CN108231525B - 一种腔室和半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种腔室及半导体设备。该腔室包括腔体、设置在腔体底部的基座、套置在腔体内壁的屏蔽环、叠置在屏蔽环下表面边缘区域的遮蔽环，且遮蔽环位于基座边缘区域上方，该腔室还包括屏蔽装置，其中，屏蔽装置环绕基座设置、且位于屏蔽环下方，用于密封屏蔽环和遮蔽环之间的间隙，间隙在基座上升顶起遮蔽环后形成。本发明的半导体设备包含本发明的腔室。本发明的腔室和半导体设备通过屏蔽装置阻止了在工艺时甚高频从屏蔽环与遮蔽环之间的间隙泄露，防止了基座下方启辉，在不同靶基距进行工艺时充分利用了甚高频，提高了溅射薄膜的质量。

Description

一种腔室和半导体设备
技术领域
本发明涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种腔室及包含该腔室的半导体设备。
背景技术
随着半导体14/16纳米制程的发展，TiN高密度膜开发已经成为TiN硬掩膜PVD设备研发的重点任务。为获得更好质量的TiN薄膜，需要在耙材上同时加DC与甚高频RF，其中甚高频(Very high frequency，VHF)是指频带由30MHz到300MHz的无线电电波。耙材上的DC负压能够在磁场的辅助下离化气体产生等离子体，并吸引正离子轰击耙材进行溅射沉积。甚高频的引入能够进一步促进离化率，生成更加致密的薄膜。
图1为现有腔室的示意图。如图1所示，该腔室主要由靶材100、工艺套件200、腔体300和基座400组成。其中工艺套件200包括绝缘环201、屏蔽环202、转接件203和遮蔽环204。腔体300接地，基座400的下端设置在腔体300底部，基座400能够在腔体300内部上下移动，实现不同的靶基距(靶材100与基座400上表面的距离)。转接件203安装于腔体300上部，绝缘环201置于转接件203上，靶材100置于绝缘环201上；屏蔽环202套置在腔体内壁，其安装在转接件203上，并悬臂伸入腔体300内部，遮蔽环204叠置在屏蔽环下部的上表面边缘区域，且位于基座400边缘区域上方。在初始位置，遮蔽环遮蔽屏蔽环202上的进气孔，当基座400向上移动接触遮蔽环204后，基座400带动遮蔽环204向上移动。
在工艺过程中，基座400带动遮蔽环204向上移动，并达到工艺位停止，此时遮蔽环204与屏蔽环202脱离，两者之间形成间隙。根据不同的靶基距，间隙为5～30mm。靶材100上接入DC和甚高频时，在靶材100、工艺套件200和基座400之间产生等离子体，由于遮蔽环204与屏蔽环202之间间隙较大，甚高频可以从屏蔽环202进气孔处，或者从遮蔽环204与屏蔽环202之间的间隙中漏到腔体300下边，出现腔室点亮问题，造成甚高频功率的浪费，而且易影响薄膜制备的质量。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种腔室及包含该腔室的半导体设备。
根据本发明的一方面，提出了一种腔室。该腔室包括腔体、设置在所述腔体底部的基座、套置在所述腔体内壁的屏蔽环、叠置在所述屏蔽环下部的上表面边缘区域的遮蔽环，且所述遮蔽环位于所述基座边缘区域上方，该腔室还包括屏蔽装置，其中，所述屏蔽装置环绕所述基座设置、且位于所述屏蔽环下方，用于密封所述屏蔽环和所述遮蔽环之间的间隙，所述间隙在所述基座上升顶起所述遮蔽环后形成。
可选地，根据本发明的腔室，所述屏蔽装置包括：第一环状板，所述第一环状板环绕固定在所述基座侧壁或底壁；第二环状板，所述第二环状板环绕固定在所述屏蔽环下方的边缘区域；伸缩件，所述伸缩件为环绕所述基座的桶状，且其第一端固定在所述第二环状板上，第二端为悬空的自由端；所述基座上升时带动所述第一环状板上升，当所述伸缩件与所述第一环状板接触后被压缩。
可选地，根据本发明的腔室，所述自由端上连接有第三环状板，所述基座上升时带动所述第一环状板上升，当所述第三环状板与所述第一环状板接触后，所述伸缩件被压缩。
可选地，根据本发明的腔室，所述第三环状板与所述第一环状板之间设置弹性金属件。
可选地，根据本发明的腔室，所述屏蔽装置包括：第一环状板，所述第一环状板环绕固定在所述基座的底壁或侧壁；伸缩件，所述伸缩件为环绕所述基座的桶状，且其第一端固定在所述第一环状板上；第二环状板，所述第二环状板与所述伸缩件的第二端固定，且随所述伸缩件上下移动；所述基座上升时带动所述第一环状板、所述伸缩件和所述第二环状板上升，当所述第二环状板与所述屏蔽环接触后，所述伸缩件被压缩。
可选地，根据本发明的腔室，所述伸缩件为波纹管。
可选地，根据本发明的腔室，所述屏蔽环上设置有直径为1～3mm的进气孔。
