[發(fā)明專利]實現(xiàn)均勻排氣的雙工位處理器及等離子體處理設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910630160.7
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN112216586B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設計）人: 雷仲禮
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;張靜潔

一種實現(xiàn)均勻排氣的雙工位處理器及等離子體處理設備，雙工位處理器包含兩個相鄰排列的等離子體處理腔室和一個共享的排氣泵，每個等離子體處理腔室內設置一氣體注入裝置和一用于支撐基片的基座，每個等離子體處理腔室內環(huán)繞所述基座的外圍設置一等離子體約束裝置，每個等離子體約束裝置下方設有排氣區(qū)域，每一個等離子體處理腔室與排氣泵之間具有兩個排氣通道，每一個排氣通道具有進氣口和出氣口，進氣口連接等離子體處理腔室中的排氣區(qū)域，出氣口連接排氣泵。本發(fā)明提高了等離子體處理設備中反應腔內基片表面的反應氣體分布的均勻度，提高了基片的刻蝕均勻度，提高了基片的合格率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體設備，尤其涉及一種實現(xiàn)均勻排氣的雙工位處理器及等離子體處理設備。

背景技術

在利用反應氣體處理半導體基片的設備中，如等離子體刻蝕設備中，反應氣體在反應腔內解離成等離子體對半導體基片進行工藝處理，隨著半導體基片的尺寸逐漸變大，處理工藝的精度要求不斷提高，半導體基片處理的均勻程度成為衡量一臺半導體設備合格與否的關鍵參數(shù)。

半導體設備具有復雜的內部環(huán)境，如圖1和圖2所示，為了提高基片處理的效率，可以在一臺等離子體處理設備80上設置至少兩個反應腔70和70’，反應腔70由反應腔外壁71圍成，反應腔70’由反應腔外壁71’圍成。反應腔70內設置一支撐基片90的基座30，反應腔70’內設置一支撐基片90’的基座30’，基座30和基座30’具有溫度調節(jié)功能。連接供氣裝置60的進氣元件20將反應氣體輸入反應腔70內，連接供氣裝置60的進氣元件20’將反應氣體輸入反應腔70’內，外部射頻源50和外部射頻源50’提供將反應氣體解離為等離子體的能量。控制基座的調溫功能，進氣元件的均勻進氣及外部射頻源在反應腔內均勻的電場分布均可以有效的調節(jié)半導體基片的刻蝕均勻性，排氣裝置的排氣均勻性同樣可以對半導體基片的刻蝕均勻性結果產生顯著影響。排氣裝置40用于將反應副產物排出反應腔，同時維持反應腔內的壓力。為了維持反應腔內的氣壓均衡，在反應腔的下游位置通常設置一等離子體約束裝置10和10’，該等離子體約束裝置通常環(huán)繞基座設置，可以容許氣體的反應副產物排出反應腔，同時將反應腔中的等離子體限制在等離子體的工作區(qū)域。等離子體約束裝置通常包含一主體及若干貫穿所述主體的孔或槽通道，以實現(xiàn)氣體副產物的排出。等離子體約束裝置10與排氣裝置40之間的區(qū)域為排氣區(qū)域，排氣區(qū)域環(huán)繞在位于反應腔中心位置的基座外圍。通常具有兩個反應腔的等離子體處理設備為了保證不同反應腔內處理工藝的同步運行，多個反應腔的排氣區(qū)域往往設置為流體連通，并且與所述共同的排氣裝置40流體連通，因此排氣裝置只能設置在兩反應腔相鄰側壁下方，通過一開口45實現(xiàn)反應腔與排氣裝置40的連通，開口45同時貫穿兩個反應腔70和70’相鄰區(qū)域的底部，實現(xiàn)兩個反應腔共用一個排氣裝置40，將反應工藝產生的氣體副產物排出反應腔。

圖3是等離子體處理設備中一個反應腔70’中的排氣區(qū)域和排氣裝置40的流速分布圖。圖4是圖3中C-C向橫截面的壓力分布圖。圖5是反應腔70’中的等離子體約束裝置和基片表面的流速分布圖。從圖3～圖5可以看出，由于兩個反應腔共用一個排氣裝置40，為了保證兩個反應腔排氣速率的對稱性，故排氣裝置40設置在兩個反應腔相鄰側壁的下方，每一個反應腔與排氣裝置40之間都只有一個排氣通道401，排氣通道401連接開口和反應腔中的排氣區(qū)域，這勢必會導致兩個反應腔的排氣區(qū)域中的不同位置的氣體到達開口45的路徑不同，因此靠近開口45的排氣區(qū)域的氣體沿A路線通過排氣裝置40排出反應腔，其排出速率較快，此處區(qū)域氣壓較小，此排出區(qū)域對應的等離子體約束裝置上方用過的反應氣體及副產品氣體會較快的經排氣通道進入排氣裝置40，而遠離開口45部分的排氣區(qū)域的氣體沿B路線通過排氣裝置40排出反應腔，其排出速率較慢，此處區(qū)域氣壓較大，此排出區(qū)域對應的等離子體約束裝置上方用過的反應氣體及副產品氣體會較慢的經排氣通道進入排氣裝置40，從圖3和圖4可以看出，排氣通道401中部位置的流速最快，從圖5也可以看出，基片上方的處理區(qū)域內，靠近排氣通道401一側的氣體流速明顯大于遠離排氣通道401一側的氣體流速，這會導致等離子體約束裝置上方處理區(qū)域內的氣體分布不均勻，進而影響半導體基片表面氣體分布的均勻度，導致不同區(qū)域的半導體基片處理不均勻，降低半導體基片的合格率。

發(fā)明內容