馈入结构、上电极组件以及物理气相沉积腔室和设备的利记博彩app

本公开涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种馈入结构、上电极组件以及物理气相沉积腔室和设备。

背景技术：

随着半导体14/16纳米工艺的发展，tin高密度膜开发已经成为tin硬掩膜pvd设备研发的重点技术。为获得质量更好的tin薄膜，需要在耙材上同时加直流功率与甚高频射频功率，其中甚高频(veryhighfrequency，vhf)是指由30mhz到300mhz的频带。耙材上的直流负压能够在磁场的辅助下，离化气体产生等离子体，并吸引正离子轰击耙材进行溅射沉积，甚高频射频功率的引入能够进一步促进气体离化率，有利于生成更加致密的薄膜。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，提供了一种馈入结构，用于物理气相沉积设备，包括：引入杆，接收功率；引入板，耦接至所述引入杆；以及多个分配杆，所述多个分配杆围绕所述引入杆的轴线均匀分布，并且每个分配杆的一端耦接到所述引入板，另一端向靶材提供功率。

在本公开的一些实施例中，所述引入杆、所述引入板和所述靶材同轴设置。

在本公开的一些实施例中，所述引入板开有关于其中心对称的多个孔。

在本公开的一些实施例中，所述多个孔包括多圈圆孔，各圈圆孔数量相同，沿所述引入板中心至边缘的方向，所述圆孔的半径递增。

在本公开的一些实施例中，所述分配杆的直径不小于10mm。

根据本公开的另一个方面，提供了一种上电极组件，包括：如任一上述馈入结构；还包括：射频电源和/或直流电源，耦接所述引入杆。

在本公开的一些实施例中，还包括：支撑座，一端支撑所述引入板，另一端可固定所述靶材，所述多个分配杆设置在所述支撑座内并可耦接所述靶材；磁控管轴承座，安装于所述支撑座，用于将沿第一轴线的外部驱动转换为沿第二轴线的输出驱动，所述第一轴线偏离所述引入杆的轴线。

在本公开的一些实施例中，所述支撑座包括：支撑壁以及设置于支撑壁内部的隔段层；所述支撑壁的一端支撑所述引入板而形成第一腔体，另一端可固定到靶材而形成第二腔体；所述磁控管轴承座设置于所述第一腔体，包括：输入轴，沿所述第一轴线接收所述外部驱动；输出轴，穿过所述隔段层伸入所述第二腔体，沿所述第二轴线输出所述输出驱动，所述第二轴线与所述引入杆的轴线重合；所述上电极组件还包括：磁控管装配体，设置于所述第二腔体，安装于所述磁控管轴承座的输出轴。

在本公开的一些实施例中，还包括：电机，位于所述第一腔体外，连接所述磁控管轴承座的输入轴；所述磁控管轴承座的输入轴穿过所述引入板。

在本公开的一些实施例中，还包括：电机，位于所述第一腔体，被屏蔽结构包覆，连接所述磁控管轴承座的输入轴。

在本公开的一些实施例中，所述支撑座包括：支撑壁以及设置于支撑壁一端的支撑盖；所述支撑盖支撑所述引入板，支撑壁另一端可固定到靶材而形成一腔体；所述磁控管轴承座设置于所述腔体，被防水结构包覆，包括：输入轴，沿所述第一轴线接收所述外部驱动；输出轴，穿过所述隔段层伸入所述第二腔体，沿所述第二轴线输出所述输出驱动，所述第二轴线与所述引入杆的轴线重合；所述上电极组件还包括：磁控管装配体，设置于所述腔体，安装于所述磁控管轴承座的输出轴。

在本公开的一些实施例中，还包括：电机，位于所述腔体外；所述磁控管轴承座的输入轴依次穿过所述支撑盖和引入板，所述电机连接所述磁控管轴承座的输入轴。

在本公开的一些实施例中，还包括：电机，位于所述腔体，被防水结构包覆，连接所述磁控管轴承座的输入轴。

在本公开的一些实施例中，还包括：屏蔽罩，置于所述支撑座的外围；屏蔽板，设置于所述屏蔽罩顶端，通过绝缘垫块固定于所述引入板的顶面，所述引入杆从其穿过。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种物理气相沉积腔室，包括：腔室本体，上电极组件，设置于所述腔室本体顶部，所述上电极组件采用如任一上述上电极组件。

