TW201543529A - 反應腔室及半導體加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種反應腔室及半導體加工裝置。該反應腔室包括採用不導磁的材料製成的法拉第屏蔽環和採用絕緣材料製成的絕緣環，在法拉第屏蔽環上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫，法拉第屏蔽環和絕緣環均環繞反應腔室的內周壁而設置在反應腔室內，且法拉第屏蔽環沿豎直方向疊置在絕緣環上。其中，環繞絕緣環的內周壁設置有遮蔽環，該遮蔽環與法拉第屏蔽環下表面上的靠近反應腔室中心的區域連接，該遮蔽環採用不導磁的材料製成且在其上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫。本發明提供的反應腔室及半導體加工裝置，不僅可以避免降低打火風險，而且可以降低金屬粒子剝落對反應腔室造成的污染；另外，可以增大反應腔室的內徑和可利用空間。

Description

反應腔室及半導體加工裝置
本發明屬於半導體裝置製造技術領域，具體涉及一種反應腔室及半導體加工裝置。
磁控濺射裝置是應用比較廣泛的加工裝置，主要用於基片等被加工工件的沉積製程。磁控濺射的基本原理是：將反應氣體激發形成電漿，借助電漿轟擊反應腔室中的靶材，以使靶材表面上的粒子逸出並沉積在被加工工件上。在超大型積體電路的半導體裝置的生產中，通常需要對被加工工件表面上的深寬比高的通道、溝槽或者通孔內沉積金屬層，因此需要增大反應腔室內的電漿的濃度。 請參閱第1圖和第2A圖，其中示出一種現有的反應腔室。該反應腔室10的側壁外側環繞設置有感應線圈11，感應線圈11經由匹配器13與射頻電源12電連接，用以在反應腔室10內產生交變磁場，借助交變磁場的能量將反應腔室10內的製程氣體激發形成電漿。實際製程中，在被加工工件S上沉積金屬薄膜的同時，在反應腔室10的內側壁上也會沉積形成金屬薄膜，這樣相當於在該內側壁上套置了一個閉合的金屬環，這會導致感應線圈11產生的交變磁場在該金屬環內產生感應電流，從而屏蔽感應線圈11所產生的交變磁場。為此，通常會在反應腔室10內環繞反應腔室10的內側壁設置筒狀結構的法拉第屏蔽環14，該法拉第屏蔽環14由不導磁材料製成，且在其環面上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫（圖中未示出），以使法拉第屏蔽環14在周向上非閉合。 請參閱圖2B，其中示出了一種常見的法拉第屏蔽環的俯視圖。該法拉第屏蔽環14呈筒狀結構且在周向上不閉合，具體地，在法拉第屏蔽環14的環面上開設有沿法拉第屏蔽環14的軸向貫穿該法拉第屏蔽環14的開縫，該開縫被設置成齒狀溝槽141，所謂齒狀溝槽141是指該溝槽141在垂直於法拉第屏蔽環14的軸向的平面內的投影呈類似於字元“Z”的形狀，即，該溝槽141的投影中的朝向反應腔室10的內側的部分和該溝槽141的背離反應腔室10的內側的部分類似於凸出的齒。這種“Z”型齒狀溝槽141的法拉第屏蔽環14亦稱為“迷宮槽形的法拉第屏蔽環”。採用這種非閉合的法拉第屏蔽環14，既能避免在反應腔室10的內壁沉積形成金屬薄膜，又能避免法拉第屏蔽環14形成導電通路而使得感應線圈11產生的交變磁場的能量耦合進反應腔室10內。 另外，在反應腔室10內的底部區域且環繞反應腔室10的內壁設置有內襯16，該內襯16通常採用金屬材料製成且接地。該內襯16呈臺階狀，內襯16的上臺階面為平面，下臺階面為內襯溝槽的槽底161。在內襯16的上臺階面上疊置有採用石英或者陶瓷等絕緣材料製成的絕緣環17，法拉第屏蔽環14的下表面疊置於絕緣環17的上表面。