半导体工艺腔室和半导体工艺设备制造技术

本发明专利技术提供一种半导体工艺腔室，包括腔体、下电极组件和设置在腔体中的基座及内衬组件，基座包括卡盘，内衬组件环绕设置在基座的四周，下电极组件用于向卡盘提供射频，内衬组件包括上内衬、下内衬和隔离结构，上内衬的顶部与腔体的顶壁电连接，上内衬的底部与下内衬的顶部通过隔离结构绝缘连接，下内衬的底部与腔体的底部电连接。在本发明专利技术中，在本发明专利技术中，内衬组件为分体式设计，上内衬与下内衬之间形成电容结构，使等离子体鞘层通过内衬组件与腔体连接的路径上存在电容，从而可以通过调节该电容的方式，改变下电极功率中参与等离子体离化的功率与产生偏压的功率之间的比值，实现提高下电极自偏压。本发明专利技术还提供一种半导体工艺设备。备。备。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺腔室和半导体工艺设备


[0001]本专利技术涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺腔室和一种包括该半导体工艺腔室的半导体工艺设备。

技术介绍

[0002]图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)刻蚀工艺，是指首先在蓝宝石衬底上生长用于干法刻蚀的掩膜，利用光刻工艺将掩膜刻出图形，利用反应耦合等离子体(Inductively Coup Plasma，ICP)刻蚀技术刻蚀蓝宝石并去掉掩膜，再在其上生长氮化镓(GaN)材料，使氮化镓材料的纵向外延变为横向外延。
[0003]该工艺一方面可以有效减少氮化镓外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高发光二极管(LED)的寿命；另一方面有源区发出的光经氮化镓和蓝宝石衬底界面多次散射，可改变全反射光的出射角，增加倒装发光二极管的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。随着发光二极管领域工艺技术的发展，以及整个发光二极管行业的迅速壮大，对氮化镓基发光二极管器件图形化蓝宝石衬底的研究也逐渐增多。如今各厂家纷纷采用图形化蓝宝石衬底技术，以提高发光二极管器件的光提取效率。图形化蓝宝石衬底的图形种类较多，目前使用比较普遍的一种形貌类似圆锥形的图形，图形周期约为3μm，高度约为1.5μm。
[0004]该图形化蓝宝石衬底系列刻蚀机由传输系统模块、工艺系统模块和射频系统模块等部分组成。其中图形化蓝宝石衬底刻蚀工艺使用铝(Al)制托盘，托盘上覆盖石英盖板，托盘尺寸为380mm。由于图形化蓝宝石衬底刻蚀工艺刻蚀深度较深，刻蚀速率较慢，刻蚀时间较长(10～30min)，因此射频系统模块上电极通常采用13.56MHz射频功率源，用于产生高密度等离子体，激发出更多离子形态的粒子；下电极采用2MHz射频功率源，在偏置(bias)电极上(即卡盘(Chuck)上)产生更高的射频自偏压，射频自偏压将作用于离子加速，使离子具有更高的动能、更高的轰击能力。
[0005]然而，在实际的工艺量产过程中，下电极的2MHz功率在卡盘上的功率常表现为电流大、电压小的状态，导致卡盘表面的2MHz射频自偏压相对较低，进而导致离子能量低、轰击能力差，使晶圆(Wafer)边缘底部发生粘连，晶圆边缘区域不可用。
[0006]因此，如何提供一种能够提高下电极自偏压的半导体工艺腔室，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种半导体工艺腔室和半导体工艺设备，该半导体工艺腔室能够实现调节下电极自偏压。
[0008]为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体、基座、下电极组件和内衬组件，所述基座和所述内衬组件均设置在所述腔体中，所述基座包括卡盘，所述卡盘具有用于承载晶圆的承载面，所述内衬组件环绕设置在所述基座的四周，
所述下电极组件用于向所述卡盘提供射频，所述内衬组件包括上内衬、下内衬和隔离结构，所述上内衬的顶部与所述腔体的顶壁电连接，所述上内衬的底部与所述下内衬的顶部通过所述隔离结构绝缘连接，所述下内衬的底部与所述腔体的底部电连接。
[0009]可选地，所述上内衬包括导流板和连接筒，所述导流板设置于所述连接筒的底部，且所述导流板环绕设置于所述基座的外侧，所述导流板的位置低于所述承载面，且与所述承载面平行设置，所述连接筒的顶部与所述腔体的顶部连接；
[0010]所述下内衬为筒状，所述下内衬环绕所述基座设置，所述隔离结构位于所述下内衬和所述导流板之间。
[0011]可选地，所述基座还包括边缘绝缘环和底部绝缘环，所述底部绝缘环设置于所述卡盘的底部，所述边缘绝缘环环设于所述卡盘的外侧，且设置于所述底部绝缘环上；
[0012]所述隔离结构在轴向上的位置位于所述边缘绝缘环的顶面和底面之间。
[0013]可选地，所述隔离结构包括介质隔离环，所述介质隔离环以可拆卸的方式设置于所述导流板和所述下内衬之间。
[0014]可选地，所述下内衬的顶部设有连接环，所述导流板、所述介质隔离环和所述连接环沿周向对应设有多个安装孔；
