CN104051210A - 一种减少门效应的等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少门效应的等离子体处理装置，在等离子体处理腔室内设置一可上下移动并环绕气体喷淋头的升降环，通过在升降环靠近处理腔室侧壁的一侧固定设置一金属挡片，优选与处理腔室侧壁材料相同的铝质金属挡片，使得所述金属挡片随着升降环降下时能遮挡处理腔室侧壁的门开口，从而能够解决处理腔室侧壁的门开口使得处理腔室内的电场分布不均匀的技术问题。本发明公开的技术方案，结构简单，在现有升降环的基础上，通过螺钉或在升降环靠近处理腔室侧壁的一侧切割出一嵌合所述金属挡片的沟槽的方式将升降环和所述金属挡片固定连接，结构简单，能有效的调节门开口处的电场分布，从而有效调节处理腔室内的电场均匀分布。
Description
技术领域
本发明涉及半导体基片处理技术领域，尤其涉及一种均匀处理基片的等离子体处理装置。
背景技术
半导体制造技术领域中，经常需要在基片上构图刻蚀形成孔洞或沟槽，现有技术中，通常都是采用干法的RIE刻蚀技术。干法刻蚀通常在一等离子体刻蚀装置内进行，该等离子体刻蚀装置至少包括一处理腔室，刻蚀开始前，首先将待处理基片通过处理腔室侧壁上的一个门开口放置到处理腔室内部的基片支撑架上，在处理腔室内通入反应气体，所述反应气体在处理腔室内部电磁场的作用下解离为等离子体、自由基等能对基片进行物理作用或化学作用的粒子。当刻蚀反应完成后，再将基片通过处理腔室侧壁上的门开口取出并放入新的待处理基片，如此反复进行操作。
处理腔室内的电磁场能够将通入处理腔室内的反应气体电离产生等离子体，电磁场强度能否均匀分布决定等离子体在处理腔室室中能否均匀分布，从而决定待处理基片能否处理均匀，故电磁场在处理腔室内的均匀分布是决定被处理基片加工能否均匀的关键因素。理想情况下，所述处理腔室侧壁为圆柱形，处理腔室内的电磁场均匀分布，然而，由于处理腔室侧壁上设置一门开口，导致处理腔室此处电场分布不均匀，从而影响基片的加工均匀性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种减少门效应的等离子体处理装置，包括：引入有反应气体的真空处理腔室；所述真空处理腔室侧壁设置一门开口；
相对设置于所述真空处理腔室内的上电极和下电极，所述下电极上放置有被处理的基片，所述上电极同时作为反应气体注入的喷淋头，所述喷淋头周围环绕设置一可上下移动的升降环；
所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁一侧设置一接地的金属挡片，所述升降环处于降下状态时，所述金属挡片遮挡所述真空处理腔室侧壁的门开口。
优选的，所述的升降环为绝缘材料，所述的升降环与所述喷淋头之间设置一接地环，所述升降环相对于所述接地环上升或下降。
优选的，所述金属挡片的形状、大小与所述真空处理腔室侧壁门开口的形状、大小相同。
优选的，所述金属挡片的形状为环形，所述环形金属挡片环绕设置于所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁的一侧，所述环形金属挡片的高度大于等于所述真空处理腔室侧壁门开口的高度。
优选的，所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁的一侧表面设置有凹槽，所述金属挡片置于所述凹槽内，与所述升降环之间固定衔接。
优选的，所述金属挡片通过螺钉与所述升降环固定。
优选的，所述升降环上方设置一气缸，控制所述升降环上下移动。
优选的，所述气缸为接地的金属材料，，所述金属挡片通过导线和所述气缸相连。
优选的，所述金属挡片材质为表面进行阳极化处理的铝。
优选的，所述金属挡片与所述真空处理腔室侧壁的距离范围为0.1mm-10mm。
本发明的优点：本发明在等离子体处理腔室内设置一可上下移动的升降环，通过在升降环靠近处理腔室侧壁的一侧固定设置一金属挡片，优选与处理腔室侧壁材料相同的铝质金属挡片，使得所述金属挡片随着升降环降下时能遮挡处理腔室侧壁的门开口，从而能够解决处理腔室侧壁的门开口使得处理腔室内的电场分布不均匀的技术问题。本发明公开的技术方案，结构简单，在现有升降环的基础上，通过螺钉或在升降环靠近处理腔室侧壁的一侧切割出一嵌合所述金属挡片的沟槽的方式将升降环和所述金属挡片固定连接，结构简单，能有效的调节门开口处的电场分布，从而有效调节处理腔室内的电场均匀分布。