根据本公开的另一个方面，还提供了一种物理气相沉积设备，包括上述物理气相沉积腔室。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本公开实施例馈入结构的结构示意图。

图2是本公开实施例馈入结构的引入板的结构示意图。

图3是本公开实施例的上电极组件的简化示意图。

图4是本公开实施例的上电极组件的剖面结构图。

图5是本公开实施例上电极组件的馈入结构和支撑座的剖面结构图。

图6是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。

图7是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。

图8是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。

图9是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。

具体实施方式

以下将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

射频(rf)功率和/或直流(dc)功率一般通过馈入结构提供给靶材。当采用60mhz或40mhz甚高频射频电源及直流电源进行工艺时，电源的电压及电流的引入方式及其在靶材上分布的均匀性会直接影响溅射沉积出的薄膜的厚度均匀性。现有的物理气相沉积(pvd)设备的馈入结构，由于靶材轴线的位置一般被上电极组件的磁控管轴承座所占据，导致电源功率的引入不得不偏置处理，电源功率只能从非靶材轴线位置输入，影响了溅射出的薄膜厚度均匀性。同时，馈入结构通常采用薄板状零件，这种结构阻抗较大，容易导致功率的浪费。当采用较高频率的rf电源时，这种偏置和阻抗的影响更加突出，因此现有的偏置馈入的方式不再适合，需要进行改进。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

图1是根据本公开一实施例的馈入结构的结构示意图，该馈入结构作为上电极组件的一个部件，用于将电源功率均匀提供给靶材，以实现靶材的均匀溅射。

如图1所示，馈入结构包括引入杆301、引入板302和多个分配杆304。引入杆301的一端用于耦接电源，另一端耦接引入板302，多个分配杆304围绕引入杆301的轴线均匀分布，并且每个分配杆的一端耦接引入板302，另一端用于耦接靶材100，优选的：靶材的轴线101与引入杆301和引入板302的轴线重合，三者同轴设置。

本实施例馈入结构的引入杆301沿引入板302的轴线耦接引入板302，当进行工艺时，电源功率沿引入杆301馈入引入板302的中心，并由引入板302的中心均匀分散至引入板302的边缘。多个分配杆304围绕引入杆301的轴线均匀分布，也就是围绕引入板302的轴线均匀分布，则电源功率由引入板302的边缘均匀分配给各个分配杆304。优选的：各个分配杆同样也是围绕靶材的轴线101均匀分布的，则分配杆304将电源功率均匀分配给靶材100。

在图1中，馈入结构包括6个分配杆，但这只是示例性说明，在其他示例中，分配杆的数量可以根据需要进行设置，例如但不限于8个、12个、16个、24个等。

在图1中，引入板302的轴线与引入杆301和靶材的轴线101也是重合的。但本公开实际上并不限于此，例如，引入板302与靶材100的形状、尺寸有可能并不一致，二者位置有可能并不完全正对。在这种情况下，引入板302的轴线与引入杆301和靶材的轴线101可能并不重合，但引入杆301和靶材的轴线101保持重合，且多个分配杆304围绕引入杆301和靶材的轴线101均匀分布，这样同样可以实现将电源功率均分分配至靶材100。

传统的馈入结构，当组装于上电极组件后，由于上电极组件的磁控管轴承座占据引入板和靶材的轴线位置，导致引入杆的位置不得不偏置处理，这种“偏置馈入、磁控中心”的结构会影响溅射薄膜厚度的均匀性。而本实施例的馈入结构，其引入杆中心馈入，分配杆围绕引入杆的轴线均匀分布，实现功率的均匀分配。优选的：靶材的轴线与引入杆的轴线相重合，可以将功率均匀传输至靶材。

