CN111223736B - 一种等离子体处理设备的进气装置 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体处理设备的进气装置，包括：腔盖(1)，覆盖于反应腔室的正上方，两侧分别设置有单独的进气嘴(4,5)，分别连接外部通入的两路工艺气体；耦合窗(2)，位于腔盖(1)的内部上方，下表面与腔盖(1)之间设置有密封圈(6)，使腔盖(1)与反应腔室之间形成封闭的真空空间；以及分区匀气盘(3)，位于腔盖(1)的内部，上表面正对耦合窗(2)，下表面面对反应腔室内部，反应气通过下表面进入反应腔。本发明能够实现两路气体独立通入反应腔室，并且对其混合比例进行精确灵活的控制，控制精度较高，极大程度的改善了等离子体处理工艺如刻蚀、镀膜等工艺的均匀性，并且结构简单，方便拆装。

Description

一种等离子体处理设备的进气装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种等离子体处理设备的进气装置。
背景技术
等离子体处理工艺是目前微细加工中最重要的一种方式，微电子学的快速发展推动其不断向前发展。随着技术的进步，芯片制造对等离子体刻蚀及镀膜的工艺要求也越来越高，其中描述工艺效果的一个主要参数就是均匀性，而影响均匀性最主要因素就是反应腔内等离子体的分布，腔室的结构与进气部分的设计共同决定了等离子体的分布。目前存在的等离子体制程系统中，反应腔室内部多为圆形，而抽气口结构位于侧边，反应气体经进气管道进入腔室上方的匀气结构中，之后均匀的进入到腔室中，这种结构容易造成在工艺过程中抽气系统从抽气口抽走气体时基片表面无法均匀接触到反应气体，尤其是远离抽气口区域的基片表面接触反应气体不足，该基片区域反应效果不佳，最终影响均匀性。
进气装置为等离子体反应工艺提供反应气体，其上部可放置连通射频源的耦合线圈等，射频匹配器输出电压，经过线圈的耦合作用，会在进气装置上方产生交变的电磁场，当电场到达一定程度时，进气装置内输入的气体产生放电现象，进入等离子态，同时在载片台内通入的偏压射频源的作用下加速达到晶圆表面，产生刻蚀或镀膜反应。刻蚀或镀膜反应所需的工艺气体种类较多，通过进气装置从设备外部的一个接口进入装置内部，经过一系列分散装置将反应气最大程度均匀的输送到反应腔室内，且均匀的覆盖到晶圆的表面。对于某些等离子体刻蚀设备来说，所有的工艺气体可经外部全部混合后进入到反应腔室中，只需要进行匀气步骤即可，而对于等离子体镀膜设备来说，工艺气体需要分两路气路单独通入，在进入反应腔室之后进行混合，以达到调节气体混合比例的效果，从而获得更好的成膜均匀性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开一种等离子体处理设备的进气装置，包括：腔盖，覆盖于反应腔室的正上方，两侧分别设置有单独的进气嘴，分别连接外部通入的两路工艺气体；耦合窗，位于腔盖的内部上方，下表面与腔盖之间设置有密封圈，使腔盖与反应腔室之间形成封闭的真空空间；分区匀气盘，位于腔盖的内部，上表面正对耦合窗，下表面面对反应腔室内部，反应气体通过下表面进入反应腔。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述分区匀气盘呈圆盘状，外环边缘相对设有外圈进气槽和中心进气孔，所述外圈进气槽连通第一进气嘴和外圈匀气区，所述中心进气孔连通第二进气嘴和中心匀气区。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，在分区匀气盘的上表面中心匀气区的外侧放置密封圈，通过压紧上部的耦合窗，隔离两路反应气体。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述外圈匀气区为圆环状，内部有环形分布的外圈进气孔，其中，位于中心进气孔一侧的圆环形状被打断，保留宽度为20～30mm的桥路，作为中心进气孔的传输通路。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述外圈进气孔以所述外圈进气槽为轴线对称分布，并且，所述外圈进气孔的分布为阶梯状，在靠近外圈进气槽的区域分布稀疏，远离外圈进气槽的区域分布紧密。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述外圈进气孔为沉头孔，沉头直径为2～4mm，通孔直径为0.5～1.5mm。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述中心进气孔穿过所述匀气盘的内部与竖直连通孔相连通，所述竖直连通孔经过通气槽与所述中心匀气区相连通。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述中心匀气区为环形状，内部设有多圈环形分布的进气孔。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，内圈进气孔均匀分布或或阶梯状分布，所述内圈进气孔呈阶梯状分布时，在靠近通气槽的区域分布稀疏，在远离通气槽的区域分布紧密。
本发明的等离子体处理设备的进气装置中，优选为，所述腔盖的材质为铝，表面镀有硬质氧化层，所述耦合窗和所述分区匀气盘材质为陶瓷或石英。
