TW201448028A - 一種減少門效應的等離子體處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種减少門效應的等離子體處理裝置，在等離子體處理腔室內設置一可上下移動並環繞氣體噴淋頭的升降環，通過在升降環靠近處理腔室側壁的一側固定設置一金屬擋片，優選與處理腔室側壁材料相同的鋁質金屬擋片，使得所述金屬擋片隨著升降環降下時能遮擋處理腔室側壁的門開口，從而能够解决處理腔室側壁的門開口使得處理腔室內的電場分布不均勻的技術問題。本發明公開的技術方案，結構簡單，在現有升降環的基礎上，通過螺釘或在升降環靠近處理腔室側壁的一側切割出一嵌合所述金屬擋片的溝槽的方式將升降環和所述金屬擋片固定連接，結構簡單，能有效的調節門開口處的電場分布，從而有效調節處理腔室內的電場均勻分布。

Description

一種减少門效應的等離子體處理裝置

[0001]  本發明涉及半導體基片處理技術領域，尤其涉及一種均勻處理基片的等離子體處理裝置。

[0002]  半導體製造技術領域中，經常需要在基片上構圖刻蝕形成孔洞或溝槽，現有技術中，通常都是採用乾式的RIE刻蝕技術。乾式刻蝕通常在一等離子體刻蝕裝置內進行，該等離子體刻蝕裝置至少包括一處理腔室，刻蝕開始前，首先將待處理基片通過處理腔室側壁上的一個門開口放置到處理腔室內部的基片支撐架上，在處理腔室內通入反應氣體，所述反應氣體在處理腔室內部電磁場的作用下解離爲等離子體、自由基等能對基片進行物理作用或化學作用的粒子。當刻蝕反應完成後，再將基片通過處理腔室側壁上的門開口取出並放入新的待處理基片，如此反復進行操作。 [0003]  處理腔室內的電磁場能夠將通入處理腔室內的反應氣體電離産生等離子體，電磁場强度能否均勻分布决定等離子體在處理腔室室中能否均勻分布，從而决定待處理基片能否處理均勻，故電磁場在處理腔室內的均勻分布是决定被處理基片加工能否均勻的關鍵因素。理想情况下，所述處理腔室側壁爲圓柱形，處理腔室內的電磁場均勻分布，然而，由於處理腔室側壁上設置一門開口，導致處理腔室此處電場分布不均勻，從而影響基片的加工均勻性。

[0004]  爲了解决上述問題，本發明提供了一種减少門效應的等離子體處理裝置，包括：引入有反應氣體的真空處理腔室；所述真空處理腔室側壁設置一門開口； [0005]  相對設置於所述真空處理腔室內的上電極和下電極，所述下電極上放置有被處理的基片，所述上電極同時作爲反應氣體注入的噴淋頭，所述噴淋頭周圍環繞設置一可上下移動的升降環； [0006]  所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁一側設置一接地的金屬擋片，所述升降環處於降下狀態時，所述金屬擋片遮擋所述真空處理腔室側壁的門開口。 [0007]  優選的，所述的升降環爲絕緣材料，所述的升降環與所述噴淋頭之間設置一接地環，所述升降環相對於所述接地環上升或下降。 [0008]  優選的，所述金屬擋片的形狀、大小與所述真空處理腔室側壁門開口的形狀、大小相同。 [0009]  優選的，所述金屬擋片的形狀爲環形，所述環形金屬擋片環繞設置於所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁的一側，所述環形金屬擋片的高度大於等於所述真空處理腔室側壁門開口的高度。 [0010]  優選的，所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁的一側表面設置有凹槽，所述金屬擋片置於所述凹槽內，與所述升降環之間固定銜接。 [0011]  優選的，所述金屬擋片通過螺釘與所述升降環固定。 [0012]  優選的，所述升降環上方設置一氣缸，控制所述升降環上下移動。 [0013]  優選的，所述氣缸爲接地的金屬材料，，所述金屬擋片通過導線和所述氣缸相連。 [0014]  優選的，所述金屬擋片材質爲表面進行陽極化處理的鋁。 [0015]  優選的，所述金屬擋片與所述真空處理腔室側壁的距離範圍爲0.1mm-10mm。 [0016]  本發明的優點：本發明在等離子體處理腔室內設置一可上下移動的升降環，通過在升降環靠近處理腔室側壁的一側固定設置一金屬擋片，優選與處理腔室側壁材料相同的鋁質金屬擋片，使得所述金屬擋片隨著升降環降下時能遮擋處理腔室側壁的門開口，從而能夠解决處理腔室側壁的門開口使得處理腔室內的電場分布不均勻的技術問題。本發明公開的技術方案，結構簡單，在現有升降環的基礎上，通過螺釘或在升降環靠近處理腔室側壁的一側切割出一嵌合所述金屬擋片的溝槽的方式將升降環和所述金屬擋片固定連接，結構簡單，能有效的調節門開口處的電場分布，從而有效調節處理腔室內的電場均勻分布。

