CN116815140A - 半导体工艺设备及其工艺腔室 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种半导体工艺设备的工艺腔室，包括腔体、校准机构以及设于腔体之内的承载座、托架和遮蔽部件；校准机构设于腔体；遮蔽部件可随托架在第一位置与第二位置之间切换；在遮蔽部件处在第一位置的情况下，遮蔽部件与承载座错开，且校准机构可将遮蔽部件调整至托架上的预设位置处；在遮蔽部件处在托架上的预设位置处，且托架带动遮蔽部件运动至第二位置的情况下，遮蔽部件位于承载座的上方，且遮蔽部件的中心轴线与承载座的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离。此方案能解决相关技术涉及的工艺腔室在对遮蔽部件进行位置校准时较易产生颗粒而污染承载座的问题。本申请还公开一种半导体工艺设备。

Description

半导体工艺设备及其工艺腔室

技术领域

本申请属于半导体工艺设备技术领域，具体涉及一种半导体工艺设备及其工艺腔室。

背景技术

溅射工艺是应用较为广泛的一种半导体加工工艺。溅射工艺是采用等离子体轰击靶材的表面，进而将靶材的原子轰击出来，最终使原子沉积在晶圆表面而形成薄膜的工艺。在更换靶材的过程中，靶材的表面较容易吸附杂质。为了确保薄膜的质量，在镀膜之前需要对靶材进行清洁处理。当然，在长时间的溅射过程中，靶材的表面也容易堆积溅射反应物等杂质，这些杂质也较容易沉积在薄膜中而影响镀膜的质量。由此可知，对靶材进行清洁处理的清洁工艺是溅射工艺中不可或缺的重要一环。

在清洁工艺中，半导体工艺设备通过遮蔽部件来遮蔽承载座，进而避免将杂质沉积在承载座上而污染承载座。但是，遮蔽部件较容易在承载座上发生偏移，进而会影响对承载座的遮蔽效果。基于此，相关技术涉及的半导体工艺设备采用顶针对遮蔽部件的位置进行调整。但是，发明人在实现本申请的过程中发现，采用顶针对遮蔽部件的位置调整需要遮蔽部件相对顶针发生移动，遮蔽部件相对于顶针的移动会产生摩擦，进而较容易导致遮蔽部件上附着的杂质落到承载座上，进而会在位置调整阶段就会污染承载座。很显然，这不但会影响清洁效果，还会影响后续的溅射工艺。

发明内容

本发明公开一种半导体工艺设备及其工艺腔室，以解决相关技术涉及半导体工艺设备在对遮蔽部件进行位置调整的过程中较容易产生杂质，而导致杂质落在承载座上而污染承载座的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本申请公开一种半导体工艺设备的工艺腔室，所公开的工艺腔室包括腔体、校准机构以及设于所述腔体之内的承载座、托架和遮蔽部件，所述校准机构设于所述腔体上，在所述遮蔽部件承载于所述托架的情况下，所述遮蔽部件可随所述托架在第一位置与第二位置之间切换；

在所述遮蔽部件处在所述第一位置的情况下，所述遮蔽部件与所述承载座错开，且所述校准机构可将所述遮蔽部件调整至所述托架上的预设位置处；

在所述遮蔽部件处在所述托架上的所述预设位置处，且所述托架带动所述遮蔽部件运动至所述第二位置的情况下，所述遮蔽部件位于所述承载座的上方，且所述遮蔽部件的中心轴线与所述承载座的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离。

第二方面，本申请公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括第一方面所述的工艺腔室。

本发明采用的技术方案能够达到以下技术效果：

本申请实施例公开的工艺腔室通过增设托架并使得托架带动遮蔽部件能在第一位置与第二位置之间切换，由于遮蔽部件处在第一位置的情况下与承载座错开，因此校准机构在遮蔽部件处在第一位置时对其进行校准，进而能将遮蔽部件调整至托架的预设位置处。在遮蔽部件位于托架的预设位置处的情况下，托架还能够带动遮蔽部件切换至第二位置，最终使得遮蔽部件处在托架的预设位置处的情况下在第二位置实现与承载座的对中。此种校准遮蔽部件以实现遮蔽部件与承载座对中的方式，能够避免在第二位置处对遮蔽部件进行位置校准，也就能够避免在校准过程中遮蔽部件运动时摩擦产生的颗粒落到承载座上，最终能够避免在校准过程中对承载座的污染。

附图说明

图1是本申请实施例公开的半导体工艺设备在遮蔽部件处在第一位置时的结构示意图；

图2是本申请实施例公开的半导体工艺设备在遮蔽部件处在第二位置时的结构示意图；

图3是本申请实施例公开的校准机构的结构示意图；

图4是本申请实施例公开的校准机构的部分结构示意图；

图5是图4中部分结构的放大示意图；

图6是锥形凸起将遮蔽部件顶起后的配合示意图；

图7是本申请实施例公开的一种遮蔽部件的结构示意图；

图8是本申请实施例公开的另一种遮蔽部件的结构示意图；

图9是本申请实施例公开的一种托架的结构示意图；

图10是图9的剖视图；

图11是本申请实施例公开的另一种托架的结构示意图；

图12是图11的剖视图；

图13是本申请实施例公开的托架与遮蔽部件的配合结构示意图；

图14是校准完成后遮蔽部件在托架上的预设位置处的结构示意图。

附图标记说明：

10-腔体、101-第一避让孔、102-第一空间、103-第二空间、104-第三空间、11-绝缘罩、12-绝缘环、13-转接环、14-腔体本体、15-电源、

20-校准机构、21-校准杆、211-锥形凸起、212-容纳槽、22-压力传感器、23-第一筒状伸缩件、24-第一驱动机构、25-第一法兰、26-第二法兰、27-安装支架、28-信号线、

