[发明专利]等离子体处理装置及氦气管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工制造设备，更具体地说，涉及一种等离子体处理装置及氦气管。

背景技术

半导体加工领域的等离子体处理工艺是在一反应腔室中进行，反应腔室底部和顶部分别设置有下电极和上电极，下电极连接至少一射频电源，上电极接地，视频电源在上、下电极之间施加射频功率使反应腔室中形成射频电场，向反应腔室中导入由多种原料气体混合成的制程气体后，制程气体在射频电场的作用下电离产生等离子体，并与待加工的晶圆进行等离子体反应。

晶圆由静电卡盘（Electro Static Chuck，简称ESC）来固定、支撑。静电卡盘设置于反应腔室中，其采用静电引力的方式，而非机械方式来吸附晶片。

在等离子体处理工艺中，为防止晶圆过热，常采用氦气来通入静电卡盘与晶圆之间，以带走晶圆上的热量。

如图1所示，现有技术中一等离子体处理装置包括反应腔室、静电卡盘10、连接盘20和氦气管30，静电卡盘10表面为一绝缘层，其内部铺设有一直流电极11，通过外接一直流电源12，而产生静电吸附力，将待处理晶圆40吸附于静电卡盘10上表面，静电卡盘10还设有自底部贯通至顶部的气体通道；连接盘20位于静电卡盘10下方，其内部铺设有下电极21，其通过一射频匹配装置22连接到一射频电源23上，向反应腔室中施加射频功率，反应腔室中的制程气体在射频功率作用下转变为等离子体，与晶圆40进行等离子体反应，连接盘20也设有自底部贯通至顶部的气体通道并与静电卡盘10中的气体通道连通，此外，连接盘20中还可能设有冷却液流道与传感器等。氦气管30内部通有氦气，其从反应腔室底面50伸入，与连接盘20中的气体通道连通，从而可将氦气通入到静电卡盘10与晶圆40之间，用来带走晶圆40上的热量。

上述等离子体处理装置中，氦气管30在反应腔室底面50与连接盘20底面之间的一段管路直接处于射频功率的作用下，其内部的氦气在射频功率作用下会电离或被击穿而产生等离子体，等离子体与氦气管30的管壁材料发生反应，对管壁产生了腐蚀效果，同时，还在氦气管中产生了一些杂质颗粒，可能给晶圆带来污染。

因此，避免氦气管中的氦气在射频功率的作用下被击穿而产生等离子体，是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体处理装置，其采用的氦气管具有防止氦气被击穿的结构。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种等离子体处理装置，用于对放置于反应腔室中的晶圆进行等离子体处理工艺，包括：一连接盘，位于反应腔室下部，其包括第一气体通道，第一气体通道自连接盘底部贯穿至顶部；一静电卡盘，设置于连接盘之上，其包括第二气体通道和一直流电极，第二气体通道自静电卡盘底部贯穿至顶部并与第一气体通道连通，直流电极外接一直流电源将晶圆吸附于静电卡盘上表面；一氦气管，其一端外接一氦气源，另一端自反应腔室底面伸入与连接盘底面连接，并与第一气体通道连通，用于向静电卡盘与晶圆之间通入氦气；一下电极，设置于连接盘之中，其外接一射频电源，用于向反应腔室施加射频功率；其中，氦气管至少在位于反应腔室底面与连接盘底面之间的一部内设有多个支管，支管沿氦气管长度方向延伸。

优选地，氦气自如下通路中的至少一种通入静电卡盘与晶圆之间：至少一支管内部；支管之间的间隙；以及支管与氦气管内壁之间的间隙。

优选地，氦气管内氦气的间隙距离为0.5mm-1.5mm，氦气气压为10-30Torr。

优选地，氦气自至少一支管内部通入静电卡盘与晶圆之间，氦气管的内径为0.5-1cm，支管的内径为0.5-1.5mm。

优选地，支管的数目为2至10根。

优选地，各支管内径相同，均匀分布于氦气管中。

优选地，支管管壁厚度为0.1-0.5mm。

本发明还公开了一种氦气管，与等离子体反应腔室配合使用，反应腔室下部设有一连接盘，连接盘之上设有一静电卡盘用于吸附晶圆，氦气管自反应腔室底面伸入与连接盘底面连接，并通过连接盘与静电卡盘中的气体通道向静电卡盘与晶圆之间通入氦气，其中，氦气管至少在位于反应腔室底面与连接盘底面之间的一部内设有多个支管，支管沿氦气管长度方向延伸。