CN103021778B - 气流均衡板、腔室装置和基片处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气流均衡组件、腔室装置和基片处理设备。气流均衡组件，包括：具有第一开口的第一环形板，所述第一环形板上设有多个通孔；和具有第二开口的第二环形板，第二环形板可调节地设在第一环形板上以部分地遮盖第一环形板上的多个通孔，第二环形板的径向宽度沿第二环形板的周向变化，使第二环形板遮盖的多个通孔的面积沿第一环形板的周向变化。根据本发明实施例的气流均衡组件，有利于改善气体分布的均匀性，可以改善基片的处理均匀性。另外，该结构的气流均衡组件，结构简单、易于制备，因此成本较低。此外，针对不同的腔室结构、工艺或是腔室压力，可以灵活地进行调节。

Description

气流均衡板、腔室装置和基片处理设备

技术领域

本发明涉及半导体基片处理领域，更具体地，涉及气流均衡板、腔室装置和基片处理设备。

背景技术

在半导体器件制造中，硅片上会设计出若干相同的器件，随着器件尺寸的减小，保证各个器件之间性能一致变得尤为重要，这将直接决定产品良率的提升，同时也有利于增加产量、降低制造成本。刻蚀均匀性就是这种衡量刻蚀工艺在整张硅片上、或硅片与硅片之间、乃至批次与批次之间的刻蚀效果的参数，也是衡量刻蚀设备工艺性能的重要参数之一。

在等离子体刻蚀技术中，影响刻蚀均匀性的一个重要因素就是气流。由于工艺气体更容易从靠近抽气口的位置吸入，从而在靠近抽气口的位置处与背离抽气口的位置处之间形成气体分布差，这样一来，硅片表面受到电场与工艺气体分解出的粒子的刻蚀效果就会形成差异，从而造成刻蚀均匀性的降低。因此，为了提高刻蚀均匀性，需要对气流的分布进行干预。

现有腔室装置中，位于基片与抽气口之间设有等离子体遮蔽板，该等离子体遮蔽板上虽然设有呈现放射性均匀分布的多个通孔，但该多个通孔的主要作用是允许气体通过的同时防止等离子体的流失，而由于其并不能改变气体更容易从靠近抽气口的位置抽出这一问题，因此并不能改善气流的分布。

在CN101960568A号发明专利申请中提出了一种“适合于用在衬底处理室中的气流均衡板”。该气流均衡板具有环形形状，其具有气流阻碍内部区域，以及允许处理气体通过但是留住处理气体中的诸如离子和自由基的特定成分的穿孔外部区域。内部和外部区域具有变化的径向宽度，以在衬底的表面上平衡处理气体的流动。

然而，具有该结构的气流均衡板的制造难度增加，价格也会有所提高。此外，由于多个通孔的分布是固定的，在不同的工艺或是腔室压力下无法进行气流的多次调节。而如果设计多个气流均衡板，则不仅增加了设备成本，同时使设备维护更加繁琐，且使腔室稳定性受到一定的影响。

发明内容

本发明的气流均衡板、腔室装置和基片处理设备，旨在解决上述技术问题。

为此，本发明的一个目的在于提出一种具有结构简单、易于制造且便于调节的气流均衡组件。

本发明的另一个目的在于提出一种具有较高的处理均匀性的腔室装置。

本发明的再一个目的在于提出一种基片处理设备。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面实施例的气流均衡组件，包括：具有第一开口的第一环形板，所述第一环形板上设有多个通孔；和具有第二开口的第二环形板，所述第二环形板可调节地设在所述第一环形板上以部分地遮盖所述第一环形板上的多个通孔，所述第二环形板的径向宽度沿所述第二环形板的周向变化，使所述第二环形板遮盖的多个通孔的面积沿所述第一环形板的周向变化。

