂的数量有两个，两个所述连接臂分别设置于所述驱动件的两侧；所述传动组件的数量有两个，两个所述传动组件的所述安装筒分别穿设于两个所述第二通孔内，两个所述传动组件的所述传动杆的第一端均与所述约束环连接，两个所述传动组件的所述传动杆的第二端均套设有所述调节螺母，两个所述调节螺母分别卡设于两个所述连接臂的第二端的所述卡接环内。驱动件通过两个传动组件驱动约束环相对第一电极进行滑动，提高了约束环滑动时的平稳性。此外，可通过两个传动组件中的调节螺母对两个传动杆均进行调节，使得两个传动组件中的传动杆能够相互平衡，从而提高约束环的调节精度。

在一种可能的实现方式中，所述传动组件还包括限位杆，所述限位杆与所述传动杆连接，所述限位杆位于所述传动杆的第二端和所述调节螺母之间。限位杆能够对调节螺母进行限位，从而防止调节螺母从传动杆上脱落，进而保证传动组件能够实现调节位于连接臂和约束环之间的传动杆的长度的功能。

在一种可能的实现方式中，所述驱动件包括气缸、电缸或液压缸。气缸、电缸或液压缸可以进行远程控制，从而使得等离子体调节装置可以远程控制，提高了等离子体调节装置的操控便捷性。

在一种可能的实现方式中，所述约束环包括环体和第三连接部，所述环体设置有多个约束槽，所述环体套设于所述第一电极外侧；所述第三连接部连接于所述环体的外侧，所述第三连接部用于同所述驱动机构连接。通过在环体的外侧设置用于同驱动机构连接的第三连接部，以避免约束环与驱动机构之间的连接对约束槽产生阻挡，从而保证约束环能够实现约束等离子体的功能。

在一种可能的实现方式中，所述等离子体调节装置还包括连接件，所述连接件包括支撑臂、第四连接部和第五连接部；所述第四连接部连接于所述支撑臂的一端，且与所述第三连接部连接；所述第五连接部连接于所述支撑臂的另一端，且与所述驱动机构连接。驱动机构通过连接件与约束环间接连接，增大了约束环与驱动机构连接端之间的距离，进一步避免约束环与驱动机构之间的连接对约束槽产生阻挡，进一步保证约束环能够实现约束等离子体的功能。

在一种可能的实现方式中，所述等离子体调节装置还包括垫片，所述垫片连接于所述第五连接部和所述驱动机构之间。在装调驱动机构和连接件时，可通过调整垫片的结构及尺寸来调整驱动机构和连接件之间的位置，从而提高装调驱动机构和连接件的便捷性。

在一种可能的实现方式中，多个所述约束槽均沿所述环体的径向设置，多个所述约束槽在所述环体的周向上间隔排列。

在一种可能的实现方式中，多个所述约束槽沿所述环体的周向设置，形成多个环向槽组，多个所述环向槽组在所述环体的径向上间隔排列。与沿环体的径向设置，且沿环体的周向间隔排列的约束槽相比，形成环向槽组的约束槽具有较大的体积，能够增加约束环的流导，从而有利于腔体内反应气体的快速排出。

在一种可能的实现方式中，所述等离子体调节装置还包括支撑筒和接地环，所述支撑筒设置于所述腔体内，所述支撑筒的一端与所述腔体连接，所述支撑筒的另一端套设于所述第一电极上，且与所述第一电极固定连接；所述接地环和所述约束环均套设于所述支撑筒上，所述接地环位于所述约束环的下方，所述接地环与所述支撑筒固定连接。等离子体调节装置中的部分部件中的电流可通过接地环导向地面，从而避免电荷在这些部件中沉积而发生击穿损坏，提高了等离子调节装置的可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述约束环的材料为导电材料；所述等离子体调节装置还包括导电连接件，所述导电连接件连接所述约束环和所述接地环。约束环通过导电连接件将约束环上的电流传递至接地环，避免电荷在约束环上沉积而发生击穿损坏，提高了等离子体调节装置的可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述导电连接件为波纹状导电线缆或波纹状金属片。当约束环相对第一电极滑动时，波纹状导电线缆或波纹状金属片可以跟随约束环进行伸缩，避免导电连接件对约束环的滑动产生影响，从而保证等离子体调节装置能够实现调节等离子体的体积的功能。

在一种可能的实现方式中，所述约束环的材料为绝缘材料。由于约束环为绝缘材料，无需将约束环与接地环进行连接，从而简化了等离子体调节装置的结构，同时还降低了等离子体调节装置的成本。

