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1、(10)申请公布号 CN 102424955 A (43)申请公布日 2012.04.25 C N 1 0 2 4 2 4 9 5 5 A *CN102424955A* (21)申请号 201110387800.X (22)申请日 2011.11.29 C23C 16/455(2006.01) H01J 37/305(2006.01) H01J 37/317(2006.01) H01J 37/32(2006.01) (71)申请人中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号 (72)发明人李楠 席峰 李勇滔 张庆钊 夏洋 (74)专利代理机构北京市德权律师事务所 11。
2、302 代理人刘丽君 (54) 发明名称 一种新型匀气结构 (57) 摘要 本发明涉及等离子刻蚀、淀积及中性粒子刻 蚀设备技术领域，具体涉及一种应用于等离子体 或中性粒子刻蚀系统的匀气结构。所述匀气结构 设置在真空腔室的进气管的下方，所述匀气结构 包括匀气筒，所述匀气筒采用中心同轴且相互旋 转的内匀气筒和外匀气筒的双层圆筒状结构，所 述匀气筒的底部为封闭的；所述内匀气筒和所述 外匀气筒上设有匀气孔。本发明在等离子体启辉 条件下，匀气筒和匀气盘呈密封状态，气体密度增 高后容易电离，有利于气体启辉，能够加快启辉速 度，启辉后通过旋转匀气筒的内外筒和匀气盘的 上下层，使匀气孔露出，等离子体随气流通过。
3、匀气 孔对芯片进行刻蚀，提高芯片表面气体的均匀性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102424962 A 1/1页 2 1.一种新型匀气结构，所述匀气结构设置在真空腔室的进气管的下方，其特征在于： 所述匀气结构包括匀气筒，所述匀气筒采用中心同轴且相互旋转的内匀气筒和外匀气筒的 双层圆筒状结构，所述匀气筒的底部为封闭的；所述内匀气筒和所述外匀气筒上设有匀气 孔。 2.如权利要求1所述的新型匀气结构，其特征在于：所述外匀气筒的高度为1 200mm，直径为1100mm，壁厚为110mm，所述。
4、外匀气筒侧壁上的匀气孔的直径为0.1 10mm。 3.如权利要求1所述的新型匀气结构，其特征在于：所述内匀气筒的高度为1 200mm，直径为1100mm，壁厚为110mm，所述内匀气筒侧壁上的匀气孔的直径为0.1 20mm。 4.如权利要求1所述的新型匀气结构，其特征在于：所述外匀气筒侧壁上的匀气孔的 直径小于所述内匀气筒侧壁上的匀气孔的直径。 5.如权利要求1所述的新型匀气结构，其特征在于：所述匀气结构包括匀气盘，所述匀 气盘设置在所述匀气筒下方；所述匀气盘采用中心同轴且相互旋转的上匀气盘和下匀气盘 的双层结构；所述上匀气盘和所述下匀气盘上设有匀气孔。 6.如权利要求5所述的新型匀气结构，其。
5、特征在于：所述上匀气盘的直径为1 5000mm，厚度为1100mm，所述上匀气盘上的匀气孔在所述上匀气盘的直径范围内分布， 所述上匀气盘上的匀气孔的直径为0.110mm。 7.如权利要求5所述的新型匀气结构，其特征在于：所述下匀气盘的直径为1 5000mm，厚度为1100mm，所述下匀气盘上的匀气孔在所述下匀气盘的直径范围内分布， 所述下匀气盘上的匀气孔的直径为0.120mm。 8.如权利要求5所述的新型匀气结构，其特征在于：所述下匀气盘上的匀气孔的直径 大于所述上匀气盘上的匀气孔的直径。 9.如权利要求1所述的新型匀气结构，其特征在于：所述匀气筒和所述匀气盘的材质 为非金属材料，所述非金属材。
