CN104241070A - 用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置 - Google Patents
用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,该气体注入装置设置在感应耦合等离子体腔顶部,该气体注入装置包含射频窗以及设置在射频窗下表面的气孔阵列,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述气孔阵列联通的气体扩散空间,利用气密板气体扩散空间进行密封,气体源通过输气管道穿过所述气密板向所述气体扩散空间供应反应气体,该气孔阵列包含若干气孔。本发明省略了气体注入器,直接在射频窗上开气孔,气体输送区域更宽,气体输送更均匀,获得了更好的清洗效果,且无需使用金属屏蔽层,节省了工序,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体刻蚀技术领域,尤其涉及一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置。
背景技术
在半导体刻蚀制程中,会使用等离子体对晶元进行处理,而ICP(inductively couple plasma)感应耦合等离子体处理是一种比较常用的方法,图1是通常的感应耦合等离子体腔室的结构示意图,线圈2连接高频电源4,真空泵5排气使反应腔100成为真空腔,气体源3通过输气管道104将反应气体输送给气体注入器102,气体注入器102嵌设在陶瓷的射频窗(RF window)101内,气体注入器102上开设若干联通输气管道104的气孔103,反应气体通过气孔103注入反应腔100,高频电源4对线圈2施加高频电压,反应腔内的反应气体发生离子化,产生等离子体,对放置在载片台6上的晶元1进行处理。
在等离子环境中,为了隔离气体注入器102,需要在气体注入器102的四周设置金属屏蔽层105,而气体注入器102本身的尺寸大小,也限制了气体输送区域的大小,容易造成气体输送不均匀。
发明内容
本发明提供的一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,气体输送区域更宽,气体输送更均匀,获得了更好的清洗效果,且无需使用金属屏蔽层,节省了工序,降低了成本。
为了达到上述目的,本发明提供一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,该气体注入装置设置在感应耦合等离子体腔室顶部,该感应耦合等离子体腔室包含反应腔和设置在反应腔顶部的气体注入装置,该气体注入装置通过输气管道连接气体源,反应腔内设置有载片台,载片台用于放置待处理的晶元,反应腔连接真空泵,该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈,以及连接线圈的高频电源,该气体注入装置包含射频窗以及设置在射频窗下表面的第一气孔阵列,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述第一气孔阵列联通的第一气体扩散空间,利用第一气密板对第一气体扩散空间进行密封,气体源通过输气管道穿过所述第一气密板向所述第一气体扩散空间供应反应气体,该第一气孔阵列包含若干气孔。
所述的射频窗为平面圆盘形,或者为桶形,或者为穹顶形。
所述射频窗的下表面还包括围绕所述第一气孔阵列的第二气孔阵列,相应的在射频窗上表面包括一个第二气体扩散空间和第二气密板,气体源通过输气管道穿过所述第二气密板向第二气体扩散空间供应反应气体。
所述的气孔阵列的排布是多层环状排列,或者是无序自由排列。
所述的气孔的喷气方向与下方载片台平面呈20 o ~180 o。
气孔阵列中每个气的直径相同,或者不相同,同一个气孔,沿其长度方向,从上至下的直径相同,或者不相同。
本发明还提供一种具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,该感应耦合等离子体腔室包含反应腔和设置在反应腔顶部的气体注入装置,该气体注入装置通过输气管道连接气体源,反应腔内设置有载片台,载片台用于放置待处理的晶元,反应腔连接真空泵,该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈,以及连接线圈的高频电源;
该气体注入装置包含射频窗以及设置在射频窗下表面的气孔阵列组,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述气孔阵列组联通的气体扩散空间,利用气密板对气体扩散空间进行密封,气体源通过输气管道穿过所述气密板向所述气体扩散空间供应反应气体,该气孔阵列组包含若干气孔阵列,该气孔阵列包含若干气孔。
所述的射频窗为平面圆盘形,或者为桶形,或者为穹顶形。
所述的气孔阵列组的分布范围为整个射频窗的面积区域,所述的气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,或者为多个气孔阵列多区分布。
所述的气孔阵列的排布是多层环状排列,或者是无序自由排列。
所述的气孔的喷气方向与下方载片台平面呈20 o ~180 o。
气孔阵列中每个气孔的直径相同,或者不相同,同一个气孔,沿其长度方向,从上至下的直径相同,或者不相同。
本发明省略了气体注入器,直接在射频窗上开气孔,气体输送区域更宽,气体输送更均匀,获得了更好的清洗效果,且无需使用金属屏蔽层,节省了工序,降低了成本。
附图说明
图1是背景技术中感应耦合等离子体腔室的结构示意图。
图2-4是本发明提供的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置的结构示意图。
