[发明专利]一种实现均匀排气的等离子体处理设备

说明书

本发明公开了一种实现均匀排气的等离子体处理设备，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，所述每个等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，所述每个等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应所述排气泵上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，所述第二区域的导流主体厚度大于所述第一区域的导流主体厚度，使得气体在经过所述第一区域内的气体通道时所用的时间大于气体经过所述第二区域内的气体通道时所用的时间。实现将用过的反应气体及副产品气体均匀的排出反应腔，保证等离子体处理区域内气流分布的均匀性。

技术领域

本发明涉及制造半导体器件，尤其涉及一种等离子体处理过程中的气体导流技术及其所应用的反应腔装置。

背景技术

在利用反应气体处理半导体基片的设备中，如等离子体刻蚀设备中，反应气体在反应腔内解离成等离子体对半导体基片进行工艺处理，随着半导体基片的尺寸逐渐变大，处理工艺的精度要求不断提高，半导体基片处理的均匀程度成为衡量一台半导体设备合格与否的关键参数。

半导体设备具有复杂的内部环境，为了提高基片处理的效率，可以在一台处理设备上设置至少两个反应腔，每个反应腔内至少包括一由反应腔外壁71围成的反应腔70，反应腔内设置一支撑基片的基座30，该基座具有温度调节功能；进气元件20，控制反应气体进入反应腔内，外部射频源50，提供将反应气体解离为等离子体的能量；排气装置40，将反应副产物排出反应腔同时维持反应腔内压力。上述部件都会影响半导体基片处理结果的均匀性的。其中，控制基座的调温功能，进气元件的均匀进气及外部射频源在反应腔内均匀的电场分布均可以有效的调节半导体基片的刻蚀均匀性，然而排气装置的排气均匀性同样可以对半导体基片的刻蚀均匀性结果产生显著影响却往往被人忽略。

现有半导体设备中，为了维持反应腔内的气压均衡，在反应腔的下游位置通常设置一等离子体约束装置10，该气体限制装置可以容许气体的反应副产物排出反应腔，同时将反应腔中的等离子体限制在等离子体的工作区域。气体限制装置通常环绕所述基座设置，包括一主体及若干贯穿所述主体的孔或槽通道，以实现气体副产物的排出。一排气装置40位于两个反应腔内的等离子体约束装置10的相邻区域下方，等离子体约束装置10与排气装置40之间的区域为排气区域，排气区域环绕在位于反应腔中心位置的基座外围。通常具有两个反应腔的等离子体处理设备为了保证不同反应腔内处理工艺的同步运行，多个反应腔的排气区域往往设置为流体连通，并且与所述共同的排气装置40流体连通。因此排气装置只能设置在两反应腔相邻侧壁下方，通过一开口45实现反应腔与排气装置40的连通，这势必导致不同位置的等离子体约束装置10到排气装置40的路径长短不同，导致不同等离子体约束装置10下方的压力不同，进而影响半导体基片表面气体分布的均匀度，降低半导体基片的合格率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现均匀排气的等离子体处理设备，包括多个相邻排列的等离子体处理腔室及一共享的排气泵，所述每个等离子体处理腔室内设置一用于支撑基片的基座，所述每个等离子体处理腔室内环绕所述基座的外围设置一等离子体约束装置，每个所述等离子体约束装置下方设有排气区域；所述等离子体约束装置包括一导流主体和设置在所述导流主体上的若干气体通道，用于将气体排放至排气区域，所述多个等离子体处理腔室的排气区域至少部分相互邻近并且相互流体连通，以构成一相邻排气区域，所述共享的排气泵设置于所述相邻排气区域的下方，并同时与所述每一个等离子体处理腔室的排气区域相互流体连通；每个所述等离子体约束装置包括第一区域和第二区域，所述第一区域为对应位于所述相邻排气区域上方的区域，所述第二区域为除所述第一区域之外的区域，所述第一区域和第二区域气体通道在贯穿所述导流主体的上下表面的方向上为长直通道，所述第二区域的导流主体厚度大于所述第一区域的导流主体厚度，使得气体在经过所述第一区域内的气体通道时所用的时间大于气体经过所述第二区域内的气体通道时所用的时间。

优选的，所述气体通道为环形槽状气体通道，所述导流主体包括若干同心圆环和将所述若干同心圆环连接的连接架。