一种反应腔室及半导体加工设备制造技术

本发明专利技术提供反应腔室及半导体加工设备，该反应腔室包括采用不导磁的材料制成的法拉第屏蔽环和采用绝缘材料制成的绝缘环，在法拉第屏蔽环上设置有开缝，法拉第屏蔽环和绝缘环均套置在反应腔室的侧壁内侧，且法拉第屏蔽环叠置在绝缘环上，在绝缘环的内周壁内侧设置遮蔽环，遮蔽环与法拉第屏蔽环下表面的边缘区域连接，遮蔽环上设置有开缝，且遮蔽环采用不导磁的材料制成，并且，遮蔽环的外周壁与绝缘环的内周壁在水平方向上存在水平间距。该反应腔室，不仅可以避免降低打火风险，而且可以降低金属粒子剥落对反应腔室造成的污染；另外，可以增大反应腔室的内径和可利用控制。

【技术实现步骤摘要】
一种反应腔室及半导体加工设备
本专利技术属于半导体设备制造
，具体涉及一种反应腔室及半导体加工设备。
技术介绍
磁控溅射设备是应用比较广泛的加工设备，主要用于对基片进行沉积工艺。磁控溅射的基本原理是：将反应气体激发形成等离子体，借助等离子体轰击反应腔室中的靶材26，以使靶材26表面上的各种粒子逸出并沉积在基片上。在超大规模集成电路的半导体器件的生产中，通常需要对基片表面上的高深宽比的通道、沟槽或者通孔内沉积金属层，因此需要增大反应腔室内等离子体中离子浓度。为此，采用图1所示的反应腔室，请参阅图1和图2，在反应腔室10的侧壁外侧环绕设置有感应线圈11，感应线圈11与设置在反应腔室10外部的射频电源12通过匹配器13电连接，用以在反应腔室10内产生交变磁场，借助交变磁场的能量将反应腔室10内工艺气体激发形成等离子体，从而增强反应腔室10内等离子体的离子浓度；为避免在被加工工件S上沉积金属薄膜的同时，反应腔室10的内侧壁上也会沉积金属形成金属薄膜，该金属薄膜相当于在反应腔室的侧壁内侧套置有闭合的金属环，这会导致感应线圈11产生的交变磁场在该金属环内产生感应电流，从而导致将感应线圈11产生的交变磁场屏蔽在反应腔室10外的问题，在反应腔室10内设置有采用不导磁材料制成的法拉第屏蔽环14，法拉第屏蔽环14套置在反应腔室的侧壁内侧，且在法拉第屏蔽环14上设置有开缝(图中未示出)，以使法拉第屏蔽环14为不闭合的环形结构，这可以避免法拉第屏蔽环14形成导电通路，从而可以使感应线圈11产生的交变磁场的能量耦合进反应腔室10内。另外，环绕反应腔室10的内周壁设置有内衬16，内衬位于反应腔室10的底部，内衬1通常采用金属材料制成，且接地；在内衬16的上表面上设置有采用石英或者陶瓷等绝缘材料制成的绝缘环17，法拉第屏蔽环14的下表面叠置在绝缘环17的上表面上，为避免工艺过程中绝缘环17的上表面上会沉积金属，容易造成在法拉第屏蔽环14在其下表面的开缝位置处导通的问题，在该法拉第屏蔽环14的下表面上靠近其环孔的环形区域设置有凹部15。然而，采用上述反应腔室10在实际应用中不可避免地存在以下问题：其一，由于金属沉积的表面为绝缘环的上表面(即，水平面)，这使得在对反应腔室采用由上至下的排气方式使得大部分金属粒子会向下(即，沿竖直方向)运动的情况下，随着工艺的进行很容易在绝缘环17的上表面上沉积的金属，因而容易造成法拉第屏蔽环14在其下表面的开缝位置处导通，从而造成在开缝位置处容易发生打火对工艺产生影响，进而影响工艺的稳定性；而且，由于沉积的金属过多，造成过多的金属剥落对反应腔室造成颗粒污染，从而对基片产生严重的破坏；其二，为了避免法拉第屏蔽环14的导通，通常设置凹部15的在反应腔室水平方向和竖直方向上的尺寸比例较高，但就造成法拉第屏蔽环14在其径向上的厚度较大，因而造成反应腔室的内径减小、可利用空间减小，从而会影响工艺的均匀性。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一反应腔室及半导体加工设备，其不仅可以降低反应腔室内打火的风险，从而提高工艺的稳定性和工艺质量；并且，可以降低金属粒子剥落对反应腔室造成的污染，从而可以降低对基片的损坏；而且，还可以增大反应腔室的内径和可利用空间，从而可以提高工艺的均匀性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反应腔室，包括采用不导磁的材料制成的法拉第屏蔽环和采用绝缘材料制成的绝缘环，在所述法拉第屏蔽环上设置有开缝，所述法拉第屏蔽环和所述绝缘环均套置在所述反应腔室的侧壁内侧，且所述法拉第屏蔽环叠置在所述绝缘环上，在所述绝缘环的内周壁内侧设置遮蔽环，所述遮蔽环与所述法拉第屏蔽环下表面的边缘区域连接，所述遮蔽环上设置有开缝，且所述遮蔽环采用不导磁的材料制成，并且，所述遮蔽环的外周壁与所述绝缘环的内周壁在水平方向上存在水平间距。其中，所述水平间距的范围在1～2mm。其中，所述法拉第屏蔽环的靠近其环孔的下表面与所述绝缘环的上表面之间在竖直方向上存在竖直间距。其中，所述绝缘环的上表面和/或内周壁采用粗糙化处理工艺处理。其中，所述法拉第屏蔽环的内周壁和/或所述遮蔽环的内周壁采用粗糙化处理工艺处理。其中，还包括内衬，所述内衬环绕所述反应腔室的内周壁设置，且位于所述反应腔室的底部，所述绝缘环叠置在所述内衬上。