為避免製程過程中在絕緣環17的上表面沉積金屬而造成法拉第屏蔽環14在其下表面的開縫位置處閉合，將法拉第屏蔽環14的下端部設置成臺階狀，即，使法拉第屏蔽環14的下表面的靠近反應腔室10 的中心的內側區域形成朝向法拉第屏蔽環14的上表面凹進的凹部15。並且，為了避免法拉第屏蔽環14的開縫閉合，需要將凹部15在水平方向上的尺寸設置得較大，即，要求法拉第屏蔽環14在其徑向上的厚度較大。 上述反應腔室10在實際應用中不可避免地存在以下問題：反應腔室10採用由上至下的排氣方式時，大部分金屬粒子會沿豎直方向向下運動，由於絕緣環17疊置於法拉第屏蔽環14和內襯16之間，且其內周面、部分上表面和部分下表面均暴露於反應腔室10中，因此，隨著製程的進行很容易在絕緣環17的上表面沉積金屬並造成法拉第屏蔽環14在其下表面的開縫位置處閉合，從而在開縫位置處產生打火現象並對製程產生影響。進一步地，由於絕緣環17的內周面、部分上表面和部分下表面暴露於反應腔室10中，因此，其上沉積的金屬剝落時，容易對反應腔室10造成顆粒污染，由此會對被加工工件S產生嚴重的破壞。
本發明旨在解決現有技術中存在的技術問題，提供了一種反應腔室及半導體加工裝置，其不僅可以降低反應腔室內打火的風險，提高製程的穩定性和製程品質；而且可以降低金屬粒子剝落對反應腔室造成的污染，從而降低對被加工工件的損壞。 為解決上述技術問題，本發明提供了一種反應腔室，其包括採用不導磁的材料製成的法拉第屏蔽環和採用絕緣材料製成的絕緣環，在該法拉第屏蔽環上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫，該法拉第屏蔽環和該絕緣環均環繞該反應腔室的內周壁而設置在該反應腔室內，且該法拉第屏蔽環沿豎直方向疊置在該絕緣環上。其中，環繞該絕緣環的內周壁設置有遮蔽環，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環下表面上的靠近反應腔室中心的區域連接，該遮蔽環採用不導磁的材料製成且在其上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫。 其中，該遮蔽環上的開縫和該法拉第屏蔽環上的開縫在垂直於反應腔室中心軸的平面內的投影相重合。 其中，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環同軸設置且二者的內徑相等。 其中，該遮蔽環的外周壁與該絕緣環的內周壁在水平方向上存在水平間距。 其中，該水平間距的範圍在1~2mm。 其中，在該法拉第屏蔽環下表面上的遠離反應腔室中心的邊緣區域設置有向下凸出的凸台，該凸台與該絕緣環的上表面接觸，以將該法拉第屏蔽環疊置於該絕緣環的上表面。 其中，該絕緣環的上表面和/或內周壁和/或該法拉第屏蔽環的內周壁和/或該遮蔽環的內周壁採用粗糙化處理製程處理。 其中，本發明提供的反應腔室還包括內襯，該內襯位於該反應腔室內的底部區域，且環繞該反應腔室的內周壁設置，該內襯的縱斷面呈臺階狀，該絕緣環疊置在該內襯的上臺階面上。 其中，該遮蔽環的內徑大於該內襯的上臺階面的內徑，該遮蔽環的下表面高於該絕緣環的下表面，以使該遮蔽環不與該內襯的上臺階面相接觸。 其中，該遮蔽環的外徑小於該內襯的上臺階面的內徑，該遮蔽環的下表面與該絕緣環的下表面在同一水平面上。 其中，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環一體成型。 作為另一個方案，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括反應腔室，並且該反應腔室可為上述任意一種反應腔室。 