反應(yīng)腔室以及等離子體加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室以及等離子體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，這就要求生產(chǎn)企業(yè)不斷地提高其產(chǎn)品質(zhì)量以應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。例如，在利用等離子體加工設(shè)備進(jìn)行等離子體刻蝕工藝的過程中，刻蝕均勻性是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一，而且，進(jìn)入32?22納米技術(shù)代后，刻蝕工藝對(duì)刻蝕均勻性的要求越來越高，特別是進(jìn)入22nm以下技術(shù)代，要求在反應(yīng)腔室的腔室壓力較低的前提下，同時(shí)具有較大的氣體流量，這就需要通過優(yōu)化反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
[0003]圖1為現(xiàn)有的等離子體加工設(shè)備的剖視圖。如圖1所示，等離子體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室4，在反應(yīng)腔室4內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤7以及用于支撐靜電卡盤7的基座8，襯底5借助工藝組件6固定在靜電卡盤7上；介質(zhì)窗I通過調(diào)整支架2固定在反應(yīng)腔室4的頂部，并且在介質(zhì)窗I的中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣口 11，以供工藝氣體流入反應(yīng)腔室4內(nèi)，以及在反應(yīng)腔室4的底部設(shè)置有出氣口 41，以供刻蝕反應(yīng)后的氣體排出反應(yīng)腔室4。此外，在反應(yīng)腔室4內(nèi)，且位于介質(zhì)窗I與工藝組件6之間設(shè)置有內(nèi)襯3，該內(nèi)襯3環(huán)繞反應(yīng)腔室4的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置，用于將等離子體限制在其內(nèi)部的特定區(qū)域內(nèi)，以起到限制等離子體的分布及屏蔽的作用。并且，在內(nèi)襯3的底端設(shè)置有環(huán)形擋板31，如圖2所示。在該環(huán)形擋板31上還按一定間隔分布有若干通孔311，用以供刻蝕反應(yīng)后的氣體通過。通孔311可以為圓孔，也可以為方孔，如圖3A和3B所示。在進(jìn)行工藝的過程中，工藝氣體經(jīng)由進(jìn)氣口 11流入反應(yīng)腔室4內(nèi)，并被激發(fā)形成等離子體，等離子體被內(nèi)襯3限制在圖1所示的區(qū)域，以對(duì)襯底5進(jìn)行刻蝕；刻蝕反應(yīng)后的氣體經(jīng)由環(huán)形擋板31上的通孔311流入反應(yīng)腔室4的下部，并自出氣口 41排出。
[0004]然而，由于環(huán)形擋板31上的通孔311均屬于“點(diǎn)狀”通孔，這種“點(diǎn)狀”通孔之間的間隙會(huì)對(duì)刻蝕反應(yīng)后的氣體起到較大的阻擋作用，從而導(dǎo)致反應(yīng)腔室的腔室壓力較大，而刻蝕反應(yīng)后的氣體通過通孔311的流量較小，進(jìn)而無法滿足在反應(yīng)腔室的腔室壓力較低的前提下，同時(shí)具有較大的氣體流量的要求，而且，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述阻擋作用也對(duì)等離子體的分布對(duì)稱性和均勻性帶來了一定的不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種反應(yīng)腔室以及等離子體加工設(shè)備，其不僅可以滿足在反應(yīng)腔室的腔室壓力較低的前提下，同時(shí)具有較大的氣體流量的要求，而且還可以提高等離子體的分布對(duì)稱性和均勻性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，包括設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)部的承載裝置，以及環(huán)繞在所述反應(yīng)腔室的內(nèi)側(cè)壁上部的上內(nèi)襯，在所述上內(nèi)襯的底端設(shè)置有環(huán)繞在所述反應(yīng)腔室的內(nèi)側(cè)壁與所述承載裝置之間的環(huán)形擋板，其特征在于，在所述環(huán)形擋板上表面上均勻分布有多個(gè)貫穿其厚度的條狀通孔。
