等離子體反應(yīng)腔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體反應(yīng)腔。該等離子體反應(yīng)腔包括：腔體、內(nèi)襯、卡盤和進(jìn)氣裝置，所述內(nèi)襯位于所述腔體的內(nèi)部，所述內(nèi)襯包括底壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁與所述腔體之間具有一定距離，所述底壁上設(shè)置有底壁開孔，所述側(cè)壁上設(shè)置有側(cè)壁開孔，所述卡盤位于所述腔體的內(nèi)部且用于放置襯底，所述進(jìn)氣裝置用于向所述腔體內(nèi)部輸入反應(yīng)氣體以產(chǎn)生等離子體，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物通過所述底壁開孔和所述側(cè)壁開孔從所述腔體內(nèi)被抽出。本發(fā)明提供的等離子體反應(yīng)腔增大了反應(yīng)氣體在襯底表面的擴(kuò)散面積，提高了襯底表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而提高了刻蝕工藝的均勻性。
【專利說明】等離子體反應(yīng)腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種等離子體反應(yīng)腔。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，襯底的尺寸越來越大，由原來的200mm逐步發(fā)展到450mm,而關(guān)鍵尺寸卻變得越來越小，為了提高產(chǎn)品的良率，保證各器件之間的一致性，對(duì)工藝環(huán)境的要求就更苛刻?？涛g均勻性是衡量刻蝕工藝在整張襯底上、襯底與襯底之間或者批次與批次之間刻蝕能力的參數(shù)，也是一種衡量刻蝕設(shè)備工藝性能的重要參數(shù)。在刻蝕工藝中，氣體流場(chǎng)的分布是影響刻蝕均勻性的一個(gè)重要參數(shù)。
[0003]目前，通常采用等離子體反應(yīng)腔實(shí)現(xiàn)對(duì)襯底的刻蝕工藝。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中內(nèi)襯的俯視圖，如圖1和圖2所示，該等離子體反應(yīng)腔包括:腔體1、內(nèi)襯、卡盤2、進(jìn)氣裝置10和支架11，內(nèi)襯位于腔體I的內(nèi)部，內(nèi)襯包括底壁3、側(cè)壁4和邊沿結(jié)構(gòu)8，邊沿結(jié)構(gòu)8固定于腔體I的頂部以使內(nèi)襯架設(shè)于腔體I內(nèi)，底壁3上設(shè)置有底壁開孔5，卡盤2位于腔體I的內(nèi)部，進(jìn)氣裝置10設(shè)置于腔體I上方的支架
11上。其中，卡盤2用于放置襯底7，進(jìn)氣裝置10用于向腔體I內(nèi)部輸入反應(yīng)氣體。反應(yīng)氣體在腔體I內(nèi)被激發(fā)為等離子體的形式，呈放射狀擴(kuò)散至襯底7的表面，并與襯底7發(fā)生反應(yīng)。為滿足刻蝕工藝均勻性的要求，可在腔體I的底部可安裝抽真空裝置，抽真空裝置可通過底壁開孔5將反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物從腔體I內(nèi)抽出，以使腔體I內(nèi)的氣體流場(chǎng)達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，從而維持氣體流場(chǎng)在襯底表面分布的均勻性。其中，反應(yīng)后的剩余氣體為未發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)氣體。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，由于僅在內(nèi)襯的底壁上設(shè)置有底壁開孔，因此在對(duì)腔體進(jìn)行抽氣處理時(shí)反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物僅能從底壁開孔中被抽出，使得反應(yīng)氣體在襯底表面上的擴(kuò)散面積較小，降低了襯底表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而降低了刻蝕工藝的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種等離子體反應(yīng)腔，用以提高襯底表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而提高刻蝕工藝的均勻性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子體反應(yīng)腔，包括:腔體、內(nèi)襯、卡盤和進(jìn)氣裝置，所述內(nèi)襯位于所述腔體的內(nèi)部，所述內(nèi)襯包括底壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁與所述腔體之間具有一定距離，所述底壁上設(shè)置有底壁開孔，所述側(cè)壁上設(shè)置有側(cè)壁開孔，所述卡盤位于所述腔體的內(nèi)部且用于放置襯底，所述進(jìn)氣裝置用于向所述腔體內(nèi)部輸入反應(yīng)氣體以產(chǎn)生等離子體，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物通過所述底壁開孔和所述側(cè)壁開孔從所述腔體內(nèi)被抽出。
