CN108987235B - 一种等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种等离子体处理装置，等离子体处理装置包括反应腔室、位于反应腔室内的上电极、下电极和包覆结构以及至少一个挡板，反应腔室的底部未设置下电极的部分设置有多个排气孔；包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔；挡板对应第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分对应的第一开孔，挡板遮挡第一开孔的面积可调。通过上述技术方案，可以通过调节挡板遮挡对应第一开孔的遮挡面积调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，实现对刻蚀和沉积均匀性的局部改善，且包覆结构的设置减小了等离子体处理装置的反应腔室的空间，提高了工艺气体的利用率，有利于提高刻蚀或沉积速率。

Description

一种等离子体处理装置

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种等离子体处理装置。

背景技术

在半导体以及液晶显示器制造工艺中，利用等离子体来进行干蚀刻的技术较为常见，等离子体处理既可以应用在刻蚀制程中，也可以应用在沉积制程中，例如在薄膜晶体管液晶显示器前段数组的制造工艺中，常常使用等离子体进行刻蚀与沉积。等离子体刻蚀的原理是使暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速，释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。

在等离子体刻蚀工艺或沉积工艺中，工艺气体在基板表面分配的均匀性是均匀刻蚀或均匀沉积的前提和保证，工艺过程中压力、温度、气体流量以及射频电源电压等因素都会引起工艺气体在基板表面存在分配不均匀的问题，进而导致刻蚀过程中存在刻蚀不均匀或沉积过程中存在沉积不均匀的问题。目前可以通过更改制程配方进行均匀性的改善，但是更改制程配方的难度系数大耗时长，更改制程配方后还需要进行大量信耐性测试，且无法对刻蚀均匀性或沉积均匀性进行局部改善。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种等离子体处理装置，设置包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔，对应第一开孔设置有挡板，挡板能够遮挡至少部分对应的第一开孔，且挡板遮挡第一开孔的面积可调，可以通过调节挡板遮挡对应第一开孔的遮挡面积调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部改善，且包覆结构的设置减小了等离子体处理装置的反应腔室的空间，提高了工艺气体的利用率，有利于提高刻蚀速率或沉积速率。

本发明实施例提供了一种等离子体处理装置，包括反应腔室，还包括：

上电极和下电极，所述上电极和所述下电极位于所述反应腔室内，所述下电极设置于所述反应腔室的底部，所述反应腔室的底部未设置所述下电极的部分设置有多个排气孔；

包覆结构，所述包覆结构位于所述反应腔室内，所述包覆结构包覆所述排气孔和部分所述下电极，所述下电极放置基板的表面裸露，所述包覆结构上设置有至少一个第一开孔；

至少一个挡板，所述挡板对应所述第一开孔设置，所述挡板用于遮挡至少部分对应的所述第一开孔，所述挡板遮挡所述第一开孔的面积可调。

具体地，所述下电极包括垂直于所述反应腔室底部的第一表面与平行于所述反应腔室底部的第二表面，所述包覆结构包括多个第一包覆板和一个第二包覆板，所述第一表面分别相对设置有所述第一包覆板，所述第二包覆板平行于所述第二表面设置。

