CN101206999B - 内衬及包含该内衬的反应腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内衬及包含该内衬的反应腔室，内衬的底面开有多个气孔，内衬的底面一侧高于另一侧，为阶梯型结构。反应腔室的出气口设于内衬的底面较高一侧的下方。使内衬在靠近出气口的一侧其底面到反应腔室的底面的距离要高于另一侧的内衬底面到反应腔室底面的距离，可以平衡由于抽气腔室带来的气体流速的不均匀性。改善了气体在反应腔室内部的分布均匀性，使得在晶片表面上各点的刻蚀速率更加相近，很好的控制从晶片中央到边缘的刻蚀速率和均匀性。主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。

Description

内衬及包含该内衬的反应腔室
技术领域
本发明涉及一种半导体加工设备部件，尤其涉及一种反应腔室及其内衬。
背景技术
半导体晶片加工包括金属层、介电层和半导体材料层的化学气相沉积(CVD)，这样的沉积处理包括对这些层的刻蚀、光刻胶掩膜层的抛光等等。在刻蚀的情况中，等离子体刻蚀通常用于刻蚀金属层、介电层和半导体材料。
等离子刻蚀机主要是在反应腔室中利用等离子体对晶片进行物理及化学反应而工作的。在低压下，工艺气体在射频功率的激发下，产生电离形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成的，反应腔室中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团与被刻蚀物质表面产生化学反应并形成挥发性的反应生成物。反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出反应腔室。
在对晶片进行刻蚀的过程中，晶片刻蚀的均匀性是刻蚀工艺的一个极其重要的指标，而与该指标密切相关的是工艺气体进入反应腔室后形成的气流分布情况。
如果反应腔室内的气体分布不均匀，则将导致在腔室内部的晶片表面上的刻蚀速率和均匀性有较大的变化，影响最终的刻蚀效果。目前晶片的尺寸从100mm增加到300mm，反应腔室的体积也相应的增大，这使得要想向反应腔室提供更加均匀的气体分布更加困难。气体分布的不均匀会使晶片的中央部位与周围部位的刻蚀速率与均匀性有很大的差别。
如图1所示，是目前大多数半导体刻蚀设备的反应室腔室的结构。包括进气口1、石英盖2、内衬3、反应腔室4、抽气腔室5、出气口6、静电卡盘7、聚焦环8，静电卡盘7上可放置被刻蚀晶片9。内衬3覆盖在反应腔室内部表面防止刻蚀生成物污染反应腔室，内衬3的底部加工许多气孔10供工艺气体的流动，工艺气体从进气口1进入反应腔室4内经过分布在内衬3上的气孔10向下流，然后通过出气口6进入抽气腔室5流出，这些气孔10均匀的呈环形分布在静电卡盘7周围的内衬3的底部，限制着工艺气体在反应腔室4内的流动途径。静电卡盘7吸附晶片9，起着固定晶片9的作用。圆形的聚焦环8保护着其它零部件，防止受到等离子体的轰击。
此反应腔室的结构特点是进气口1和出气口6分别位于反应腔室4的两侧。在此系统中抽气装置抽出反应腔室4内的气体使反应腔室4内形成低压。由于内衬3上的气孔10相对于反应腔室4的出气口6的距离有远近之分，从而使得距离出气口6远的气孔10处气体流导大于距离出气口6近的气孔处气体流导。流导小的地方可以使气体更加容易的流出反应腔室4的出气口6，而流导大的地方气体将不易流出反应腔室4的出气口6，因此工艺气体进入反应腔室4后在静电卡盘7表面上方的分布不具有轴对称性，在静电卡盘7表面上变化较大，致使形成的反应基团与被刻蚀物质表面发生的化学反应速度差异较大，最终导致刻蚀速率的不均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种内衬，及包含该内衬的反应腔室。该内衬既能保护反应腔室壁、又能使反应腔室内的气体分布均匀。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的内衬，内衬的底面开有多个气孔，所述内衬的底面的一侧高于另一侧。
所述内衬的底面为阶梯型结构。
所述内衬的底面为一阶阶梯型结构，包括高阶底面和低阶底面。
所述高阶底面与低阶底面的分界线构成的夹角为60～300°。
所述内衬的底面为多阶阶梯型结构。
所述内衬的底面为倾斜型平面结构。
所述内衬的底面为倾斜型弧面结构。
本发明的反应腔室，反应腔室的壁上设有进气口、出气口，所述反应腔室内设有上述内衬，所述出气口设于内衬的底面较高一侧的下方。
所述的出气口设于反应腔室的侧壁上。
