一種反應腔室及具有該反應腔室的等離子體處理系統的製作方法

2023-08-08 12:19:31

專利名稱：一種反應腔室及具有該反應腔室的等離子體處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術領域，具體而言，涉及一種反應腔室以 及具有該反應腔室的等離子體處理系統。
背景技術：
隨著電子技術的高速發展，人們對集成電路的集成度要求越來越 高，這就要求生產集成電路的企業不斷地提高半導體器件的加工/處理 能力。目前，在半導體器件的加工/處理過程中廣泛採用諸如等離子體 沉積技術、等離子體刻蝕技術等的等離子體處理技術。而這些等離子 體處理技術通常需要藉助於相應的等離子體處理系統來實現。
通常，在上述等離子體處理系統中都設置有用以提供真空環境的 反應腔室。在實際應用中，為了在反應腔室中獲得真空環境，往往需 要藉助於真空泵來對上述腔室進行抽氣。然而，在對腔室抽真空的過
程中，往往會使腔室內部附著沉積的顆粒和/或微塵被氣流攜帶巻起， 從而對腔室內部以及諸如晶片等的被加工工件造成汙染。這就需要在 實際工藝過程中控制並減小這樣的顆粒汙染。
尤一甘是目前，隨著被加工工件的工藝尺寸和線寬的減小，對減小 反應腔室內顆粒汙染的要求越來越高，對顆粒的控制也越來越嚴格， 以期防止這些顆粒對上述晶片表面造成汙染，進而影響成品率。此外， 目前的工藝過程對生產效率也有著更高的要求。事實上，反應腔室的 抽氣時間是影響生產效率的因素之一。換言之，減少反應腔室的抽氣 時間也是提高生產效率的有效辦法之一。
請參閱圖1，反應腔室3為一密閉腔室，在其下部大致中央位置 處開設有一個與抽氣管道2相連的出口，在該抽氣管道2的另一端連 接有真空泵1，藉助於真空泵1對該腔室3進行抽氣操作，以在該腔室 3形成能夠滿足工藝要求的真空環境。保持腔室3的真空環境，將晶片請參閱圖2，其為抽真空過程中腔室3內的氣流示意圖。其中，
箭頭方向表示抽真空過程中腔室3內的氣流流向。所述氣流流向大致
如下氣體從腔室3內的各個角落匯向與抽氣管道2相連的接口位置
處。由於出口尺寸有限，使得出口附近出現氣流的反射狀況(如圖中 接口位置處的虛線圓圈所示)，並導致氣流在腔室內部形成湍流，從 而使附著沉積在腔室內部的顆粒和/或微塵被反射氣流攜帶巻起，而對
腔室3內的被加工工件產生汙染，以致影響工件的加工/處理結果，影 響工藝過程的成品率。同時，具有上述流向的氣流會在上述腔室3的 接口位置處形成流量瓶頸，並影響抽氣速度。
類似地，在腔室3內的邊角位置處也會出現類似的問題，例如在 腔室3左邊內角位置處以及在腔室3右邊內角位置處也會出現反射氣 流(如圖中邊角位置處的虛線圓圈所示)，並導致氣流在腔室3內形 成湍流，從而產生影響工件加工/處理結果、工藝成品率以及抽氣速度 的問題等。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種反應腔室，其能夠減 少腔室內的顆粒汙染，進而提高工件的加工/處理質量、工藝成品率以 及抽氣速度。
此外，本發明還提供了一種等離子體處理系統，其同樣能夠減少 腔室內的顆粒汙染，進而提高工件的加工/處理質量、工藝成品率以及 抽氣速度。
為此，本發明提供了一種反應腔室，其設置有與真空泵相連的真 空泵接口，其中，對應於腔室內的拐角位置設置導流部，所述導流部的 形狀和設置方向順應腔室內的氣流方向，用以減小甚至避免腔室內的氣 流在此出現反射以及湍流現象。
其中，所述導流部呈斜面結構狀。進一步地，所述斜面結構狀導流 部的兩端可以設置有圓倒角。更進一步地，所述斜面結構狀導流部與鄰 接壁面之間的夾角大於90度。其中，所述導流部呈弧面結構狀。優選地，所述弧面結構狀導流部 與鄰接壁面之間圓滑過渡。
其中，所述壁面包括腔室內壁和/或腔室各接口的內壁。
