CN111599734A - 承载装置及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种承载装置及半导体加工设备，包括由上而下依次设置的承载主体、隔离部件和接地屏蔽件，以及用于向承载主体引入多条不同功能的导线的引入部件，该引入部件包括屏蔽结构，该屏蔽结构包覆各条导线，且使各条导线之间相互隔离，用以避免不同导线之间产生干扰；屏蔽结构的自下而上贯通接地屏蔽件，且在屏蔽结构的上端面与接地屏蔽件的上表面之间的间隙处设置有第一密封结构，用于对该间隙进行密封；并且，在屏蔽结构的下端面设置有第二密封结构，用于对屏蔽结构与导线之间的间隙进行密封。本发明提供的承载装置，其可以避免承载主体的内部空气泄漏至腔室中，降低加工难度，以及简化负载结构，从而提高工艺的可调控性。

Description

承载装置及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种承载装置及半导体加工设备。
背景技术
集成电路制造中的硬掩膜(Hardmask)工艺中，需要在高温环境下同时向靶材加载直流功率和射频功率，从而使等离子体能够刻蚀靶材并使得其沉积到基片上。随着集成电路制造产业的发展，开始逐渐从28nm工艺走向14-16nm工艺，在硬掩膜制造领域中，对薄膜密度的要求也越来越高，因此，不得不引进甚高频(如60MHz)、高气压以及更高的工艺温度来满足工艺需求，而且需要在基座上加射频功率，但是，随着硬件的复杂化，增加了许多需要解决的问题。
现有的基座包括由上而下依次设置的主体、隔离部件和接地屏蔽件。其中，主体中设置有加热丝，用于对主体上的晶片进行加热。隔离部件用于将主体与地隔离，防止出现打火现象。接地屏蔽件用于屏蔽射频，以避免等离子体在基座下方启辉。而且，基座还包括向主体引入加热丝的供电导线、热电偶引线以及射频引线的引入部件。并且，为了保证腔室内的真空度，在主体与隔离部件之间，以及隔离部件与接地屏蔽件之间均设置有密封圈。
但是，现有的基座在实际应用中不可避免地存在以下问题：
其一，由于需要在主体与隔离部件之间设置密封圈，在安装时，存在主体的内部空气泄漏至腔室中(即，内漏)的风险，而且加工难度较大，加工成本较高。此外，在工艺时，由于主体的温度很高，很容易烧毁临近加热丝的密封圈。
其二，由于在主体与隔离部件之间，以及隔离部件与接地屏蔽件之间均设置有密封圈，这会导致由基座形成的负载结构复杂，在向基座引入射频时，很难对基座的阻抗进行调节，从而不利于实现工艺调控。
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，提出了一种承载装置及半导体加工设备，其可以避免承载主体的内部空气泄漏至腔室中，降低加工难度，以及简化负载结构，从而提高工艺的可调控性。
为实现本发明的目的而提供一种承载装置，包括由上而下依次设置的承载主体、隔离部件和接地屏蔽件，以及用于向所述承载主体引入多条不同功能的导线的引入部件，所述引入部件包括屏蔽结构，所述屏蔽结构包覆各条所述导线，且使各条所述导线之间相互隔离，用以避免不同所述导线之间产生干扰；
所述屏蔽结构的自下而上贯通所述接地屏蔽件，且在所述屏蔽结构的上端面与所述接地屏蔽件的上表面之间的间隙处设置有第一密封结构，用于对该间隙进行密封；并且，在所述屏蔽结构的下端面设置有第二密封结构，用于对所述屏蔽结构与所述导线之间的间隙进行密封。
可选的，所述第一密封结构为焊接密封结构，所述焊接密封结构采用焊接的方式密封所述间隙。
可选的，所述第二密封结构为真空穿通密封件，所述真空穿通密封件能够使所述导线通过，同时对所述屏蔽结构与所述导线之间的间隙进行密封。
可选的，所述屏蔽结构包括多个接地的屏蔽管，各个所述屏蔽管一一对应地套设于各条所述导线上，且在每个所述屏蔽管与导线之间填充有绝缘材料。
可选的，所述屏蔽管与所述导线同轴设置。
可选的，通过选用不同的绝缘材料和/或所述屏蔽管的尺寸来调节所述屏蔽结构的特征阻抗。
可选的，所述绝缘材料包括聚四氟乙烯或者陶瓷。
可选的，在所述承载主体中设置有加热元件；
多条所述导线中的其中一条所述导线自下而上依次贯通所述接地屏蔽件和所述隔离部件，并与所述加热元件电连接，用于向所述加热元件供电。
可选的，在所述承载主体中设置有热电偶；
