[发明专利]一种腔室的衬

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种用于半导体加工/处理工艺中的腔室的衬。 

背景技术

众所周知，半导体制造技术包括金属、介质及其他半导体材料的沉积、上述材料的刻蚀以及光阻掩膜层的去除等工艺。其中，刻蚀工艺包括栅刻蚀、介质刻蚀以及金属刻蚀等，在这些刻蚀工艺中广泛采用了等离子体刻蚀技术。 

上述半导体制造和处理过程通常需要在半导体处理室中进行。典型的半导体处理室包括腔室、等离子体产生与控制装置、工艺气体输送装置、用于硅片固定的硅片卡盘以及工艺组件。其中，工艺组件用于控制及限定气体流动和等离子体的存在区域，以及避免刻蚀产物吸附沉积在不易进行拆装清洗的腔室内壁等。 

在低压下，反应气体受射频功率的激发，产生电离形成等离子体，等离子体由带电的电子和离子组成。处理室腔室中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量而形成大量的活性反应基团。活性反应基团与被刻蚀物质表面产生化学反应并形成挥发性的反应生成物。最终，该反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。 

进入处理室腔室的工艺气体被激发而产生等离子体，以刻蚀晶片表面的材质。然而，若上述工艺气体在处理室腔室内部分布不均匀，将导致在腔室内部的晶片表面上的刻蚀速率有较大变化，并影响刻蚀均匀性。特别是，目前晶片的尺寸逐渐增大，已从100mm增加到300mm，相应地，处理室腔室的体积也随之不断增大。这样便使得在处理室腔室内提供均匀的气体分布变得更加困难。 

通常，从晶片的中央到其边缘处的刻蚀速率和均匀性有很大变化的主要原因之一，就是工艺气体在处理室腔室内部分布不均匀。而且，大量的生产/研发数据表明，在半导体制造工艺过程中，实现硅片表面均匀稳定的气流分布是实现稳定的气态等离子技术的一个关键要素。 

在半导体制造工艺过程中，在处理室腔室内实施等离子体刻蚀等加工/处理工艺一段时间之后，因刻蚀产物吸附沉积而会在处理室的壁上生成薄膜。这种薄膜累积物至少可以造成下述两方面问题之一：第一，该薄膜可使壁面剥落，并且剥落物的颗粒会渗入到处理室内，进而影响加工/处理的结果。而且，随着集成度的提高以及半导体器件尺寸的不断减小，加工/处理工艺中已经越来越难以允许这样的颗粒存在。第二，该薄膜可改变射频接地路径，并因此影响所获得的晶片等被加工器件的质量。可见，这两方面的问题都将影响半导体器件的加工/处理结果。 

鉴于此，必须采取措施来避免在处理室的壁面上生成上述薄膜累积物，或者及时清除该薄膜累积物。现有技术中提供了一种湿式清洁处理方式，也就是采用物理方法擦净处理室的壁面，以去除其上的薄膜累积物。 

然而，上述湿式清洁处理方式在半导体的商业制造中并不是首选的。这是因为这种方式需要离线处理，并因此而降低产量。 

为此，人们又尝试采用其他方法来避免在处理室的壁面上生成上述薄膜累积物。例如，人们为处理室的壁面设置内衬，以此来保护处理室的壁面。这样，当该内衬上沉积有薄膜累积物时，可以在最短的停工时间内替换和清洗内衬，从而避免长时间离线处理，由此确保该处理室进行连续有效的生产，而不致降低产量。 

图1就示出了这样一种半导体处理室所采用的内衬。该内衬为公开号为CN1333917、发明名称为“一种用于半导体制造的处理室和用于半导体处理室的室衬”的中国专利所公开。该内衬包括具有多个孔隙128的等离子约束屏116c，外侧壁116b从等离子约束屏116c向上延伸。外法兰116a从外侧壁116b向外延伸使得外法兰116a延伸至室外并伸入大气压力下的空间。此外，该内衬还包括从等离子约束屏116c向上延伸的内侧壁116d。等离子约束屏116c、内及外侧壁(分别为116d及116b)和外法兰116a最好互相联成一整体。

尽管上述中国专利所述的内衬能够减少甚至避免在处理室的内壁上生成薄膜累积物，进而有效保护处理室的内壁并减少颗粒污染，但是其存在下述缺陷：其一，这种内衬结构保护的范围过窄，无法有效地保护石英窗以下的调整支架以及屏蔽板以下的抽气腔室，无法最大程度的避免颗粒的产生，从而造成晶片上的污染；其二，这种内衬结构所提供的处理室腔室内的流场，尤其是硅片表面的流场的均匀性也有一定的局限性，从而限制了硅片表面流场均匀性的进一步提高；其三，更为重要的是，这种结构的内衬只适用于下抽型或者侧下抽型半导体处理室，而不适用于侧抽型半导体处理室。 

发明内容