CN103572253B - 反应腔室和具有它的半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明还提出了一种反应腔室，包括：具有工艺腔的腔体，工艺腔内设有沿上下方向间隔开的上电极和下电极；远程等离子体源；清洗气体管道，清洗气体管道的上端与远程等离子体源相连且清洗气体管道的下端伸入工艺腔内；和阀，阀设在清洗气体管道上且邻近清洗气体管道的下端。根据本发明实施例的反应腔室，避免了清洗气体管道内部起辉而产生粉尘，减少了氟离子的损耗。本发明还提出了一种具有上述反应腔室的半导体设备。

Description

反应腔室和具有它的半导体设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种反应腔室和具有它的半导体设备。

背景技术

太阳能电池片生产过程中，有一道工序叫做制备减反射膜，采用的工艺叫等离子体增强化学气相沉积（PECVD），这种工艺在反应过程中会产生大量氮化硅粉尘，这些粉尘附着在腔室壁和电极板上，随着粉尘量的增加，部分粉尘会剥落，落到产品上就会影响减反射膜的质量。因此现在大部分PECVD设备增加了RPS（远程等离子体源）清洗功能，原理是通过RPS产生大量的氟离子和附着在腔室壁以及电极板上的氮化硅进行反应，生成的四氟化硅气体，被气泵抽走。

现有的PECVD设备在RPS出气管道和RF盖之间设有绝缘的陶瓷管，从而保证RPS和地盖同电势。工艺时，连接RPS与上电极均流室的绝缘管道的上面与地盖相连，下面与RF盖相连，通入射频功率后，绝缘管道的上下面相当于两个电极。与RF盖和下电极之间的起辉原理相同，此时工艺气体会进入绝缘管道，绝缘管道内部也会起辉而镀上氮化硅，现在的解决方法是增加绝缘管道的长度，使电场变弱。但这样会增加设备的尺寸，同时管道越长氟离子衰减的越严重，降低了RPS的利用率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可以避免清洗管道内产生粉尘的反应腔室。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述反应腔室的半导体设备。

根据本发明第一方面实施例的反应腔室，包括：腔体，所述腔体内具有工艺腔，所述工艺腔内设有沿上下方向间隔开的上电极和下电极；远程等离子体源；清洗气体管道，所述清洗气体管道的上端与所述远程等离子体源相连且所述清洗气体管道的下端伸入所述工艺腔内；和阀，所述阀设在所述清洗气体管道上且邻近所述清洗气体管道的下端；其中，所述阀用于阻止工艺气体进入所述清洗气体管道。

根据本发明实施例的反应腔室，通过在所述清洗气体管道上设置阀，在工艺起辉前，阀打开，对工艺腔进行抽真空，然后关闭阀，接着向工艺腔内通入工艺气体进行工艺处理。由于在通入工艺气体和工艺处理期间，阀关闭，工艺气体不会进入清洗气体管道内，因此清洗气体管道内不会产生粉尘，也不会在清洗气体管道的内壁上形成氮化硅，提高了工艺效果，保证了产品的质量，且不需要定期清理清洗气体管道，提高了反应腔室的正常运行时间，反应腔室的尺寸小。

可选地，所述阀为插板阀、蝶阀或角阀。

可选地，反应腔室还包括保护气体源，所述保护气体源与所述清洗气体管道相连，用于在所述阀关闭时向所述清洗气体管道位于所述阀与所述远程等离子体源之间的部分内通入不起辉的保护气体。

通过设置保护气体源，在阀关闭时向清洗气体管道内通入不起辉的保护气体，可以进一步降低清洗气体管道内产生粉尘以及在清洗气体管道的内壁上形成氮化硅的可能性。

可选地，所述保护气体源通过所述远程等离子体源与所述清洗气体管道相连。

可选地，所述保护气体为氮气。

进一步，所述清洗气体管道包括室外管道和陶瓷管道，所述室外管道的上端与所述远程等离子体源相连且所述室外管道的下端与所述陶瓷管道相连，所述陶瓷管道位于所述工艺腔内。

进一步，所述陶瓷管道外面套设有绝缘法兰，所述室外管道的下端设有法兰盘，所述陶瓷管道通过所述绝缘法兰和所述法兰盘与所述室外管道相连。

进一步，所述腔体包括上壳；下壳，所述下壳与所述上壳相连以与所述上壳限定出所述工艺腔；和RF盖，所述RF盖设在所述工艺腔内以将所述工艺腔分成上腔和下腔，其中所述上电极设在所述RF盖下方以与所述RF盖限定出均流室，所述清洗气体管道的下端与所述均流室连通。

