TWI843379B - 半導體製程設備 - Google Patents

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Abstract

一種半導體製程設備。該半導體製程設備的進氣組件蓋設於介質套筒的頂端，介質套筒的底端連接於製程腔室的頂板且與製程腔室連通；法拉第筒套設於介質套筒的外周，法拉第筒的周壁上開設有多個沿周向均布的開口結構；開口結構沿法拉第筒的軸向延伸設置，並且包括有第一開口部及第二開口部，兩個第一開口部分別位於第二開口部的頂部及底部；線圈組件套設於法拉第筒的外周，線圈組件包括兩個線圈結構，兩個線圈結構在法拉第筒的軸向上間隔設置，並且分別與兩個第一開口部對應設置。

Description

半導體製程設備
本申請涉及半導體加工技術領域，具體而言，本申請涉及一種半導體製程設備。
目前，在積體電路晶片製造製程中，需要採用等離子體對晶圓表面的光刻膠進行去除。由於大量去膠製程需要等離子體源實現高速率（即晶圓在275℃高溫加熱器下，等離子源功率載入至2500W，刻蝕速率＞10um/min），因此需要採用電感耦合等離子體源（Inductively Coupled Plasma，ICP）來滿足去膠製程的需求。
現有技術中，由於需要等離子體源實現高速率，因此在執行轉化步驟時使用低功率及低壓力起輝，在刻蝕步驟時再把2500W直接載入到線圈結構中，線圈結構附近的電磁場較高，造成石英管與線圈結構對應位置溫升遠高於其他部分，導致石英管局部溫升過快，以及製程結束後冷卻較慢，從而影響製程效率。另外，由於現有技術中結構設計不合理還導致轉化步驟匹配時間較長，並且波動範圍較大，從而導致製程效率較低以及穩定性較差。
本申請針對現有方式的缺點，提出一種半導體製程設備，用以解決現有技術存在等離子體源製程效率較低及穩定性較差的技術問題。
第一個方面，本申請實施例提供了一種半導體製程設備，包括：製程腔室、介質套筒、法拉第筒、線圈組件及進氣組件；該進氣組件蓋設於該介質套筒的頂端，用於將製程氣體輸送至該介質套筒內；該介質套筒的底端連接於該製程腔室的頂板且與該製程腔室連通；該法拉第筒套設於該介質套筒的外周，該法拉第筒的周壁上開設有多個沿周向均布的開口結構；該開口結構沿該法拉第筒的軸向延伸設置，並且包括有第一開口部及第二開口部，兩個該第一開口部分別位於該第二開口部的頂部及底部，該第一開口部在該法拉第筒的周向上具有第一周向尺寸，該第二開口部沿該法拉第筒的周向上具有第二周向尺寸，該第一周向尺寸小於該第二周向尺寸；該線圈組件套設於該法拉第筒的外周，該線圈組件包括兩個線圈結構，兩個該線圈結構在該法拉第筒的軸向上間隔設置，並且分別與兩個該第一開口部對應設置。
於本申請的一實施例中，兩個該線圈結構相對於該第二開口部對稱設置；兩個該線圈結構在該法拉第筒的軸向上的間隔距離大於該第二開口部在該法拉第筒的軸向上的高度。
於本申請的一實施例中，兩個該線圈結構的該間隔距離的範圍為45毫米～65毫米。
於本申請的一實施例中，多個該開口結構的開口總面積為該法拉第筒外周面積的25%～31%。
於本申請的一實施例中，該開口結構的數量為八個，並且該第一開口部及該第二開口部均為矩形結構。
於本申請的一實施例中，該第一周向尺寸的範圍為20毫米～30毫米，該第二周向尺寸的範圍為35毫米～50毫米。
於本申請的一實施例中，兩個該線圈結構並聯設置，並且兩個該線圈結構的連接處位於任意兩相鄰的該開口結構之間，兩個該線圈結構載入功率時，每個該線圈結構內電流方向相同。
於本申請的一實施例中，該線圈結構包括多個層疊設置的線圈，多個該線圈的同一位置處均具有缺口，並且任意兩相鄰的線圈之間採用過渡管連接。
