[发明专利]屏蔽装置、加工方法及设备、半导体设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体设备领域，涉及一种屏蔽装置、加工该屏蔽装置的方法、用于加工该屏蔽装置的加工设备以及含有该屏蔽装置的半导体设备。

背景技术

随着技术的进步，根据不同的加工要求出现了多种类型的等离子体设备，如电容耦合等离子体(CCP)设备、电感耦合等离子体(ICP)设备以及电子回旋共振等离子体(ECR)设备等，这些设备可用于物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀以及等离子体化学气相沉积(CVD)等。

在实际应用中，电感耦合等离子体设备常用于实施物理气相沉积工艺。请参阅图1，为电感耦合等离子体设备的结构简图。电感耦合等离子体设备包括陶瓷圆筒5，其置于底座6上。在陶瓷圆筒5的底部设有下电极12，下电极12通过第一匹配器9与第一射频电源8连接。在陶瓷圆筒5的外侧设有用于产生等离子体的线圈13，线圈13通过第二匹配器11与第二射频电源10连接。在陶瓷圆筒5的外侧还设有外层屏蔽14，用于屏蔽陶瓷圆筒5内的电磁辐射。靶材1设置在陶瓷圆筒5的顶端，其与直流电源3连接。靶材1的顶部还设有磁控管2，用于吸引等离子体靠近靶材1。当电感耦合等离子体设备运行时，第二射频电源10通过第二匹配器11向线圈13输入射频功率，陶瓷圆筒5内产生等离子体。在线圈13与第二射频电源10连通的初期，线圈13所产生的磁场逐渐增强，而变化的磁场使靠近陶瓷圆筒5的位置产生容性耦合放电现象，这将导致放电模式的跳变。为此，在陶瓷圆筒5的底部设有朝向其中心轴线方向突出的凸台4，并在凸台4上设置由阻性材料制作而成的屏蔽装置(法拉第屏蔽)7。屏蔽装置7为一圆柱状壳体结构，其设置在陶瓷圆筒5的内壁。

在使用过程中，由于屏蔽装置与陶瓷圆筒5轴向平行，其与线圈13所产生的磁场会存在较大的切割面积，磁场在屏蔽装置内产生巨大的涡流，使得磁场能量转换为大量的热。这不仅导致屏蔽装置温度过高，而且还造成磁场能量的浪费，增加设备的运行成本。为此，目前有些设备采用水冷装置来降低屏蔽装置的温度，但这仅是一种补救措施，并未从根本上消除磁场能量向热量的转换，而且还增加了设备的制造和运行成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对电感耦合等离子体设备中存在的上述缺陷，提供一种屏蔽装置，其与磁场的切割面积小，从而可以减少磁场能量的损失，同时降低屏蔽装置的温度。

此外，本发明还提供一种加工屏蔽装置的方法，通过该方法加工出的屏蔽装置可以减小与磁场的切割面积，从而可以减少磁场能量的损失，并降低屏蔽装置的温度。

另外，本发明还提供一种用于加工屏蔽装置的加工设备，该设备加工的屏蔽装置与磁场的切割面积小，从而可以减少磁场能量的损失，并降低屏蔽装置的温度。

此外，本发明还提供一种半导体设备，该半导体设备中屏蔽装置与磁场的切割面积小，可以减少磁场能量的损失，而且制造和使用成本低。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种屏蔽装置，包括壳体，壳体上设有多个通孔，所述壳体的侧壁曲线与所述壳体所置磁场中的磁力线平行。

其中，所述壳体为中空的双曲线体。

其中，所述多个通孔在所述壳体的侧壁上对称设置。

本发明还提供一种加工屏蔽装置的方法，包括以下步骤：获取磁场中一个截面上磁场分布的侧视图；选取所述侧视图中一条磁力线作为加工参照对象；依据所述加工参照对象加工屏蔽装置，以使所述屏蔽装置的侧壁曲线与所述磁力线相平行。

其中，通过有限元软件获取得到所述磁场分布侧视图。

本发明还提供一种用于加工屏蔽装置的加工设备，包括：获取单元，用于获取磁场中一个截面的磁场分布侧视图；选择单元，用于从所述磁场分布侧视图中选取一条磁力线作为加工参照对象；加工单元，依据所述加工参照对象来加工屏蔽装置，并使所述屏蔽装置的侧壁曲线与所述磁力线相平行。

其中，所述获取单元通过有限元软件获取所述磁场分布侧视图。

其中，所述加工单元为数控加工机床。

本发明还提供一种半导体设备，包括反应腔室、线圈以及屏蔽装置，所述线圈环绕所述反应腔室的外侧设置，所述屏蔽装置套设在所述反应腔室内，所述屏蔽装置采用本发明提供的所述屏蔽装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的屏蔽装置，由于其侧壁曲线与其所置磁场中的磁力线平行，因此当磁场发生变化时，可减小屏蔽装置与磁场的切割面积，减少磁场在屏蔽装置内的涡流，从而可以减少、甚至消除磁场能量向热量的转换，这不仅可以减少磁场能量的损失，而且还可以彻底解决屏蔽装置温度较高的问题。