其中，所述腔室內的拐角位置包括腔室內壁上的拐角和/或真空泵 接口位置處的拐角和/或腔室內部功能模塊的拐角。
其中，所述反應腔室還設置有真空規和/或大氣開關和/或觀察窗和 /或充氣管路，相應地，所述腔室內的拐角位置還包括真空規和/或大氣 開關和/或觀察窗和/或充氣管路各自接口位置處的拐角。
其中，所述拐角包括直角拐角和/或銳角拐角和/或鈍角拐角。
此外，本發明還提供一種等離子體處理系統，其包括真空泵以及本 發明提供的上述反應腔室，所述反應腔室與所述真空泵相連，用以對所 述反應腔室抽真空。
本發明提供的反應腔室及具有該反應腔室的等離子體處理系統
具有下述有益效果
由於本發明提供的反應腔室內設置了導流部，該導流部可以對腔室
內的氣流流向起到良好的導向作用，以改善氣流流向，使壁面附件的氣 流能夠順應腔室內壁的自然結構而流動，因此，能夠在很大程度上減少 抽真空過程中產生的反射氣流，減少甚至避免由於反射氣流而在腔室內 部形成的湍流，進而減少甚至避免由於湍流而將附著在腔室內壁上的顆 粒和/或微塵巻起，這樣便減少甚至避免了這些顆粒和/或微塵對腔室內 .部工件的汙染，從而提高了工件的成品率。同時，在腔室內導流部的作 用下，本發明提供的反應腔室及具有該反應腔室的等離子體處理系統能 夠減少甚至避免氣流反射與湍流，這使得抽氣時間得以減小，從而提高 了生產效率。
此外，由於反應腔室中連接真空泵的接口位置處也設置有導流部， 因而增大了接口位置處的截面積，進而能夠增大接口位置處的氣體流 量，降低瓶頸效應，從而能夠減少抽氣時間，提高生產效率。


圖1為一種反應腔室的結構示意圖；圖2為圖1所示反應腔室內的氣流流向示意圖3為本發明第一實施例提供的反應腔室的結構示意圖4A為圖3中標號A所示部分的局部放大圖4B為圖3中標號B所示部分的局部放大圖5為圖3所示反應腔室內的氣流模擬示意圖6為本發明第二實施例提供的反應腔室的結構示意圖；以及
圖7為圖6所示反應腔室內的氣流模擬示意圖。
具體實施例方式
為使本技術領域的人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附 圖對本發明提供的反應腔室以及具有該反應腔室的等離子體處理系 統進行詳細說明。
請參閱圖3，其示出了本發明第一實施例提供的反應腔室。下面以 該腔室3的左半部分為例進行說明，腔室內壁A、 B位置設計成斜面結構 6，該斜面結構6順應氣流流向並位於腔室內的拐角位置處，例如，在標 號A所示的內向拐角位置處採用斜面結構6，在標號B所示的外向拐角位 置處也採用了斜面結構6。
在本實施例中，斜面角度大致為45度，也就是說，本實施例中位置 A處的斜面大致為一個等腰三角形的斜邊，位置B處的斜面也大致為一 個等腰三角形的斜邊。
請一併參閱圖4A和圖4B，其中，角度a表示位置A處的斜面與腔室3 內部縱向壁面之間的夾角；角度b表示位置A處的斜面與腔室3內部橫向 壁面之間的夾角，在本實施例中，角度b與前述斜面角度互為補角；角 度c表示位置B處的斜面與腔室內部接口位置處縱向壁面之間的夾角；角 度d表示位置B處的斜面與腔室3內部橫向壁面之間的夾角。角度a、 b、 c 和d均大於90度。並且，在位置A處斜面結構6的兩端以及在位置B處斜 面結構6的兩端均設計為圓倒角結構7，以便能夠進一'步對氣流實施導向 作用並減少/避免氣流反射或者湍流問題的產生。
需要指出的是，儘管前述實施例中的斜面角度大致為45度，但是在 實際應用中，斜面角度可以根據腔室內壁的具體結構、氣流流向以及流速要求而設定，也就是說，該斜面結構可以是等腰三角形的斜邊，也可 以為非等腰三角形的斜邊，只要能夠保持角度a、 b、 C和d都大於卯度且 能夠減少/避免產生氣流反射或者湍流即可。並且在實際應用中，斜面
結構的尺寸可以根據腔室尺寸大小、具體結構、氣流流向以及流速要求
而具體設定。
至於斜面結構6兩端的倒角，儘管前述實施例中採用了圓倒角的情
