TWI681436B - 法拉第屏蔽件及反應腔室 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種法拉第屏蔽件及反應腔室，其包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫，在該導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體的軸向上的投影的長度大於零，以及該開縫在導電環體的周向上的投影的長度大於零，用以通過增加電磁場在導電環體的圓周方向上的電場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率。本發明提供的法拉第屏蔽件及反應腔室，其可以提高磁場耦合效率，從而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率。

Description

法拉第屏蔽件及反應腔室

本發明涉及半導體製造技術領域，具體地，涉及一種法拉第屏蔽件及反應腔室。

在使用電感耦合電漿(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer，以下簡稱ICP)裝置進行積體電路和MEMS裝置的製造製程的程序中，產生的電漿中含有大量的電子、離子、激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性粒子和基底相互作用使材料表面發生各種物理和化學反應，從而使材料表面性能獲得變化。

第1圖為現有的ICP裝置的剖視圖。請參閱第1圖，ICP裝置包括反應腔室1，在該反應腔室1的側壁2上設置有介電質襯筒3。在介電質襯筒3的外側環繞設置有射頻線圈4，其通過上匹配器5與上射頻電源6電連接，上射頻電源6用於向射頻線圈4載入射頻功率，由射頻線圈4產生的電磁場能夠通過介電質襯筒3饋入至反應腔室1中，以激發反應腔室1中的製程氣體形成電漿。並且，在反應腔室1中還設置有基座9，其通過下匹配器7和下射頻電源8電連接，下射頻電源8用於向基座9載入射頻負偏壓，以吸引電漿蝕刻基底表面。此外，在介電質襯筒3的內側環繞設置有法拉第屏蔽件10，用於保護介電質襯筒3不被電漿蝕刻，同時避免自基底表面濺鍍出來的殘留物附著在介電質襯筒3的內壁上，從而可以提高介電質襯筒3的能量耦合效率，減少反應腔室1內的顆粒污染。

第2圖為現有的法拉第屏蔽件的結構圖。請參閱第2圖，法拉第屏蔽件10為環體，且在該環體上形成有沿其軸向的開縫101，該開縫101自環體的的上端面延伸至環體的下端面而環體完全斷開，即，環體在其周向上是非連續的，從而可以避免法拉第屏蔽件10產生渦流損耗和發熱。

在上述法拉第屏蔽件10的結構中，由於開縫101沿環體的軸向設置，如第3圖所示，這使得只有由射頻線圈4產生的電磁場在環體的軸向上的磁場分量A能夠穿過開縫101，而該電磁場在環體的圓周方向上的電場分量B很難穿過開縫101而耦合至反應腔室，從而造成磁場耦合效率較低。而較低的磁場耦合效率往往需要向射頻線圈4載入更高的射頻功率，才能實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。但是，向射頻線圈4載入較高的射頻功率會使法拉第屏蔽件10因渦流損耗的增加和離子轟擊的增強而造成溫度過高，從而增大了反應腔室1顆粒污染的風險。

本發明旨在至少解決先前技術中存在的技術問題之一，提出了一種法拉第屏蔽件及反應腔室，其可以提高電磁場的總耦合效率，從而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率。

為實現本發明的目的而提供一種法拉第屏蔽件，其包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫，並且在該導電環體的展開圖中，該開縫在該導電環體的軸向上的投影的長度大於零，以及該開縫在該導電環體的周向上的投影的長度大於零。

其中，該開縫包括第一子開縫，且該導電環體的軸線在該導電環體的展開圖中的投影與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角的絕對值大於0度且小於90度。

其中，該導電環體的軸線在該導電環體的展開圖中的投影與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角為45°。

其中，該第一子開縫自該導電環體的上端面延伸至該導電環體的下端面，使得該導電環體在其周向上完全斷開。

其中，該開縫還包括第二子開縫，在該導電環體的展開圖中，該第二子開縫的延伸方向與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角大於0度。

其中，該開縫包括第一子開縫和第二子開縫，在該導電環體的展開圖中，該導電環體的軸線的投影與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角等於90度；該第二子開縫的延伸方向與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角大於0度。

其中，該第二子開縫自該導電環體的上端面延伸至該導電環體的下端面，使得該導電環體在其周向上完全斷開；或者該第二子開縫處於該導電環體的上端面和下端面之間而未到達該導電環體的上端面和下端面。

其中，該第二子開縫與該第一子開縫相互交叉。

其中，該第二子開縫為一或複數，在該第二子開縫為複數的情況下，該複數第二子開縫沿該第一子開縫的延伸方向間隔分佈。

其中，該第一子開縫為複數，該複數第一子開縫沿該導電環體的周向均勻分佈。

其中，該導電環體在其周向上被劃分為N個第一區域和M個第二區域，且該第一區域和該第二區域相間設置，其中，N和M均為大於或等於1的整數；在每一該第一區域內設置有至少二第一子開縫，且該至少二第一 子開縫沿該導電環體的軸向間隔分佈；在每一該第二區域內設置有至少二第二子開縫，且該至少二第二子開縫沿該導電環體的周向間隔分佈。

