氣流均衡板、腔室裝置和基片處理設備的製作方法

2023-04-26 01:44:21 1

專利名稱：氣流均衡板、腔室裝置和基片處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體基片處理領域，更具體地，涉及氣流均衡板、腔室裝置和基片處理設備。
背景技術：
在半導體器件製造中，矽片上會設計出若干相同的器件，隨著器件尺寸的減小，保證各個器件之間性能一致變得尤為重要，這將直接決定產品良率的提升，同時也有利於增加產量、降低製造成本。刻蝕均勻性就是這種衡量刻蝕工藝在整張矽片上、或矽片與矽片之間、乃至批次與批次之間的刻蝕效果的參數，也是衡量刻蝕設備工藝性能的重要參數之一。
在等離子體刻蝕技術中，影響刻蝕均勻性的一個重要因素就是氣流。由於工藝氣體更容易從靠近抽氣口的位置吸入，從而在靠近抽氣口的位置處與背離抽氣口的位置處之間形成氣體分布差，這樣一來，矽片表面受到電場與工藝氣體分解出的粒子的刻蝕效果就會形成差異，從而造成刻蝕均勻性的降低。因此，為了提高刻蝕均勻性，需要對氣流的分布進行幹預。現有腔室裝置中，位於基片與抽氣口之間設有等離子體遮蔽板，該等離子體遮蔽板上雖然設有呈現放射性均勻分布的多個通孔，但該多個通孔的主要作用是允許氣體通過的同時防止等離子體的流失，而由於其並不能改變氣體更容易從靠近抽氣口的位置抽出這一問題，因此並不能改善氣流的分布。在CN101960568A號發明專利申請中提出了一種「適合於用在襯底處理室中的氣流均衡板」。該氣流均衡板具有環形形狀，其具有氣流阻礙內部區域，以及允許處理氣體通過但是留住處理氣體中的諸如離子和自由基的特定成分的穿孔外部區域。內部和外部區域具有變化的徑向寬度，以在襯底的表面上平衡處理氣體的流動。然而，具有該結構的氣流均衡板的製造難度增加，價格也會有所提高。此外，由於多個通孔的分布是固定的，在不同的工藝或是腔室壓力下無法進行氣流的多次調節。而如果設計多個氣流均衡板，則不僅增加了設備成本，同時使設備維護更加繁瑣，且使腔室穩定性受到一定的影響。

發明內容
本發明的氣流均衡板、腔室裝置和基片處理設備，旨在解決上述技術問題。為此，本發明的一個目的在於提出一種具有結構簡單、易於製造且便於調節的氣流均衡組件。本發明的另一個目的在於提出一種具有較高的處理均勻性的腔室裝置。本發明的再一個目的在於提出一種基片處理設備。為了實現上述目的，根據本發明第一方面實施例的氣流均衡組件，包括具有第一開口的第一環形板，所述第一環形板上設有多個通孔；和具有第二開口的第二環形板，所述第二環形板可調節地設在所述第一環形板上以部分地遮蓋所述第一環形板上的多個通孔，所述第二環形板的徑向寬度沿所述第二環形板的周向變化，使所述第二環形板遮蓋的多個通孔的面積沿所述第一環形板的周向變化。根據本發明實施例的氣流均衡組件，由於所述第二環形板的徑向寬度沿所述第二環形板的周向變化，因此在處理氣體通過基片並經由氣流均衡組件而從抽氣口排出工藝腔時，根據腔室裝置中的抽氣口的位置的不同通過調節第二環形板與第一環形板之間的相對位置可以克服氣體更易於從離抽氣口較近位置排出的問題，從而有利於改善氣體分布的均勻性，由此可以改善基片的處理均勻性。另外，該結構的氣流均衡組件，結構簡單、易於製備，因此成本較低。此外，在不同的工藝或是腔室壓力下，可以靈活地進行調節。另外，根據本發明上述實施例的氣流均衡組件還可以具有如下附加的技術特徵有利地，所述第二環形板的最大徑向寬度的位置與最小徑向寬度的位置在所述第二環形板的徑向上相對。
