一種搖擺式等離子體約束裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種搖擺式等離子體約束裝置，設置在等離子體刻蝕設備反應腔內(nèi)，其特點是，該搖擺式等離子體約束裝置包括：設置在靜電夾盤外圍到反應腔的腔壁之間的環(huán)狀支架，設置在環(huán)狀支架上的多組擺動機構(gòu)；反應腔內(nèi)的等離子體被運動的多組擺動機構(gòu)攪動而形成渦流，來清洗反應腔。每組擺動機構(gòu)還包含：葉片和沿環(huán)狀支架的徑向穿過所述葉片的轉(zhuǎn)動軸；其中所述的轉(zhuǎn)動軸一端與環(huán)狀支架靠近靜電夾盤的一側(cè)連接，其另一端與環(huán)狀支架靠近腔壁的一側(cè)連接；葉片能夠在轉(zhuǎn)動軸上擺動或旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能夠提高等離子體與難清潔部位沉積的聚合物的反應幾率，從而提高對難清潔部位沉積的聚合物的清洗能力。
【專利說明】一種搖擺式等離子體約束裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種等離子體刻蝕設備反應腔清洗裝置，尤其涉及一種搖擺式等離子體約束裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如附圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)的一種等離子體刻蝕設備，其反應腔9設置有包覆內(nèi)部工作空間的腔壁2，腔壁2內(nèi)設置有上電極組件3、下電極組件4，上電極組件3包含設置在反應腔9頂部內(nèi)壁上的加熱器31、氣體噴頭32，以及設置在氣體噴頭32周圍的可動限制環(huán)34 ;下電極組件4設置在上電極組件3下方，包含靜電夾盤41、依次設置在靜電夾盤41周圍的聚焦環(huán)42、覆蓋環(huán)43 ;在覆蓋環(huán)43下方靜電夾盤41周圍還套置有約束環(huán)5，反應腔9外設置有排氣泵6。下電極組件4與等離子體刻蝕設備的射頻電源相連接，由氣體噴頭32輸入反應腔9內(nèi)的氣體在上電極3與下電極4之間被電離為等離子體71，反應之后等離子體71通過約束環(huán)5后中和為氣體72被排氣泵6排出反應腔9外。
[0003]等離子體刻蝕設備在進行刻蝕的過程中，等離子體與晶片發(fā)生反應，刻蝕反應生成的聚合物易沉積在等離子體刻蝕設備反應腔內(nèi)壁上，影響刻蝕，污染晶片，因此需要對等離子體刻蝕設備反應腔進行清洗?，F(xiàn)有技術(shù)的反應腔清洗方法通常使用干法清洗，從氣體噴頭32輸入具有清潔能力的氣體，氣體被電離為等離子體71后與沉積在反應腔內(nèi)壁上的聚合物8發(fā)生化學反應，從而清除掉沉積的聚合物8并使反應產(chǎn)物隨氣體排出反應腔9?，F(xiàn)有的刻蝕設備和清洗方法存在以下問題：由于覆蓋環(huán)43、可動限制環(huán)34為非導電結(jié)構(gòu)且位于上電極、下電極的邊緣角落部位，這些位置電場比較弱，刻蝕時沉積在這些位置的聚合物8比較多，并且清洗時這些部位的等離子體密度比較低，化學反應比較弱，沉積的聚合物8比較難以清洗掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種搖擺式等離子體約束裝置，能夠使等離子體刻蝕設備反應腔內(nèi)的等離子體形成渦流，提高等離子體與難清潔部位沉積的聚合物的反應幾率，從而提高對難清潔部位沉積的聚合物的清洗能力。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種搖擺式等離子體約束裝置，設置在等離子體刻蝕設備的反應腔內(nèi)，所述等離子體刻蝕設備通過靜電夾盤上方設置的氣體噴頭將氣體引入反應腔內(nèi)以形成該氣體的等離子體，其特點是，所述搖擺式等離子體約束裝置包括：設置在靜電夾盤外圍到反應腔的腔壁之間的環(huán)狀支架，設置在環(huán)狀支架上的多組擺動機構(gòu)；反應腔內(nèi)的等離子體被運動的多組擺動機構(gòu)攪動而形成渦流，來清洗反應腔。
[0006]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，每組所述擺動機構(gòu)還包含：葉片和沿環(huán)狀支架的徑向穿過所述葉片的轉(zhuǎn)動軸；其中所述的轉(zhuǎn)動軸一端與環(huán)狀支架靠近靜電夾盤的一側(cè)連接，其另一端與環(huán)狀支架靠近腔壁的一側(cè)連接。[0007]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，多組所述的擺動機構(gòu)與靜電夾盤和反應腔的腔壁之間分別設有間隙，各擺動機構(gòu)有足夠的空間進行運動而不會碰撞到靜電夾盤和腔壁。