本申请的第二方面提供一种半导体刻蚀设备，包括如上任一项所述的等离子体调节装置。

本申请实施例的半导体刻蚀设备，由于包括如上任一项所述的等离子体调节装置，因此，该半导体刻蚀设备也具有上述任一项所述的等离子体调节装置的优点，本申请实施例对此不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例的等离子体调节装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的等离子体调节装置的俯视结构示意图；

图3为图2中A-A向的剖面结构示意图；

图4为图3中约束环的结构示意图；

图5为图3中驱动机构的结构示意图；

图6为图5中驱动机构的俯视结构示意图；

图7为图6中B-B向的剖面结构示意图；

图8为图7中连接件的结构示意图；

图9为图7中连接臂的结构示意图；

图10为本申请实施例另一种实现方式中AA向的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10-腔体；

110-第一通孔； 120-第二通孔；

130-安装平台； 131-连接筋；

132-容纳腔； 133-连接通道；

134-第二密封槽； 140-支撑筒；

141-连接环； 142-定位环；

150-第三密封槽； 151-第三密封圈；

160-第四通孔； 170-传片口；

180-第一密封槽；

20-第一电极；

30-第二电极；

40-约束环；

410-环体； 411-约束槽；

420-第三连接部； 421-第五通孔；

430-连接件； 431-支撑臂；

432-第四连接部； 433-第五连接部；

434-第二螺纹孔； 435-第六通孔；

440-垫片；

50-驱动机构；

510-传动组件； 511-安装筒；

5111-第一连接部； 5112-限位部；

5113-容纳槽； 512-传动杆；

5121-限位杆； 513-直线轴承；

514-轴套； 515-固定套；

5151-第二连接部； 516-波纹管；

517-防护筒； 518-调节螺母；

5181-环形凹槽； 5182-锁紧孔；

519-连接臂； 5191-卡接环；

5192-开口； 5193-接触部；

520-驱动件； 521-安装座；

522-连接板；

60-接地环；

610-导电连接件；

70-内衬环。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。

半导体刻蚀设备是一种用于对晶片进行刻蚀，以制作半导体器件的加工设备。在对晶片进行刻蚀时，一般要求刻蚀速度均匀，即刻蚀速度随时间呈水平的直线分布。然而，在实际刻蚀过程中，刻蚀速度通常不均匀，例如刻蚀速度随时间呈“W”或“M”型分布。相关技术中，可通过等离子体调节装置对刻蚀晶片时所使用的等离子体的体积进行调节，来改善刻蚀速度不均匀的问题，减小刻蚀速度的最大值与最小值之间的差值，从而改善晶片的刻蚀均匀性，进而满足半导体器件的工艺制程需求。

相关技术中，等离子体调节装置通常包括腔体、第一电极、约束环、支撑筒、第二电极、移动环和驱动机构。第一电极固定设置于腔体内，约束环套设于第一电极的外侧，且与第一电极固定连接。支撑筒位于约束环上方，其一端与约束环连接，支撑筒设置有通孔。第二电极连接于支撑筒另一端，第二电极与第一电极相对。等离子体位于第二电极和第一电极之间。移动环位于支撑筒内，且位于第二电极和第一电极之间。驱动机构安装于第二电极的上方，经由通孔伸入支撑筒内与移动环连接。驱动机构驱动移动环在第二电极和第一电极之间移动，以对等离子体的体积进行调节。然而，相关技术中的等离子体调节装置，驱动机构安装于第二电极的上方，当驱动机构驱动约束环移动时，驱动机构会产生微小颗粒，微小颗粒容易掉落至位于第二电极下方的晶片上，从而对晶片的加工产生影响，降低了半导体器件的良率。

有鉴于此，本申请实施例的等离子体调节装置，通过将驱动机构安装于腔体的下方，使得驱动机构位于第一电极及晶片的下方，即使驱动机构会产生微小颗粒，微小颗粒也不会掉落至晶片上，从而避免微小颗粒对晶片的加工产生影响，提高了半导体器件的良率。

本申请实施例的第一方面提供一种等离子体调节装置。参考图1、图2和图3，等离子体可以包括腔体10、第一电极20和第二电极30。腔体10的顶壁设置有第一通孔110，腔体10的底壁设置有第二通孔120。第一电极20固定安装于腔体10内，第一电极20位于晶片上方。示例性地，第一电极20上方可以设置有静电卡盘，静电卡盘用于对晶片进行卡紧。第二电极30位于腔体10的上方，第二电极30与腔体10固定连接，第二电极30暴露于第一通孔110内的部分与第一电极20相对。第二电极30与第一电极20被配置为向腔体10内注入反应气体，且向第一电极20通入射频信号时，使反应气体在第二电极30和第一电极20之间形成等离子体。示例性地，第一电极20与射频源的输入端连接，以向第一电极20通入射频信号。第二电极30可以设置有气体注入通道，可通过气体注入通道向腔体内注入反应气体，反应气体进入第一电极20和第二电极30之间，在射频信号的作用下形成等离子体，等离子体能够对位于第一电极20上方的晶片进行刻蚀。

