CN103824745B - 一种反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种反应腔室，包括腔室、位于所述腔室内部的静电卡盘、内衬以及基座，所述基座用于支撑所述静电卡盘，所述内衬上设置有多个通风孔，所述基座包括支撑部分、连接部分以及安装部分，其中：所述支撑部分位于所述静电卡盘正下方并支撑所述静电卡盘；所述连接部分的一侧与所述支撑部分相连接，且所述连接部分在所述内衬上的正投影是从腔室壁指向腔室中心的方向上宽度逐渐减小；所述安装部分与所述连接部分的另一侧相连接，所述安装部分用于将所述基座固定在所述腔室的侧壁上。通过连接部分的非等宽的设计，改善了对上方内衬的遮挡，使得基座上方的内衬上的通风孔在径向上的对称性得到了提高，从而增加基座上方气流分布的径向均匀性，提高了工艺均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制造技术领域，特别涉及一种用于等离子刻蚀设备中的反应腔室。
背景技术
现代集成电路的发展对芯片的集成度不断提出更高的要求，包括在单一芯片上集成更多的半导体元器件，从而使得芯片具有更高的电路密度。为了获得更高的电路密度，需要减小半导体元器件的关键尺寸。随着关键尺寸的减少，使得半导体元器件的制造更为困难，为了提高成品率，对硅片上工艺均匀性提出了更高的要求。在等离子刻蚀工艺中，气流是影响工艺均匀性的一个重要因素。
图1示出了一种采用下抽气方式的等离子体刻蚀机的反应腔室的结构简图，如图1所示，该等离子体刻蚀机包括腔室101、进气口102、静电卡盘103、硅片104、铝基座105、内衬106以及出气口107。其中，工艺气体从进气口102进入腔室101中，并被激发为等离子体，等离子体被内衬106限制在硅片104附近的一定区域内，并与硅片104发生化学反应，反应后的气体通过内衬106上的通风孔被真空泵从腔室的出气口107抽走。在这个过程中，由于内衬106对气体的引流作用，使得等离子体在硅片104的圆周方向上形成环形气流场，从而与硅片104充分反应。
图2A示出了内衬106的俯视图，如图2A所示，内衬106上开设的通风孔呈现放射性均匀分布，这些通风孔作为气体流过的通道起到引流的作用。图2B示出了铝基座105的俯视图，如图2B所示，铝基座105包括左边圆环形状的支撑部分以及右边等宽设计的安装部分。图3A示出了内衬106和铝基座105的俯视图，如图3A所示，内衬上的部分通风孔被下方的铝基座105遮挡。图3B示出了在图3A中A-A方向上内衬106和铝基座105的截面示意图，其中，铝基座105位于内衬106的下方，并且由于铝基座105的遮挡，使得铝基座105上方内衬106的引流变得不均匀。从图3A和图3B中可以看出，由于内衬106上部分通风孔被下方的铝基座105遮挡，使得通过通风孔抽出的气流在径向和周向上都不均匀，从而造成气流在硅片104的径向和周向上的不对称，影响工艺的均匀性。
为了对由于铝基座的遮挡所造成的气体的不均匀进行改善，中国专利文献1（公开号：200980112419.3.A）公开了一种“具有整合的均流器并具有改善的传导性的下部内衬件”。请参阅图4，其示出了文献1中公开的内衬件的结构示意图，如图4所示，文献1中的内衬件上分布有多个放射状条形的气孔，这些气孔并非均匀排列，而是在501部分的气孔具有较高的密度，将这一部分气孔放置于铝基座支撑部分的上方，可以增大该区域的抽气能力，缓解由于内衬下方铝基座的遮挡对气流均匀性的影响，从而达到改善周向抽气的均匀性、提高工艺均匀性的目的。虽然这种内衬结构可以改善周向抽气的均匀性，但是由于放射状内衬的条形孔分布的不均匀性，导致径向抽气的均匀性并未得到改善。
发明内容
为至少解决上述问题之一，本发明提供一种反应腔室，该反应腔室中内衬下方的基座在从腔室壁指向腔室中心的方向上宽度逐渐减小，使得基座上方的内衬上的通风孔在径向上的对称性得到了提高，从而增加基座上方气流分布的径向均匀性，提高工艺均匀性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种反应腔室，包括腔室、位于所述腔室内部的静电卡盘、内衬以及基座，所述基座用于支撑所述静电卡盘，所述内衬上设置有多个通风孔，所述基座包括支撑部分、连接部分以及安装部分，其中：所述支撑部分位于所述静电卡盘正下方并支撑所述静电卡盘；