[0015]所述隔离结构还包括多个紧固件和多个隔离套筒，多个所述隔离套筒分别依次穿过对应的所述安装孔，多个所述紧固件一一对应地穿过多个所述隔离套筒，固定所述导流板、所述介质隔离环和所述连接环。
[0016]可选地，所述介质隔离环的材质包括：石英、陶瓷、聚四氟乙烯、环氧树脂中的至少一种。
[0017]可选地，所述导流板和所述下内衬之间具有轴向间隙，所述轴向间隙形成所述隔离结构。
[0018]可选地，所述半导体工艺腔室还包括升降结构，所述升降结构的驱动端与所述下内衬连接，用于改变所述轴向间隙的距离。
[0019]可选地，所述连接筒包括上筒和下筒，所述上筒的顶部与所述腔体连接，所述上筒的底部和所述下筒的顶部沿径向间隔且重合设置，所述下筒的底部与所述导流板连接。
[0020]可选地，所述上筒和下筒之间的重合高度小于等于3mm，所述上筒和下筒之间的间隔距离小于等于1.5mm，所述下筒与所述腔体内壁的距离大于等于12mm。
[0021]可选地，所述基座还包括连接盘，所述连接盘设置于所述底部绝缘环和所述卡盘之间；
[0022]所述连接盘顶面的中心区域形成有绝缘槽，所述连接盘顶面的边缘区域与所述卡盘的底部接触，所述边缘区域环绕在所述中心区域的四周；
[0023]所述下电极组件与所述连接盘的底面电连接，以通过所述连接盘与所述基座电连接。
[0024]可选地，所述下电极组件包括电源、匹配器和同轴线缆，所述电源依次通过所述匹配器、所述同轴线缆向所述基座馈入射频；
[0025]所述同轴线缆穿过所述底部绝缘环的环绕区域，并与所述连接盘电连接；
[0026]所述底部绝缘环和所述同轴线缆之间具有预设间隙，且在所述预设间隙内存在气体介质。
[0027]作为本专利技术的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括前面所述的半导体工艺腔室。
[0028]在本专利技术提供的半导体工艺腔室和半导体工艺设备中，内衬组件为分体式设计，包括上内衬、下内衬和绝缘连接在二者之间的隔离结构，上内衬与下内衬分别与腔体的顶部及底部电连接，从而在上内衬与下内衬之间形成电容结构，进而在等离子体鞘层通过内衬组件与腔体连接的路径上增加了电容。对上内衬、下内衬与隔离结构组成的电容结构的电容值进行调整，即可而调节下电极功率中参与等离子体离化的功率与产生偏压的功率之间的比值，实现提高下电极自偏压。
附图说明
[0029]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0030]图1是一种现有的半导体工艺腔室的结构示意图；
[0031]图2是图1所示半导体工艺腔室中馈入到基座的下电极功率对应的两条支路的等效电路示意图；
[0032]图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺腔室，包括腔体、基座、下电极组件和内衬组件，所述基座和所述内衬组件均设置在所述腔体中，所述基座包括卡盘，所述卡盘具有用于承载晶圆的承载面，所述内衬组件环绕设置在所述基座的四周，所述下电极组件用于向所述卡盘提供射频，其特征在于，所述内衬组件包括上内衬、下内衬和隔离结构，所述上内衬的顶部与所述腔体的顶壁电连接，所述上内衬的底部与所述下内衬的顶部通过所述隔离结构绝缘连接，所述下内衬的底部与所述腔体的底部电连接。2.根据权利要求1所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述上内衬包括导流板和连接筒，所述导流板设置于所述连接筒的底部，且所述导流板环绕设置于所述基座的外侧，所述导流板的位置低于所述承载面，且与所述承载面平行设置，所述连接筒的顶部与所述腔体的顶部连接；所述下内衬为筒状，所述下内衬环绕所述基座设置，所述隔离结构位于所述下内衬和所述导流板之间。3.根据权利要求2所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述基座还包括边缘绝缘环和底部绝缘环，所述底部绝缘环设置于所述卡盘的底部，所述边缘绝缘环环设于所述卡盘的外侧，且设置于所述底部绝缘环上；所述隔离结构在轴向上的位置位于所述边缘绝缘环的顶面和底面之间。4.根据权利要求3所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述隔离结构包括介质隔离环，所述介质隔离环以可拆卸的方式设置于所述导流板和所述下内衬之间。5.根据权利要求4所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述下内衬的顶部设有连接环，所述导流板、所述介质隔离环和所述连接环沿周向对应设有多个安装孔；所述隔离结构还包括多个紧固件和多个隔离套筒，多个所述隔离套筒分别依次穿过对应的所述安装孔，多个所述紧固件一一对应地穿过多个所述隔离套筒，固定所述导流板、所述介质隔离环和所述连接环。6.根据权利要求4所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆滨，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：