根据本发明实施例的气流均衡组件，由于所述第二环形板的径向宽度沿所述第二环形板的周向变化，因此在处理气体通过基片并经由气流均衡组件而从抽气口排出工艺腔时，根据腔室装置中的抽气口的位置的不同通过调节第二环形板与第一环形板之间的相对位置可以克服气体更易于从离抽气口较近位置排出的问题，从而有利于改善气体分布的均匀性，由此可以改善基片的处理均匀性。另外，该结构的气流均衡组件，结构简单、易于制备，因此成本较低。此外，在不同的工艺或是腔室压力下，可以灵活地进行调节。

另外，根据本发明上述实施例的气流均衡组件还可以具有如下附加的技术特征：

有利地，所述第二环形板的最大径向宽度的位置与最小径向宽度的位置在所述第二环形板的径向上相对。

更进一步有利地，所述第二环形板相对于所述最大径向宽度的位置和所述最小径向宽度的位置之间的连线对称。

根据本发明的一些实施例，所述第一环形板和第二环形板均为圆环形板，所述第一环形板的外径等于所述第二环形板的外径，所述第一环形板与所述第二环形板的外周对齐，且所述第一和第二开口为圆形开口。

根据本发明的另一些实施例，所述第一环形板为圆环形板，所述第一开口和第二开口为半径相同的圆形开口且所述第一开口和第二开口的中心对齐。

其中，每个所述通孔可以为沿所述第一环形板的径向延伸的长孔。

进一步有利地，所述多个通孔沿所述第一环形板的周向均匀分布。

根据本发明第二方面实施例的腔室装置，包括：腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室，所述腔室内设有基片支撑件，所述腔室本体的上部设有进气口且下部设有抽气口；和气流均衡组件，所述气流均组件为根据本发明第一方面任一实施例所述的气流均衡组件，所述气流均衡组件的所述第一环形板和第二环形板套设在所述支撑件外面以将所述腔室隔成工艺腔和排气腔，所述抽气口与所述排气腔连通；其中，根据所述抽气口的位置而相应地调节所述第二环形板与所述第一环形板之间的相对位置，使第二环形板的靠近所述抽气口的部分的径向宽度大于第二环形板的远离所述抽气口的部分的径向宽度。

根据本发明实施例的腔室装置，由于设置有根据本发明第一方面实施例的气流均衡组件，因此气流的分布均匀性较高，基片的处理均匀性较高。

根据本发明的一个实施例，所述腔室装置还包括抽气腔体，所述抽气腔体内限定有抽气腔，所述抽气腔体与所述腔室本体相连以便所述抽气腔通过所述抽气口与所述排气腔连通。

可选地，所述抽气腔体和所述腔室本体一体形成。

根据本发明第三方面实施例的基片处理设备，包括根据本发明第二方面任一实施例所述的腔室装置。

所述基片处理设备可以为等离子体刻蚀设备。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1a～图1d为根据本发明一个实施例的气流均衡组件的示意图，其中：图1a为第一环形板的俯视图，图1b为第二环形板的俯视图，图1c为气流均衡组件的俯视图，图1d为气流均衡组件的立体图；

图2是根据本发明另一个实施例的气流均衡组件的俯视示意图；和

图3是根据本发明一个实施例的腔室装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面，参考附图描述根据本发明实施例的腔室装置及其中的气流均衡组件。

首先参考附图3描述根据本发明实施例的腔室装置。

根据本发明实施例的腔室装置包括腔室本体2和气流均衡组件1。

具体而言，腔室本体2内限定有腔室，所述腔室内设有基片支撑件3，腔室本体2的上部设有进气口21且下部设有抽气口22。其中，从结构安排考虑，如图3所示，抽气口22可以设置在腔室本体1的侧壁的下部。

气流均衡组件1包括第一环形板110和第二环形板120，第一环形板110和第二环形板120套设在支撑件3外面以将所述腔室隔成工艺腔和排气腔，抽气口22与所述排气腔连通。关于气流均衡组件1的具体结构将在下面参考图1a～图1d和图2进行详细描述。