参考图1至图3，腔体10用于对等离子调节装置的其他部件进行容置与保护。示例性地，腔体10可以为内部中空的立方体结构。腔体10也可以为内部中空的其他结构，例如圆柱体结构或棱柱结构等。腔体10的顶壁设置有第一通孔110。第二电极30连接于腔体10的顶壁，第二电极30暴露于第一通孔110内的部分与位于腔体10内的第一电极20相对，以使反应气体在第二电极30和第一电极20之间形成等离子体。

示例性地，腔体10的顶面可以设置有第三密封槽150，第三密封槽150环绕第一通孔110，第三密封槽150内容置有第三密封圈151，第三密封圈151与第二电极30相贴合，从而对第二电极30和腔体10的顶面之间进行密封，提高了腔体10的密封性能，从而保证腔体10内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。

腔体10的底面可以设置有第二通孔120，第二通孔120用于供部分驱动机构50穿设。驱动机构50可通过第二通孔120伸入腔体10内，以与约束环40连接。示例性地，第二通孔120可以为圆形通孔。可以理解的是，第二通孔120也可以为其他与部分驱动机构50的结构相适配的通孔，本申请实施例对此不再赘述。

示例性地，参考图3，腔体10的内部可以设置有安装平台130，安装平台130可以位于腔体10的中间区域，安装平台130与腔体10的内壁相连接。示例性地，腔体10内还可以设置有多个连接筋131，多个连接筋131均位于安装平台130和腔体10的内壁之间，多个连接筋131可以环绕安装平台130间隔分布，每个连接筋131的第一端连接腔体10的内壁，每个连接筋131的第二端连接安装平台130。多个连接筋131能够提高安装平台130和腔体10的内壁之间的连接强度。

安装平台130的内部可以设置有容纳腔132，连接筋131内可以设置至少一个连接通道133，连接通道133将容纳腔132与腔体10的外部相连通。容纳腔132可用于容置等离子体调节装置的其他部件，例如静电卡盘的电路组件、气路组件等。位于容纳腔132内的等离子体调节装置的其他部件可穿设于连接通道133内，以与腔体10外部的部件等进行连接。

腔体10内还可以设置有支撑筒140，支撑筒140的一端与腔体10连接，支撑筒140的另一端套设于第一电极20上，且与第一电极20固定连接。示例性地，支撑筒140可以竖向设置，支撑筒140的底端与安装平台130连接，支撑筒140的顶端套设于第一电极20上，以对第一电极20进行固定。支撑筒140可以包括连接环141和定位环142。连接环141可以设置于支撑筒140的底端。连接环141用于同安装平台130进行连接。例如，连接环141上可以设置有第八通孔。安装平台130的顶面设置有第三螺纹孔，第三螺纹孔与第八通孔相对。可通过穿设于第八通孔内且旋合于第三螺纹孔内的连接螺栓将连接环141连接于安装平台130上。连接环141和安装平台130也可以通过其他方式进行连接，例如焊接等。连接环141可以位于支撑筒140内，以避免连接环141突出于支撑筒140外部而占用腔体10内的空间，从而提高支撑筒140以外，腔体10以内的空间利用率。定位环142设置于支撑筒140的外部，定位环142可用于同等离子体调节装置的其他部件进行连接。

连接环141可以与安装平台130密封连接。示例性地，安装平台130的顶面可以设置有第二密封槽134，第二密封槽134沿安装平台130的周向设置。等离子体调节装置还可以包括第二密封圈，第二密封圈容置于第二密封槽134内，第二密封圈与连接环141贴合，从而对连接环141和安装平台130的顶面之间进行密封，提高了腔体10的密封性能，从而保证腔体10内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。

腔体10的底面还可以设置有第四通孔160，第四通孔160与第二通孔120间隔设置。第四通孔160可以用于安装泵体。泵体能够将腔体10内的反应气体排出。泵体可以为分子泵，也可以为其他类型的泵体，本申请实施例对此不再赘述。

