用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置制造方法
【專利摘要】一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,該氣體注入裝置設(shè)置在感應(yīng)耦合等離子體腔頂部,該氣體注入裝置包含射頻窗以及設(shè)置在射頻窗下表面的氣孔陣列,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述氣孔陣列聯(lián)通的氣體擴(kuò)散空間,利用氣密板氣體擴(kuò)散空間進(jìn)行密封,氣體源通過輸氣管道穿過所述氣密板向所述氣體擴(kuò)散空間供應(yīng)反應(yīng)氣體,該氣孔陣列包含若干氣孔。本發(fā)明省略了氣體注入器,直接在射頻窗上開氣孔,氣體輸送區(qū)域更寬,氣體輸送更均勻,獲得了更好的清洗效果,且無需使用金屬屏蔽層,節(jié)省了工序,降低了成本。
【專利說明】用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體刻蝕制程中,會使用等離子體對晶元進(jìn)行處理,而ICP (inductivelycouple plasma)感應(yīng)耦合等離子體處理是一種比較常用的方法,圖1是通常的感應(yīng)耦合等離子體腔室的結(jié)構(gòu)示意圖,線圈2連接高頻電源4,真空泵5排氣使反應(yīng)腔100成為真空腔,氣體源3通過輸氣管道104將反應(yīng)氣體輸送給氣體注入器102,氣體注入器102嵌設(shè)在陶瓷的射頻窗(RF window) 101內(nèi),氣體注入器102上開設(shè)若干聯(lián)通輸氣管道104的氣孔103,反應(yīng)氣體通過氣孔103注入反應(yīng)腔100,高頻電源4對線圈2施加高頻電壓,反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)氣體發(fā)生離子化,產(chǎn)生等離子體,對放置在載片臺6上的晶元I進(jìn)行處理。
[0003]在等離子環(huán)境中,為了隔離氣體注入器102,需要在氣體注入器102的四周設(shè)置金屬屏蔽層105,而氣體注入器102本身的尺寸大小,也限制了氣體輸送區(qū)域的大小,容易造成氣體輸送不均勻。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供的一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,氣體輸送區(qū)域更寬,氣體輸送更均勻,獲得了更好的清洗效果,且無需使用金屬屏蔽層,節(jié)省了工序,降低了成本。
[0005]為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,該氣體注入裝置設(shè)置在感應(yīng)耦合等離子體腔室頂部,該感應(yīng)耦合等離子體腔室包含反應(yīng)腔和設(shè)置在反應(yīng)腔頂部的氣體注入裝置,該氣體注入裝置通過輸氣管道連接氣體源,反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有載片臺,載片臺用于放置待處理的晶元,反應(yīng)腔連接真空泵,該感應(yīng)耦合等離子體腔室上方或側(cè)壁還設(shè)置線圈,以及連接線圈的高頻電源,該氣體注入裝置包含射頻窗以及設(shè)置在射頻窗下表面的第一氣孔陣列,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述第一氣孔陣列聯(lián)通的第一氣體擴(kuò)散空間,利用第一氣密板對第一氣體擴(kuò)散空間進(jìn)行密封,氣體源通過輸氣管道穿過所述第一氣密板向所述第一氣體擴(kuò)散空間供應(yīng)反應(yīng)氣體,該第一氣孔陣列包含若干氣孔。
[0006]所述的射頻窗為平面圓盤形,或者為桶形,或者為穹頂形。
[0007]所述射頻窗的下表面還包括圍繞所述第一氣孔陣列的第二氣孔陣列,相應(yīng)的在射頻窗上表面包括一個(gè)第二氣體擴(kuò)散空間和第二氣密板,氣體源通過輸氣管道穿過所述第二氣密板向第二氣體擴(kuò)散空間供應(yīng)反應(yīng)氣體。
[0008]所述的氣孔陣列的排布是多層環(huán)狀排列,或者是無序自由排列。
[0009]所述的氣孔的噴氣方向與下方載片臺平面呈20。?180 °。
[0010]氣孔陣列中每個(gè)氣的直徑相同,或者不相同,同一個(gè)氣孔,沿其長度方向,從上至下的直徑相同,或者不相同。
[0011]本發(fā)明還提供一種具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,該感應(yīng)耦合等離子體腔室包含反應(yīng)腔和設(shè)置在反應(yīng)腔頂部的氣體注入裝置,該氣體注入裝置通過輸氣管道連接氣體源,反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置有載片臺,載片臺用于放置待處理的晶元,反應(yīng)腔連接真空泵,該感應(yīng)耦合等離子體腔室上方或側(cè)壁還設(shè)置線圈,以及連接線圈的高頻電源;