所述的出气口设于反应腔室的底壁上。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的内衬及包含该内衬的反应腔室，由于内衬在靠近出气口的一侧其底面到反应腔室的底面的距离要高于另一侧的内衬底面到反应腔室底面的距离，可以平衡由于抽气腔室带来的气体流速的不均匀性。改善了气体在反应腔室内部的分布均匀性，使得在晶片表面上各点的刻蚀速率更加相近，很好的控制从晶片中央到边缘的刻蚀速率和均匀性。既能保护反应腔室壁、又能使反应腔室内的气体分布均匀。
本发明主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
附图说明
图1为现有技术中反应腔室及其内衬的结构示意图；
图2为本发明的反应腔室及其内衬的结构示意图；
图3为本发明的内衬的平面结构示意图。
具体实施方式
本发明的内衬主要用于对反应腔室的壁进行保护，这里所说的反应腔室主要指半导体晶片加工设备的反应腔室，也可以是其它的腔室。
其较佳的具体实施方式如图2所示，内衬3的底面开有多个气孔10，所述内衬3的底面的一侧高于另一侧，即内衬3的底面为一边高一边低的状态。
内衬的底面可以设计为阶梯型结构，也可以设计为倾斜型平面结构，也可以设计为倾斜型弧面结构，也可以是其它的结构。
当设计为阶梯型结构时，可以为一阶阶梯型结构，也可以为二阶、三阶、或多阶阶梯型结构。
其中优选一阶阶梯型结构，包括高阶底面和低阶底面。
如图3所示，高阶底面与低阶底面最好从底面的中心处分界，这样高阶底面与低阶底面均为扇形，高阶底面与低阶底面的扇形分界线构成的夹角最好为60～300°，可以为60、80、100、150、180、230、280、300°等优选角度。
高阶底面与低阶底面的分界线可以不设计成扇形，而设计成直线或弧线，或其它的线性。
本发明的反应腔室4内设有上述内衬3，反应腔室4的壁上设有进气口1、出气口6，出气口6设于内衬的底面较高一侧的下方，可以设于反应腔室的侧壁上，也可以设于反应腔室的底壁上，出气口6处设有抽气腔室5。
这样，内衬3在靠近抽气腔室5的一侧其底面到反应腔室4的底面的距离要高于另一侧的内衬底面到反应腔室底面的距离，使内衬3两侧流导差异进行相互抵消，在远离抽气腔室5的一侧，反应气体从内衬出来后到反应腔底部的距离较近，所以其可以弥补流导较大的不足；相反，在靠近抽气腔的一侧，由于内衬底面到反应腔室底面的距离较大，使原本较小的流导相应的增大了，这样在内衬两侧的流导就趋于相同了，从而可以使气流分布均匀性大大提高。改善了气体在反应腔室内部的分布均匀性，使得在晶片表面上各点的刻蚀速率更加相近。即使随着晶片尺寸的增大，该技术方案也能很好的控制从晶片中央到边缘的刻蚀速率和均匀性。既能保护反应腔室壁、又能使反应腔室内的气体分布均匀。
本发明主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反应腔室的内衬，内衬的底面开有多个气孔，其特征在于，所述内衬的底面的一侧高于另一侧；
所述反应腔室的出气口设于所述内衬的底面较高一侧的下方。
2.根据权利要求1所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述内衬的底面为阶梯型结构。
3.根据权利要求2所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述内衬的底面为一阶阶梯型结构，包括高阶底面和低阶底面。
4.根据权利要求3所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述高阶底面与低阶底面的分界线构成的夹角为60°～300°。
5.根据权利要求2所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述内衬的底面为多阶阶梯型结构。
6.根据权利要求1所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述内衬的底面为倾斜型平面结构。
7.根据权利要求1所述的反应腔室的内衬，其特征在于，所述内衬的底面为倾斜型弧面结构。
8.一种反应腔室，反应腔室的壁上设有进气口、出气口，其特征在于，所述反应腔室内设有权利要求1至7任一项所述的反应腔室的内衬，所述出气口设于所述内衬的底面较高一侧的下方。
9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述的出气口设于反应腔室的侧壁
10.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述的出气口设于反应腔室的底壁上。
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