[0007]可選地，所述內(nèi)襯還包括:設(shè)置于所述側(cè)壁上且向所述側(cè)壁外側(cè)延伸的邊沿結(jié)構(gòu)；[0008]所述邊沿結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述腔體的頂部，以使所述內(nèi)襯架設(shè)于所述腔體上。
[0009]可選地，所述底壁、所述側(cè)壁和所述邊沿結(jié)構(gòu)一體成型。
[0010]可選地，所述側(cè)壁與所述底壁之間呈設(shè)定角度布置。
[0011]可選地，所述設(shè)定角度為90度。
[0012]可選地，所述側(cè)壁為筒狀結(jié)構(gòu)。
[0013]可選地，所述設(shè)定角度大于90度且小于180度。
[0014]可選地，所述側(cè)壁開孔的形狀包括圓形或者方形。
[0015]可選地，所述側(cè)壁開孔在所述側(cè)壁上以多行多列的排列方式均勻排布。
[0016]可選地，所述底壁的中心部位形成一中空結(jié)構(gòu)，所述底壁套在所述卡盤的外部以使所述卡盤位于所述中空結(jié)構(gòu)中。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明提供的等離子體反應(yīng)腔的技術(shù)方案中，由于側(cè)壁上設(shè)置有側(cè)壁開孔，在對(duì)腔體進(jìn)行抽氣處理時(shí)側(cè)壁方向也會(huì)對(duì)腔體內(nèi)的氣體進(jìn)行抽氣處理，因此在對(duì)腔體進(jìn)行抽氣處理時(shí)反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物可以從底壁開孔和側(cè)壁開孔中被抽出，使得反應(yīng)氣體在襯底表面上的擴(kuò)散面積增大，提高了襯底表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而提高刻蝕工藝的均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中內(nèi)襯的俯視圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為圖3中內(nèi)襯的俯視圖；
[0023]圖5為圖3中內(nèi)襯的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明中反應(yīng)氣體的氣體流場(chǎng)的縱向截面圖；
[0025]圖7為圖6中氣體流場(chǎng)的橫向截面圖；
[0026]圖8為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的等離子體反應(yīng)腔進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0029]如圖3所示，該等離子體反應(yīng)腔包括:腔體1、內(nèi)襯、卡盤2和進(jìn)氣裝置10，內(nèi)襯位于腔體I的內(nèi)部，內(nèi)襯包括底壁3和側(cè)壁4，側(cè)壁4與腔體I之間具有一定距離，底壁3上設(shè)置有底壁開孔5，側(cè)壁4上設(shè)置有側(cè)壁開孔6，卡盤2位于腔體I的內(nèi)部，進(jìn)氣裝置10設(shè)置于腔體I的上方。其中，卡盤2用于放置襯底7，進(jìn)氣裝置10用于向腔體I內(nèi)部輸入反應(yīng)氣體以產(chǎn)生等離子體，該反應(yīng)氣體在腔體I內(nèi)被激發(fā)為等離子體的形式，該等離子體擴(kuò)散至襯底7的表面并與襯底7發(fā)生反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)襯底的刻蝕工藝，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物可通過底壁開孔5和側(cè)壁開孔6從腔體I內(nèi)被抽出。其中，反應(yīng)后的剩余氣體為未發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)氣體。[0030]圖4為圖3中內(nèi)襯的俯視圖，圖5為圖3中內(nèi)襯的立體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3、圖4和圖5所示，底壁3的中心部位形成一中空結(jié)構(gòu)9，底壁3可套在卡盤2的外部以使卡盤2位于該中空結(jié)構(gòu)9中。本實(shí)施例中，卡盤2橫截面的形狀為圓形,為使卡盤2與中空結(jié)構(gòu)9相匹配，中空結(jié)構(gòu)9的形狀為圓形。而底壁3的形狀為環(huán)形，底壁開孔5呈放射狀均勻排列于環(huán)形的底壁2上。底壁開孔5的形狀優(yōu)選為長方形。在內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)中，側(cè)壁4與底壁3之間呈設(shè)定角度布置。本實(shí)施例中，設(shè)定角度為90度，也就是說，側(cè)壁4垂直于底壁3，并且側(cè)壁4為筒狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，側(cè)壁4與底壁3可以一體成型。