況，然而在實際應用中並不局限於此，而是也可以採用其他形式的倒角。
並且，該倒角7的大小可以根據腔室尺寸大小、斜面尺寸等具體結構的
需要以及氣流流向、流速要求而具體設定。
進一步需要指出的是，儘管前述實施例中的斜面結構應用於腔室內 部拐角為直角的情況，但是在實際應用中，其也可應用於拐角為銳角或 鈍角的情況。換言之，可以在腔室內部任意拐角位置處採用上述斜面結 構，而不必局限於特定形狀的拐角。
此外，在實際應用中，腔室壁面上還開設有一些功能部件接口，諸 如真空規、大氣開關、觀察窗、充氣管路等功能部件便與這些接口相連。 在這些功能部件接口位置處也可以採用上述實施例中所述的斜面結構。
並且，腔室內部橫向壁面、腔室內部縱向壁面也可稱為腔室內壁；腔室 內部接口位置處的橫縱壁面也可稱為接口內壁，所述腔室內壁和接口內 壁統稱為腔室壁面。'
請參閱圖5，其示出了本發明提供的反應腔室內的氣流模擬示意圖。 從圖中可以看出，本發明提供的腔室結構對氣流流向起到了良好的導向 作用，改善了氣流流向，使壁面附件的氣流能夠順應腔室內壁的自然結 構而流動，而且，由於在拐角位置處採用了斜面結構並且所述斜面結構 與腔室橫、縱壁面連接位置處的角度均大於卯度，因此，能夠在很大程 度上減少甚至避免抽真空過程中產生的反射氣流，減少甚至避免由於反 射氣流而在腔室內部形成的湍流，進而減少甚至避免由於湍流而將附著 在腔室內壁上的顆粒和/或微塵巻起，這樣便減少甚至避免了這些顆粒 和/或微塵對腔室內部工件的汙染，從而提高了工件的成品率。同時， 在該腔室斜面結構的作用下，能夠減少甚至避免氣流反射與湍流，這使 得抽氣時間得以減少，從而提高了生產效率。請參閱圖6，其示出了本發明第二實施例提供的反應腔室。同樣以 腔室3的左半部分為例對該腔室結構進行說明腔室內壁的C、 D位置處 設計成圓弧結構8以替代現有技術中的直角拐角，該圓弧結構8順應氣流
流向並設置於腔室內部的拐角處。例如，在標號c所示的內向拐角位置 處便釆用了圓弧結構8，並且該圓弧8在位置C處與腔室內部縱向壁面和 橫向壁面實現圓滑過渡；在標號D所示的外向拐角位置處也採用了圓弧 結構8，並且該圓弧8在位置D處與橫向壁面和腔室接口位置處縱向壁面 實現圓滑過渡。
至於圓弧8的具體形狀及尺寸，可以在實際應用中依據腔室尺寸、 具體結構的需要以及氣流流向、流速的要求而具體設定。
請參閱圖7，其示出了本發明提供的反應腔室內的氣流模擬示意圖。 從圖中可以看出，本發明提供的腔室結構對氣流流向起到了良好的導向 作用，改善了氣流流向，使壁面附件的氣流能夠順應腔室內壁的自然結 構而流動，因此，能夠在很大程度上減少甚至避免抽真空過程中產生的 反射氣流，減少甚至避免由於反射氣流而在腔室內部形成的湍流，進而 減少甚至避免由於湍流而將附著在腔室內壁上的顆粒和/或微塵巻起， 這樣便減少甚至避免了這些顆粒和/或微塵對腔室內部工件的汙染，從 而提高了工件的成品率。同時，在該腔室弧面結構的作用下，能夠減少 甚至避免氣流反射與湍流，這使得抽氣時間得以減少，從而提高了生產 效率。
另外，由於反應腔室中連接真空泵抽氣管道的接口位置處也採用了 弧面結構，因而增大了接口位置處的截面積，進而增大了接口位置處的 氣體流量，降低了瓶頸效應，從而減少了抽氣時間，提高了生產效率。
需要指出的是，前述各實施例中所述的斜面結構、弧面結構實際上 是一種引導/影響腔室內氣流流向的結構，因此前述斜面結構、弧面結 構也可以稱為導流部。而且，儘管前述各實施例中所述的反應腔室僅在 腔室下半部分的拐角位置處設置斜面和/或弧面等結構的導流部，但是在實際應用中，可以根據需要而在腔室內的任意拐角位置處設置斜面和 /或弧面結構的導流部。其中，腔室內的任意拐角包括腔室內壁上的拐 角和/或前述接口位置處的拐角和/或腔室內部功能模塊(諸如靜電卡盤 等)的拐角。