30-承载座、40-托架、41-第二避让孔、42-限位凸起、43-避让豁口、

50-遮蔽部件、51-锥形槽、52-传感器触发凸起、53-第一限位凹槽、54-第二限位凹槽、

61-靶材、62-顶针、63-第二驱动机构、631-传动杆、64-沉积环、65-遮蔽环、651-环状槽、66-隔离环、661-环状凸部、67-顶针架、68-第四驱动机构、

71-磁控管、72-第三驱动机构、73-气路系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例公开一种半导体工艺设备的工艺腔室。所公开的工艺腔室是半导体工艺设备进行溅射工艺的场所，是半导体工艺设备的重要组成部分。请参考图1至图14，本申请实施例公开的工艺腔室包括腔体10、校准机构20、承载座30、托架40和遮蔽部件50。

腔体10是工艺腔室的外围结构件，腔体10具有腔体空间，以容纳工艺腔室的一些其它构件。在本申请实施例中，承载座30、托架40和遮蔽部件50均设于腔体10内，即设于腔体空间之内。

校准机构20是用于对遮蔽部件50进行位置校准的机构，校准机构20设于腔体10上。具体的，校准机构20可以全部位于腔体空间之内，也可以部分位于腔体空间之内而另一部分位于腔体空间之外，当然，校准机构20也可以设于腔体空间之外，在需要校准时进入腔体空间之内进行校准工作。本申请实施例不限制校准机构20在腔体10上的具体设置方式及位置，只要能够确保校准机构20能够对设于腔体空间内的遮蔽部件50的位置进行校准即可。

承载座30用于承载晶圆。在溅射工艺中，晶圆被承载在承载座30上，腔体空间内的等离子体轰击靶材61，进而将靶材61内的原子轰击出，被轰击出的原子会沉积在晶圆上，从而实现溅射成膜。承载座30可以为静电卡盘，还可以为其它能够承载晶圆的部件，本申请实施例不限制承载座30的具体种类。

如背景技术所述，本申请实施例涉及的遮蔽部件50用于在清洁工艺中遮盖承载座30的承载面，从而避免杂质沉积在承载座30的承载面而污染承载面的现象发生。遮蔽部件50通常为盘状结构，如图7和图8所示。当然，一种具体的实施例中，遮蔽部件50的顶端可以为锥形端，如图7所示。在其它的实施例中，遮蔽部件50的顶端也可以为等径端。本申请实施例不限制遮蔽部件50的具体形状。需要说明的是，遮蔽部件50的顶端是在遮蔽部件50处于承载座30的上方时，遮蔽部件50的背离承载座30的一端。

托架40用于在校准过程中承载遮蔽部件50。当然，在溅射工艺时，遮蔽部件50也可以承载于托架40上，从而使得遮蔽部件50在不使用时被暂存。在遮蔽部件50被校准后并承载于承载座30以进行清洁工艺时，遮蔽部件50与托架40可以分离。也就是说，托架40并不是时刻承载遮蔽部件50，只有在托架40承载遮蔽部件50的情况下，才需要对遮蔽部件50进行校准。在本申请实施例中，托架40活动地设于腔体10上，以带动遮蔽部件50实现位置切换。一种具体的实施例中，托架40可以转动地设于腔体10上，托架40通过转动来带动遮蔽部件50转动，进而实现遮蔽部件50的位置切换。在另一种具体的实施例中，托架40可以移动地设于腔体10上，托架40通过移动带动遮蔽部件50移动，进而实现遮蔽部件50的位置切换。当然，本申请实施例不限制托架40与腔体10的具体连接关系。

在本申请实施例中，在遮蔽部件50承载于托架40的情况下，遮蔽部件50可随托架40在第一位置与第二位置之间切换。

在遮蔽部件50处在第一位置的情况下，遮蔽部件50与承载座30错开，且校准机构20可将遮蔽部件50调整至托架40上的预设位置处，从而实现在第一位置处将遮蔽部件50调整到位。需要说明的是，本文中，遮蔽部件50与承载座30错开，指的是遮蔽部件50在垂直于承载座30的承载面的方向的投影不与承载座30的承载面有交集，遮蔽部件50不会覆盖承载座30的承载面的任何区域，换句话说，遮蔽部件50在垂直于承载座30的承载面的方向的投影位于承载座30的承载面之外。

在遮蔽部件50处在托架40上的预设位置处，且托架40带动遮蔽部件50运动至第二位置的情况下，遮蔽部件50位于承载座30的上方，且遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离。在本文中，校准机构20能够调节遮蔽部件50在托架40上的位置，使得遮蔽部件50能够运动至托架40上的预设位置处，进而能够确保托架40在带动遮蔽部件50运动至第二位置的情况下，遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离，进而实现两者的对中，最终实现校准成功。

当然，在遮蔽部件50处在托架40上的预设位置处，且托架40带动遮蔽部件50运动至第二位置的情况下，遮蔽部件50在承载面上的投影会覆盖承载面。具体地说，在遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离等于第一预设距离时，遮蔽部件50与承载座30之间的相对位置关系，恰好能满足清洗工艺时的遮蔽要求。在遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离小于第一预设距离时，遮蔽部件50与承载座30之间的相对位置关系，更容易满足清洗工艺时的遮蔽要求。当然，在遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离大于第一预设距离时，则认为遮蔽部件50在承载座30上出现偏移，进而无法按照要求对承载座30实现遮蔽，最终影响遮蔽效果。

需要说明的是，本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括沉积环64。沉积环64围绕承载座30的承载面设置。在遮蔽部件50运动至第二位置的情况下，上文所述的遮蔽要求可以是：遮蔽部件50覆盖承载面和沉积环64的内环边缘。需要说明的是，本文中，承载面为承载座30上用于支撑晶圆的区域。