图2是本公开实施例的引入板的结构示意图。如图2所示，引入板包括沿引入板径向同心排列的多圈圆孔309，每圈有相同数量的多个圆孔。沿引入板半径增大方向，各圈圆孔的直径渐增。每一圈上的圆孔沿着圆周方向均匀排列，各圈上的圆孔沿着径向彼此对准。

引入板的上述多个圆孔构成的形状类似于“星系状”，引入板可以称作“星系状”圆板。在图2中，引入板包括三圈圆孔，每圈圆孔包括六个圆孔，但这仅是示例性说明，圆孔的圈数、每圈圆孔的个数、圆孔的大小可以根据需要进行设置。馈入结构的外周一般会由屏蔽结构包覆，以消除电源功率对外部的影响。开有圆孔的引入板一方面可以减小引入板与屏蔽结构之间的容抗，降低功率耗损，减小功率的浪费；另一方面，便于对引入板的安装且造型美观。

图2仅是给出了一种引入板的示例，但本实施例并不限于此。本实施例对孔的形状和排列方式不做限定。实际上，只要引入板开有关于其中心对称的多个孔，即可达到减小容抗，降低功耗的效果。

本公开另一实施例的提供了一种上电极组件，图3是该实施例的上电极组件的简化示意图，图4是该实施例的上电极组件的剖面结构图。该实施例的上电极组件包括上述实施例的馈入结构，用以实现对靶材的均匀溅射。

参见图3和图4，该实施例的上电极组件包括：支撑座、馈入结构、屏蔽组件、磁控管组件、驱动组件和电源组件。

支撑座为整个上电极组件提供结构支撑。支撑座可以采用绝缘材料制成，包括支撑壁200及其内部设置的隔段层201，隔段层201将支撑壁分为上下两段。当进行溅射沉积工艺时，将靶材100固定于支撑壁200的下端，靶材100与隔段层201、支撑壁200的下段形成下腔体。

馈入结构安装于支撑座，具体来说，馈入结构除包括引入杆301、引入板302和多个分配杆304外，还可以包括引入环303，和导出环305。

引入板302通过引入环303固定于支撑座200的上端，与隔段层201、支撑座200的上段形成上腔体。多个分配杆304设置于支撑壁200内部，并且沿支撑壁周向均匀分布，其上端通过引入环303耦接引入板302。导出环305例如通过螺钉固定于支撑壁200的下端，并与分配杆304下端耦接，靶材100例如通过螺钉与导出环305固定，经导出环305耦接分配杆304，从而耦接至整个馈入结构。沿引入杆301馈入引入板302的电源功率经引入环303、分配杆304和导出环305均匀分配至靶材100。导出环305与支撑壁200的下端之间、以及导出环305与和靶材100之间例如通过密封圈密封，使下腔体密封。

电源组件可以为上电极组件提供射频功率。例如，电源组件包括射频电源和射频匹配器701，射频匹配器701安装于射频匹配器安装板702上，其连接射频电源，射频电源发出的射频功率经射频匹配器701进行阻抗匹配后引入馈入结构的引入杆301。在一示例中，射频匹配器701可以通过伸出的射频引入板实现与引入杆301的即插即拔连接。

电源组件还可以包括直流电源。直流电源也耦接馈入结构的引入杆301，从而直流功率也可经馈入结构引入靶材100。与射频功率类似，直流功率经引入杆301引入至引入板302，并经分配杆304均匀分配到靶材100上。本实施例的上电极组件，不仅可以实现射频功率的均匀引入，还可以实现直流功率在靶材上分布的均匀性，可以进一步提高溅射沉积出的薄膜的均匀性。

屏蔽组件用以进行电磁屏蔽。屏蔽组件包括屏蔽罩401、屏蔽板402和射频屏蔽罩403。屏蔽罩401置于支撑壁200的外围，屏蔽板402例如通过螺钉固定于屏蔽罩401顶端，二者之间可以使用例如射频垫片(rfgasket)增强导电连接，以限定一屏蔽空间。引入杆301穿过屏蔽板402耦接射频匹配器701，并被射频屏蔽罩403包覆。该屏蔽组件包覆整个馈入结构，屏蔽射频功率，避免影响其他部件工作。同时，屏蔽板402通过绝缘垫块404固定于引入板302顶面，绝缘垫块404具有一定厚度，使得引入板302与屏蔽板402之间相距一定距离。由于引入板302开有多个圆孔，因而减小了引入板与屏蔽板之间的容抗，降低了功率耗损，减小了功率的浪费。屏蔽板402顶面还对称安装有四个开盖机构连接件902，用于安装开盖支架。