本发明的等离子体处理设备的进气装置，可以实现两路不同气体独立通入反应腔室，或者相同气体实现不同位置通入反应腔室的流量不同，也就是对于两种相同或不同气体的混合比例实现精确灵活的控制，控制精度较高，极大程度的改善了等离子体处理工艺如刻蚀、镀膜等工艺的均匀性，并且结构简单，方便拆装。
附图说明
图1是本发明的等离子体处理设备的进气装置的剖面结构示意图。
图2是分区匀气盘的立体结构示意图。
图3是分区匀气盘的剖面结构示意图。
图4是外圈进气孔的剖面结构示意图。
图5是本发明的等离子体处理设备的进气装置的装配结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”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。
此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
图1是本发明的等离子体处理设备的进气装置的剖面结构示意图。如图1所示，本发明的等离子体处理设备的进气装置包括腔盖1、耦合窗2和分区匀气盘3。腔盖1覆盖于反应腔室的正上方，两侧分别设置有第一进气嘴4和第二进气嘴5，分别连接外部通入的两路工艺气体。耦合窗2位于腔盖1的内部上方，下表面与腔盖1之间设置有密封圈6，使腔盖1与反应腔室之间形成封闭的真空空间。分区匀气盘3位于腔盖1的内部，上表面正对耦合窗2，下表面面对反应腔室内部，反应气体通过下表面进入反应腔。腔盖1的材质为铝，表面镀有硬质氧化层，耦合窗2和分区匀气盘3材质为陶瓷、石英等。
图2是分区匀气盘的立体结构示意图。图3是分区匀气盘的剖面结构示意图图。如图2和图3所示，分区匀气盘3呈圆盘状，外环边缘相对设有外圈进气槽10和中心进气孔50，外圈进气槽10连通第一进气嘴4和外圈匀气区11，中心进气孔50连通第二进气嘴5和中心匀气区52。在一个优选地实施例中，为了防止两路单独进入的工艺气体在进入反应腔室之前就混合，在分区匀气盘3的上表面中心匀气区52的外侧设置密封圈51，通过压紧上部的耦合窗2，隔离两路反应气体。
外圈匀气区11为圆环状，内部有环形分布的外圈进气孔12，其中，位于中心进气孔50一侧的圆环形状被打断，保留宽度为20～30mm的桥路，作为中心进气孔50的传输通路。外圈进气孔12以外圈进气槽10为轴线对称分布，并且，外圈进气孔12的分布为阶梯状，在靠近外圈进气槽10的区域分布稀疏，在远离外圈进气槽10的区域分布紧密。进气孔12的数量可为12～24个，图示为其中的典型案例，数量为16个，进气端两边的气孔数量相同且分布也对称。外圈进气孔12为沉头孔，如图4所示，沉头直径d1为2～4mm，通孔直径度d2为0.5～1.5mm。外圈匀气区11的深度h1为2～4mm。
中心进气孔50穿过匀气盘的内部与竖直连通孔54相连通，竖直连通孔54经过通气槽55与中心匀气区52相连通。中心匀气区52为环形状，内部设有多圈环形分布的内圈进气孔53。内圈进气孔53均匀分布或或阶梯状分布，内圈进气孔53呈阶梯状分布时，在靠近通气槽55的区域分布稀疏，在远离通气槽55的区域分布紧密。内圈进气孔53为沉头孔，沉头直径为2～4mm，通孔直径为0.5～1.5mm。进气孔53的分布环数量最优为2个，且每圈上的进气孔数量可为8～20个，图示数量为12个，相邻两圈上的进气孔的数量可以相同，也可不相同，根据分布环的直径可以在一定范围内调整。
图5是本发明的等离子体处理设备的进气装置的装配示意图。图5中，等离子体处理设备的反应腔室150为外方内圆的结构，其中心放置有载片台152，晶圆151经过load-lock组件的传送被放置到载片台152的上表面，即位于反应腔室150的正中心。本发明的等离子体处理设备的进气装置100位于反应腔室的正上方，与反应腔室配合形成闭合的真空区域。反应气体经过进气装置100上的进气嘴进入其内部，经过一系列匀气步骤之后，形成均匀气流(在图4中用箭头表示)进入反应腔室150，并在射频的作用下到达晶圆151的表面进行刻蚀或镀膜反应。本发明的等离子体处理设备的进气装置，可以实现两路不同气体独立通入反应腔室，或者相同气体实现不同位置通入反应腔室的流量不同，也就是对于两种相同或不同气体的混合比例实现精确灵活的控制，控制精度较高，极大程度的改善了等离子体处理工艺如刻蚀、镀膜等工艺的均匀性，并且结构简单，方便拆装。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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 (8)

1.一种等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
包括：腔盖(1)，覆盖于反应腔室的正上方，两侧分别设置有单独的第一进气嘴(4)和第二进气嘴(5)，分别连接外部通入的两路工艺气体；
耦合窗(2)，位于腔盖(1)的内部上方，下表面与腔盖(1)之间设置有密封圈(6)，使腔盖(1)与反应腔室之间形成封闭的真空空间；
分区匀气盘(3)，位于腔盖(1)的内部，上表面正对耦合窗(2)，下表面面对反应腔室内部，反应气体通过下表面进入反应腔，
其中，所述分区匀气盘(3)呈圆盘状，外环边缘相对设有外圈进气槽(10)和中心进气孔(50)，所述外圈进气槽(10)连通第一进气嘴(4)和外圈匀气区(11)，所述中心进气孔(50)连通第二进气嘴(5)和中心匀气区(52)，
