CN109712859A - 一种腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种腔室。该腔室的腔室壁由上而下包括第一金属筒部件、绝缘筒部件和第二金属筒部件并且包括环绕安装在所述绝缘筒部件内壁上的屏蔽件，所述腔室还包括开关组件，所述屏蔽件通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。根据本发明的腔室中的屏蔽件通过开关与地相连或断开，在腔室未起辉时，该屏蔽件为悬浮状态；而起辉后，开关闭合，该屏蔽件变为接地状态，从而在减小容性耦合的同时解决了起辉困难的问题，并且可以实现对工艺过程的可控。

Description

一种腔室

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，具体地，涉及一种腔室。

背景技术

等离子体设备广泛用于当今的半导体、太阳能电池、平板显示等制作工艺中。在目前的制造工艺中，已经使用等离子体设备类型有，例如，直流放电、电容耦合等离子体(CCP)类型、电感耦合等离子体(ICP)类型以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。目前这些类型的放电被广泛应用于物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀以及等离子体化学气相沉积(PECVD)等。

电感耦合等离子体是指在射频电流加在放电线圈上，在线圈周围感应出随时间变化的电磁场，在放电空间中产生并维持等离子体的一种放电方式。因为这种方式可以稳定的产生较高密度的等离子体，所以应用十分广泛。线圈上的射频电流会使线圈与等离子体之间除了存在感性耦合外，还存在容性耦合。这种容性耦合会引起减少线圈寿命，降低能量耦合效率等问题。

目前通常在放电线圈与等离子体之间加入法拉第屏蔽来抑制容性耦合的影响。图1示出了目前PVD工艺设备中所采用的一种预清洗(Preclean)装置的结构示意图，其中，金属盖板13、第一金属筒部件1、绝缘筒部件6、第二金属筒部件3、金属底板2以及静电卡盘(ESC)4围绕构成反应腔室，在静电卡盘4上放置待加工的晶圆。电感耦合线圈5缠绕在绝缘筒部件6上，通常使用陶瓷或石英等介质材料制成，电感耦合线圈5为螺线管状，匝数可以为1匝或多匝。在图1所示的预清洗装置中，绝缘筒部件6内壁安装有屏蔽件10，其为金属材料(例如铝)的非连续屏蔽筒，并开有竖直的接缝(金属筒在此处完全断开)，接缝宽度一般小于10mm，能够有效阻止涡流损耗和发热，如图2所示。另外，也可以屏蔽件10的接缝处安装绝缘连接件9(一般为陶瓷)，能够有效地防止接缝处所露出的绝缘筒部件6被腐蚀。

8为下电极射频电源(工作频率通常为13.56Hz，恒定输出阻抗50Ω)，7为对应下电极射频电源8的下电极射频自动阻抗匹配器；11为上电极射频电源(工作频率通常为2MHz，恒定输出阻抗50Ω)，12为对应上电极射频电源11的上电极射频自动阻抗匹配器，上电极射频电源11通过匹配器12将射频功率加在电感耦合线圈5上，能量从电感耦合线圈5耦合到反应腔室内部，使反应腔室中的气体(例如Ar气)产生电离形成高密度等离子体，下电极射频电源8的射频功率通过下电极射频自动阻抗匹配器7在静电卡盘4上产生射频自偏压，从而吸引离子轰击晶圆，去除晶圆表面以及沟槽底部的残留物，实现预清洗。

现有技术中的法拉第屏蔽筒通常采取悬浮或接地两种形式，悬浮法拉第屏蔽筒具有以下缺陷：无法彻底切断涡流，造成发热，产生功率损耗；依旧存在容性耦合，使得等离子体电位较高，产生高能粒子，不仅会对法拉第产生轰击，同时有可能会对晶圆产生损伤；因线圈的不等电位，容性耦合会使得法拉第屏蔽筒不同位置的电压不尽相同，从而对刻蚀或沉积均匀性造成影响。