於本申請的一實施例中，兩個該線圈結構相鄰的兩個該線圈之間採用第一連接管連接，兩個該線圈結構相對最遠端的兩個該線圈之間採用第二連接管連接，該第一連接管用於接地，該第二連接管用於與射頻電源連接。
於本申請的一實施例中，該線圈組件還包括承載結構，該承載結構設置於該法拉第筒的外周，並且能避開多個該開口結構，兩個該線圈結構均通過該承載結構設置於該法拉第筒上。
於本申請的一實施例中，該進氣組件設置有冷卻流道，該製程腔室的頂板內設置有冷卻流道，兩個該冷卻流道用於對法拉第筒和介質套筒進行冷卻。
本申請實施例提供的技術方案帶來的有益技術效果是：
本申請實施例通過將兩個線圈結構分別靠近法拉第筒的兩端設置，使兩個線圈結構分別對應兩個第一開口部設置，使得線圈結構與介質套筒的對應位置為兩個，避免現有技術中熱量集中在某一位置而造成介質套筒溫升較快，並且採用兩個線圈結構分別通過兩個第一開口部饋入電磁場，實現了不影響刻蝕速率及均勻性的情況下，有效降低介質套筒的升溫速度，大幅提高本申請實施例的製程速率。此外，採用上述設計還能提高等離子體的阻抗，進而提高了線圈結構的電壓，實現了介質套筒內快速起輝，從而不僅提高了本申請實施例的起輝效率，而且還能大幅降低轉化步驟的匹配時間，並降低啟輝時間的波動，提高轉化步驟的匹配穩定性。
本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐瞭解到。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
本申請實施例提供了一種半導體製程設備，該半導體製程設備的結構示意圖如圖1及圖2所示，包括：製程腔室1、介質套筒2、法拉第筒3、線圈組件4及進氣組件5；進氣組件5蓋設於介質套筒3的頂端，用於將製程氣體輸送至介質套筒3內；介質套筒2的底端連接於製程腔室1的頂板且與製程腔室1連通；法拉第筒3套設於介質套筒2的外周，法拉第筒3的周壁上開設有多個沿周向均布的開口結構31，開口結構31沿法拉第筒3的軸向延伸設置，並且包括第一開口部311及第二開口部312，兩個第一開口部311分別位於第二開口部312的頂部及底部，第一開口部311在法拉第筒3的周向上具有第一周向尺寸，第二開口部312沿法拉第筒3的周向上具有第二周向尺寸，第一周向尺寸小於第二周向尺寸；線圈組件4套設於法拉第筒3的外周，線圈組件4包括兩個線圈結構41，兩個線圈結構41在法拉第筒3的軸向上間隔設置，並且分別與兩個第一開口部311對應設置。
如圖1及圖2所示，半導體製程設備可以用於執行去膠製程，但是本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。製程腔室1內的底部設置有承載裝置11，該承載裝置11的頂面可以用於承載晶圓，並且可以對晶圓加熱。介質套筒2例如採用石英材質製成的管狀結構，但是本申請實施例並不以此為限。介質套筒2的底端與製程腔室1的頂端連接，並且介質套筒2的頂端可以設置有進氣組件5，以用於向介質套筒2內通入製程氣體。線圈組件4能在介質套筒2的周圍形成電磁場，以使介質套筒2內的製程氣體發生電離以形成等離子體。法拉第筒3套設於介質套筒2的外周，用於減小電場對等離子體的耦合，使等離子鞘層均勻，同時減少對介質套筒2內壁的局部腐蝕，也能夠減小等離子體產生中的離子能量。法拉第筒3的周壁上貫穿有開口結構31，多個開口結構31沿法拉第筒3的周向均勻且間隔分佈，但是本申請實施例並不限定開口結構31的具體數量。多個開口結構31均沿法拉第筒3的軸向延伸設置，並且沿法拉第筒3的周向均勻且間隔分佈。開口結構31的頂部及底部為第一開口部311，該第一開口部311可以設置為豎向的長方形結構；開口結構31的中部為第二開口部312，該第二開口部312可以設置為豎向的長方形結構，並且該第二開口部312的寬度大於第一開口部311的寬度，即第二開口部312沿法拉第筒3的周向上具有第二周向尺寸，而第一開口部311在法拉第筒3的周向具有第一周向尺寸，第一周向尺寸小於第二周向尺寸。