CN100573816C - 反应腔室内衬及包含该内衬的反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应腔室内衬及包含该内衬的反应腔室，包括侧面内衬、底面内衬，底面内衬高于侧面内衬的下缘，且至少有一层底面内衬，底面内衬上开有多个内衬孔。包含该内衬的反应腔室被分割为上方空间和下方空间，并通过内衬孔使上方的空间与下方的空间相通。从进气口进入反应腔室的工艺气体必须通过底面内衬上的内衬孔才能从排气口被抽出。使反应腔室内的气体流速趋于均匀化，既能使腔室壁得到保护、又能使腔室内的气体分布均匀。当晶片在腔室中进行刻蚀工艺时，整个晶片表面上可以获得均匀的刻蚀速率。本发明主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。

Description

反应腔室内衬及包含该内衬的反应腔室

技术领域

本发明涉及一种半导体加工设备部件，尤其涉及一种反应腔室及其内衬。

背景技术

半导体晶片加工包括金属层、介电层和半导体材料层的化学气相沉积(CVD)，这样的沉积处理包括对这些层的刻蚀、光刻胶掩膜层的抛光等等。在刻蚀的情况中，等离子体刻蚀通常用于刻蚀金属层、介电层和半导体材料。平行板式的等离子体反应器一般包括反应腔室，对硅晶片的刻蚀在反应腔室内完成，刻蚀气体进入反应腔室后被电极电离成等离子体，等离子体刻蚀反应腔室内的晶片。

在等离子体刻蚀过程期间，通过向处于较低压力的气体加入大量的能量而使气体电离以形成等离子体。通过调节晶片的电位，等离子体被导向以便垂直地冲撞到晶片上，使晶片上无掩膜区域的材料被移走。

为了得到整个晶片表面上均匀的刻蚀速率，希望在晶片表面上能均匀的分布等离子体。目前一般是通过改进反应腔室的进气方式来提高腔室内等离子体的均匀性，例如应用各种形状的气体分配板、喷嘴等。反应腔室内的刻蚀气体的不均匀分布会对等离子体的均匀分布产生不利影响。反应腔室的排气口与真空泵相连，其位置、孔径、轴向等也会对腔室内等离子体的均匀性产生影响。

常见的反应腔室结构如图1所示，由绝缘窗体2、腔室侧壁3、腔室底壁16等组成反应腔室11，内设静电卡盘7(或者机械卡盘)，静电卡盘7上可放置晶片。排气口6与真空装置(干泵等，图中未示出)连接，将反应腔室11制造成真空环境，工艺气体由中央进气口4(或周边进气口5，或者二者组合)进入反应腔室11，绝缘窗体2上方的线圈1通以射频能量，通过绝缘窗体2耦合，在反应腔室11中形成等离子体，对静电卡盘7上的晶片8进行刻蚀。等离子体刻蚀晶片8的同时也会刻蚀腔室侧壁3及腔室底壁16，这会对刻蚀机械寿命、晶片刻蚀质量等产生不利影响。

一般在反应腔室11内放置内衬以保护腔室侧壁3及腔室底壁16，如图1所示，反应腔室11中的内衬包括侧面内衬9、底壁内衬10，使得腔室侧壁3及腔室底壁16不再直接接触等离子体，免受等离子体的轰击，并且使清洗和更换更为方便。

排气口6可以设置在反应腔室11的正下方或者侧下方等位置。进行工艺处理(刻蚀等)时，腔室进气口提供工艺气体，同时启动排气口6末端的真空泵(图中未示出)以保持反应腔室11内压力恒定并清除刻蚀颗粒。

为了不影响工艺过程，抽气口6的截面积一般比较大，反应腔室内离抽气口远近不同，气体流动不一致，造成内部压力不均匀，等离子体分布不均匀，影响刻蚀工艺结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能保护腔室壁、又能使腔室内的气体分布均匀的反应腔室内衬，及包含该内衬的反应腔室。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的反应腔室内衬，包括相互连接的侧面内衬和底面内衬，所述的底面内衬高于侧面内衬的下缘，且至少有一层底面内衬；所述底面内衬上开有多个内衬孔，使底面内衬上方的空间与下方的空间相通。

