CN105655221A - 半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体加工设备，包括等离子体产生腔，等离子体产生腔由侧壁、顶盖和底板限定而成，且在侧壁外侧环绕设置有法拉第屏蔽件，该法拉第屏蔽件包括具有开缝的导电环体，在导电环体的上端设置有沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件，每个弹性件与顶盖的下表面弹性接触，以使法拉第屏蔽件和顶盖之间实现电导通。本发明提供的半导体加工设备，其不仅可以使法拉第屏蔽件的拆卸更方便，从而有利于设备维护，而且还可以增加法拉第屏蔽件与顶盖之间的接触点数量，从而可以提高法拉第屏蔽件的接地性能。

Description

半导体加工设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种半导体加工设

备。

背景技术

在电感耦合等离子体加工设备(ICP)常用于制作半导体器件。图1为电感耦合等离子体加工设备的剖视图。请参阅图1，电感耦合等离子体加工设备包括反应腔10，在反应腔10内设置有静电卡盘11，用以承载衬底；在反应腔10的顶部设置有等离子体产生腔20，其侧壁201采用非金属材料制作，且在该等离子体产生腔20的外围环绕设置有射频线圈21，该射频线圈21与射频电源(图中未示出)电连接，用以激发等离子体产生腔20内的工艺气体形成等离子体。

在实际应用中，为了屏蔽等离子体产生腔20内的电场，还需要在等离子体产生腔20的侧壁201外侧设置一法拉第屏蔽件22，在某些应用中，有时需要交替地向等离子体产生腔20内通入多种工艺气体，以将多层材料交替地沉积在衬底表面，并对该衬底表面上的多层材料进行刻蚀，针对这种情况，利用该法拉第屏蔽件可以用于防止在交替通入多种工艺气体时可能出现的“灭辉”现象，造成不能正常启辉。目前的法拉第屏蔽件22是一个薄壁的圆筒，且沿该圆筒的圆周方向上间隔设置有多个沿圆筒轴线方向开设的条形孔。此外，法拉第屏蔽件22的上端和下端分别利用多个紧固螺钉23与等离子体产生腔20的顶盖202和底板203固定连接，并且法拉第屏蔽件22通过各个紧固螺钉23与等离子体产生腔20的顶盖202电导通而实现接地。

但是，法拉第屏蔽件22的上述紧固方式在实际应用中存在以下问题：

其一，紧固螺钉23不宜于拆装，导致在开腔维护设备的工作量较大，而且由于需要经常拆卸法拉第屏蔽件22与等离子体产生腔20的顶盖202之间的连接位置，长时间后容易影响法拉第屏蔽件22的接地性能。

其二，由于受到腔室结构的限制，紧固螺钉23的数量不能过多(例如针对直径为300cm的腔室，M4的螺钉一般不多于8个)，导致法拉第屏蔽件22与等离子体产生腔20的顶盖202之间的接触点数量有限，这也会影响法拉第屏蔽件22的接地性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体加工设备，其不仅可以使法拉第屏蔽件的拆卸更方便，从而有利于设备维护，而且还可以增加法拉第屏蔽件与顶盖之间的接触点数量，从而可以提高法拉第屏蔽件的接地性能。

为实现本发明的目的而提供一种半导体加工设备，包括等离子体产生腔，所述等离子体产生腔由侧壁、顶盖和底板限定而成，且在所述侧壁外侧环绕设置有法拉第屏蔽件，所述法拉第屏蔽件包括具有开缝的导电环体，在所述导电环体的上端设置有沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件，每个弹性件与所述顶盖的下表面弹性接触，以使所述法拉第屏蔽件和所述顶盖之间实现电导通。

其中，每个所述弹性件包括倾斜部，所述倾斜部的下端设置在所述导电环体的上端，所述倾斜部的上端相对于所述导电环体朝外部的斜上方倾斜，且与所述顶盖的下表面弹性接触。

其中，每个所述弹性件包括第一倾斜部和第二倾斜部，其中，所述第一倾斜部的下端设置在所述导电环体的上端，所述第一倾斜部的上端相对于所述导电环体向外倾斜或者向外水平延伸；所述第二倾斜部的下端与所述第一倾斜部的上端连接，所述第二倾斜部的上端相对于所述第一倾斜部向内部的斜上方倾斜，且与所述顶盖的下表面弹性接触。

