CN202616186U - 一种电感耦合式等离子体刻蚀室 - Google Patents

一种电感耦合式等离子体刻蚀室 Download PDF

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左涛涛
徐朝阳
倪图强
周旭升
张亦涛
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Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.
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Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
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Abstract

本实用新型公开了一种电感耦合式等离子体刻蚀室，包括反应腔体和位于反应腔体上方的绝缘盖板，所述反应腔体内设有放置待处理基片的基座，所述绝缘盖板和所述反应腔体间设置有一气体供应环，所述绝缘盖板上方设置有连接射频功率源的电感线圈，所述气体供应环包括气体入口和与所述气体入口连通的环形气体通道，所述环形气体通道靠近所述气体供应环的中心区域的一侧的侧壁设置有若干个气体出口，用以将反应气体注入等离子体刻蚀室；在气体供应环周围环绕设置冷却通道，以控制环形气体通道内的气压均匀，从而保证环形气体通道的气体出口输出的反应气体均匀。同时冷却通道可以降低整个反应腔体的温度，使得基片加工处理效果更优。

Description

一种电感耦合式等离子体刻蚀室
技术领域
本实用新型涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀装置。 
背景技术
目前在对半导体器件的制造过程中，通常使用电感耦合式的等离子体处理装置(ICP)来产生反应气体的等离子体，在等离子处理腔中，各种气体被注入到反应腔中，以使得等离子体和基片之间的化学反应和/或物理作用可被用于在所述基片上形成各种特征结构，比如刻蚀等。在许多工艺流程中，一个很重要的指数是基片内部的加工均一性。也就是，一个作用于基片中心区域的工艺流程应和作用于基片边缘区域的工艺流程相同或者高度相近。因此，例如，当执行工艺流程时，基片中心区域的刻蚀率应与基片边缘区域的刻蚀率相同。 
一个有助于获得较好工艺均一性的参数是在反应腔内均匀分布的处理气体。要获得这样的均一性，许多反应腔设计采用安装在基片上方的气体喷淋头，以均匀的注入处理气体。然而，如上所述，在电感耦合(ICP)反应腔顶板必须包括一个使射频功率从天线发射到反应腔中的绝缘窗。因此，ICP的结构中并没有给气体喷淋头留出相应的空间来实现其气体均匀注入的功能。 
目前常用的ICP气体入口为在反应腔中的绝缘窗下方设置一圈外围气体喷口，由于连接射频功率源的电感线圈位于ICP反应腔的绝缘窗口上方，靠近外围气体喷嘴，电感线圈产生的热量会导致外围喷嘴内的气压不均，影响气体喷出的均匀性，从而影响基片处理的均匀性。 
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电感耦合式等离子体刻蚀室。 
本实用新型的目的是这样实现的，一种电感耦合式等离子体刻蚀室，包括反应腔体和位于反应腔体上方的绝缘盖板，所述反应腔体内设有放置待处理基片的基座，所述绝缘盖板和所述反应腔体间设置有一气体供应环，所述绝缘盖板上方设置有连接射频功率源的电感线圈； 
所述气体供应环包括气体入口和与所述气体入口连通的环形气体通道，所述环形气体通道靠近所述气体供应环的中心区域的一侧的侧壁设置有若干个气体出口，用以将反应气体注入等离子体刻蚀室； 
所述的气体入口和所述环形气体通道周围环绕设置一冷却通道，所述冷却通道包括一冷却液入口和一冷却液出口。所述的冷却液入口和冷却液出口之间连接一冷却控制装置，用以对冷却液进行温度控制。 
所述的环形气体通道侧壁设置的气体出口为若干个小孔，所述相邻两小孔之间的距离相等，所述若干个气体出口的孔径相等。 
所述的环形气体通道侧壁设置的气体出口也可以为若干个气体喷嘴，所述相邻两气体喷嘴之间的距离相等。 
进一步的，所述的环形气体通道周围还可以设置若干圈冷却管道，所述冷却管道包括若干个冷却液入口和若干个冷却液出口。所述的冷却通道内的冷却液可以为水，所述的冷却控制装置可以控制所述的气体供应环温度低于80℃。 
所述的射频功率源的功率为3.5千瓦。 
所述的冷却管道的口径为0.5厘米至3厘米。 
所述的放置待处理基片的基座连接一射频偏置功率源。 
采用本实用新型所述的电感耦合式等离子体刻蚀室，优点在于：所述 的气体供应环侧壁均匀设置若干气体出口，同时在气体供应环周围环绕设置冷却通道，以控制环形气体通道内的气压均匀，从而保证环形气体通道的气体出口输出的反应气体均匀。同时冷却通道可以降低整个反应腔体的温度，使得基片加工处理效果更优。 
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显： 
图1示出根据本实用新型的所述的电感耦合式等离子体刻蚀室腔体结构示意图。 
图2示出所述气体供应环一种实施例的水平截面示意图。 
图3示出所述气体供应环另一种实施例的垂直界面示意图。 
具体实施方式
实施例1：图1示出一种电感耦合式等离子体刻蚀室腔体结构示意图，包括反应腔体4和位于反应腔体4上方的绝缘盖板1，所述反应腔体内设有放置待处理基片的基座6，基座6连接射频偏置功率源7，绝缘盖板1和反应腔体4之间设置有一气体供应环5，气体供应环5连接反应气体源3，用于将反应气体源3中的反应气体输入等离子体刻蚀腔内。绝缘盖板1上方设置有连接射频功率源8的电感线圈2，射频功率源产生的感应磁场会在电感线圈2上轴向感应出射频电场，从而在反应腔内产生反应气体的等离子体。 
如图2所示的气体供应环5设有气体入口14和与所述气体入口14连通的环形气体通道13，气体入口14连接反应气体源3，环形气体通道13靠近气体供应环5的中心区域的一侧的侧壁设置有若干个气体出口15，用以将反应气体注入等离子体刻蚀室；所述的气体出口15可以为开凿在环形气体通道13上的 小孔，也可以为安装在所述环形气体通道13上的气体喷嘴16，如图3所示，本实施例为小孔15。 
气体入口14和环形气体通道13周围环绕设置冷却通道12，冷却通道12包括冷却液入口10和一冷却液出口11，冷却液入口10和冷却液出口11之间连接一冷却控制装置(图中未显示)，用以对冷却液进行温度控制。冷却管道的口径可以在0.5厘米至3厘米之间，本实施例选用的冷却管道口径为1厘米。冷却通道12内的冷却液可以为水，也可以为其他液体，本实施例所用的冷却液为水。冷却通道13可以控制气体供应环5温度低于80℃。为了达到更好的冷却效果，冷却管道12可以在环形气体通道周围设置若干圈，若干圈冷却管道可以有一个冷却液入口和一个冷却液出口，也可以有若干个冷却液入口和若干个冷却液出口。 
本实施例采用的射频功率源8的功率为3.5千瓦。 
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。 