其中，複數該第一區域和複數該第二區域沿該導電環體的周向均勻分佈；對於每一該第一區域而言，其中的該至少二第一子開縫均勻分佈；對於每一該第二區域而言，其中的該至少二第二子開縫均勻分佈。

其中，該第一區域在該導電環體的周向上的寬度為50~200mm。

其中，在以垂直於該導電環體的軸線的平面對該開縫進行剖切所得到的剖切面上，該開縫被呈現為曲折通道。

其中，該開縫呈現為這種形式的曲折通道，即，L1、L2、L3和L4中的每一條直線均不滿足如下條件：即，該直線在除該開縫的左上角、左下角、右上角和右下角之外的位置不與S1和S2相切或者相交，且處於S1和S2之間；其中，S1為該開縫的外側面的剖切線，S2為該開縫的內側面的剖切線，L1為連接該開縫的右上角和右下角的直線，L2為連接該開縫的左上角和右下角的直線，L3為連接該開縫的右上角和左下角的直線，L4為連接該開縫的左上角和左下角的直線。

其中，該曲折通道通過在該開縫中設置阻擋部而形成。

其中，該阻擋部為二，分別為第一阻擋部和第二阻擋部，二者分別設置在該導電環體的在該開縫處的第一端面和第二端面上，其中，該第一阻擋部自該第一端面朝向該第二端面延伸，且與該第二端面之間具有第一間隙；該第二阻擋部自該第二端面朝向該第一端面延伸，且與該第一端面之間具有第二間隙；該第一阻擋部和第二阻擋部之間在該導電環體的徑向上具有第三間隙；該第一間隙、第二間隙和第三間隙構成該曲折通道。

其中，在該開縫中填充有介電質材料。

其中，該開縫的寬度的取值範圍在2~10mm。

作為另一方面，本發明還提供一種反應腔室，其包括介電質襯筒、法拉第屏蔽件和射頻線圈，該射頻線圈環繞設置在該介電質襯筒的外側；該法拉第屏蔽件環繞設置在該介電質襯筒的內側，並且，該法拉第屏蔽件採用前述任一方案該的法拉第屏蔽件。

其中，該射頻線圈採用纏繞線為矩形的圓柱立體式螺旋線圈。

其中，該圓柱立體式螺旋線圈的任意相鄰的兩匝纏繞線之間的軸向間距為6-10mm。

其中，該反應腔室為預清洗腔室。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的法拉第屏蔽件，其包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫，並且在該導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體的軸向上的投影的長度大於零，以及該開縫在導電環體的周向上的投影的長度大於零，用以通過增加電磁場在導電環體的周向上的電場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率，從而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率，即，即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

本發明提供的反應腔室，其通過採用本發明提供的上述法拉第屏蔽件，可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率，從而即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

a、b‧‧‧夾角

A‧‧‧磁場分量

B‧‧‧電場分量

hw‧‧‧開縫的寬度

La‧‧‧開縫在導電環體的軸向上的投影的長度

Lc‧‧‧開縫在導電環體的周向上的投影的長度

S1‧‧‧第一子開縫的外側面的剖切線

S2‧‧‧第一子開縫的內側面的剖切線

W‧‧‧纏繞線的寬度

hc‧‧‧螺旋線圈的高度

Z‧‧‧導電環體的軸線在展開圖中的投影

d‧‧‧纏繞線之間的軸向間距

1、201‧‧‧反應腔室

2、202‧‧‧側壁

3、203‧‧‧介電質襯筒

4、13、204、204’‧‧‧射頻線圈

5、207‧‧‧上匹配器

6、206‧‧‧上射頻電源

7、209‧‧‧下匹配器

8、208‧‧‧下射頻電源

9‧‧‧基座

10、210‧‧‧法拉第屏蔽件

11、21、31、41‧‧‧導電環體

12‧‧‧介電質材料

32‧‧‧第一阻擋部

33‧‧‧第二阻擋部

34‧‧‧曲折通道

42、111、212‧‧‧第一子開縫

43、112、211‧‧‧第二子開縫

101‧‧‧開縫

311‧‧‧第一端面

312‧‧‧第二端面

321‧‧‧第一間隙

331‧‧‧第二間隙

341‧‧‧第三間隙

411‧‧‧第一區域

412‧‧‧第二區域

第1圖為現有的ICP裝置的剖視圖；第2圖為現有的法拉第屏蔽件的結構圖；第3圖為現有的法拉第屏蔽件的局部結構圖；第4A圖為本發明第一實施例提供的法拉第屏蔽件的結構圖；第4B圖為本發明第一實施例提供的一種法拉第屏蔽件的展開圖中的局部結構示意圖；第4C圖為本發明第一實施例提供的另一種法拉第屏蔽件的展開圖中的局部結構示意圖；第4D圖為本發明第一實施例提供的又一種法拉第屏蔽件的展開圖中的局部結構示意圖；第4E圖為本發明第一實施例提供的法拉第屏蔽件的展開圖中的再一種局部結構示意圖；第5圖為本發明第二實施例提供的法拉第屏蔽件的局部結構圖；第6圖為本發明第三實施例提供的法拉第屏蔽件的側視圖；第7A圖為本發明第四實施例提供的法拉第屏蔽件的徑向截面圖；第7B圖為第7A圖中I區域的放大圖；第8A圖為一種導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L1線和L2線；第8B圖為第8A圖所示導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L3線和L4線；第8C圖為第8A圖所示導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出粒子運動路徑； 第8D圖為一種導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L1線和L2線；第8E圖為第8D圖所示導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L3線和L4線；第8F圖為一種導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L1線和L2線；第8G圖為第8F圖所示導電環體的俯視圖的局部放大圖，其中示出L3線和L4線；第9圖為本發明實施例提供的反應腔室的剖視圖；第10圖為本發明實施例採用的一種射頻線圈的結構圖；第11圖為本發明實施例採用的另一種射頻線圈的結構圖。