[0007]其中，所述多個(gè)條狀通孔被均勻劃分為多組環(huán)狀的通孔組，所述多組通孔組沿所述環(huán)形擋板的徑向彼此間隔且相互嵌套；每組通孔組中的多個(gè)條狀通孔沿所述環(huán)形擋板的周向間隔設(shè)置。
[0008]優(yōu)選的，在相鄰的兩組通孔組中，其中一組通孔組中的相鄰兩個(gè)條狀通孔之間的間隙與對(duì)應(yīng)地其中另一組中的相鄰兩個(gè)條狀通孔之間的間隙交錯(cuò)設(shè)置。
[0009]其中，所述條狀通孔在所述環(huán)形擋板上表面上的投影形狀為長(zhǎng)條形，且所述長(zhǎng)條形的長(zhǎng)度方向上的中心線在所述環(huán)形擋板的徑向上延伸；并且，多個(gè)所述條狀通孔沿所述環(huán)形擋板的周向間隔設(shè)置。
[0010]優(yōu)選的，相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)條形的長(zhǎng)度方向上的中心線之間的中心角為3?4°。
[0011]優(yōu)選的，所述長(zhǎng)條形的寬度為8?12cm。
[0012]優(yōu)選的，相鄰的兩個(gè)條狀通孔之間的間隙在所述環(huán)形擋板的周向上的最小寬度為I ?2cm。
[0013]優(yōu)選的，在每組通孔組中，相鄰的兩個(gè)條狀通孔之間的間隙的寬度為I?2cm。
[0014]優(yōu)選的，相鄰的兩組通孔組之間的間隙的寬度為I?2cm。
[0015]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔室還包括下內(nèi)襯，所述下內(nèi)襯覆蓋所述反應(yīng)腔室的內(nèi)側(cè)壁下部以及反應(yīng)腔室的底部。
[0016]其中，所述承載裝置包括用于承載被加工工件的卡盤及用于支撐所述卡盤的基座；在所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有基座支撐件，所述基座支撐件的一端與所述反應(yīng)腔室固定連接；所述基座支撐件的另一端與所述基座固定連接；并且在所述基座支撐件上設(shè)置有擾流板，所述擾流板覆蓋所述基座支撐件的上表面和兩個(gè)側(cè)表面，并且，所述擾流板的分別與兩個(gè)側(cè)表面相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)下端向上翹曲。
[0017]作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室采用了本發(fā)明提供的上述反應(yīng)腔室。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，其通過在環(huán)形擋板上表面上均勻分布有多個(gè)貫穿其厚度的條狀通孔，可以增大刻蝕反應(yīng)后的氣體通過條狀通孔的有效截面面積，同時(shí)減小條狀通孔之間的間隙的截面積，從而不僅可以增大刻蝕反應(yīng)后的氣體排出反應(yīng)腔室的速度，降低反應(yīng)腔室的腔室壓力，以使其滿足工藝要求，而且通過減小條狀通孔之間的間隙的截面積，還可以減弱該間隙對(duì)刻蝕反應(yīng)后的氣體的阻隔作用，從而可以在一定程度上提高等離子體的分布對(duì)稱性和均勻性。
[0020]本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，不僅可以滿足在反應(yīng)腔室的腔室壓力較低的前提下，同時(shí)具有較大的氣體流量的要求，而且還可以提高等離子體的分布對(duì)稱性和均勻性。
【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有的等離子體加工設(shè)備的剖視圖；
[0022]圖2為環(huán)形擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3A為具有圓孔的環(huán)形擋板的局部俯視圖；
[0024]圖3B為具有方孔的環(huán)形擋板的局部俯視圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的剖視圖；
[0026]圖5為具有一種條狀通孔的環(huán)形擋板的俯視圖；
