用于向等离子体腔室提供气体的装置和等离子体处理装置制造方法及图纸

本公开提供了用于向等离子体腔室提供气体的装置和等离子体处理装置。一种等离子体处理装置被提供有腔室，该腔室包括配置为执行晶片的处理工艺的空间。支撑构件设置在腔室内部并配置为支撑晶片。气体供应单元配置为在不同的方向上朝向支撑构件注入混合气体。混合气体的压力通过向反应气体添加惰性气体来控制。

Device for supplying gas to plasma chamber and plasma treatment device

【技术实现步骤摘要】
用于向等离子体腔室提供气体的装置和等离子体处理装置
本专利技术构思涉及一种用于向等离子体腔室提供气体的装置，更具体地，涉及一种用于向等离子体腔室提供气体的装置以及包括该装置的等离子体处理装置。
技术介绍
随着半导体处理变得更加先进，控制晶片处理装置的气体分散(dispersion)的能力变得越来越重要。在ICP型腔室中，与晶片直接接触的静电卡盘(ESC)的温度已被用作主要工艺控制参数。然而，温度控制系统在气体分散控制能力上受到限制。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一示范性实施方式，一种等离子体处理装置被提供有腔室，该腔室包括配置为执行晶片的处理工艺的空间。支撑构件设置在腔室内部并配置为支撑晶片。气体供应单元配置为在不同的方向上朝向支撑构件注入混合气体。混合气体的压力通过向反应气体添加惰性气体来控制。根据本专利技术构思的一示范性实施方式，一种用于向等离子体腔室提供气体的装置包括用于供应惰性气体的惰性气体供应单元。气体比例控制器供应反应气体并控制反应气体的供应量以将惰性气体和反应气体保持在预定比例。惰性气体供应管线从惰性气体供应单元延伸。反应气体供应管线从气体比例控制器延伸。混合气体供应管线将惰性气体供应管线连接到反应气体供应管线，以将混合气体供应到设置在腔室中的混合气体注入部分。根据本专利技术构思的一示范性实施方式，一种等离子体处理装置包括：腔室，包括第一空间和第二空间，其中在所述第一空间中执行晶片的工艺，并且其中所述第一空间和所述第二空间彼此不完全隔离；第一气体供应单元，将混合气体在不同的方向上注入在所述第一空间中，其中所述混合气体的压力通过向反应气体中添加惰性气体来控制；以及第二气体供应单元，用于将低反应性气体或惰性气体注入到所述第二空间中。根据本专利技术构思的一示范性实施方式，一种等离子体处理装置被提供有腔室，该腔室包括第一混合气体注入部分。第一混合注入部分可以包括入口孔，流速控制器可以联接到第一混合注入部分，用于调节通过入口孔的混合气体的流速。混合气体供应管线连接到第一混合气体注入部分。反应气体供应管线和惰性气体供应管线联接到混合气体供应管线。惰性气体供应单元联接到惰性气体供应管线。通过第一混合气体注入部分流入腔室中的混合气体的压力主要由惰性气体的体积和入口孔的被调节的尺寸来确定。附图说明从以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其它的方面和特征将被更清楚地理解，附图中：图1是示出半导体工艺中使用的ICP型腔室的示意图；图2是示出根据比较例的ICP型腔室内的气体流动的示意图；图3是示出在根据本专利技术构思的示例实施方式的等离子体处理装置中气体被注入到腔室中的状态的示意图；图4是示出根据本专利技术构思的一示例实施方式的用于向等离子体腔室提供气体的装置以及包括该装置的等离子体处理装置的示意图；以及图5是示出根据本专利技术构思的一示例实施方式的用于向等离子体腔室提供气体的装置以及包括该装置的等离子体处理装置的示意图。具体实施方式图1是示出半导体工艺中使用的ICP型腔室的示意图，图2是示出根据比较例的ICP型腔室内的气体流动的示意图。晶片的处理工艺可以通过电容耦合等离子体(CCP)型腔室或电感耦合等离子体(ICP)型腔室执行。在CCP型腔室中，可以使用其中电容器引起电极放电并产生等离子体的方法。随着在CCP型腔室中晶片和电极之间的距离减小，更容易产生等离子体。CCP型腔室可以包括晶片和电极之间的距离相对短的结构，因此控制气体分散。另一方面，当采用ICP型腔室时，该工艺可以包括使用线圈产生感应磁场以产生等离子体的方法。在ICP型腔室中，足够强度的感应磁场产生等离子体。在结构上需要ICP型腔室内的间隙以产生等离子体。因此，如图1所示，ICP型腔室可以包括腔室10、设置在腔室10的表面上的窗口盘3以及设置在腔室10的与窗口盘3相反的表面处的自动膨胀阀(ACP)5。气体排出部分7可以设置在ACP5上以允许废气X从腔室10排出，并且混合气体注入部分9可以设置在窗口盘3上，用于将混合气体注入到腔室10中。支撑构件20可以设置在腔室10内以支撑晶片1。腔室10可以包括具有约150mm或更大的高度h的间隙，该间隙设置在晶片1的表面与腔室10的上端之间。为此，ICP型腔室也被称为“高间隙等离子体蚀刻腔室”。在这样的ICP型腔室中，即使当反应气体通过喷嘴注入时，腔室10内的压力也低于气体源。由于设置在ICP型腔室内的间隙可以具有从晶片1的表面到腔室10的上端的高度h，所以气流的分散不容易被控制。在大多数情况下，在等离子体腔室的腔室10内在约1mT至100mT的压力进行工艺。在这种情况下，ICP型腔室内的气流可以遵循克努森流(Knudsenflow)模式。在克努森流中，层流和分子流被一起提供。如图2所示，在注入的气体暴露于具有高间隙结构和低压力的腔室10中的晶片1的表面的工艺期间，可能出现气体散布并分散在晶片1周围而不在晶片1的表面上的问题。例如，即使当从喷嘴喷射时气体被强有力注入以具有层流时，由于在具有相对低的压力和高间隙的ICP腔室环境中进行半导体工艺，气流容易转变为已经散布和分散的分子流形式。因此，不容易控制注入的气体暴露于晶片1的表面的工艺。图3是示出在根据本专利技术构思的一示例实施方式的等离子体处理装置中气体被注入到腔室中的状态的示意图。图4是示出根据本专利技术构思的一示例实施方式的等离子体处理装置的示意图。图5是示出根据本专利技术构思的一示例实施方式的等离子体处理装置的示意图。根据本专利技术构思的一示例实施方式的等离子体处理装置包括腔室10、支撑构件20和气体供应单元100。腔室10可以包括其中执行用于处理晶片1的工艺的空间。腔室10可以是ICP腔室，但是本专利技术构思不限于此。例如，腔室10可以是任何类型的等离子体腔室，其中晶片通过气体蚀刻处理。支撑构件20可以设置在腔室10内并可以为晶片1提供支撑。气体供应单元100将混合气体注入到腔室10的内部中。通过向反应气体添加惰性气体并将混合气体在如图3所示的各种方向(例如A、B、C)上朝向支撑构件20分散到腔室10中，增大混合气体的压力。气体供应单元100将气体提供给下面参照图4和图5描述的等离子体腔室。下面将具体描述气体供应单元100的详细描述。根据本专利技术构思的另一示例实施方式的等离子体处理装置可以包括腔室10、第一气体供应单元和/或第二气体供应单元。腔室10为要执行的晶片1的处理工艺提供空间，并可以包括彼此不完全隔离的第一空间和第二空间。第一空间可以被定义为腔室10的上部空间，其中执行晶片1的处理工艺。混合气体被注入到第一空间中，其压力可以通过向反应气体添加惰性气体而增大。第二空间可以被定义为腔室10的下部空间，其中供应低反应性气体或惰性气体。第二空间可以与上述第一空间在空间上区别开，但不必与第一空间完全隔离。例如，注入到第一空间中的气体可以最终流动到第二空间中。根据下面参照图4和图5描述的用于向等离子体腔室提供气体的装置，第一气体供应单元和第二气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理装置，包括：/n腔室，包括配置为执行晶片的处理工艺的空间；/n支撑构件，设置在所述腔室内部并配置为支撑所述晶片；以及/n气体供应单元，配置为在不同的方向上朝向所述支撑构件注入混合气体，其中所述混合气体的压力通过向反应气体添加惰性气体来控制。/n