多条所述导线中的其中一条所述导线用作所述热电偶的引线自下而上依次贯通所述接地屏蔽件和所述隔离部件，并与所述热电偶电连接。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室及设置在所述反应腔室中，用于承载被加工工件的承载装置，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的承载装置，其引入部件包括自下而上贯通接地屏蔽件的的屏蔽结构，且在该屏蔽结构的上端面与接地屏蔽件的上表面之间的间隙处设置有第一密封结构，用于对该间隙进行密封；并且，在屏蔽结构的下端面设置有第二密封结构，用于对该屏蔽结构与导线之间的间隙进行密封。上述屏蔽结构包覆各条导线，用以避免导线与外界产生干扰，同时该屏蔽结构还能够使各条导线之间相互隔离，用以避免不同导线之间产生干扰。借助上述第一密封结构和第二密封结构，一方面，可以分别对屏蔽结构与接地屏蔽件之间的间隙，以及屏蔽结构与导线之间的间隙进行密封，另一方面，由于在承载主体与隔离部件之间无需再设置任何密封件，因此可以避免因在承载主体与隔离部件之间安装密封圈而引起的内漏，从而可以保证腔室内的真空度，同时不在承载主体与隔离部件之间设置密封圈可以降低加工难度，减少加工成本，简化负载结构，有利于实现工艺调控。再一方面，由于上述第一密封结构和第二密封结构的设置位置均远离承载主体，可以减少密封结构因温度过高而损坏的风险，从而可以延长密封结构的使用寿命，降低设备成本。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述承载装置，可以避免承载主体的内部空气泄漏至腔室中，降低加工难度，以及简化负载结构，从而提高工艺的可调控性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的承载装置的剖面图；
图2为本发明实施例采用的屏蔽结构的径向剖面图。
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承载装置及半导体加工设备进行详细描述。
请参阅图1，本发明实施例提供的承载装置，其包括由上而下依次设置的承载主体1、隔离部件2和接地屏蔽件3，以及用于向承载主体1引入多条不同功能的导线4的引入部件。其中，承载主体1用于承载被加工工件，其可以采用诸如铝、不锈钢等的导热性能好、强度较高材料制作。通常，在该承载主体1中设置有加热元件(例如图1中示出的加热丝11)、热电偶、用于静电吸附的直流电极以及用于引入射频功率的射频电极等的功能元件。引入部件用于将这些功能元件的诸如供电导线、引线等的导线4引入承载主体1，以使其能够与这些功能元件电连接。
例如，如图1所示，导线4为三条，分别为供电导线41、热电偶的引线42和射频导线43。三者均自下而上依次贯通接地屏蔽件3和隔离部件2，其中，供电导线41与加热元件电连接，用于向该加热元件供电。引线42与热电偶电连接，用于向热电偶供电和实现信号传输。射频导线43与射频电极电连接，用于引入射频功率。导线4优选采用铝、铜、金或者不锈钢等的导电金属制作。
优选的，为了避免射频电极出现打火现象，在射频电极上方可以增设绝缘层，例如，陶瓷层或者阳极氧化层。
隔离部件2采用绝缘材料制作，用于将承载主体1与地隔离，以避免出现打火现象。可选的，可以根据承载主体1的射频电位的大小来设计隔离部件2的厚度，同时该厚度应大于安全绝缘距离。另外，隔离部件2优选选用陶瓷等的耐高温性能较好的材料制作。
接地屏蔽件3用于屏蔽射频，以避免等离子体在承载装置的下方启辉。可选的，接地屏蔽件3采用罩体结构，罩设在承载主体1和隔离部件2的周围。
在本实施例中，引入部件包括屏蔽结构5，该屏蔽结构5包覆各条导线4，用以避免导线4与外界产生干扰，同时使各条导线4之间相互隔离，用以避免不同导线4之间产生干扰。并且，上述屏蔽结构5自下而上贯通接地屏蔽件3，且在该屏蔽结构5的上端面与接地屏蔽件3的上表面31之间的间隙处设置有第一密封结构6，用于对该间隙进行密封；并且，在屏蔽结构5的下端面设置有第二密封结构7，用于对屏蔽结构5与导线4之间的间隙进行密封。
借助上述第一密封结构6和第二密封结构7，一方面，可以分别对屏蔽结构5与接地屏蔽件3之间的间隙，以及屏蔽结构5与导线4之间的间隙进行密封，另一方面，由于在承载主体1与隔离部件2之间无需再设置任何密封件，因此可以避免因在承载主体1与隔离部件2之间安装密封圈而引起的内漏，从而可以保证腔室内的真空度，同时不在承载主体1与隔离部件2之间设置密封圈可以降低加工难度，减少加工成本，简化负载结构，有利于实现工艺调控。再一方面，由于上述第一密封结构6和第二密封结构7的设置位置均远离承载主体1，可以减少密封结构因温度过高而损坏的风险，从而可以延长密封结构的使用寿命，降低设备成本。
可选的，第一密封结构6为焊接密封结构，该焊接密封结构采用焊接的方式密封屏蔽结构5的上端面与接地屏蔽件3的上表面之间的间隙。由于焊接密封结构的耐热性能更好，而且加工简单，从而可以避免因承载主体1的温度很高而损坏密封结构，同时可以降低加工成本。当然，在实际应用中，第一密封结构6还可以采用其他密封方式，只要能够对屏蔽结构5的上端面与接地屏蔽件3的上表面之间的间隙进行密封即可。
可选的，第二密封结构7为真空穿通密封件，该真空穿通密封件能够使导线4通过，同时对屏蔽结构5与导线4之间的间隙进行密封。真空穿通密封件即为Face Through。