图5-图11是本发明提供的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置的仰视图。
具体实施方式
以下根据图2~图11,具体说明本发明的较佳实施例。
如图2-图4所示,本发明提供一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,该气体注入装置设置在感应耦合等离子体腔室顶部,该感应耦合等离子体腔室包含反应腔100和设置在反应腔100顶部的气体注入装置,该气体注入装置通过输气管道104连接气体源3,反应腔100内设置有载片台6,载片台6用于放置待处理的晶元,反应腔100连接真空泵5,该感应耦合等离子体腔室上方和侧壁还设置线圈2,以及连接线圈2的高频电源4。其中,反应腔侧壁采用铝等金属材料,并且电接地以屏蔽反应腔内的射频电磁场。
该气体注入装置包含射频窗101以及设置在射频窗下表面的气孔阵列组,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述气孔阵列组联通的气体扩散空间107,利用气密板106对气体扩散空间107进行密封,气体源3通过输气管道104穿过所述气密板106向所述气体扩散空间107供应反应气体,该气孔阵列组包含若干气孔阵列,该气孔阵列包含若干气孔103。其中,射频窗101采用陶瓷材料如氧化铝或者氧化硅,在密封反应腔的同时使射频电磁场能够穿透射频窗进入反应腔,进而使通入反应腔的反应气体电离形成等离子体,气密板106采用与射频窗类似的绝缘陶瓷材料,或者聚合物绝缘材料在实现气密的同时不会影响射频电磁场能量馈入反应腔室。
所述的射频窗101为平面圆盘形(如图2所示),或者为具有不同高度的桶形(如图3所示),或者为穹顶形(如图4所示)。
所述的气孔阵列组的分布范围为整个射频窗101的面积区域。
所述的气孔阵列组的排布可以为单一气孔阵列单区分布,也可以为多个气孔阵列多区分布。
气孔阵列的排布可以是多层环状排列,也可以是无序自由排列。
所述的气孔103与水平方向的角度范围为20o~180 o。
所述的气孔103的直径范围在几个毫米到几个厘米之间。
气孔阵列中每个气孔103的直径可以相同,也可以不相同,可以每个气孔103相互之间的直径都不相同,也可以按照区域划分,每个区域之间的气孔直径不同,例如,如果气孔阵列是按照多层环状排列,则每层环状气孔之间的直径可以相同,环状层与环状层之间的气孔直径可以不相同。
同一个气孔103,沿其长度方向,从上至下的直径可以相同,即,该气孔103的剖面呈矩形。
同一个气孔103,沿其长度方向,从上至下的直径可以不相同,可以从上至下直径逐渐变大,即,剖面呈梯形,或者可以从上至下直径逐渐变下,即,剖面呈倒梯形,或者可以呈其他直径变化方式。
本发明直接在射频窗上开孔形成气孔阵列,而没有使用气体注入器102,也就避免了使用金属屏蔽层105,节省了成本。
本发明的气孔阵列设置的范围比使用气体注入器102更宽广,整个射频窗的面积区域范围上都可开设气孔103,在使用时,可根据实际需要,将暂时不需要的气孔103堵塞,待以后需要时,再将该气孔103疏通。
通过在射频窗上合理分布具有不同直径和倾斜角度的气孔103,可以方便的调节进气流量,获得更为均匀的气体分布。
线圈2连接高频电源4,真空泵5排气使反应腔100成为真空腔,气体源3通过输气管道104将反应气体输送给设置在射频窗上的气孔103,反应气体通过气孔103注入反应腔100,高频电源4对线圈2施加高频电压,反应腔内的反应气体发生离子化,产生等离子体,对放置在载片台6上的晶元1进行处理。
如图5所示,是本发明的第一实施例,其中,气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,气孔阵列为多层环状排列,该气孔阵列的中心轴处设置气孔103,所述的气孔阵列以中心轴为中心,同轴同心环状排列,所述的气孔103的剖面呈矩形,每一环的气孔直径相同,气孔103与水平方向的角度为45 o,90 o和135o。
如图6所示,是本发明的第二实施例,其中,气孔阵列组为多区分布,该气孔阵列组包含两个气孔阵列,每个气孔阵列为多层环状排列,每个气孔阵列的中心轴处设置气孔103,每个气孔阵列以中心轴为中心,同轴同心环状排列,所述的气孔103的剖面呈矩形,每一环的气孔直径相同,气孔103与水平方向的角度为45 o,90 o和135o。
如图7所示,是本发明的第三实施例,其中,气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,气孔阵列为多层环状排列,该气孔阵列的中心轴处设置气孔103,所述的气孔阵列偏心环状排列,所述的气孔103的剖面呈梯形,每一环的气孔直径相同,气孔103与水平方向的角度为20 o,60 o,90 o,120 o和150o。
如图8所示,是本发明的第四实施例,其中,气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,气孔阵列为多层环状排列,该气孔阵列的中心轴处未设置气孔,所述的气孔阵列偏心环状排列,所述的气孔103的剖面呈矩形,每一环的气孔直径相同,气孔103与水平方向的角度为45 o,90 o和135o。
如图9所示,是本发明的第五实施例,其中,气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,气孔阵列为多层环状排列,该气孔阵列的中心轴处设置气孔103,所述的气孔阵列以中心轴为中心,同轴同心环状排列,所述的气孔103的剖面呈梯形,每一环的气孔直径不相同,气孔103与水平方向的角度为30 o,60 o,90 o,120 o和150o。