附图说明
图1示出本发明所述等离子体处理腔室的升降环处于升起状态的结构示意图；
图2示出本发明所述等离子体处理腔室的升降环处于降下状态的结构示意图；
图3示出另一种实施例的等离子体处理腔室的升降环处于降下状态的结构示意图。
具体实施方式
图1示出本发明所述等离子体处理腔室的升降环处于升起状态的结构示意图；在图1所示的等离子体处理装置中，包括真空处理腔室100；真空处理腔室100包括圆筒形的处理腔室侧壁110，处理腔室侧壁110的一侧设置有一容许基片进出的门开口112。真空处理腔室100内设置上下相对的上电极140和下电极130，下电极130连接射频功率源150，并同时作为基片120的支撑装置；上电极140接地，同时连接反应气体源160，作为向处理腔室内提供反应气体的气体喷淋头，气体喷淋头140外围环绕设置一接地环142，接地环142外围环绕设置一升降环144。升降环144连接一气缸146，通过调节气缸146可以控制升降环144的位置上升或下降，图2示出本发明所述等离子体处理腔室的升降环处于降下状态的结构示意图。
在本发明所述的等离子体处理装置中，基片120通过门开口112传送到基片支撑装置，即下电极130上方，反应气体源160中的反应气体通过作为上电极的气体喷淋头140均匀的注入处理腔室100内。射频功率源150作用于下电极130，与接地的上电极140配合形成均匀分布于上电极140和下电极130之间的电磁场。处理腔室中的电磁场作用于注入其中的反应气体，将反应气体解离为能对基片120进行物理作用或化学作用的的等离子体、自由基等粒子，从而实现对基片120的刻蚀。在等离子体处理腔室内，上电极和下电极之间的电磁场的分布均匀与否决定了上电极和下电极之间的等离子体的分布均匀与否，进而决定了基片的刻蚀均匀与否。故电磁场在处理腔室内的均匀分布是决定基片加工能否均匀的关键因素。理想情况下，处理腔室侧壁为圆筒形，圆筒形的处理腔室侧壁形状对称，所以处理腔室内的电磁场均匀分布，然而，为了能够容许基片进出处理腔室，处理腔室侧壁110上设置门开口112，由于门开口112的存在，改变了原本能在此处进行的电场线的反射，破坏了处理腔室100内的电磁场的均匀分布，导致处理腔室内等离子体分布不均匀，从而影响基片的加工均匀性。
在本发明图1和图2所示的实施例中，升降环144靠近侧壁110的一侧设置一金属挡片148，金属挡片148和升降环144保持相对固定，当升降环144处于降下状态时，金属挡片148可以将侧壁110上的门开口112遮挡，弥补了门开口112的存在对处理腔室内电磁场的分布造成的影响，从而为真空处理腔室100提供均匀的电磁场分布。
本发明中，刻蚀反应开始前将基片120通过机械手（图中未示出）或者其他方法传送到基片支撑装置130上，此时升降环144处于升起状态，金属挡片未遮挡门开口112，基片被传送进处理腔室内；刻蚀反应开始时，调节升降环144上方的气缸146，控制升降环144下降至金属挡片148能够遮挡住门开口112时停止，为了保证金属挡片148能够遮挡住门开口112，本实施例选用的金属挡片148的形状和门开口的形状相同，尺寸大于等于门开口的尺寸。此时，尽管升降环144也遮挡住门开口112，但由于升降环的材料通常为石英等绝缘材料，对电磁场的分布影响不大，故不能弥补门开口112对电磁场造成的影响，此处的挡片需要为能够导电的材料，故本实施例选用金属材料，优选的，金属挡片材质为与处理腔室侧壁材料相同的铝，为了避免部分等离子体对金属挡片148进行轰击，造成颗粒污染物，可以将铝制的金属挡片148表面进行阳极化处理，从而增大金属挡片148的抗腐蚀能力。由于处理腔室侧壁110是接地的，为了保证金属挡片148和处理腔室侧壁具有相同的电位，将金属挡片148也接地。金属挡片148接地的方法可以有若干种，本实施例中，由于采用的气缸146为接地的金属气缸，可以将金属挡片148和金属气缸146通过导线相连，实现金属挡片接地。