示例性地，泵体和第四通孔160之间可以设置有调节阀，调节阀能够对进入泵体的反应气体的流量等进行调节，从而能够对反应气体的排出速度等参数进行控制，提高了排出反应气体时的控制精度。示例性地，调节阀可以为对称阀或板阀等，也可以为其他类型的调节阀，本申请实施例对此不再赘述。

示例性地，腔体10的底面还可以设置有第四密封槽，第四密封槽环绕第四通孔160，第四密封槽内容置有第四密封圈，第四密封圈与泵体或调节阀贴合，以对腔体10的底面和泵体或腔体10的底面与调节阀之间进行密封，提高了腔体10的密封性能，从而保证腔体10内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。

示例性地，腔体10的侧壁还可以设置有传片口170，传片口170可以位于第一电极20的上方，可通过传片口170将晶片送入至第一电极20上的静电夹盘中。

等离子调节装置还可以包括约束环40和驱动机构50。约束环40位于腔体10内，且套设于第一电极20外侧，约束环40可相对第一电极20滑动，约束环40用于对等离子体的体积进行约束。驱动机构50位于腔体10的下方，且安装于腔体10的底壁，部分驱动机构50穿设于第二通孔120内与约束环40连接，驱动机构50驱动约束环40相对第一电极20滑动，以对等离子体的体积进行调节。

本申请实施例的等离子体调节装置，晶片位于第一电极20的上方，约束环40套设于第一电极20外侧，驱动机构50位于腔体10的下方，部分驱动机构50经由设置于腔体10的底壁的第二通孔120伸入腔体10内，以与约束环40连接。由于驱动机构50位于腔体10的下方，则驱动机构50位于第一电极20及晶片的下方。在对等离子体的体积进行调节时，位于晶体下方的驱动机构50驱动约束环40相对第一电极20滑动时，即使驱动机构50产生微小颗粒，微小颗粒也不会掉落至晶片上，从而避免微小颗粒对晶片的加工产生影响，提高了半导体器件的良率。

约束环40用于对等离子体的体积进行约束。示例性地，约束环40可以包括环体410和第三连接部420。环体410设置有多个约束槽411，环体410套设于第一电极20外侧。约束槽411具有特定的深宽比，当等离子体进入约束槽411内时，等离子体发生湮灭，而约束槽411外的等离子体则不受影响，从而使得约束环40能够对等离子体的体积进行约束。此外，约束槽411仅对等离子体具有湮灭作用，不会腔体10内的反应气体产生阻挡，腔体10内的反应气体则可从约束槽411中穿过而排出至腔体10外。

在本申请实施例一个可能的实现方式中，参考图4，多个约束槽411可以均沿环体410的径向设置，多个约束槽411在环体410的周向上间隔排列。

在本申请实施例另一个可能的实现方式中，多个约束槽411也可以沿环体410的周向设置，形成多个环向槽组，多个环向槽组在环体410的径向上间隔排列。与沿环体410的径向设置，且沿环体410的周向间隔排列的约束槽411相比，形成环向槽组约束槽411具有较大的体积，能够增加约束环40的流导，从而有利于腔体10内反应气体的快速排出。

环体410的外侧连接有第三连接部420，第三连接部420用于同驱动机构50连接。示例性地，第三连接部420上可以设置有第五通孔421，第五通孔421可用于供连接螺栓穿设。第三连接部420可通过穿设于第五通孔421内的连接螺栓和驱动机构50连接。通过在环体410的外侧设置用于同驱动机构50连接的第三连接部420，以避免约束环40与驱动机构50之间的连接对约束槽411产生阻挡，从而保证约束环40能够实现约束等离子体的功能。

参考图5和图8，等离子体调节装置还可以包括连接件430，第三连接部420可通过连接件430与驱动机构50间接连接。示例性地，连接件430可以包括支撑臂431、第四连接部432和第五连接部433。第四连接部432连接于支撑臂431的一端，且与第三连接部420连接。例如，第四连接部432上可以设置有第二螺纹孔434，第二螺纹孔434与第五通孔421相对，穿设于第五通孔421内的连接螺栓可旋合于第二螺纹孔434内，以连接第四连接部432和第三连接部420。第五连接部433连接于支撑臂431的另一端，第五连接部433与驱动机构50连接。例如，第五连接部433上可以设置有第六通孔435，可通过穿设于第六通孔435内的连接螺栓将第五连接部433连接于驱动机构50的连接端。驱动机构50通过连接件430与约束环40间接连接，增大了约束环40与驱动机构50连接端的距离，进一步避免约束环40与驱动机构50之间的连接对约束槽411产生阻挡，进一步保证约束环40能够实现约束等离子体的功能。

