CN101207034B - 腔室上盖及包含该上盖的反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腔室上盖及包含该上盖的反应腔室，腔室上盖的上部设有进气口、下部设有多个气孔，腔室上盖的内部还设有空腔，工艺气体可依次通过进气口、空腔、多个气孔注入反应腔室，对反应腔室内的半导体硅片进行刻蚀，然后从出气口排出，靠近出气口位置的气孔分布密度及直径较大。使得反应腔室内的气体分布更加均匀，从而得到满意的刻蚀效果。尤其适用于半导体晶片加工设备的反应腔室，也适用于其它的腔室。

Description

腔室上盖及包含该上盖的反应腔室

技术领域

本发明涉及一种半导体加工设备部件，尤其涉及一种半导体晶片加工腔室及其上盖。

背景技术

半导体加工设备中的等离子体刻蚀机主要是利用等离子体对晶片的物理及化学反应而对晶片进行刻蚀的，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化学气体进入反应腔室后形成的气流场。该气流场相对于晶片中心的对称是刻蚀工艺的要求，也是刻蚀机反应腔室整体设计必须考虑的关键技术

进入反应腔室的工艺气体被激活产成的等离子体刻蚀晶片表面的材质。在反应腔室内部的非均匀性气体分布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。而且目前的晶片的尺寸从100mm增加到300mm。反应腔室的体积也相应的增大，这使得要想提供更加均匀的气体分布更加困难。

如图1所示的反应室腔室，是目前半导体刻蚀设备中普遍采用的结构，反应腔室1的上部设有上盖2，上盖2一般为石英盖，上盖2上设有进气口4，进气口4一般为单一的进气口，设在上盖2的中部，工艺气体通过上盖2中部的进气口4进入反应腔室1后覆盖面积太小，会使反应腔室1内部的中心区域与边缘区域的气体分布不均匀。另外，在此系统中抽气装置通过出气口5抽出反应腔室1内的气体，使反应腔室内形成低压。由于抽气装置的影响，反应气体通过进气口4进入反应腔室4后在静电卡盘3表面上方的分布不具有轴对称性，气体在静电卡盘表面上变化较大，致使形成的等离子体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腔室上盖及包含该上盖的反应腔室，所述腔室上盖能改善进入反应腔室内的气体分布的均匀性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的腔室上盖，它的上部设有进气口，它的下部设有多个气孔，所述进气口与多个气孔相通，使腔室上盖的上方空间与下方空间相通。

所述的腔室上盖的内部设有空腔，所述进气口通过空腔与多个气孔相通。

所述的气孔分布在进气口纵向轴线的周围。

所述的进气口纵向轴线一侧的气孔分布密度小于进气口纵向轴线另一侧的气孔分布密度；和/或

所述的进气口纵向轴线一侧的气孔的直径小于进气口纵向轴线另一侧的气孔的直径。

靠近进气口纵向轴线处的气孔分布密度小于远离进气口纵向轴线处的气孔分布密度；和/或

靠近进气口纵向轴线处的气孔的直径小于远离进气口纵向轴线处的气孔的直径。

所述的气孔与进气口的纵向轴线平行布置。

所述的气孔与进气口的纵向轴线呈1～89°的夹角。

所述夹角的大小按照气孔距进气口纵向轴线的距离，由近而远逐渐加大。

本发明的反应腔室，反应腔室的上口设有上述的腔室上盖，并可通过腔室上盖上的进气口及气孔向反应腔室注入工艺气体。

所述反应腔室开有出气口，所述出气口开在进气口纵向轴线气孔分布密度和/或气孔直径较大的一侧。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的腔室上盖及包含该上盖的反应腔室，由于腔室上盖的上部设有进气口、下部设有多个气孔。工艺气体通过进气口注入反应腔室时，首先经过多个气孔进行分流。使得反应腔室内部气体的分布更加均匀，从而得到满意的刻蚀效果。尤其适用于半导体晶片加工设备的反应腔室，也适用于其它的腔室。

附图说明

图1为现有技术中的反应腔室及其上盖的结构示意图；

图2为本发明的反应腔室及其上盖的结构示意图；

图3为本发明具体实施例的腔室上盖下部的气孔分布示意图一；

图4为本发明具体实施例的腔室上盖下部的气孔分布示意图二；

图5为本发明具体实施例的腔室上盖下部的气孔分布示意图三。

具体实施方式

本发明的腔室上盖，主要用于半导体晶片加工设备的反应腔室上盖，也可以用于其它的腔室。

其较佳的具体实施例，如图2所示，腔室上盖2设于反应腔室1的上部，腔室上盖2上设有进气口4，反应腔室1的壁上设有出气口5，反应腔室1的内部设有静电卡盘3，静电卡盘3上可设置晶片，工艺气体通过进气口4进入反应腔室1内对晶片进行加工，之后通过出气口5排出。