進一步需要指出的是，儘管前述實施例是在腔室內的拐角位置處設 置了斜面結構狀和/或弧面結構狀的導流部，但是在實際應用中導流部 也可以設計成其他形狀。而且導流部可以是與腔室壁面一體成型，也就 是說，在反應腔室加工時，以前述導流部替代現有技術中的反應腔室內 的拐角；當然，導流部也可以不與腔室壁面一體成型，也就是說，可以 在現有技術中的反應腔室內的拐角位置處再另外附設前述導流部，只要 其能夠與腔室壁面貼合併且能夠減小甚至避免腔室內的氣流在此位置 處出現反射以及湍流現象即可。
此外，本發明還提供一種等離子體處理系統，其包括真空泵以及本 發明提供的上述反應腔室，所述反應腔室與所述真空泵相連，用以對所 述反應腔室抽真空。由於採用本發明提供的上述反應腔室，因而能夠減 少甚至避免腔室內的顆粒汙染，進而提高工件的加工/處理質量、工藝 成品率以及抽氣速度。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採 用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普 通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出 各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種反應腔室，其設置有與真空泵相連的真空泵接口，其特徵在於，對應於腔室內的拐角位置設置導流部，所述導流部的形狀和設置方向順應腔室內的氣流方向，用以減小甚至避免腔室內的氣流在此出現反射以及湍流現象。
2. 根據權利要求l所述的反應腔室，其特徵在於，所述導流部呈斜 面結構狀。
3. 根據權利要求2所述的反應腔室，其特徵在於，所述斜面結構狀 導流部的兩端設置有圓倒角。
4. 根據權利要求2所述的反應腔室，其特徵在於，所述斜面結構狀 導流部與鄰接壁面之間的夾角大於卯度。
5. 根據權利要求l所述的反應腔室，其特徵在於，所述導流部呈弧 面結構狀。
6. 根據權利要求5所述的反應腔室，其特徵在於，所述弧面結構狀 導流部與鄰接壁面之間圓滑過渡。
7. 根據權利要求4或6所述的反應腔室，其特徵在於，所述壁麵包 括腔室內壁和/或腔室各接口的內壁。
8. 根據權利要求l所述的反應腔室，其特徵在於，所述腔室內的拐 角位置包括腔室內壁上的拐角和/或真空泵接口位置處的拐角和/或腔室 內部功能模塊的拐角。
9. 根據權利要求8所述的反應腔室，其特徵在於，所述反應腔室還設置有真空規和/或大氣開關和/或觀察窗和/或充氣管路，相應地，所述 腔室內的拐角位置還包括真空規和/或大氣開關和/或觀察窗和/或充氣 管路各自接口位置處的拐角。
10. 根據權利要求l所述的反應腔室，其特徵在於，所述拐角包括 直角拐角和/或銳角拐角和/或鈍角拐角。
11. 一種等離子體處理系統，包括真空泵，其特徵在於，還包括如 權利要求1至10中任意一項所述的反應腔室，所述反應腔室與所述真空 泵相連，用以對所述反應腔室抽真空。
全文摘要
本發明公開一種反應腔室，其設置有與真空泵相連的真空泵接口，對應於腔室內的拐角位置設置導流部，所述導流部的形狀和設置方向順應腔室內的氣流方向，用以減小甚至避免腔室內的氣流在此出現反射以及湍流現象。此外，本發明還提供一種等離子體處理系統，其具有本發明提供的上述反應腔室。本發明提供的反應腔室和等離子體處理系統能夠減少甚至避免腔室內的顆粒汙染，進而提高工件的加工/處理質量、工藝成品率以及抽氣速度。
文檔編號H01L21/00GK101640165SQ20081011729
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月28日 優先權日2008年7月28日
發明者張之山 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司