[0031]可選地，內(nèi)襯還可以包括:邊沿結(jié)構(gòu)8。邊沿結(jié)構(gòu)8設(shè)置于側(cè)壁4上且向側(cè)壁4外偵誕伸。邊沿結(jié)構(gòu)8設(shè)置于腔體I的頂部，以使內(nèi)襯架設(shè)于腔體I內(nèi)。具體地，可以將邊沿結(jié)構(gòu)8固定于腔體I的頂部，底壁3和側(cè)壁4位于腔體I的內(nèi)部，從而使內(nèi)襯架設(shè)于腔體I內(nèi)。側(cè)壁4上開設(shè)有多個(gè)側(cè)壁開孔6，側(cè)壁開孔6的形狀為圓形，側(cè)壁開孔6在側(cè)壁4上以多行多列的排列方式均勻排布。例如:從圖5中可以看出，側(cè)壁開孔6在側(cè)壁4上以3行多列的排列方式均勻排布。在實(shí)際應(yīng)用中，側(cè)壁開孔6的形狀可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，例如:側(cè)壁開孔6的形狀還可以為方形。同時(shí)，為保證抽真空裝置能夠從側(cè)壁開孔6中抽出反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物，側(cè)壁4與腔體I之間具有一定距離，以使側(cè)壁4與腔體I之間形成氣流通道，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物可通過該氣流通道被抽出。其中，優(yōu)選地，底壁3、側(cè)壁4和邊沿結(jié)構(gòu)8 一體成型。
[0032]本實(shí)施例中，等離子體反應(yīng)腔還包括:設(shè)置于腔體I上方的支架11。如圖3所示，支架11可直接固定于邊沿結(jié)構(gòu)8上。進(jìn)氣裝置10設(shè)置于支架11上，并且進(jìn)氣裝置10位于腔體I的中心軸上。本實(shí)施例中，進(jìn)氣裝置10采用噴嘴，由噴嘴將反應(yīng)氣體噴入腔體I內(nèi)部。
[0033]本實(shí)施例中，腔體I的底部可設(shè)置有抽真空裝置(圖中未具體示出)，抽真空裝置與腔體I的底部連通。抽真空裝置可通過底壁開孔5和側(cè)壁開孔6將反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物從腔體I的底部抽出。
[0034]本實(shí)施例中，側(cè)壁4與腔體I的內(nèi)壁之間具有一定距離，即:側(cè)壁4與腔體I的內(nèi)壁之間留有一定空間，該空間形成一氣流通道。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例中的等離子體反應(yīng)腔在腔體1、進(jìn)氣裝置10和卡盤2等部件均保持不變的前提下，對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行改進(jìn)，具體地在內(nèi)襯的側(cè)壁4上開設(shè)側(cè)壁開孔6。這樣當(dāng)抽真空裝置對(duì)腔體I進(jìn)行抽真空處理時(shí)，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物在從底壁開孔5中被抽出的同時(shí)還會(huì)從側(cè)壁4上的側(cè)壁開孔6中被抽出，因此反應(yīng)氣體從進(jìn)氣裝置10進(jìn)入腔體I后會(huì)呈放射狀到達(dá)襯底7的表面，與現(xiàn)有技術(shù)相比，反應(yīng)氣體在襯底7的表面上擴(kuò)散面積更大，氣體流場(chǎng)的均勻性更好，提高了襯底7表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而提聞了刻蝕工藝的均勻性，進(jìn)而提聞了廣品的良率。
[0035]下面通過圖6和圖7對(duì)本發(fā)明中等離子體反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)氣體的氣體流程進(jìn)行詳細(xì)描述。圖6為本發(fā)明中反應(yīng)氣體的氣體流場(chǎng)的縱向截面圖，圖7為圖6中氣體流場(chǎng)的橫向截面圖，如圖1、圖6和圖7所示，進(jìn)氣裝置10將反應(yīng)氣體噴入腔體I內(nèi)部后，在抽真空裝置的作用下反應(yīng)氣體在腔體I內(nèi)部形成氣體流場(chǎng)。如圖6所示，該氣體流場(chǎng)呈放射狀，反應(yīng)氣體從進(jìn)氣裝置10中噴出后的擴(kuò)散角為α，由于本發(fā)明可從側(cè)壁開孔6處抽氣，因此擴(kuò)散角α得到提高。如圖7所示，在進(jìn)氣裝置10與襯底7表面位置之間的距離H保持不變的前提下，襯底7表面位置處氣體流場(chǎng)的半徑R也增大，在半徑為R的流場(chǎng)范圍內(nèi)，越靠近中心位置氣體流場(chǎng)的分布越均勻，因此本發(fā)明通過從側(cè)壁開孔6中抽氣以增大流場(chǎng)半徑R的范圍，從而使得襯底7表面位置處的流場(chǎng)均勻性得到提高。