进一步，所述清洗气体管道的下端通过法兰与所述RF盖相连。

根据本发明第二方面实施例的半导体设备，包括根据本发明第一方面实施例的反应腔室和抽真空装置，用于所述阀打开的状态下，对所述工艺腔以及所述清洗气体管道进行抽真空。例如，所述半导体设备为PECVD设备。

根据本发明实施例的半导体设备，可避免在清洗气体管道内沉积粉尘，减少了远程等离子体源产生的氟离子的损耗，提高了反应腔室的清洗效果，提高了产品的质量。

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1为根据本发明实施例的反应腔室的示意图。

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。

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。

下面参考图1描述根据本发明实施例的反应腔室100，该反应腔室100可以用于对放置在反应腔室100内的产品进行工艺处理。

如图1所示，根据本发明实施例的反应腔室100包括：腔体1、远程等离子体源2、清洗气体管道3和阀4，阀4用于阻止工艺气体进入所述清洗气体管道。其中，腔体1内具有工艺腔10，工艺腔10内设有沿上下方向间隔开的上电极11和下电极12。清洗气体管道3的上端与远程等离子体源2相连且清洗气体管道3的下端伸入工艺腔10内。阀4设在清洗气体管道3上且邻近清洗气体管道3的下端。可选地，阀为插板阀、蝶阀或角阀。借助现有设备中的抽真空设备（图未示出），用于对工艺腔10内进行抽真空，抽真空设备为本领域普通技术人员所公知的，例如真空泵，这里不再详细描述。

在反应腔室100的工艺腔内进行工艺处理时，首先在工艺腔10内起辉前，即在上电极11和下电极12施加射频功率前，将阀4打开，抽真空设备对工艺腔10进行抽真空，然后将阀4关闭，向工艺腔10内通入工艺气体，接着向上电极11和下电极12施加射频功率以对放置在工艺腔10内的产品进行工艺处理，工艺处理过程中，工艺腔10内起辉而产生大量的氮化硅粉尘。工艺处理后，打开阀4，远程等离子体源2通过清洗气体管道3向工艺腔10内通入大量的氟离子和氮化硅粉尘发生反应，生成四氟化硅气体，最后抽真空设备将四氟化硅气体从工艺腔10内抽出。

根据本发明实施例的反应腔室100，通过在清洗气体管道3上设置阀4，在工艺起辉前，阀4打开，对工艺腔10进行抽真空，然后关闭阀4，接着向工艺腔10内通入工艺气体进行工艺处理。由于在通入工艺气体和工艺处理期间，阀4关闭，工艺气体无法进入清洗气体管道3内，因此清洗气体管道3内不会产生粉尘，也不会在清洗气体管道3的内壁上形成氮化硅，提高了工艺效果，保证了产品的质量，且不需要定期清理清洗气体管道3，提高了反应腔室100的正常运行时间。并且由于无需延长清洗管道，因此反应腔室100的尺寸小。

进一步地，反应腔室100还包括保护气体源（图未示出），保护气体源与清洗气体管道3相连，用于在阀4关闭时向清洗气体管道3位于阀4与远程等离子体源2之间的部分内通入不起辉的保护气体。可选地，保护气体可以为氮气。通过设置保护气体源，在阀4关闭时可以向清洗气体管道3内通入不起辉的保护气体，可以进一步降低清洗气体管道3内产生粉尘以及在清洗气体管道3的内壁上形成氮化硅的可能性。

可选地，保护气体源可以通过远程等离子体源2与清洗气体管道3相连。在此情况下，当向清洗气体管道3内通入保护气体时，远程等离子体源2不会产生等离子体向清洗气体管道3内输送。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，清洗气体管道3包括室外管道30和陶瓷管道31，室外管道30的上端与远程等离子体源2相连且室外管道30的下端与陶瓷管道31相连，陶瓷管道31位于工艺腔10内，从而保证清洗气体管道3与腔体1同电势。

与现有反应腔室通过延长陶瓷管道使电场变弱而降低起辉相比，根据本发明实施例的反应腔室100无需延长陶瓷管道31，从而设备尺寸小，氟离子衰减轻，清洗效果好。

如图1所示，在本发明的示例中，陶瓷管道31外面套设有绝缘法兰311，室外管道30的下端设有法兰盘301，陶瓷管道31通过绝缘法兰311和法兰盘301与室外管道30相连。从而，使得陶瓷管道31和室外管道30之间连接方便且固定牢固。