本發明具有下述有益效果： 本發明提供的反應腔室中，在法拉第屏蔽環的下表面的靠近反應腔室中心的區域處設置有豎直向下延伸的遮蔽環，該遮蔽環同樣採用不導磁材料製成且其上設置有沿軸向貫穿其環面的開縫，該遮蔽環環繞在絕緣環的內周壁的內側，從而對絕緣環的內周壁進行遮蓋，這樣，反應腔室內的金屬粒子向下運動時，金屬粒子會沉積在遮蔽環上，從而在很大程度上減少甚至避免絕緣環的金屬粒子的沉積。而且，由於法拉第屏蔽環和遮蔽環上的暴露於反應腔室內的表面為豎直面，而非水平面，因此在對反應腔室由上至下的排氣時，大部分金屬粒子會沿豎直方向向下運動，也就是說，大部分金屬粒子的運動方向與法拉第屏蔽環和遮蔽環的朝向反應腔室中心的內周壁相平行，從而導致金屬粒子不易沉積到法拉第屏蔽環和遮蔽環上，這樣，既可以避免法拉第屏蔽環和遮蔽環在開縫位置處閉合，降低打火的風險，提高製程的穩定性和製程品質；又因減少了金屬粒子的沉積而降低了金屬粒子剝落對反應腔室造成的污染，進而降低了對被加工工件的損壞。 本發明提供的半導體加工裝置，其採用本發明另一技術方案提供的反應腔室，不僅可以降低反應腔室內打火的風險，提高製程的穩定性和製程品質；而且可以降低金屬粒子剝落對反應腔室造成的污染，從而可以降低對基片的損壞。
為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的反應腔室及半導體加工裝置進行詳細描述。該實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。 在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“法拉第屏蔽環的厚度”指的是法拉第屏蔽環在水平方向上的壁厚，即，法拉第屏蔽環的外徑和內徑之差；“絕緣環的厚度”指的是絕緣環在水平方向上的壁厚，即，絕緣環的外徑和內徑之差；“內襯的上臺階面的厚度”指的是內襯的上臺階面在水平方向上的寬度，即，內襯的上臺階面的外徑和內徑之差。 第3圖為本發明第一實施例提供的反應腔室的結構示意圖；第4圖為第3圖中區域II的局部放大圖；第5圖為第3圖中絕緣環和法拉第屏蔽環的結構示意圖。請一併參閱第3圖、第4圖和第5圖，本實施例提供的反應腔室20包括法拉第屏蔽環21、絕緣環22、感應線圈23、射頻電源24、第一阻抗匹配器25、直流電源27、磁控管28、偏壓射頻電源29、第二阻抗匹配器30、內襯31、石英環32、電磁調節裝置33、承載裝置34和真空排氣系統35。 其中，法拉第屏蔽環21採用不導磁的材料製成且環繞反應腔室20的內周壁而設置。在法拉第屏蔽環21上開設有至少一個沿軸向貫穿其環面的開縫（圖中未示出），即，法拉第屏蔽環21呈非閉合的筒狀結構。較佳地，開縫的寬度小於反應腔室20內的金屬粒子的平均自由程，以避免金屬粒子自該開縫進入法拉第屏蔽環21的外側。所謂開縫的寬度，指的是在周向方向上該開縫的縫隙。 絕緣環22採用諸如石英或者陶瓷等的絕緣材料製成，且環繞反應腔室20的內周壁而設置在反應腔室20內。法拉第屏蔽環21沿豎直方向疊置在絕緣環22上。 環繞絕緣環22的內周壁設置有2遮蔽環211。遮蔽環211與法拉第屏蔽環21下表面上的靠近反應腔室20中心的區域連接。遮蔽環211採用不導磁的材料製成，其上開設有沿軸向貫穿其環面的至少一個開縫，以使遮蔽環211為非閉合的筒狀結構，從而避免沉積在遮蔽環211的內周壁上的金屬粒子形成環路。並且，遮蔽環211的外周壁與絕緣環22的內周壁在水平方向上存在水平間距D1，這樣，即使有金屬粒子穿過遮蔽環211上的開縫，也必須在水平方向上穿越該水平間距D1才能到達並沉積到絕緣環22的內周壁上，從而進一步減少金屬粒子在絕緣環22的內周壁上的沉積。