更進一步有利地，所述第二環形板相對於所述最大徑向寬度的位置和所述最小徑向寬度的位置之間的連線對稱。根據本發明的一些實施例，所述第一環形板和第二環形板均為圓環形板，所述第一環形板的外徑等於所述第二環形板的外徑，所述第一環形板與所述第二環形板的外周對齊，且所述第一和第二開口為圓形開口。根據本發明的另一些實施例，所述第一環形板為圓環形板，所述第一開口和第二開口為半徑相同的圓形開口且所述第一開口和第二開口的中心對齊。其中，每個所述通孔可以為沿所述第一環形板的徑向延伸的長孔。進一步有利地，所述多個通孔沿所述第一環形板的周向均勻分布。根據本發明第二方面實施例的腔室裝置，包括腔室本體，所述腔室本體內限定有腔室，所述腔室內設有基片支撐件，所述腔室本體的上部設有進氣口且下部設有抽氣口 ；和氣流均衡組件，所述氣流均組件為根據本發明第一方面任一實施例所述的氣流均衡組件，所述氣流均衡組件的所述第一環形板和第二環形板套設在所述支撐件外面以將所述腔室隔成工藝腔和排氣腔，所述抽氣口與所述排氣腔連通；其中，根據所述抽氣口的位置而相應地調節所述第二環形板與所述第一環形板之間的相對位置，使第二環形板的靠近所述抽氣口的部分的徑向寬度大於第二環形板的遠離所述抽氣口的部分的徑向寬度。 根據本發明實施例的腔室裝置，由於設置有根據本發明第一方面實施例的氣流均衡組件，因此氣流的分布均勻性較高，基片的處理均勻性較高。根據本發明的一個實施例，所述腔室裝置還包括抽氣腔體，所述抽氣腔體內限定有抽氣腔，所述抽氣腔體與所述腔室本體相連以便所述抽氣腔通過所述抽氣口與所述排氣腔連通。可選地，所述抽氣腔體和所述腔室本體一體形成。根據本發明第三方面實施例的基片處理設備，包括根據本發明第二方面任一實施例所述的腔室裝置。所述基片處理設備可以為等離子體刻蝕設備。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。


本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1a 圖1d為根據本發明一個實施例的氣流均衡組件的示意圖，其中圖1a為第一環形板的俯視圖，圖1b為第二環形板的俯視圖，圖1c為氣流均衡組件的俯視圖，圖1d為氣流均衡組件的立體圖；圖2是根據本發明另一個實施例的氣流均衡組件的俯視示意圖；和圖3是根據本發明一個實施例的腔室裝置的結構示意圖。
具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。此外，在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。下面，參考附圖描述根據本發明實施例的腔室裝置及其中的氣流均衡組件。首先參考附圖3描述根據本發明實施例的腔室裝置。根據本發明實施例的腔室裝置包括腔室本體2和氣流均衡組件I。具體而言，腔室本體2內限定有腔室，所述腔室內設有基片支撐件3，腔室本體2的上部設有進氣口 21且下部設有抽氣口 22。其中，從結構安排考慮，如圖3所示，抽氣口 22可以設置在腔室本體I的側壁的下部。氣流均衡組件I包括第一環形板110和第二環形板120，第一環形板110和第二環形板120套設在支撐件3外面以將所述腔室隔成工藝腔和排氣腔，抽氣口 22與所述排氣腔連通。關於氣流均衡組件I的具體結構將在下面參考圖1a 圖1d和圖2進行詳細描述。可選地，腔室裝置還包括抽氣腔體4，抽氣腔體4內限定有抽氣腔，抽氣腔體4與腔室本體2相連以便所述抽氣腔通過抽氣口 22與所述排氣腔連通。其中，抽氣腔體4和腔室本體2可以一體形成。下面參考附圖描述根據本發明實施例的氣流均衡組件。根據本發明實施例的氣流均衡組件1，包括具有第一開口 111的第一環形板110和具有第二開口 121的第二環形板120。其中，第一環形板110上設有多個通孔112。第二環形板120可調節地設置在第一環形板110上以部分地遮蓋第一環形板上110的多個通孔112，第二環形板120的徑向寬度W沿第二環形板120的周向變化，使第二環形板120遮蓋的多個通孔112的面積沿第一環形板110的周向變化。