一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备的制作方法

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备。


背景技术：

2.电感耦合等离子体(inductive coupled plasma，icp)刻蚀技术是半导体芯片加工制造过程中的一种重要工艺。等离子刻蚀工艺由等离子刻蚀机完成。等离子刻蚀工艺的步骤包括刻蚀气体的导入、等离子体的生成、等离子体扩散至待刻蚀样品表面、等离子体在待刻蚀表面的扩散、等离子体与表面物质的反应以及反应产物的解吸附并排出等过程。
3.在整个刻蚀过程中，为了保证刻蚀过程的效率及稳定性，需要保证反应腔体内刻蚀气体产生的等离子体流动趋向稳定；此外，还需要保护设备内壁不被反应物污染。目前一般会使用反应腔内衬来保护反应腔内壁，并在反应腔内衬下方加设真空抽气环来通过抽气引导等离子体的流动使等离子体流动趋向稳定。
4.然而目前的反应腔内衬和真空抽气环仍然存在问题，对反应腔内壁的保护不够好，且等离子体的流动还不够平稳和均匀。因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案，来更好地保护反应腔内壁不被污染，并且使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀。


技术实现要素：

5.本技术提供一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备，可以更好地保护反应腔内壁不被污染，并且使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀，使等离子体在晶圆表面分布均匀，提高反应效率和反应稳定性，并且所述反应腔保护壳的安装、拆卸和维护都更方便。
6.本技术的一个方面提供一种反应腔保护壳，用于等离子刻蚀设备，包括：主体，所述主体为空心圆柱状，所述主体的尺寸与所述反应腔匹配；安装部，位于所述主体顶部，用于将所述反应腔保护壳安装于所述反应腔中；底盘，位于所述主体底部，所述底盘为圆环状，所述底盘上设置有若干抽气孔，所述若干抽气孔的尺寸由所述底盘中心向外依次增加；所述主体、安装部和底盘为一体式结构。
7.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔均匀分布于所述底盘上。
8.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔呈同心圆交错分布。
9.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔的尺寸由所述同心圆的圆心向外依次增加。
10.在本技术的一些实施例中，所述底盘内部还包括中空结构，所述中空结构连通所述若干抽气孔的全部或部分。
11.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔的形状为圆形。
12.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔的直径为5至10毫米。
13.在本技术的一些实施例中，所述底盘远离所述主体的一侧还设置有弯折部，所述弯折部贴合所述反应腔中的承载台侧壁。
14.在本技术的一些实施例中，所述安装部设置有安装孔，所述安装部通过螺栓和所
述安装孔将所述反应腔保护壳安装于所述反应腔中。
15.本技术的另一个方面还提供一种等离子刻蚀设备，包括：反应腔；如上述所述的反应腔保护壳，设置于所述反应腔中，所述反应腔保护壳的底盘将所述反应腔分隔为反应部和抽气部，所述抽气部与抽气泵连接；承载台，设置于所述底盘中间，与所述底盘中间的空心部分匹配，用于承载晶圆。
16.本技术提供一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备，所述反应腔保护壳为一体式结构，安装、拆卸和维护都更方便，并且还可以更好地保护反应腔内壁不被污染；此外所述反应腔保护壳底部设置有尺寸由圆心向边缘依次增加的若干抽气孔，可以使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀，使等离子体在晶圆表面分布均匀，提高反应效率和反应稳定性。
附图说明
17.以下附图详细描述了本技术中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本技术的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本技术中的实用新型意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
18.图1为一种等离子刻蚀设备的结构示意图；
19.图2为本技术实施例所述的一种反应腔保护壳的纵截面结构示意图；
20.图3为本技术实施例所述的一种反应腔保护壳的俯视图；
21.图4为本技术一些实施例中所述底盘的结构示意图；
22.图5为本技术另一些实施例中所述底盘的结构示意图；
23.图6为本技术实施例所述的底盘的纵截面示意图；
24.图7为本技术实施例所述的等离子刻蚀设备的结构示意图。
具体实施方式
25.以下描述提供了本技术的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本技术中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本技术不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