具体地，所述第二包覆板围绕所述下电极设置，所述第二包覆板到所述反应腔室底部的垂直距离小于或等于所述下电极的上表面到所述反应腔室底部的垂直距离。

具体地，所述反应腔室与所述下电极均为长方体结构。

具体地，所述第一包覆板上设置有至少四个所述第一开孔，且所述第一开孔所在位置关于所述第一包覆板的几何中心对称；

所述第二包覆板上设置有至少四个第一开孔，且所述第一开孔所在位置关于所述第二包覆板的几何中心对称。

具体地，所述反应腔室的底部未设置所述下电极的部分设置有至少四个所述排气孔，且所述排气孔所在位置关于所述反应腔室底部的几何中心对称。

具体地，所述上电极与所述下电极相对设置，所述上电极上设置有多个第二开孔，所述等离子体处理装置的进气侧为所述上电极远离所述下电极的一侧。

具体地，所述挡板通过铰链或滑道固定于所述包覆结构上。

具体地，所述等离子体处理装置还包括：

挡板调节部件，所述挡板调节部件用于根据用户输入的挡板调节指令调节所述挡板遮挡对应的所述第一开孔的面积。

具体地，所述挡板通过铰链或滑道固定于所述包覆结构上。

具体地，构成所述包覆结构的材料包括金属材料或陶瓷材料中的一种。

本发明实施例提供了一种等离子体处理装置，设置等离子体处理装置包括反应腔室、位于反应腔室内的上电极和下电极和包覆结构以及至少一个挡板，设置下电极位于反应腔室的底部，反应腔室的底部未设置下电极的部分设置有多个排气孔，包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极用于放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔，挡板对应第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分对应的第一开孔，且挡板遮挡第一开孔的面积可调，可以通过调节挡板遮挡对应第一开孔的遮挡面积调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部改善，解决了现有技术通过更改制程配方无法实现刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部调节的问题，且包覆结构的设置使得工艺气体以及刻蚀或沉积生成的易挥发物质的活动空间由原来的反应腔室变为包覆结构形成的包覆空间，相当于减小了等离子体处理装置的反应腔室的空间，提高了工艺气体的利用率，有利于提高刻蚀速率或沉积速率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种等离子体处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种等离子体处理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种挡板的设置方式的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种挡板的设置方式的侧视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的终端设备的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明实施例设置等离子体处理装置包括反应腔室、位于反应腔室内的上电极和下电极和包覆结构以及至少一个挡板，设置下电极位于反应腔室的底部，反应腔室的底部未设置下电极的部分设置有多个排气孔，包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极用于放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔，挡板对应第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分对应的第一开孔，且挡板遮挡第一开孔的面积可调。

在等离子体刻蚀工艺或沉积工艺中，工艺气体在基板表面分配的均匀性是均匀刻蚀或均匀沉积的前提和保证，工艺过程中压力、温度、气体流量以及射频电源电压等因素都会引起工艺气体在基板表面存在分配不均匀的问题，进而导致刻蚀过程中存在刻蚀不均匀或沉积过程中存在沉积不均匀的问题。目前可以通过更改制程配方进行均匀性的改善，但是更改制程配方的难度系数大耗时长，更改制程配方后还需要进行大量信耐性测试，且无法对刻蚀均匀性或沉积均匀性进行局部改善。

本发明实施例设置等离子体处理装置包括反应腔室、位于反应腔室内的上电极和下电极和包覆结构以及至少一个挡板，设置下电极位于反应腔室的底部，反应腔室的底部未设置下电极的部分设置有多个排气孔，包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极用于放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔，挡板对应第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分对应的第一开孔，且挡板遮挡第一开孔的面积可调，可以通过调节挡板遮挡对应第一开孔的遮挡面积调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部改善，解决了现有技术通过更改制程配方无法实现刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部调节的问题，且包覆结构的设置使得工艺气体以及刻蚀或沉积生成的易挥发物质的活动空间由原来的反应腔室变为包覆结构形成的包覆空间，相当于减小了等离子体处理装置的反应腔室的空间，提高了工艺气体的利用率，有利于提高刻蚀速率或沉积速率。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种等离子体处理装置的结构示意图。如图1所示，等离子体处理装置包括反应腔室1、位于反应腔室1内的上电极2、下电极3和包覆结构4，下电极3设置于反应腔室1的底部，反应腔室1的底部未设置下电极3的部分设置有多个排气孔5，图1仅示例性地示出了两个排气孔5，包覆结构4包覆排气孔5和部分下电极3，即下电极3至少存在部分未被包覆结构4包覆，下电极3上放置有待淀积或待刻蚀的基板11，下电极3放置基板11的表面32裸露，包覆结构4上设置有至少一个第一开孔40。