6、料为聚四氟、聚碳酸酯、工程塑料、石墨、陶瓷、石英、碳化硼或 碳化硅。 权 利 要 求 书CN 102424955 A CN 102424962 A 1/3页 3 一种新型匀气结构 技术领域 0001 本发明涉及等离子刻蚀、淀积设备、中性粒子刻蚀技术领域，具体涉及一种应用于 等离子体或中性粒子刻蚀系统的匀气结构。 背景技术 0002 在刻蚀和淀积等等离子体工艺中，进气匀气结构，不仅决定工艺气体的压力和流 量分布，对于加载射频启辉生成的等离子体的均匀分布也有很大影响，从而，影响处理芯片 的质量。 0003 在刻蚀工艺中，匀气结构，一般采用进气管直接通入腔室，由于进气管和腔室尺寸 的差别比较大。或者。
7、，在进气管壁上加工一些均匀分布的小孔。进气后，气体的压力和流量 梯度较大。这样，在射频加载后，启辉得到的等离子体均匀一致性难以保证。处理芯片时， 因进气结构匀气效果差，腔室内部水平方向气体分布梯度较大，导致等离子体在芯片表面 的密度分布不均匀，造成刻蚀芯片表面和刻蚀速率的均匀性不一致。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种新型匀气结构，在等离子体或中性粒子刻蚀工艺中实 现气体压力和流量分布均匀，启辉后，确保在处理芯片的表面，得到均匀一致性的等离子 体。 0005 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为： 0006 一种新型匀气结构，所述匀气结构设置在真空腔室的进气管的下方，所述匀气结。
8、 构包括匀气筒，所述匀气筒采用中心同轴且相互旋转的内匀气筒和外匀气筒的双层圆筒状 结构，所述匀气筒的底部为封闭的；所述内匀气筒和所述外匀气筒上设有匀气孔。 0007 上述方案中，所述外匀气筒的高度为1200mm，直径为1100mm，壁厚为1 10mm，所述外匀气筒侧壁上的匀气孔的直径为0.110mm。 0008 上述方案中，所述内匀气筒的高度为1200mm，直径为1100mm，壁厚为1 10mm，所述内匀气筒侧壁上的匀气孔的直径为0.120mm。 0009 上述方案中，所述外匀气筒侧壁上的匀气孔的直径小于所述内匀气筒侧壁上的匀 气孔的直径。 0010 上述方案中，所述匀气结构包括匀气盘，所述匀。
9、气盘设置在所述匀气筒下方；所述 匀气盘采用中心同轴且相互旋转的上匀气盘和下匀气盘的双层结构；所述上匀气盘和所述 下匀气盘上设有匀气孔。 0011 上述方案中，所述上匀气盘的直径为15000mm，厚度为1100mm，所述上匀 气盘上的匀气孔在所述上匀气盘的直径范围内分布，所述上匀气盘上的匀气孔的直径为 0.110mm。 0012 上述方案中，所述下匀气盘的直径为15000mm，厚度为1100mm，所述下匀 气盘上的匀气孔在所述下匀气盘的直径范围内分布，所述下匀气盘上的匀气孔的直径为 说 明 书CN 102424955 A CN 102424962 A 2/3页 4 0.120mm。 0013 上。
10、述方案中，所述下匀气盘上的匀气孔的直径大于所述上匀气盘上的匀气孔的直 径。 0014 上述方案中，所述匀气筒和所述匀气盘的材质为非金属材料，所述非金属材料为 聚四氟、聚碳酸酯、工程塑料、石墨、陶瓷、石英、碳化硼或碳化硅。 0015 与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下： 0016 本发明在等离子体启辉条件下，匀气筒和匀气盘呈密封状态(匀气孔不通)，气体 密度增高后容易电离，有利于气体启辉，能够加快启辉速度，启辉后通过旋转匀气筒的内外 筒和匀气盘的上下层，使匀气孔露出，等离子体随气流通过匀气孔对芯片进行刻蚀，提高芯 片表面气体的均匀性。 附图说明 0017 图1为本发明实施。
11、例提供的匀气结构应用在真空腔室的结构示意图； 0018 图2为本发明实施例中匀气筒的结构示意图； 0019 图3为本发明实施例中外匀气筒的结构示意图； 0020 图4为本发明实施例中内匀气筒的结构示意图； 0021 图5为本发明实施例中匀气盘的结构示意图； 0022 图6为本发明实施例中上匀气盘的结构示意图； 0023 图7为本发明实施例中下匀气盘的结构示意图。 具体实施方式 0024 下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。 0025 如图1所示，本发明实施例提供的匀气结构应用在真空腔室中，匀气结构设置在 腔室上盖7和腔室3组成的反应腔上方，腔室上盖7内侧设有射频电极2；进气管1固。
