CN215887214U - 用于半导体工艺设备的边磁装置和半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本实用新公开一种用于半导体工艺设备的边磁装置和半导体工艺设备，涉及半导体加工设备技术领域。该边磁装置包括壳体组件、盖体和磁性件，壳体组件设置有容纳腔和开口，磁性件设置于容纳腔中；盖体与壳体能相对移动，在盖体盖合于壳体组件的情况下，磁性件产生的磁场被屏蔽于容纳腔内；在盖体远离壳体组件的情况下，磁性件用于向工艺腔室提供偏置磁场。该方案可以解决边磁体在制作两层结构的阻挡层的过程中需要反复拆装的问题。

Description

用于半导体工艺设备的边磁装置和半导体工艺设备

技术领域

本实用新涉及半导体加工设备技术领域，尤其涉及一种用于半导体工艺设备的边磁装置和半导体工艺设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称PVD)工艺应用在硅通孔技术(through silicon via，以下简称TSV)中，主要用于在硅通孔中沉积阻挡层和籽晶层。相关技术中可以通过直流磁控溅射技术来制备阻挡层。直流磁控溅射技术制备阻挡层需要溅射和重溅射同时进行。靶材接通电源后，靶材表面受到氩离子的轰击，受到轰击后的靶材表面会同时产生原子和离子，原子和离子逐渐下落，原子最终落在晶圆表面，形成了薄膜，这个过程称之为溅射。

两层结构的阻挡层具有漏电流小，电学性能更优的特点。相关技术中，在制作阻挡层第一层沉积的过程中，下电极射频电源处于关闭状态，需要将工艺腔室外侧的边磁体取下。第一层结构制作完毕后，将边磁体安装于工艺腔室外，开启下电极射频电源，然后进行第二层结构沉积。由于反复拆装边磁体，增加了两层结构的阻挡层的制作难度。

实用新内容

本实用新公开一种用于半导体工艺设备的边磁装置和半导体工艺设备，以解决相关技术中在制作两层结构的阻挡层的过程中需要反复拆装边磁体的问题。

为了解决上述问题，本实用新采用下述技术方案：

本实用新型实施例公开的边磁装置包括壳体组件、盖体和磁性件，壳体组件设置有容纳腔和开口，磁性件设置于容纳腔中；盖体与壳体能相对移动，在盖体盖合于壳体组件的情况下，磁性件产生的磁场被屏蔽于容纳腔内；在盖体远离壳体组件的情况下，磁性件用于向工艺腔室提供偏置磁场。

基于本申请所述的反应腔室，本申请还公开一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括工艺腔室和本申请任意一项实施例所述的边磁装置，边磁装置环绕设置于工艺腔室外周，且边磁装置用于向工艺腔室提供偏置磁场。

本实用新采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的边磁装置中，磁性件设置于容纳腔内，进而可以利用盖体将开口盖合。根据磁屏蔽原理，在盖体将开口盖合的情况下，壳体和盖体能够从各方向屏蔽磁性件产生的磁场，进而使磁性件产生的磁场仅分布于容纳腔内。在制作阻挡层第一层沉积的过程中，只需将盖体盖合于开口，即盖体盖合于壳体组件，进而无需拆卸边磁装置。在进行第二层结构沉积前，将盖体打开，即盖体远离壳体组件，进而使得磁性件产生的磁场可以分布于容纳腔的外部并用于气相沉积。因此，本申请实施例公开的边磁装置在用于制作两层结构的阻挡层的过程中，无需反复拆装边磁装置，能够降低两层结构的阻挡层的制作难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新的进一步理解，构成本实用新的一部分，本实用新的示意性实施例及其说明用于解释本实用新，并不构成对本实用新的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一种实施例公开的边磁装置的示意图；

图2为本实用新型一种实施例公开的壳体的示意图；

图3为本实用新型一种实施例公开的边磁装置的剖面示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本实用新型一种实施例公开的反应腔室的示意图；

图6为本实用新型一种实施例公开的盖体处于盖合壳体的示意图；

图7为本实用新型一种实施例公开的盖体处于远离壳体的示意图。

附图标记说明：

100-壳体组件；110-容纳腔；120-开口；130-凸起；140-安装孔；150-子壳体；151-固定部；160-安装部；

200-盖体；210-凹槽；220-螺纹孔；

300-磁性件；310-第一定位柱；320-第二定位柱；

400-工艺腔室；

500-驱动机构；510-驱动件；520-螺纹杆；

600-第一定位件；

700-第二定位件。

具体实施方式

为使本实用新的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新具体实施例及相应的附图对本实用新技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新中的实施例，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，都属于本实用新保护的范围。