在一种可选的方案中，遮蔽部件50的中心轴线可以与承载座30的中心轴线重合，在此种情况下，遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离为零，进而小于第一预设距离。此时，遮蔽部件50与承载座30的对中程度最好，校准效果最好。

在另一种可选的方案中，遮蔽部件50的中心轴线可以与承载座30的中心轴线平行，在此种情况下，遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离不为零，且小于第一预设距离。此时，遮蔽部件50与承载座30的虽然对中程度稍差，但不影响清洁工艺的遮蔽要求，并且校准结构与遮蔽部件50之间的配合关系更容易实现。

本申请实施例公开的工艺腔室通过对相关技术中涉及的工艺腔室的结构进行改进，通过增设托架40并使得托架40能带动遮蔽部件50在第一位置与第二位置之间切换，由于遮蔽部件50处在第一位置的情况下与承载座30错开，因此校准机构20在遮蔽部件50处在第一位置时对其进行校准，进而能将遮蔽部件调整至托架40的预设位置处。在遮蔽部件50位于托架40的预设位置处的情况下，托架40还能够带动遮蔽部件50切换至第二位置，最终使得遮蔽部件50处在托架40的预设位置处的情况下在第二位置实现与承载座30的对中。此种校准遮蔽部件50以实现遮蔽部件50与承载座30对中的方式，能够避免在第二位置处对遮蔽部件50进行位置校准，也就能够避免在校准过程中遮蔽部件50运动时摩擦产生的颗粒落到承载座30上，最终能够避免对承载座30的污染。

需要说明的是，本文中，遮蔽部件50处在托架40的预设位置处的情况下在第二位置实现与承载座30的对中，指的是在遮蔽部件50处在托架40的预设位置处并在第二位置时，遮蔽部件50的中心轴线与承载座30的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离，从而使得在清洁工艺时遮蔽部件50能够覆盖承载座30的承载面以及沉积环64的内环边缘。可选地，第一预设距离可以为1mm，当然，本申请实施例不限制第一预设距离的具体数值，只要满足工艺对遮蔽的要求即可。

在本申请实施例中，校准机构20的种类可以有多种，例如，校准机构20可以为机械手，机械手通过自身的移动来推动遮蔽部件50在托架40上的移动，来达到位置校准的目的。当然，机械手可以通过抓取、吸附等方式带动遮蔽部件50在托架40上移动，以使得遮蔽部件50在托架40上的位置处于预设位置处。

当然，校准机构20还可以为其它种类或结构，本申请实施例不作限制。请参考图3、图4至图5，本申请实施例公开一种具体结构的校准机构20，所公开的校准机构20可以包括校准杆21，校准杆21活动地设于腔体10，从而能够在校准工作中相对于腔体10运动。校准杆21的顶端可以包括锥形凸起211，锥形凸起211可以为圆锥结构，也可以为多棱锥结构。遮蔽部件50的朝向托架40的底面可以设有锥形槽51。锥形槽51的形状与锥形凸起211的形状相适配。

在遮蔽部件50处在第一位置的情况下，校准杆21位于遮蔽部件50的下方。校准杆21可带动锥形凸起211穿过托架40，而伸至锥形槽51中并顶起遮蔽部件50。在遮蔽部件50被顶起的过程中，遮蔽部件50的重力可驱使锥形槽51的内壁与锥形凸起211的外壁滑动，以引导遮蔽部件50移动至托架40上的预设位置处。此种结构能够通过校准杆21顶起，同时利用遮蔽部件50自身的重力即可实现遮蔽部件50在托架40上的位置校准，此过程中只需要控制校准杆21升降即可，具有操作简单，机构结构简单等优势。可选地，遮蔽部件50的重力驱使锥形槽51的内壁与锥形凸起211的外壁滑动，能够引导锥形凸起211的中心轴线与锥形槽51的中心轴线之间的间隔距离可以小于第二预设距离，进而来实现遮蔽部件50移动至托架40上的预设位置处。

需要说明的是，在本文中，锥形凸起211的中心轴线可以与托架40的预设位置相对。一种可选的方案中，遮蔽部件50的重力驱使锥形槽51的内壁与锥形凸起211的外壁滑动，能够引导锥形凸起211的中心轴线与锥形槽51的中心轴线重合，此时锥形凸起211的中心轴线与锥形槽51的中心轴线之间的间隔距离为零。在另一种可选的方案中，遮蔽部件50的重力驱使锥形槽51的内壁与锥形凸起211的外壁滑动，能够引导锥形凸起211的中心轴线与锥形槽51的中心轴线处于间隔距离不为零的平行状态，但需小于第二预设距离。

当然，遮蔽部件50在被顶针62带动下频繁升降可能会出现偏移，但是整体偏移不会太大，通过设计锥形凸起211和锥形槽51的大小即可实现在偏移范围内对遮蔽部件50的位置校准，使遮蔽部件50被校准后处于托架40的预设位置处。当然，本申请实施例不限制第一预设距离与第二预设距离的大小关系。

如上文所述，校准工作需要校准杆21穿过托架40而将遮蔽部件50顶起实现。基于此，托架40需要设有避让结构。避让结构的形状可以有多种。如图8和图10所示，一种可选的方案中，托架40可以设有第二避让孔41，第二避让孔41的中心轴线可以与锥形凸起211的中心轴线可以共线。校准杆21可带动锥形凸起211穿过第二避让孔41而伸至锥形槽51中。在此种情况下，第二避让孔41不但发挥避让作用，而且能通过设计第二避让孔41的中心轴线与锥形凸起211的中心轴线共线，能够方便校准机构40在腔体10上的位置设计。