線圈組件4整體套設於法拉第筒3的外周，並且線圈組件4可以包括兩個線圈結構41，並且兩個線圈結構41分別靠近法拉第筒3的頂端及底端，即兩個線圈結構41沿法拉第筒3軸向間隔分佈，以使兩個線圈結構41在法拉第筒3的軸向具有預設間隙，並且使兩個線圈結構41分別對應兩個第一開口部311設置。在實際應用時，由於兩個線圈結構41分別靠近法拉第筒3的兩端設置，使得線圈結構41對應於介質套筒2的位置為兩個，避免集中設置而造成介質套筒2的溫升過快，從而提高本申請實施例的製程效率。進一步的，還能提高等離子體的阻抗，進而提高了線圈結構41的電壓，從而大幅降低轉化步驟的匹配時間，進而大幅提高本申請實施例的穩定性。
本申請實施例通過將兩個線圈結構分別靠近法拉第筒的兩端設置，使兩個線圈結構分別對應兩個第一開口部設置，使得線圈結構與介質套筒的對應位置為兩個，避免現有技術中熱量集中在某一位置而造成介質套筒溫升較快，並且採用兩個線圈結構分別通過兩個第一開口部饋入電磁場，實現了不影響刻蝕速率及均勻性的情況下，有效降低介質套筒的升溫速度，大幅提高本申請實施例的製程速率。此外，採用上述設計還能提高等離子體的阻抗，進而提高了線圈結構的電壓，實現了介質套筒內快速起輝，從而不僅提高了本申請實施例的起輝效率，而且還能大幅降低轉化步驟的匹配時間，並降低啟輝時間的波動，提高轉化步驟的匹配穩定性。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖3所示，兩個線圈結構41相對於第二開口部312對稱設置；兩個線圈結構41在法拉第筒3的軸向上的間隔距離大於第二開口部312在法拉第筒3的軸向上的高度。可選地，兩個線圈結構41的間隔距離的範圍為45毫米～65毫米。具體來說，兩個線圈結構41相對於第二開口部312對稱設置，並且兩個線圈結構41在法拉第筒3軸向上的間隔距離可以定義為第一軸向尺寸，該間隔距離的範圍可以設置在45毫米～65毫米。第二開口部312在法拉第筒3的軸向的高度可以定義為第二軸向尺寸，第二軸向尺寸可以設置為44毫米，由此使得第一軸向尺寸大於第二軸向尺寸，即間隔距離大於第二開口部312的高度。採用上述設計，避免線圈結構41的電磁場直接由第二開口部312進入介質套筒2，使得第二開口部312處的介質套筒2溫升相對較低，從而在降低介質套筒2溫升速度的同時，而且還能確保刻蝕速率。但是本申請實施例並不限定第一軸向尺寸及第二軸向尺寸的具體數值，只要第一軸向尺寸大於第二軸向尺寸即可。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖3所示，多個開口結構31的開口總面積為法拉第筒3外周面積的25%～31%。可選地，開口結構31的數量為八個，並且第一開口部311及第二開口部312均為矩形結構。可選地，第一周向尺寸的範圍為20毫米～30毫米，第二周向尺寸的範圍為35毫米～50毫米。
如圖1至圖3所示，多個開口結構31的開口總面積能夠達到法拉第筒3外周面積的25%～31%，不僅能提高本申請實施例的刻蝕速率及良率，而且還能降低應用及維護成本。但是本申請實施例並不限定多個開口結構31的開口總面積，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。開口結構31的數量可以為八個，第一開口部311及第二開口部312均採用長方形結構，即兩者均採用矩形結構。採用上述設計，由於開口結構31整體為長方形結構，一是使等離子體分佈更均勻，二是使得多個開口結構31的在法拉第筒3外周上佈局合理，並且使多個開口結構31之間具有較大的間隙，使得兩個線圈結構41的連接處與介質套筒2之間採用法拉第筒3遮罩，從而避免線圈結構41的連接處直接暴露在介質套筒2，使介質套筒2的中部位置溫度較快。