為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的法拉第屏蔽件及反應腔室進行詳細描述。

在對本發明提供的法拉第屏蔽件及反應腔室進行詳細描述之前，首先對開縫的寬度進行如下定義：本申請中，開縫的寬度指的是該開縫的二長邊之間的垂直距離。當開縫僅包含第一子開縫時，開縫的寬度指的是第一子開縫的寬度；並且當開縫包含第一子開縫和第二子開縫時，開縫的寬度值的限制，既是對第一子開縫的寬度的限制，也是對第二子開縫的寬度的限制，也就是說，要求每一第一子開縫的寬度和每一第二子開縫的寬度各自均要滿足各實施例中開縫的寬度的數值範圍。

接下來對本發明提供的技術方案進行詳細描述。本發明提供一種法拉第屏蔽件，包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫，在該導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體的軸向上的投影的長度大於零，並且該開縫在導電環體的周向上的投影的長度大於零，事實上這也可以理解為： 在該導電環體的展開圖中，該開縫能夠被分解為沿導電環體軸向的分量以及沿導電環體周向的分量。需要說明的是，本申請中，無論開縫的寬度為多少，在該開縫在導電環體的軸向上的投影的長度中因該開縫的寬度所帶來的投影的長度等於零，以及在該開縫在導電環體的周向上的投影的長度中因該開縫的寬度所帶來的投影的長度等於零；換言之，在討論開縫在導電環體的軸向上的投影和/或開縫在導電環體的周向上的投影時，該開縫的寬度應當視為零，即，該開縫的二長邊視為重合。

請一併參閱第4A圖和第4B圖，本發明第一實施例提供的法拉第屏蔽件，其包括導電環體11，在該導電環體11上形成有開縫，該開縫包括第一子開縫111。在第4B圖所示的導電環體的展開圖中，第一子開縫111與導電環體11的周向之間形成夾角a，第一子開縫111與導電環體11的軸線在該展開圖中的投影Z(第4B圖中的直線Z)之間形成夾角b，其中，b=90-a，| b |=| 90-a |，b的絕對值應大於0度且小於90度。在第4B圖所示的導電環體的展開圖中，第一子開縫111在導電環體11的軸向上的投影的長度為La，第一子開縫111在導電環體11的周向上的投影的長度為Lc，從第4B圖中可以清晰地看出，La和Lc均大於零。由環繞在該導電環體11周圍的射頻線圈13產生的電磁場可以劃分為導電環體11的軸向的磁場分量A和沿導電環體11的周向的電場分量B。通過採用上述第一子開縫111，沿導電環體11的軸向的磁場分量A在該第一子開縫111的傾斜方向上的子分量能夠通過第一子開縫111饋入反應腔室內，同時沿導電環體11的周向的電場分量B在該第一子開縫111的傾斜方向上的子分量能夠通過第一子開縫111饋入反應腔室內。

坡印廷向量(Poynting vector)是指電磁場中的能流密度向量，表示單位時間內通過垂直單位面積的能量，單位為瓦/(米²)。假設空間中某 一處的電場強度為E，磁場強度為H，則該處電磁場的能流密度為S=E×H，方向由E和H按右手螺旋定則確定。該處電磁場的能流密度的大小為| S |=| E | |H |sinθ，其中，θ為E和H的夾角。

基於上述原理，若如先前技術中將開縫沿導電環體11的軸向設置，則E

0，所以S

0。假設上述第一子開縫111與導電環體11的軸線之間形成的夾角b為45°，則θ=45°，代入上述公式為：| S |=| E |cos45°×|H |sin45°×sin45°。由此可知，通過上述第一子開縫111的能流密度大於通過先前技術中沿導電環體11的軸向設置的開縫的能流密度，因此，本發明增加了電磁場的總耦合效率，從而降低需要向射頻線圈13載入的射頻功率，即，即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

較佳的，該第一子開縫111與導電環體11的軸線之間形成的夾角b為45°，這可以使通過第一子開縫111的長度最大，從而能流密度最大，進而最大程度地增加了電磁場的總耦合效率。

需要說明的是，在本實施例中，第一子開縫111呈直線狀，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，第一子開縫111還可以呈折線狀或者弧線狀等等，只要能夠增加電磁場在導電環體11的圓周方向上的磁場分量的耦合效率，以達到增加該電磁場的總耦合效率的目的即可，例如，使導電環體11的軸線在導電環體11的展開圖中的投影與第一子開縫111的延伸方向之間的夾角的絕對值大於0度且小於90度。所謂第一子開縫111的延伸方向，指的是在導電環體11的展開圖中，第一子開縫111的下端與其上端之間的連線的方向。