在进一步的技术方案中，本申请实施例公开的校准机构20还可以包括压力传感器22，锥形凸起211可以设有容纳槽212，压力传感器22可以安装在容纳槽212中，且压力传感器22与容纳槽212的槽口平齐或低于容纳槽212的槽口。锥形槽51的底壁可以设有传感器触发凸起52。在锥形凸起211伸至锥形槽51中的情况下，传感器触发凸起52能伸至容纳槽212之内，并压紧压力传感器22。压力传感器22被传感器触发凸起52压紧后会发出触发信号，从而能够确定是否真正被校准。此技术方案通过进一步增设压力传感器22和传感器触发凸起52，并通过两者的配合，能够在锥形凸起211伸至锥形槽51的情况下，进一步实现对校准的验证。此外，相比于压力传感器22凸出于容纳槽212的槽口而言，压力传感器22与容纳槽212的槽口平齐或低于容纳槽212的槽口，能够避免校准杆21在运动过程中压力传感器22被误触发。

本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括报警器。报警器与压力传感器22相连。在遮蔽部件50被顶起，且压力传感器22未发出压力信号的情况下，则说明传感器触发凸起52并未压在压力传感器22上，进而进一步说明校准工作失败。在此种情况下，报警器用于发出故障报警，从而能够提醒操作人员进行人为干预。具体的，报警器可以是灯光报警器，也可以是声音报警器，也可以通过软件将报警体现在控制电脑界面上，便于远程发现，报警器还可以同时包括灯光报警器、声音报警器和电脑界面显示。当然，本申请实施例不限制报警器的具体种类。当然，在遮蔽部件50偏离太多的情况下，压力传感器22也不会发出压力信号，在此种情况下，报警器同样在未收到压力信号的情况下进行报警。

为了更好地实现触发，本申请实施例公开的工艺腔室中，传感器触发凸起52可以为锥状结构，在锥形凸起211伸至锥形槽51中的情况下，传感器触发凸起52的较小的一端伸至容纳槽212之内，并压紧压力传感器22。在此种情况下，锥状结构的传感器触发凸起52，能够较好地压紧压力传感器22，从而达到较为明显的触发效果。

在一种具体的实施方式中，传感器触发凸起52可以是锥形台结构(即，锥状结构的较小的一端的端面为平面)，在此种情况下，传感器触发凸起52不但能够触发压力传感器22，还能够与压力传感器22具有较大的配合面积，从而较好地支撑遮蔽部件50。

在另一种可选的方案中，传感器触发凸起52可以是尖锥状结构，在此种情况下，传感器触发凸起52较小的一端会汇集成一个尖点。传感器触发凸起52的尖端可以位于锥形槽51的中心轴线上。在此种情况下，尖锥状结构的传感器触发凸起52能够更好地压紧压力传感器22，从而达到更为明显的触发效果，最终有利于压力传感器22进行后续的校准验证。

在本申请实施例中，压力传感器22可以为非弹性结构件。为了更好地实现压力检测，一种较为可行的实施例中，压力传感器22可以为弹性结构件。在此种情况下，压力传感器22具有较好的变形，从而能够在传感器触发凸起52的压紧下发生较为显著的变形，进而有利于触发信号的产生。

需要说明的是，传感器触发凸起52与压力传感器22的接触，也能够分担对遮蔽部件50的支撑。请参考图6，在本申请进一步的实施例中，锥形槽51的底壁可以为第一平面，锥形凸起211的顶面为第二平面。在锥形凸起211伸至锥形槽51中的情况下，传感器触发凸起52伸至容纳槽212之内，并将压力传感器22压至收缩状态，且第一平面与第二平面贴合。在此种情况下，在传感器触发凸起52触发压力传感器22的情况下，校准杆21不但能够通过传感器触发凸起52与压力传感器22的接触来支撑遮蔽部件50，还能够通过第一平面与第二平面的贴合，来实现对遮蔽部件50较稳定的支撑，从而避免在校准过程中仅仅通过传感器触发凸起52与压力传感器22的配合来支撑较重的遮蔽部件50存在的支撑不稳定的情况发生。

在传感器触发凸起52触发压力传感器22，并实现第一平面与第二平面贴合的实施例中，压力传感器22选择弹性较好的弹性结构件，更有利于使得压力传感器22在被传感器触发凸起52压紧的情况下收缩，从而使得遮蔽部件50进一步下落而使得第一平面与第二平面的贴合更容易实现。

一种可选的方案中，压力传感器22通过与传感器触发凸起52的配合，能够分摊遮蔽部件50的5％～50％的重力份额。当然，本申请实施例不做过多限制。

当然，在其它的实施例中，在传感器触发凸起52压紧压力传感器22的情况下，锥形槽51的底壁与锥形凸起211的顶面也可以不接触。

在本申请实施例公开的校准机构20还可以包括信号线28。信号线28与压力传感器22电连接，信号线28用于传输压力传感器22发出的触发信号。一种可选的方案中，校准杆21内设有穿线孔，穿线孔与容纳槽212连通，信号线28的端部自穿线孔穿入容纳槽212中，并与容纳槽212中的压力传感器22电连接。此种布设方式能够避免信号线28外露导致的磨损问题，同时校准杆21还能够发挥保护信号线28的作用。本文中的触发信号可以是压力传感器22检测的压力信号。

为了方便对基准杆21的升降的操控或驱动，基于此，一种可选的方案中，本申请实施例公开的校准机构20还可以包括第一筒状伸缩件23。第一筒状伸缩件23位于腔体10之外。腔体10开设有第一避让孔101，校准杆21的底端穿过第一避让孔101而位于腔体10之外。第一筒状伸缩件23的第一端口与第一避让孔101密封对接，第一筒状伸缩件23套设在校准杆21之外，且第一筒状伸缩件23的第二端口与校准杆21密封配合。第一筒状伸缩件23可随校准杆21的升降而伸缩。在此种情况下，校准杆21的底端能够伸出到腔体10之外，进而方便在腔体10之外操控校准杆21。与此同时，第一筒状伸缩件23能够确保校准杆21的底端伸至腔体10之外的同时，兼顾腔体10的内部环境与外部环境之间的密封隔绝，从而避免外部环境对腔体10的内部环境的影响。