12、定设 置在腔室上盖7中部，与腔室上盖7法兰密封，密封法兰结构采用橡胶圈密封结构、刀口密 封结构；进气管1末段均匀分布小孔，且进气管1末端延伸至反应腔内的匀气筒4内，匀气 盘5设置在匀气筒4下方；排气口8设置在腔室3下端；芯片放置在反应腔内载片台6上。 匀气筒4和匀气盘5的材质为聚四氟、聚碳酸酯、PE等工程塑料、石墨、陶瓷、石英、碳化硼 或碳化硅等非金属材料。 0026 如图2所示，匀气筒4采用中心同轴且相互旋转的内匀气筒42和外匀气筒41的 双层圆筒状结构，匀气筒4的底部为封闭的；内匀气筒42和外匀气筒41的侧壁上均设有匀 气孔。外匀气筒41的高度为1200mm，直径为1100mm，壁厚为11。
13、0mm，外匀气筒41 侧壁上的匀气孔411的直径为0.110mm。内匀气筒42的高度为1200mm，直径为1 100mm，壁厚为110mm，内匀气筒42侧壁上的匀气孔421的直径为0.120mm。外匀气 筒41上的匀气孔411的直径要小于内匀气筒上的匀气孔421的直径，如图3和图4所示。 0027 匀气盘5设置在匀气筒4下方，匀气盘4采用中心同轴且相互旋转的上匀气盘51 和下匀气盘52的双层结构，如图5所示；上匀气盘51和下匀气盘52上均设有匀气孔。上 匀气盘51的直径为15000mm，厚度为1100mm，上匀气盘51上的匀气孔511在上匀 气盘51的直径范围内分布，上匀气盘51上的匀气孔51。
14、1的直径为0.110mm。下匀气盘 说 明 书CN 102424955 A CN 102424962 A 3/3页 5 52的直径为15000mm，厚度为1100mm，下匀气盘52上的匀气孔521在下匀气盘的直 径范围内分布，下匀气盘52上的匀气孔521的直径为0.120mm。下匀气盘52的匀气孔 521的直径要大于上匀气盘51的匀气孔511的直径，如图6和图7所示。 0028 分布匀气孔的匀气筒4和匀气盘5，使在工艺腔室的气体流量和密度趋于均匀一 致。在刻蚀工艺过程中，到达载片台6上芯片表面的气体流量和密封分布趋于均匀，有利于 等离子体的均匀一致，确保刻蚀芯片的均匀性。 0029 本发明在工。
15、作时，匀气筒4和匀气盘5先处于密闭状态，工艺气体由进气管1进入 反应腔室上方，到达匀气筒4，进行启辉。等离子体启辉后，通过控制外匀气筒41和内匀气 筒42的角度，匀气孔411和匀气孔421连通，气体分流9通过匀气孔进入匀气盘5上方密 闭空间，旋转下匀气盘52，使之和上匀气盘51呈一定的角度，使匀气孔511和匀气孔521连 通，气体再到达载片台6上部；最后反应生成物和部分工艺气体汇流10从排气口8流出。 0030 本发明有利于反应腔室内气流密度均匀一致，在等离子体启辉条件下，匀气筒和 匀气盘呈密封状态，气体密度增高容易电离，有利于气体启辉，能够加快启辉速度，启辉后， 通过旋转匀气筒的内外筒和匀气。
16、盘的上下层，使匀气孔露出，等离子体随气流通过匀气孔 对芯片进行刻蚀，提高芯片表面气体的均匀性。 0031 本发明实施例不仅用于等离子体刻蚀系统，还可以应用于中性粒子刻蚀系统的。 0032 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 102424955 A CN 102424962 A 1/3页 6 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102424955 A CN 102424962 A 2/3页 7 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102424955 A CN 102424962 A 3/3页 8 图7 说 明 书 附 图CN 102424955 A 。