[发明专利]一种改善反应过程中反射功率稳定性的等离子体发生装置

说明书

本发明属于半导体薄膜沉积技术领域，具体提供了一种改善反应过程中反射功率稳定性的等离子体发生装置，通过优化挡板结构来确保了等离子体发生装置的上极板喷淋头、挡板和腔体上板之间的等势体；该发明还通过优化等离子体发生装置下极板加热盘上的晶圆支撑装置的材质，将铝制加热盘外缘镶嵌陶瓷环的普通陶瓷材质改为特殊改性过后的LLT陶瓷，能更大程度的降低非晶碳膜沉积过程带电荷在边缘聚集过多而引起放电的几率。通过优化上下极板相应的结构或材质，从而确保了两极板之间等离子体稳定性，进而确保了薄膜沉积过程中腔体反射功率的稳定性，有效提高了工艺稳定性。

技术领域

本发明属于半导体薄膜沉积技术领域，具体提供了一种改善反应过程中反射功率稳定性的等离子体发生装置。

背景技术

使用现有机台沉积非晶碳膜时，需要很大的射频输入功率，其值约在1500W-2500W之间。现有机台的等离子体发生装置的上极喷淋头通过螺钉和腔体上盖板连接，且在两者之间有调节压力，传输气态源的挡板。如果三者之间不是等势体，不仅会影响射频的稳定性，严重时还会在三者之间引起自发放电。另外，在非晶碳膜的沉积腔室内，高浓度的含碳气体会使电荷密度短时间内累积。如果不及时得到疏散，容易发生自发放电。现有机台的等离子体发生装置的下极板加热盘和放置在其上的晶圆支撑装置内径在沉积温度下(400℃左右)之间有较小的间距，约0.825mm～0.925mm。间隙之间的电荷如何得不到及时疏散，极易发生自发放电，不仅会对晶圆侧壁、加热盘和晶圆支撑装置造成硬件损伤，还会引发粒子问题。

发明内容

为了解决上述问题之一，本发明提供了一种改善反应过程中反射功率稳定性的等离子体发生装置，包括一反应腔室，该腔室内设有上下极板；所述上极板由上至下依次设有腔体上盖板、挡板及喷淋头；挡板与喷淋头均与上盖板连接；所述的下极板包括载物台，载物台上设有晶圆支撑装置；

该支撑装置为环形状，内侧具有凹台阶，该凹台阶半径及晶圆半径差值d在1.65mm～1.85mm。

进一步地，薄膜是含碳的陶瓷薄膜。

进一步地，所述挡板直径为336mm，上面设有呈三角形阵列分布的通孔，该孔径不超过3mm。

进一步地，所述挡板的三角形排列的重复单元边长不小于10mm，通孔直径1mm。

进一步地，所述的挡板与腔体盖板多处偶接，且挡板边缘处通过垫片加固与腔体上盖板的连接。

进一步地，所述的喷淋头中心处为向下凹进设计，边缘处与腔体上盖板偶接。

进一步地，所述的挡板与喷淋头之间的间距为10-15mm。

进一步地，所述支撑装置是由具有改善介电性能的材料制成。

进一步地，所述支撑装置为LLT陶瓷。

进一步地，该发生装置基于粗真空运行环境，温度低于400度。

本发明的优势在于通过优化挡板结构来确保了等离子体发生装置的上极板喷淋头、挡板和腔体上板之间的等势体；该发明还通过优化等离子体发生装置下极板加热盘上的晶圆支撑装置的材质，将铝制加热盘外缘镶嵌陶瓷环的陶瓷材质改为LLT陶瓷，能更大程度的降低非晶碳膜沉积过程带电荷在边缘聚集过多而引起放电的几率。通过优化上下极板相应的结构或材质，从而确保了两极板之间等离子体稳定性，进而确保了薄膜沉积过程中腔体反射功率的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为挡板的俯视结构示意图；

图3为图1中下极板结构示意图；

图4为图1中上极板立体结构示意图；

图5为使用该等离子体发生装置前后反射功率变化图；

具体实施方式