在本申请实施例中，校准杆21的升降可以通过手动操控来实现，例如操作人员通过手动推拉校准杆21，进而实现校准杆21的升降。当然，校准杆21还可以通过驱动机构的驱动来实现升降，这样能够提高工艺腔室的自动化水平。基于此，一种可选的方案中，本申请实施例公开的校准机构20还可以包括第一驱动机构24，第一驱动机构24位于腔体10之外，且与校准杆21的底端相连，第一驱动机构24用于驱动校准杆21升降，以顶起遮蔽部件50或与遮蔽部件50分离。由于校准杆21的底端能够位于腔体10之外，因此与之相连的第一驱动机构24较容易布设在腔体10之外，并在腔体10之外来驱动校准杆21，从而能够避免第一驱动机构24受到腔体10内环境的影响。

为了方便安装，本申请实施例公开的校准机构20还可以包括安装支架27。第一驱动机构24可以安装在安装支架27上。安装支架27可以固定在腔体10之外，从而实现第一驱动机构24间接安装于腔体10上，最终能够实现校准机构20的至少部分的安装。

如上文所述，第一筒状伸缩件23的第一端口与第一避让孔101密封对接，第一筒状伸缩件23套设在校准杆21之外，且第一筒状伸缩件23的第二端口与校准杆21密封配合。为了方便连接，一种可选的实施例中，本申请实施例公开的校准机构20还可以包括第一法兰25和第二法兰26，第二法兰26密封套设在校准杆21上，第二法兰26的外侧边缘与第一筒状伸缩件23的第二端口密封连接。第一法兰25套设在校准杆21之外，且与第一筒状伸缩件23的第一端口密封连接。第一法兰25固定在第一避让孔101内，并与第一避让孔101密封配合。此种结构能够使得校准机构20的构件之间以及校准机构20与腔体10之间的连接较为容易实现。

在本申请实施例中，第一驱动机构24可以是气压伸缩件、液压伸缩件，还可以丝杠驱动机构，本申请实施例不限制第一驱动机构24的具体种类。第一驱动机构24在工作时其自身的移动部分与校准杆21的底端相连，从而能够带动校准杆21进行升降。

为了进一步提高工艺腔室的自动化，一种可选的方案中，本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括位置检测器件和控制器。位置检测器件用于检测遮蔽部件50的位置。第一控制器分别与第一驱动机构24和位置检测件相连。控制器用于在遮蔽部件50处在第一位置的情况下能控制第一驱动机构24开启。在此种情况下，位置检测器件一旦检测到遮蔽部件50处在第一位置，则意味着遮蔽部件50在托架40上的位置需要校准或已校准完毕，在此种情况下，控制器可以控制校准杆21升起或降下。在本申请实施例中，位置检测件可以是激光检测器件，也可以是视觉检测器件，本申请实施例不限制位置检测件的具体种类。控制器可以是控制芯片，也可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制电路，当然，本申请实施例不限制控制器的具体种类。

一种可选的实施例中，第一驱动机构24的升降行程可以被设计成预设行程，在第一驱动机构24的驱动过程中，第一驱动机构24驱动校准杆21升起预设行程，即可实现伸至锥形槽51并顶起遮蔽部件50的目的。当然，在其它的实施例中，工艺腔室可以通过检测器件来检测遮蔽部件50是否被顶起来控制第一驱动机构24的启停。本申请实施例不限制对第一驱动机构24的启停控制模式。

如上文所述，在遮蔽部件50承载于托架40的情况下，托架40能够带动遮蔽部件50在第一位置与第二位置之间切换。为了避免在位置切换过程中遮蔽部件50从托架40上滑落，一种可选的方案中，托架40的朝向遮蔽部件50的表面设有限位凸起42，遮蔽部件50的朝向托架40的底面设有第一限位凹槽53，限位凸起42伸至第一限位凹槽53中，并与第一限位凹槽53在平行于承载座30的承载面的平面内限位配合。在此种情况下，一旦遮蔽部件50发生侧移，那么限位凸起42和第一限位凹槽53会发生限位，从而避免遮蔽部件50的进一步侧移，从而避免侧移过多而导致的滑落。

在本申请实施例中，限位凸起42可以为环形凸起，如图10、图11、图12或图13所示，环形凸起能够伸至第一限位凹槽53内从而能够在平行于承载座30的承载面的平面内多个方向实施限位。当然，限位凸起42可以为一个，也可以为多个，例如图9中所示的三个。如图8和图9所示，在限位凸起42为多个的情况下，多个限位凸起42围成一圈设置，围成一圈的多个限位凸起42伸至第一限位凹槽53中，从而能够在平行于承载座30的承载面的平面内的多个方向上实施限位。

在其它的实施例中，本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括顶针62，遮蔽部件50的朝向托架40的底面可以设有第二限位凹槽54，第一限位凹槽53开设于第二限位凹槽54的底壁上。第二限位凹槽54用于供顶针62伸入，并与顶针62在平行于承载面的平面内限位配合。在顶针62支撑遮蔽部件50(如后文所述)的情况下，顶针62可以与第二限位凹槽54在平行于承载面的平面内限位配合，从而避免遮蔽部件50从顶针62上脱落。具体的，顶针62可以为多根，例如三根。多根顶针62间隔分布，从而实现较为均衡的支撑。