26.下面结合实施例和附图对本实用新型技术方案进行详细说明。
27.图1为一种等离子刻蚀设备100的结构示意图。
28.参考图1所示，所述等离子体刻蚀设备100包括：反应腔110；承载台120，设置于反应腔110中心，用于承载晶圆130；腔体内衬140，设置于所述反应腔110内壁，用于保护所述反应腔110内壁；真空抽气环150，设置于所述腔体内衬140下方且与所述承载台120连接。
29.然而一方面，所述腔体内衬140和真空抽气环150是两个独立的结构，是分离的，分别安装于反应腔110上，因此对于所述腔体内衬140和真空抽气环150的连接紧密性要求非常高，否则反应气体会残留到所述腔体内衬140和真空抽气环150之间的缝隙中，并且难以去除，影响腔体内衬140和真空抽气环150的使用。并且由于腔体内衬140和真空抽气环150是分离的，安装或拆卸时也需要依次安装或取出，十分麻烦。
30.另一方面，所述真空抽气环150上设置有若干抽气槽(图中未示出)，所述真空抽气环150下方的反应腔110腔体连接至抽气泵，通过抽气泵将所述真空抽气环150上方的反应腔110腔体抽真空，并且通过抽气引导腔体内等离子体的流动。然而所述若干抽气槽的尺寸和分布并没有考虑到与晶圆130的距离因素。因此在抽气时，所述真空抽气环150上距离晶圆130越近的抽气槽对晶圆上方的等离子体的吸力更大，也就是所述真空抽气环150上不同位置的抽气槽对晶圆上方的等离子体的吸力是不均匀的，这仍然会对等离子体的流动造成影响，使等离子体流动不稳定，分布不均匀。
31.针对上述问题，本技术提供一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备，所述反应腔保护壳为一体式结构，安装、拆卸和维护都更方便，并且还可以更好地保护反应腔内壁不被污染；此外所述反应腔保护壳底部设置有尺寸由圆心向边缘依次增加的若干抽气孔，可以使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀，使等离子体在晶圆表面分布均匀，提高反应效率和反应稳定性。
32.图2为本技术实施例所述的一种反应腔保护壳的纵截面结构示意图。图3为本技术实施例所述的一种反应腔保护壳的俯视图。其中，图2是沿图3中的虚线所做的纵截面图。
33.本技术的实施例提供一种反应腔保护壳200，用于等离子刻蚀设备，参考图2和图3所示，包括：主体210，所述主体为空心圆柱状，所述主体的尺寸与所述反应腔匹配；安装部220，位于所述主体210顶部，用于将所述反应腔保护壳200安装于所述反应腔中；底盘230，位于所述主体210底部，所述底盘230为圆环状，所述底盘230上设置有若干抽气孔，所述若干抽气孔的尺寸由所述底盘230中心向外依次增加；所述主体210、安装部220和底盘230为一体式结构。
34.所述反应腔保护壳200呈圆筒状，图2展示的是所述反应腔保护壳200沿圆筒直径的纵截面图。
35.所述反应腔保护壳200为一个整体，即一体形成的一体式结构。所述反应腔保护壳200是一个整体，没有任何缝隙，对反应腔内壁的防护能力更好。此外，所述反应腔保护壳200作为一个整体安装和拆卸，安装和拆卸都更方便，更快捷，更容易维护。
36.参考图3所示，在本技术的一些实施例中，所述安装部220上设置有安装孔221(图2中未示出)，所述安装部220通过螺栓和所述安装孔221将所述反应腔保护壳200安装于所述反应腔中。所述反应腔的对应位置也设置有螺孔，通过螺栓连接所述安装部220上的安装孔221和反应腔上的螺孔可以把所述反应腔保护壳200安装于反应腔中。
37.在本技术的一些实施例中，所述安装孔221的数量为两个或者四个或者多个。所述安装孔221均匀分布于所述安装部220上。
38.在本技术的一些实施例中，所述底盘230远离所述主体210的一侧还设置有弯折部240，所述弯折部240贴合所述反应腔中的承载台侧壁。所述弯折部240和所述反应腔中的承载台侧壁紧密连接，密封所述底盘230上方的反应腔腔体。
39.继续参考图3所示，所述底盘230上设置有若干抽气孔231(图2中未示出)。需要说明的是，附图3中仅是简单展示一些抽气孔231的分布位置，所述若干抽气孔231在所述底盘230的详细分布在后面描述。
40.通过所述若干抽气孔231可以对所述底盘230上方的反应腔腔体进行抽真空，使得反应腔出于真空条件。此外，通过所述若干抽气孔231抽气还可以引导反应腔中的气体流
动，进而引导等离子体流动。然而，目前的一些等离子刻蚀设备中的抽气孔设置还不够合理，例如没有考虑到抽气孔与底盘230圆心的距离的问题。因此在抽气时，距离底盘230圆心越近的抽气孔对晶圆上方的等离子体的吸力更大，也就是说不同位置的抽气孔对底盘230圆心的吸力是不均匀的，这仍然会对等离子体的流动造成影响，使等离子体流动不稳定，分布不均匀。
41.针对上述问题，本技术的技术方案中对所述若干抽气孔231的形状、尺寸和分布进行特别设置，使得所述若干抽气孔231对所述底盘230圆心的吸力是均匀的，也就是说不同位置的抽气孔231在所述底盘230的圆心处的吸力是相等的。
42.图4为本技术一些实施例中所述底盘的结构示意图。
43.参考图4所示，所述若干抽气孔231的形状为圆形。
44.所述若干抽气孔231均匀分布于所述底盘230上。所述若干抽气孔231呈同心圆放射状分布。所述若干抽气孔231的尺寸由所述同心圆的圆心向外依次增加。也就是所述底盘230边缘的抽气孔231的直径要大于靠内的抽气孔231的直径。位于所述底盘230边缘的抽气孔231的直径更大，因此位于所述底盘230边缘的抽气孔产生的吸力越大，但位于底盘230边缘的抽气孔231距离底盘230圆心更远，所述吸力随着距离变大逐渐衰减。只要设置好合适的抽气孔尺寸，可以使得不同位置的抽气孔231在底盘230圆心处的吸力均相同。进而所述若干抽气孔231可以使得等离子体流动更稳定，分布更均匀。