Claims (10)

1.一种电感耦合式等离子体刻蚀室，包括反应腔体和位于反应腔体上方的绝缘盖板，所述反应腔体内设有放置待处理基片的基座，所述绝缘盖板和所述反应腔体间设置有一气体供应环，所述绝缘盖板上方设置有连接射频功率源的电感线圈；其特征在于：
所述气体供应环包括气体入口和与所述气体入口连通的环形气体通道，所述环形气体通道靠近所述气体供应环的中心区域的一侧的侧壁设置有若干个气体出口，用以将反应气体注入等离子体刻蚀室；
所述的气体入口和所述环形气体通道周围环绕设置一冷却通道，所述冷却通道包括一冷却液入口和一冷却液出口。
2.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所述的环形气体通道侧壁设置的气体出口为若干个小孔，所述相邻两小孔之间的距离相等。
3.根据权利要求2所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的环形气体通道侧壁设置若干个小孔状气体出口，所述若干个气体出口的孔径相等。
4.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所述的环形气体通道侧壁设置的气体出口为若干个气体喷嘴，所述相邻两气体喷嘴之间的距离相等。
5.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所述的冷却液入口和冷却液出口之间连接一冷却控制装置。
6.根据权利要求5所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所述的冷却通道内的冷却液为水，所述的冷却控制装置可以控制所述的气体供应环温度低于80℃。
7.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所 述的射频功率源的功率为3.5千瓦。
8.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于，所述的冷却管道的口径为0.5厘米至3厘米。
9.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的放置待处理基片的基座连接一射频偏置功率源。
10.根据权利要求1所述的一种电感耦合式等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的环形气体通道周围设置若干圈冷却管道，所述冷却管道包括若干个冷却液入口和若干个冷却液出口。 
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