CN100394542C - 一种气体温度可控的等离子体刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子体刻蚀装置，本发明提出的等离子体刻蚀装置包括反应腔体和具有进气管的石英盖，其中所述进气管具有加热装置，用于对进气管内的气体进行温度可控的加热。本发明的等离子体刻蚀装置的优点和积极效果在于：由于所述石英盖的进气管具有加热装置，该加热装置可以通过控制气体温度来改变气体分子的运动速度，使得气体在反应腔室内的分布更均匀，进而提高等离子刻蚀的均匀程度。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体刻蚀装置，特别是一种反应气体温度可控的等离子体刻蚀装置。
背景技术
在半导体器件的制造中，集成电路或平板显示器上的不同的材料层面一般都是由化学和物理沉积或刻蚀形成的。广义而言，刻蚀技术包含将材质整面均匀移除，或是将有图案的部分选择性去除，就其种类可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。干法刻蚀就是利用气体放电产生等离子来进行薄膜移出的刻蚀技术。刻蚀一般都在等离子工艺体系中的反应室中进行。应用干法刻蚀主要需要注意刻蚀速率、刻蚀均匀性和刻蚀轮廓等等。均匀性是不同刻蚀位置的刻蚀速率差异的一个重要指标，较好的均匀性将会导致较佳的产率，尤其是当刻蚀硅片面积增大时，均匀性的控制就显得更加重要。
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3和盖在反应腔体3上面的石英盖4，石英盖4的中央位置设有进气管5，反应腔体3的侧壁1、底壁2及石英盖4形成了反应腔室。待刻蚀的硅片6放置在反应腔室内底壁2的中央位置。该种等离子体刻蚀装置中，石英盖4为圆形板状，现有技术中石英盖4的中央有一个进气管5。根据流体的特性，当刻蚀气体由石英盖4中央的进气管5进入反应腔室时，气体趋于直接冲击底壁2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1位置气体密度越小。这样的等离子刻蚀装置，在刻蚀大尺寸硅片时，边缘区域的刻蚀均匀性很差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种通过在进气管处为反应气体加热从而提高反应室内气体分布均匀性的等离子体刻蚀装置。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明等离子体刻蚀装置，包括反应腔体和石英盖，石英盖上设有进气管，其中所述的进气管附有加热装置，用于对进气管内的气体进行温度可控加热。
上述的等离子体刻蚀装置，一种优选的方案是所述加热装置是电热丝。该电热丝缠绕在进气管外壁，为进气管加热。
上述的等离子体刻蚀装置，一种优选的方案是所述加热装置为电热套。该电热套套在石英盖的进气管外，包括电热套、控制器、软件部分，其中，控制器用于实时控制电热套，并反馈加热温度；电热套受控制器控制，为进气管加热；软件部分用于设定加热温度，并实时显示当前温度值。
(三)有益效果
本发明的等离子体刻蚀装置的优点和积极效果在于：本发明中，由于所述石英盖的进气管具有加热装置，该加热装置可以通过控制气体温度来改变气体分子的运动速度，使得气体在反应腔室内的分布更均匀，进而提高等离子刻蚀的均匀程度。
附图说明
图1是现有的等离子体刻蚀装置的剖视图；
图2是本发明的等离子体刻蚀装置实施例的示意图；
图3是本发明的实施例中所用的电热装置的结构示意图；
图4是本发明和现有技术的效果对比图。
图中：1.侧壁；2.底壁；3.反应腔体；4.石英盖；5.进气管；6.硅片；7、加热装置。
具体实施方式
下面结合附图，进一步详细说明本发明等离子体刻蚀装置的具体实施方式，但不用来限制本发明的保护范围。
参见图2。本发明的等离子体刻蚀装置的一种实施例，包括圆筒状反应腔体3和盖在反应腔体3上面的石英盖4，石英盖4的中央位置设有进气管5，进气管5外壁有加热装置7，反应腔体3的侧壁1、底壁2及石英盖4形成了反应腔室，待刻蚀的硅片6放置在反应腔室内底壁2的中央位置。
在本实施例中，加热装置7选用现有技术中常用的电热套设备。具体选用了英国LMK工程公司的电热套设备A型。该电热套设备包括3部分，分别是电热套、控制器和软件部分，如图3所示。其中，控制器用于控制电热套的温度，电热套实时反馈当前温度到控制器中，软件部分用于设定加热温度，还实时显示电热套的当前温度。本实施例中选用的电热套装置，电热套的周长为870-1020毫米，长度400毫米，支持0℃-90℃的温度范围。通过实验得知，刻蚀工艺过程中，电热套的温度维持在60℃左右能获得非常好的气体均匀性的效果。
使用本发明中提出的石英盖4，由于气体的进气管外侧有加热套，因此气体在进入反应腔室内时温度更高，气体分子更活跃，有利于气体扩散，因此提高了等离子的均匀分布程度，使得硅片刻蚀均匀性显著提高，比以前提高近1倍，见图4。其中纵坐标是硅片刻蚀的均匀性的提高百分比，横坐标是实验次数，即观察的硅片的个数。其中，2条曲线分别为“原来的进气方式”，即使用现有技术中只有一个进气孔的刻蚀装置，“进气方式1”表示采用本发明提出的方法，即采用本实施例中增加了加热装置的石英盖的设计，所刻蚀的硅片的均匀程度。可以看出，采用本实施例的方法进行刻蚀，刻蚀的硅片的均匀性更稳定。
Claims (4)
1.一种等离子体刻蚀装置，包括反应腔体(3)和石英盖(4)，石英盖(4)上设有进气管(5)，其特征在于所述进气管(5)附有加热装置(7)，用于对进气管内的气体进行温度可控加热。
2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于所述加热装置是电热丝。
3.根据权利要求2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于所述电热丝缠绕在进气管(5)外壁，为进气管加热。
4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于所述加热装置为电热套，电热套套在石英盖的进气管(5)外，还包括控制器和软件部分，其中，控制器用于实时控制电热套，并反馈加热温度；电热套受控制器控制，为进气管加热；软件部分用于设定加热温度，并实时显示当前温度值。
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