需要理解的是，所謂「可調節地」是指該安裝方式是活性安裝方式，在反應前操作人員可以根據反應環境和工藝氣體通過使第二環形板120相對第一環形板110轉動以對第一環形板110和第二環形板120的相對位置進行微調。由此，可以針對不同的腔室結構、工藝或是腔室壓力，靈活地進行調節。由上述可知，採用根據本發明實施例的氣流均衡組件I的腔室裝置，在處理氣體通過基片並經由氣流均衡組件I而從抽氣口 22排出工藝腔時，由於第二環形板120的徑向 寬度W沿第二環形板120的周向變化，可以根據腔室裝置中抽氣口 22的位置的不同而相應地改變第二環形板120與第一環形板110之間的相對位置以使靠近抽氣口的部分的第二環形板120的徑向寬度W較寬(也就是說，使得通孔112中由第二環形板120與第一環形板110中的通孔112疊置後所確定的通氣部分的面積較小)，則可以克服氣體更易於從離抽氣口 22較近位置(在圖3中，即為靠近右側的通孔112)排出的問題，從而有利於改善氣體分布的均勻性，由此可以改善基片的處理均勻性。此外，根據本發明實施例的氣流均衡組件1，所具有的第二環形板120與第一環形板110這兩個部分中，第一環形板110可以採用標準件，而根據反應環境和工藝氣體可以通過更換不同的第二環形板120來調節氣流均衡，因此其應用起來更方便。另外，該結構的氣流均衡組件I結構簡單、易於製備，因此成本較低。其中，每個通孔112可以為沿所述第一環形板的徑向延伸的長孔。有利地，多個通孔112沿第一環形板110的周向均勻分布。由此，可以更有效地改善氣流分布。進一步有利地，第二環形板120的最大徑向寬度Wmax的位置(在圖1b和圖2中，分別為豎直方向上的最高點)與最小徑向寬度Wmin的位置(在圖1b和圖2中，分別為豎直方向上的最低點)在第二環形板120的徑向上相對。由於現有的腔室裝置的抽氣口 22通常設在腔室本體的側面，因此，距離抽氣口 22最近的位置與離抽氣口最遠的位置在第二環形板120的徑向上相對,通過使第二環形板120的最大徑向寬度Wmax的位置與最小徑向寬度Wmin的位置在第二環形板120的徑向上相對，則可以更為合理地對氣流的分布進行調整和改善。關於最大徑向寬度Wmax和最小徑向寬度Wmin的值,可以根據具體的工藝條件等來進行設定。還可以製備多個具有不同的最大徑向寬度Wmax和最小徑向寬度Wmin值的第二環形板120來適用不同的基片處理工藝。更進一步有利地，第二環形板120相對於最大徑向寬度Wmax的位置和最小徑向寬度Wmin的位置之間的連線對稱。由此，可以使得氣流分布更合理。下面分別結合圖1a Id和圖2描述根據本發明兩個優選實施例的氣流均衡組件。在本發明的一個示例的氣流均衡組件I中，如圖1a Id所示，第一環形板110和第二環形板120均為圓環形板，第一環形板110的外徑等於第二環形板120的外徑，第一環形板110與第二環形板120的外周對齊，且第一開口 111和第二開口 121為圓形開口。也就是說，第二環形板120為外徑和第一環形板110相同的偏心環形板。由此，對於腔室為圓形的裝置而言更適用，且可以進一步改善氣流分布。在本發明的另一個示例的氣流均衡組件I』中，如圖2所示，第一環形板110』為圓環形板，其第一開口 111』和第二環形板120』的第二開口 121』為半徑相同的圓形開口且第一開口 111』和第二開口 121』的中心對齊。也就是說，第二環形板120』為內徑與第一環形板110』的內徑相同的偏心環形板。由此，第一環形板110』和第二環形板120』的外周不對齊使得第二環形板120』部分地遮蓋的第一環形板110』上的多個通孔112』。由此，可以獲得與上述示例相同的效果。本發明實施例的基片處理設備，包括根據本發明上述任一實施例所述的腔室裝置。所述基片處理設備可以為等離子體刻蝕設備。通過上述描述可知，根據本發明實施例的腔室裝置和基片處理設備，由於設置有根據本發明實施例的氣流均衡組件，因此氣流的分布均勻性較高，基片的處理均勻性較高。