进气口4一般设在腔室上盖2的中心轴线位置，本发明中，腔室上盖2分为上下两部分，进气口4设在它的上部，腔室上盖2下部设有多个气孔6，所述进气口4与多个气孔6相通，使腔室上盖的上方空间与下方空间相通。工艺气体通过进气口4进入反应腔室1的内部时，首先经过多个气孔6进行分流，使进入反应腔室内的气体分布均匀

腔室上盖2的内部还可以设一个空腔7，所述进气口4通过空腔7与多个气孔6相通，空腔7对工艺气体起到稳流和缓冲的作用，使进入反应腔室的气体分布更加均匀。

如图3、图4所示，腔室上盖2上的气孔6一般分布在进气口4纵向轴线的周围。进气口4纵向轴线一侧的气孔6的分布密度小于进气口4纵向轴线另一侧的气孔6分布密度，或者进气口4纵向轴线一侧的气孔6的直径小于进气口4纵向轴线另一侧的气孔6的直径，也可以是一侧的气孔6的分布密度和直径同时小于另一侧的气孔6的分布密度和直径。

这样分布的好处是，便于反应腔室1的出气口5开在气孔6的分布密度或气孔6的直径较大的一侧。由于距离出气口5近的地方，气体被抽走的速度快，距离出气口5远的地方，气体被抽走的速度慢，而气孔6距离出气口5也有远近之分，所以可以通过改变不同位置气孔6的尺寸或者疏密程度，使得反应腔室1内部不同地方的气体更加均匀。气孔6尺寸小的地方对应在离出气口5远的位置以减小进气量；气孔6尺寸大的地方对应在离出气口5近的位置以增加进气量。同样，气孔6稀疏的地方对应在离出气口5远的位置以减少进气量；气孔6稠密的地方对应在离出气口5近的位置以增加进气量。

靠近进气口4纵向轴线处的气孔6分布密度小于远离进气口4纵向轴线处的气孔6分布密度，或者靠近进气口4纵向轴线处的气孔6的直径小于远离进气口4纵向轴线处的气孔6的直径，也可以是靠近进气口4纵向轴线处的气孔6的分布密度和直径同时小于远离进气口4纵向轴线处的气孔6的分布密度和直径。由于气孔6距离进气口4的距离不同，通过改变距离进气口4的距离不同的气孔6的尺寸和分布密度，使得进入反应腔室1内部的气流更加均匀，也使得反应腔室1内部的气体分布更加均匀。

以上气孔6的分布方式，根据反应腔室1的进气口4和出气口5的位置来确定，根据需要也可以采用其它的分布方式。

如图5所示，所述的气孔6与进气口4的纵向轴线可以呈1～89°的夹角。沿着进气口4的轴线方向发散向外，以加大反应腔室1内边缘部位的进气量，使反应腔室1内部的气体分布更加均匀。夹角的大小可以按照气孔6距进气口4纵向轴线的距离，由近而远逐渐加大。也可以是其它的布置方式，或气孔6的方向可以与进气口4的纵向轴线平行布置。

本发明的反应腔室，由于反应腔室的上口设有上述的腔室上盖，并可通过腔室上盖上的进气口及气孔向反应腔室注入工艺气体。使得反应腔室内部晶片上方中央与周围气体分布及同一直径的圆周方向上的分布更加均匀，从而得到满意的刻蚀效果。尤其适用于半导体晶片加工设备的反应腔室，也适用于其它的腔室。

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 (5)

1.一种腔室上盖，它的上部设有进气口，其特征在于，它的下部设有多个气孔，所述进气口与多个气孔相通，使腔室上盖的上方空间与下方空间相通；

所述多个气孔中，靠近进气口纵向轴线处的气孔分布密度小于远离进气口纵向轴线处的气孔分布密度；和/或，靠近进气口纵向轴线处的气孔的直径小于远离进气口纵向轴线处的气孔的直径；

所述的气孔分布在进气口纵向轴线的周围；

所述的气孔与进气口的纵向轴线呈1～89°的夹角，且所述夹角的大小按照气孔距进气口纵向轴线的距离，由近而远逐渐加大。

2.根据权利要求1所述的腔室上盖，其特征在于，所述的腔室上盖的内部设有空腔，所述进气口通过空腔与多个气孔相通。

3.根据权利要求1所述的腔室上盖，其特征在于，所述的进气口纵向轴线一侧的气孔分布密度小于进气口纵向轴线另一侧的气孔分布密度；和/或，所述的进气口纵向轴线一侧的气孔的直径小于进气口纵向轴线另一侧的气孔的直径。

4.一种反应腔室，其特征在于，反应腔室的上口设有权利要求1至3任一项所述的腔室上盖，并可通过腔室上盖上的进气口及气孔向反应腔室注入工艺气体。

5.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室开有出气口，所述出气口开在进气口纵向轴线气孔分布密度和/或气孔直径较大的一侧。

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