示例性的，如图1所示，上电极2与下电极3相对设置，等离子体处理装置的进气侧为上电极2远离下电极3的一侧，上电极2上设置有多个第二开孔21，避免工艺气体被上电极2阻挡而影响刻蚀或沉积速率。反应腔室1可以是真空腔室，上电极2和下电极3位于真空腔室内并与一射频电源(图1中未示出)连接以使上电极2和下电极3之间形成电压差，在进行等离子体刻蚀或沉积时，反应腔室1内含有少量的工艺气体分子，上电极2与下电极3之间的电压差用以激发真空环境的反应腔室1内的工艺气体分子而产生等离子体。以刻蚀工艺为例，形成的等离子体对下电极3基板11上的待刻蚀材料进行轰击或者溅射，形成易挥发物质，实现刻蚀目的，反应腔室1底部的排气孔5与一外部抽气泵连结，易挥发物质在外部抽气泵的作用排出以完成刻蚀并保持适当的工作气压。

示例性的，如图1所示，下电极3可以包括垂直于反应腔室1底部的第一表面31和平行于反应腔室1底部的第二表面32，包覆结构4包括多个第一包覆板41和一个第二包覆板42，第一表面31分别相对设置有一第一包覆板41，第二包覆板42平行于第二表面32设置。例如图1设置反应腔室1和下电极3均为长方体结构，下电极3包括垂直于反应腔室1的四个第一表面31，包覆结构4则包括四个第一包覆板41，第一包覆板41与第一表面31一一相对设置，下电极3包括平行于反应腔室1底部的一个第二表面32，包覆结构4包括一个平行于下电极3的第二表面32设置的第二包覆板42。需要说明的是，本发明实施例只是示例性地设置下电极3为长方体，本发明实施例对下电极3的形状不作限定。

示例性的，如图1所示，由于包覆结构4仅包覆部分下电极3，可以设置第二包覆板42围绕下电极3设置，即第二包覆板42对应下电极3的位置镂空，且第二包覆板42与下电极3之间不存在缝隙，可以设置第二包覆板42到反应腔室1底部的垂直距离d1小于下电极3的上表面到反应腔室1底部的垂直距离d2，也可以设置第二包覆板42到反应腔室1底部的垂直距离d1等于下电极3的上表面到反应腔室1底部的垂直距离d2，如图2所示。

等离子体处理装置还包括至少一个挡板，挡板对应第一开孔设置，可以设置每个挡板对应包覆结构上的一个第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分与该挡板对应的第一开孔，挡板遮挡第一开孔的面积可调。图3为本发明实施例提供的一种挡板的设置方式的俯视结构示意图，结合图1至图3，挡板6可以通过滑道61设置于包覆结构4上，挡板6可以沿滑道61左右滑动，通过调节挡板6在滑道61上的位置可以调节挡板6遮挡第一开孔40的面积。

具体的，结合图1至图3，等离子体处理装置的进气侧为上电极2远离下电极3的一侧，最终生成的易挥发物质只能通过排气孔5排出反应腔室1，包覆结构4包覆部分下电极3以及反应腔室1所有的排气孔5，因此生成的易挥发物质只能通过第一开孔40进入包覆结构4形成的包覆空间内再通过排气孔5排出。示例性的，若设置所有的第一开孔40均被对应的挡板6遮挡，则工艺气体以及生成的易挥发物质的气流方向近似垂直于反应腔室1的底部。若设置仅其中一个第一开孔40未被挡板6遮挡，即该第一开孔40完全裸露，其余第一开孔40均被对应的挡板6遮挡，则工艺气体以及生成的易挥发物质的气流方向会偏向完全裸露的第一开孔40所在位置，使得该方向的刻蚀或沉积速率较快，因此通过调节各个第一开孔40被挡板6的遮挡状态可以调节工艺气体以及生成的易挥发物质的气流方向，进而实现刻蚀或沉积速率的局部调节，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部调节。