可选地，根据本发明的腔室，在所述腔体顶部设置有靶材，在所述靶材上方设置有屏蔽罩。
可选地，根据本发明的腔室，在所述腔体上部设置有转接件，其中，所述转接件与所述腔体之间设置有弹性金属件；所述转接件与所述屏蔽罩之间设置有弹性金属件；和/或，所述转接件与所述屏蔽环之间设置有弹性金属件。
可选地，根据本发明的腔室，所述弹性金属件为铍铜簧片或导电线圈。
根据本发明的另一方面，提出一种半导体设备，其包含以上所述的腔室。
本发明的腔室通过屏蔽装置阻止了工艺时甚高频从屏蔽环与遮蔽环之间的间隙泄露至基座下方，防止了基座下方启辉，在不同靶基距进行工艺时充分利用了甚高频，提高了溅射薄膜的质量。
根据本发明的半导体设备采用了本发明的腔室，因此也能在不同靶基距时，防止甚高频泄漏，提高溅射薄膜质量。
本发明的腔体和半导体处理设备具有其它的特性和优点，这些特性和优点从本申请说明书附图和具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为现有腔室的示意图。
图2为根据本发明一种实施方式的腔室的示意图。
图3为根据本发明一种实施方式的腔室中的屏蔽装置的示意图。
图4为根据本发明一种实施方式的腔室中的屏蔽装置的示意图。
其中，附图标记为：
靶材 100，
工艺套件 200，
绝缘环 201，
屏蔽环 202，
转接件 203，
遮蔽环 204，
腔体 300，
基座 400，
屏蔽装置 500，
第一环状板 501，
第二环状板 502，
伸缩件 503，
第三环状板 504，
屏蔽罩 600。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图2为本发明一种实施方式的腔室的示意图。如图2所示，该腔室包括腔体300、设置在腔体300底部的基座400、套置在腔体300内壁的屏蔽环202、叠置在屏蔽环202下部的上表面边缘区域的遮蔽环204，且遮蔽环204位于基座400边缘区域上方。该腔室还包括屏蔽装置500，其中，屏蔽装置500环绕基座400设置、且位于屏蔽环202下方，用于密封屏蔽环202和遮蔽环204之间的间隙，间隙在基座400上升顶起遮蔽环204后形成。
在工艺过程中，当遮蔽环204接触向上移动的基座后被基座400带动向上移动，在达到工艺位时停止，此时遮蔽环204与屏蔽环202脱离，两者之间形成间隙。等离子体从屏蔽环202与遮蔽环204之间的间隙泄露到腔室下方，出现腔室点亮问题，造成甚高频功率的浪费，而且易影响薄膜制备的质量。
根据本发明的腔室中具有屏蔽装置500，其用于密封屏蔽环202与遮蔽环204之间的间隙。屏蔽装置500环绕基座400而设置，且位于屏蔽环202下方，从屏蔽环202与遮蔽环204之间的间隙泄露的甚高频进入屏蔽环202与屏蔽装置500以及基座400围成的密封区域中，从而实现了对甚高频泄露的屏蔽。
在本发明的一种实施方式中，屏蔽装置500可以包括第一环状板501，其环绕固定在基座400侧壁或底壁；第二环状板502，其环绕固定在屏蔽环202下方的边缘区域；伸缩件503，其为环绕所述基座的桶状，且其第一端固定在第二环状板502上，第二端为悬空的自由端；基座400上升时带动第一环状板501上升，当伸缩件503与第一环状板501接触后被压缩，使得屏蔽装置500中第二环状板502、伸缩件503与第一环状板501依次密封接触，密封了基座上升至工艺位时，基座顶起遮蔽环，在遮蔽环与屏蔽环之间形成了间隙，从而防止了甚高频的泄露。
在本发明的一种实施方式中，如图3所示，伸缩件503的自由端上连接有第三环状板504，基座400上升时带动第一环状板501上升，当第三环状板504与第一环状板501接触后，伸缩件503被压缩。
第三环状板504与第一环状板501之间可以接触也可以分离。在取片位时，第三环状板504与第一环状板501之间是分离的，第一环状板501随着基座400的上升而与第三环状板504接触，使得伸缩件503被压缩，在基座上升至在工艺位时，屏蔽装置500中第二环状板502、伸缩件503、第三环状板504与第一环状板501依次密封接触，密封了基座上升至工艺位时，基座顶起遮蔽环，在遮蔽环与屏蔽环之间形成了间隙，从而防止了甚高频的泄露。
在本发明的一种实施方式中，第三环状板504与第一环状板501之间设置弹性金属件，以增强金属接触能力。第三环状板504与第一环状板501之间完全导通，增强了屏蔽装置500的甚高频屏蔽能力。