作為本實施例的一較佳方案，該開縫還可以包括第二子開縫，並且在導電環體11的展開圖中，第二子開縫的延伸方向與第一子開縫111的延伸方向之間的夾角大於0度。也就是說，只要是延伸方向與第一子開縫111的延伸方向不同的子開縫就統稱為第二子開縫。第二子開縫的數量可以一或複數，並且複數第二子開縫的延伸方向可以相同，也可以彼此不同。例如，如第4C圖所示，上述開縫在上述第一子開縫111的基礎上，還增設了第二子開縫112，該第二子開縫112沿導電環體11的軸向設置，且與第一子開縫111相互交叉，形成夾角c。在第4C圖所示的導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體11的軸向上的投影的長度為La，該開縫在導電環體11的周向上的投影的長度為Lc，從第4C圖中可以清晰地看出，La和Lc均大於零。本實施【0043】例中，開縫包括第一子開縫111和第二子開縫112，借助第二子開縫112，可以進一步增加上述磁場分量A的耦合效率。

在本實施例中，第一子開縫111自導電環體11的上端面延伸至導電環體11的下端面而使導電環體11完全斷開，以避免在導電環體11中產生渦流損耗和發熱。而且，第二子開縫112未延伸至導電環體11的上端面和下端面而是位於二端面之間，即，第二子開縫112未將導電環體11完全斷開，從而保持導電環體11的整體式結構。

為了在不影響磁場耦合效率的前提下，盡可能地避免位於法拉第屏蔽件內側的零件(例如介電質襯筒)在開縫處被腐蝕，該開縫的寬度hw的取值範圍在2~10mm，較佳在5-8mm。對應於前述關於開縫的寬度的定義，本實施例中，開縫的寬度hw指的是上述第一子開縫111和第二子開縫112的寬度，且第一子開縫111和第二子開縫112的寬度可以相同，也可以不同。

如第4D圖所示，為了避免位於法拉第屏蔽件內側的零件(例如介電質襯筒)在開縫處被腐蝕，還可以在開縫中填充介電質材料12，該介電質材料12例如為陶瓷。電磁場可以透過該介電質材料12饋入反應腔室。

需要說明的是，在本實施例中，第二子開縫112為一，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，如第4E圖所示，上述第二子開縫112還可以為複數，且複數第二子開縫112沿第一子開縫111的延伸方向(傾斜方向)間隔分佈。並且，在第4E圖所示的導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體11的軸向上的投影的長度為La，該開縫在導電環體11的周向上的投影的長度為Lc，從第4E圖中可以清晰地看出，La和Lc均大於零。

還需要說明的是，在本實施例中，第二子開縫112與第一子開縫111相互交叉，但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，第二子開縫112與第一子開縫111也可以相互分離。

還需要說明的是，在實際應用中，上述第一子開縫可以為一或複數，且複數第一子開縫沿導電環體11的圓周方向間隔且均勻分佈，以保證製程均勻性。容易理解，第一子開縫和/或第二子開縫的數量越多，電磁場的總耦合效率越大。

請參閱第5圖，本發明第二實施例提供的法拉第屏蔽件，其包括導電環體21，在該導電環體21上形成有開縫，該開縫包括二沿導電環體21的周向延伸的第一子開縫212，且二第一子開縫212沿導電環形21的軸向間隔分佈。並且，導電環體21的軸線在導電環體21的展開圖中的投影與第一子開縫212的延伸方向之間的夾角為90°，從而使導電環體21的圓周方向上的電場分量B能夠通過第一子開縫212饋入反應腔室內。

而且，上述開縫還包括沿導電環體21的軸向延伸的第二子開縫211，該第二子開縫211與第一子開縫212相互交叉。由於第二子開縫211沿 導電環體21的軸向延伸，其能夠將導電環體11的軸向上的磁場分量A饋入反應腔室內。

從第5圖所示的導電環體的展開圖中可以清晰地看出，該開縫在導電環體21的軸向上的投影的長度為La，該開縫在導電環體21的周向上的投影的長度為Lc，且La和Lc均大於零。借助上述第一子開縫212和第二子開縫211，可以分別將上述電場分量B和磁場分量A饋入反應腔室內，這與先前技術只能饋入磁場分量A相比，增加了該電磁場的總耦合效率，從而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率，即，即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

在本實施例中，第二子開縫211自導電環體11的上端面延伸至導電環體11的下端面而導電環體11完全斷開，以避免在導電環體11中產生渦流損耗和發熱。而且，每一第一子開縫212未延伸至導電環體11的上端面和下端面而是位於二端面之間，即，第一子開縫212在導電環體21的二端面之間未完全斷開導電環體21，從而保持導電環體11的整體式結構。

在本實施例中，第一子開縫212為二，但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，第一子開縫212也可以為一，或者三以上，並且複數第一子開縫212與導電環體21的軸線之間形成的夾角可以相同，或者也可以不同。