例如，针对刻蚀或沉积速率过快的区域，可以使对应该方向设置的第一开孔40均被挡板6遮挡或者增大第一开孔40被挡板6的遮挡面积；对针对刻蚀或沉积速率较慢的区域，可以使对应该方向设置的第一开孔40裸露或者减小第一开孔40被挡板6的遮挡面积。

示例性的，可以如图1和图2所示设置反应腔室1和下电极3均为长方体结构，第一包覆板41上可以设置至少四个第一开孔，且第一开孔40所在位置关于第一包覆板41的几何中心对称。第二包覆板42上可以设置至少四个第一开孔40，且第一开孔40所在位置关于第二包覆板42的几何中心对称。如图1和图2所示，示例性地设置第一包覆板41上设置有四个第一开孔40，且设置四个第一开孔40分别位于矩形的第一包覆板41的四个角上，可以设置第一开孔40所在位置关于第一包覆板41的几何中心对称，即第一开孔40位于第一包覆板41的对角线上。同样的，示例性地设置第二包覆板42上设置有四个第一开孔40，且设置四个第一开孔40分别位于矩形的第二包覆板42的四个角上，可以设置第一开孔40所在位置关于第二包覆板42的几何中心对称，即第一开孔40位于第二包覆板42的对角线上。这样设置能够通过调节挡板遮挡对应第一开孔的面积较为均匀地调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，更有利于提高局部刻蚀均匀性或局部沉积均匀性，且相对于第一包覆板和第二包覆板上仅设置一个第一开孔，能够实现更多方向的工艺气体流向的调节。

需要说明的是，图1和图2只是示例性地在图中示出了第一开孔40的数量、形状以及位置，本发明实施例对包覆结构4上第一开孔40的数量、形状以及第一开孔41在包覆结构4上的位置不作限定。

示例性的，反应腔室1的底部未设置下电极3的部分可以设置至少四个排气孔5，且排气孔5所在位置关于反应腔室1底部的几何中心对称。如图1和图2所示，可以设置反应腔室1的底部未设置下电极3的部分设置有四个排气孔5，且四个排气孔5设置于对应矩形的反应腔室1底部的四条边的位置，这样能够使进入包覆结构4的气体通过就近的排气孔5排出，有利于提高反应气体的排出速率，有利于提高等离子体处理装置的刻蚀速率或沉积速率。

图4为本发明实施例提供的另一种挡板的设置方式的侧视示意图，结合图1、图2和图4，挡板6可以通过铰链62设置于包覆结构4上，挡板6可以沿图4中所示方向转动，通过转动挡板6可以调节挡板6遮挡第一开孔40的面积，以使对应的第一开孔40被挡板6遮挡的遮挡面积可调，同样可以实现通过调节各第一开孔40被挡板6的遮挡状态调节工艺气体以及生成的易挥发物质的气流方向，进而实现刻蚀或沉积速率的局部调节，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部调节。

示例性的，可以设置等离子体处理装置中包括挡板调节部件，挡板调节部件能够根据用户输入的挡板调节指令调节挡板遮挡对应的第一开孔的面积。例如可以设置挡板调节部件与挡板之间机械连接，当挡板调节部件接收到用户输入的挡板调节指令为改变挡板遮挡对应的第一开孔的面积时，以挡板通过滑道固定于包覆结构为例，挡板调节部件则可以通过推动挡板沿滑动左右滑动以调节挡板遮挡对应的第一开孔的面积，本发明实施例对挡板调节部件与挡板之间的连接关系不作限定，保证挡板调节部件在接收到挡板调节指令能够根据挡板调节指令调节挡板遮挡第一开孔的面积即可。

