專利名稱：等離子體約束裝置及等離子體處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體加工設備，尤其涉及一種等離子體約束裝置及等離子體處理裝置。
背景技術：
在半導體加工設備中，等離子體處理裝置是主要的設備之一。
現(xiàn)有技術中的等離子體處理裝置，如圖1所示，包括反應室l、上電極2、下電極3、內 襯4，還包括氣體輸入裝置、真空獲得裝置(圖中未示出)等。
在對硅片5進行加工的過程中， 一般在上電極2接入高頻RF (射頻)電源，在下電極3 接入一個或多個RF電源， 一般上電極接入的RF頻率要高于下電極RF頻率。等離子體處理裝 置的工藝過程一般是利用真空獲得裝置給反應室l抽真空，通過氣體輸入裝置通入適當?shù)?刻蝕氣體或者淀積氣體，然后給上、下電極2、 3輸入適當?shù)纳漕l功率，激活反應氣體，產(chǎn) 生等離子體，對被刻蝕或者需要淀積的硅片5進行物理化學反應，獲得所需要的刻蝕圖形或 者淀積層。
上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點
在對硅片5進行加工的過程中，雖然大部分等離子體會在上下電極之間駐留，但是等 離子是擴散的，有部分等離子可能擴散到整個反應室內，在等離子體到達的區(qū)域，在電 場、磁場的作用下，等離子體隨時有可能對所在區(qū)域內的部件腐蝕、或者淀積等，進而造 成腔室內部的顆粒污染，并且有可能縮短反應室部件的使用壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效約束等離子體擴散的等離子體約束裝置及等離子體處 理裝置。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的等離子體約束裝置，該裝置為空心柱狀，包括側壁，所述側壁上設有多個通 孔，所述通孔的深度大于等離子體中帶電粒子的平均自由程。
本發(fā)明的等離子體處理裝置，包括反應室、上電極、下電極，所述的上電極與下電極之間設有上述的等離子體約束裝置，且所述的等離子體約束裝置可以上下移動，所述等離 子體約束裝置的內部為等離子體處理區(qū)；外部為反應室排氣區(qū)。
由上述本發(fā)明提供的技術方案可以看出，本發(fā)明所述的等離子體約束裝置及等離子體 處理裝置，由于等離子體約束裝置的側壁上設有多個通孔，通孔的深度大于等離子體中帶 電粒子的平均自由程。等離子體處理裝置的上電極與下電極之間設有上述的等離子體約束 裝置，且所述的等離子體約束裝置可以上下移動，所述等離子體約束裝置的內部為等離子 體處理區(qū)；外部為反應室排氣區(qū)。能有效約束等離子體擴散。


圖l為現(xiàn)有技術中的等離子體處理裝置的結構示意圖2為本發(fā)明的等離子體約束裝置的具體實施例一的結構示意圖3為本發(fā)明的等離子體約束裝置的具體實施例二的結構示意圖一
圖4為本發(fā)明的等離子體約束裝置的具體實施例二的結構示意圖二
圖5為本發(fā)明的等離子體約束裝置的具體實施例三的結構示意圖一
圖6為本發(fā)明的等離子體約束裝置的具體實施例三的結構示意圖二
圖7a為本發(fā)明中通孔的剖面結構示意圖一；
圖7b為本發(fā)明中通孔的剖面結構示意圖二；
圖7c為本發(fā)明中通孔的剖面結構示意圖三；
圖7d為本發(fā)明中通孔的剖面結構示意圖四；
圖8為本發(fā)明的等離子體處理裝置的具體實施例一的結構示意圖； 圖9為本發(fā)明的等離子體處理裝置的具體實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的等離子體約束裝置，其較佳的具體實施例一如圖l所示，該裝置為空心柱 狀，可以是空心圓柱狀，也可以是空心多面體柱狀。該裝置所用的材料為耐等離子體的絕 緣材料，優(yōu)選石英或Si3N4。也可以用其它的耐等離子體的絕緣材料。