由于金属挡片148随着升降环144上下移动，为了避免与侧壁110发生接触摩擦，金属挡片与侧壁之间保持一定间隔，所述间隔距离在大于0的前提下越小，处理腔室内电场分布的均匀性越好。由于升降环144到侧壁的距离小于10毫米，故本实施例所述金属挡片148与侧壁110之间的距离范围为0—10毫米。同时，为避免升降环144上下移动时与接地环142发生摩擦，产生颗粒污染，升降环144内侧与接地环外侧之间保持一大于零的距离。金属挡片148和升降环144间固定连接，本实施例将金属挡片通过螺钉与升降环固定。
图3示出另一种实施例的等离子体处理腔室的升降环处于降下状态的结构示意图，本实施例采用同上述实施例所述的编号，不同的是本实施例为2XX系列。在本实施例中，金属挡片248为环绕升降环244外围的环状结构，环形金属挡片248的高度大于等于门开口212的高度，以确保金属挡片能完全遮挡住门开口212。金属挡片248和升降环244间固定连接，本实施例在升降环244靠近侧壁210的一侧表面设置凹槽249，环形金属挡片248置于凹槽249内，与升降环244之间固定衔接。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种减少门效应的等离子体处理装置，包括：
引入有反应气体的真空处理腔室；所述真空处理腔室侧壁设置一门开口；相对设置于所述真空处理腔室内的上电极和下电极，所述下电极上放置有被处理的基片，所述上电极同时作为反应气体注入的喷淋头，所述喷淋头周围环绕设置一可上下移动的升降环；
其特征在于：所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁一侧设置一接地的金属挡片，所述升降环处于降下状态时，所述金属挡片遮挡所述真空处理腔室侧壁的门开口。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述的升降环为绝缘材料，所述的升降环与所述喷淋头之间设置一接地环，所述升降环相对于所述接地环上升或下降。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属挡片的形状、大小与所述真空处理腔室侧壁门开口的形状、大小相同。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属挡片的形状为环形，所述环形金属挡片环绕设置于所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁的一侧，所述环形金属挡片的高度大于等于所述真空处理腔室侧壁门开口的高度。
5.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述升降环靠近所述真空处理腔室侧壁的一侧表面设置有凹槽，所述金属挡片置于所述凹槽内，与所述升降环之间固定衔接。
6.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属挡片通过螺钉与所述升降环固定。
7.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述升降环上方设置一气缸，控制所述升降环上下移动。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述气缸为接地的金属材料，所述金属挡片通过导线和所述气缸相连。
9.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属挡片材质为表面进行阳极化处理的铝。
10.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述金属挡片与所述真空处理腔室侧壁的距离大于0小于10mm。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd. Address before: 201201 No. 188 Taihua Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: Advanced Micro-Fabrication Equipment (Shanghai) Inc. |