該氣體注入裝置包含射頻窗以及設(shè)置在射頻窗下表面的氣孔陣列組,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述氣孔陣列組聯(lián)通的氣體擴(kuò)散空間,利用氣密板對氣體擴(kuò)散空間進(jìn)行密封,氣體源通過輸氣管道穿過所述氣密板向所述氣體擴(kuò)散空間供應(yīng)反應(yīng)氣體,該氣孔陣列組包含若干氣孔陣列,該氣孔陣列包含若干氣孔。
[0012]所述的射頻窗為平面圓盤形,或者為桶形,或者為穹頂形。
[0013]所述的氣孔陣列組的分布范圍為整個(gè)射頻窗的面積區(qū)域,所述的氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,或者為多個(gè)氣孔陣列多區(qū)分布。
[0014]所述的氣孔陣列的排布是多層環(huán)狀排列,或者是無序自由排列。
[0015]所述的氣孔的噴氣方向與下方載片臺平面呈20。?180 °。
[0016]氣孔陣列中每個(gè)氣孔的直徑相同,或者不相同,同一個(gè)氣孔,沿其長度方向,從上至下的直徑相同,或者不相同。
[0017]本發(fā)明省略了氣體注入器,直接在射頻窗上開氣孔,氣體輸送區(qū)域更寬,氣體輸送更均勻,獲得了更好的清洗效果,且無需使用金屬屏蔽層,節(jié)省了工序,降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是【背景技術(shù)】中感應(yīng)耦合等離子體腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2-4是本發(fā)明提供的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5-圖11是本發(fā)明提供的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置的仰視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下根據(jù)圖2?圖11,具體說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
[0022]如圖2-圖4所示,本發(fā)明提供一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,該氣體注入裝置設(shè)置在感應(yīng)耦合等離子體腔室頂部,該感應(yīng)耦合等離子體腔室包含反應(yīng)腔100和設(shè)置在反應(yīng)腔100頂部的氣體注入裝置,該氣體注入裝置通過輸氣管道104連接氣體源3,反應(yīng)腔100內(nèi)設(shè)置有載片臺6,載片臺6用于放置待處理的晶元,反應(yīng)腔100連接真空泵5,該感應(yīng)耦合等離子體腔室上方和側(cè)壁還設(shè)置線圈2,以及連接線圈2的高頻電源4。其中,反應(yīng)腔側(cè)壁采用鋁等金屬材料,并且電接地以屏蔽反應(yīng)腔內(nèi)的射頻電磁場。
[0023]該氣體注入裝置包含射頻窗101以及設(shè)置在射頻窗下表面的氣孔陣列組,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述氣孔陣列組聯(lián)通的氣體擴(kuò)散空間107,利用氣密板106對氣體擴(kuò)散空間107進(jìn)行密封,氣體源3通過輸氣管道104穿過所述氣密板106向所述氣體擴(kuò)散空間107供應(yīng)反應(yīng)氣體,該氣孔陣列組包含若干氣孔陣列,該氣孔陣列包含若干氣孔103。其中,射頻窗101采用陶瓷材料如氧化鋁或者氧化硅,在密封反應(yīng)腔的同時(shí)使射頻電磁場能夠穿透射頻窗進(jìn)入反應(yīng)腔,進(jìn)而使通入反應(yīng)腔的反應(yīng)氣體電離形成等離子體,氣密板106采用與射頻窗類似的絕緣陶瓷材料,或者聚合物絕緣材料在實(shí)現(xiàn)氣密的同時(shí)不會影響射頻電磁場能量饋入反應(yīng)腔室。
[0024]所述的射頻窗101為平面圓盤形(如圖2所示),或者為具有不同高度的桶形(如圖3所示),或者為穹頂形(如圖4所示)。
[0025]所述的氣孔陣列組的分布范圍為整個(gè)射頻窗101的面積區(qū)域。
[0026]所述的氣孔陣列組的排布可以為單一氣孔陣列單區(qū)分布,也可以為多個(gè)氣孔陣列多區(qū)分布。
[0027]氣孔陣列的排布可以是多層環(huán)狀排列,也可以是無序自由排列。
[0028]所述的氣孔103與水平方向的角度范圍為20°?180 °。
[0029]所述的氣孔103的直徑范圍在幾個(gè)毫米到幾個(gè)厘米之間。
[0030]氣孔陣列中每個(gè)氣孔103的直徑可以相同,也可以不相同,可以每個(gè)氣孔103相互之間的直徑都不相同,也可以按照區(qū)域劃分,每個(gè)區(qū)域之間的氣孔直徑不同,例如,如果氣孔陣列是按照多層環(huán)狀排列,則每層環(huán)狀氣孔之間的直徑可以相同,環(huán)狀層與環(huán)狀層之間的氣孔直徑可以不相同。
[0031]同一個(gè)氣孔103,沿其長度方向,從上至下的直徑可以相同,S卩,該氣孔103的剖面呈矩形。