包括側壁7，側壁7上設有多個通孔8，通孔8的長度大于等離子體中帶電粒子的平均自
由程。能有效約束等離子體擴散。
通孔8可以為圓孔，圓孔的直徑為0.5 — 10毫米，可以為0.5、 1、 3、 6、 8、 IO毫米
等，也可以是其它需要的尺寸。
具體實施例二，如圖3、圖4所示，通孔8為長條形孔，長條形孔的方向垂直于等離子 體約束裝置中軸線。具體實施例三，如圖5、圖6所示，通孔8為長條形孔，長條形孔的方向平行于等離子 體約束裝置中軸線。
長條形孔的方向不限于具體實施例二和具體實施例三中的方向，也可以傾斜于等離子 體約束裝置中軸線。
長條形孔的寬度為0.5—10毫米，可以為0.5、 1、 3、 6、 8、 IO毫米等，也可以是其它 需要的尺寸。
通孔8的形狀不限于上述的圓孔和長條形孔，也可以是其它的規(guī)則或不規(guī)則的形狀。 多個通孔8的截面積之和大于等于側壁7的外表面積的20% 。
如圖7a、 7b、 7c、 7d所示，通孔8的形狀可以是等徑直孔，也可以是靠近側壁7內表面 的一端為喇叭口；或者，靠近側壁7外表面的一端為喇叭口。
通孔8的軸線可以垂直于側壁7外表面，也可以傾斜于側壁7外表面。 通孔8的軸線也可以一段垂直于側壁7的外表面；另一段傾斜于所述側壁的外表面。
本發(fā)明的等離子體處理裝置，其較佳的具體實施例一如圖7所示，包括反應室l、上電 極2、下電極3。上、下電極2、 3之間構成的區(qū)域為等離子體處理區(qū)，下電極3上放置待處理 的硅片5，反應氣體從氣體輸入裝置(圖中未示出)中進入反應室l，上、下電極2、 3上輸 入一個或多個射頻功率，在上、下電極2、 3之間產(chǎn)生大的電場，電場激活反應氣體，點燃 和維持等離子，等離子體中的帶電離子在電場作用下向下電極3加速，同等離子體中的中性 活性粒子一起和硅片上的物質發(fā)生物理和化學反應，產(chǎn)生需要的圖像(刻蝕)或膜層(淀 積)。
上電極2與下電極3之間設有上述的等離子體約束裝置6，等離子體約束裝置6的內部為 等離子體處理區(qū)；外部為反應室排氣區(qū)。約束等離子體在上、下電極2、 3之間的區(qū)域，使 其不能擴散到反應室l內的其它區(qū)域，避免等離子體在其它區(qū)域二次放電，撞擊區(qū)域內部件 并和區(qū)域內部件反應，引起反應室l內顆粒污染和淀積。
上電極2設于所述反應室的上蓋的下方，上電極2的外緣與等離子體約束裝置6的內孔 的形狀相適應，使上電極2恰可套入等離子體約束裝置6中。當?shù)入x子體約束裝置6為圓筒狀 時，其內徑大于等于上電極2的外徑。
具體實施例二如圖8所示，反應室l的上蓋的中部向下突出，突出部位9恰可套入等離 子體約束裝置6中，突出部位9的上部設有凹槽，上電極2設于所述的凹槽中。
等離子體約束裝置6可以上下移動，在移動的過程中，上電極2或突出部位9始終套入 等離子體約束裝置6中，能有效約束等離子體擴散。等離子約束裝置6的材料可以是耐等離子體的絕緣材料，比如石英或Si3N4等；其位置放在上、下電極2、 3周圍，當?shù)入x子體約束 裝置6在下位時，其下表面在硅片5上表面之下，其上表面在上電極2的下表面之上，能充分 保證等離子不能泄漏出上下、電極2、 3之間的反應區(qū)域。
當進行傳片時，等離子約束裝置6升起；當傳片結束時，等離子體約束裝置6降到合適 位置，準備開始工藝。等離子體約束裝置6上的通孔8方便刻蝕或淀積反應后的氣體被真空 獲得裝置(圖中未示出)抽走，通孔8的長度大于等離子體中帶電粒子的平均自由程，使等 離子體不會從通孔8中擴散出。