示例性的，构成包覆结构4的材料包括金属材料或陶瓷材料中的一种。当待刻蚀或沉积的材料为金属材料时，可以设置构成包覆结构4的材料为陶瓷材料，或者包覆结构4由金属材料构成，内表面涂覆有陶瓷材料，防止待刻蚀或沉积的材料俯视包覆结构，影响等离子体处理装置的性能，进而影响等离子处理装置进行刻蚀或沉积的准确性。当待刻蚀或沉积的材料为非金属材料时，可以设置构成包覆结构4的材料为金属材料，同样可以防止待刻蚀或沉积的材料俯视包覆结构，影响等离子体处理装置的性能，进而影响等离子处理装置进行刻蚀或沉积的准确性。

本发明实施例设置等离子体处理装置包括反应腔室、位于反应腔室内的上电极和下电极和包覆结构以及至少一个挡板，设置下电极位于反应腔室的底部，反应腔室的底部未设置下电极的部分设置有多个排气孔，包覆结构包覆排气孔和部分下电极，下电极用于放置基板的表面裸露，包覆结构上设置有至少一个第一开孔，挡板对应第一开孔设置，挡板用于遮挡至少部分对应的第一开孔，且挡板遮挡第一开孔的面积可调，可以通过调节挡板遮挡对应第一开孔的遮挡面积调节等离子体处理装置中工艺气体的流向，实现对刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部改善，解决了现有技术通过更改制程配方无法实现刻蚀均匀性或沉积均匀性的局部调节的问题，且包覆结构的设置使得工艺气体以及刻蚀或沉积生成的易挥发物质的活动空间由原来的反应腔室变为包覆结构形成的包覆空间，相当于减小了等离子体处理装置的反应腔室的空间，提高了工艺气体的利用率，有利于提高刻蚀速率或沉积速率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种等离子体处理装置，包括反应腔室，其特征在于，还包括：

上电极和下电极，所述上电极和所述下电极位于所述反应腔室内，所述下电极设置于所述反应腔室的底部，所述反应腔室的底部未设置所述下电极的部分设置有多个排气孔；

包覆结构，所述包覆结构位于所述反应腔室内，所述包覆结构包覆所述排气孔和部分所述下电极，所述下电极放置基板的表面裸露，所述包覆结构上设置有至少一个第一开孔，所述第一开孔与所述排气孔是连通的；

至少一个挡板，所述挡板对应所述第一开孔设置，所述挡板用于遮挡至少部分对应的所述第一开孔，所述挡板遮挡所述第一开孔的面积可调。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述下电极包括垂直于所述反应腔室底部的多个第一表面与平行于所述反应腔室底部的第二表面，所述包覆结构包括多个第一包覆板和一个第二包覆板，所述多个第一表面分别相对设置有所述多个第一包覆板，所述第二包覆板平行于所述第二表面设置。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第二包覆板围绕所述下电极设置，所述第二包覆板到所述反应腔室底部的垂直距离小于或等于所述下电极的上表面到所述反应腔室底部的垂直距离。

4.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应腔室与所述下电极均为长方体结构。

5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述第一包覆板上设置有至少四个所述第一开孔，且所述第一开孔所在位置关于所述第一包覆板的几何中心对称；

所述第二包覆板上设置有至少四个第一开孔，且所述第一开孔所在位置关于所述第二包覆板的几何中心对称。

6.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应腔室的底部未设置所述下电极的部分设置有至少四个所述排气孔，且所述排气孔所在位置关于所述反应腔室底部的几何中心对称。

7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述上电极与所述下电极相对设置，所述上电极上设置有多个第二开孔，所述等离子体处理装置的进气侧为所述上电极远离所述下电极的一侧。

8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述挡板通过铰链或滑道固定于所述包覆结构上。

9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包括：

挡板调节部件，所述挡板调节部件用于根据用户输入的挡板调节指令调节所述挡板遮挡对应的所述第一开孔的面积。

10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，构成所述包覆结构的材料包括金属材料或陶瓷材料中的一种。

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