参考图5，等离子体调节装置还可以包括垫片440，垫片440连接于第五连接部433和驱动机构50之间。例如，垫片440可以位于第五连接部433和驱动机构50之间，垫片440上可以设置有第七通孔，垫片440可通过第七通孔套设于穿设在第六通孔435内的连接螺栓上。在装调驱动机构50和连接件430时，可通过调整垫片440的结构及尺寸来调整驱动机构50和连接件430之间的位置，从而提高装调驱动机构50和连接件430的便捷性。

驱动机构50安装于腔体10的底壁，部分驱动机构50穿设于第二通孔120内，以与约束环40连接。示例性地，参考图5、图6和图7，驱动机构50可以包括传动组件510和驱动件520，传动组件510穿设于第二通孔120内，且与约束环40连接。驱动件520安装于腔体10的底壁，例如，腔体10的底壁连接有安装座521，驱动件520安装于安装座521上。驱动件520与传动组件510连接。驱动件520可通过传动组件510驱动约束环40相对第一电极20滑动。由于驱动件520通过传动组件510与约束环40连接，与驱动机构50仅包括驱动件520相比，可通过传动组件510对驱动件520的位置进行调整，使得驱动件520可安装于腔体10的底壁上，从而优化了驱动机构50的结构。

示例性地，传动组件510可以包括安装筒511和传动杆512，安装筒511穿设于第二通孔120内，且与腔体10连接。传动杆512穿设于安装筒511内，且可相对安装筒511滑动，传动杆512位于腔体10内的第一端与约束环40连接，传动杆512位于腔体10外的第二端与驱动件520连接。通过将传动杆512安装于安装筒511内，再将安装筒511安装于第二通孔120内，以对传动组件510进行模块化设置，从而提高装调传动组件510时的便捷性。

示例性地，安装筒511位于腔体10外的第一端的外侧设置有第一连接部5111，第一连接部5111与腔体10的底壁连接。安装筒511位于腔体10内的第二端的内侧设置有限位部5112。

参考图3，腔体10的底壁可以设置有第一密封槽180，第一密封槽180围绕第二通孔120。传动组件510还可以包括第一密封圈，第一密封圈容置于第一密封槽180内，且与第一连接部5111抵接。腔体10的底壁和安装筒511的第一连接部5111之间通过第一密封圈进行密封连接，提高了腔体10的密封性能，从而保证腔体10内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。

传动组件510还可以包括位于安装筒511内的直线轴承513、轴套514和固定套515。直线轴承513套设于传动杆512上，直线轴承513的第一端与限位部5112抵接。轴套514套设于传动杆512上，轴套514的第一端与直线轴承513的第二端抵接。固定套515套设于传动杆512上，固定套515的第一端与轴套514的第二端抵接，固定套515的第二端的外侧设置有第二连接部5151，第二连接部5151与第一连接部5111连接。传动杆512通过直线轴承513与安装筒511滑动连接，使得传动杆512可相对安装筒511滑动，且提高了传动杆512滑动时的平稳性。此外，在装调安装筒511和传动杆512时，还可以通过轴套514对直线轴承513和固定套515的位置进行调节，提高了装调安装筒511和传动杆512时的便捷性。

参考图7，第一连接部5111可以设置有容纳槽5113，容纳槽5113的槽底设置有第一螺纹孔。第二连接部5151位于容纳槽5113内，第二连接部5151设置有第三通孔，第三通孔与第一螺纹孔相对，用于供连接螺栓穿设。第二连接部5151与第一连接部5111可通过连接螺栓进行连接。由于第二连接部5151位于容纳槽5113内，并通过连接螺栓连接于容纳槽5113的槽底，能够避免第二连接部5151突出于第一连接部5111的底面，防止第二连接部5151与等离子调节装置的其他部件发生干涉。

示例性地，传动组件510还可以包括波纹管516，波纹管516位于腔体10内，且套设于传动杆512上，波纹管516的一端与传动杆512的第一端连接，波纹管516的第二端与安装筒511的第二端连接。通过波纹管516对传动杆512和安装筒511之间的缝隙进行密封，提高了腔体10的密封性能，从而保证腔体10内的真空环境，进而保证半导体器件的良率。此外，当传动杆512相对安装筒511滑动时，波纹管516可跟随传动杆512进行伸缩，从而避免对传动杆512的滑动产生影响，进而保证等离子调节装置能够实现调节等离子体的体积的功能。

传动组件510还可以包括防护筒517，防护筒517位于腔体10内，防护筒517罩设于波纹管516的外侧，且与约束环40连接。防护筒517用于对波纹管516进行防护，防止波纹管516被腐蚀而影响腔体10的密封性能。

