CN114582694A - 一种集尘器、等离子体处理设备及调压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集尘器，等离子体处理设备及调压方法，包括与等离子设备腔室相连的气体管道，真空泵，位于腔室和真空泵之间的圆环形的第一框架，通过第一转动轴与第一框架的侧壁连接的多个叶片，多个所述叶片之间按照一定间隔排列，电压设备，用于在相邻两个叶片之间施加不同极性电压，可以在等离子体反应过程中，利用静电吸附原理，将反应过程中产生的大颗粒灰尘固定在通电的叶片上，倾斜的叶片还可以阻挡气体管道中的颗粒逆流回反应腔，并且叶片的倾斜角度可以调整，以适应反应腔内所需气压。

Description

一种集尘器、等离子体处理设备及调压方法
技术领域
本发明涉及等离子体刻蚀技术领域，尤其涉及一种集尘器、等离子处理设备及调压方法。
背景技术
对半导体基片或衬底的微加工是一种众所周知的技术，可以用来制造例如，半导体、平板显示器、发光二极管(LED)、太阳能电池等。微加工制造的一个重要步骤为等离子体处理工艺步骤，该工艺步骤在一反应腔内部进行，工艺气体被输入至该反应腔内。射频源被电感和/或电容耦合至反应腔内部来激励工艺气体，以形成和保持等离子体。
为了在反应腔中保证刻蚀速率，需要从反应腔内部抽气，将反应后的气体排出，维持反应腔内部的低压环境，同时，抽气过程也起到实时清除灰尘颗粒的目的，如零件老化磨损或反应产生的副产物，此类灰尘颗粒有许多直径在一微米以上，这些颗粒无法通过高速旋转的涡流分子泵转子叶片，所以会随着气流波动从气体管路中逆向返回反应腔，极易落在反应中的基片表面，提高了刻蚀过程产生不良的风险，即使选用普通的真空泵，也不能完全排出颗粒回流造成的影响。通常，为了避免在反应中产生的灰尘颗粒不断积累，单次或多次刻蚀完成后需要开腔清洗，但是，却无法降低开腔前灰尘颗粒在反应腔内的运动。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种集尘器，用于等离子体处理设备的腔室除尘，包括：
与所述腔室相连的气体管道；
真空泵，其通过所述气体管道从所述腔室中抽气；
圆环形的第一框架，所述第一框架位于所述腔室和真空泵之间；
通过第一转动轴与所述第一框架的侧壁连接的多个叶片，多个所述叶片之间按照一定间隔排列；
电压设备，用于在相邻两个叶片之间施加不同极性电压。
可选的，还包括圆形的第二框架，所述第二框架的直径小于所述第一框架的内径，多个所述叶片与所述第二框架转动连接。
可选的，所述第二框架的外侧壁具有间隔排列的孔，所述叶片为三角形，所述叶片的短边通过转动轴与所述第一框架的内侧壁连接，所述叶片与短边相对的锐角和所述孔配合转动。
可选的，所述叶片为长方形，所述叶片的一个短边通过所述第一转动轴与第一框架的内侧壁连接，相对位置的另一个短边通过第二转动轴与所述第二框架的外侧壁转动连接。
可选的，还包括第一转动环，所述第一转动环的内径大于所述第一框架的内径，且其一侧具有齿轮轨道，所述第一转动轴贯通所述第一框架的侧壁后与齿轮固定连接，所述齿轮与所述第一转动环的齿轮轨道配合运动。可选的，还包括第二转动环，所述第二转动环的内径大于所述第一框架的内径，且其一侧具有齿轮轨道，相邻两个所述齿轮分别与所述第一转动环和所述第二转动环的齿轮轨道配合运动。
可选的，所述第一转动环、第二转动环、第一转动轴和齿轮为导电材料，所述第一框架为介电材料。
可选的，所述第一转动环、第二转动环与所述第一框架同轴设置，且位于相邻两个所述齿轮之间，所述第一转动环和所述第二转动环与所述电压设备连接，且其极性相反。