以下结合图1至图7，详细说明本实用新各个实施例公开的技术方案。

参照图1至图5，本申请所述的用于半导体工艺设备的边磁装置包括壳体组件100、盖体200和磁性件300。壳体组件100为基础结构件，可以为磁性件300提供安装基础。示例性地，壳体组件100设置有容纳腔110和开口120，磁性件300设置于容纳腔110中。盖体200的其中一个目的是用于盖合开口 120，以使盖体200可以通过盖合开口120，隔断容纳腔110与壳体组件100 的外部空间。示例性地，盖体200与壳体组件100能相对移动，进而通过移动盖体200使得容纳腔110可以通过开口120与外部连通。示例性地，在盖体200 盖合于壳体组件100的情况下，即容纳腔110与壳体组件100的外部空间被隔断，磁性件300产生的磁场被屏蔽于容纳腔110内。在盖体200远离壳体组件 100的情况下，即在开口120处于打开的情况下，容纳腔110与壳体组件100 的外部空间连通，磁性件300用于向工艺腔室400提供偏置磁场。

上述实施例中所述的边磁装置可以通过盖体200盖合于壳体组件100实现对磁性件300产生磁场进行屏蔽，并通过打开盖体200使磁性件300产生的磁场可以到达容纳腔110的外部，以向工艺腔室400提供偏置磁场。采用上述实施例所述的边磁装置，可以使工艺腔室400在制作具有两层结构的阻挡层的过程中，只需通过打开或盖合盖体200便能满足工艺需要，进而无需反复拆装边磁装置，降低两层结构的阻挡层的制作难度。

盖体200与壳体组件100能相对移动的方案有很多。示例性地，盖体200 可以与壳体组件100分体设置；或者，盖体200可以与壳体组件100滑动配合；或者盖体200与壳体组件100中一者与工艺腔室400滑动配合等，为此，本实施例不限定盖体200与壳体组件100相对移动的具体方案。

示例性地，壳体组件100和盖体200的材质均为导磁材料，即壳体组件100 和盖体200均为导磁材料制成，以使壳体组件100和盖体200盖合后可以形成磁屏蔽空间。

一种可选的实施例中，壳体组件100设置有安装孔140，以使壳体组件100 可以通过安装孔140套设于工艺腔室400外周。参照图1和图2，壳体组件100 和盖体200可以均设置为环形。边磁装置在与工艺腔室400装配的情况下，可以将壳体组件100和盖体200均套设于工艺腔室400。示例性地，盖体200的内径大于工艺腔室400的外径，以使盖体200可以沿工艺腔室400侧壁相对于壳体组件100移动。

一种可选的实施例中，容纳腔110为环绕工艺腔室400的环形凹槽，磁性件300的数量为多个，磁性件300均匀分布于容纳腔110内，即在壳体组件100 安装于工艺腔室400的情况下，多个磁性件300可以环绕工艺腔室400外周。磁性件300均匀分布于容纳腔110内，以使边磁装置可以为工艺腔室400提供更为均匀的磁场。

需要说明的是，壳体组件100可以设置为圆环形结构，还可以设置为多边形的闭环结构。因此，上述实施例中所述的壳体组件100和盖体200设置为环形，应当理解为壳体组件100和盖体200均为环绕工艺腔室400的闭环结构，具体的，壳体组件100可以为但不限于圆环形闭环结构。

参照图1和图2，壳体组件100还可以包括安装部160。壳体组件100通过安装部160与工艺腔室400相连。示例性地，安装部160设置有通孔，以使壳体组件100可以通过螺钉穿过安装部160处的通孔与工艺腔室400相连。当然，壳体组件100与工艺腔室400相连的方式有很多，例如：卡扣连接、焊接、插销连接等。因此，本实施例不限定壳体组件100与工艺腔室400的具体连接方式。