等離子約束裝置6的升降方式可以通過設置升降驅動裝置(圖中未示出)，驅動其升 降，可以對其升降進行自動控制。
本發(fā)明可以有效地把等離子體約束在上、下電極2、 3之間的工藝區(qū)域?？梢杂行У販p 少反應室的顆粒污染以及延長非工藝區(qū)域部件的使用壽命。提高下電極上表面等離子體的 均一性。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種等離子體約束裝置，其特征在于，該裝置為空心柱狀，包括側壁，所述側壁上設有多個通孔，所述通孔的深度大于等離子體中帶電粒子的平均自由程。
2、 根據(jù)權利要求l所述的等離子體約束裝置，其特征在于，所述的通孔為圓孔，所述 圓孔的直徑為0.5 — 10毫米，優(yōu)選2 — 6毫米；或者，所述的通孔為長條形孔，所述長條形孔的寬度為0.5 — 10毫米；優(yōu)選為2 — 6毫米。
3、 根據(jù)權利要求2所述的等離子體約束裝置，其特征在于，所述長條形孔平行于該裝 置的中心軸線；或垂直于該裝置的中心軸線；或傾斜于該裝置的中心軸線。
4、 根據(jù)權利要求l所述的等離子體約束裝置，其特征在于，該裝置所用的材料為耐等 離子體的絕緣材料，優(yōu)選石英或Si3N4。
5、 根據(jù)權利要求l所述的等離子體約束裝置，其特征在于，所述多個通孔的截面積之 和大于等于所述側壁的外表面積的20% 。
6、 根據(jù)權利要求l所述的等離子體約束裝置，其特征在于，所述通孔的軸線垂直于所 述側壁外表面；或者，所述通孔的軸線傾斜于所述側壁外表面；或者，所述通孔的軸線的一段垂直于所述側壁的外表面；另一段傾斜于所述側壁的外 表面。
7、 根據(jù)權利要求l所述的等離子體約束裝置，其特征在于，所述的通孔靠近所述側壁 內表面的一端為喇叭口；或者，靠近所述側壁外表面的一端為喇叭口。
8、 一種等離子體處理裝置，包括反應室、上電極、下電極，其特征在于，所述的上 電極與下電極之間設有權利要求1至6所述的等離子體約束裝置，且所述的等離子體約束裝 置可以上下移動，所述等離子體約束裝置的內部為等離子體處理區(qū)；外部為反應室排氣 區(qū)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述上電極設于所述反應 室的上蓋的下方，且所述上電極恰可套入所述等離子體約束裝置中。
10、 根據(jù)權利要求8所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述反應室的上蓋的中 部向下突出，且所述突出部位恰可套入所述等離子體約束裝置中，所述突出部位的上部設 有凹槽，所述上電極設于所述的凹槽中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體約束裝置及等離子體處理裝置，等離子體約束裝置為空心柱狀，側壁上設有多個通孔，通孔的深度大于等離子體中帶電粒子的平均自由程，通孔為圓孔或長條形孔。等離子體約束裝置設于等離子體處理裝置的上電極與下電極之間，并可以上下移動。當進行傳片時，等離子約束裝置升起；當傳片結束時，等離子體約束裝置降到合適位置，準備開始工藝。可以有效地把等離子體約束在上、下電極之間的工藝區(qū)域，減少反應室的顆粒污染以及延長非工藝區(qū)域部件的使用壽命。
文檔編號C23F4/00GK101419904SQ20071017617
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權日2007年10月22日
發(fā)明者南建輝, 宋巧麗 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司