接地法拉第屏蔽筒，具有以下缺陷：因为对容性耦合有较好的屏蔽作用，所以在不存在其他等离子体源的前提下需要高电压产生等离子体，从而需要很大功率来进行起辉，甚至难以起辉。因此，有必要提出一种在减小容性耦合的同时解决起辉困难问题的腔室。

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

为了解决以上所述的现有技术的缺陷，本发明提出一种腔室，可根据实际工艺需要将腔室中的屏蔽件在悬浮与接地之间进行切换，在减小容性耦合的同时解决起辉困难的问题。

根据本发明的一方面，提出一种腔室。所述腔室的腔室壁由上而下包括第一金属筒部件、绝缘筒部件和第二金属筒部件及环绕安装在所述绝缘筒部件内壁上的屏蔽件，所述腔室还包括开关组件，所述屏蔽件通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

优选地，所述屏蔽件的上端和/或下端通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

优选地，所述绝缘筒部件的筒壁上设有开缝，所述屏蔽件的上端和/或下端经由所述开缝通过所述开关组件与腔室的地连接或断开，所述开缝处设有绝缘密封件。

优选地，所述开关组件为继电器，所述屏蔽件上端和/或下端与所述继电器的常开端连接，所述继电器的公共端与腔室的地连接。

优选地，所述屏蔽件由多个独立部分组成，每两个相邻的独立部分之间具有间隙，且在间隙处安装绝缘连接件。。

优选地，所述屏蔽件的每个所述独立部分分别通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

优选地，所述屏蔽件的至少两个所述独立部分并联后再通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

优选地，所述屏蔽件与开关组件之间以及所述开关与腔室的地之间通过铜带进行连接。

优选地，所述铜带长宽比小于5:1。

优选地，所述开关组件为射频开关。

根据本发明的腔室，在腔室未起辉时，腔室中的屏蔽件为悬浮状态；而起辉后，开关闭合，该屏蔽件变为接地状态，从而在减小容性耦合的同时解决了起辉困难的问题，并且可以实现对工艺过程的可控。

本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例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示出根据现有技术的具有法拉第屏蔽装置的预清洗腔的示意图；

图2示出根据现有技术的法拉第屏蔽装置的结构图；

图3示出具有根据本发明的示例性实施方案的腔室的示意图；

图4a为屏蔽件多点接地的示意图，图4b为屏蔽件单点接地的示意图；

图5示出根据本发明的示例性实施方案的腔室中的屏蔽件与继电器的连接方式示意图。

主要附图标记说明：

1-第一金属筒部件，2-金属底板，3-第二金属筒部件，4-静电卡盘，5-电感耦合线圈，6-绝缘筒部件，7-下电极射频自动阻抗匹配器，8-下电极射频电源，9-绝缘连接件，10-屏蔽件，11-上电极射频电源，12-上电极射频自动阻抗匹配器，13-金属盖板；

101-第一金属筒部件，102-金属底板，103-第二金属筒部件，104-静电卡盘，105-电感耦合线圈，106-绝缘筒部件，107-下电极射频自动阻抗匹配器，108-下电极射频电源，109-绝缘连接件，110-屏蔽件，111-上电极射频电源，112-上电极射频自动阻抗匹配器，113-金属上盖板；114-开关组件，115-绝缘密封件；

21-继电器，211-公共端，212-常开端，213-电压控制端。

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例，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例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下，底、顶、前、后、左、右、内、外”通常是在本发明提供的阀体组件正常使用的情况下定义的。

对于现有技术中的接地法拉第屏蔽装置，因起辉所需的电场大部分被屏蔽，从而无法实现E模式起辉，而通过下电极起辉后单独线圈可以维持等离子体放电。因此，在本发明中，提出一种屏蔽件通过开关与地相连的腔室。

根据本发明的腔室的腔室壁由上而下包括第一金属筒部件、绝缘筒部件和第二金属筒部件及环绕安装在所述绝缘筒部件内壁上的屏蔽件，所述腔室还包括开关组件，所述屏蔽件通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