第一開口部311的寬度設置為25毫米～30毫米，即第一周向尺寸可以設置為25毫米，第一開口部311的高度為83毫米；第二開口部312的寬度為35毫米～50毫米，即第二周向尺寸可以設置為40毫米，第二開口部312的高度可以設置44毫米。第一開口部311及第二開口部312的第一周向尺寸及第二周向尺寸設置不同的尺寸，從而使得多個開口結構31的開口總面積能夠達到法拉第筒3外周面積的25%～31%。第一開口部311的寬度相對較小，使得介質套筒2兩端的電磁場相對較弱，以減少對介質套筒2的轟擊，從而進一步降低介質套筒2的溫升；由於第二開口部312的寬度相對較大，以及由於兩個線圈結構41的間隔設置，使得介質套筒2中部位置電磁場較弱，並且第二開口部312還能供更多的電磁場通過，在最大限度的提高刻蝕速率的情況下，對介質套筒2的轟擊影響很小，從而確保刻蝕速率。
需要說明的是，本申請實施例並不限定多個開口結構31的具體形狀，例如第一開口部311及第二開口部312也可以採用其它形狀。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖4所示，兩個線圈結構41並聯設置，並且兩個線圈結構41的連接處位於兩個開口結構31之間，兩個線圈結構41載入功率時，每個線圈結構41內電流方向相同。具體來說，兩個線圈結構41可以採用並聯的方式聯接，以使得兩個線圈結構41在載入功率時，每個線圈結構41內電流方向相同，從而使得本申請實施例的介質套筒2溫升比較均勻。兩個線圈結構41的連接處具有一定的寬度，並且該連接處可以位於兩個開口結構31之間，避免連接處的電磁場由開口結構31進入介質套筒2內，從而避免介質套筒2的溫升較快，以及避免介質套筒2等離子體不均勻，從而提高本申請實施例的刻蝕均勻性。但是本申請實施例並不限定兩個線圈結構41必須採用並聯方式連接，例如兩個線圈結構41可以分別連接至射頻電源。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖4所示，線圈結構41包括多個層疊設置的線圈411，多個線圈411的同一位置處均具有缺口，並且任意兩相鄰的線圈411之間採用過渡管412連接。可選地，線圈結構41的任意相鄰的兩線圈411之間的間距為20毫米。
如圖1至圖4所示，線圈結構41可以包括三個層疊設置的線圈411，線圈411具體可以採用外表面鍍金的銅管制成，每個線圈411的直徑可以設置為6毫米。任意兩相鄰線圈411之間距離可以設置為20毫米，即任意兩相鄰線圈411中心點匝距為20毫米。但是本申請實施例並不限定線圈結構41的具體實施方式，例如線圈結構41包括的線圈411數量可以為三個以上或三個以下，因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。三個線圈411均具有周向的缺口，該缺口的長度具體可以設置為55毫米，但是本申請實施例並不限定缺口的具體長度。過渡管412採用與線圈411完全相同材質及規格製成，過渡管412位於線圈411的缺口處，用於連接兩相鄰的線圈411。例如，過渡管412的一端與上一個線圈411的右端連接，另一端與下一個線圈411的左端連接，過渡管412具體採用波浪線結構。採用上述設計，使得每個線圈結構41的軸向高度相對較小，使得兩個線圈結構41之間具有預設間隙，不僅能夠避免電磁場直接第二開口部312進入，從而確保刻蝕速率以及降低介質套筒2的溫升，而且還能節省安裝空間。