請參閱第6圖，本發明第三實施例提供的法拉第屏蔽件，其包括導電環體41，且在導電環體41的圓周方向上劃分有複數第一區域411和複數第二區域412，且複數第一區域411和複數第二區域412相間設置，也就是說，第一區域411的左側和右側為第二區域412，第二區域412的左側和右側為第 一區域411。並且，在每一第一區域411內設置有沿導電環體41的周向延伸的第一子開縫42，第一子開縫42為至少二，且沿導電環體41的軸向(即，第6圖中示出的Y方向)間隔分佈；在每一第二區域412內設置有沿導電環體41的軸向延伸的第二子開縫43，且第二子開縫43為至少二，且沿導電環體41的周向(即，第6圖中示出的X方向)間隔分佈。並且，在第6圖所示的導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體41的軸向上的投影的長度為La，該開縫在導電環體41的周向上的投影的長度為Lc，從第4E圖中可以清晰地看出，La和Lc均大於零。借助第一子開縫42和第二子開縫43，同樣可以實現分別將上述電場分量B和磁場分量A饋入反應腔室內，從而增加了該電磁場的總耦合效率，進而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率。

為了保證製程均勻性，較佳的，複數第一區域411和複數第二區域412沿導電環體41的周向均勻分佈。並且，對於每一第一區域411而言，其中的第一子開縫42皆均勻分佈；對於每一第二區域412而言，其中的第二子開縫43皆均勻分佈。

較佳的，第一區域411在導電環體41的周向上的寬度為50~200mm，以最大限度地降低渦流。所謂第一區域411在導電環體41的周向上的寬度，指的是在導電環體41的展開圖中，第一區域411在導電環體41的周向上的寬度。

請一併參閱第7A圖和第7B圖，本發明第四實施例提供的法拉第屏蔽件，其在上述第一至第三實施例的基礎上作了改進。具體地，在前述第一至第三實施例中，對於每一開縫而言，該開縫在導電環體的內環壁上的開口在導電環體的外環壁上的投影與該開縫在導電環體的外環壁上的開口完全重合或部分重合，換言之，在導電環體的俯視圖中，該開縫沿導電環體的厚度方向延伸；第四實施例中，在導電環體的俯視圖中，該開縫被構 造成曲折通道的形式。所謂曲折通道，指的是在導電環體的俯視圖中，該開縫的延伸方向不是與導電環體的厚度方向一致，而是與導電環體的厚度方向呈一定角度t。

具體地，在導電環體31上，且在開縫中設置有阻擋部，該阻擋部使開縫在導電環體31的外環壁與內環壁之間形成曲折通道34。該曲折通道34的延伸方向為開縫的延伸方向，即，為直線11的延伸方向，導電環體31的厚度方向為直線12的延伸方向，二者之間的夾角為t。形成曲折通道34，可以在不影響磁場耦合效率的前提下，進一步避免位於法拉第屏蔽件內側的零件(例如介電質襯筒)在開縫處被腐蝕。

在本實施例中，上述阻擋部為二，分別為第一阻擋部32和第二阻擋部33，二者分別設置在導電環體31的在開縫處的第一端面311和第二端面312上，第一端面311和第二端面312即為導電環體31被開縫斷開、且彼此相對的二斷面。其中，第一阻擋部32自第一端面311朝向第二端面312延伸，且與第二端面312之間具有第一間隙321。第一阻擋部32的延伸方向較佳為導電環體31的周向。第二阻擋部33自第二端面312朝向第一端面311延伸，且與第一端面311之間具有第二間隙331。第一阻擋部32和第二阻擋部33之間在導電環體31的徑向上具有第三間隙341。第一間隙321、第二間隙331和第三間隙341構成上述曲折通道34。

在實際應用中，上述阻擋部還可以採用其他任意結構，只要能夠滿足下述設計要求即可：即，能夠在導電環體31的徑向上形成迷宮式的曲折通道，以避免位於法拉第屏蔽件內側的零件因存在該開縫而被腐蝕。

下面結合第8A圖至第8G圖詳細說明開縫被構造成何種曲折通道的圖形時可以阻止導電環體內側的粒子直接穿過該開縫到達導電環體外側。

請參閱第8A圖至第8C圖，在導電環體11的俯視圖的局部放大圖中，即，在利用垂直於導電環體11軸線的平面對第一子開縫111所在區域進行剖切所得的視圖中，第一子開縫111呈弧線狀，其中S1為第一子開縫111的外側面的剖切線，S2為第一子開縫111的內側面的剖切線，L1為連接第一子開縫111的右上角和右下角的直線，L2為連接第一子開縫111的左上角和右下角的直線，L3為連接第一子開縫111的右上角和左下角的直線，L4為連接第一子開縫111的左上角和左下角的直線。其中，L1僅與S2的上、下二端點(即，第一子開縫111的右上角和右下角)相交，且L1處於S2的右側而不處於S1和S2之間；L2除與S1的上端點和S2的下端點(即，第一子開縫111的左上角和右下角)相交外，還與S2中的B點相交；L3除與S1的下端點和S2的上端點(即，第一子開縫111的右上角和左下角)相交外，還與S2中的C點相交；L4與S1的上、下二端點(即，第一子開縫111的左上角和左下角)相交。由於L4在除S1的上、下二端點之外不再與S1和S2相切或者相交且處於S1和S2之間，即，在除第一子開縫111的左上角、左下角、右上角和右下角之外，L4與導電環體31沒有任何交點，這樣，第一子開縫111中的L4和S2之間的區域便成為使導電環體31的內側區域和外側區域沿直線方向貫通的通道，使得導電環體31內側的粒子可經由該通道直接到達導電環體31外側，第8C圖中的點劃線箭頭即示出導電環體31內側的粒子經由第一子開縫111直接到達導電環體31外側的路徑。由此可見，第8A圖至第8C圖所示第一子開縫111，導電環體11內側的電漿可以直接穿過該第一子開縫111，也就是說，當第一子開縫採用第8A圖至第8C圖所示的構造時，其不能阻擋電漿自導電環體11的內側穿過該第一子開縫111而到達導電環體11的外側，從而導致位於法拉第屏蔽件內側的零件(例如介電質襯筒)在該第一子開縫111的位置處被腐蝕。