當然，若遮蔽環211的壁厚足夠大，例如其壁厚大於D1，那麼即使有金屬粒子進入遮蔽環211上的開縫，也必須在水平方向上穿越D1才能到達並沉積到絕緣環22的內周壁上，這樣也能減少金屬粒子在絕緣環22的內周壁上的沉積。 由上可知，遮蔽環211環繞設置在絕緣環22的內周壁的內側，並自法拉第屏蔽環21的下表面向下延伸並覆蓋絕緣環22的內周壁，從而對絕緣環22的內周壁進行遮蓋，這樣，反應腔室20內的金屬粒子向下運動時，金屬粒子會沉積在遮蔽環211上，從而在很大程度上減少甚至避免絕緣環22上的金屬粒子的沉積。而且，由於法拉第屏蔽環21和遮蔽環211上的暴露於反應腔室10內的表面為豎直面，而非水平面，因此在對反應腔室由上至下的排氣時，大部分金屬粒子會沿豎直方向向下運動，也就是說，大部分金屬粒子的運動方向與法拉第屏蔽環21和遮蔽環211的朝向反應腔室內的製程環境的內周壁相平行，從而導致金屬粒子不易沉積到法拉第屏蔽環21和遮蔽環211上，這樣，一則可以避免法拉第屏蔽環21和遮蔽環211在開縫位置處閉合，降低打火的風險，從而可以提高製程的穩定性和製程品質；二則因減少了金屬粒子的沉積而降低了金屬粒子剝落對反應腔室20造成的污染，從而可以降低對諸如基片等被加工工件的損壞。 進一步地，本實施例中通過設置遮蔽環211來減少金屬粒子的沉積並避免法拉第屏蔽環21閉合，而無需像現有技術那樣，通過在法拉第屏蔽環上設置凹部來避免法拉第屏蔽環閉合。因此，本實施例中無需將法拉第屏蔽環21的厚度設置得較大，即，無需要求法拉第屏蔽環14在其徑向上的厚度較大，因此反應腔室的內徑增大，可利用空間也相應增大，從而相對於現有技術改善了製程結果。 在本實施例中，遮蔽環211與法拉第屏蔽環21一體成型，即，二者為整體式結構，在這種情況下，法拉第屏蔽環21和遮蔽環211採用相同的不導磁材料。在實際應用中，遮蔽環211和法拉第屏蔽環21也可以為分體式結構，在使用時二者相互固定，在這種情況下，對法拉第屏蔽環21和遮蔽環211是否採用相同的不導磁材料不做限定。 較佳地，使遮蔽環211上的開縫和法拉第屏蔽環21上的開縫在垂直於反應腔室20的中心軸的平面內的投影相重合，即，使遮蔽環211上的開縫和法拉第屏蔽環21上的開縫在豎直方向上貫通。這樣，當二者疊置在一起時，無論是對遮蔽環211上的開縫而言，還是法拉第屏蔽環21上的開縫而言，均沒有能夠在水平方向上承托進入該開縫的金屬粒子的平面（即，沒有水平方向上的沉積面）。因此，遮蔽環211上的開縫和法拉第屏蔽環21上的開縫在豎直方向上貫通，更有利於減少金屬粒子的沉積。 較佳地，使遮蔽環211與法拉第屏蔽環21同軸設置且使二者的內徑相等。這樣，當遮蔽環211和法拉第屏蔽環21疊置在一起時，二者的內周壁不會出現在水平方向上的錯位，即，二者的疊置面上不會形成金屬粒子的沉積面，從而更有利於減少金屬粒子的沉積。 較佳地，水平間距D1的取值範圍在1~2mm，這不僅可以降低機械加工的難度；而且，可以避免出現因水平間距過小而造成沉積在絕緣環22的內周壁上的金屬粒子將遮蔽環211的開縫堵塞並導致遮蔽環211閉合的問題，從而可以進一步降低打火風險，並進一步提高製程的穩定性和製程品質。 在本實施例中，請參閱第5圖，較佳地，法拉第屏蔽環21的下表面為非平齊的表面，即，法拉第屏蔽環21的下表面上的遠離反應腔室10的中心的邊緣區域相對於其他區域呈現為向下延伸的凸台212，該凸台212與絕緣環22相接觸，以便將法拉第屏蔽環21疊置於絕緣環22上。該凸台212的高度為D2，借助於該凸台212而使法拉第屏蔽環21的下表面與絕緣環22的上表面之間在豎直方向上存在著與高度D2相等的豎直間距。