可选的，所述第一转动环、第二转动环与所述第一框架同轴设置，且位于所述齿轮两侧，所述第一转动环和所述第二转动环与所述电压设备连接，且其极性相反。
可选的，所述齿轮的一部分圆周上设置有轮齿，其余部分不设置轮齿。
可选的，所述第一框架设置有法兰，用于和所述等离子设备固定连接。
进一步的，本发明还公开了一种等离子体处理设备，包括上述任意一项所述的集尘器。
进一步的，本发明还公开了一种等离子体处理设备的调压方法，包括如下
步骤：
将上述任意一项所述的集尘器中的叶片设定一倾斜角度；
通过真空泵从等离子体处理设备的腔室中抽气，并测定气压变化范围；
当气压最小值小于期望气压值时，可以将所述叶片的倾斜角度增大；
当气压最小值大于期望气压值时，可以将所述叶片的倾斜角度减小后继续测定气压变化范围。
本发明的优点在于：本发明提供了一种集尘器，可以在等离子体反应过程中，利用静电吸附原理，将反应过程中产生的大颗粒灰尘在被抽走过程中固定在通电的叶片上，防止其在反应腔内部的无序运动，造成基片颗粒污染，影响半导体生成的良率，而且倾斜的叶片还可以阻挡气体管道中的颗粒逆流回反应腔；此外本发明还提供了一种调压方法，通过调整叶片的倾斜角度，能够在阻挡颗粒和维持抽气流量之间寻求平衡，以适应不同反应过程所需的气压。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出一种等离子体处理设备的结构示意图；
图2示出集尘器第一实施例结构示意图；
图3示出第二框架放大结构示意图；
图4示出方形叶片的结构示意图；
图5示出集尘器第二实施例局部结构示意图；
图6示出集尘器第三实施例结构示意图；
图7示出集尘器第四实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示的的一种等离子体处理设备，包括一个腔室100用于产生等离子体，通常在腔室内部的上部设置有进气喷头输送反应气体，在腔室内部还设置有基座用于承载基片，在腔室100的底部通过气体管道300连接真空泵400，气体管道300与腔室100的连接位置不限定图中正下方，在一些实施例中，气体管道300也可以与腔室100的某一边连接，所使用的真空泵400通常选择涡流分子泵，通过抽气的方式维持腔室100内的低压，与进气喷头配合形成腔室100内部的气体循环。
本发明的集尘器位于腔室100和真空泵400之间，可以位于气体管道300上的任一位置，优选的实施例是通过法兰201固定在气体管道300进气口处，与腔室100底面平行设置。如图2所示，该集尘器包括圆环形的第一框架200，圆环内径可以与气体管道300内径相同，与气体管道300固定的法兰可以设置在第一框架200的外侧壁上。在第一框架200的内侧壁通过第一转动轴211连接有多个叶片212，多个叶片212之间保持一定间隔，单个叶片212可以沿着第一转动轴211旋转，以改变叶片之间的间隔。在腔室外部设置有电压设备500，对集尘器上施加电压，使相邻两个叶片212电压极性相反。当进行等离子体刻蚀时，零件摩擦老化或反应副产物产生的颗粒随着腔室100内的气体从上部向气体管道300流动，尺寸较小的颗粒可以穿过真空泵400排走，尺寸较大的颗粒在经过集尘器的叶片212时，会因为静电吸附作用，附着在叶片212表面，而且倾斜设置的叶片212也可以对集尘器下部气体管道300中的颗粒起到阻挡作用，两者同时作用，防止颗粒逆流返回腔室做无序运动对刻蚀过程造成不良影响。在一些等离子体刻蚀过程中，要求更低的腔室气压，但是倾斜的叶片对气流产生了阻挡作用，限制了腔室气压的进一步降低，所以可以根据实际情况，调整叶片212的倾斜角度来控制气体流速，使腔室气压可以在一定范围内变化，例如当叶片212完全垂直时，对气流的影响最小。