CN101207001A - 排气装置及包含该排气装置的反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排气装置及包含该排气装置的反应腔室，排气装置一侧的排气孔的总导通面积大于另一侧的排气孔的总导通面积，由于排气装置两侧排气面积不同即气流的流导不同，可以通过减少靠近抽气腔室侧的排气装置的导通面积，提高反应腔室内的气体流动的均匀性，从而提高硅片刻蚀的均与性。主要适用于半导体硅片等离子刻蚀设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体硅片加工设备部件，尤其涉及一种等离子刻蚀设备的反应腔室及其排气装置。
背景技术
等离子刻蚀设备是半导体硅片加工设备中的常用设备，用于对半导体硅片进行刻蚀加工，该生产流程称之为干法刻蚀。一般而言，干法刻蚀需要在反应腔室内形成等离子体，因此需要在反应腔室上部介质窗施加射频，使得进入反应腔内的工艺气体激发成等离子体，对半导体硅片进行刻蚀加工。由于反应腔室的组成材料一般为铝，尽管反应腔室表面已经做了表面处理(一般为阳极氧化处理)，仍然会与反应气体等离子体反应，造成设备零件的损坏或者聚合物的沉积。因此，需要在刻蚀过程中将等离子体限制在某一定区域内，将真空与等离子体分离。另外，为了使硅片上不同部分的刻蚀效果相同，需要使等离子体在硅片的上方均匀分布。
限制等离子体分布的方法一种是增加电子的寿命，以增加等离子效率，一般这种方法在RIE(活性离子刻蚀机)刻蚀设备中使用，但是该方法由于功率较大，仍然会对反应腔造成损坏。
因此，目前设备中主要采用添加一个排气环的方法，将等离子体限制在某一定区域内。
如图1所示，现有的等离子体刻蚀装置，包括反应腔体9，保护腔体的内衬4，在反应腔体9内部有静电卡盘8，用来支撑待处理的半导体硅片，通过与内衬4连接的排气环5将反应腔体9内部分为两部分，即反应腔室10和抽气腔室11。排气环5通过内衬与反应腔体9连接接地，使得等离子体限制在区域10内。
如图2所示，是现有技术中的一种排气环的结构，排气环上开有排气孔3，排气孔3在环形平面上均匀分布，气体由反应腔室10通过排气孔3进入抽气腔室11，这样的排气环的结构能够实现等离子屏蔽。但是由于真空抽气腔室11设置于反应腔室10的一侧，由于抽气腔室11的作用，会使反应腔室10内的气体流动不均匀，并使等离子体在硅片的上方分布不均匀。改进的方式一般为将部分排气孔3为盲孔，但是由于盲孔的存在，阻挡气体的流动，依然会使反应腔室10内的气体流动不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能对反应腔室内的等离子体进行屏蔽，又能使反应腔室内的气体流动均匀的排气装置及包含该排气装置的反应腔室。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的排气装置，为平面环状结构，其上开有多个上下相通的排气孔，所述的排气装置一侧的多个排气孔的总导通面积大于排气装置另一侧的多个排气孔的总导通面积。
所述的排气装置自一侧到另一侧，排气孔的分布密度逐渐减小；和/或，排气孔的横截面面积逐渐减小。
所述的排气孔的横截面的形状为圆形或椭圆形或长条形或多边形。
所述的排气孔的纵向截面的形状为矩形或梯形或漏斗形。
所述的排气装置的上表面上设有绝缘涂层。
所述的绝缘涂层的厚度为50-350μm。
所述的绝缘涂层是三氧化二钇Y2O3或者三氧化二铝Al2O3。
所述的排气装置的表面采用阳极氧化处理。
本发明的反应腔室，反应腔室的下部设有上述排气装置，排气装置的下方靠近排气孔的总导通面积较小的一侧设有抽气腔室。
所述的排气装置设有绝缘涂层的一面靠近反应腔室。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的排气装置及包含该排气装置的反应腔室，由于排气装置一侧的排气孔的总导通面积大于另一侧的排气孔的总导通面积，排气装置两侧排气面积不同即气流的流导不同，可以通过减少靠近抽气腔室侧的排气装置的导通面积，提高反应腔室内的气体流动的均匀性，从而提高硅片刻蚀的均与性。
主要适用于半导体硅片等离子刻蚀设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。