如图1所示，根据本发明的一些具体实施例，腔体1包括：上壳103、下壳104和RF盖105，其中，下壳104与上壳103相连以与上壳103限定出工艺腔10。RF盖105设在工艺腔10内以将工艺腔10分成上腔101和下腔102。其中上电极11设在RF盖105下方以与RF盖105限定出均流室106，清洗气体管道3的下端与均流室106连通。从而，腔体1具有结构简单的优点。

进一步地，清洗气体管道3的下端通过法兰与RF盖105相连。由此，使得清洗气体管道3安装牢固且方便。

在图1的示例中，远程等离子体源2设在上壳103的上方，远程等离子体源2通过清洗气体管道3与下腔102相通，室外管道30的上端与远程等离子体源2相连，室外管道30的下端与陶瓷管道31相连，陶瓷管道31设在上腔101内，陶瓷管道31的下端与阀4相连，阀4通过法兰与RF盖105相连，当然，本发明并不限于此。

根据本发明实施例的反应腔室100，通过在陶瓷管道31的下部设置阀4，在工艺起辉前，阀4打开，对工艺腔10进行抽真空，从而清洗气体管道3内的气体也被抽走，然后关闭阀4，可以向清洗气体管道3内通入不起辉的保护气体，接着向工艺腔10内通入工艺气体进行工艺处理，从而，保证了在通入工艺气体和工艺处理期间，工艺气体不会进入清洗气体管道3内，避免了清洗气体管道3内起辉而产生粉尘，避免了由于清洗气体管道3内沉积粉尘而造成的氟离子损耗，从而提高了反应腔室100的清洗效果，且不需要定期清洗清洗气体管道3，提高了反应腔室100的正常运行时间。

根据本发明第二方面实施例的半导体设备，包括根据本发明第一方面实施例的反应腔室100和抽真空装置（未示出），所述抽真空装置用于所述阀打开的状态下，对所述工艺腔以及所述清洗气体管道进行抽真空。例如，半导体设备可以为PECVD设备。根据本发明实施例的半导体设备的其他构成和操作都是已知的，这里不再详细描述。

根据本发明实施例的半导体设备，可以避免在清洗气体管道3内产生和沉积粉尘，减少了远程等离子体源2产生的氟离子的损耗，提高了反应腔室100的清洗效果，提高了产品的质量，并且设备尺寸小，正常工作时间长，提高了效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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 (11)

1.一种反应腔室，其特征在于，包括：

腔体，所述腔体内具有工艺腔，所述工艺腔内设有沿上下方向间隔开的上电极和下电极；

远程等离子体源；

清洗气体管道，所述清洗气体管道的上端与所述远程等离子体源相连且所述清洗气体管道的下端伸入所述工艺腔内；和

阀，所述阀设在所述清洗气体管道上且邻近所述清洗气体管道的下端；

其中，所述阀用于阻止工艺气体进入所述清洗气体管道。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述阀为插板阀、蝶阀或角阀。

3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，还包括保护气体源，所述保护气体源与所述清洗气体管道相连，用于在所述阀关闭时向所述清洗气体管道位于所述阀与所述远程等离子体源之间的部分内通入不起辉的保护气体。

4.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述保护气体源通过所述远程等离子体源与所述清洗气体管道相连。

5.根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述保护气体为氮气。

6.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述清洗气体管道包括室外管道和陶瓷管道，所述室外管道的上端与所述远程等离子体源相连且所述室外管道的下端与所述陶瓷管道相连，所述陶瓷管道位于所述工艺腔内。

7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述陶瓷管道外面套设有绝缘法兰，所述室外管道的下端设有法兰盘，所述陶瓷管道通过所述绝缘法兰和所述法兰盘与所述室外管道相连。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的反应腔室，其特征在于，所述腔体包括：

上壳；

下壳，所述下壳与所述上壳相连以与所述上壳限定出所述工艺腔；和

RF盖，所述RF盖设在所述工艺腔内以将所述工艺腔分成上腔和下腔，

其中所述上电极设在所述RF盖下方以与所述RF盖限定出均流室，所述清洗气体管道的下端与所述均流室连通。

9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述清洗气体管道的下端通过法兰与所述RF盖相连。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括：

根据要求1-9中任一项所述的反应腔室；以及

抽真空装置，用于所述阀打开的状态下，对所述工艺腔以及所述清洗气体管道进行抽真空。

11.根据权利要求10所述的半导体设备，其特征在于，所述半导体设备为PECVD设备。