請參閱第8D圖和第8E圖，在導電環體11的俯視圖的局部放大圖中，即，在利用垂直於導電環體11軸線的平面對第一子開縫111所在區域進行剖切所得的視圖中，第一子開縫111呈弧線狀。在該實施例中，S1、S2、L1、L2、L3和L4的意義與前述第8A圖至第8C圖所示實施例中的相應符號的意義相同，在此不再贅述。其中，L1與S2的上、下二端點(即，第一子開縫111的右上角和右下角)相交，且L1處於S2的右側而不處於S1和S2之間；L2除與S1的上端點和S2的下端點(即，第一子開縫111的左上角和右下角)相交外，還與S2中的B點相交；L3除與S1的下端點和S2的上端點(即，第一子開縫111的右上角和左下角)相交外，還與S2中的C點相交；L4除與S1的上、下二端點(即，第一子開縫111的左上角和左下角)相交外，還與S2中的D1和D2點相交。在L1、L2、L3和L4中，沒有一條直線滿足這樣的條件：即，在除第一子開縫111的左上角和左下角之外不與S1和S2相切或者相交，且處於S1和S2之間(也就是說，在L1、L2、L3和L4中，沒有一條直線在除第一子開縫111的左上角、左下角、右上角和右下角之外還存在與導電環體31相交的點)。這樣，當第一子開縫採用第8D圖和第8E圖所示的構造時，其不存在能夠使導電環體31的內側區域和外側區域沿直線方向貫通的通道(或者路徑)，使得導電環體31內側的粒子能夠經由該通道(或者路徑)而直接到達導電環體31外側。

請參閱第8F圖和第8G圖，在導電環體11的俯視圖的局部放大圖中，即，在利用垂直於導電環體11軸線的平面對第一子開縫111所在區域進行剖切所得的視圖中，第一子開縫111呈折線狀。在該實施例中，S1、S2、L1、L2、L3和L4的意義與前述第8A圖至第8C圖所示實施例中的相應符號的意義相同，在此不再贅述。其中，L1除與S1的上、下二端點(即，第一子開縫111的右上角和右下角)相交外，還與S1中的A1點及S2中的A2和A3 點相交；L2除與S1的下端點和S2的上端點(即，第一子開縫111的左上角和右下角)相交外，還與S1中的B1和B2點及S2中的B3和B4點相交；L3除與S1的上端點和S2的下端點(即，第一子開縫111的右上角和左下角)相交外，還與S1中的C1點及S2中的C2相交；L4除與S2的上、下二端點(即，第一子開縫111的左上角和左下角)相交外，還與S1中的D1點和D2點及S2中的D3點相交。在L1、L2、L3和L4中，沒有一條直線滿足這樣的條件：即，在除第一子開縫111的左上角和左下角之外不與S1和S2相切或者相交，且處於S1和S2之間(也就是說，在L1、L2、L3和L4中，沒有一條直線在除第一子開縫111的左上角、左下角、右上角和右下角之外還存在與導電環體31相交的點)。這樣，當第一子開縫採用第8F圖和第8G圖所示的構造時，其不存在能夠使導電環體31的內側區域和外側區域沿直線方向貫通的通道(或者路徑)，使得導電環體31內側的粒子能夠經由該通道(或者路徑)而直接到達導電環體31外側。

通過上面描述可以發現如下規律：在L1、L2、L3和L4中，只要有任何一條直線在除開縫的左上角、左下角、右上角和右下角之外的位置不與S1和S2相切或者相交且處於S1和S2之間，導電環體內側的粒子就可以直接穿過該開縫到達導電環體外側，也就是說，該開縫不能阻擋粒子自導電環體的內側直接穿過該開縫而到達導電環體的外側，從而導致位於法拉第屏蔽件內側的零件(例如介電質襯筒)在開縫處被腐蝕。較佳地，將開縫構造成如下形式的曲折通道：即，在導電環體的俯視圖中，L1、L2、L3和L4中的每一條直線均不滿足這樣的條件：即，該直線在除開縫的左上角、左下角、右上角和右下角之外的位置不與S1和S2相切或者相交，且處於S1和S2之間。