[0018]  圖1示出本發明所述等離子體處理腔室的升降環處於升起狀態的結構示意圖；在圖1所示的等離子體處理裝置中，包括真空處理腔室100；真空處理腔室100包括圓筒形的處理腔室側壁110，處理腔室側壁110的一側設置有一容許基片進出的門開口112。真空處理腔室100內設置上下相對的上電極140和下電極130，下電極130連接射頻功率源150，並同時作爲基片120的支撐裝置；上電極140接地，同時連接反應氣體源160，作爲向處理腔室內提供反應氣體的氣體噴淋頭，氣體噴淋頭140外圍環繞設置一接地環142，接地環142外圍環繞設置一升降環144。升降環144連接一氣缸146，通過調節氣缸146可以控制升降環144的位置上升或下降，圖 2示出本發明所述等離子體處理腔室的升降環處於降下狀態的結構示意圖。 [0019]  在本發明所述的等離子體處理裝置中，基片120通過門開口112傳送到基片支撐裝置，即下電極130上方，反應氣體源160中的反應氣體通過作爲上電極的氣體噴淋頭140均勻的注入處理腔室100內。射頻功率源150作用於下電極130，與接地的上電極140配合形成均勻分布於上電極140和下電極130之間的電磁場。處理腔室中的電磁場作用於注入其中的反應氣體，將反應氣體解離爲能對基片120進行物理作用或化學作用的的等離子體、自由基等粒子，從而實現對基片120的刻蝕。在等離子體處理腔室內，上電極和下電極之間的電磁場的分布均勻與否决定了上電極和下電極之間的等離子體的分布均勻與否，進而决定了基片的刻蝕均勻與否。故電磁場在處理腔室內的均勻分布是决定基片加工能否均勻的關鍵因素。理想情况下，處理腔室側壁爲圓筒形，圓筒形的處理腔室側壁形狀對稱，所以處理腔室內的電磁場均勻分布，然而，爲了能夠容許基片進出處理腔室，處理腔室側壁110上設置門開口112，由於門開口112的存在，改變了原本能在此處進行的電場線的反射，破壞了處理腔室100內的電磁場的均勻分布，導致處理腔室內等離子體分布不均勻，從而影響基片的加工均勻性。 [0020]  在本發明圖1和圖2所示的實施例中，升降環144靠近側壁110的一側設置一金屬擋片148，金屬擋片148和升降環144保持相對固定，當升降環144處於降下狀態時，金屬擋片148可以將側壁110上的門開口112遮擋，彌補了門開口112的存在對處理腔室內電磁場的分布造成的影響，從而爲真空處理腔室100提供均勻的電磁場分布。 [0021]  本發明中，刻蝕反應開始前將基片120通過機械手（圖中未示出）或者其他方法傳送到基片支撐裝置130上，此時升降環144處於升起狀態，金屬擋片未遮擋門開口112，基片被傳送進處理腔室內；刻蝕反應開始時，調節升降環144上方的氣缸146，控制升降環144下降至金屬擋片148能夠遮擋住門開口112時停止，爲了保證金屬擋片148能夠遮擋住門開口112，本實施例選用的金屬擋片148的形狀和門開口的形狀相同，尺寸大於等於門開口的尺寸。此時，儘管升降環144也遮擋住門開口112，但由於升降環的材料通常爲石英等絕緣材料，對電磁場的分布影響不大，故不能彌補門開口112對電磁場造成的影響，此處的擋片需要爲能夠導電的材料，故本實施例選用金屬材料，優選的，金屬擋片材質爲與處理腔室側壁材料相同的鋁，爲了避免部分等離子體對金屬擋片148進行轟擊，造成顆粒污染物，可以將鋁制的金屬擋片148表面進行陽極化處理，從而增大金屬擋片148的抗腐蝕能力。由於處理腔室側壁110是接地的，爲了保證金屬擋片148和處理腔室側壁具有相同的電位，將金屬擋片148也接地。金屬擋片148接地的方法可以有若干種，本實施例中，由於採用的氣缸146爲接地的金屬氣缸，可以將金屬擋片148和金屬氣缸146通過導線相連，實現金屬擋片接地。 [0022]  由於金屬擋片148隨著升降環144上下移動，爲了避免與側壁110發生接觸摩擦，金屬擋片與側壁之間保持一定間隔，所述間隔距離在大於0的前提下越小，處理腔室內電場分布的均勻性越好。由於升降環144到側壁的距離小於10毫米，故本實施例所述金屬擋片148與側壁110之間的距離範圍爲0—10毫米。同時，爲避免升降環144上下移動時與接地環142發生摩擦，産生顆粒污染，升降環144內側與接地環外側之間保持一大於零的距離。金屬擋片148和升降環144間固定連接，本實施例將金屬擋片通過螺釘與升降環固定。 [0023]  圖3示出另一種實施例的等離子體處理腔室的升降環處於降下狀態的結構示意圖，本實施例採用同上述實施例所述的編號，不同的是本實施例爲2XX系列。在本實施例中，金屬擋片248爲環繞升降環244外圍的環狀結構，環形金屬擋片248的高度大於等於門開口212的高度，以確保金屬擋片能完全遮擋住門開口212。金屬擋片248和升降環244間固定連接，本實施例在升降環244靠近側壁210的一側表面設置凹槽249，環形金屬擋片248置於凹槽249內，與升降環244之間固定銜接。 [0024]  儘管本發明的內容已經通過上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認爲是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。