如图3所示，在一些实施例中，还包括有圆形的第二框架220，第二框架220也可以是圆环形，如果采用相同大小的叶片212，则可以将第二框架220设置于第一框架200中心，叶片212一端与第一框架200侧壁相连，另一端与第二框架220转动连接，第二框架200可以选择介电材料，多个叶片212与第二框架200为转动连接且相互之间电隔离，如此只需在叶片212与第一框架200连接的一端施加不同极性电压即可实现吸附灰尘颗粒的目的，当对等离子体刻蚀机进行定期清理维护时可以选择拆卸集尘器进行清理，循环利用。在一些实施例中，叶片212为三角形，环绕第一框架200和第二框架220设置，其中叶片212短边与第一转动轴211连接，短边对应的锐角插入第二框架220的孔221中实现转动连接，如图4所示，在另一些实施例中叶片212为长方形，该长方形叶片212可以通过第一连接轴211和第二连接轴213互相之间平行的与第一框架200转动连接，也可以环绕第一框架200和第二框架220设置。
实施例二
如图6所示，本实施例与上述实施例的区别在于，还包括内径大于第一外框200外径的第一转动环230，第一转动环230的一侧具有齿轮轨道，第一转动轴211贯穿第一框架200的侧壁后于齿轮固定连接，每个叶片212对应的齿轮都可以于嵌套在第一框架200外侧的第一转动环230上的齿轮轨道配合转动，如此，即可通过转动第一转动环230带动所有叶片朝向一个方向转动。在一些实施例中，还包括内径大于第一外框200外径的第二转动环240，第二转动环240的一侧具有齿轮轨道，可以和叶片212对应的齿轮配合转动，第一转动环230和第二转动环240位于齿轮的上下两侧，不同在于，第一转动轴211的轴心不在同一圆周上，采取间隔的轴心分别位于两个圆周上，保证与第一转动环230接触的齿轮不会与第二转动环240接触，同样，与第二转动环240接触的齿轮也不会与第一转动环230接触，第一转动环230、第二转动环240、齿轮和第一转动轴211都为导体，如此即可通过在第一转动环230和第二转动环240上施加不同极性的电压，使相邻的叶片212具有不同的电压极性，同时，通过转动两个转动环可以实现叶片212倾斜角度的改变，进而改变气体流量。
实施例三
如图5所示，本实施例与上述实施例的区别在于，每个第一转动轴211的轴心位于同一圆周上，但是与第一转动轴211固定连接的齿轮只有一部分轮齿，相邻两个齿轮分别与位于齿轮两侧的第一转动环230和第二转动环240配合转动，而不会与不同转动环接触，如此与第一转动轴211不在同一圆周上相比，可以让叶片211位于同一高度，既保证了集尘器可以更小型化，又不会影响灰尘颗粒的吸附能力。
实施例四
如图7所示，本实施例与上述实施例的区别在于，每个第一转动轴211的轴心位于不同圆周上，第一转动环230和第二转动轴240位于齿轮之间，两个转动环之间电隔离，如此设置，可以更容易的在两个转动环之间施加电压，如通过两个转动环之间的点隔离区域连接导线，能更好的隐藏导线，避免暴露。
实施例五
如图1所示，本发明还公开了一种等离子体处理设备，可以是电感耦合等离子体处理设备，也可以是电容耦合等离子体处理设备，包括上述任意实施例的集尘器用于等离子体处理设备的排气系统，减少灰尘颗粒对反应腔室内基片处理的污染。
实施例六
本发明还公开了一种安装了上述实施例中集尘器的等离子体处理设备的调压方法，包括步骤一，将集尘器中的叶片212设定一倾斜角度，可以通过同步旋转转动环实现；步骤二，通过真空泵从等离子体处理设备的腔室中抽气，并测定气压变化范围；步骤三，将实际测得的气压变化范围和期望的等离子体反应气压做对比，因为叶片212阻挡的作用，可能存在气压变化范围最小值小于期望气压值的情况，这时就将叶片212的倾斜角度增大，使叶片212更接近竖直，更利于气流通过，如果气压变化范围最小值大于期望气压值，则可以将叶片212倾斜角度减小，使叶片212更接近水平，更利于阻挡灰尘颗粒回流；然后重复步骤二，直到达到气压变化范围和阻挡灰尘颗粒的平衡。在一些实施例中，还可以根据叶片的角度变化和气压范围绘制变化曲线，在之后的反应前，根据曲线固定气压大概变化范围，再根据钟摆阀微调气压值。