需要說明的是，本申請實施例並不限定線圈結構41的具體結構，例如線圈結構41可以採用一體成形的螺旋狀結構。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1至圖4所示，兩個線圈結構41相鄰的兩個線圈411之間採用第一連接管413連接，兩個線圈結構41相對最遠端的兩個線圈411之間採用第二連接管414連接，第一連接管413用於接地，第二連接管414用於與射頻電源連接。
如圖1至圖4所示，位於上方的線圈結構41最底部的線圈411與位於下方的線圈結構41最頂部的線圈411之間通過第一連接管413連接，即第一連接管413的一端與上方的線圈411的右端部連接，另一端與下方的線圈411的右端部連接。位於上方的線圈結構41最頂部的線圈411與位於下方的線圈結構41最底部的線圈411之間採用第二連接管414連接，即第二連接管414的一端與上方的線圈411的左端連接，另一端與下方的線圈411的左端部連接。由於兩個線圈結構41的連接處位於任意兩個開口結構31之間，因此第一連接管413及第二連接管414均位於任意兩個開口結構31之間，從而避免第一連接管413及第二連接管414的電磁場由開口結構31進入介質套筒2內，從而避免介質套筒2的溫升較快，以及避免介質套筒2等離子體不均勻，從而提高本申請實施例的刻蝕均勻性。第一連接管413及第二連接管414與兩個線圈結構41採用一體成形的方式製成，並且第一連接管413及第二連接管414的中部位置均通過連接塊，其中第一連接管413通過連接塊接地設置，而第二連接管414通過該連接與射頻電源連接。採用該設計，由於第二連接管414與兩個線圈結構41相對最遠端線圈411連接，並且配合進氣組件5內的冷卻流道及製程腔室1頂板內的冷卻流道，以對法拉第筒3和介質套筒2進行冷卻。但是本申請實施例並不限定第一連接管413及第二連接管414的作用，例如兩者的作用可以互換，即第一連接管413用於連接射頻電源，第二連接管414用於接地。採用上述設計，使得本申請實施例採用較為簡單的結構即可以實現兩個線圈結構41的並聯設置，從而大幅降低本申請實施例的應用及維護成本。
需要說明的是，本申請實施例並不限第一連接管413及第二連接管414的具體實施方式，例如兩個連接管與兩個線圈結構41採用焊接方式連接，從而便於本申請實施例拆裝維護。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖2至圖4所示，線圈組件4還包括承載結構42，承載結構42設置於法拉第筒3的外周，兩個線圈結構41均通過承載結構42設置於法拉第筒3上。具體來說，承載結構42可以採用樹脂材質製成的套筒結構，承載結構42可以通過多個緊固件安裝於法拉第的外周，並且承載結構42上開設有多個開口，用於與法拉第筒3上的多個開口結構31對應設置。承載結構42的外周上自上至下開設有六個溝槽，用於容置並限位元兩個線圈結構41的六個線圈411，但是本申請實施例並不限定溝槽的具體數量，只要溝槽與線圈411數量對應設置即可。採用上述設計，使得本申請實施例結構簡單，從而大幅提高拆裝維護效率。需要說明的是，本申請實施例並不限定承載結構42的具體結構，例如承載結構42可以包括多個承載塊，多個承載塊沿法拉第筒3的周向均勻且間隔設置，以用於承載兩個線圈結構41。因此本申請實施例並不以此為限，本領域技術人員可以根據實際情況自行調整設置。
於本申請的一實施例中，如圖1所示，進氣組件5內設置有冷卻流道，製程腔室1的頂板內設置有冷卻流道，兩個冷卻流道用於對法拉第筒3和介質套筒2進行冷卻。具體來說，進氣組件5採用鋁合金材質製成，並且蓋合於介質套筒2及法拉第筒3上，進氣組件5的頂板內可以開設有冷卻流道，該冷卻流道通入冷卻介質，以對位於頂部的線圈結構41進行冷卻，以及對介質套筒2及法拉第筒3的頂部進行冷卻。製程腔室1的頂板可以採用鋁合金材質製成，用於蓋合於製程腔室1頂部，使製程腔室1形成真空環境以執行去膠製程。製程腔室1的頂板內開設有冷卻流道，該冷卻流道內通入冷卻介質，以及對介質套筒2及法拉第筒3的底部進行冷卻。由於兩個線圈結構41分別靠近法拉第筒3的兩端設置，並且兩個冷卻流道能夠對法拉第筒3和介質套筒2進行冷卻，不僅能大幅降低介質套筒2的溫升，而且還能降低轉化步驟的匹配時間，從而提升了本申請實施例的穩定性，以進一步提高刻蝕速率及均勻性。
