[發(fā)明專(zhuān)利]反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710149543.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108573847B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佘清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01J37/32
• 分類(lèi)號(hào): H01J37/32
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其包括介質(zhì)窗、環(huán)繞在介質(zhì)窗內(nèi)側(cè)的法拉第屏蔽件和絕緣環(huán)、環(huán)繞在介質(zhì)窗外側(cè)的射頻線(xiàn)圈，絕緣環(huán)設(shè)置在法拉第屏蔽件的底部，用以支撐法拉第屏蔽件。其中，射頻線(xiàn)圈包括線(xiàn)圈本體，該線(xiàn)圈本體沿介質(zhì)窗的軸向呈螺旋狀纏繞，且在線(xiàn)圈本體中設(shè)置有冷卻通道，該冷卻通道沿線(xiàn)圈本體的纏繞方向延伸。通過(guò)向冷卻通道內(nèi)通入冷卻媒介，來(lái)冷卻介質(zhì)窗，從而間接冷卻法拉第屏蔽件，進(jìn)而可以減小法拉第屏蔽件的熱膨脹量，從而可以保證絕緣環(huán)在高溫狀態(tài)下不被破壞，進(jìn)而提高工藝穩(wěn)定性和設(shè)備可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著摩爾定律的發(fā)展，在超大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體加工設(shè)備的生產(chǎn)中，經(jīng)常要對(duì)于高深寬比的結(jié)構(gòu)，例如通道、溝槽和通孔進(jìn)行金屬涂敷，這可以增加反應(yīng)腔室內(nèi)等離子體中的離子密度，以獲得更好的深孔淀積能力。為了增加腔室中離子的比重，現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工設(shè)備是在反應(yīng)腔室的外圍增加射頻線(xiàn)圈，用于將電磁能量耦合進(jìn)反應(yīng)腔室內(nèi)，從而增大了離子比重，獲得了良好的工藝性能。

在金屬沉積的反應(yīng)腔室中，很容易在采用絕緣介質(zhì)的腔室內(nèi)壁上形成金屬屏蔽，導(dǎo)致電磁能量被屏蔽在腔室之外，為此，法拉第屏蔽裝置則被應(yīng)用到反應(yīng)腔室中，用于保證射頻能量通過(guò)射頻線(xiàn)圈順利耦合進(jìn)反應(yīng)腔室內(nèi)。

圖1為現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，半導(dǎo)體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室101、射頻線(xiàn)圈105和射頻電源107，其中，在反應(yīng)腔室101內(nèi)設(shè)置有基座103，用以承載被加工工件104；在反應(yīng)腔室101的頂部，且位于基座103的頂部設(shè)置有靶材102；射頻線(xiàn)圈105環(huán)繞設(shè)置在反應(yīng)腔室101的側(cè)壁(采用絕緣介質(zhì)材料制作)外側(cè)；射頻電源107通過(guò)匹配器106與射頻線(xiàn)圈105連接，用以向射頻線(xiàn)圈105加載射頻功率。而且，在反應(yīng)腔室101的側(cè)壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有法拉第屏蔽環(huán)108，該法拉第屏蔽環(huán)108由陶瓷環(huán)109支撐。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要法拉第屏蔽環(huán)108與反應(yīng)腔室101的側(cè)壁同軸設(shè)置，以保證工藝均勻性，如圖2所示，現(xiàn)有的方法是通過(guò)使用螺釘110將法拉第屏蔽環(huán)108和陶瓷環(huán)109連接在一起，使法拉第屏蔽環(huán)108和陶瓷環(huán)109同軸，從而間接實(shí)現(xiàn)法拉第屏蔽環(huán)108與反應(yīng)腔室101的側(cè)壁的同軸。但是，在進(jìn)行工藝的過(guò)程中，法拉第屏蔽環(huán)108在濺射粒子轟擊及射頻能量的雙重作用下受熱向外膨脹，而與之相連的陶瓷環(huán)109由于熱膨脹系數(shù)較小，其膨脹量比法拉第屏蔽環(huán)108的膨脹量小，從而就需要在螺釘110與陶瓷環(huán)109之間留設(shè)一定的間隙，以抵消膨脹量差異。但這又會(huì)存在這樣的問(wèn)題，即：

在工藝過(guò)程的穩(wěn)定階段，法拉第屏蔽環(huán)108的溫度在100℃左右，在這種情況下，通過(guò)計(jì)算，法拉第屏蔽環(huán)108的直徑膨脹量約為1mm，這樣，螺釘110與陶瓷環(huán)109之間留設(shè)的間距大于0.5mm即可保證陶瓷環(huán)109不被破壞，同時(shí)該間距較小，能夠滿(mǎn)足同軸的要求。但是，在對(duì)新靶材進(jìn)行清洗，以去除其表面的氧化物及污染物的時(shí)候，法拉第屏蔽環(huán)108會(huì)因持續(xù)被轟擊而溫度大幅上升(超過(guò)300℃)，此時(shí)法拉第屏蔽環(huán)108的直徑膨脹量約為3mm，超過(guò)了允許的組件變動(dòng)量，從而可能造成陶瓷環(huán)109被拉斷。此外，螺釘110與陶瓷環(huán)109之間留設(shè)的間距不允許超過(guò)1.5mm，否則無(wú)法確保法拉第屏蔽環(huán)108的準(zhǔn)確定位，從而產(chǎn)生法拉第屏蔽環(huán)108與反應(yīng)腔室101的側(cè)壁不同軸的問(wèn)題，影響最終的工藝結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提出了一種反應(yīng)腔室及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其可以保證絕緣環(huán)在高溫狀態(tài)下不被破壞，從而可以提高工藝穩(wěn)定性和設(shè)備可靠性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，包括介質(zhì)窗、環(huán)繞在所述介質(zhì)窗內(nèi)側(cè)的法拉第屏蔽件和絕緣環(huán)、環(huán)繞在所述介質(zhì)窗外側(cè)的射頻線(xiàn)圈，所述絕緣環(huán)設(shè)置在所述法拉第屏蔽件的底部，用以支撐所述法拉第屏蔽件，所述射頻線(xiàn)圈包括線(xiàn)圈本體，所述線(xiàn)圈本體沿所述介質(zhì)窗的軸向呈螺旋狀纏繞，且在所述線(xiàn)圈本體中設(shè)置有冷卻通道，所述冷卻通道沿所述線(xiàn)圈本體的纏繞方向延伸；