可选地，腔室装置还包括抽气腔体4，抽气腔体4内限定有抽气腔，抽气腔体4与腔室本体2相连以便所述抽气腔通过抽气口22与所述排气腔连通。其中，抽气腔体4和腔室本体2可以一体形成。

下面参考附图描述根据本发明实施例的气流均衡组件。

根据本发明实施例的气流均衡组件1，包括：具有第一开口111的第一环形板110和具有第二开口121的第二环形板120。

其中，第一环形板110上设有多个通孔112。

第二环形板120可调节地设置在第一环形板110上以部分地遮盖第一环形板上110的多个通孔112，第二环形板120的径向宽度W沿第二环形板120的周向变化，使第二环形板120遮盖的多个通孔112的面积沿第一环形板110的周向变化。

需要理解的是，所谓“可调节地”是指该安装方式是活性安装方式，在反应前操作人员可以根据反应环境和工艺气体通过使第二环形板120相对第一环形板110转动以对第一环形板110和第二环形板120的相对位置进行微调。由此，可以针对不同的腔室结构、工艺或是腔室压力，灵活地进行调节。

由上述可知，采用根据本发明实施例的气流均衡组件1的腔室装置，在处理气体通过基片并经由气流均衡组件1而从抽气口22排出工艺腔时，由于第二环形板120的径向宽度W沿第二环形板120的周向变化，可以根据腔室装置中抽气口22的位置的不同而相应地改变第二环形板120与第一环形板110之间的相对位置以使靠近抽气口的部分的第二环形板120的径向宽度W较宽(也就是说，使得通孔112中由第二环形板120与第一环形板110中的通孔112叠置后所确定的通气部分的面积较小)，则可以克服气体更易于从离抽气口22较近位置(在图3中，即为靠近右侧的通孔112)排出的问题，从而有利于改善气体分布的均匀性，由此可以改善基片的处理均匀性。此外，根据本发明实施例的气流均衡组件1，所具有的第二环形板120与第一环形板110这两个部分中，第一环形板110可以采用标准件，而根据反应环境和工艺气体可以通过更换不同的第二环形板120来调节气流均衡，因此其应用起来更方便。另外，该结构的气流均衡组件1结构简单、易于制备，因此成本较低。

其中，每个通孔112可以为沿所述第一环形板的径向延伸的长孔。有利地，多个通孔112沿第一环形板110的周向均匀分布。由此，可以更有效地改善气流分布。

进一步有利地，第二环形板120的最大径向宽度Wmax的位置(在图1b和图2中，分别为竖直方向上的最高点)与最小径向宽度Wmin的位置(在图1b和图2中，分别为竖直方向上的最低点)在第二环形板120的径向上相对。由于现有的腔室装置的抽气口22通常设在腔室本体的侧面，因此，距离抽气口22最近的位置与离抽气口最远的位置在第二环形板120的径向上相对，通过使第二环形板120的最大径向宽度Wmax的位置与最小径向宽度Wmin的位置在第二环形板120的径向上相对，则可以更为合理地对气流的分布进行调整和改善。关于最大径向宽度Wmax和最小径向宽度Wmin的值，可以根据具体的工艺条件等来进行设定。还可以制备多个具有不同的最大径向宽度Wmax和最小径向宽度Wmin值的第二环形板120来适用不同的基片处理工艺。

更进一步有利地，第二环形板120相对于最大径向宽度Wmax的位置和最小径向宽度Wmin的位置之间的连线对称。由此，可以使得气流分布更合理。

下面分别结合图1a～1d和图2描述根据本发明两个优选实施例的气流均衡组件。

在本发明的一个示例的气流均衡组件1中，如图1a～1d所示，第一环形板110和第二环形板120均为圆环形板，第一环形板110的外径等于第二环形板120的外径，第一环形板110与第二环形板120的外周对齐，且第一开口111和第二开口121为圆形开口。也就是说，第二环形板120为外径和第一环形板110相同的偏心环形板。由此，对于腔室为圆形的装置而言更适用，且可以进一步改善气流分布。