為了進一步說明本申請實施例的原理及有益效果，以下結合附圖對本申請實施例的具體實驗資料進行說明。
圖1至圖6所示，將本申請實施例與現有技術連續執行20次起輝，轉化步驟的匹配時間如圖5所示，本申請實施例的最大起輝時間由現有技術的2.372秒縮短至1.311秒，並且起輝時間的波動由現有技術的1.81秒縮短至為0.874秒，由此可見本申請實施相對于現有技術大幅提升了匹配穩定性和重複性。將本申請實施例與現有技術均對晶圓執行去膠製程，例如採用THHR-ipt700HP-60cp類型膠的晶圓，刻蝕步驟的時間設置為10秒以執行去膠製程。經過實驗可知，本申請實施例的刻蝕速率為14.08um/min，刻蝕均勻性為4.8%；現有技術的刻蝕速率為14.41um/min，刻蝕均勻性為2.5%。由於刻蝕均勻性在6%以內即可滿足目前去膠製程的需求，由此可見本申請實施例的刻蝕速率及均勻性均與現有技術基本相同，從而滿足目前去膠製程的需求。本申請實施例與現有技術均執行刻蝕步驟1分鐘內的溫度變化狀態如圖6所示，本申請實施例的介質套筒2最高溫升為121℃；而現有技術的石英管溫升為最高為138℃，本申請實施例相較于現有技術降低了17℃，由此可見本申請實施例在獲得同等刻蝕速率及均勻性的情況下，還能大幅降低介質套筒2的溫升，從而大幅提高了製程速率。進一步的，介質套筒2與開口結構31軸向高度對應處的電場變化如圖7所示，例如以開口結構31的居中位置為原點位置，向上延伸到第一開口部311的頂部為正值，以及向下延伸至第一開口部311的底部為負值。具體來說，由於第二開口部312相對較大，能使較多的電場進入介質套筒2內以確保刻蝕速率，並且由於兩個線圈結構41之間具有預設間隙，還能使介質套筒2的中部位置電磁場相對較弱，從而使得介質套筒2的中部位置溫升更小。由於兩個線圈結構41附近的電磁場最強，通過相對較小的兩個第一開口部311遮罩部分電場，但是兩個第一開口部311附近的電磁場依然高於第二開口部312處的電磁場，進氣組件5和製程腔室1的頂板內設有冷卻流道，以對法拉第筒3和介質套筒2進行冷卻，從而進一步降低介質套筒2的溫升。
應用本申請實施例，至少能夠實現如下有益效果：
本申請實施例通過將兩個線圈結構分別靠近法拉第筒的兩端設置，使兩個線圈結構分別對應兩個第一開口部設置，使得線圈結構與介質套筒的對應位置為兩個，避免現有技術中熱量集中在某一位置而造成介質套筒溫升較快，並且採用兩個線圈結構分別通過兩個第一開口部饋入電磁場，實現了不影響刻蝕速率及均勻性的情況下，有效降低介質套筒的升溫速度，大幅提高本申請實施例的製程速率。此外，採用上述設計還能提高等離子體的阻抗和線圈結構的電壓，實現了介質套筒內快速起輝，從而不僅提高了本申請實施例的起輝效率，而且還能大幅降低轉化步驟的匹配時間，並降低啟輝時間的波動，提高轉化步驟的匹配穩定性。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
1:製程腔室 2:介質套筒 3:法拉第筒 4:線圈組件 5:進氣組件 11:承載裝置 31:開口結構 41:線圈結構 42:承載結構 311:第一開口部 312:第二開口部 411:線圈 412:過渡管 413:第一連接管
