[发明专利]一种电感耦合等离子体刻蚀设备

说明书

本发明公开了一种电感耦合等离子体刻蚀设备，包括反应腔室，还包括快速无扰动气体注入装置和尾气处理装置，所述快速无扰动气体注入装置包括相互独立的刻蚀气体注入组件和侧壁沉积气体注入组件，所述刻蚀气体注入组件和所述侧壁沉积气体注入组件均包括进气管和两路注入管，所述进气管通过一路所述注入管与所述反应腔室连通，并通过另一路注入管与所述尾气处理装置连通。本发明具有结构简单、切换速度快、反应腔室内压力稳定等优点。

技术领域

本发明涉及等半导体制造设备，尤其涉及一种电感耦合等离子体（ICP，InductiveCoupled Plasma Emission Spectrometer）刻蚀设备。

背景技术

在半导体制造设备领域，作为在半导体晶片的基板上进行成膜处理或者蚀刻处理的装置，一般使用电感耦合等离子体(ICP) 的等离子体处理装置。具体深反应离子刻蚀方法通常采用刻蚀和侧壁沉积保护循环交替进行，经多次循环交替刻蚀实现深硅刻蚀。这种方法中刻蚀和侧壁沉积的时间都很短，最多十几秒钟，有的工艺甚至更短以获得较好的工艺效果，这就要求刻蚀和侧壁沉积的工艺气体应进行快速切换。如附图1所示，现有的ICP刻蚀设备是将刻蚀和侧壁沉积工艺气体汇集到一根管道，然后从反应室顶部中心注入反应腔室，这样很难保证工艺气体之间的快速切换，且由于刻蚀气体和侧壁沉积气体的分子量不同、在等离子体状态下的解离程度不同等原因，在刻蚀气体和侧壁沉积气体进入反应腔室的瞬间会引起反应腔室压力的变化。这种压力的变化会导致工艺结果的不稳定，引起刻蚀形状不够均匀，侧壁不够光滑等问题。

此外，现有的ICP设备由于工艺气体从反应腔室顶部的中心注入，很难实现气体在反应腔体内快速散开形成均匀的等离子体，也容易导致刻蚀不均匀。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、切换速度快、反应腔室内压力稳定的电感耦合等离子体刻蚀设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电感耦合等离子体刻蚀设备，包括反应腔室，还包括快速无扰动气体注入装置和尾气处理装置，所述快速无扰动气体注入装置包括相互独立的刻蚀气体注入组件和侧壁沉积气体注入组件，所述刻蚀气体注入组件和所述侧壁沉积气体注入组件均包括进气管和两路注入管，所述进气管通过一路所述注入管与所述反应腔室连通，并通过另一路注入管与所述尾气处理装置连通。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述进气管上设有流量控制阀和第一开关阀，所述注入管上设有第二开关阀。

所述流量控制阀为质量流量控制器，所述第一开关阀和所述第二开关阀均为气动阀。

所述反应腔室的顶部设有匀流顶盖，所述匀流顶盖上设有第一导流环、一对第一连接管及多条第一导流槽，一对第一连接管对称布置于所述第一导流环两侧，刻蚀气体注入组件的注入管通过一对第一连接管与第一导流环连通，多条第一导流槽平行等距布置于第一导流环内且各第一导流槽两端均与第一导流环连通，各第一导流槽底部开设有多个第一进气孔，多个所述第一进气孔沿第一导流槽长度方向均匀布置。

所述匀流顶盖上还设有第二导流环、一对第二连接管及多条第二导流槽，一对第二连接管对称布置于所述第二导流环两侧，侧壁沉积气体注入组件的注入管通过一对第二连接管与第二导流环连通，多条第二导流槽平行等距布置于第二导流环内且各第二导流槽两端均与第二导流环连通，各第二导流槽底部开设有多个第二进气孔，多个所述第二进气孔沿第二导流槽长度方向均匀布置。

所述第一导流环和所述第一导流槽设于所述匀流顶盖上部，所述第二导流环和所述第二导流槽设于所述匀流顶盖底面，所述匀流顶盖底面与所述第二导流槽对应处设有朝下布置的凸起，所述第二进气孔设于所述凸起上。

多条所述第一导流槽和多条所述第二导流槽依次间隔布置。

所述匀流顶盖为上中下三层结构。