示例性地，参考图5、图7和图9，传动杆512的第二端的外侧可以设置有外螺纹。传动组件510还可以包括调节螺母518和连接臂519，调节螺母518套设于传动杆512的第二端，且与传动杆512螺纹连接。连接臂519的第一端与驱动件520连接，例如，驱动件520的连接端可以连接有连接板522，连接板522与连接臂519连接。连接臂519的第二端可以设置有具有开口5192的卡接环5191，卡接环5191卡设于调节螺母518上，卡接环5191可相对调节螺母518转动。由于调节螺母518与传动杆512的第二端螺纹连接，且连接臂519的卡接环5191可相对调节螺母518转动，转动调节螺母518时，卡接环5191不会对调节螺母518的转动产生干涉，使得传动杆512可相对调节螺母518移动，从而对位于连接臂519和约束环40之间的传动杆512的长度进行调节，进而对约束环40的位置进行调整，提高了调整约束环40的便捷性。

调节螺母518的外侧可以设置有环形凹槽5181，卡接环5191卡设于环形凹槽5181内，卡接环5191与环形凹槽5181的槽壁相抵接。在调节螺母518相对卡接环5191转动的过程中，环形凹槽5181的槽壁能够对卡接环5191进行限位，防止卡接环5191与调节螺母518相互脱离；同时，还能够保证卡接环5191与调节螺母518之间的位置精度，从而保证约束环40的调整精度。

示例性地，参考图9，卡接环5191位于开口5192处的两端均设置有接触部5193，接触部5193与环形凹槽5181的槽壁相抵接。沿调节螺母518的轴向，接触部5193的宽度大于卡接环5191除接触部5193以外的其他部分的宽度。由于接触部5193的宽度大于卡接环5191的其他部分的宽度，使得接触部5193具有较大的面积，增大了卡接环5191与调节螺母518之间的接触面积，从而增大了卡接环5191与调节螺母518之间的连接力，进一步防止卡接环5191与调节螺母518相互脱离，从而保证传动组件510能够实现调节位于连接臂519和约束环40之间的传动杆512长度的功能。

调节螺母518还可以设置有锁紧孔5182，锁紧孔5182可以贯穿调节螺母518。示例性地，锁紧孔5182可以为螺纹孔，锁紧孔5182内可供锁紧螺栓穿设。当将传动杆512调整至合适的长度时，停止转动调节螺母518，然后将锁紧孔5182内的锁紧螺栓进行锁紧，使得锁紧螺栓抵接传动杆512，从而将调节螺母518和传动杆512进行锁紧，防止调节螺母518相对传动杆512发生转动而改变传动杆512位于连接臂519与约束环40之间的长度。

在本申请实施例一个可能的实现方式中，传动组件510的数量可以为一个。

在本申请实施例另一个可能的实现方式中，传动组件510的数量可以有两个。示例性地，第二通孔120的数量可以有两个，两个第二通孔120间隔设置，驱动件520位于两个第二通孔120之间。连接臂519的数量有两个，两个连接臂519分别设置于驱动件520的两侧。两个传动组件510的安装筒511分别穿设于两个第二通孔120内，两个传动组件510的传动杆512的第一端均与约束环40连接，两个传动组件510的传动杆512的第二端均套设有调节螺母518，两个调节螺母518分别卡设于两个连接臂519的第二端的卡接环5191内。驱动件520通过两个传动组件510驱动约束环40相对第一电极20进行滑动，提高了约束环40滑动时的平稳性。此外，可通过两个传动组件510中的调节螺母518对两个传动杆512均进行调节，使得两个传动组件510中的传动杆512能够相互平衡，从而提高约束环40的调节精度。

示例性地，参考图5和图7，传动组件510还包括限位杆5121，限位杆5121与传动杆512连接，限位杆5121位于传动杆512的第二端和调节螺母518之间。限位杆5121能够对调节螺母518进行限位，从而防止调节螺母518从传动杆512上脱落，进而保证传动组件510能够实现调节位于连接臂519和约束环40之间的传动杆512长度的功能。

示例性地，驱动件520可以包括气缸、电缸或液压缸。气缸、电缸或液压缸可以进行远程控制，从而使得等离子体调节装置可以远程控制，提高了等离子体调节装置的操控便捷性。

示例性地，等离子体调节装置还可以包括接接地设置的接地环60，接地环60和约束环40可以均套设于支撑筒140上，接地环60位于约束环40的下方，接地环60与支撑筒140固定连接。例如，接地环60连接于定位环142上。等离子体调节装置的部分部件中的电流可通过接地环60导向地面，从而避免电荷在这些部件中沉积而发生击穿损坏，提高了等离子调节装置的可靠性。