其中，每个所述弹性件包括第一水平部、第一倾斜部和第二倾斜部，其中，所述第一水平部的一端设置在所述导电环体的上端，所述第一水平部的另一端相对于所述导电环体向外水平延伸；所述第一倾斜部的下端与所述第一水平部的另一端连接，所述第一倾斜部的上端相对于所述第一水平部向内部的斜上方倾斜；所述第二倾斜部的一端与所述第一倾斜部的上端连接，所述第二倾斜部的另一端相对于所述第一倾斜部向内部的斜下方倾斜；所述第一倾斜部与第二倾斜部的连接处与所述顶盖的下表面弹性接触。

其中，每个所述弹性件包括圆弧部，所述圆弧部设置在所述导电环体的上端，且自该上端沿顺时针或逆时针的方向向上弯曲；所述圆弧部的顶端与所述顶盖的下表面弹性接触。

其中，在所述顶盖的下表面上，且与所述导电环体相对的位置处还设置有可产生弹性变形的环形弹性凸部，所述环形弹性凸部与各个弹性件弹性接触。

其中，所述环形弹性凸部包括第三倾斜部和第二水平部，其中，所述第三倾斜部的上端设置在所述顶盖的下表面上，所述第三倾斜部的下端向斜下方倾斜；所述第二水平部的一端与所述第三倾斜部的下端连接，所述第二水平部的另一端沿水平方向延伸；各个弹性件与所述第二水平部弹性接触。

优选的，在所述导电环体的下端设置有沿其周向间隔设置的多个螺钉安装部，且在每个螺钉安装部上设置有安装孔。

优选的，所述法拉第屏蔽件所采用的材料包括纯铜或者铜合金。

优选的，在所述导电环体上设置有多个沿所述导电环体的轴向开设的条形孔，多个所述条形孔沿所述导电环体的周向均匀分布。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体加工设备，其法拉第屏蔽件包括具有开缝的导电环体，在该导电环体的上端设置有沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件，每个弹性件与顶盖的下表面弹性接触，以使法拉第屏蔽件和顶盖之间实现电导通。由于上述法拉第屏蔽件与顶盖弹性接触，这不仅可以保证二者良好的导电接触，而且可以取代紧固螺钉实现法拉第屏蔽件和顶盖的多点接触，从而不仅可以使法拉第屏蔽件的拆卸更方便、有利于设备维护，而且还可以增加法拉第屏蔽件

与顶盖之间的接触点数量，从而可以提高法拉第屏蔽件的接地性能。

附图说明

图1为电感耦合等离子体加工设备的剖视图；

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的剖视图；

图3为本实施例所采用的法拉第屏蔽件的结构示意图；

图4为图2中I区域的放大图；

图5为本发明实施例的一个变型实施例采用的弹性件的结构示意图；

图6为本发明实施例的另一个变型实施例采用的弹性件的结构示意图；以及

图7为本发明实施例的一个变型实施例采用的顶盖与弹性件弹性连接的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的半导体加工设备进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的剖视图。请参阅图2,半导体加工设备包括反应腔40，在反应腔40内设置有用于承载被加工工件的承载装置41，例如静电卡盘、机械卡盘等。而且，在反应腔40的顶部设置有等离子体产生腔30，其由侧壁、顶盖31和底板限定而成，其中，侧壁采用非金属材料制作，且在该等离子体产生腔30的外围环绕设置有射频线圈34，该射频线圈34与射频电源(图中未示出)电连接，用以激发等离子体产生腔30内的工艺气体形成等离子体。

在等离子体产生腔30的侧壁外侧环绕设置有法拉第屏蔽件33，利用该法拉第屏蔽件33，可以用于防止在交替通入多种工艺气体时可能出现的“灭辉”现象，造成不能正常启辉。法拉第屏蔽件33采用导电材料制作，且需要接地。在本实施例中，法拉第屏蔽件33通过与接地的顶盖31电导通，而实现接地。下面对本实施例所采用的法拉第屏蔽件的结构进行详细描述。

具体地，图3为本实施例所采用的法拉第屏蔽件的结构示意图。请参阅图3，该法拉第屏蔽件33包括导电环体331，其环绕在等离子体产生腔30的侧壁外侧，且具有一开缝333，在开缝333位置导电环体331完全断开，即，导电环体331为非连续的筒状，以有效地阻止法拉第屏蔽件33的涡流损耗和发热。而且，在导电环体331的上端设置有沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件336，每个弹性件336与顶盖31的下表面弹性接触，以使法拉第屏蔽件33和顶盖31的电导通，从而可以实现法拉第屏蔽件33接地。上述弹性件336的弹性变形是指在外力作用下会产生变形，并在外力取消后，又恢复至原来的形状，从而可以保证法拉第屏蔽件33与顶盖31良好的导电接触，同时还可以取代紧固螺钉实现法拉第屏蔽件33和顶盖31的多点接触，从而不仅可以使法拉第屏蔽件33的拆卸更方便、有利于设备维护，而且还可以增加法拉第屏蔽件33与顶盖31之间的接触点数量，从而可以提高法拉第屏蔽件33的接地性能。

