CN108231526A - 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，该腔室还包括环绕基座外周壁设置的导通装置，并且基座外周壁接地。在工艺时，基座带动导通装置上升，当基座顶起遮蔽环时，遮蔽环与屏蔽环之间形成间隙，导通装置将屏蔽环与基座外周壁进行电连接导通。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导通装置使得工艺时产生等离子的区域和基座下方腔室被接地回路完全阻隔，阻止了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。

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，涉及一种腔室和半导体设备。
背景技术
集成电路制造中使用的硬掩膜工艺中，需要使用RF和DC电源启辉，从而刻蚀靶材并且使其沉积到基片上以完成工艺。在28nm工艺中，一般使用低频(如13MHz)和低气压RF即可满足工艺需求。
随着集成电路制造产业的发展，14/16nm工艺也逐渐走上了历史的舞台，在硬掩膜领域中，成膜需要更大的密度，因此，需要引进甚高频(如60MHz)和高气压来满足工艺需求，但随之而来的问题也需要解决。
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。
在工艺时，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，两者之间间隙5～30mm。靶材100上接入DC和RF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，甚高频可以从遮蔽环204与屏蔽环202之间的间隙，或者从屏蔽环202进气孔处漏到基座下方，使得腔室下部启辉，造成工艺不稳定。
图2为现有的带接地屏蔽结构的腔室。如图2所示，腔室中接地的基座外周壁形成接地屏蔽结构600。在低频(如13.56MHz)或者低压力环境下，依靠遮蔽环的迷宫结构可以有效防止等离子体流到基座400下方。迷宫结构如图3所示，其中所圈部分为接地屏蔽结构600。在工艺时，基座400向上移动，遮蔽环204与屏蔽环202分离，此时遮蔽环204悬浮，等离子体流到基座400下方。并且，随着上电极RF频率的升高以及腔室工艺压力的升高，遮蔽环204的迷宫结构不足以阻挡等离子体流向基座400下方。这导致了腔室下启辉，因此使得工艺不稳定。
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和半导体设备。
根据本发明的一方面提出一种腔室。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，该腔室还包括环绕所述基座外周壁设置的导通装置，并且所述基座外周壁接地；在工艺时，所述基座带动所述导通装置上升，当所述基座顶起所述遮蔽环时，所述遮蔽环与所述屏蔽环之间形成间隙，所述导通装置将所述屏蔽环与所述基座进行电连接导通。
可选地，根据本发明的腔室，所述导通装置包括：安装环，所述安装环固定环绕在所述基座外周壁；弹性部件，所述弹性部件设置在所述安装环上，并位于所述安装环与所述屏蔽环之间。
可选地，根据本发明的腔室，所述安装环在沿其半径方向上的截面为“L”型，其中，“L”型左侧的竖边对应的面与所述基座的侧壁贴合，横边对应的面与所述基座的侧壁垂直。
可选地，根据本发明的腔室，所述“L”型横边的右端还包括另一竖边，其中，右端的所述竖边对应的面，在所述基座上升至工艺位时，能遮挡位于所述屏蔽环上的进气孔。
可选地，根据本发明的腔室，所述安装环在沿其半径方向上的截面为“一”型，其中，“一”型左侧固定在所述基座的侧壁上，横边对应的面与所述基座的侧壁垂直。
可选地，根据本发明的腔室，所述“一”型横边的右端还包括另一竖边，其中，右端的所述竖边对应的面，在所述基座上升至工艺位时，能遮挡位于所述屏蔽环上的进气孔。
可选地，根据本发明的腔室，所述安装环的材质为铝、铜或不锈钢材料。
可选地，根据本发明的腔室，所述弹性部件焊接在所述安装环的表面上。
可选地，根据本发明的腔室，所述弹性部件为金属簧片或导电线圈。
可选地，根据本发明的腔室，所述金属簧片为铍铜簧片。
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。
本发明的腔室通过导通装置使得工艺时产生等离子的区域和基座下方腔室被接地回路完全阻隔，阻止了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，防止基座下方启辉，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例进行更详细的描述，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例中，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为现有的带接地屏蔽结构的腔室的示意图。
图3为带接地屏蔽结构的腔室的迷宫结构的示意图。
图4为根据本发明一种实施方式的腔室的示意图。
图5为根据本发明一个实施方式的腔室中的导通装置的示意图。
图6为根据本发明一个实施方式的腔室中的导通装置的示意图。
图7为根据本发明一个实施方式的腔室的示意图。
图8为弹性部件为金属簧片的导通装置的俯视图。
附图标记：
100 靶材，
200 工艺套件，
201 绝缘环，
202 屏蔽环，
203 转接件，
204 遮蔽环，
300 腔体，
400 基座，
500 导通装置，
600 接地屏蔽结构。
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4为根据本发明一种实施方式的腔室的示意图。如图4所示，腔室可以包括腔体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204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。该腔室还包括环绕基座400外周壁设置的导通装置500，并且基座400外周壁接地。