磁控管组件可以提供电磁场。例如，磁控管组件包括磁控管轴承座501和磁控管装配体502。磁控管轴承座501相对于靶材的轴线101偏置于上腔体中。具体来说，磁控管轴承座501位于上腔体中，例如通过螺钉固定于隔段层201上，其具有输出轴和输入轴，其输出轴沿靶材的轴线101穿过隔段层201伸入下腔体，输出轴与隔段层201例如通过密封圈密封。磁控管装配体502位于下腔体，并安装于磁控管轴承座501的输出轴。磁控管轴承座501的输入轴沿偏离靶材轴线101的轴线依次穿过引入板302和屏蔽板402，以便耦接驱动组件。

驱动组件可以驱动磁控管组件。例如，驱动组件包括电机601和滤波盒602。电机601置于滤波盒602中，并通过键连接磁控管轴承座501的输入轴。滤波盒602、射频匹配器701、射频匹配器安装板702和射频屏蔽罩403之间例如通过螺钉安装在一起，并通过例如弹性铜片增强导电连接，射频屏蔽罩403安装于屏蔽板402，并通过例如弹性铜片增强导电连接。

上电极组件还包括去离子水管路901。下腔体中充满去离子水，去离子水管路901穿过屏蔽板402、引入板302与隔断层201，将下腔体与外界连通，形成去离子水回路。

采用上述实施例馈入结构的上电极组件，由于馈入结构的引入杆占据了上电极组件的中心位置，因此将磁控管组件的位置偏置以避免对馈入结构产生影响。本实施例的支撑座采用双层结构，磁控管轴承座501的输入轴和输出轴不同轴，输出轴仍位于靶材的轴线101，输入轴偏离靶材的轴线101，电机601通过磁控管轴承座501带动磁控管装配体502旋转。这种“中心馈入、磁控偏置”的结构即保证了电源功率在靶材上分布的均匀性，也不影响磁控管组件的正常工作。

在一个示例中，如图4所示，磁控管轴承座501的输入轴沿偏离靶材轴线的轴线连接电机601。在此，偏离靶材轴线的轴线是指沿靶材径向与靶材轴线101相距一段距离、与靶材轴线101平行的轴线。但本公开并不限于此，在其他示例中，偏离靶材轴线的轴线也可以是由靶材轴线延伸出的、与靶材轴线具有一定夹角的轴线。

同时，由于屏蔽板通过绝缘垫块固定于引入板顶部，引入板与屏蔽板之间的距离较大，二者正对面积较小，因此可以降低射频功率的耗损，减小功率的浪费。

图5是根据本实施例上电极组件的馈入结构和支撑座的剖面结构图。参见图5，引入杆301与引入板302之间通过螺钉安装，二者之间还设置有射频垫片以增强导电连接。引入板302开有定位孔，绝缘垫块404底面具有突起的定位销钉，定位销钉与定位孔配合定位，并通过螺钉固定。绝缘垫块404顶面也具有突起的定位销钉，定位销钉用于定位和固定屏蔽板402。引入环303与引入板302之间通过螺钉安装，并通过二者之间的射频垫片306增强导电连接。分配杆304穿过支撑壁200的通孔，沿支撑壁200整周均匀布置，其上端开有内螺纹，通过引入螺钉307固定安装在引入环303上，其下端开有外螺纹，安装在导出环305的螺纹孔中，导出环305与支撑壁200下端之间具有密封圈308。分配杆304中间部位加工有两个平面槽，用于安装时扳手夹持，方便对其组装与拆卸。分配杆304为金属螺杆，材料例如为铜，直径为10mm或更大，大截面的金属螺杆可以减小传输路径的阻抗，降低功率耗损，减小功率浪费。