下面对弹性件336与顶盖31弹性连接的具体实施方式进行详细描述。具体地，图4为图2中I区域的放大图。请参阅图4，在本实施例中，每个弹性件336包括第一水平部3361、第一倾斜部3362和第二倾斜部3363，其中，第一水平部3361的一端(左端)设置在导电环体331的上端，第一水平部3361的另一端(右端)相对于导电环体331向外水平延伸；第一倾斜部3362的下端与第一水平部3361的另一端连接，第一倾斜部3362的上端相对于第一水平部3361向内部的斜上方倾斜。第二倾斜部3363的一端(右端)与第一倾斜部3362的上端连接，第二倾斜部3363的另一端(左端)相对于第一倾斜部3362向内部的斜下方倾斜；第一倾斜部3362与第二倾斜部3363的连接处与顶盖31的下表面弹性接触。也就是说，第一水平部3361、第一倾斜部3362和第二倾斜部3363均位于环形导体331的外侧，且三者在导电环体331的纵切面上的投影形状近似一个三角形，该三角形的底边水平设置，三角形的顶角与顶盖31的下表面弹性接触。第一水平部3361、第一倾斜部3362和第二倾斜部3363形成了具有多个曲折的弹性结构，该弹性结构的可恢复性较强，从而可以使法拉第屏蔽件能够经受更多次数的拆卸。

作为上述实施例的变型实施例，弹性件336与顶盖31的弹性连接除采用上述方式之外，还可以采用以下几种方式：

图5为本发明实施例的一个变型实施例采用的弹性件的结构示意图。请参阅图5，每个弹性件包括倾斜部51，该倾斜部51的下端设置在导电环体331的上端，倾斜部51的上端相对于导电环体331朝外部的斜上方倾斜，且与顶盖31的下表面弹性接触。另外，优选使倾斜部51的上端朝下弯曲一定角度，以增大倾斜部51与顶盖31的下表面的接触面积。

与上述弹性件的结构相类似的，每个弹性件也可以包括第一倾斜部和第二倾斜部，其中，第一倾斜部的下端设置在导电环体331的上端，第一倾斜部的上端相对于导电环体331向外倾斜或者向外水平延伸；第二倾斜部的下端与第一倾斜部的上端连接，第二倾斜部的上端相对于第一倾斜部向内部的斜上方倾斜，且与顶盖31的下表面弹性接触。

图6为本发明实施例的另一个变型实施例采用的弹性件的结构示意图。请参阅图6，每个弹性件包括圆弧部61，圆弧部61设置在导电环体331的上端，且自该上端沿顺时针或逆时针的方向向上弯曲；圆弧部61的顶端与顶盖31的下表面弹性接触。

当然，在实际应用中，弹性件的结构并不局限于上述各个实施例所述的结构，还可以采用其他任意可产生弹性变形的结构。

优选的，图7为本发明实施例的一个变型实施例采用的顶盖与弹性件弹性连接的结构示意图。请参阅图7，在顶盖31的下表面上，且与导电环体331相对的位置处还设置有可产生弹性变形的环形弹性凸部70，环形弹性凸部70与各个弹性件336弹性接触，即，二者在相互接触时均会发生弹性变形，从而可以进一步保证法拉第屏蔽件33与顶盖31良好的导电接触。

在本实施例中，环形弹性凸部70包括第三倾斜部72和第二水平部71，其中，第三倾斜部72的上端设置在顶盖31的下表面上，第三倾斜部72的下端向斜下方倾斜；第二水平部71的一端(右端)与第三倾斜部72的下端连接，第二水平部71的另一端(左端)沿水平方向延伸；每个弹性件336与该第二水平部71弹性接触。容易理解，在实际应用中，环形弹性凸部和弹性件在导电环体的纵切面上的投影形状可以互换，即，环形弹性凸部可以采用每个弹性件在导电环体的纵切面上的投影形状，而每个弹性件采用环形弹性凸部在导电环体的纵切面上的投影形状。环形弹性凸部和弹性件的结构只要能够实现弹性接触即可。