【技术特征摘要】
20181031 KR 10-2018-01317331.一种等离子体处理装置，包括：
腔室，包括配置为执行晶片的处理工艺的空间；
支撑构件，设置在所述腔室内部并配置为支撑所述晶片；以及
气体供应单元，配置为在不同的方向上朝向所述支撑构件注入混合气体，其中所述混合气体的压力通过向反应气体添加惰性气体来控制。


2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述气体供应单元包括：
惰性气体供应单元，供应惰性气体；和
惰性气体压力控制器，控制所述惰性气体的供应压力。


3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其中所述气体供应单元还包括：
气体比例控制器，供应反应气体并控制所述反应气体的供应量；和
防回流部分，设置在惰性气体供应管线与反应气体供应管线的交叉点和所述气体比例控制器之间，以防止所述惰性气体朝向所述气体比例控制器流动。


4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中所述气体供应单元包括：
第一注入部分，设置在所述腔室的第一位置，在其中所述混合气体被注入到所述腔室中；和
第二注入部分，设置在所述腔室的第二位置，在其中所述混合气体被注入到所述腔室中。


5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其中所述第一注入部分在第一方向和与所述第一方向不同的第二方向上注入混合气体，并且
其中所述第二注入部分在与所述第一方向和所述第二方向不同的第三方向上注入混合气体。


6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，还包括：气体流动控制器，将低反应性气体或惰性气体供应到所述腔室的下部。


7.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，还包括联接到混合气体供应管线的温度控制器，其中所述混合气体供应管线连接到所述第一注入部分和/或所述第二注入部分。


8.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，还包括流速控制器，该流速控制器联接到所述第一注入部分和所述第二注入部分中的至少一个，其中所述第一注入部分和所述第二注入部分的每个包括入口孔，并且其中所述流速控制器控制所述第一注入部分和所述第二注入部分中的至少一个的所述入口孔的尺寸。


9.一种用于向等离子体腔室提供气体的装置，包括：
惰性气体供应单元，供应惰性气体；
气体比例控制器，供应反应气体并控制所述反应气体的供应量；
惰性气体供应管线，从所述惰性气体供应单元延伸；
反应气体供应管线，从所述气体比例控制器延伸；以及
混合气体供应管线，将所述惰性气体供应管线连接到所述反应气体供应管线，以将混合气体供应到设置在腔室中的混合气体注入部分。


10.根据权利要求9所述的用于向等离子体腔室提供气体的装置，在其中提供多个所述惰性气体供应管线、多个所述反应气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：金亨俊，金光男，金成妍，宣钟宇，吴相录，洪定杓，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR