CN203377195U - 一种干法等离子刻蚀机的反应腔 - Google Patents

Abstract

一种干法等离子刻蚀机的反应腔，包括圆筒状反应腔和盖在反应腔上面的上盖，上盖的中央位置设有进气孔，反应腔的侧壁、底壁及上盖形成了反应腔，待刻蚀的基片放置在反应腔底壁的中央位置，反应腔上设有取送基片的取送片口；反应腔内设有与之适配的匀流内衬，匀流内衬包括圆筒状的本体，本体上设有与取送片口对应的传送孔，本体底部设有一圈向内延伸的环形底板，环形底板与待刻蚀基片的位置匹配，环形底板上均匀地分布有匀流槽孔；本体的顶部设有与反应腔连接的固定法兰，固定法兰与反应腔之间设有密封槽。本实用新型具有腔室纯净，污染小，腔内气氛均匀性好，使用寿命长的优点。

Description

一种干法等离子刻蚀机的反应腔

技术领域

本实用新型涉及等离子刻蚀技术领域，特别是一种干法等离子刻蚀机的反应腔。

背景技术

刻蚀是半导体、微电子及LED制造过程中的一个重要工序，刻蚀是利用化学或物理方法有选择性地从硅片或者蓝宝石衬底表面去除不需要的材料的过程。随着半导体器件的集成度提高，半导体器件的线宽越来越小，关键尺寸的控制也越来越重要，对刻蚀工艺的要求也越来越高。从工艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。干法刻蚀即等离子体刻蚀，通常在等离子体处理装置中通入刻蚀气体，并电离刻蚀气体成等离子体，利用所述等离子体对待刻蚀的晶圆进行刻蚀。现有的等离子体刻蚀方法通常在待刻蚀表面形成光刻胶图形，以该光刻胶图形为掩膜对待刻蚀层进行刻蚀。干法刻蚀由于各项异性好，选择比高，可控性好，灵活性高，重复形好，易实现自动化，洁净度高的优点成为当今最常用的刻蚀工艺之一。

干法等离子体刻蚀设备中，反应腔体是用于进行等离子体刻蚀的核心部件。腔室内工艺气体的均匀分布是保证等离子体均匀分布的关键因素，而等离子体的均匀分布则是影响刻蚀均匀性的关键。

如图1所示，现有的等离子体刻蚀装置的结构包括圆筒状反应腔体A3和盖在反应腔体A3上面的石英盖A4，石英盖A4的中央位置设有进气孔，反应腔体A3的侧壁A1、底壁A2及石英盖A4形成了反应腔体。待刻蚀的基片A6放置在反应腔体内底壁A2的中央位置。这种等离子体刻蚀装置中，石英盖A4为圆形板状，现有技术中石英盖A4的中央有一个进气孔A5.根据流体的特性，当刻蚀气体由石英盖A4中央的进气孔A5进入反应腔体时，气体趋于直接冲击底壁A2中间位置，不易于向周围扩散，于是就造成了中间位置的气体密度较大，而越靠近侧壁A1位置，气体密度越小。

另外，这种等离子刻蚀设备在刻蚀过程中，不可避免地会产生很多刻蚀沉积物并聚集附着在腔室内壁上，造成腔室的污染和损伤，且难以去除导致反应腔体内刻蚀环境的不稳定性且加快了设备的损耗。

实用新型内容

为了克服现有的等离子刻蚀设备存在腔室污染和损伤，反应腔体的气氛均匀性差，使用寿命短的缺点，本实用新型提供了一种腔室纯净，污染小，使用寿命长的干法等离子刻蚀机的反应腔。

一种干法等离子刻蚀机的反应腔，包括圆筒状反应腔和盖在反应腔上面的上盖，上盖的中央位置设有进气孔，反应腔的侧壁、底壁及上盖形成了反应腔，待刻蚀的基片放置在反应腔底壁的中央位置，反应腔上设有取送基片的取送片口；

其特征在于：反应腔内设有与之适配的匀流内衬，匀流内衬包括圆筒状的本体，本体上设有与取送片口对应的传送孔，本体底部设有一圈向内延伸的环形底板，环形底板与待刻蚀基片的位置匹配，环形底板上均匀地分布有匀流槽孔；本体的顶部设有与反应腔连接的固定法兰，固定法兰与反应腔之间设有密封槽。

进一步，匀流槽由呈同心圆排布的槽孔组成，同一个圆周上等间隔地分布有多个槽孔。槽孔为圆弧形，槽孔的宽度约为1.5mm。圆弧形槽孔的圆心角小于或等于20°。

进一步，反应腔一侧设有抽气腔，抽气腔分别与抽真空泵和辅助真空流量计连接，反应腔的气体经匀流槽进入抽气腔。反应腔有下侧板，上侧板和壁板围成，下侧板和上侧板固定连接于反应腔的侧壁上，上侧板与侧壁之间、下侧板与侧壁之间，以及壁板与上侧板和下侧板之间均为密封配合。抽真空泵包括分子泵和机械泵，机械泵的接口位于壁板上，分子泵的接口位于下侧板上。上侧板设有能够观察抽气腔内情况的第二观察窗。

进一步，上盖包括封闭反应腔的腔盖和与腔盖密封配合的石英盘，进气孔设置于石英盘中央，石英盘上设有射频电源上电极接口；反应腔的底壁上设有基片固定装置，基片固定装置上设有射频电源下电极接口。反应腔连接主真空流量计，反应腔的侧壁上设有主真空流量计接口。

进一步，反应腔上设有能够观察反应腔内情况的第一观察窗，匀流内衬上设有与第一观察窗对应的观察口。第一观察窗与基片等高。第一观察窗的数量为两个，分别设置于反应腔的相对的两侧。

本实用新型的工作过程如下：

首先，在取送片口处通过插板阀连接反应腔和机械手腔；然后， 在机械泵接口处连接机械泵， 在分子泵接口处通过阀门连接分子泵；将真空流量计和辅助真空流量计分别连接在相应的接口上；然后检查第一观察窗、第二观察窗、腔盖、石英盘及基片固定装置与反应腔的密封情况；若密封情况正常则开启机械泵对反应腔抽取真空；当主真空流量计的实际测量值达到第一预定真空度后，将待刻蚀基片由取送片口送往基片固定装置上；关闭取送片口的插板阀；开启分子泵对反应腔抽取高真空；当反应腔内达到第二预定真空度后，工艺气体从中央进气孔处进入反应腔；再开启射频电源，进行刻蚀工艺；刻蚀工艺完成后，关闭射频电源，从中央进气孔通入氮气进行吹扫和清洗；最后，刻蚀完成的基片由机械手取回；关闭阀门、分子泵、机械泵。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的反应腔与抽气腔为一体式结构，相对于现有的反应腔与抽气腔分离式结构，减少了机械密封连接口的数量，整体结构的一致性好，反应腔和抽气腔内的高真空密封和保持能力强，能够提高等离子刻蚀速率。

2、反应腔内安装有匀流内衬，能够有效防止或减少刻蚀沉积物积聚或附着在反应腔的内壁上，能够延长腔室的使用寿命。内衬通过固定法兰安装于反应腔内，因此内衬更换、安装方便，只需要定时更换或清洗内衬即可保持刻蚀环境的纯净性。

3、内衬底板上设有匀流槽孔，抽真空时，反应腔的气体经匀流槽孔进入抽真空室内，匀流槽孔的数量多，相比一般常用的圆孔形内衬，气流通过的面积大，高真空的抽取能力强，提高了片盘周围气体的均匀性。

附图说明

图1是现有技术的示意图。

图2是本实用新型的立体图。

图3是本实用新型的剖视图。

图4是去除上盖后的立体图。

图5是匀流内衬的示意图。

具体实施方式

如图2、3所示，一种干法等离子刻蚀机的反应腔，包括圆筒状反应腔1和盖在反应腔1上面的上盖，上盖的中央位置设有进气孔5，反应腔1的侧壁、底壁及上盖形成了反应腔1，待刻蚀的基片放置在反应腔1底壁的中央位置，反应腔1上设有取送基片的取送片口10；

反应腔1内设有与之适配的匀流内衬2，匀流内衬2包括圆筒状的本体21，本体21上设有与取送片口10对应的传送孔25，本体21底部设有一圈向内延伸的环形底板22，环形底板22与待刻蚀基片的位置匹配，环形底板22上均匀地分布有匀流槽24；本体21的顶部设有与反应腔1连接的固定法兰23，固定法兰23与反应腔1之间设有密封槽。

匀流槽24由呈同心圆排布的槽孔组成，同一个圆周上等间隔地分布有多个槽孔。槽孔为圆弧形，槽孔的宽度约为1.5mm。圆弧形槽孔的圆心角小于或等于20°。

反应腔1一侧设有抽气腔19，抽气腔19分别与抽真空泵和辅助真空流量计连接，反应腔1的气体经匀流槽24进入抽气腔19。反应腔1有下侧板18，上侧板17和壁板20围成，下侧板18和上侧板17固定连接于反应腔1的侧壁上，上侧板17与侧壁之间、下侧板18与侧壁之间，以及壁板20与上侧板17和下侧板18之间均为密封配合。抽真空泵包括分子泵和机械泵，机械泵接口15位于壁板20上，分子泵接口16位于下侧板18上，壁板20上设有辅助真空流量计接口14。上侧板17设有能够观察抽气腔19内情况的第二观察窗12。