45.在本技术的一些实施例中，所述若干抽气孔231的直径为5至10毫米，例如为6毫米、7毫米、8毫米或9毫米等。所述若干抽气孔231的直径设置与常规等离子体刻蚀设备中完全不同。原因如上述所述，所述若干抽气孔231的直径设置必须严格根据抽气孔231在底盘230上的位置，抽气孔231与底盘230圆心的距离以及抽气泵的功率来设置。否则无法使得不同位置的抽气孔231在底盘230圆心处的吸力均相同。
46.所述若干抽气孔231的直径设置可以参考如下示范：在一个实施例中，所述反应腔保护壳200的主体210的内径为400毫米左右，外径为405毫米左右，所述底盘230的外圈直径为405毫米左右，内圈直径为267毫米左右。所述若干抽气孔231的直径为5至10毫米。具体地，例如最靠近所述底盘230内圈的抽气孔231的直径为5毫米，最靠近所述底盘230外圈的抽气孔231的直径为10毫米。所述抽气孔231的直径从最内圈向最外圈依次增加的变化梯度可以设置为距离所述底盘230圆心的距离每增大5至10毫米(例如6毫米、7毫米、8毫米或9毫米等)，则抽气孔231的直径增加0.5至1.5毫米(例如0.8毫米、1毫米或1.2毫米等)。
47.图5为本技术另一些实施例中所述底盘的结构示意图。
48.图5所示的结构与图4所示的结构除了抽气孔231的分布不同以外，其他均相同。
49.图4所示的结构中，所述若干抽气孔231呈放射状分布。然而这样在两条放射线之间存在空隙，这部分空隙没有产生吸力，也会使得等离子体分布不均匀。因此在图5所示的结构中，所述若干抽气孔231呈同心圆交错分布。相邻的两圈抽气孔231相互交错，可以使得底盘230的圆心能受到水平面全方位的吸力。等离子体的在吸力的引导下分布更均匀。
50.图6为本技术实施例所述的底盘的纵截面示意图。
51.参考图6所示，所述底盘230内部还包括中空结构232，所述中空结构232连通所述若干抽气孔231的全部或部分。
52.在实际中，用于对所述若干抽气孔231抽气的抽气泵一般设置于所述反应腔的一
侧。因此距离抽气泵更近的抽气孔的吸力会更大。这一点也会影响所述若干抽气孔231的吸力均匀性。因此，本技术的技术方案中，通过所述中空结构232连通所述若干抽气孔231后，不同位置的抽气孔231以联通，则不同位置的抽气孔231产生的吸力是相同的。
53.本技术提供一种反应腔保护壳，所述反应腔保护壳为一体式结构，安装、拆卸和维护都更方便，并且还可以更好地保护反应腔内壁不被污染；此外所述反应腔保护壳底部设置有尺寸由圆心向边缘依次增加的若干抽气孔，可以使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀，使等离子体在晶圆表面分布均匀，提高反应效率和反应稳定性。
54.图7为本技术实施例所述的等离子刻蚀设备的结构示意图。
55.本技术的实施例还提供一种等离子刻蚀设备，参考图7所示，包括：反应腔310；如上述所述的反应腔保护壳200，设置于所述反应腔310中，所述反应腔保护壳200的底盘230将所述反应腔310分隔为反应部311和抽气部322，所述抽气部322与抽气泵连接；承载台320，设置于所述底盘230中间，与所述底盘230中间的空心部分匹配，用于承载晶圆30。
56.所述反应腔保护壳200的详细结构已经在上文说明过，在此不再赘述。
57.所述底盘230上的弯折部240还可以用于固定晶圆330以及保护晶圆330的侧壁。
58.在工作时，所诉反应腔310的反应部311为密封状态。通过与所述抽气部322连接的抽气泵可以将所述反应部311抽至真空状态。在反应过程中，所述抽气泵持续抽气，通过所述底盘230上的若干抽气孔231可以引导晶圆330上方的等离子体流动，使等离子体流动更稳定，分布更均匀，进而提高反应效率和稳定性。
59.本技术提供一种反应腔保护壳及等离子刻蚀设备，所述反应腔保护壳为一体式结构，安装、拆卸和维护都更方便，并且还可以更好地保护反应腔内壁不被污染；此外所述反应腔保护壳底部设置有尺寸由圆心向边缘依次增加的若干抽气孔，可以使反应腔内等离子体的流动更稳定和均匀，使等离子体在晶圆表面分布均匀，提高反应效率和反应稳定性。
60.综上所述，在阅读本技术内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本技术意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本技术的示例性实施例的精神和范围内。
61.应当理解，本实施例使用的术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
62.类似地，应当理解，当一个元件被称作在另一个元件“上”时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语“直接地”表示没有中间元件。还应当理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”或者“包括着”，在本技术文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
63.还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本技术的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
64.此外，本技术说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来
描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。