在本申请实施例中，本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括第二驱动机构63，第二驱动机构63设于腔体10上，第二驱动机构63与托架40相连，从而驱动托架40运动，进而实现托架40带动遮蔽部件50在第一位置与第二位置之间切换。具体的，第二驱动机构63可以一部分位于腔体10之外，另一部分位于腔体10之内，第二驱动机构63的位于腔体10之内的部分与托架40相连，从而带动托架40运动。第二驱动机构63的种类可以有多种，本申请不限制第二驱动机构63的种类及具体结构。

在更为具体的实施例中，第二驱动机构63动力输出轴可以被设定为在第一预设角度范围内转动，在第二驱动机构63的动力输出轴转动至第一预设角度范围的一端的情况下，第二驱动机构63则带动遮蔽部件50运动至第一位置。在第二驱动机构63的动力输出轴转动至第一预设角度范围的另一端的情况下，第一驱动电机则带动遮蔽部件50运动至第二位置。

一种可选的方案中，第二驱动机构63可以通过自腔体10之外穿入到腔体10之内的传动杆631与托架40相连。具体的，第二驱动机构63设于腔体10之外。腔体10设有第三避让孔。传动杆631的底端位于腔体10之外，且与第二驱动机构63相连。传动杆631的顶端穿过第三避让孔而位于腔体10之内，且与托架40相连。第二驱动机构63可驱动传动杆631转动，以使传动杆631带动托架40移动。在此种情况下，腔体10开设有第三避让孔，以供传动杆631穿过。在具体工作的过程中，第二驱动机构63驱使传动杆631转动，传动杆631转动能够带动托架40转动，进而通过托架40带动遮蔽部件50转动，以实现遮蔽部件50位置的切换。

当然，为了确保腔体10内的环境不受影响，第三避让孔的孔壁与传动杆631之间可以设有密封结构。密封结构可以为动密封结构或静密封结构，本申请实施例不限制密封结构的具体种类。

一种可选的方案中，本申请实施例公开的腔体10可以具有第一空间102和第二空间103，第一空间102位于第二空间103的侧方，且与第二空间103连通。承载座30设于第二空间103内，校准机构20设于腔体10的与第一空间102相对的位置，遮蔽部件50可在平行于承载座30的承载面的平面内移动或转动。在遮蔽部件50处在第一位置的情况下，遮蔽部件50移动或转动至第一空间102内。在遮蔽部件50处在第二位置的情况下，遮蔽部件50移动或转动至第二空间103之内。

进一步地，第一空间102在第一方向的长度尺寸小于第二空间103在第一方向的长度尺寸，需要说明的是，本文中，第一方向为与承载座30的承载面相垂直的方向。由于承载座30所处的空间后续会发生溅射工艺或清洁工艺，而第一空间102仅仅是托架40承载着遮蔽部件50停靠的空间，故第一空间102无需在与承载面垂直的方向设置较大的尺寸，此种能够根据第一空间102和第二空间103的需要，针对性设计两者在第一方向的长度尺寸的方式，无疑有利于腔体10的针对性设计，进而无需设计过大的尺寸，有利于工艺腔室的小型化设计。

本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括靶材61、磁控管71和第三驱动机构72。腔体10可以设有通过靶材61分隔的第二空间103和第三空间104。第三空间104位于第二空间103的上方。第三驱动机构72设于腔体10上，且与位于第三空间104内的磁控管71相连。第三驱动机构72用于驱动磁控管71在第三空间104内转动。需要说明的是，磁控管71转动所在的平面与承载座30的承载面平行。在溅射工艺进行的过程中，第三驱动机构72驱动磁控管71在第三空间104内转动，从而能够通过磁场动态调节第二空间103内的等离子体的密度，使得第二空间103内的等离子体的密度更为均匀，最终有利于提高溅射质量。

同理，为了避免受到腔体10内的环境的影响，第三驱动机构72可以设于腔体10之外，第三驱动机构72可以通过穿过腔体10的连接件实现与磁控管71的连接。

在本申请实施例公开的工艺腔室中，腔体10的结构可以有多种，本申请实施例不限制腔体10的具体结构。请再次参考图1和图2，一种可选的方案中，腔体10可以包括绝缘罩11、绝缘环12和腔体本体14。腔体本体14构成腔体10的主要部分，靶材61搭接在腔体本体14的顶部开口上，并覆盖腔体本体14的顶部开口，靶材61与腔体本体14能够围成至少包括第二空间103的空间(在一些实施例中，该空间还可以包括第一空间102)，绝缘罩11罩设在靶材61上，并与靶材61围成第三空间104。在溅射工艺进行时，靶材61与电源15电连接，进而实现靶材61接电，绝缘环12能够绝缘隔离腔体本体14和靶材61，从而避免腔体本体14带电。当然，靶材61通过搭接实现安装，从而避免再额外设置专门安装靶材61的安装结构，从而能够使得腔体10的结构得以简化。

另外，绝缘罩11与靶材61围成第三空间104，并且磁控管71设于第三空间104，绝缘罩11由绝缘材料制成，能够避免磁场从第三空间104内向不需要的方向辐射。具体的，绝缘罩11的开口朝向第二空间103，从而使得磁场通过绝缘罩11的开口针对性地施加于第二空间103中，最终有利于发生在第二空间103内的溅射工艺的工艺质量。

当然，本申请实施例公开的腔体10还可以包括转接环13，转接环13设置在腔体本体14与绝缘环12之间，以用于构成腔体10的一部分。转接环13具有转接功能，能够为后文所述的隔离环66提供安装位置，从而实现隔离环66在腔体10内的安装。

本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括顶针62、沉积环64、遮蔽环65、隔离环66、顶针架67、第四驱动机构68和气路系统73。

隔离环66设于腔体10之内。具体的，隔离环66的部分可以贴设在腔体10的内壁上，隔离环66的另一部分延伸至承载座30的上方。遮蔽环65设有环状槽651，隔离环66的另一部分围成环状凸部661，并伸至遮蔽环65的环状槽651之内，从而能够使得遮蔽环65在不被承载座30支撑的情况下依靠重力搭接在环状凸部661上。