在本申请实施例一个可能的实现方式中，约束环40的材料可以为导电材料，例如硅或铝等。参考图10，等离子体调节装置还可以包括导电连接件610，导电连接件610连接约束环40和接地环60。约束环40通过导电连接件610将约束环40上的电流传递至接地环60，避免电荷在约束环40上沉积而发生击穿损坏，提高了等离子体调节装置的可靠性。

示例性地，导电连接件610为波纹状导电线缆或波纹状金属片。当约束环40相对第一电极20滑动时，波纹状导电线缆或波纹状金属片可以跟随约束环40进行伸缩，避免导电连接件610对约束环40的滑动产生影响，从而保证等离子体调节装置能够实现调节等离子体的体积的功能。

在本申请实施例另一个可能的实现方式中，约束环40的材料可以为绝缘材料，例如石英等。由于约束环40为绝缘材料，无需将约束环40与接地环60进行连接，也无需设置导电连接件610，从而简化了等离子体调节装置的结构，同时还降低了等离子体调节装置的成本。

参考图3，等离子体调节装置还可以包括内衬环70，内衬环70位于腔体10内，内衬环70罩设于接地环60上，且内衬环70的一端与接地环60连接。示例性地，内衬环70与接地环60可以为一体结构，提高了内衬环70与接地环60的连接强度。内衬环70设置有避让孔710。传动组件510可穿设于避让孔710内以与约束环40连接。内衬环70能够对腔体10的内壁进行保护，防止等离子体对腔体10的内壁进行腐蚀，提高了腔体10的可靠性。

本申请的第二方面提供一种半导体刻蚀设备，包括上述的等离子体调节装置。

本申请实施例的半导体刻蚀设备，由于包括上述的等离子体调节装置，因此，该半导体刻蚀设备也具有上述的等离子体调节装置的优点，本申请实施例对此不再赘述。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (24)

1.一种等离子体调节装置，其特征在于，包括腔体、第一电极、第二电极、约束环和驱动机构；所述腔体的顶壁设置有第一通孔，所述腔体的底壁设置有第二通孔；

所述第一电极固定安装于所述腔体内，所述第一电极位于晶片下方；

所述第二电极位于所述腔体的上方，所述第二电极与所述腔体固定连接，所述第二电极暴露于所述第一通孔内的部分与所述第一电极相对；所述第二电极与所述第一电极被配置为向所述腔体内注入反应气体，且向所述第一电极通入射频信号时，使所述反应气体在所述第二电极和所述第一电极之间形成等离子体；

所述约束环位于所述腔体内，且套设于所述第一电极外侧，所述约束环可相对所述第一电极滑动，所述约束环用于对所述等离子体进行约束；

所述驱动机构位于所述腔体的下方，且安装于所述腔体的底壁，部分所述驱动机构穿设于所述第二通孔内与所述约束环连接，所述驱动机构驱动所述约束环相对所述第一电极滑动，以对所述等离子体的体积进行调节。

2.根据权利要求1所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述驱动机构包括传动组件和驱动件，所述传动组件穿设于所述第二通孔内，且与所述约束环连接；所述驱动件安装于所述腔体的底壁，所述驱动件与所述传动组件连接。

3.根据权利要求2所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述传动组件包括安装筒和传动杆，所述安装筒穿设于所述第二通孔内，且与所述腔体连接；所述传动杆穿设于所述安装筒内，且可相对所述安装筒滑动，所述传动杆位于所述腔体内的第一端与所述约束环连接，所述传动杆位于所述腔体外的第二端与所述驱动件连接。

4.根据权利要求3所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述安装筒位于所述腔体外的第一端的外侧设置有第一连接部，所述第一连接部与所述腔体的底壁连接；所述安装筒位于所述腔体内的第二端的内侧设置有限位部；

所述传动组件还包括位于所述安装筒内的直线轴承、轴套和固定套；所述直线轴承套设于所述传动杆上，所述直线轴承的第一端与所述限位部抵接；所述轴套套设于所述传动杆上，所述轴套的第一端与所述直线轴承的第二端抵接；所述固定套套设于所述传动杆上，所述固定套的第一端与所述轴套的第二端抵接，所述固定套的第二端的外侧设置有第二连接部，所述第二连接部与所述第一连接部连接。

5.根据权利要求4所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述腔体的底壁设置有第一密封槽，所述第一密封槽围绕所述第二通孔；所述传动组件还包括第一密封圈，所述第一密封圈容置于所述第一密封槽内，且与所述第一连接部抵接。