如图10所示,是本发明的第六实施例,其中,气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,气孔阵列为无序排列,所述的气孔103的剖面呈梯形,气孔之间的直径不相同,气孔103与水平方向的角度为20 o,60 o,90 o,120 o和160o。
如图11所示,是本发明的第七实施例,其中,气孔阵列组为多区分布,该气孔阵列组包含三个气孔阵列,每个气孔阵列为无序排列,所述的气孔103的剖面呈梯形,气孔之间的直径不相同,气孔103与水平方向的角度为20 o,60 o,90 o,120 o和160o。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (12)
1.一种用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,该气体注入装置设置在感应耦合等离子体腔室顶部,该感应耦合等离子体腔室包含反应腔(100)和设置在反应腔(100)顶部的气体注入装置,该气体注入装置通过输气管道(104)连接气体源(3),反应腔(100)内设置有载片台(6),载片台(6)用于放置待处理的晶元,反应腔(100)连接真空泵(5),该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈(2),以及连接线圈(2)的高频电源(4),其特征在于,
该气体注入装置包含射频窗(101)以及设置在射频窗下表面的第一气孔阵列,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述第一气孔阵列联通的第一气体扩散空间(107),利用第一气密板(106)对第一气体扩散空间(107)进行密封,气体源(3)通过输气管道(104)穿过所述第一气密板(106)向所述第一气体扩散空间(107)供应反应气体,该第一气孔阵列包含若干气孔(103)。
2.如权利要求1所述的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,其特征在于,所述的射频窗(101)为平面圆盘形,或者为桶形,或者为穹顶形。
3.如权利要求2所述的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,其特征在于,所述射频窗(101)的下表面还包括围绕所述第一气孔阵列的第二气孔阵列,相应的在射频窗(101)上表面包括一个第二气体扩散空间和第二气密板,气体源通过输气管道(104)穿过所述第二气密板向第二气体扩散空间供应反应气体。
4.如权利要求3所述的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,其特征在于,所述的气孔阵列的排布是多层环状排列,或者是无序自由排列。
5.如权利要求1-4中任意一个所述的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,其特征在于,所述的气孔(103)的喷气方向与下方载片台平面呈20 o ~180 o。
6.如权利要求5所述的用于感应耦合等离子体腔室的气体注入装置,其特征在于,气孔阵列中每个气孔(103)的直径相同,或者不相同,同一个气孔(103),沿其长度方向,从上至下的直径相同,或者不相同。
7.一种具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,该感应耦合等离子体腔室包含反应腔(100)和设置在反应腔(100)顶部的气体注入装置,该气体注入装置通过输气管道(104)连接气体源(3),反应腔(100)内设置有载片台(6),载片台(6)用于放置待处理的晶元,反应腔(100)连接真空泵(5),该感应耦合等离子体腔室上方或侧壁还设置线圈(2),以及连接线圈(2)的高频电源(4);
该气体注入装置包含射频窗(101)以及设置在射频窗下表面的气孔阵列组,该气体注入装置还包含设置在射频窗上表面的一个与所述气孔阵列组联通的气体扩散空间(107),利用气密板(106)对气体扩散空间(107)进行密封,气体源(3)通过输气管道(104)穿过所述气密板(106)向所述气体扩散空间(107)供应反应气体,该气孔阵列组包含若干气孔阵列,该气孔阵列包含若干气孔(103)。
8.如权利要求7所述的具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,所述的射频窗(101)为平面圆盘形,或者为桶形,或者为穹顶形。
9.如权利要求8所述的具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,所述的气孔阵列组的分布范围为整个射频窗(101)的面积区域,所述的气孔阵列组的排布为单一气孔阵列单区分布,或者为多个气孔阵列多区分布。
10.如权利要求9所述的具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,所述的气孔阵列的排布是多层环状排列,或者是无序自由排列。
11.如权利要求7-10中任意一个所述的具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,所述的气孔(103)的喷气方向与下方载片台平面呈20 o ~180 o。
12.如权利要求11所述的具有气体注入装置的感应耦合等离子体腔室,其特征在于,气孔阵列中每个气孔(103)的直径相同,或者不相同,同一个气孔(103),沿其长度方向,从上至下的直径相同,或者不相同。
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