綜上所述，本發明上述各個實施例提供的法拉第屏蔽件，其包括導電環體，且在該導電環體上形成有開縫，在該導電環體的展開圖中，該開縫在導電環體的軸向上的投影的長度大於零，以及該開縫在導電環體的周向上的投影的長度大於零，用以通過增加電磁場在導電環體的圓周方向上的磁場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率，從而可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率，即，即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

作為另一技術方案，如第9圖所示，本發明實施例還提供一種反應腔室201，在該反應腔室201的側壁202中設置有介電質襯筒203。在介電質襯筒203的外側環繞設置有射頻線圈204，其通過上匹配器207與上射頻電源206電連接，上射頻電源206用於向射頻線圈204載入射頻功率，由射頻線圈204產生的電磁場能夠通過介電質襯筒203饋入至反應腔室201中，以激發反應腔室201中的製程氣體形成電漿。並且，在反應腔室201中還設置有基座9，其通過下匹配器209和下射頻電源208電連接，下射頻電源208用於向基座9載入射頻負偏壓，以吸引電漿蝕刻基底表面。此外，在介電質襯筒203的內側環繞設置有法拉第屏蔽件210，用於保護介電質襯筒203不被電漿蝕刻，同時避免自基底表面濺鍍出來的殘留物附著在介電質襯筒203的內壁上，從而可以提高介電質襯筒203的能量耦合效率，減少反應腔室201內的顆粒污染。該法拉第屏蔽件210可以接地，或者也可以電位懸浮。

上述法拉第屏蔽件201採用本發明上述各個實施例提供的法拉第屏蔽件。

如第10圖所示，在本實施例中，射頻線圈204為圓柱立體式螺旋線圈，形成圓柱立體式螺旋線圈的纏繞線的截面(本發明該實施例中，該截面為垂直於該纏繞線的軸線的截面)為圓形。但是，本發明並不侷限於此，纏繞線還可以採用其他橫截面形狀，較佳的，如第11圖所示，射頻線圈204’的纏繞線的截面的形狀為矩形，且該纏繞線纏繞形成的射頻線圈204’沿圖中所示的上下延伸形成圓柱立體式螺旋線圈。並且，該纏繞線的寬度W(即，單匝纏繞線在豎直方向上高度)大於橫截面為第10圖所示的截面為圓形的纏繞線的直徑，從而可以使截面形狀為矩形的纏繞線的截面面積大於截面形狀為圓形的纏繞線的截面面積。

圓柱立體式螺旋線圈與法拉第屏蔽件之間的寄生電容的大小與該圓柱立體式螺旋線圈的橫截面積成正比。而且，該寄生電容越小，則容性耦合越弱，從而饋入到的反應腔室中的電場強度越弱；反之，寄生電容越大，則容性耦合越強，從而饋入到的反應腔室中的電場強度越強，從而使電場強度足夠實現電漿電場啟動。基於該理論，通過將射頻線圈204’採用纏繞線為矩形的圓柱立體式螺旋線圈，且使截面形狀為矩形的纏繞線的截面面積大於截面形狀為圓形的纏繞線的截面面積，可以增加上述寄生電容，從而可以增強容性耦合，進而可以增強饋入到的反應腔室內的電場強度。

較佳的，截面形狀為矩形的纏繞線所形成的圓柱立體式螺旋線圈的任意相鄰的兩匝纏繞線之間的軸向間距d為6-10mm，這可以防止相鄰的兩匝纏繞線之間因存在電位差而出現打火現象。

在實際應用中，截面形狀為矩形的纏繞線所構成的圓柱立體式螺旋線圈在其徑向上的厚度為2-4mm。而且，截面形狀為矩形的纏繞線所構成的圓柱立體式螺旋線圈的高度hc不能超過介電質襯筒203的高度，即，截 面形狀為矩形的纏繞線所構成的圓柱立體式螺旋線圈的上端低於介電質襯筒203的上端，且其下端高於介電質襯筒203的下端。

在實際應用中，上述反應腔室201可以為預清洗腔室。在這種情況下，向上述射頻線圈204載入的射頻功率的頻率可以為2MHz、13.56MHz或者60MHz等等。或者，也可以載入脈衝形成的射頻功率。向上述基座9載入的射頻功率的頻率可以為400KHz、2MHz、13.56MHz或者60MHz等等。或者，也可以載入脈衝形成的射頻功率。或者，也可以不向上述基座9載入的射頻功率。

本發明實施例提供的反應腔室，其通過採用本發明上述各個實施例提供的上述法拉第屏蔽件，可以降低需要向射頻線圈載入的射頻功率，從而即使載入較低的射頻功率，也能夠實現電漿啟動，維持一定的處理速率，以及使用上電極單獨啟動，以在晶片介電質層為low-k材料時，減少對該晶片介電質層的損傷。另外，載入較低的射頻功率還可以避免法拉第屏蔽件的溫度過高，從而減小了反應腔室顆粒污染的風險。

