[发明专利]一种离子束刻蚀系统的真空测量工具的保护装置

说明书

本发明公开了一种离子束刻蚀系统的真空测量工具的保护装置，所述离子束刻蚀系统包括反应腔体和用于测量反应腔体的内部真空度的真空测量工具，所述反应腔体壁上设置有通气接口，所述真空测量工具连接在通气接口上；所述保护装置包括塞在通气接口内的金属颗粒吸附块，还包括设置在金属颗粒吸附块外壁与通气接口之间的卡环；所述卡环上开设有若干通气孔。本发明通过金属颗粒吸附块和卡环，阻隔了固体颗粒和离子束经通气接口进入真空测量工具；卡环上设置有若干通气孔，保证真空测量工具和反应腔体通气。同时强磁铁材质的金属颗粒吸附块可吸附金属颗粒，保证了金属颗粒不会经通气孔穿过。本发明通过法兰安装固定，便于拆装清洗维修。

技术领域

本发明属于半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种离子束刻蚀系统的真空测量工具的保护装置。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中，刻蚀工艺是众多工艺中最频繁被采用和出现的。

随着芯片关键结构从平面转向3D结构（例如：逻辑器件中的FinFET结构）、先进存储器结构（例如：磁存储器（MRAM）和阻变存储器（ReRAM）这些器件结构对刻蚀工艺要求的精确度、重复性及工艺质量要求的越来越高；同时MRAM这些器件制造过程中，有许多种特殊的金属材料及金属化合物材料需要使用刻蚀工艺；另外在等离子体刻蚀工艺过程中产生的刻蚀反应副产物大部分也是金属或者富含金属的薄膜，以及部分刻蚀工艺过后的图形侧壁不陡直也需要工艺来补充修饰。通过实验观察发现离子束刻蚀过程中的离子溅射对以上三种问题可以进行极大的改进。

离子束刻蚀是利用具有一定能量的离子轰击材料表面，使材料原子发生溅射，从而达到刻蚀目的。把Ar，Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。离子束刻蚀的优点是方向性好，各向异性，陡直度高；分辨率高，可达到0.01µm；不受刻蚀材料限制（金属和化合物，无机物和有机物，绝缘体和半导体即可）；刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形轮廓。由于离子束刻蚀对材料无选择性，对于那些无法或者难以通过化学研磨、电介研磨难以减薄的材料，可以通过离子束来进行减薄。另外，由于离子束能逐层剥离原子层，所以具有的微分析样品能力，并且可以用来进行精密加工。

在离子束刻蚀系统中，刻蚀过程中的腔体内的真空状态需要随时监控，以保证设备及气路模块处在正常工作的状态，因此在腔体壁上连接有真空测量装置，且在离子束发散刻蚀过程中，真空测量装置内部与腔体内部真空直接接触，以便即时测量监控。真空测量装置的位置一般位于离子束发散角内，因此在刻蚀过程中离子束发射会进入到真空测量装置内部，破坏测量电路，导致真空规等损坏无法使用，提高了更换的频率，成本消耗过高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种离子束刻蚀系统的真空测量工具的保护装置，防止离子束刻蚀系统工作过程中对安装离子束刻蚀系统上的真空测量工具造成损伤，降低离子束刻蚀系统的真空测量工具的故障率。

技术方案：本发明提出一种离子束刻蚀系统的真空测量工具的保护装置，所述离子束刻蚀系统包括反应腔体和用于测量反应腔体的内部真空度的真空测量工具，所述反应腔体壁上设置有通气接口，所述真空测量工具连接在通气接口上；所述保护装置包括设置在通气接口处的透气性阻隔装置，所述透气性阻隔装置阻隔固体颗粒和离子束进入真空测量工具。

进一步，所述透气性阻隔装置塞在通气接口内阻隔固体颗粒和离子束通过；所述透气性阻隔装置上设置有若干通气孔；并且所述透气性阻隔装置包括强磁铁材质的金属颗粒吸附块。

进一步，所述透气性阻隔装置还包括设置在金属颗粒吸附块外壁与通气接口之间的卡环；所述若干通气孔开设在卡环上。

进一步，所述反应腔体的通气接口的一端与真空测量工具的一端可拆装活动连接。

进一步，所述卡环内侧壁设置有凹槽；所述金属颗粒吸附块的外壁设置有凸台，所述凸台嵌入连接在凹槽内；