在腔室未起辉时，开关组件断开，屏蔽件不与腔室的地相连，因此屏蔽件为悬浮状态；而起辉后，开关组件闭合，屏蔽件与腔室的地连接，屏蔽件变为接地状态。通过对开关组件的通断进行控制，即可实现屏蔽件在悬浮和接地状态之间切换，从而达到对工艺需求的可控。

在一个示例中，屏蔽件的上端和/或下端通过开关组件与腔室的地连接或断开。

在一个示例中，绝缘筒部件的筒壁上设有开缝，屏蔽件的上端和/或下端经由所述开缝通过开关组件与腔室的地连接或断开，在所述开缝处设有绝缘密封件，用于将所述开缝密封，以保持腔室的密闭环境，如图3所示。图3为根据本发明的示例性实施方案的腔室中的屏蔽件为接地状态的示意图，其中，腔室壁由上而下包括第一金属筒部件101、绝缘密封件115、绝缘筒部件106和第二金属筒部件103，并且包括环绕安装在绝缘筒部件106内壁上的屏蔽件110，腔室还包括开关组件114，屏蔽件110经由绝缘筒部件106和第二金属筒部件103之间的开缝通过开关组件114与腔室的地连接或断开。

在一个示例中，屏蔽件由多个独立部分组成，每两个相邻的独立部分之间具有间隙，且在间隙处安装绝缘连接件。。

屏蔽件110的各个独立部分之间的间隙用于减小涡流，间隙的宽度通常小于电感耦合线圈105的射频波长的1/10000，例如可采用2mm。间隙的形状可以采用任意适当的形状，如单竖缝、多竖缝、十字缝等等。

屏蔽件110的每个独立部分分别通过开关组件114与腔室的地接或断开，即屏蔽件多点接地，如图4a所示；屏蔽件110的至少两个独立部分并联后再通过开关组件114与腔室的地连接或断开，即屏蔽件单点接地，如图4b所示。

屏蔽件110与开关114之间，以及开关114与腔室的地(例如第一金属筒部件101、第二金属筒部件103)之间均采用面接触的方式进行连接，即通过铜带而非导线进行连接，例如可以采用长宽比小于5:1的铜带进行连接。

在一个示例中，开关114为继电器，具体地，其可以是高压真空继电器。图5示出根据本发明的示例性实施方案的腔室中的屏蔽件110与继电器21的连接方式示意图。

如图5所示，屏蔽件110的上端和/或下端与继电器21的常开端(NO端)212连接，继电器21的公开端(Common端)211与腔室的地连接，在电压控制端213对继电器施加24V直流电压，通过控制24V直流电压的通断可以实现对腔室中的屏蔽件的接地控制。

以上已经描述了本发明的各实施例，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例。在不偏离所说明的各实施例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例的原理、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例。

Claims (10)

1.一种腔室，腔室壁由上而下包括第一金属筒部件、绝缘筒部件和第二金属筒部件及环绕安装在所述绝缘筒部件内壁上的屏蔽件，其特征在于，所述腔室还包括开关组件，所述屏蔽件通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

2.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽件的上端和/或下端通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

3.根据权利要求2所述的腔室，其特征在于，所述绝缘筒部件的筒壁上设有开缝，所述屏蔽件的上端和/或下端经由所述开缝通过所述开关组件与腔室的地连接或断开，所述开缝处设有绝缘密封件。

4.根据权利要求3所述的腔室，其特征在于，所述开关组件为继电器，所述屏蔽件上端和/或下端与所述继电器的常开端连接，所述继电器的公共端与腔室的地连接。

5.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽件由多个独立部分组成，每两个相邻的独立部分之间具有间隙，且在间隙处安装绝缘连接件。

6.根据权利要求5所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽件的每个所述独立部分分别通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

7.根据权利要求5所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽件的至少两个所述独立部分并联后再通过所述开关组件与腔室的地连接或断开。

8.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述屏蔽件与开关组件之间以及所述开关与腔室的地之间通过铜带进行连接。

9.根据权利要求8所述的腔室，其特征在于，所述铜带长宽比小于5:1。

10.根据权利要求1所述的腔室，其特征在于，所述开关组件为射频开关。