[0032]同一個(gè)氣孔103,沿其長度方向,從上至下的直徑可以不相同,可以從上至下直徑逐漸變大,即,剖面呈梯形,或者可以從上至下直徑逐漸變下,即,剖面呈倒梯形,或者可以呈其他直徑變化方式。
[0033]本發(fā)明直接在射頻窗上開孔形成氣孔陣列,而沒有使用氣體注入器102,也就避免了使用金屬屏蔽層105,節(jié)省了成本。
[0034]本發(fā)明的氣孔陣列設(shè)置的范圍比使用氣體注入器102更寬廣,整個(gè)射頻窗的面積區(qū)域范圍上都可開設(shè)氣孔103,在使用時(shí),可根據(jù)實(shí)際需要,將暫時(shí)不需要的氣孔103堵塞,待以后需要時(shí),再將該氣孔103疏通。
[0035]通過在射頻窗上合理分布具有不同直徑和傾斜角度的氣孔103,可以方便的調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量,獲得更為均勻的氣體分布。
[0036]線圈2連接高頻電源4,真空泵5排氣使反應(yīng)腔100成為真空腔,氣體源3通過輸氣管道104將反應(yīng)氣體輸送給設(shè)置在射頻窗上的氣孔103,反應(yīng)氣體通過氣孔103注入反應(yīng)腔100,高頻電源4對線圈2施加高頻電壓,反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)氣體發(fā)生離子化,產(chǎn)生等離子體,對放置在載片臺6上的晶元I進(jìn)行處理。
[0037]如圖5所示,是本發(fā)明的第一實(shí)施例,其中,氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,氣孔陣列為多層環(huán)狀排列,該氣孔陣列的中心軸處設(shè)置氣孔103,所述的氣孔陣列以中心軸為中心,同軸同心環(huán)狀排列,所述的氣孔103的剖面呈矩形,每一環(huán)的氣孔直徑相同,氣孔103與水平方向的角度為45 °,90 °和135°。
[0038]如圖6所示,是本發(fā)明的第二實(shí)施例,其中,氣孔陣列組為多區(qū)分布,該氣孔陣列組包含兩個(gè)氣孔陣列,每個(gè)氣孔陣列為多層環(huán)狀排列,每個(gè)氣孔陣列的中心軸處設(shè)置氣孔103,每個(gè)氣孔陣列以中心軸為中心,同軸同心環(huán)狀排列,所述的氣孔103的剖面呈矩形,每一環(huán)的氣孔直徑相同,氣孔103與水平方向的角度為45 °,90 °和135°。
[0039]如圖7所示,是本發(fā)明的第三實(shí)施例,其中,氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,氣孔陣列為多層環(huán)狀排列,該氣孔陣列的中心軸處設(shè)置氣孔103,所述的氣孔陣列偏心環(huán)狀排列,所述的氣孔103的剖面呈梯形,每一環(huán)的氣孔直徑相同,氣孔103與水平方向的角度為 20 °,60 °,90 °,120 0 和 150。。
[0040]如圖8所示,是本發(fā)明的第四實(shí)施例,其中,氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,氣孔陣列為多層環(huán)狀排列,該氣孔陣列的中心軸處未設(shè)置氣孔,所述的氣孔陣列偏心環(huán)狀排列,所述的氣孔103的剖面呈矩形,每一環(huán)的氣孔直徑相同,氣孔103與水平方向的角度為45°,90°和135°。
[0041]如圖9所示,是本發(fā)明的第五實(shí)施例,其中,氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,氣孔陣列為多層環(huán)狀排列,該氣孔陣列的中心軸處設(shè)置氣孔103,所述的氣孔陣列以中心軸為中心,同軸同心環(huán)狀排列,所述的氣孔103的剖面呈梯形,每一環(huán)的氣孔直徑不相同,氣孔103與水平方向的角度為30 °,60 °,90 °,120 0和150°。
[0042]如圖10所示,是本發(fā)明的第六實(shí)施例,其中,氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,氣孔陣列為無序排列,所述的氣孔103的剖面呈梯形,氣孔之間的直徑不相同,氣孔103與水平方向的角度為20 °,60 °,90 °,120 0和160°。
[0043]如圖11所示,是本發(fā)明的第七實(shí)施例,其中,氣孔陣列組為多區(qū)分布,該氣孔陣列組包含三個(gè)氣孔陣列,每個(gè)氣孔陣列為無序排列,所述的氣孔103的剖面呈梯形,氣孔之間的直徑不相同,氣孔103與水平方向的角度為20 °,60 °,90 °,120 0和160°。