其中，所述遮蔽环的内径大于所述内衬的内径，所述遮蔽环的下表面与所述绝缘环的下表面在竖直方向上存在竖直间距，用以实现所述遮蔽环不与所述内衬相接触。其中，所述遮蔽环的外径小于所述内衬的内径，所述遮蔽环的下表面与所述绝缘环的下表面在同一水平面上。其中，所述遮蔽环与所述法拉第屏蔽环采用一体成型的方式加工。本专利技术还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本专利技术提供的上述反应腔室。本专利技术具有下述有益效果：本专利技术提供的反应腔室，其借助在绝缘环的内周壁内侧设置遮蔽环，并遮蔽环与法拉第屏蔽环下表面的边缘区域连接，遮蔽环上设置有开缝，且遮蔽环采用不导磁材料制成，并且，遮蔽环的外周壁与绝缘环的内周壁在水平方向上存在水平间距，可以实现金属粒子会沉积在遮蔽环的内周壁上，以及部分金属粒子穿过遮蔽环上的开缝进入水平间距形成的间隙而沉积在绝缘环的内周壁上，因此金属粒子沉积的表面为遮蔽环的内周壁和绝缘环的内周壁(即为竖直表面)，这使得在对反应腔室由上至下的排气使得大部分金属粒子会向下(即，沿竖直方向)运动的情况下，金属粒子运动的方向和其所要沉积的表面相平行，可以在很大程度上减小金属粒子的沉积，因而可以避免法拉第屏蔽环和遮蔽环在开缝位置处导通，从而可以降低打火风险，进而可以提高工艺的稳定性和工艺质量；并且，由于减小金属粒子的沉积，因而可以降低金属粒子剥落对反应腔室造成的污染，从而可以降低对基片的损坏；而且，与现有技术相比，可以减薄法拉第屏蔽环在其径向上的厚度，因而可以增大反应腔室的内径和可利用空间，从而可以提高工艺的均匀性。本专利技术提供的半导体加工设备，其采用本专利技术提供的反应腔室，可以降低反应腔室内打火的风险，从而提高工艺的稳定性和工艺质量；并且，可以降低金属粒子剥落对反应腔室造成的污染，从而可以降低对基片的损坏；而且，还可以增大反应腔室的内径和可利用空间，从而可以提高工艺的均匀性。附图说明图1为现有的反应腔室的结构示意图；图2为图1中区域I的局部放大图；图3为本专利技术实施例提供的反应腔室的一种结构示意图；图4为图3中区域I的局部放大图；图5为图3中绝缘环和法拉第屏蔽环的结构示意图；图6为专利技术实施例提供的反应腔室的另一种结构示意图；图7为图6中区域I的局部放大图；以及图8为图6中绝缘环和法拉第屏蔽环的结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术提供的反应腔室及半导体加工设备进行详细描述。图3为本专利技术实施例提供的反应腔室的一种结构示意图。图4为图3中区域I的局部放大图。图5为图3中绝缘环和法拉第屏蔽环的结构示意图。请一并参阅图3、图4和图5，本实施例提供的反应腔室20包括法拉第屏蔽环21、绝缘环22、感应线圈23、射频电源24、第一阻抗匹配器25、靶材26、直流电源27、磁控管28、偏压射频电源29、第二阻抗匹配器30、内衬31、石英环32、电磁调节装置33、承载装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应腔室，包括采用不导磁的材料制成的法拉第屏蔽环和采用绝缘材料制成的绝缘环，在所述法拉第屏蔽环上设置有开缝，所述法拉第屏蔽环和所述绝缘环均套置在所述反应腔室的侧壁内侧，且所述法拉第屏蔽环叠置在所述绝缘环上，其特征在于，在所述绝缘环的内周壁内侧设置遮蔽环，所述遮蔽环与所述法拉第屏蔽环下表面的边缘区域连接，所述遮蔽环上设置有开缝，且所述遮蔽环采用不导磁的材料制成，并且，所述遮蔽环的外周壁与所述绝缘环的内周壁在水平方向上存在水平间距。

【技术特征摘要】
1.一种反应腔室，包括采用不导磁的材料制成的法拉第屏蔽环和采用绝缘材料制成的绝缘环，在所述法拉第屏蔽环上设置有开缝，所述法拉第屏蔽环和所述绝缘环均套置在所述反应腔室的侧壁内侧，且所述法拉第屏蔽环叠置在所述绝缘环上，其特征在于，在所述绝缘环的内周壁内侧设置遮蔽环，所述遮蔽环与所述法拉第屏蔽环下表面的边缘区域连接，所述遮蔽环上设置有开缝，且所述遮蔽环采用不导磁的材料制成，并且，所述遮蔽环的外周壁与所述绝缘环的内周壁在水平方向上存在水平间距。2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述水平间距的范围在1～2mm。3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述法拉第屏蔽环的靠近其环孔的下表面与所述绝缘环的上表面之间在竖直方向上存在竖直间距。4.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述绝缘环的上表面和/或内周壁采用粗糙化处理工艺处理。5.根据权利要求1或4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦召，佘清，陈鹏，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11