[发明专利]提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应室，特别是涉及一种应用于材料表面改性及表面处理的射频等离子体反应室。

背景技术

射频感应耦合等离子体放电可以产生具有化学活性的原子、分子基团及离子等，所以被广泛应用于材料表面改性及表面处理等领域。对于全球的芯片生产制造工艺来讲，等离子体处理技术起着极为重要的作用，尤其是在超大规模集成电路制造工艺中，有着近三分之一的工序是借助等离子体加工技术来完成的，如等离子体清洗、等离子体刻蚀、等离子体镀膜、等离子体去胶等等。近年来，随着芯片加工工艺的发展，为了提高效率和节约成本，刻蚀晶片的直径越来越大，因此要求等离子体工艺腔室直径也越来越大，如晶片直径从10cm到20cm，再到30cm(目前主流设备制造商生产的晶片为30cm)，再到45cm的直径，而刻蚀机的等离子体反应室的直径要大于晶片直径。但是随着腔室直径的增大，在柱面线圈射频感性耦合等离子体源中，当腔室直径较大时，如直径达30cm及45cm等，等离子体的密度在径向上很难保证均匀性，尤其是出现了中心低，周边高的密度分布趋势。而等离子体密度的不均匀性，将导致使用该设备生产的晶片是废品。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，以解决上述现有技术存在的问题，其可以提高腔室内中心区域的等离子体密度，从而提高等离子体的径向均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，包括金属真空腔室、若干个依次同轴设置、直径不同的石英介质桶，最上端的所述石英介质桶上端密封，最下端的所述石英介质桶和所述金属真空腔室连通，相邻两所述石英介质桶之间相互连通，每个石英介质桶外均缠绕有射频线圈，每个石英介质桶及射频线圈外均设置有屏蔽室，每相邻两石英介质桶之间相互屏蔽隔离，所述每个石英介质桶上均设置有进气口，所述金属真空腔室底部设置出气口。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述石英介质桶为两个，下方的石英介质桶顶部固定有第一金属盖板，上方的石英介质桶固定于所述第一金属盖板上，所述第一金属盖板和上方的石英介质桶之间、下方的石英介质桶之间分别通过密封法兰相互密封，下方的石英介质桶上的进气口开在所述第一金属盖板上。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，上方的石英介质桶顶部通过第二金属盖板密封，上方的石英介质桶上的进气口开在所述第二金属盖板的中心，所述第二金属盖板和上方的石英介质桶之间通过密封法兰相互密封。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述下方的石英介质桶底部固定有第三金属盖板，所述下方的石英介质桶和所述第三金属盖板之间通过密封法兰相互密封。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述金属真空腔室顶部和所述第三金属盖板之间相互密封。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述第三金属盖板上设置有连通所述金属真空腔室内腔的进气口。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述金属真空腔室侧壁上开有若干个观察窗，每个观察窗上分别设置有一连接法兰。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述下方的石英介质桶和上方的石英介质桶之间通过金属屏蔽隔层相互屏蔽隔离。

本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，其中，所述下方的石英介质桶内径为30-60cm、高度为10-30cm、壁厚1-2cm，所述上方的石英介质桶内径为3-10cm、高度为10-20cm、壁厚0.5-1cm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：由于本发明提高等离子体径向均匀性的等离子体腔室，包括金属真空腔室及若干个依次同轴设置、直径不同的石英介质桶，每个石英介质桶外均缠绕有射频线圈，每个石英介质桶上均设置有进气口，因此通过调节加在各射频线圈上的射频功率源的功率大小，以及控制各进气口之间的工作气体流量大小提高腔室内中心区域的等离子体密度，使得等离子体密度在石英介质桶中具有很好的径向均匀性。由于各射频线圈的射频功率输入不同，在各石英介质桶中气体的被电离率不一样，因此通过改变气体的流速，可以调节气体的电离率，从而改变等离子体中原子、分子、正离子、负离子的比值。

另外，由于第三金属盖板上设置有连通金属真空腔室内腔的进气口，因此通过该进气口进入金属真空腔室内腔的空气和电离产生的等离子体相互碰撞，可使电离产生的等离子体更均匀并且温度降低。

附图说明