一种实现均匀排气的等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现均匀排气的等离子体处理装置，包括至少两个等离子体处理腔室，每个所述等离子体处理腔室底部中心位置设置支撑基片的基座，每个所述等离子体处理腔室分别设有排气区域，所述排气通道互相连通；至少一个排气泵，与所述排气区域相连接；至少两个等离子体约束装置，分别环绕设置在所述基座的外围，所述等离子体约束装置包括一大致呈环状的导流主体和设置在所述导流主体上的若干气体通道，通过设置所述等离子体约束装置靠近所述排气泵一侧的所述气体通道长度大于等离子体约束装置其余部分的气体通道长度，以实现将用过的反应气体及副产物气体均匀的排出反应腔，保证等离子体处理区域内气流分布的均匀性，最终实现半导体基片刻蚀的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种实现均匀排气的等离子体处理装置
本专利技术涉及制造半导体器件，尤其涉及一种等离子体处理过程中的气体导流技术及其所应用的反应腔装置。
技术介绍
在利用反应气体处理半导体基片的设备中，如等离子体刻蚀设备中，反应气体在反应腔内解离成等离子体对半导体基片进行工艺处理，随着半导体基片的尺寸逐渐变大，处理工艺的精度要求不断提高，半导体基片处理的均匀程度成为衡量一台半导体设备合格与否的关键参数。半导体设备具有复杂的内部环境，为了提高基片处理的效率，可以在一台处理设备上设置至少两个反应腔，每个反应腔内至少包括一由反应腔外壁71围成的反应腔70，反应腔内设置一支撑基片的基座30，该基座具有温度调节功能；进气元件20，控制反应气体进入反应腔内，外部射频源50，提供将反应气体解离为等离子体的能量；排气装置40，将反应副产物排出反应腔同时维持反应腔内压力。上述部件都会影响半导体基片处理结果的均匀性的。其中，控制基座的调温功能，进气元件的均匀进气及外部射频源在反应腔内均匀的电场分布均可以有效的调节半导体基片的刻蚀均匀性，然而排气装置的排气均匀性同样可以对半导体基片的刻蚀均匀性结果产生显著影响却往往被人忽略。现有半导体设备中，为了维持反应腔内的气压均衡，在反应腔的下游位置通常设置一等离子体约束装置10，该气体限制装置可以容许气体的反应副产物排出反应腔，同时将反应腔中的等离子体限制在等离子体的工作区域。气体限制装置通常环绕所述基座设置，包括一主体及若干贯穿所述主体的孔或槽通道，以实现气体副产物的排出。一排气装置40位于两个反应腔内的等离子体约束装置10的相邻区域下方，等离子体约束装置10与排气装置40之间的区域为排气区域，排气区域环绕在位于反应腔中心位置的基座外围。通常具有两个反应腔的等离子体处理设备为了保证不同反应腔内处理工艺的同步运行，多个反应腔的排气区域往往设置为流体连通，并且与所述共同的排气装置40流体连通。因此排气装置只能设置在两反应腔相邻侧壁下方，通过一开口45实现反应腔与排气装置40的连通，这势必导致不同位置的等离子体约束装置10到排气装置40的路径长短不同，导致不同等离子体约束装置10下方的压力不同，进而影响半导体基片表面气体分布的均匀度，降低半导体基片的合格率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种实现均匀排气的等离子体处理装置，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，所述每个等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，所述每个等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置下方设有排气区域；所述等离子体约束装置上设置若干气体通道，用于将气体排放至排气区域，所述多个等离子体处理腔室的排气区域至少部分相互邻近并且相互流体连通，以构成一相邻排气区域，所述共享的排气泵设置于所述相邻排气区域的下方，并同时与所述每一个等离子体处理腔室的排气区域相互流体连通；每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应位于所述相邻排气区域上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，每个所述等离子体约束装置的第一区域内的气体通道的长度大于所述第二区域的气体通道的长度，使得气体在经过所述第一区域内的气体通道时所用的时间大于气体经过所述第二区域内的气体通道时所用的时间。优选的，所述等离子体约束装置包括环绕所述气体通道设置的导流主体，所述导流主体具有两个大致平行的上表面和下表面，所述等离子体约束装置第一区域内的每条贯通所述导流主体的气体通道包括至少第一段气体通道和第二段气体通道，所述第一段气体通道和第二段气体通道相连通并在连接处形成一拐角；所述等离子体约束装置第二区域内的气体通道在贯穿所述导流主体的上下表面的方向上为长直通道，所述第一区域内的气体通道长度大于所述第二区域内的气体通道长度。优选的，所述第一区域内的第一段气体通道垂直于所述导流主体的上表面，所述第二段气体通道与所述导流主体的下表面呈非90°夹角。优选的，所述第一段气体通道和所述第二段气体通道与所述导流主体的上表面和下表面呈非90°夹角。优选的，所述气体通道为环状槽形通道，所述导流主体包括若干同心圆环和将所述若干同心圆环连接的连接架，所述导流主体靠近所述排气区域的一端为导流主体底部，所述连接架设置在所述导流主体底部。优选的，所述气体通道为设置在所述导流主体上的孔状气体通道，所述等离子体约束装置第一区域内的气体通道设置位于同一水平位置的拐角。优选的，所述等离子体约束装置的气体通道长度由第二区域向第一区域逐渐变大，所述气体通道上设置水平位置逐渐升高的拐角。优选的，所述第一区域内的气体通道的第二段气体通道靠近所述排气区域的一端向所述基座方向倾斜。优选的，所述等离子体约束装置的第一区域下方设置一向基座倾斜的挡板。优选的，所述挡板的位置和倾斜角度可调。进一步的，本专利技术公开了一种实现均匀排气的等离子体处理装置，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，所述每个等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，所述每个等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置下方设有排气区域；所述多个等离子体处理腔室的排气区域至少部分相互邻近并且相互流体连通，以构成一相邻排气区域，所述共享的排气泵设置于所述相邻排气区域的下方，并同时与所述每一个等离子体处理腔室的排气区域相互流体连通；每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应位于所述相邻排气区域上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，所述等离子体约束装置上设置若干环状槽型气体通道，每个所述等离子体约束装置的第一区域内的环状槽型气体通道的通道宽度小于所述第二区域内的通道宽度，使得气体流经第一区域的气体通道的速率低于气体流经所述第二区域的气体通道的速率。