[0027]圖6A為具有另一種條狀通孔的環(huán)形擋板的俯視圖；
[0028]圖6B為圖6A的局部放大圖；以及
[0029]圖7為基座支撐件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室以及等離子體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0031]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的反應(yīng)腔室的剖視圖。請(qǐng)參閱圖4，反應(yīng)腔室21包括設(shè)置在反應(yīng)腔室21內(nèi)部的承載裝置，該承載裝置包括用于承載被加工工件25的卡盤27，以及用于支撐卡盤27的基座28，卡盤27可以是機(jī)械卡盤或者靜電卡盤，被加工工件25借助工藝組件26固定在卡盤27上。而且，在反應(yīng)腔室21內(nèi)設(shè)置有基座支撐件29，基座支撐件29的一端與反應(yīng)腔室21固定連接，基座支撐件29的另一端與基座28固定連接，用以將基座28固定在反應(yīng)腔室21內(nèi)靠近中心的位置處，換言之，基座支撐件29的結(jié)構(gòu)與懸臂結(jié)構(gòu)相類似，借助基座支撐件29，可以將基座28懸空固定在反應(yīng)腔室21內(nèi)。
[0032]此外，反應(yīng)腔室21還包括介質(zhì)窗24，介質(zhì)窗24通過調(diào)整支架23固定在反應(yīng)腔室21的頂部，并且在介質(zhì)窗24的中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣口 241，以供工藝氣體流入反應(yīng)腔室21內(nèi)，以及在反應(yīng)腔室21的底部設(shè)置有出氣口 211，以供刻蝕反應(yīng)后的氣體排出反應(yīng)腔室21。
[0033]反應(yīng)腔室21還包括上內(nèi)襯51，上內(nèi)襯51環(huán)繞在反應(yīng)腔室21的內(nèi)側(cè)壁上部，并且在上內(nèi)襯51的底端設(shè)置有環(huán)繞在反應(yīng)腔室21的內(nèi)側(cè)壁與承載裝置之間的環(huán)形擋板512，用于將等離子體限制在其內(nèi)部的特定區(qū)域內(nèi)，以起到限制等離子體的分布及屏蔽的作用。上內(nèi)襯51可以采用整體式的環(huán)形結(jié)構(gòu)，S卩，采用一體成型的方式加工獲得；或者，上內(nèi)襯51包括沿其徑向截面分割而成的多個(gè)分體，且多個(gè)分體采用可拆卸的方式裝配形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，即，多個(gè)分體沿圓周方向依次對(duì)接形成環(huán)狀，并利用螺釘緊固的方式裝配在反應(yīng)腔室21內(nèi)。
[0034]上內(nèi)襯51所采用的材料包括鋁合金，優(yōu)選的，可以對(duì)上內(nèi)襯51的表面進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，以提高上內(nèi)襯51的抗腐蝕性，從而可以提高上內(nèi)襯51的使用壽命，另外，還可以在上內(nèi)襯51的朝向反應(yīng)腔室21內(nèi)部的表面上，即，上內(nèi)襯51的對(duì)應(yīng)于等離子體所在區(qū)域的表面上涂覆三氧化二釔層，這不僅可以進(jìn)一步提高上內(nèi)襯51的使用壽命，而且還可以減少顆粒污染。
[0035]并且，在環(huán)形擋板512上表面上均勻分布有多個(gè)貫穿其厚度的條狀通孔511。在進(jìn)行工藝的過程中，工藝氣體經(jīng)由進(jìn)氣口 241流入反應(yīng)腔室21內(nèi)，并被激發(fā)形成等離子體，等離子體被上內(nèi)襯51限制在圖4所示的區(qū)域內(nèi)，以對(duì)被加工工件25進(jìn)行刻蝕；刻蝕反應(yīng)后的氣體經(jīng)由環(huán)形擋板512上的條狀通孔511流入反應(yīng)腔室21的下部，并自出氣口 211排出。
[0036]優(yōu)選的，環(huán)形擋板512可以設(shè)置在靠近卡盤27上表面，且位于其下方，以便于刻蝕后的氣體排出。另外，環(huán)形擋板512的內(nèi)周壁和外周壁可以分別緊靠卡盤27的外周壁和反應(yīng)腔室21的內(nèi)周壁設(shè)置，以便更好地將等離子體限制在特定區(qū)域內(nèi)。