可以理解，當法拉第屏蔽環21的下表面未設置凸台212而為一個平齊平面時，法拉第屏蔽環21下表面直接疊置在絕緣環22的上表面，這樣，沉積在絕緣環22內周壁上端的金屬粒子容易將法拉第屏蔽環21的下表面與絕緣環22內周壁相接觸的位置連通，從而使法拉第屏蔽環21和/或遮蔽環211的開縫閉合。因此，在法拉第屏蔽環21的下表面設置凸台212，可以進一步避免法拉第屏蔽環21和/或遮蔽環211的開縫閉合，進一步降低打火風險，並進一步提高製程的穩定性和製程品質。實際應用中，豎直間距D2的範圍在1mm左右。 請參閱第5圖，本實施例中的絕緣環22的上表面和/或內周壁較佳地採用諸如噴砂等製程進行粗糙化處理，以使絕緣環22的上表面和/或內周壁形成粗糙的表面221。該粗糙的表面221可以減小沉積在其上的金屬薄膜的應力，增強對金屬粒子的吸附力，使得金屬粒子不易脫落，因此，當金屬粒子穿過水平間距D1和/或豎直間距D2而沉積在絕緣環22的內周壁和/或上表面時，借助粗糙的表面221可以進一步減少金屬粒子的剝落及由此所造成的對反應腔室20的污染，進而可以進一步降低對被加工工件的損壞。類似地，法拉第屏蔽環21和/或遮蔽環211的內周壁較佳地進行粗糙化製程處理，以使法拉第屏蔽環21和/或遮蔽環211的內周壁形成粗糙的表面221。 請參閱第3圖和第4圖，內襯31環繞反應腔室20的內周壁設置，且位於反應腔室20內的底部區域，用以遮擋反應腔室20的內壁，以保持反應腔室20的清潔。內襯31一般採用金屬材料製成且接地；遮蔽環211的外徑小於內襯31的上臺階面的內徑。較佳地，遮蔽環211的下表面與絕緣環22的下表面在同一水平面上，以使遮蔽環211在豎直方向上將絕緣環22完全遮擋，從而避免金屬粒子自遮蔽環211的下表面的下方進入水平間距D1內並沉積在絕緣環22的內周壁上，進而避免金屬粒子將遮蔽環211的開縫堵塞而使遮蔽環211在周向上閉合。 承載裝置34設置在反應腔室20內部的底部區域，且承載裝置34經由第二阻抗匹配器30與偏壓射頻電源29電連接，用以給承載裝置34提供負偏壓，以增加金屬粒子的方向性，即，吸引反應腔室20內的金屬粒子垂直入射到被加工工件S的上表面，這樣，即使是深度較深的通孔或者溝槽也能被順利沉積金屬薄膜。其中，偏壓射頻電源29的頻率一般選用13.56MHz。 為了更有效地遮擋反應腔室20的內壁，在內襯溝槽和承載裝置34之間設置石英環32。該石英環32的縱斷面的形狀呈弧狀，且其上端靠近腔室中心，其下端遠離腔室中心且置於內襯溝槽內。該石英環32的位置可在工作位和非工作位間變換，具體地，當承載裝置34承載被加工工件S進行製程時，石英環32處於工作位，其上端與被加工工件S上表面的邊緣區域相接觸並將該被加工工件S穩固地壓置於承載裝置34上；當承載裝置34下降並處於非製程位置時，石英環32處於非工作位，其上端不接觸承載裝置34，其下端回落並支撐在內襯溝槽的槽底。通過設置石英環32，可以防止金屬粒子通過內襯31與承載裝置34之間的間隙擴散至承載裝置34與反應腔室20內周壁之間，進而防止金屬粒子對反應腔室20的內周壁造成污染。 真空排氣系統35設置在反應腔室20的底部，用以由上至下對反應腔室20進行排氣，以保持反應腔室20內的真空環境，保證製程的穩定性。 本實施例中，靶材26採用金屬材料製成，其設置在反應腔室20的頂部，且與設置在反應腔室20的外部的直流電源27電連接，用以激發反應腔室20內的製程氣體形成電漿。直流電源27向靶材26提供負偏壓，以使電漿中的正離子受負偏壓的吸引轟擊靶材26的表面，使靶材26表面的金屬原子逸出並沉積在被加工工件S的上表面，以在被加工工件S上表面形成金屬薄膜。 磁控管28設置在反應腔室20的頂部的上方，且能圍繞反應腔室20的中心軸而在水平平面內旋轉。