所述的底面内衬有多层。

所述底面内衬有两层，包括上层内衬和下层内衬，

所述上层内衬开有多个上层内衬孔；

所述下层内衬开有多个下层内衬孔；

所述上层内衬孔与下层内衬孔相互交错布置。

所述的侧面内衬包括多部分，多部分侧面内衬相互叠加构成侧面内衬整体；所述每一层底面内衬分别与一部分侧面内衬连接。

所述反应腔室内设有上述反应腔室内衬，

所述进气口与底面内衬的上方空间相通；

所述出气口与底面内衬的下方空间相通。

所述的出气孔设于反应腔室的腔室侧壁上。

所述的出气孔设于反应腔室的腔室底壁上。

所述的反应腔室内设有静电卡盘，所述的静电卡盘上可设置晶片，所述静电卡盘用于放置晶片的部位设于底面内衬的上方空间内。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的反应腔室内衬及包含该内衬的反应腔室，由于包括多层底面内衬，且底面内衬高于侧面内衬的下缘，底面内衬上开有多个内衬孔；包含该内衬的反应腔室被分割为上方空间和下方空间，并通过内衬孔使上方的空间与下方的空间相通。从进气口进入反应腔室的工艺气体必须通过底面内衬上的内衬孔才能从排气口被抽出，使反应腔室内的气体流速趋于均匀化，既能使腔室壁得到保护、又能使腔室内的气体分布均匀。当晶片在腔室中进行刻蚀工艺时，整个晶片表面上可以获得均匀的刻蚀速率。

本发明主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。

附图说明

图1为现有技术中反应腔室及其内衬的结构示意图；

图2为本发明的反应腔室及其内衬的结构示意图。

具体实施方式

本发明的反应腔室内衬主要用于对反应腔室的壁进行保护，这里所说的反应腔室主要指半导体晶片加工设备的反应腔室，也可以是其它的腔室。

其较佳的具体实施方式如图2所示，包括侧面内衬9和底面内衬，所述的底面内衬高于侧面内衬9的下缘，底面内衬有两层，包括上层内衬12和下层内衬13，并且上层内衬12开有多个上层内衬孔14；下层内衬13开有多个下层内衬孔15。上层内衬孔14与下层内衬孔15最好相互交错布置。

底面内衬也可以有多层，但至少有一层，底面内衬上开有多个内衬孔，使底面内衬上方的空间与下方的空间相通，多层内衬上的内衬孔最好相互交错布置。

所述的侧面内衬9最好包括多部分，多部分侧面内衬相互叠加构成侧面内衬整体；所述每一层底面内衬分别与一部分侧面内衬连接。这样便于整个内衬的加工和安装、更换。

图2中的侧面内衬9包括上、下两部分，其中上部分与上层内衬12连接；下部分与下层内衬13连接。

本发明的反应腔室，反应腔室11内设有上述反应腔室内衬。其中，侧面内衬9紧贴在腔室侧壁3上，用以保护腔室侧壁3。

侧面内衬9的下缘紧抵在腔室底壁16上，而底面内衬则高于腔室底壁16，将反应腔室11分割为底面内衬的上方空间和下方空间。

反应腔室11的壁上设有进气口4、5和出气口6。其中，进气口4、5与底面内衬的上方空间相通；出气口6与底面内衬的下方空间相通。

出气孔可以设在反应腔室的腔室侧壁3上，一般设在下部；也可以设于反应腔室的腔室底壁16上。这样，从进气口4、5进入反应腔室的工艺气体必须通过底面内衬上的内衬孔才能从排气口被抽出。这样抽走的气体流速趋于均匀化，以达到改善反应腔室11内部气流均匀性的目的，使反应腔室11内尤其底面内衬的上方空间的气体分布均匀。另外，每个底面内衬在竖直方向上尺寸可以设计的较小，就可以增加底面内衬的数量，以达到更好的效果。

反应腔室11内设有静电卡盘7，静电卡盘7上可设置晶片8，静电卡盘7用于放置晶片8的部位最好设于底面内衬的上方空间内，这样晶片上方工艺气体的分布更加均匀，使整个晶片表面上获得均匀的刻蚀速率。当反应腔室11用于刻蚀工艺时，内衬孔14、15的直径应该较小，并能够屏蔽等离子体。

本发明主要适用于半导体加工设备的反应腔室，也适用于其它类似的腔室。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种反应腔室内衬，包括相互连接的侧面内衬和底面内衬，其特征在于，所述的底面内衬高于侧面内衬的下缘，且至少有两层底面内衬；所述底面内衬上开有多个内衬孔，使底面内衬上方的空间与下方的空间相通；

所述两层内衬包括上层内衬和下层内衬；

所述上层内衬开有多个上层内衬孔；

所述下层内衬开有多个下层内衬孔；

所述上层内衬孔与下层内衬孔相互交错布置。

2、根据权利要求1所述的反应腔室内衬，其特征在于，所述的侧面内衬包括多部分，多部分侧面内衬相互叠加构成侧面内衬整体；每一层所述底面内衬分别与一部分侧面内衬连接。

3、一种反应腔室，反应腔室的壁上设有进气口、出气口，其特征在于，所述反应腔室内设有权利要求1或2所述的反应腔室内衬；

所述进气口与底面内衬的上方空间相通；

所述出气口与底面内衬的下方空间相通。

4、根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述的出气口设于反应腔室的腔室侧壁上。

5、根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述的出气口设于反应腔室的腔室底壁上。

6、根据权利要求3所述的反应腔室，其特征在于，所述的反应腔室内设有静电卡盘，所述的静电卡盘上用于设置晶片，所述静电卡盘用于放置晶片的部位设于底面内衬的上方空间内。

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