支撑壁200底端还设置有合盖定位销202，其通过定位销螺钉203固定安装于支撑壁200上，合盖定位销202用于上电极组件合盖于反应腔室时的定位。

再参照图4，本实施例的上电极组件还包括光电检测组件，用于检测磁控管装配体502的旋转状态。例如，光电检测组件包括反射板801和光电传感器802。

反射板801安装于磁控管装配体502朝向隔段层201的表面，光电传感器802安装于屏蔽板402，与反射板801位置对应，在隔段层201和引入板302的对应位置开有透明石英窗803。反射板801、透明石英窗803、光电传感器802形成光电传感通路，检测磁控管装配体502的旋转状态。

图6是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。在以下描述中，为了达到简要说明的目的，上述实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

参见图6，在该实施例中，电机601也设置于上腔体中，固定于隔段层201上。上腔体还设置一屏蔽结构603，固定于隔段层201上，将电机601包覆，用于屏蔽射频功率和直流功率对电机601的干扰。电机601连接磁控管轴承座的输入轴。该实施例中，磁控管轴承座501和电机601均设置于上腔体，可以减少外置部件的数量，减小上电极组件的整体体积，节省空间。

图7是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。在以下描述中，为了达到简要说明的目的，上述实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

参见图7，支撑座为单腔体结构，包括支撑壁200、以及固定于支撑壁顶端的支撑盖204。引入板302通过引入环303固定于支撑盖204上，靶材100通过导出环305固定于支撑壁200底端，靶材100与支撑壁200、支撑盖204形成密封的腔体。腔体中充满去离子水，去离子水管路901穿过引入板302和屏蔽板402，连通外界与腔体，形成去离子水回路。

磁控管轴承座501设置于腔体中，固定于支撑盖204。腔体还设置一防水结构503，固定于支撑盖204，将磁控管轴承座501包覆，用于防水。腔体中的磁控管装配体502安装于磁控管轴承座的输出轴，磁控管轴承座的输入轴沿偏离所述引入杆轴线的方向依次穿过支撑盖204、引入板302和屏蔽板402，电机601连接磁控管轴承座的输入轴，经磁控管轴承座501驱动磁控管装配体502旋转。该实施例中，支撑座采用单腔体结构，支撑座的体积可以一定程度缩小，从而减小上电极组件的整体体积，结构更紧凑，节省空间。

图8是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。在以下描述中，为了达到简要说明的目的，上述实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

参见图8，与以上图7描述的实施例不同之处在于，电机601也设置腔体中，固定于支撑盖204，被防水结构包覆，连接磁控管轴承座501的输入轴。磁控管轴承座501和电机601均设置于腔体中，可以减少外置部件的数量，进一步减小上电极组件的整体体积，节省空间。

图9是根据本公开另一实施例的上电极组件的剖面结构图。在以下描述中，为了达到简要说明的目的，上述实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

如图9所示，本实施例的上电极组件还包括磁感应式检测组件，用以代替光电检测组件，用于检测磁控管装配体502旋转状态。例如，磁感应式检测组件包括磁铁804和磁性接近开关805。磁铁804安装于磁控管装配体502的边缘，磁性接近开关805安装于支撑壁200外侧，当磁控管装配体502旋转时，磁铁804与磁性接近开关805之间的距离随磁铁804的旋转而发生周期改变，两者接近时磁性接近开关805发出信号，检测磁控管装配体502的旋转状态。

本公开另一实施例还提供了一种物理气相沉积腔室，包括反应腔室和上述实施例的上电极组件，上电极组件设置于所述腔室本体顶部，反应腔室内设有基片支撑部件，用于放置基片，基片与靶材位置相对。上电极组件对靶材进行溅射，溅射的材料沉积到基片，在基片上形成均匀薄膜。

本公开另一实施例还提供了一种物理气相沉积设备，包括上述物理气相沉积腔室，以及载入/载出腔室和传输腔室。载入/载出腔室用于加载基片，传输腔室设置于物理气相沉积腔室和载入/载出腔室之间，用于将载入/载出腔室的基片传输至物理气相沉积腔室。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。