[0044]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹,但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,該氣體注入裝置設(shè)置在感應(yīng)耦合等離子體腔室頂部,該感應(yīng)耦合等離子體腔室包含反應(yīng)腔(100)和設(shè)置在反應(yīng)腔(100)頂部的氣體注入裝置,該氣體注入裝置通過輸氣管道(104)連接氣體源(3),反應(yīng)腔(100)內(nèi)設(shè)置有載片臺(6),載片臺(6)用于放置待處理的晶元,反應(yīng)腔(100)連接真空泵(5),該感應(yīng)耦合等離子體腔室上方或側(cè)壁還設(shè)置線圈(2),以及連接線圈(2)的高頻電源(4),其特征在于, 該氣體注入裝置包含射頻窗(101)以及設(shè)置在射頻窗下表面的第一氣孔陣列,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述第一氣孔陣列聯(lián)通的第一氣體擴(kuò)散空間(1 7 ),利用第一氣密板(106 )對第一氣體擴(kuò)散空間(107)進(jìn)行密封,氣體源(3 )通過輸氣管道(104)穿過所述第一氣密板(106)向所述第一氣體擴(kuò)散空間(107)供應(yīng)反應(yīng)氣體,該第一氣孔陣列包含若干氣孔(103)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,其特征在于,所述的射頻窗(101)為平面圓盤形,或者為桶形,或者為穹頂形。
3.如權(quán)利要求2所述的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,其特征在于,所述射頻窗(101)的下表面還包括圍繞所述第一氣孔陣列的第二氣孔陣列,相應(yīng)的在射頻窗(101)上表面包括一個(gè)第二氣體擴(kuò)散空間和第二氣密板,氣體源通過輸氣管道(104)穿過所述第二氣密板向第二氣體擴(kuò)散空間供應(yīng)反應(yīng)氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,其特征在于,所述的氣孔陣列的排布是多層環(huán)狀排列,或者是無序自由排列。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一個(gè)所述的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,其特征在于,所述的氣孔(103)的噴氣方向與下方載片臺平面呈20。?180 °。
6.如權(quán)利要求5所述的用于感應(yīng)耦合等離子體腔室的氣體注入裝置,其特征在于,氣孔陣列中每個(gè)氣孔(103)的直徑相同,或者不相同,同一個(gè)氣孔(103),沿其長度方向,從上至下的直徑相同,或者不相同。
7.一種具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,該感應(yīng)耦合等離子體腔室包含反應(yīng)腔(100)和設(shè)置在反應(yīng)腔(100)頂部的氣體注入裝置,該氣體注入裝置通過輸氣管道(104 )連接氣體源(3 ),反應(yīng)腔(100 )內(nèi)設(shè)置有載片臺(6 ),載片臺(6 )用于放置待處理的晶元,反應(yīng)腔(100)連接真空泵(5),該感應(yīng)耦合等離子體腔室上方或側(cè)壁還設(shè)置線圈(2),以及連接線圈(2)的高頻電源(4); 該氣體注入裝置包含射頻窗(101)以及設(shè)置在射頻窗下表面的氣孔陣列組,該氣體注入裝置還包含設(shè)置在射頻窗上表面的一個(gè)與所述氣孔陣列組聯(lián)通的氣體擴(kuò)散空間(107),利用氣密板(106)對氣體擴(kuò)散空間(107)進(jìn)行密封,氣體源(3)通過輸氣管道(104)穿過所述氣密板(106)向所述氣體擴(kuò)散空間(107)供應(yīng)反應(yīng)氣體,該氣孔陣列組包含若干氣孔陣列,該氣孔陣列包含若干氣孔(103)。
8.如權(quán)利要求7所述的具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,所述的射頻窗(101)為平面圓盤形,或者為桶形,或者為穹頂形。
9.如權(quán)利要求8所述的具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,所述的氣孔陣列組的分布范圍為整個(gè)射頻窗(101)的面積區(qū)域,所述的氣孔陣列組的排布為單一氣孔陣列單區(qū)分布,或者為多個(gè)氣孔陣列多區(qū)分布。
10.如權(quán)利要求9所述的具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,所述的氣孔陣列的排布是多層環(huán)狀排列,或者是無序自由排列。
11.如權(quán)利要求7-10中任意一個(gè)所述的具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,所述的氣孔(103)的噴氣方向與下方載片臺平面呈20。?180 °。
12.如權(quán)利要求11所述的具有氣體注入裝置的感應(yīng)耦合等離子體腔室,其特征在于,氣孔陣列中每個(gè)氣孔(103)的直徑相同,或者不相同,同一個(gè)氣孔(103),沿其長度方向,從上至下的直徑相同,或者不相同。
【文檔編號】H01J37/32GK104241070SQ201310252246
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】吳狄, 倪圖強(qiáng), 何乃明, 劉身健 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司