上盖包括封闭反应腔1的腔盖3和与腔盖密封配合的石英盘4，进气孔5设置于石英盘4中央，石英盘4上设有射频电源上电极接口6；反应腔1的底壁上设有基片固定装置7，基片固定装置7上设有射频电源下电极接口8。反应腔1连接主真空流量计，反应腔1的侧壁上设有主真空流量计接口13。

反应腔1上设有能够观察反应腔1内情况的第一观察窗11，匀流内衬2上设有与第一观察窗11对应的观察口26。第一观察窗11与基片等高。第一观察窗11的数量为两个，分别设置于反应腔1的相对的两侧。

本实用新型的工作过程如下：

首先，在取送片口10处通过插板阀连接反应腔1和机械手腔；然后， 在机械泵接口处连接机械泵， 在分子泵接口处通过阀门连接分子泵；将真空流量计和辅助真空流量计分别连接在相应的接口上；然后检查第一观察窗11、第二观察窗12、腔盖3、石英盘4及基片固定装置7与反应腔1的密封情况；若密封情况正常则开启机械泵对反应抽取真空；当主真空流量计的实际测量值达到第一预定真空度后，将待刻蚀基片9由取送片口10送往基片固定装置7上；关闭取送片口10的插板阀；开启分子泵对反应腔1抽取高真空；当反应腔1内达到第二预定真空度后，工艺气体从中央进气孔5处进入反应腔1；再开启射频电源，进行刻蚀工艺；刻蚀工艺完成后，关闭射频电源，从中央进气孔5通入氮气进行吹扫和清洗；最后，刻蚀完成的基片由机械手取回；关闭阀门、机械泵、分子泵。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的反应腔与抽气腔为一体式结构，相对于现有的反应腔与抽气腔分离式结构，减少了机械密封连接口的数量，整体结构的一致性好，反应腔和抽气腔内的高真空密封和保持能力强，能够提高等离子刻蚀速率。

2、反应腔内安装有匀流内衬，能够有效防止或减少刻蚀沉积物积聚或附着在反应腔的内壁上，能够延长腔室的使用寿命。内衬通过固定法兰安装于反应腔内，因此内衬更换、安装方便，只需要定时更换或清洗内衬即可保持刻蚀环境的纯净性。

3、内衬底板上设有匀流槽孔，抽真空时，反应腔的气体经匀流槽孔进入抽真空室内，匀流槽孔的数量多，相比一般常用的圆孔形内衬，气流通过的面积大，高真空的抽取能力强，提高了片盘周围气体的均匀性。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种干法等离子刻蚀机的反应腔，包括圆筒状反应腔和盖在反应腔上面的上盖，上盖的中央位置设有进气孔，反应腔的侧壁、底壁及上盖形成了反应腔，待刻蚀的基片放置在反应腔底壁的中央位置，反应腔上设有取送基片的取送片口；

其特征在于：反应腔内设有与之适配的匀流内衬，匀流内衬包括圆筒状的本体，本体上设有与取送片口对应的传送孔，本体底部设有一圈向内延伸的环形底板，环形底板与待刻蚀基片的位置匹配，环形底板上均匀地分布有匀流槽孔；本体的顶部设有与反应腔连接的固定法兰，固定法兰与反应腔之间设有密封槽。

2.如权利要求1所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：匀流槽由呈同心圆排布的槽孔组成，同一个圆周上等间隔地分布有多个槽孔。

3.如权利要求2所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：槽孔为圆弧形，槽孔的宽度约为1.5mm，圆弧形槽孔的圆心角小于或等于20°。

4.如权利要求1或3之一所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：反应腔一侧设有抽气腔，抽气腔分别与抽真空泵和辅助真空流量计连接，反应腔的气体经匀流槽进入抽气腔。

5.如权利要求4所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：反应腔有下侧板，上侧板和壁板围成，下侧板和上侧板固定连接于反应腔的侧壁上，上侧板与侧壁之间、下侧板与侧壁之间，以及壁板与上侧板和下侧板之间均为密封配合。

6.如权利要求5所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：抽真空泵包括分子泵和机械泵，机械泵的接口位于壁板上，分子泵的接口位于下侧板上，上侧板设有能够观察抽气腔内情况的第二观察窗。

7.如权利要求6所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：上盖包括封闭反应腔的腔盖和与腔盖密封配合的石英盘，进气孔设置于石英盘中央，石英盘上设有射频电源上电极接口；反应腔的底壁上设有基片固定装置，基片固定装置上设有射频电源下电极接口。

8.如权利要求7所述的干法等离子刻蚀机的反应腔，其特征在于：反应腔上设有能够观察反应腔内情况的第一观察窗，匀流内衬上设有与第一观察窗对应的观察口。

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