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，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，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。

a、b‧‧‧夾角

A‧‧‧磁場分量

B‧‧‧電場分量

La‧‧‧開縫在導電環體的軸向上的投影的長度

Lc‧‧‧開縫在導電環體的周向上的投影的長度

Z‧‧‧導電環體的軸線在展開圖中的投 影

11‧‧‧導電環體

13‧‧‧射頻線圈

111‧‧‧第一子開縫

Claims (18)

1. 一種法拉第屏蔽件，包括一導電環體，在該導電環體上形成有一開縫，其特徵在於，在該導電環體的展開圖中，該開縫能夠被分解為沿該導電環體軸向的分量以及沿該導電環體周向的分量；且該開縫在該導電環體的軸向上的投影的長度大於零，以及該開縫在該導電環體的周向上的投影的長度大於零；其中，該開縫包括一第一子開縫和一第二子開縫，在該導電環體的展開圖中，該導電環體的軸線的投影與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角等於90度；該第二子開縫的延伸方向與該第一子開縫的延伸方向之間的夾角大於0度；該導電環體在其周向上被劃分為N個第一區域和M個第二區域，且該第一區域和該第二區域相間設置，其中，N和M均為大於或等於1的整數；在每一該第一區域內設置有至少二第一子開縫，且該至少二第一子開縫沿該導電環體的軸向間隔分佈；在每一該第二區域內設置有至少二第二子開縫，且該至少二第二子開縫沿該導電環體的周向間隔分佈。
2. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，該第二子開縫自該導電環體的上端面延伸至該導電環體的下端面，使得該導電環體在其周向上完全斷開，或者該第二子開縫處於該導電環體的上端面和下端面之間而未到達該導電環體的上端面和下端面。
3. 如申請專利範圍第2項所述的法拉第屏蔽件，其中，該第二子開縫與該第一子開縫相互交叉。
4. 如申請專利範圍第3項所述的法拉第屏蔽件，其中，該第二子開縫為一或複數，在該第二子開縫為複數的情況下，該複數第二子開縫沿該第一子開縫的延伸方向間隔分佈。
5. 如申請專利範圍第4項所述的法拉第屏蔽件，其中，該第一子開縫為複數，該複數第一子開縫沿該導電環體的周向均勻分佈。
6. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，複數該第一區域和複數該第二區域沿該導電環體的周向均勻分佈；對於每一該第一區域而言，其中的該至少二第一子開縫均勻分佈；對於每一該第二區域而言，其中的該至少二第二子開縫均勻分佈。
7. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，該第一區域在該導電環體的周向上的寬度為50~200mm。
8. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，在以垂直於該導電環體的軸線的平面對該開縫進行剖切所得到的剖切面上，該開縫被呈現為曲折通道。
9. 如申請專利範圍第8項所述的法拉第屏蔽件，其中，在以垂直於該導電環體的軸線的平面對該開縫進行剖切所得到的剖切面上，該開縫被呈現為弧線狀。
10. 如申請專利範圍第8項所述的法拉第屏蔽件，其中，該開縫呈現為這種形式的曲折通道，即，L1、L2、L3和L4中的每一條直線均不滿足如下條件：即，該直線在除該開縫的左上角、左下角、右上角和右下角之外的位置不與S1和S2相切或者相交，且處於S1和S2之間；其中S1為該開縫的外側面的剖切線，S2為該開縫的內側面的剖切線，L1為連接該開縫的右上角和右下角的直線，L2為連接該開縫的左上角和右下角的直線，L3為 連接該開縫的右上角和左下角的直線，L4為連接該開縫的左上角和左下角的直線。
11. 如申請專利範圍第10項所述的法拉第屏蔽件，其中，該曲折通道通過在該開縫中設置阻擋部而形成。
12. 如申請專利範圍第11項所述的法拉第屏蔽件，其中，該阻擋部為二，分別為一第一阻擋部和一第二阻擋部，二者分別設置在該導電環體的在該開縫處的一第一端面和一第二端面上，其中該第一阻擋部自該第一端面朝向該第二端面延伸，且與該第二端面之間具有一第一間隙；該第二阻擋部自該第二端面朝向該第一端面延伸，且與該第一端面之間具有一第二間隙；該第一阻擋部和第二阻擋部之間在該導電環體的徑向上具一有第三間隙；該第一間隙、第二間隙和第三間隙構成該曲折通道。
13. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，在該開縫中填充有一介電質材料。
14. 如申請專利範圍第1項所述的法拉第屏蔽件，其中，該開縫的寬度的取值範圍在2~10mm。
15. 一種反應腔室，包括一介電質襯筒、一法拉第屏蔽件和一射頻線圈，該射頻線圈環繞設置在該介電質襯筒的外側；該法拉第屏蔽件環繞設置在該介電質襯筒的內側，其特徵在於，該法拉第屏蔽件採用申請專利範圍第1項至第14項任一項所述的法拉第屏蔽件。
16. 如申請專利範圍第15項所述的反應腔室，其中，該射頻線圈採用纏繞線為矩形的圓柱立體式螺旋線圈。
17. 如申請專利範圍第16項所述的反應腔室，其中，該圓柱立體式螺旋線圈的任意相鄰的兩匝纏繞線之間的軸向間距為6-10mm。
18. 如申請專利範圍第15項所述的反應腔室，其中，該反應腔室為一預清洗腔室。

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