6.根据权利要求4所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述第一连接部设置有容纳槽，所述容纳槽的槽底设置有第一螺纹孔；所述第二连接部位于所述容纳槽内，所述第二连接部设置有第三通孔，所述第三通孔与所述第一螺纹孔相对，用于供连接螺栓穿设。

7.根据权利要求3所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述传动组件还包括波纹管，所述波纹管位于所述腔体内，且套设于所述传动杆上，所述波纹管的一端与所述传动杆的第一端连接，所述波纹管的第二端与所述安装筒的第二端连接。

8.根据权利要求7所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述传动组件还包括防护筒，所述防护筒位于所述腔体内，所述防护筒罩设于所述波纹管的外侧，且与所述约束环连接。

9.根据权利要求3所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述传动杆的第二端的外侧设置有外螺纹；

所述传动组件还包括调节螺母和连接臂，所述调节螺母套设于所述传动杆的第二端，且与所述传动杆螺纹连接；所述连接臂的第一端与所述驱动件连接，所述连接臂的第二端设置有具有开口的卡接环，所述卡接环卡设于所述调节螺母上，所述卡接环可相对所述调节螺母转动。

10.根据权利要求9所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述调节螺母的外侧设置有环形凹槽，所述卡接环卡设于所述环形凹槽内，所述卡接环与所述环形凹槽的槽壁相抵接。

11.根据权利要求10所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述卡接环位于所述开口处的两端均设置有接触部，所述接触部与所述环形凹槽的槽壁相抵接；沿所述调节螺母的轴向，所述接触部的宽度大于所述卡接环除所述接触部以外的其他部分的宽度。

12.根据权利要求9所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述第二通孔的数量有两个，两个所述第二通孔间隔设置，所述驱动件位于两个所述第二通孔之间；

所述连接臂的数量有两个，两个所述连接臂分别设置于所述驱动件的两侧；

所述传动组件的数量有两个，两个所述传动组件的所述安装筒分别穿设于两个所述第二通孔内，两个所述传动组件的所述传动杆的第一端均与所述约束环连接，两个所述传动组件的所述传动杆的第二端均套设有所述调节螺母，两个所述调节螺母分别卡设于两个所述连接臂的第二端的所述卡接环内。

13.根据权利要求9所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述传动组件还包括限位杆，所述限位杆与所述传动杆连接，所述限位杆位于所述传动杆的第二端和所述调节螺母之间。

14.根据权利要求2所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述驱动件包括气缸、电缸或液压缸。

15.根据权利要求1-14任一项所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述约束环包括环体和第三连接部，所述环体设置有多个约束槽，所述环体套设于所述第一电极外侧；所述第三连接部连接于所述环体的外侧，所述第三连接部用于同所述驱动机构连接。

16.根据权利要求15所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述等离子体调节装置还包括连接件，所述连接件包括支撑臂、第四连接部和第五连接部；所述第四连接部连接于所述支撑臂的一端，且与所述第三连接部连接；所述第五连接部连接于所述支撑臂的另一端，且与所述驱动机构连接。

17.根据权利要求16所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述等离子体调节装置还包括垫片，所述垫片连接于所述第五连接部和所述驱动机构之间。

18.根据权利要求15所述的等离子体调节装置，其特征在于，多个所述约束槽均沿所述环体的径向设置，多个所述约束槽在所述环体的周向上间隔排列。

19.根据权利要求15所述的等离子体调节装置，其特征在于，多个所述约束槽沿所述环体的周向设置，形成多个环向槽组，多个所述环向槽组在所述环体的径向上间隔排列。

20.根据权利要求1-14任一项所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述等离子体调节装置还包括支撑筒和接地设置的接地环，所述支撑筒设置于所述腔体内，所述支撑筒的一端与所述腔体连接，所述支撑筒的另一端套设于所述第一电极上，且与所述第一电极固定连接；

所述接地环和所述约束环均套设于所述支撑筒上，所述接地环位于所述约束环的下方，所述接地环与所述支撑筒固定连接。

21.根据权利要求20所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述约束环的材料为导电材料；

所述等离子体调节装置还包括导电连接件，所述导电连接件连接所述约束环和所述接地环。

22.根据权利要求21所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述导电连接件为波纹状导电线缆或波纹状金属片。

23.根据权利要求20所述的等离子体调节装置，其特征在于，所述约束环的材料为绝缘材料。

24.一种半导体刻蚀设备，其特征在于，包括如权利要求1-23任一项所述的等离子体调节装置。

Images