本发明公开的集尘器不限于应用于上述两种实施例的等离子体处理设备，在其他等离子体处理设备中也可以适用，此处不再赘述。
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 (13)

1.一种集尘器，用于等离子体处理设备的腔室除尘，其特征在于，包括：
与所述腔室相连的气体管道；
真空泵，其通过所述气体管道从所述腔室中抽气；
圆环形的第一框架，所述第一框架位于所述腔室和真空泵之间；
通过第一转动轴与所述第一框架的侧壁连接的多个叶片，多个所述叶片之间按照一定间隔排列；
电压设备，用于在相邻两个叶片之间施加不同极性电压。
2.如权利要求1所述的集尘器，其特征在于，还包括圆形第二框架，所述第二框架的直径小于所述第一框架的内径，多个所述叶片与所述第二框架转动连接。
3.如权利要求2所述的集尘器，其特征在于，所述第二框架的外侧壁具有间隔排列的孔，所述叶片为三角形，所述叶片的短边通过转动轴与所述第一框架的内侧壁连接，所述叶片与短边相对的锐角和所述孔配合转动。
4.如权利要求2所述的集尘器，其特征在于，所述叶片为长方形，所述叶片的一个短边通过所述第一转动轴与第一框架的内侧壁连接，相对位置的另一个短边通过第二转动轴与所述第二框架的外侧壁转动连接。
5.如权利要求1所述的集尘器，其特征在于，还包括第一转动环，所述第一转动环的内径大于所述第一框架的内径，且其一侧具有齿轮轨道，所述第一转动轴贯通所述第一框架的侧壁后与齿轮固定连接，所述齿轮与所述第一转动环的齿轮轨道配合运动。
6.如权利要求5所述的集尘器，其特征在于，还包括第二转动环，所述第二转动环的内径大于所述第一框架的内径，且其一侧具有齿轮轨道，相邻两个所述齿轮分别与所述第一转动环和所述第二转动环的齿轮轨道配合运动。
7.如权利要求6所述的集尘器，其特征在于，所述第一转动环、第二转动环、第一转动轴和齿轮为导电材料，所述第一框架为介电材料。
8.如权利要求7所述的集尘器，其特征在于，所述第一转动环、第二转动环与所述第一框架同轴设置，且位于相邻两个所述齿轮之间，所述第一转动环和所述第二转动环与所述电压设备连接，且其极性相反。
9.如权利要求7所述的集尘器，其特征在于，所述第一转动环、第二转动环与所述第一框架同轴设置，且位于所述齿轮两侧，所述第一转动环和所述第二转动环与所述电压设备连接，且其极性相反。
10.如权利要求9所述的集尘器，其特征在于，所述齿轮的一部分圆周上设置有轮齿，其余部分不设置轮齿。
11.如权利要求1所述的集尘器，其特征在于，所述第一框架设置有法兰，用于和所述等离子设备固定连接。
12.一种等离子体处理设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的集尘器。
13.一种等离子体处理设备的调压方法，其特征在于，包括如下步骤：
将如权利要求1-11任意一项所述的集尘器中的叶片设定一倾斜角度；
通过真空泵从等离子体处理设备的腔室中抽气，并测定气压变化范围；
当气压最小值小于期望气压值时，可以将所述叶片的倾斜角度增大；
当气压最小值大于期望气压值时，可以将所述叶片的倾斜角度减小后继续测定气压变化范围。
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