將磁控管28設置成可旋轉的，可以保證整個靶材26都能被轟擊到，從而保證靶材26的被轟擊均勻性和使用均勻性，這不僅可以提高靶材26的利用率，而且還因靶材26的轟擊面積增大而增強電漿的濃度。 感應線圈23套置在反應腔室20的外側，且通過第一阻抗匹配器25與射頻電源24電連接，用以在射頻電源24開啟時將反應腔室20內的製程氣體激發形成電漿，即，將射偏電源的能量耦合到反應腔室20內，以此進一步增強反應腔室20內的電漿的離子濃度。射頻電源24的頻率範圍在0.1M~60MHz，較佳地，射頻電源24的頻率為2MHz。 電磁調節裝置33包括一組或者多組電磁鐵，且設置在感應線圈23的外側，用以調節反應腔室20內的電漿的分佈，以提高製程品質。 需要說明的是，儘管本實施例中的遮蔽環211的外徑小於內襯31的上臺階面的內徑，且遮蔽環211的下表面與絕緣環22的下表面在同一水平面上；但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，遮蔽環211的下表面也可以高於或者低於絕緣環22的下表面，具體設置方式可根據實際情況而定。例如，由於本實施例中的遮蔽環211下表面的正下方設置有石英環32，因此，遮蔽環211的下表面不能再向下延伸至絕緣環22下表面的下方。也就是說，在遮蔽環211下表面的正下方設置有石英環32的情況下，遮蔽環211的下表面可以位於絕緣環22的下表面的上方或者與絕緣環22的下表面在同一水平面上。 請一併參閱第6圖至第8圖，其中，第6圖為本發明第二實施例提供的反應腔室的結構示意圖；第7圖為第6圖中區域III的局部放大圖；第8圖為第6圖中絕緣環和法拉第屏蔽環的結構示意圖。相比於第一實施例，在第二實施例提供的反應腔室20中，法拉第屏蔽環21和絕緣環22的厚度均減薄，而內襯31的上臺階面的厚度則保持不變，在這種情況下，遮蔽環211的內徑大於內襯31的上臺階面的內徑，並且遮蔽環211的下表面與絕緣環22的下表面（或者，內襯31的上臺階面）在豎直方向上存在豎直間距D3（如第8圖所示），用以確保遮蔽環211與內襯31不相接觸。其中，豎直間距D3約為5mm。 設置豎直間距D3的目的在於：在遮蔽環211的內徑大於內襯31的上臺階面的內徑的情況下，若使遮蔽環211的下表面與絕緣環22的下表面仍然處於同一水平面上，則當絕緣環22疊置在內襯31的上臺階面時，遮蔽環211的下表面也會與內襯31的上臺階面相接觸並使遮蔽環211疊置於其上，這種情況下，由於內襯31為金屬材料且製程過程中會在內襯31的上臺階面沉積金屬，這兩個因素均會導致遮蔽環211在其開縫處閉合。因此，在這種情況下，為避免遮蔽環211在其開縫處閉合，就需使遮蔽環211的下表面高於絕緣環22的下表面，且使二者在豎直方向上相距D3。由於存在豎直間距D3，遮蔽環211與內襯31不相接觸，這種情況下，即使隨著製程的進行在內襯31的上臺階面上沉積了金屬粒子，也不會導致遮蔽環211在其開縫處閉合，何況內襯31還會經常清洗和更換。因此，這樣設計的反應腔室20能夠滿足製程要求。 可以理解，由於本發明第二實施例中的絕緣環22的厚度和法拉第屏蔽環21的厚度均可小於內襯31上臺階面的厚度，即絕緣環22的內周壁和法拉第屏蔽環21的內周壁在內襯31上臺階面所在平面的正投影均落在內襯31的上臺階面中。因此，只要保證絕緣環22的厚度和法拉第屏蔽環21的厚度均小於內襯31的上臺階面的厚度即可，而不必限制法拉第屏蔽環21在水平方向上的厚度。換言之，可以根據實際情況減小法拉第屏蔽環21的厚度，以增大反應腔室20的內徑和可利用空間，進而可以提高製程均勻性。此外，本實施例提供的反應腔室中的法拉第屏蔽環21的厚度可根據實際情況而設置，這可提高法拉第屏蔽環21設置的靈活性。 