在本实施例中，在导电环体331的下端设置有沿其周向间隔设置的多个螺钉安装部334，且在每个螺钉安装部334上设置有安装孔335。通过将紧固螺钉穿过该安装孔335与等离子体产生腔30的底板螺纹连接，而实现将法拉第屏蔽件33固定在等离子体产生腔30的底板上。

优选的，由于法拉第屏蔽件33通常应用于射频环境，等离子体产生腔30的温度较高，为防止法拉第屏蔽件33因感应加热和等离子体产生腔30的热传递导致其结构熔化失效，故等离子体产生腔30优选低电阻率和高熔点的金属材料，如纯铜及铜合金(例如黄铜等)。

另外，在导电环体331上还设置有多个沿导电环体331的轴向开设的条形孔332，多个条形孔332沿导电环体331的周向均匀分布，而且每个条形孔332的长度略小于导电环体331在其轴向方向上的长度。借助条形孔332，可以减小法拉第屏蔽单元33上产生涡流或环流，从而可以降低作用在射频线圈34上的射频功率的损耗，进而提高作用在射频线圈34上的射频功率的能量耦合效率。

综上所述，本发明提供的半导体加工设备，其法拉第屏蔽件通过采用沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件，每个弹性件与顶盖的下表面弹性接触，不仅可以保证二者良好的导电接触，而且可以取代紧固螺钉实现法拉第屏蔽件和顶盖的多点接触，从而不仅可以使法拉第屏蔽件的拆卸更方便、有利于设备维护，而且还可以增加法拉第屏蔽件与顶盖之间的接触点数量，从而可以提高法拉第屏蔽件的接地性能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体加工设备，包括等离子体产生腔，所述等离子体产生腔由侧壁、顶盖和底板限定而成，且在所述侧壁外侧环绕设置有法拉第屏蔽件，其特征在于，所述法拉第屏蔽件包括具有开缝的导电环体，在所述导电环体的上端设置有沿其周向间隔设置的多个可产生弹性变形的弹性件，每个弹性件与所述顶盖的下表面弹性接触，以使所述法拉第屏蔽件和所述顶盖之间实现电导通。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述弹性件包括倾斜部，所述倾斜部的下端设置在所述导电环体的上端，所述倾斜部的上端相对于所述导电环体朝外部的斜上方倾斜，且与所述顶盖的下表面弹性接触。

3.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述弹性件包括第一倾斜部和第二倾斜部，其中，

所述第一倾斜部的下端设置在所述导电环体的上端，所述第一倾斜部的上端相对于所述导电环体向外倾斜或者向外水平延伸；

所述第二倾斜部的下端与所述第一倾斜部的上端连接，所述第二倾斜部的上端相对于所述第一倾斜部向内部的斜上方倾斜，且与所述顶盖的下表面弹性接触。

4.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述弹性件包括第一水平部、第一倾斜部和第二倾斜部，其中，

所述第一水平部的一端设置在所述导电环体的上端，所述第一水平部的另一端相对于所述导电环体向外水平延伸；

所述第一倾斜部的下端与所述第一水平部的另一端连接，所述第一倾斜部的上端相对于所述第一水平部向内部的斜上方倾斜；

所述第二倾斜部的一端与所述第一倾斜部的上端连接，所述第二倾斜部的另一端相对于所述第一倾斜部向内部的斜下方倾斜；

所述第一倾斜部与第二倾斜部的连接处与所述顶盖的下表面弹性接触。

5.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述弹性件包括圆弧部，所述圆弧部设置在所述导电环体的上端，且自该上端沿顺时针或逆时针的方向向上弯曲；

所述圆弧部的顶端与所述顶盖的下表面弹性接触。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的半导体加工设备，其特征在于，在所述顶盖的下表面上，且与所述导电环体相对的位置处还设置有可产生弹性变形的环形弹性凸部，所述环形弹性凸部与各个弹性件弹性接触。

7.根据权利要求6所述的半导体加工设备，其特征在于，所述环形弹性凸部包括第三倾斜部和第二水平部，其中，

所述第三倾斜部的上端设置在所述顶盖的下表面上，所述第三倾斜部的下端向斜下方倾斜；

所述第二水平部的一端与所述第三倾斜部的下端连接，所述第二水平部的另一端沿水平方向延伸；各个弹性件与所述第二水平部弹性接触。

8.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，在所述导电环体的下端设置有沿其周向间隔设置的多个螺钉安装部，且在每个螺钉安装部上设置有安装孔。

9.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述法拉第屏蔽件所采用的材料包括纯铜或者铜合金。

10.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，在所述导电环体上设置有多个沿所述导电环体的轴向开设的条形孔，多个所述条形孔沿所述导电环体的周向均匀分布。