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1為本申請實施例提供的一種半導體製程設備的剖視示意圖； 圖2為本申請實施例提供的一種法拉第筒與線圈組件配合的剖視示意圖； 圖3為本申請實施例提供的一種法拉第筒的剖視示意圖； 圖4為本申請實施例提供的一種兩個線圈結構的立體示意圖； 圖5為本申請實施例與現有技術中的轉化步驟匹配時間示意圖： 圖6為本申請實施例與現有技術中的刻蝕步驟溫升示意圖： 圖7為本申請實施例提供的一種開口結構對應介質套筒電場變化示意圖。
1:製程腔室
2:介質套筒
3:法拉第筒
4:線圈組件
5:進氣組件
11:承載裝置
31:開口結構
41:線圈結構

Claims (11)

  1. 一種半導體製程設備，包括：一製程腔室、一介質套筒、一法拉第筒、一線圈組件及一進氣組件； 該進氣組件蓋設於該介質套筒的頂端，用於將製程氣體輸送至該介質套筒內；該介質套筒的底端連接於該製程腔室的頂板且與該製程腔室連通； 該法拉第筒套設於該介質套筒的外周，該法拉第筒的周壁上開設有多個沿周向均布的開口結構；該開口結構沿該法拉第筒的軸向延伸設置，並且包括有兩個第一開口部及一第二開口部，兩個該第一開口部分別位於該第二開口部的頂部及底部，兩個該第一開口部的每一在該法拉第筒的周向上具有第一周向尺寸，該第二開口部沿該法拉第筒的周向上具有第二周向尺寸，該第一周向尺寸小於該第二周向尺寸； 該線圈組件套設於該法拉第筒的外周，該線圈組件包括兩個線圈結構，兩個該線圈結構在該法拉第筒的軸向上間隔設置，並且分別與兩個該第一開口部對應設置。
  2. 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，兩個該線圈結構相對於該第二開口部對稱設置； 兩個該線圈結構在該法拉第筒的軸向上的間隔距離大於該第二開口部在該法拉第筒的軸向上的高度。
  3. 如請求項2所述的半導體製程設備，其中，兩個該線圈結構的該間隔距離的範圍為45毫米～65毫米。
  4. 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，多個該開口結構的開口總面積為該法拉第筒外周面積的25%～31%。
  5. 如請求項4所述的半導體製程設備，其中，該開口結構的數量為八個，並且兩個該第一開口部及該第二開口部均為矩形結構。
  6. 如請求項4所述的半導體製程設備，其中，該第一周向尺寸的範圍為20毫米～30毫米，該第二周向尺寸的範圍為35毫米～50毫米。
  7. 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，兩個該線圈結構並聯設置，並且兩個該線圈結構的連接處位於任意兩相鄰的該開口結構之間，兩個該線圈結構載入功率時，每個該線圈結構內電流方向相同。
  8. 如請求項7所述的半導體製程設備，其中，該線圈結構包括多個層疊設置的線圈，多個該線圈的同一位置處均具有缺口，並且任意兩相鄰的線圈之間採用過渡管連接。
  9. 如請求項7所述的半導體製程設備，其中，兩個該線圈結構相鄰的兩個該線圈之間採用一第一連接管連接，兩個該線圈結構相對最遠端的兩個該線圈之間採用一第二連接管連接，該第一連接管用於接地，該第二連接管用於與射頻電源連接。
  10. 如請求項6所述的半導體製程設備，其中，該線圈組件還包括一承載結構，該承載結構設置於該法拉第筒的外周，並且能避開多個該開口結構，兩個該線圈結構均通過該承載結構設置於該法拉第筒上。
  11. 如請求項1至10的任一所述的半導體製程設備，其中，該進氣組件設置有一冷卻流道，該製程腔室的頂板內設置有一冷卻流道，兩個該冷卻流道用於對該法拉第筒和該介質套筒進行冷卻。
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