一种改进气体分布的等离子体反应器制造技术

本发明专利技术提供一种改进等离子体分布的等离子体反应器，在所述封闭壳体内的所述基片支撑装置上方和所述气体注入器下方设置中心挡板和边缘挡板，可以同时对从气体外围喷口和中心喷口处注入反应腔的气体进行限制和/或引导，以根据反应工艺需要对反应气体进行均匀性分布控制。所述中心挡板和边缘挡板的结构、尺寸、位置可以有多种变形实施例，本领域技术人员可以根据实际工艺需要选择合适的挡板。

【技术实现步骤摘要】
一种改进气体分布的等离子体反应器
本专利技术涉及等离子体反应器，特别是涉及电感耦合反应器中的气体均一分布的设计。
技术介绍
等离子体反应器或反应腔在现有技术中是公知的，并广泛应用于半导体集成电路、平板显示器，发光二极管（LED），太阳能电池等的制造工业内。在等离子腔中通常会施加一个射频电源以产生并维持等离子于反应腔中。其中，有许多不同的方式施加射频功率，每个不同方式的设计都将导致不同的特性，比如效率、等离子解离、均一性等等。其中，一种设计是电感耦合（ICP）等离子腔。在电感耦合等离子处理腔中，一个通常是线圈状的天线用于向反应腔内发射射频能量。为了使来自天线的射频功率耦合到反应腔内，在天线处放置一个绝缘材料窗口。反应腔可以处理各种基片，比如硅晶圆等，基片被固定在夹盘上，等离子在基片上方产生。因此，天线被放置在反应器顶板上方，使得反应腔顶板是由绝缘材料制成或者包括一个绝缘材料窗口。在等离子处理腔中，各种气体被注入到反应腔中，以使得离子和基片之间的化学反应和/或物理作用可被用于在所述基片上形成各种特征结构，比如刻蚀、沉积等等。在许多工艺流程中，一个很重要的指数是晶圆内部的加工均一性。也就是，一个作用于基片中心区域的工艺流程应和作用于基片边缘区域的工艺流程相同或者高度相近。因此，例如，当执行工艺流程时，晶圆中心区域的刻蚀率应与晶圆边缘区域的刻蚀率相同。一个有助于获得较好工艺均一性的参数是在反应腔内均匀分布的处理气体。要获得这样的均一性，许多反应腔设计采用安装在晶圆上方的气体喷淋头，以均匀的注入处理气体。然而，如上所述，在电感耦合（ICP）反应腔顶板必须包括一个使射频功率从天线发射到反应腔中的绝缘窗。因此，ICP的结构中并没有给气体喷淋头留出相应的空间来实现其气体均匀注入的功能。图1示出了现有电感耦合反应腔设计的截面图。ICP反应腔100包括基本呈圆筒状的金属侧壁105和绝缘顶板107，构成可被抽真空器125抽真空的气密空间。基座110支撑夹盘115，所述夹盘115支撑待处理的基片120。来自射频功率源145的射频功率被施加到呈线圈状的天线140。来自气源150的处理气体通过管线155被供应到反应腔内，以点燃并维持等离子，并由此对基片120进行加工。在标准电感耦合反应腔中，气体通过在反应腔周围的注入器/喷头130和中间的喷头135之一或者两者一同注入来供应到真空容器内的。从图1可知，来自外围喷头130的气体被大量抽出了120的表面。因此，从外围喷头130注入的大量气体可能实现对晶圆边缘区域的处理，但是几乎没有能达到晶圆120的中心区域，这会导致不均一性。相反地，中心喷头135注入的大量气体集中在晶圆中心并没有到达边缘区域，也会造成不均一性。因此，业内需要一种改进电感耦合反应腔设计，可以优化反应腔内的气体分布以改进加工工艺的均一性。
技术实现思路
本专利技术的
技术实现思路
只提供一个对本专利技术部分方面和特点的基本理解。其不是对本专利技术的广泛概述，也不是用于特别指出本专利技术的关键要素或者示意专利技术的范围。其唯一的目的是简化的呈现本专利技术的一些概念，为后续详细的描述本专利技术作铺垫。根据本专利技术的一个方面，提供了一种改进气体分布的等离子体反应器，包括：封闭壳体，其包括顶板，所述顶板构成一绝缘材料窗；基片支撑装置，设置于所述封闭壳体内的绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述封闭壳体内；气体注入器，用于向所述封闭壳体内供应等离子体处理气体，挡板，设置于所述封闭壳体内以及所述基片支撑装置上方和所述气体注入器下方，以限制处理气体的流动；所述挡板包括边缘挡板和中心挡板，所述中心挡板位于所述边缘挡板内侧。优选的，所述边缘挡板和所述中心挡板通过固定杆固定连接。优选的，所述边缘挡板和所述中心挡板之间的连接装置为一支撑架，所述支撑架与所述边缘挡板固定连接，所述中心挡板放置在所述支撑架上方。优选的，所述边缘挡板和所述中心挡板通过机械臂连接，所述机械臂可以伸缩移动，实现所述中心挡板相对于所述边缘挡板的位置可调。优选的，所述边缘挡板和所述中心挡板分别与所述封闭壳体的侧壁和绝缘顶板机械连接，所述中心挡板位置上下可调。优选的，所述中心挡板的形状大致为圆形，所述边缘挡板的形状大致为环形，所述中心挡板和所述边缘挡板位于同一平面或不同平面内。优选的，所述中心挡板上设置若干个通气孔。优选的，所述边缘挡板位置可以上下移动。优选的，所述边缘挡板和所述中心挡板材料可以为阳极化的铝、陶瓷和石英的任一项。