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種氣流均衡組件，其特徵在於，包括 具有第一開口的第一環形板，所述第一環形板上設有多個通孔；和 具有第二開口的第二環形板，所述第二環形板可調節地設在所述第一環形板上以部分地遮蓋所述第一環形板上的多個通孔，所述第二環形板的徑向寬度沿所述第二環形板的周向變化，使所述第二環形板遮蓋的多個通孔的面積沿所述第一環形板的周向變化。
2.根據權利要求1所述的氣流均衡組件，其特徵在於，所述第二環形板的最大徑向寬度的位置與最小徑向寬度的位置在所述第二環形板的徑向上相對。
3.根據權利要求2所述的氣流均衡組件，其特徵在於，所述第二環形板相對於所述最大徑向寬度的位置和所述最小徑向寬度的位置之間的連線對稱。
4.根據權利要求3所述的氣流均衡組件，其特徵在於，所述第一環形板和第二環形板均為圓環形板，所述第一環形板的外徑等於所述第二環形板的外徑，所述第一環形板與所述第二環形板的外周對齊，且所述第一和第二開口為圓形開口。
5.根據權利要求3所述的氣流均衡組件，其特徵在於，所述第一環形板為圓環形板，所述第一開口和第二開口為半徑相同的圓形開口且所述第一開口和第二開口的中心對齊。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的氣流均衡組件，其特徵在於，每個所述通孔為沿所述第一環形板的徑向延伸的長孔。
7.根據權利要求6所述的氣流均衡組件，其特徵在於，所述多個通孔沿所述第一環形板的周向均勻分布。
8.一種腔室裝置，其特徵在於，包括 腔室本體，所述腔室本體內限定有腔室，所述腔室內設有基片支撐件，所述腔室本體的上部設有進氣口且下部設有抽氣口 ；和 氣流均衡組件，所述氣流均組件為根據權利要求1-7中任一項所述的氣流均衡組件，所述氣流均衡組件的所述第一環形板和第二環形板套設在所述支撐件外面以將所述腔室隔成工藝腔和排氣腔，所述抽氣口與所述排氣腔連通； 其中，根據所述抽氣口的位置而相應地調節所述第二環形板與所述第一環形板之間的相對位置，使第二環形板的靠近所述抽氣口的部分的徑向寬度大於第二環形板的遠離所述抽氣口的部分的徑向寬度。
9.根據權利要求8所述的腔室裝置，其特徵在於，還包括抽氣腔體，所述抽氣腔體內限定有抽氣腔，所述抽氣腔體與所述腔室本體相連以便所述抽氣腔通過所述抽氣口與所述排氣腔連通。
10.根據權利要求8所述的腔室裝置，其特徵在於，所述抽氣腔體和所述腔室本體一體形成。
11.一種基片處理設備，其特徵在於，包括根據權利要求8-10中任一項所述的腔室裝置。
12.根據權利要求11所述的基片處理設備，其特徵在於，所述基片處理設備為等離子體刻蝕設備。
全文摘要
本發明公開了氣流均衡組件、腔室裝置和基片處理設備。氣流均衡組件，包括具有第一開口的第一環形板，所述第一環形板上設有多個通孔；和具有第二開口的第二環形板，第二環形板可調節地設在第一環形板上以部分地遮蓋第一環形板上的多個通孔，第二環形板的徑向寬度沿第二環形板的周向變化，使第二環形板遮蓋的多個通孔的面積沿第一環形板的周向變化。根據本發明實施例的氣流均衡組件，有利於改善氣體分布的均勻性，可以改善基片的處理均勻性。另外，該結構的氣流均衡組件，結構簡單、易於製備，因此成本較低。此外，針對不同的腔室結構、工藝或是腔室壓力，可以靈活地進行調節。
文檔編號H01L21/67GK103021778SQ20111028184
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優先權日2011年9月21日
發明者譚宗良 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