在工艺时，基座400带动导通装置500上升，当基座400顶起遮蔽环204时，遮蔽环204与屏蔽环202之间形成间隙，导通装置500将屏蔽环202与基座400外周壁进行电连接导通，屏蔽环202、导通装置500与基座400外周壁形成接地回路，使得产生等离子的区域和基座下方腔室被接地回路完全阻隔。电连接导通的屏蔽环202、导通装置500与基座400外周壁的电磁屏蔽作用阻止了从屏蔽环202与遮蔽环204之间的间隙泄露的甚高频电磁波能量辐射到基座400下方，从而防止了甚高频泄露到基座400下方导致基座下方启辉，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。
在本发明的一种实施方式中，导通装置500可以包括安装环501和弹性部件502。安装环501固定环绕在基座400外周壁；弹性部件502设置在安装环501上，并位于安装环501与屏蔽环202之间。
在工艺时，安装环501随着基座400上升，弹性部件502随着安装环501的上升受到屏蔽环202的挤压，从而安装环501和弹性部件502将屏蔽环202与基座400外周壁进行电连接导通，形成接地回路，使得产生等离子的区域和基座下方腔室被接地回路完全阻隔。电连接导通的屏蔽环、弹性部件502、安装环501与基座400外周壁的电磁屏蔽作用阻止了从屏蔽环202与遮蔽环204之间的间隙泄露的甚高频电磁波能量辐射到基座400下方，从而防止了甚高频泄露到基座400下方导致基座下方启辉。
图5为根据本发明一个实施方式的腔室中的导通装置的示意图。如图5所示，安装环501在沿其半径向上的截面为“L”型。其中，“L”型左侧的竖边对应的面与基座400的侧壁贴合，横边对应的面与基座400的侧壁垂直。沿半径向上的截面为“L”型的安装环501与接地的基座400外周壁接触，使得在工艺时当弹性部件502受到屏蔽环202的挤压时，屏蔽环202、弹性部件502、安装环501及基座400外周壁形成接地回路。
图6为根据本发明一个实施方式的腔室中的导通装置的示意图。如图6所示，“L”型横边的右端还包括另一竖边。图7示出了包含该导通装置的腔室中，右端的所述竖边对应的面，在基座400上升至工艺位时，能遮挡位于屏蔽环202上的进气孔。
在基座400上升至工艺位时，甚高频还可能从屏蔽环202上的进气孔泄露到基座400下方，使得腔室下部启辉。而安装环501横边右端的竖边对应的面遮挡了位于屏蔽环202上的进气孔，进一步阻隔了甚高频泄露到基座400下方，从而进一步避免了腔室下部启辉。
在本发明的一种实施方式中，安装环501在沿其半径方向上的截面为“一”型。其中，“一”型左侧固定在所述基座的侧壁上，横边对应的面与所述基座的侧壁垂直。沿半径向上的截面为“一”型的安装环501与接地的基座400外周壁接触，使得在工艺时当弹性部件502受到屏蔽环202的挤压时，屏蔽环202、弹性部件502、安装环501及基座400外周壁形成接地回路。
在本发明的一种实施方式中，“一”型横边的右端还包括另一竖边。其中，右端的所述竖边对应的面，在基座400上升至工艺位时，能遮挡位于屏蔽环202上的进气孔。
在基座400上升至工艺位时，甚高频还可能从屏蔽环202上的进气孔泄露到基座400下方，使得腔室下部启辉。而安装环501横边右端的竖边对应的面遮挡了位于屏蔽环202上的进气孔，进一步阻隔了甚高频泄露到基座400下方，从而进一步避免了腔室下部启辉。
在本发明的一种实施方式中，安装环501的材质优选为铝、铜或不锈钢材料，也可以是其他导电性能良好的金属材料。
在本发明的一种实施方式中，弹性部件502可以焊接在安装环501的表面上，也可以以其他适当的方式连接在安装环501上。
在本发明的一种实施方式中，隔离装置500中的弹性部件502可以是金属簧片或导电线圈，也可以是其他适当的弹性金属部件。所述金属簧片优选铍铜簧片。图8示出了弹性部件为铍铜簧片的导通装置的俯视图。
具有良好导电性能的安装环501和弹性部件502使得导通装置500将屏蔽环202与基座400外周壁进行良好的电连接导通。
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，还包括环绕所述基座外周壁设置的导通装置，并且所述基座外周壁接地；
在工艺时，所述基座带动所述导通装置上升，当所述基座顶起所述遮蔽环时，所述遮蔽环与所述屏蔽环之间形成间隙，所述导通装置将所述屏蔽环与所述基座外周壁进行电连接导通。
2.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述导通装置包括：
安装环，所述安装环固定环绕在所述基座外周壁；
弹性部件，所述弹性部件设置在所述安装环上，并位于所述安装环与所述屏蔽环之间。
3.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述安装环在沿其半径方向上的截面为“L”型，其中，
“L”型左侧的竖边对应的面与所述基座的侧壁贴合，横边对应的面与所述基座的侧壁垂直。
4.根据权利要求3所述的腔室，其特征在于，所述“L”型横边的右端还包括另一竖边，其中，
右端的所述竖边对应的面，在所述基座上升至工艺位时，能遮挡位于所述屏蔽环上的进气孔。
5.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述安装环在沿其半径方向上的截面为“一”型，其中，
“一”型左侧固定在所述基座的侧壁上，横边对应的面与所述基座的侧壁垂直。
6.根据权利要求5所述的腔室，其特征在于，所述“一”型横边的右端还包括另一竖边，其中，
右端的所述竖边对应的面，在所述基座上升至工艺位时，能遮挡位于所述屏蔽环上的进气孔。
7.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述安装环的材质为铝、铜或不锈钢材料。
8.根据权利要求1～7任一所述的腔室，其特征在于，所述弹性部件焊接在所述安装环的表面上。
9.根据权利要求1～7任一所述的腔室，其特征在于，所述弹性部件为金属簧片或导电线圈。
10.根据权利要求9所述的腔室，其特征在于，所述金属簧片为铍铜簧片。
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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