100．．．真空處理腔室

110．．．處理腔室側壁

112．．．門開口

120．．．基片

130．．．下電極

140．．．上電極

142．．．接地環

144．．．升降環

146．．．金屬氣缸

148．．．金屬擋片

150．．．射頻功率源

160．．．反應氣體源

210．．．側壁

212．．．門開口

244．．．環繞升降環

248．．．環形金屬擋片

249．．．凹槽

[0017]         圖1示出本發明所述等離子體處理腔室的升降環處於升起狀態的結構示意圖；        圖 2示出本發明所述等離子體處理腔室的升降環處於降下狀態的結構示意圖；        圖3示出另一種實施例的等離子體處理腔室的升降環處於降下狀態的結構示意圖。

100．．．真空處理腔室

110．．．處理腔室側壁

112．．．門開口

120．．．基片

130．．．下電極

140．．．上電極

142．．．接地環

144．．．升降環

146．．．金屬氣缸

148．．．金屬擋片

150．．．射頻功率源

160．．．反應氣體源

Claims (10)

1. 一種减少門效應的等離子體處理裝置，包括：      一引入有反應氣體的真空處理腔室；所述真空處理腔室側壁設置一門開口；      相對設置於所述真空處理腔室內的一上電極和一下電極，所述下電極上放置有被處理的基片，所述上電極同時作爲反應氣體注入的噴淋頭，所述噴淋頭周圍環繞設置一可上下移動的升降環；      其中所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁一側設置一接地的金屬擋片，所述升降環處於降下狀態時，所述金屬擋片遮擋所述真空處理腔室側壁的所述門開口。
2. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體處理裝置，其中所述的升降環爲絕緣材料，所述的升降環與所述噴淋頭之間設置一接地環，所述升降環相對於所述接地環上升或下降。
3. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體處理裝置，其中所述金屬擋片的形狀、大小與所述真空處理腔室側壁門開口的形狀、大小相同。
4. 如申請專利範圍第1項所述的等離子體處理裝置，其中所述金屬擋片的形狀爲環形，所述環形金屬擋片環繞設置於所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁的一側，所述環形金屬擋片的高度大於等於所述真空處理腔室之側壁的所述門開口的高度。
5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的等離子體處理裝置，其中所述升降環靠近所述真空處理腔室側壁的一側表面設置有一凹槽，所述金屬擋片置於所述凹槽內，並與所述升降環之間為固定銜接。
6. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的等離子體處理裝置，其於中所述金屬擋片藉由一螺釘與所述升降環固定。
7. 如申請專利範圍第5項所述的等離子體處理裝置，其中所述升降環上方設置一氣缸，用以控制所述升降環上下移動。
8. 如申請專利範圍第7項所述的等離子體處理裝置，其中所述氣缸爲接地的金屬材料，所述金屬擋片通過導線和所述氣缸相連。
9. 如申請專利範圍第5項所述的等離子體處理裝置，其中所述金屬擋片材質爲表面進行陽極化處理的鋁。
10. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的等離子體處理裝置，其於中所述金屬擋片與所述真空處理腔室側壁的距離範圍為0mm~10mm之間。