需要說明的是，在本發明第二實施例提供的反應腔室中，在法拉第屏蔽環21和絕緣環22的厚度相較於第一實施例變小的情況下，可以相應地減小內襯31的上臺階面的厚度，以增大反應腔室20的可利用空間；也可以保持內襯31的上臺階面的原有厚度不變，以便充分利用現有的內襯31，而無需重新製作內襯31，從而避免增加製程成本。 綜上所述，本發明實施例提供的反應腔室中，在法拉第屏蔽環21的下表面的靠近反應腔室20中心的區域處設置有豎直向下延伸的遮蔽環211，該遮蔽環211同樣採用不導磁材料製成且其上設置有沿軸向貫穿其環面的開縫，該遮蔽環211環繞在絕緣環22的內周壁的內側，從而對絕緣環22的內周壁進行遮蓋，這樣，反應腔室20內的金屬粒子向下運動時，金屬粒子會沉積在遮蔽環211上，從而在很大程度上減少甚至避免絕緣環22上的金屬粒子的沉積。而且，由於法拉第屏蔽環21和遮蔽環211上的暴露於反應腔室10內的表面為豎直面，而非水平面，因此在對反應腔室由上至下的排氣時，大部分金屬粒子會沿豎直方向向下運動，也就是說，大部分金屬粒子的運動方向與法拉第屏蔽環21和遮蔽環211的朝向反應腔室中心的內周壁相平行，從而導致金屬粒子不易沉積到法拉第屏蔽環21和遮蔽環211上，這樣，既可以避免法拉第屏蔽環21和遮蔽環211在開縫位置處閉合，降低打火的風險，提高製程的穩定性和製程品質；又因減少了金屬粒子的沉積而降低了金屬粒子剝落對反應腔室20造成的污染，進而降低了對被加工工件的損壞。 進一步地，在遮蔽環211的外周壁與絕緣環22的內周壁在水平方向上存在水平間距D1的情況下，即使有金屬粒子穿過遮蔽環211上的開縫，也必須在水平方向上穿越該水平間距D1才能到達並沉積到絕緣環22的內周壁上，因此可以進一步減少金屬粒子在絕緣環22內周壁上的沉積。並且，在減小法拉第屏蔽環21在其徑向上的厚度的情況下，可以增大反應腔室20的內徑和可利用空間，從而可以進一步提高製程的均勻性。 作為另外一個技術方案，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括反應腔室和磁控濺射裝置。其中，反應腔室可以採用上述任意實施例提供的反應腔室。 本實施例提供的半導體加工裝置，其採用本發明前述實施例提供的反應腔室，不僅可以降低反應腔室內打火的風險，提高製程的穩定性和製程品質；而且，可以降低金屬粒子剝落對反應腔室造成的污染，降低對被加工工件的損壞。並且，還可以通過減小法拉第屏蔽環在其徑向上的厚度，來增大反應腔室的內徑和可利用空間，從而提高製程的均勻性。 可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的原理和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
10、20‧‧‧反應腔室
11、23‧‧‧感應線圈
12、24‧‧‧射頻電源
13‧‧‧匹配器
14、21‧‧‧法拉第屏蔽環
15‧‧‧凹部
16、31‧‧‧內襯
17、22‧‧‧絕緣環
25、30‧‧‧阻抗匹配器
26‧‧‧靶材
27‧‧‧直流電源
28‧‧‧磁控管
29‧‧‧偏壓射頻電源
32‧‧‧石英環
33‧‧‧電磁調節裝置
34‧‧‧承載裝置
35‧‧‧真空排氣系統
141‧‧‧溝槽
161‧‧‧槽底
211‧‧‧遮蔽環
212‧‧‧凸台
221‧‧‧表面
D1‧‧‧水平間距
D2、D3‧‧‧豎直間距
I、II、III‧‧‧區域
S‧‧‧加工工件
