[發明專利]一種約束環和等離子體處理裝置及其排氣方法

在審

• 申請號: 202011046748.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN114334593A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王明明;楊金全
• 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;H01L21/67
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;張靜潔

本發明公開了一種約束環和等離子體處理裝置及其排氣方法，所述約束環在等離子體處理裝置中，用來約束等離子體反應腔中的等離子體。所述約束環包含多個環體和多個肋條，多個環體同心圓設置，相鄰的兩個環體之間存在環形間隙，作為約束環的氣體通道；所述肋條設置于環體的下方，多個肋條沿環體的周向均勻分布，且每個肋條與所有的環體相交，將多個環體連接形成一體。本發明中，每個肋條至少部分不沿徑向設置，從而避免了一個徑向上的氣流被完全阻擋；所述肋條截面設計為梯形，使肋條頂面變窄、肋條底面寬不超過環體的環壁寬度，從而進一步降低了肋條對氣流的阻擋，氣體分布均勻、無相互擾動，從而排出顆粒物、使其不在晶圓表面沉積。

技術領域

本發明屬于等離子體刻蝕技術領域，具體涉及一種約束環和等離子體處理裝置及其裝置排氣方法。

背景技術

等離子體處理裝置，通常將反應氣體引入到反應腔內生成等離子體，用來對反應腔內放置的晶圓進行等離子沉積、蝕刻等處理，處理過程中產生的顆粒物通過腔體下方的分子泵或干泵抽排至反應腔外。

約束環在反應腔內環繞承載晶圓的基座設置，圖1為現有的約束環結構仰視圖。如圖1所示，約束環的多個環體1同圓心設置，環體1間形成環形氣體通道2，反應腔內的氣體經由環形氣體通道2進入排氣區域。受限于機械結構設計要求，約束環的環體1下方設置有多個肋條3、通過肋條3將各環體1連接成為一體。每個肋條3沿環體1的徑向布置，在徑向上對氣流造成一定程度的阻擋，從而引起局部區域的氣體擾動，使得反應腔中局部顆粒物無法沿規定路徑排出反應腔，在晶圓表面不均勻的沉積分布。圖2為晶圓表面顆粒物分布圖，從圖2中不難發現，顆粒物沉積的區域與約束環上肋條的分布和數量相對應。顆粒物在晶圓表面的堆積、不均勻分布會導致晶圓刻蝕率的不均勻性，影響刻蝕質量。

發明內容

本發明提供了一種約束環和等離子體處理裝置及其排氣方法，通過對約束環結構進行優化，使等離子體處理裝置反應腔中氣體分布均勻，避免徑向完全阻擋氣流，降低氣體之間的相互擾動，進而反應腔中顆粒物沿規定路徑排出。

本發明的一個技術方案是提供一種約束環，其包括多個環體和多個肋條；所述環體同圓心布置，相鄰環體之間的縫隙形成氣體通道；每個所述肋條設置于環體的下方，并與所有的環體相交；每個肋條中的一部分不垂直于所述環體在交點處的切線。

可選地，所述肋條頂面的寬度小于肋條底面的寬度；所述肋條頂面與環體底面連接。

可選地，所述肋條的截面為梯形，所述肋條包含位于肋條頂面和肋條底面之間的側面，至少一個所述側面是傾斜的。

可選地，所述傾斜的側面與肋條底面形成的夾角大于45°。

可選地，所述肋條底面的寬度不大于單個環體的寬度。

可選地，所述多個肋條沿所述環體的周向均勻分布。

可選地，每個肋條與同一個環體上的一處或多處連接。

可選地，每個肋條是直線段，其與環體相交，所述肋條與環體在交點處的切線形成的夾角小于90°。

可選地，每個肋條是弧形段。

可選地，每兩個肋條形成一肋條組；肋條組中的兩個肋條對稱設置，兩個肋條相互連接，或相互隔開；多個肋條組沿所述環體的周向均勻分布。

可選地，每個肋條包含一個或多個沿環體圓周方向的第一部分，和一個或多個第二部分，所述第二部分用于連接環體。

可選地，所述環體和所述肋條為鋁合金材質。

本發明的另一個技術方案是提供一種等離子體處理裝置，包含反應腔，所述反應腔內設有基座，用來承載晶圓；所述反應腔內注有反應氣體以形成等離子體，用來處理晶圓；所述反應腔與排氣泵連接，用來將處理晶圓產生的副產物排出所述反應腔；