在本发明的另一个示例的气流均衡组件1’中，如图2所示，第一环形板110’为圆环形板，其第一开口111’和第二环形板120’的第二开口121’为半径相同的圆形开口且第一开口111’和第二开口121’的中心对齐。也就是说，第二环形板120’为内径与第一环形板110’的内径相同的偏心环形板。由此，第一环形板110’和第二环形板120’的外周不对齐使得第二环形板120’部分地遮盖的第一环形板110’上的多个通孔112’。由此，可以获得与上述示例相同的效果。

本发明实施例的基片处理设备，包括根据本发明上述任一实施例所述的腔室装置。所述基片处理设备可以为等离子体刻蚀设备。

通过上述描述可知，根据本发明实施例的腔室装置和基片处理设备，由于设置有根据本发明实施例的气流均衡组件，因此气流的分布均匀性较高，基片的处理均匀性较高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种气流均衡组件，其特征在于，包括：

具有第一开口的第一环形板，所述第一环形板上设有多个通孔；和

具有第二开口的第二环形板，所述第二环形板可调节地设在所述第一环形板上以部分地遮盖所述第一环形板上的多个通孔，所述第二环形板的径向宽度沿所述第二环形板的周向变化，使所述第二环形板遮盖的多个通孔的面积沿所述第一环形板的周向变化。

2.根据权利要求1所述的气流均衡组件，其特征在于，所述第二环形板的最大径向宽度的位置与最小径向宽度的位置在所述第二环形板的径向上相对。

3.根据权利要求2所述的气流均衡组件，其特征在于，所述第二环形板相对于所述最大径向宽度的位置和所述最小径向宽度的位置之间的连线对称。

4.根据权利要求3所述的气流均衡组件，其特征在于，所述第一环形板和第二环形板均为圆环形板，所述第一环形板的外径等于所述第二环形板的外径，所述第一环形板与所述第二环形板的外周对齐，且所述第一和第二开口为圆形开口。

5.根据权利要求3所述的气流均衡组件，其特征在于，所述第一环形板为圆环形板，所述第一开口和第二开口为半径相同的圆形开口且所述第一开口和第二开口的中心对齐。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的气流均衡组件，其特征在于，每个所述通孔为沿所述第一环形板的径向延伸的长孔。

7.根据权利要求6所述的气流均衡组件，其特征在于，所述多个通孔沿所述第一环形板的周向均匀分布。

8.一种腔室装置，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室，所述腔室内设有基片支撑件，所述腔室本体的上部设有进气口且下部设有抽气口；和

气流均衡组件，所述气流均组件为根据权利要求1-7中任一项所述的气流均衡组件，所述气流均衡组件的所述第一环形板和第二环形板套设在所述支撑件外面以将所述腔室隔成工艺腔和排气腔，所述抽气口与所述排气腔连通；

其中，根据所述抽气口的位置而相应地调节所述第二环形板与所述第一环形板之间的相对位置，使第二环形板的靠近所述抽气口的部分的径向宽度大于第二环形板的远离所述抽气口的部分的径向宽度。

9.根据权利要求8所述的腔室装置，其特征在于，还包括抽气腔体，所述抽气腔体内限定有抽气腔，所述抽气腔体与所述腔室本体相连以便所述抽气腔通过所述抽气口与所述排气腔连通。

10.根据权利要求8所述的腔室装置，其特征在于，所述抽气腔体和所述腔室本体一体形成。

11.一种基片处理设备，其特征在于，包括根据权利要求8-10中任一项所述的腔室装置。

12.根据权利要求11所述的基片处理设备，其特征在于，所述基片处理设备为等离子体刻蚀设备。