附图说明
图1是现有技术中的刻蚀装置的结构示意图；
图2是现有技术中的排气环的平面结构示意图；
图3是本发明的排气装置的具体实施例一的平面结构示意图；
图4是本发明的排气装置的具体实施例二的平面结构示意图；
图5是本发明中的排气孔的纵向截面示意图一；
图6是本发明中的排气孔的纵向截面示意图二；
图7是本发明中的排气孔的纵向截面示意图三。
具体实施方式
本发明的排气装置为平面环状结构，其上开有多个上下相通的排气孔3，
其较佳的具体实施方式是，所述的排气装置一侧的多个排气孔3的总导通面积大于排气装置另一侧的多个排气孔3的总导通面积。
具体实施例一如图3所示，所述的排气装置沿箭头方向自一侧到另一侧，排气孔3的分布密度逐渐减小。
在排气孔3大小不变的情况下，调整排气装置左右方向的排气孔3的布置，使得排气装置左右两侧排气面积不同即气流的流导不同，如左侧相邻排气孔3沿圆周分布间隔为10°，右侧沿圆周分布间隔为15°。即减少右侧的导通面积。
具体实施例二如图4所示，所述的排气装置沿箭头方向自一侧到另一侧，排气孔3的横截面面积逐渐减小。
在排气孔3位置不变的情况下，调节排气孔的大小，使得排气装置左右两侧的排气面积不同即气流的流导不同，比如左侧排气孔直径为5mm，右侧排气孔直径为3mm。即减少右侧的导通面积。
也可以自一侧到另一侧，排气孔3的分布密度及排气孔3的横截面面积同时逐渐减小。
所述的排气孔3的横截面的形状可以为圆形或椭圆形或长条形或多边形，或其它需要的形状。
如图5、图6、图7所示，所述的排气孔3的纵向截面的形状可以为矩形或梯形或漏斗形，或其它需要的形状。
所述的排气装置的上表面上设有绝缘涂层。所述的绝缘涂层的厚度最好为50-350μm。所用的材料可以是Y2O3(三氧化二钇)或者Al2O3(三氧化二铝)。
也可以将排气装置的表面采用阳极氧化处理。由于喷涂绝缘涂层的成本较高，而阳极氧化处理的成本较低。因此，一般采用阳极氧化处理时，将排气装置的整个表面都进行处理；而喷涂绝缘涂层时，只将靠近等离子体的表面进行喷涂就可以了。
本发明的反应腔室，其较佳的实施方式是，反应腔室的下部设有上述排气装置，排气装置的下方靠近排气孔的总导通面积较小的一侧设有抽气腔室。即排气孔3的分布密度或横截面面积较小的一侧设有抽气腔室。
由于靠近抽气腔室的一侧的抽气速度块，反应腔室内的气体流动均匀性下降。使用本发明的排气装置两侧排气面积不同即气流的流导不同，通过减少靠近抽气腔室侧的导通面积，提高反应腔室内的气体流动的均匀性，从而提高硅片刻蚀的均与性。
所述的排气装置设有绝缘涂层的一面靠近反应腔室，即靠近等离子体，可以有效的防止等离子体对排气装置的损坏。
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)
1.一种排气装置，为平面环状结构，其上开有多个上下相通的排气孔，其特征在于，所述的排气装置一侧的多个排气孔的总导通面积大于排气装置另一侧的多个排气孔的总导通面积。
2.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述的排气装置自一侧到另一侧，排气孔的分布密度逐渐减小；和/或，排气孔的横截面面积逐渐减小。
3.根据权利要求1或2所述的排气装置，其特征在于，所述的排气孔的横截面的形状为圆形或椭圆形或长条形或多边形。
4.根据权利要求1或2所述的排气装置，其特征在于，所述的排气孔的纵向截面的形状为矩形或梯形或漏斗形。
5.根据权利要求1或2所述的排气装置，其特征在于，所述的排气装置的上表面上设有绝缘涂层。
6.根据权利要求5所述的排气装置，其特征在于，所述的绝缘涂层的厚度为50-350μm。
7.根据权利要求5所述的排气装置，其特征在于，所述的绝缘涂层是三氧化二钇Y2O3或者三氧化二铝Al2O3。
8.根据权利要求1或2所述的排气装置，其特征在于，所述的排气装置的表面采用阳极氧化处理。
9.一种反应腔室，其特征在于，反应腔室的下部设有上述排气装置，排气装置的下方靠近排气孔的总导通面积较小的一侧设有抽气腔室。
10.根据权利要求9所述的反应腔室，其特征在于，所述的排气装置设有绝缘涂层的一面靠近反应腔室。
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