本专利技术优点在于：在所述封闭壳体内的所述基片支撑装置上方和所述气体注入器下方设置中心挡板和边缘挡板，可以同时对从气体外围喷口和中心喷口处注入反应腔的气体进行限制和/或引导，以根据反应工艺需要对反应气体进行均匀性分布控制。所述中心挡板和边缘挡板的结构、尺寸、位置可以有多种变形实施例，本领域技术人员可以根据实际工艺需要选择合适的挡板。附图说明附图作为本专利技术说明书的一部分，例证了本专利技术的实施例，并与说明书一起解释和说明本专利技术的原理。附图用图解的方式来解释举例实施例的主要特征。附图不是用于描述实际实施例所有特征也不用于说明图中元素间的相对尺寸，也不是按比例绘出。图1是现有技术的电感耦合反应腔的截面图;图2是本专利技术实施例的电感耦合反应腔的截面图;图3是本专利技术第二实施例的电感耦合反应腔的截面图;图4是本专利技术第三实施例电感耦合反应腔的截面图；图5是本专利技术第四实施例电感耦合反应腔的截面图；图6是本专利技术第五实施例电感耦合反应腔的截面图；图7是本专利技术第六实施例电感耦合反应腔的截面图；图8是根据本专利技术上述任一实施例的变形实施例的截面图，目的在于更好的控制中心喷头的气体分布；图9是根据本专利技术上述任一实施例的变形实施例的截面图，目的在于更好的控制中心喷头的气体分布。具体实施方式本专利技术涉及电感耦合等离子体腔的实施例改进了均一性，特别是气体分布的均匀性。本专利技术实施例中的反应腔中添加了预设装置使喷头中流出的气体被重新引导流动方向，以改进反应腔中的气体分布，从而使得晶圆上的均一性得到了改善。下文将结合图2对本专利技术的一个实施例进行详细描述。图2示出根据本专利技术一个实施例的等离子处理装置200。除了2XX系列附图标记外，图2中示出的对应于图1中的要素具有相同的附图标记。应当理解，其中的反应腔装置200仅仅是示例性的，所述200装置实际上也可以包括更少或额外的部件，部件的排列也可以不同于图2中所示出。图2示出了根据本专利技术第一实施例的ICP反应腔的截面图，其执行了气体受控流动的特点。ICP反应腔200包括金属侧壁205和绝缘顶板207，构成一个气密的真空封闭壳体，并且由抽真空泵225抽真空。所述绝缘顶板207仅作为示例，也可以采用其它的顶板样式，比如穹顶形状的，带有绝缘材料窗口的金属顶板等。基座210支撑夹盘215，所述夹盘上放置着待处理的基片220。偏置功率被施加到所述夹盘215上，但是由于与揭露的本专利技术实施例无关，在图2中未示出。所述射频电源245的射频功率被施加到天线240，该天线基本是线圈状的。处理气体从气源250经过管线225被供应到反应腔内，以点燃并维持等离子，从而对基片220进行加工。在本实施例中，气体通过外围注入器或喷头230被供应到真空空间中，但是额外的气体也可以选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进气体分布的等离子体反应器，包括：封闭壳体，其包括顶板，所述顶板构成一绝缘材料窗；基片支撑装置，设置于所述封闭壳体内的绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述封闭壳体内；气体注入器，用于向所述封闭壳体内供应反应气体，挡板，设置于所述封闭壳体内以及所述基片支撑装置上方和所述气体注入器下方，以限制处理气体的流动；其特征在于，所述挡板包括边缘挡板和中心挡板，所述中心挡板位于所述边缘挡板内侧。

【技术特征摘要】
1.一种改进气体分布的等离子体反应器，包括：封闭壳体，其包括顶板，所述顶板构成一绝缘材料窗；基片支撑装置，设置于所述封闭壳体内的绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述封闭壳体内；气体注入器，用于向所述封闭壳体内供应反应气体，挡板，设置于所述封闭壳体内以及所述基片支撑装置上方和所述气体注入器下方，其特征在于，所述挡板包括边缘挡板和中心挡板，所述边缘挡板包括一个设有开口的隔板和一个沿所述隔板向所述顶板延伸的侧壁，所述侧壁上设有若干个径向分布不均匀的孔或者所述侧壁在不同的径向位置具有不同的高度，以径向不均匀地限制等离子体处理气体的流动；所述中心挡板位于所述边缘挡板内侧。2.根据权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于：所述边缘挡板和所述中心挡板通过固定杆固定连接。3.根据权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于：所述边缘挡板和所述中心挡板之间的连接装置为一支撑架，所述支撑架与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，石刚，王兆祥，黄智林，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31