[发明专利]等离子体腔室及半导体加工设备

说明书

本发明提供一种等离子体腔室，包括腔体、保护筒、基座、卡环和壳体，腔体内还设有壳体；在等离子体腔室进行反应加工时，所述壳体的内表面和所述保护筒的内表面围成第一空间，所述基座和所述卡环位于所述第一空间内；所述基座能够施加射频功率；所述腔体的内表面、所述壳体的外表面和所述保护筒的外表面之间形成第二空间；所述壳体接地，用以对所述第二空间屏蔽来自所述基座和所述卡环上施加的射频功率。本发明还提供半导体加工设备，可以保证位于基座下方的较大空间不会发生起辉，从而可以获得稳定的工艺结果。

技术领域

本发明属于半导体加工设备技术领域，具体涉及一种等离子体腔室及半导体加工设备。

背景技术

等离子体设备被广泛用于当今的半导体、太阳能电池、平板显示等制作工艺中。等离子体设备的类型目前有：直流放电等离子体类型、电容耦合等离子体(CCP)类型、电感耦合等离子体(ICP)类型以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。目前，等离子体被广泛应用于物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀以及等离子体化学气相沉积(PECVD)中。

PVD的主要原理是：在阴极(即靶)上施加负电压，当真空室体内达到适当的环境(或条件)进行起辉辉光放电产生等离子体，等离子体中的带正电的气体原子(离子)受到带负电的靶表面的吸引，对负电位的靶撞击，使得靶上的原子从靶表面崩射出来并沉积在基片上，从而形成了一层非常薄的、原子依次排列的膜层。

图1为现有PVD腔室的结构示意图，请参阅图1，该PVD腔室包括腔体1、保护筒2、基座3、卡环4、基座保护罩5。其中，基座3位于腔体1内，用于承载基片；保护筒2的下端位于腔体1内，且形成有朝向筒内部延伸的环形悬臂21，该环形悬臂与基座3的侧壁之间有一定间隙；卡环4的内环部分叠压位于基座3上的基片S的边缘区域，外环部分叠压在环形悬臂上，环形悬臂21和卡环4的位置关系如图2所示，在环形悬臂21上设置有朝向卡环4设置的环形挡墙，卡环4的下表面设置有两个朝向环形悬臂21设置的环形挡墙，环形悬臂21上的环形挡墙在卡环4的两个环形挡墙之间对卡环4支撑，环形悬臂21和卡环4之间的环形壁会形成“迷宫结构”，图2中箭头表示工艺气体在迷宫结构中的传输路径，从图2可知，构成该“迷宫结构”的环形壁可将较多的等离子体阻挡，因而可很好地避免基座3上部空间和下部空间导通，也就很好地降低起辉现象发生的可能性；在保护筒3的上端设置有靶材6，在工艺时，靶材6上施加负电压，腔体内充工艺气体，通过起辉形成等离子体轰击靶材6，将靶材6上的原子崩射出来并沉积在晶片上，从而完成镀膜工艺。为了更好的控制靶材6上的原子的运动轨迹，使其尽可能的竖直运动，可在基座3上施加一个射频偏压RF，基座保护罩5的作用除了承托基座3之外，还会通过接地的方式屏蔽RF，避免基座3下方的下部空间起辉。

在实际应用中，采用上述PVD腔室在实际应用中会存在以下问题：虽然基座保护罩5能够在一定程度上避免下部空间起辉，但是，偶尔还会出现下部空间起辉。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种等离子体腔室和半导体加工设备，可以保证位于基座下方的较大空间不会发生起辉，从而可以获得稳定的工艺结果。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种等离子体腔室，包括腔体、保护筒、基座及卡环，所述腔体内还设有壳体；在所述等离子体腔室进行反应加工时，所述壳体的内表面和所述保护筒的内表面围成第一空间，所述基座和所述卡环位于所述第一空间内；所述基座能够施加射频功率；所述腔体的内表面、所述壳体的外表面和所述保护筒的外表面之间形成第二空间；所述壳体接地，用以对所述第二空间屏蔽来自所述基座和所述卡环上施加的射频功率。

优选地，所述壳体为一端封闭一端开口的套筒件；所述壳体的开口朝向所述保护筒的底部设置。

优选地，所述壳体与所述基座的底部固定，能随所述基座升降而升降；所述壳体的内侧壁与所述保护筒的外侧壁之间存在预设间隙，所述预设间隙用于阻挡等离子体进入所述第二空间且保证所述壳体顺利在所述保护筒的侧壁外侧随着所述基座升降。