参照图1和图2，壳体组件100可以包括至少两个子壳体150，子壳体150 上设置有固定部151，相邻的两个子壳体150通过固定部151相连。示例性地，子壳体150可以设置为弧形，以使壳体组件100可以通过弧形的子壳体150拼接形成环形结构。示例性地，两个子壳体150可以通过固定部151可拆卸连接，以使两个子壳体150的连接处可以拆断。示例性地，两个相邻的子壳体150中，一者设置有对接槽，另一者设置有对接凸起，在装配壳体组件100的过程中，可以将对接凸起嵌入对接槽，以使两个相邻的子壳体150的连接处可以形成阶梯型密封结构，提高壳体组件100的磁屏蔽性能。相邻两个子壳体150可以通过螺钉或螺栓相连。示例性地，固定部151可以为固定耳，固定耳上设置有用于安装螺钉或螺栓的通孔。

工艺腔室400并非理想型柱状体，且工艺腔室400边缘可能存在控制线缆或管路等。因此，上述实施例中，壳体组件100通过多个子壳体150拼接形成环形可以便于边磁装置拆卸和安装，降低边磁装置检修、更换的难度。

一种可选的实施例中，盖体200可以包括至少两个子盖体，相邻两个子盖体可拆卸连接，以形成环状结构。示例性地，两个相邻的子盖体中，一者设置有对接槽，另一者设置有对接凸起，在装配盖体200的过程中，可以将对接凸起嵌入对接槽，以使两个相邻的子盖体的连接处可以形成阶梯型密封结构，以提高盖体200的磁屏蔽性能。

参照图4，边磁装置还可以包括第一定位件600。第一定位件600的材质为非导磁材料，即第一定位件600为非导磁材料制成。第一定位件600设置于容纳腔110，且磁性件300通过第一定位件600安装于容纳腔110内。第一定位件600的其中一个目的是隔离磁性件300和壳体组件100，以避免磁性件300 与壳体组件100直接接触，进而提高磁屏蔽效果。示例性地，磁性件300可以通过第一定位件600固定设置于容纳腔110内，以避免磁性件300在容纳腔110 内晃动或移动。示例性地，第一定位件600可以为设置于容纳腔110内的环形结构，以进一步提高磁性件300的稳定性。参照图4，第一定位件600可以设置于容纳腔110的底部。

一种可选的实施例中，第一定位件600设置有第一定位孔，磁性件300靠近第一定位件600的一端设置有第一定位柱310，第一定位柱310至少部分内嵌于第一定位孔，且磁性件300通过第一定位件600固定设置于容纳腔110内。示例性地，第一定位件600可以粘接固定与容纳腔110内，当然第一定位件600 还可以与容纳腔110过盈配合，以使第一定位件600固定于容纳腔110内。示例性地，磁性件300与第一定位件600可以固定相连。磁性件300与第一定位件600固定相连的方式有很多，例如：第一定位柱310与第一定位孔可以过盈配合，第一定位柱310可以粘接固定与第一定位孔内，或者第一定位柱310还可以通过螺纹或卡扣配合固定于第一定位孔内。为此，本实施例不限定第一定位柱310与第一定位件600连接的具体方式。

参照图4，边磁装置还可以包括第二定位件700。第二定位件700的材质为非导磁材料，即第二定位件700为非导磁材料制成。第二定位件700设置于盖体200上，在盖体200盖合于壳体组件100的情况下，第二定位件700抵接于磁性件300靠近盖体200的一端。参照图4，第二定位件700设置于盖体200 靠近壳体组件100的一侧。在盖体200上设置第二定位件700不仅可以提高磁性件300在容纳腔110内的稳定性，还可以通过第二定位件700阻隔磁性件300 和盖体200，提高边磁装置的磁屏蔽性能。示例性地，第二定位件700设置有第二定位孔，磁性件300靠近盖体200的一端设置有第二定位柱320。在盖体 200盖合于壳体组件100的情况下，第二定位柱320至少部分内嵌于第二定位孔。第二定位孔可以与第二定位柱320间隙配合，以便于磁性件300与第二定位件700分离。

一种可选的实施例中，容纳腔110的宽度为第一尺寸，磁性件300在容纳腔110的宽度方向的尺寸为第二尺寸，第一尺寸大于第二尺寸，且磁性件300 与容纳腔110的侧壁之间均具有间隙。示例性地，在容纳腔110为环形结构的情况下，第一尺寸为容纳腔110在环形结构在径向的尺寸。该实施例中，可以避免磁性件300与壳体组件100接触，进而可以提高边磁装置的磁屏蔽性能。