图4为本发明另一种实施方式的腔室中的屏蔽装置的示意图。如图4所示，屏蔽装置500包括第一环状板501，其环绕固定在基座400侧壁或底壁；伸缩件503，其为环绕基座的桶状，且其第一端固定在第一环状板501上；第二环状板502，其与伸缩件503的第二端固定，且随伸缩件503上下移动；基座400上升时带动第一环状板501、伸缩件503和第二环状板502上升，当第二环状板502与屏蔽环202接触后，伸缩件被压缩，使得屏蔽环202与屏蔽装置500之间密封接触，密封了基座上升至工艺位时，基座顶起遮蔽环，在遮蔽环与屏蔽环之间形成了间隙，从而防止了甚高频的泄露。
在本发明的一种实施方式中，伸缩件503优选为波纹管。当波纹管随着第一环状板501的上移而被压缩时，屏蔽环202与屏蔽装置500之间或者屏蔽装置500的各部件之间密封接触，从而可以屏蔽射频泄露，尤其是甚高频泄露。在本发明中也可以采用其他任意适当的可伸缩结构。
由于频率越高，波长越短，因此对于甚高频，现有腔室中屏蔽环上的进气孔孔径尺寸容易产生甚高频的泄露。在一个示例中，将进气孔改为孔径较小的孔，既不会影响进气，且能减小甚高频泄露。可选地，进气孔的直径为1～3mm。优选地，孔的直径为2mm。
在本发明的一种实施方式中，在腔体300顶部设置有靶材100，在靶材100上方设置有屏蔽罩，防止甚高频泄漏至腔体外，对其他设备或人员安全造成影响。
在本发明的一种实施方式中，在腔体300上部设置有转接件203。其中，转接件203与腔体300之间设置有弹性金属件；转接件203与屏蔽罩600之间设置有弹性金属件；和/或转接件203与屏蔽环202之间设置有弹性金属件。所述弹性金属件的设置是用于增强部件之间的金属接触能力，实现了甚高频区域性的完全限制。
该弹性金属件优选铍铜簧片或导电线圈，也可以是其他任意适当的金属部件，其实现了增强金属接触能力的效果。
本发明还提出一种半导体设备，其包含以上所述的腔室。
以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (11)

1.一种腔室，包括腔体、设置在所述腔体底部的基座、套置在所述腔体内壁的屏蔽环、叠置在所述屏蔽环下部的上表面边缘区域的遮蔽环，且所述遮蔽环位于所述基座边缘区域上方，其特征在于，还包括屏蔽装置，其中，
所述屏蔽装置环绕所述基座设置、且位于所述屏蔽环下方，用于密封所述屏蔽环和所述遮蔽环之间的间隙，所述间隙在所述基座上升顶起所述遮蔽环后形成。
2.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽装置包括：
第一环状板，所述第一环状板环绕固定在所述基座侧壁或底壁；
第二环状板，所述第二环状板环绕固定在所述屏蔽环下方的边缘区域；
伸缩件，所述伸缩件为环绕所述基座的桶状，且其第一端固定在所述第二环状板上，第二端为悬空的自由端；
所述基座上升时带动所述第一环状板上升，当所述伸缩件与所述第一环状板接触后被压缩。
3.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述自由端上连接有第三环状板，
所述基座上升时带动所述第一环状板上升，当所述第三环状板与所述第一环状板接触后，所述伸缩件被压缩。
4.根据权利要求3所述的腔室，其特征在于，所述第三环状板与所述第一环状板之间设置弹性金属件。
5.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽装置包括：
第一环状板，所述第一环状板环绕固定在所述基座的侧壁或底壁；
伸缩件，所述伸缩件为环绕所述基座的桶状，且其第一端固定在所述第一环状板上；
第二环状板，所述第二环状板与所述伸缩件的第二端固定，且随所述伸缩件上下移动；
所述基座上升时带动所述第一环状板、所述伸缩件和所述第二环状板上升，当所述第二环状板与所述屏蔽环接触后，所述伸缩件被压缩。
6.根据权利要求2～4任一所述的腔室，其特征在于，所述伸缩件为波纹管。
7.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽环上设置有直径为1～3mm的进气孔。
8.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，在所述腔体顶部设置有靶材，在所述靶材上方设置有屏蔽罩。
9.根据权利要求8所述的腔室，其特征在于，在所述腔体上部设置有转接件，其中，
所述转接件与所述腔体之间设置有弹性金属件；
所述转接件与所述屏蔽罩之间设置有弹性金属件；和/或
所述转接件与所述屏蔽环之间设置有弹性金属件。
10.根据权利要求4或9所述的腔室，其特征在于，所述弹性金属件为铍铜簧片或导电线圈。
11.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1～10任一所述腔室。
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