优选的，所述第二区域到第一区域，所述环形槽状气体通道的通道宽度逐渐变小。优选的，所述等离子体约束装置的第一区域下方设置一向基座倾斜的挡板。优选的，所述挡板的位置和倾斜角度可调。本专利技术的优点在于：通过将靠近所述排气泵的第一区域的气体通道长度设置为具有一拐角的弯折气体通道，使得靠近排气泵的一侧的气体通道长度大于远离所述排气泵一侧的气体通道长度。使得用过的反应气体及副产品气体在较长的气体通道内停留的时间较长。采用此种设计可以减缓靠近排气泵一侧的气体通道内的气体向排气区域扩散的速度，使得远离排气泵处的排气区域内的用过的反应气体及副产品气体能更快的向排气泵处流动，排出反应腔内。解决了排气区域不同位置的气体到开口的路径不同带来的等离子体约束装置上方处理区域内的气体分布不均匀的问题。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施方式所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出一种现有技术等离子体反应器的前视横载面示意图；图2示出本专利技术所述等离子体处理装置的前视横载面示意图；图3示出本专利技术具有两个等离子体处理腔室的俯视结构示意图；图4示出本专利技术一种实施例的等离子体约束装置横截面示意图；图5示出本专利技术另一种实施例的等离子体约束装置横截面示意图；图6示出本专利技术另一种实施例的等离子体处理装置的前视横载面示意图；图7示出本专利技术具有两个等离子体处理腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现均匀排气的等离子体处理装置，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，所述每个等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，所述每个等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置下方设有排气区域；所述等离子体约束装置上设置若干气体通道，用于将气体排放至排气区域，其特征在于：所述多个等离子体处理腔室的排气区域至少部分相互邻近并且相互流体连通，以构成一相邻排气区域，所述共享的排气泵设置于所述相邻排气区域的下方，并同时与所述每一个等离子体处理腔室的排气区域相互流体连通；每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应位于所述相邻排气区域上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，每个所述等离子体约束装置的第一区域内的气体通道的长度大于所述第二区域的气体通道的长度，使得气体在经过所述第一区域内的气体通道时所用的时间大于气体经过所述第二区域内的气体通道时所用的时间。

【技术特征摘要】
1.一种实现均匀排气的等离子体处理装置，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，每个所述等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，每个所述等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置下方设有排气区域；所述等离子体约束装置上设置若干气体通道，用于将气体排放至排气区域，其特征在于：所述多个等离子体处理腔室的排气区域至少部分相互邻近并且相互流体连通，以构成一相邻排气区域，所述共享的排气泵设置于所述相邻排气区域的下方，并同时与所述每一个等离子体处理腔室的排气区域相互流体连通；每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应位于所述相邻排气区域上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，每个所述等离子体约束装置的第一区域内的气体通道的长度大于所述第二区域的气体通道的长度，使得气体在经过所述第一区域内的气体通道时所用的时间大于气体经过所述第二区域内的气体通道时所用的时间；所述等离子体约束装置包括环绕所述气体通道设置的导流主体，所述导流主体具有两个平行的上表面和下表面，所述等离子体约束装置第一区域内的每条贯通所述导流主体的气体通道包括至少第一段气体通道和第二段气体通道，所述第一段气体通道和第二段气体通道相连通并在连接处形成一拐角；所述等离子体约束装置第二区域内的气体通道在贯穿所述导流主体的上下表面的方向上为长直通道。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述第一区域内的第一段气体通道垂直于所述导流主体的上表面，所述第二段气体通道与所述导流主体的下表面呈非90°夹角。3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述第一段气体通道和所述第二段气体通道与所述导流主体的上表面和下表面呈非90°夹角。4.根据权利要求2或3所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述气体通道为环状槽形通道，所述导流主体包括若干同心圆环和将所述若干同心圆环连接的连接架，所述导流主体靠近所述排气区域的一端为导流主体底部，所述连接架设置在所述导流主体底部。5.根据权利要求2或3所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述气体通道为设置在所述导流主体上的孔状气体通道，所述等离子体约束装置第一区域内的气体通道设置位于同一水平位置的拐角。6.根据权利要求1所述的等离子体处理装...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜银鑫，张辉，
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