所述外圈匀气区(11)为圆环状，内部有环形分布的外圈进气孔(12)，其中，位于所述中心进气孔(50)一侧的圆环形状被打断，保留宽度为20～30mm的桥路，作为所述中心进气孔(50)的传输通路。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
在所述分区匀气盘(3)的上表面、所述中心匀气区(52)的外侧放置密封圈(51)，通过压紧上部的所述耦合窗(2)，隔离两路反应气体。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述外圈进气孔(12)以所述外圈进气槽(10)为轴线对称分布，并且，所述外圈进气孔(12)的分布为阶梯状，在靠近外圈进气槽(10)的区域分布稀疏，远离外圈进气槽(10)的区域分布紧密。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述外圈进气孔(12)为沉头孔，沉头直径为2～4mm，通孔直径为0.5～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述中心进气孔(50)穿过所述分区匀气盘(3)的内部与竖直连通孔(54)相连通，所述竖直连通孔(54)经过通气槽(55)与所述中心匀气区(52)相连通。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述中心匀气区(52)呈环形状，内部设有多圈环形分布的内圈进气孔(53)。
7.根据权利要求6所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述内圈进气孔(53)均匀分布或呈阶梯状分布，所述内圈进气孔(53)呈阶梯状分布时，在靠近通气槽(55)的区域分布稀疏，在远离通气槽(55)的区域分布紧密。
8.根据权利要求1所述的等离子体处理设备的进气装置，其特征在于，
所述腔盖(1)的材质为铝，表面镀有硬质氧化层，所述耦合窗(2)和所述分区匀气盘(3)材质为陶瓷或石英。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115029775A (zh) * 2021-03-05 2022-09-09 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种气体水平流动的外延生长设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161500A (en) * 1997-09-30 2000-12-19 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for preventing the premature mixture of reactant gases in CVD and PECVD reactions
WO2011044451A2 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Applied Materials, Inc. Multi-gas centrally cooled showerhead design
CN106609361A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 沈阳拓荆科技有限公司 一种多气体多区域的喷淋结构
CN108695133A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和基板处理方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10829855B2 (en) * 2016-05-20 2020-11-10 Applied Materials, Inc. Gas distribution showerhead for semiconductor processing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6161500A (en) * 1997-09-30 2000-12-19 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for preventing the premature mixture of reactant gases in CVD and PECVD reactions
WO2011044451A2 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Applied Materials, Inc. Multi-gas centrally cooled showerhead design
CN106609361A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 沈阳拓荆科技有限公司 一种多气体多区域的喷淋结构
CN108695133A (zh) * 2017-03-29 2018-10-23 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和基板处理方法

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