沉积环64设置在承载座30的边缘，并与遮蔽环65相对设置。隔离环66、遮蔽环65和沉积环64均设于腔体10的第二空间103中。准确来说，第一空间102是托架40携带遮蔽部件50停靠的空间，第二空间103为进行清洁工艺或溅射工艺的空间。

顶针62和顶针架67均设于第二空间103之内，顶针62安装于顶针架67上，顶针架67与第四驱动机构68相连，第四驱动机构68设于腔体10上。第四驱动机构68通过驱动顶针架67移动，从而达到间接驱动顶针62升降的目的。在具体的工作过程中，顶针62穿设在承载座30上，并能够在与承载座30的承载面相垂直的方向升降。

在本申请实施例中，托架40具有避让豁口43，避让豁口43用于发挥避让顶针62的作用。本申请实施例公开的工艺腔室还可以包括沉积环64，沉积环64固定在承载座30的边缘，且围绕承载座30的承载面设置。

在即将进行清洁工艺的过程中，遮蔽部件50承载在托架40上，并在托架40的带动下运动至第一空间102而处于第一位置，接着校准机构20对遮蔽部件50进行校准，以使遮蔽部件50被调整至托架40的预设位置处。然后，托架40带动遮蔽部件50运动至第二空间103内而处于第二位置。在托架40带着已被校准好的遮蔽部件50处于第二空间103，而使得遮蔽部件50处于第二位置时，第四驱动机构68驱动顶针架67带动顶针62升起，顶针62穿过承载座30而逐渐接近托架40，直至穿过托架40的避让豁口43而支撑遮蔽部件50。一旦顶针62支撑遮蔽部件50，托架40可在第二驱动机构63的驱动下运动到第一空间102内停靠，当然，避让豁口43的存在能够使得托架40在被第二驱动机构63驱动而运动到第一空间102的过程中不会与处于升起状态的顶针62发生干涉。接着，承载座30在与其相连的第五驱动机构的驱动下升起并将遮蔽部件50顶起，直至承载座30带着沉积环64将遮蔽环65顶起，并确保隔离环66的环状凸部661不从环状槽651中脱离出，此时遮蔽部件50处于进行清洁工艺的工艺位置，当然，此时遮蔽部件50被承载座30支撑，并覆盖承载座30的承载面，达到防护承载面的目的，以为后续的清洁工艺做好准备。

需要说明的是，遮蔽环65在垂直于承载座30的承载面的方向的投影可以覆盖沉积环64的外环边缘。随着承载座30带动遮蔽部件50和沉积环64继续升起，直至将遮蔽环65顶起。在此种情况下，靶材61、隔离环66、遮蔽环65、沉积环64和遮蔽部件50围成清洁空间，进而完成清洁工艺进行之前的准备。在清洁工艺进行的过程中，气路系统73向清洁空间内输送清洁气体(例如氩气、氮气等)，清洁气体进入清洁空间内形成等离子体，等离子体会轰击靶材61，并将靶材61上的杂质轰击掉，最终达到清洁靶材61的目的。当然，被轰击成原子的杂质会沉积到遮蔽部件50、隔离环66、遮蔽环65、沉积环64上。由于遮蔽部件50覆盖在承载座30上，因此能够防护承载座30以避免杂质在承载座30上的沉积。

在清洁工艺完成后，第五驱动机构(图中未呈现)驱动承载座30降落，遮蔽部件50会跟着承载座30下降，随着承载座30的继续降落，顶针62则再次从承载座30的承载面的一侧伸出，从而重新支撑遮蔽部件50，承载座30的继续降落会与遮蔽部件50分离。接着，第二驱动机构63会驱动托架40从第一空间102运动至第二空间103中并处于遮蔽部件50的下方(此时承载座30位于托架40的下方)。然后，第四驱动机构68驱动顶针架67带动顶针62降落，从而使得遮蔽部件50落在托架40上。随着顶针62的继续降落，遮蔽部件50与顶针62分离，接着，第二驱动机构63会驱动托架40带动遮蔽部件50从第二空间103运动到第一空间102，从而使遮蔽部件50重新回到第一位置，进而再一次被校准机构20进行校准。校准后的遮蔽部件50可以为下一次的清洁工艺做好准备。

在清洁工艺完成后，半导体工艺设备的机械手可以把晶圆输送至顶针62上，使得晶圆被顶针62支撑。接着，第五驱动机构驱动承载座30升起，进而使得承载座30将晶圆顶起，并使得晶圆与顶针62分离。在承载座30升起至沉积环64与遮蔽环65接触的位置时，气路系统73可以输入工艺气体(例如氩气、氮气)，工艺气体进入到第二空间103内被电离成等离子体，等离子体会轰击被清洁过的靶材61，并将靶材61的原子轰击出而沉积到晶圆上，从而实现溅射工艺。

如上文所述，本申请实施例涉及的遮蔽部件50的底面可以设有第二限位凹槽54，第二限位凹槽54用于与顶针62限位配合。具体的，在顶针62支撑遮蔽部件50的情况下，顶针62伸至第二限位凹槽54内，并能够与第二限位凹槽54的侧壁限位配合，从而避免遮蔽部件50在顶针62支撑的情况下发生侧滑掉落的风险。当然，第二限位凹槽54的设置无需以第一限位凹槽53为前提，当然，在遮蔽部件50已设有第一限位凹槽53的情况下，第一限位凹槽53可以开设于第二限位凹槽54的底壁上，第一限位凹槽53可以与第二限位凹槽54对中分布。