可选的，如图1和图2所示，屏蔽结构5包括多个接地的屏蔽管51，各个屏蔽管51一一对应地套设于各条导线4上，且在每个屏蔽管51与导线4之间填充有绝缘材料52。其中，屏蔽管51用于避免导线4与外界产生干扰，同时使各条导线4之间相互隔离，用以避免不同导线4之间产生干扰。绝缘材料52用于使屏蔽管51与导线4电绝缘。优选的，绝缘材料52选用诸如聚四氟乙烯或者陶瓷等的绝缘性能较好的材料。
通过使各个屏蔽管51一一对应地套设于各条导线4上，可以在每个屏蔽管52的下端面上设置上述Face Through，用以对屏蔽管52与导线4之间的间隙进行密封，同时由能够使导线4能够穿过该Face Through由此，对单个屏蔽管51与单条导线4之间的间隙进行密封的方式更简单，易操作，从而降低了加工成本。当然，在实际应用中，也可以采用单个屏蔽管51套设在所有的导线4上，且在该屏蔽管51与各条导线4之间填充绝缘材料52，这同样可以避免导线4与外界产生干扰，同时避免不同导线4之间产生干扰。在这种情况下，上述第二密封结构7应满足同时密封单个屏蔽管51与多条导线4之间的间隙，同时又能够使各条导线4均能够通过该第二密封结构7。
优选的，屏蔽管51与导线4同轴设置。这样，可以简化负载结构，有利于实现工艺调控。
可选的，可以根据需要的耐压和耐流要求以及需要的特征阻抗，对屏蔽管51的尺寸(例如内径、外径和长度等)进行设计；和/或，选用不同的绝缘材料。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室及设置在该反应腔室中，用于承载被加工工件的承载装置，该承载装置采用本发明提供的上述承载装置。
本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述承载装置，可以避免承载主体的内部空气泄漏至腔室中，降低加工难度，以及简化负载结构，从而提高工艺的可调控性。
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)

1.一种承载装置，包括由上而下依次设置的承载主体、隔离部件和接地屏蔽件，以及用于向所述承载主体引入多条不同功能的导线的引入部件，其特征在于，所述引入部件包括屏蔽结构，所述屏蔽结构包覆各条所述导线，且使各条所述导线之间相互隔离，用以避免不同所述导线之间产生干扰；
所述屏蔽结构的自下而上贯通所述接地屏蔽件，且在所述屏蔽结构的上端面与所述接地屏蔽件的上表面之间的间隙处设置有第一密封结构，用于对该间隙进行密封；并且，在所述屏蔽结构的下端面设置有第二密封结构，用于对所述屏蔽结构与所述导线之间的间隙进行密封。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第一密封结构为焊接密封结构，所述焊接密封结构采用焊接的方式密封所述间隙。
3.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第二密封结构为真空穿通密封件，所述真空穿通密封件能够使所述导线通过，同时对所述屏蔽结构与所述导线之间的间隙进行密封。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的承载装置，其特征在于，所述屏蔽结构包括多个接地的屏蔽管，各个所述屏蔽管一一对应地套设于各条所述导线上，且在每个所述屏蔽管与导线之间填充有绝缘材料。
5.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，所述屏蔽管与所述导线同轴设置。
6.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，通过选用不同的绝缘材料和/或所述屏蔽管的尺寸来调节所述屏蔽结构的特征阻抗。
7.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，所述绝缘材料包括聚四氟乙烯或者陶瓷。
8.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，在所述承载主体中设置有加热元件；
多条所述导线中的其中一条所述导线自下而上依次贯通所述接地屏蔽件和所述隔离部件，并与所述加热元件电连接，用于向所述加热元件供电。
9.根据权利要求8所述的承载装置，其特征在于，在所述承载主体中设置有热电偶；
多条所述导线中的其中一条所述导线用作所述热电偶的引线自下而上依次贯通所述接地屏蔽件和所述隔离部件，并与所述热电偶电连接。
10.一种半导体加工设备，包括反应腔室及设置在所述反应腔室中，用于承载被加工工件的承载装置，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-9任意一项所述的承载装置。
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