所述连接部分的一侧与所述支撑部分相连接，且所述连接部分在所述内衬上的正投影的宽度是从腔室壁指向腔室中心的方向上逐渐减小；
所述安装部分与所述连接部分的另一侧相连接，所述安装部分用于将所述基座固定在所述腔室的侧壁上。
优选地，所述连接部分在所述内衬上的正投影为扇环。
优选地，所述扇环的两侧边沿径向方向设置，与所述内衬上放射状的通风孔分布一致。
优选地，所述扇环的圆心角为30度至60度。
优选地，所述连接部分以及所述安装部分中均设置有中空的腔体，所述腔体用于容纳输送工艺气体所需的气路和/或静电卡盘的电路连接线。
优选地，所述支撑部分、连接部分以及安装部分在制造时整体成型。
优选地，所述安装部分上远离所述连接部分一侧的表面为平面。
优选地，所述安装部分的高度等于所述连接部分的高度，所述安装部分的宽度小于所述连接部分的宽度。
优选地，所述通风孔沿内衬的径向方向呈放射状均匀分布，且所述通风孔的形状为长条状。
优选地，所述基座为铝基座。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的反应腔室中的基座包括支撑部分、连接部分以及安装部分，连接部分在内衬上的正投影在从腔室壁指向腔室中心的方向上宽度逐渐减小，通过对连接部分采用这样非等宽的设计，改善了对上方内衬的遮挡，使得基座上方的内衬上的通风孔在径向上的对称性得到了提高，从而增加基座上方气流分布的径向均匀性，提高了工艺均匀性。
附图说明
图1为现有技术中下抽气方式的等离子体刻蚀机的反应腔室的结构示意图；
图2A为现有技术中内衬的俯视示意图；
图2B为现有技术中铝基座的俯视示意图；
图3A为现有技术中内衬和铝基座的俯视示意图；
图3B为在图3A中A-A方向上内衬和铝基座的截面示意图；
图4为现有技术中公开的一种内衬件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的反应腔室中基座的俯视示意图；
图7A为本发明实施例提供的内衬和铝基座的俯视示意图；
图7B为在图7A中B-B方向上内衬和铝基座的截面示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例提供的反应腔室进行详细阐明。
图5为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图。请参阅图5，本实施例提供的反应腔室包括：腔室201、位于腔室201内部的静电卡盘203、内衬206以及基座205，所述基座205用于支撑并固定所述静电卡盘203，所述内衬206上设置有多个通风孔。
图6为本发明实施例提供的基座205的俯视图，请参阅图6，所述基座包括支撑部分301、连接部分302以及安装部分303，其中：
支撑部分301位于所述静电卡盘203正下方并用于支撑静电卡盘203。本实施例中支撑部分301为圆环形，也可以是其他形状。环形的大小与静电卡盘的尺寸相匹配。
连接部分302的一侧与支撑部分301相连接，另一侧与安装部分303连接。为了使得静电卡盘203上方的气流更加均匀，连接部分302在所述内衬206上的正投影形成从腔室壁指向腔室中心的方向上宽度逐渐减小的形状。通过这样的设计，使得基座205在为静电卡盘203提供支撑的同时，改善了对上方内衬的遮挡，使得基座上方的内衬上的通风孔在径向上的对称性得到了提高，从而增加基座上方气流分布的径向均匀性，达到提高工艺均匀性的目的。
优选地，连接部分302在内衬206上的正投影为扇环，上述扇环的两侧边沿径向方向设置，与内衬206上的放射状通风孔分布保持一致。本实施例中以内衬206上的通风孔沿内衬206的径向方向呈放射状均匀分布，且通风孔的形状为长条状为例进行说明。相邻的两个通风孔形成的夹角大约为1度至3度，对于这种内衬206，扇环的圆心角为25度至50度。当采用的内衬206的大小或类型发生变化时，该圆心角会产生相应的改变。
安装部分303与连接部分302的一侧相连接，另一侧与腔室201的侧壁连接，从而将基座205固定在所述腔室201的侧壁上。
连接部分302的高度约为100cm。
支撑部分301和安装部分303的高度与连接部分302的高度相同，也是大约100cm。
在图6中，安装部分303从所述连接部分302上凸出，并且沿着垂直于腔室201的侧壁且指向腔室201中心的方向看来，安装部分303的宽度小于连接部分302的宽度。