参照图3至图7，盖体200设置有凹槽210，凹槽210用于盖合开口120，在盖体200盖合于壳体组件100的情况下，磁性件300的靠近盖体200的一端与凹槽210的底部的距离大于或等于第二定位件700的厚度，凹槽210的内侧壁与壳体组件100的外侧壁之间具有间隙，以便于盖体200相对壳体组件100 的盖合和分离。凹槽210的内侧壁与壳体组件100的外侧壁之间的间隙不大于 5mm。示例性地，壳体组件100至少部分位于凹槽210，以使盖体200与壳体组件100装配处形成阶梯型密封结构。参照图4和图6，壳体组件100中围合形成开口120嵌入凹槽210内，以使盖体200与壳体组件100盖合的情况下，盖体200的内侧壁与壳体组件100的外侧壁之间可以形成弯折的间隙，以使盖体和壳体组件在盖合的情况下形成封闭磁场的“迷宫”，进而提高盖体200与壳体组件100盖合处的磁屏蔽性能。示例性地，可以通过增加壳体组件100嵌入凹槽210内深度，提升盖体200与壳体组件100装配处的磁屏蔽性能。示例性地，壳体组件100设置有凸起130，以使壳体组件100中与盖体200装配的处形成阶梯结构。示例性地，凸起130可以设置于壳体组件100靠近盖体200 的一侧，以通过凸起130使壳体组件100靠近盖体200的一侧形成阶梯结，并且在盖体200盖合于壳体组件100的情况下，凸起130至少部分嵌入凹槽210 内，以在壳体组件100中与盖体200装配的处形成阶梯结构。另一种可选的实施例中，还可以在壳体组件100的外周设置凸台，以使围合形成凹槽210的边缘可以与凸台之间形成阶梯型间隙，进一步提高边磁装置的磁屏蔽性能。

参照图5至图7，边磁装置还包括驱动机构500，驱动机构500与盖体200 相连，且驱动机构500用于驱动盖体200相对于壳体组件100移动，以通过驱动机构500驱动盖体200与壳体组件100分离或盖合。示例性地，可以通过驱动机构500驱动盖体200沿工艺腔室400向远离或靠近壳体组件100的方向移动。

驱动机构500的种类有很多，例如：丝杠机构、齿条齿轮机构、液压杆等，为此，本实施例不限定驱动机构500的具体结构。

参照图6和图7，驱动机构500包括驱动件510和螺纹杆520，驱动件510 与螺纹杆520相连，且驱动件510用于驱动螺纹杆520转动。盖体200设置有螺纹孔220，盖体200通过螺纹孔220与螺纹杆520螺纹配合，以通过驱动件 510驱动螺纹杆520转动带动盖体200沿螺纹杆520移动。示例性地，盖体200 的直径大于壳体组件100的直径，且螺纹孔220位于盖体200凸出于壳体组件 100的部分，以使螺纹杆520与壳体组件100之间有足够的避让空间，避免螺纹杆520与壳体组件100的外侧壁发生干涉。

参照图5，螺纹杆520的数量为至少两个，且螺纹杆520相互平行，螺纹孔220的数量为至少两个，螺纹孔220与螺纹杆520一一对应，以增加螺纹杆 520与盖体200传动的稳定性。示例性的，螺纹杆520和螺纹孔220可以绕工艺腔室400均匀分布，以使盖体200两侧受力均匀，进一步提升盖体200相对与壳体组件100移动的平稳性。

基于本实用新型提供的边磁装置，本申请还提供一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包括工艺腔室400和上文中任意一项实施所述的边磁装置。示例性地，边磁装置环绕设置于工艺腔室400外周，且边磁装置用于向工艺腔室 400提供偏置磁场，以使工艺腔室400内的溅射离子均匀沉积。

本实用新上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新的实施例而已，并不用于限制本实用新。对于本领域技术人员来说，本实用新可以有各种更改和变化。凡在本实用新的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种用于半导体工艺设备的边磁装置，其特征在于，包括壳体组件(100)、盖体(200)和磁性件(300)，所述壳体组件(100)设置有容纳腔(110)和开口(120)，所述磁性件(300)设置于所述容纳腔(110)中；所述盖体(200)与所述壳体组件(100)能相对移动，在所述盖体(200)盖合于所述壳体组件(100)的情况下，所述磁性件(300)产生的磁场被屏蔽于所述容纳腔(110)内；在所述盖体(200)远离所述壳体组件(100)的情况下，所述磁性件(300)用于向工艺腔室(400)提供偏置磁场。