基于本申请实施例公开的工艺腔室，本申请实施例公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括上文实施例所述的工艺腔室。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例的不同，各个实施例的不同的技术特征只要不矛盾，均可以组合形成更多的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种半导体工艺设备的工艺腔室，其特征在于，包括腔体(10)、校准机构(20)以及设于所述腔体(10)之内的承载座(30)、托架(40)和遮蔽部件(50)，所述校准机构(20)设于所述腔体(10)上，在所述遮蔽部件(50)承载于所述托架(40)的情况下，所述遮蔽部件(50)可随所述托架(40)在第一位置与第二位置之间切换；

在所述遮蔽部件(50)处在所述第一位置的情况下，所述遮蔽部件(50)与所述承载座(30)错开，且所述校准机构(20)可将所述遮蔽部件(50)调整至所述托架(40)上的预设位置处；

在所述遮蔽部件(50)处在所述托架(40)上的所述预设位置处，且所述托架(40)带动所述遮蔽部件(50)运动至所述第二位置的情况下，所述遮蔽部件(50)位于所述承载座(30)的上方，且所述遮蔽部件(50)的中心轴线与所述承载座(30)的中心轴线之间的间隔距离小于或等于第一预设距离。

2.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述校准机构(20)包括可活动地设于所述腔体(10)上的校准杆(21)，所述校准杆(21)的顶端包括锥形凸起(211)，所述遮蔽部件(50)的朝向所述托架(40)的底面设有锥形槽(51)；

在所述遮蔽部件(50)处在所述第一位置的情况下，所述校准杆(21)位于所述遮蔽部件(50)的下方，所述校准杆(21)可带动所述锥形凸起(211)穿过所述托架(40)，而伸至所述锥形槽(51)中并顶起所述遮蔽部件(50)；

在所述遮蔽部件(50)被顶起的过程中，所述遮蔽部件(50)的重力可驱使所述锥形槽(51)的内壁与所述锥形凸起(211)的外壁滑动，以引导所述遮蔽部件(50)移动至所述托架(40)上的所述预设位置处。

3.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述校准机构(20)还包括压力传感器(22)，所述锥形凸起(211)设有容纳槽(212)，所述压力传感器(22)安装在所述容纳槽(212)中，且所述压力传感器(22)与所述容纳槽(212)的槽口平齐或低于所述容纳槽(212)的槽口，所述锥形槽(51)的底壁设有传感器触发凸起(52)；

在所述锥形凸起(211)伸至所述锥形槽(51)中的情况下，所述传感器触发凸起(52)伸至所述容纳槽(212)之内，并压紧所述压力传感器(22)。

4.根据权利要求3所述的工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室还包括报警器，所述报警器与所述压力传感器(22)相连，在所述遮蔽部件(50)被顶起，且所述压力传感器(22)未发出压力信号的情况下，所述报警器用于故障报警。

5.根据权利要求3所述的工艺腔室，其特征在于，所述传感器触发凸起(52)为锥状结构，在所述锥形凸起(211)伸至所述锥形槽(51)中的情况下，所述传感器触发凸起(52)的较小的一端伸至所述容纳槽(212)之内，并压紧所述压力传感器(22)。

6.根据权利要求3所述的工艺腔室，其特征在于，所述压力传感器(22)为弹性结构件，所述锥形槽(51)的底壁为第一平面，所述锥形凸起(211)的顶面为第二平面，在所述锥形凸起(211)伸至所述锥形槽(51)中的情况下，所述传感器触发凸起(52)伸至所述容纳槽(212)之内，并将所述压力传感器(22)压至收缩状态，且所述第一平面与所述第二平面贴合。

7.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述校准机构(20)还包括位于所述腔体(10)之外的第一筒状伸缩件(23)，所述腔体(10)开设有第一避让孔(101)，所述校准杆(21)的底端穿过所述第一避让孔(101)而位于所述腔体(10)之外，所述第一筒状伸缩件(23)的第一端口与所述第一避让孔(101)密封对接，所述第一筒状伸缩件(23)套设在所述校准杆(21)之外，且所述第一筒状伸缩件(23)的第二端口与所述校准杆(21)密封配合，所述第一筒状伸缩件(23)可随所述校准杆(21)的升降移动而伸缩。

8.根据权利要求7所述的工艺腔室，其特征在于，所述校准机构(20)还包括第一驱动机构(24)，所述第一驱动机构(24)位于所述腔体(10)之外，且与所述校准杆(21)的底端相连，所述第一驱动机构(24)用于驱动所述校准杆(21)升降以顶起所述遮蔽部件(50)或与所述遮蔽部件(50)分离。

9.根据权利要求2所述的工艺腔室，其特征在于，所述托架(40)设有第二避让孔(41)，所述校准杆(21)可带动所述锥形凸起(211)穿过所述第二避让孔(41)而伸至所述锥形槽(51)中。

10.根据权利要求1所述的工艺腔室，其特征在于，所述托架(40)的朝向所述遮蔽部件(50)的表面设有限位凸起(42)，所述遮蔽部件(50)的朝向所述托架(40)的底面设有第一限位凹槽(53)，所述限位凸起(42)伸至所述第一限位凹槽(53)中，并与所述第一限位凹槽(53)在平行于所述承载座(30)的承载面的平面内限位配合。

11.根据权利要求10所述的工艺腔室，其特征在于，所述限位凸起(42)为环形凸起，或者，所述限位凸起(42)为多个，且围成一圈设置。

12.根据权利要求10所述的工艺腔室，其特征在于，所述工艺腔室还包括顶针(62)，所述遮蔽部件(50)的朝向所述托架(40)的底面设有第二限位凹槽(54)，所述第一限位凹槽(53)开设于所述第二限位凹槽(54)的底壁上，所述第二限位凹槽(54)用于供所述顶针(62)伸入，并与所述顶针(62)在平行于所述承载面的平面内限位配合。

13.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的工艺腔室。