[0036]本實(shí)施例提供的等離子體反應(yīng)腔的技術(shù)方案中，由于側(cè)壁上設(shè)置有側(cè)壁開孔，在對(duì)腔體進(jìn)行抽氣處理時(shí)側(cè)壁方向也會(huì)對(duì)腔體內(nèi)的氣體進(jìn)行抽氣處理，因此在對(duì)腔體進(jìn)行抽氣處理時(shí)反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物可以從底壁開孔和側(cè)壁開孔中被抽出，使得反應(yīng)氣體在襯底表面上的擴(kuò)散面積增大，提高了襯底表面氣體流場(chǎng)分布的均勻性，從而提高刻蝕工藝的均勻性。本實(shí)施例中的等離子體反應(yīng)腔僅需改變內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)即可達(dá)到提高襯底表面氣體流場(chǎng)分布均勻性的目的，方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0037]圖8為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種等離子體反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，本實(shí)施例中的等離子體反應(yīng)腔與實(shí)施例一的區(qū)別在于:設(shè)定角度大于90度且小于180度。從圖8中可以看出，底壁3水平設(shè)置，側(cè)壁4并非豎直設(shè)置而是傾斜設(shè)置，從而側(cè)壁4與底壁3之間的設(shè)定角度為大于90度且小于180度。優(yōu)選地，設(shè)定角度可以采用135度。
[0038]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，包括:腔體、內(nèi)襯、卡盤和進(jìn)氣裝置，所述內(nèi)襯位于所述腔體的內(nèi)部，所述內(nèi)襯包括底壁和側(cè)壁，所述側(cè)壁與所述腔體之間具有一定距離，所述底壁上設(shè)置有底壁開孔，所述側(cè)壁上設(shè)置有側(cè)壁開孔，所述卡盤位于所述腔體的內(nèi)部且用于放置襯底，所述進(jìn)氣裝置用于向所述腔體內(nèi)部輸入反應(yīng)氣體以產(chǎn)生等離子體，反應(yīng)后的剩余氣體及反應(yīng)副產(chǎn)物通過所述底壁開孔和所述側(cè)壁開孔從所述腔體內(nèi)被抽出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述內(nèi)襯還包括:設(shè)置于所述側(cè)壁上且向所述側(cè)壁外側(cè)延伸的邊沿結(jié)構(gòu)； 所述邊沿結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述腔體的頂部，以使所述內(nèi)襯架設(shè)于所述腔體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述底壁、所述側(cè)壁和所述邊沿結(jié)構(gòu)一體成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述側(cè)壁與所述底壁之間呈設(shè)定角度布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述設(shè)定角度為90度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述側(cè)壁為筒狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述設(shè)定角度大于90度且小于180度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述側(cè)壁開孔的形狀包括圓形或者方形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述側(cè)壁開孔在所述側(cè)壁上以多行多列的排列方式均勻排布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體反應(yīng)腔，其特征在于，所述底壁的中心部位形成一中空結(jié)構(gòu)，所述底壁套在所述卡盤的外部以使所述卡盤位于所述中空結(jié)構(gòu)中。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103811258SQ201210438566
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】聶淼 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司