2.根据权利要求1所述的边磁装置，其特征在于，所述壳体组件(100)和所述盖体(200)均设置为环形，且所述壳体组件(100)和所述盖体(200)均套设于所述工艺腔室(400)；

所述容纳腔(110)为环绕所述工艺腔室(400)的环形凹槽，所述磁性件(300)的数量为多个，所述磁性件(300)均匀分布于所述容纳腔(110)内。

3.根据权利要求2所述的边磁装置，其特征在于，所述壳体组件(100)包括至少两个子壳体(150)，所述子壳体(150)上设置有固定部(151)，相邻的两个所述子壳体(150)通过所述固定部(151)相连。

4.根据权利要求1所述的边磁装置，其特征在于，所述壳体组件(100)和所述盖体(200)的材质均为导磁材料。

5.根据权利要求1所述的边磁装置，其特征在于，所述边磁装置还包括第一定位件(600)和第二定位件(700)，所述第一定位件(600)和所述第二定位件(700)的材质均为非导磁材料，所述第一定位件(600)设置于所述容纳腔(110)底部，且所述磁性件(300)通过所述第一定位件(600)安装于所述容纳腔(110)内；所述第二定位件(700)设置于所述盖体(200)上，在所述盖体(200)盖合于所述壳体组件(100)的情况下，所述第二定位件(700)抵接于所述磁性件(300)靠近所述盖体(200)的一端。

6.根据权利要求5所述的边磁装置，其特征在于，所述第一定位件(600)设置有第一定位孔，所述磁性件(300)靠近所述第一定位件(600)的一端设置有第一定位柱(310)，所述第一定位柱(310)至少部分内嵌于所述第一定位孔，且所述磁性件(300)通过第一定位件(600)固定设置于所述容纳腔(110)内，和/或，

所述第二定位件(700)设置有第二定位孔，所述磁性件(300)靠近所述盖体(200)的一端设置有第二定位柱(320)，在所述盖体(200)盖合于所述壳体组件(100)的情况下，所述第二定位柱(320)至少部分内嵌于所述第二定位孔。

7.根据权利要求1所述的边磁装置，其特征在于，所述容纳腔(110)的宽度为第一尺寸，所述磁性件(300)在所述容纳腔(110)的宽度方向的尺寸为第二尺寸，所述第一尺寸大于所述第二尺寸，且所述磁性件(300)与所述容纳腔(110)的侧壁之间均具有间隙。

8.根据权利要求5所述的边磁装置，其特征在于，所述盖体(200)设置有凹槽(210)，所述凹槽(210)用于盖合所述开口(120)，在所述盖体(200)盖合于所述壳体组件(100)的情况下，所述磁性件(300)靠近所述盖体(200)的一端与所述凹槽(210)底部的距离大于或等于所述第二定位件(700)的厚度，所述凹槽(210)的内侧壁与所述壳体组件(100)的外侧壁之间具有间隙。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的边磁装置，其特征在于，所述边磁装置还包括驱动机构(500)，所述驱动机构(500)与所述盖体(200)相连，且所述驱动机构(500)用于驱动所述盖体(200)相对于所述壳体组件(100)移动。

10.根据权利要求9所述的边磁装置，其特征在于，所述驱动机构(500)包括驱动件(510)和螺纹杆(520)，所述驱动件(510)与所述螺纹杆(520)相连，且所述驱动件(510)用于驱动所述螺纹杆(520)转动；

所述盖体(200)设置有螺纹孔(220)，所述盖体(200)通过所述螺纹孔(220)与所述螺纹杆(520)螺纹配合。

11.根据权利要求10所述的边磁装置，其特征在于，所述螺纹杆(520)的数量为至少两个，且所述螺纹杆(520)相互平行，所述螺纹孔(220)的数量为至少两个，所述螺纹孔(220)与所述螺纹杆(520)一一对应。

12.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室(400)和权利要求1至9中任意一项所述的边磁装置，所述边磁装置环绕设置于所述工艺腔室(400)外周，所述边磁装置用于向所述工艺腔室(400)提供偏置磁场。

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