第1圖為現有的反應腔室的結構示意圖； 第2A圖為第1圖中區域I的局部放大圖； 圖2B為一種常見的法拉第屏蔽環的俯視圖； 第3圖為本發明第一實施例提供的反應腔室的結構示意圖； 第4圖為第3圖中區域II的局部放大圖； 第5圖為第3圖中絕緣環和法拉第屏蔽環的結構示意圖； 第6圖為本發明第二實施例提供的反應腔室的結構示意圖； 第7圖為第6圖中區域III的局部放大圖；以及 第8圖為第6圖中絕緣環和法拉第屏蔽環的結構示意圖。
21‧‧‧法拉第屏蔽環
22‧‧‧絕緣環
211‧‧‧遮蔽環
D2、D3‧‧‧豎直間距

Claims (12)

  1. 一種反應腔室，包括採用不導磁的材料製成的法拉第屏蔽環和採用絕緣材料製成的絕緣環，在該法拉第屏蔽環上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫，該法拉第屏蔽環和該絕緣環均環繞該反應腔室的內周壁而設置在該反應腔室內，且該法拉第屏蔽環沿豎直方向疊置在該絕緣環上，其特徵在於，環繞該絕緣環的內周壁設置有遮蔽環，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環下表面上的靠近反應腔室中心的區域連接，該遮蔽環採用不導磁的材料製成且在其上開設有沿軸向貫穿其環面的開縫。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環上的開縫和該法拉第屏蔽環上的開縫在垂直於反應腔室中心軸的平面內的投影相重合。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環同軸設置且二者的內徑相等。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環的外周壁與該絕緣環的內周壁在水平方向上存在水平間距。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的反應腔室，其特徵在於，該水平間距的範圍在1~2mm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，在該法拉第屏蔽環下表面上的遠離反應腔室中心的邊緣區域設置有向下凸出的凸台，該凸台與該絕緣環的上表面接觸，以將該法拉第屏蔽環疊置於該絕緣環的上表面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，該絕緣環的上表面和/或內周壁和/或該法拉第屏蔽環的內周壁和/或該遮蔽環的內周壁採用粗糙化處理製程處理。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，還包括內襯，該內襯位於該反應腔室內的底部區域，且環繞該反應腔室的內周壁設置，該內襯的縱斷面呈臺階狀，該絕緣環疊置在該內襯的上臺階面上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環的內徑大於該內襯的上臺階面的內徑，該遮蔽環的下表面高於該絕緣環的下表面，以使該遮蔽環不與該內襯的上臺階面相接觸。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環的外徑小於該內襯的上臺階面的內徑，該遮蔽環的下表面與該絕緣環的下表面在同一水平面上。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的反應腔室，其特徵在於，該遮蔽環與該法拉第屏蔽環一體成型。
  12. 一種半導體加工裝置，包括反應腔室，其特徵在於，該反應腔室採用申請專利範圍第1項至第11項任意一項所述的反應腔室。
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