本实施例中以内衬下方的连接部分302为扇环，以安装部分303为从扇环上凸出的结构进行了说明，并使得安装部分303与腔室201侧壁相对的一面为平面，以方便安装。在其他实施例中，连接部分302和安装部分303也可以是一体的扇环，并且利用扇环外侧与腔室201侧壁相对的弧面进行安装，或者将扇环外侧与腔室201侧壁相对的弧面全部或者部分设置为平面，从而进行安装。
支撑部分301、连接部分302以及安装部分303可以在制造的时候整体成型，也可以单独成型，然后进行固定连接。
请参阅图7A，其示出了内衬206和基座205的俯视图，其中，内衬206上的部分通风孔被下方的基座205的连接部分302所遮挡，请参阅图7B，其示出了在图7A中B-B方向上内衬206和基座205的截面示意图，其中，基座205位于内衬206的下方，并且由于基座205的遮挡，使得位于基座205上方的部分通风孔的引流受到了阻碍。然而，由于基座205的连接部分302为非等宽的扇环设计，并且，扇形的侧边沿径向设计，扇形的扇形角与内衬206对应部分的扇形角一致，均为通过圆心的射线方向，从而即使是被基座205的连接部分302所遮挡后的内衬206的通风孔，在径向依然呈对称状态，因此通过通风孔抽出的气流流向在径向上依然是均匀的，从而增加基座205上方气流分布的径向均匀性，达到提高工艺均匀性的目的。
连接部分302和安装部分303中设置有中空的腔体207，所述腔体207用于容纳静电卡盘203与外部相连接的连接线，例如输送工艺气体所需的气路以及静电卡盘203所需的电路连接线等。
本实施例中，内衬206上的通风孔沿内衬206的径向方向呈放射状均匀分布，且通风孔的形状为长条状。内衬206上的通风孔也可以设置为其他形态的分布，例如，在对应基座205的上方部分设置更加密集的通风孔，从而提升基座205上方的抽气能力，从而同时提高内衬206的周向均匀性。
优选地，本发明的基座205可以是铝基座，也可以是其他材质的基座。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种反应腔室，包括腔室、位于所述腔室内部的静电卡盘、内衬以及基座，所述基座用于支撑所述静电卡盘，所述内衬上设置有多个通风孔，其特征在于，所述基座包括支撑部分、连接部分以及安装部分，其中：
所述支撑部分位于所述静电卡盘正下方并支撑所述静电卡盘；
所述连接部分的一侧与所述支撑部分相连接，且所述连接部分在所述内衬上的正投影的宽度是从腔室壁指向腔室中心的方向上逐渐减小；
所述安装部分与所述连接部分的另一侧相连接，所述安装部分用于将所述基座固定在所述腔室的侧壁上。
2.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述连接部分在所述内衬上的正投影为扇环。
3.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述扇环的两侧边沿径向方向设置，与所述内衬上放射状的通风孔分布一致。
4.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述扇环的圆心角为1度至3度。
5.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述连接部分以及所述安装部分中均设置有中空的腔体，所述腔体用于容纳输送工艺气体所需的气路和/或静电卡盘的电路连接线。
6.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑部分、连接部分以及安装部分在制造时整体成型。
7.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述安装部分上远离所述连接部分一侧的表面为平面。
8.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述安装部分的高度等于所述连接部分的高度，所述安装部分的宽度小于所述连接部分的宽度。
9.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述通风孔沿内衬的径向方向呈放射状均匀分布，且所述通风孔的形状为长条状。
10.如权利要求1-9中任一项所述的反应腔室，其特征在于，所述基座为铝基座。
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