[0008]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，所述葉片為弧形葉片；每組所述擺動機構(gòu)包含多片弧形葉片；該多片弧形葉片垂直于環(huán)狀支架的徑向，并間隔排列組成扇環(huán)狀的葉片組，相鄰的弧形葉片之間形成間隙供氣體通過。
[0009]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，多組所述葉片組均勻分布在環(huán)狀支架的圓周上，相鄰的兩組擺動機構(gòu)之間設有間隙。
[0010]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，所述的葉片組與轉(zhuǎn)動軸活動連接，并在轉(zhuǎn)動軸上沿環(huán)狀支架的徑向來回擺動，不斷改變?nèi)~片組中各個弧形葉片與轉(zhuǎn)動軸之間的夾角。
[0011]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，每組所述擺動機構(gòu)包含一個葉片；各個葉片間隔設置在環(huán)狀支架的圓周上，并沿環(huán)狀支架的徑向放射狀排列；相鄰的葉片之間形成間隙供氣體通過。
[0012]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，各個所述的葉片分別繞各轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，所述的多組擺動機構(gòu)與環(huán)狀支架一起繞環(huán)狀支架的中心旋轉(zhuǎn)。
[0014]上述的搖擺式等離子體約束裝置，其特點是，所述的搖擺式等離子體約束裝置由金屬材料制成。
[0015]本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明一種搖擺式等離子體約束裝置由于包含多組擺動機構(gòu)，每組擺動機構(gòu)包含葉片和轉(zhuǎn)動軸，葉片在外部機構(gòu)的驅(qū)動下在軸上往復運動或靜止，從而多組擺動機構(gòu)能夠在等離子體刻蝕設備反應腔清洗作業(yè)中往復運動攪動反應腔內(nèi)的具有清潔能力的等離子體使之形成渦流，混亂的等離子體渦流劇烈運動，接觸到反應腔內(nèi)難清洗到的部位的幾率增加，增加了難清洗部位表面沉積的聚合物與等離子體反應的幾率，從而提高對難清潔部位沉積的聚合物的清洗能力，在刻蝕作業(yè)時處于靜止狀態(tài)又保證了刻蝕工作的等離子體處于穩(wěn)定狀態(tài)，使得刻蝕過程均勻穩(wěn)定進行；本發(fā)明能夠在刻蝕過程中將工作的等離子體約束在反應腔內(nèi)搖擺式等離子體約束裝置的上方，與反應腔內(nèi)下部空間分離，使得刻蝕過程穩(wěn)定進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)等離子體刻蝕設備的反應腔結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明搖擺式等離子體約束裝置設置在等離子體刻蝕設備的反應腔內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明搖擺式等離子體約束裝置實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明搖擺式等離子體約束裝置實施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明搖擺式等離子體約束裝置實施例一的洗清過程工作原理圖；
圖6為本發(fā)明搖擺式等離子體約束裝置實施例一的洗清過程工作原理圖?！揪唧w實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。
[0018]如附圖2所示，一種等離子體刻蝕設備，其反應腔9設置有包覆內(nèi)部工作空間的腔壁2，腔壁2內(nèi)設置有上電極組件3、下電極組件4，上電極組件3包含設置在反應腔9頂部內(nèi)壁上的加熱器31、氣體噴頭32，以及設置在氣體噴頭32周圍的可動限制環(huán)34 ;下電極組件4設置在上電極組件3下方，包含靜電夾盤41、依次設置在靜電夾盤41周圍的聚焦環(huán)42、覆蓋環(huán)43，下電極組件4與等離子體刻蝕設備的射頻電源相連接；反應腔9外設置有排氣泵6。配合參閱附圖3和附圖4所示，本發(fā)明一種搖擺式等離子體約束裝置I設置在等離子體刻蝕設備反應腔9內(nèi)，包括：設置在靜電夾盤41的外圍到反應腔9的腔壁2之間的環(huán)狀支架11，設置在環(huán)狀支架11上的多組擺動機構(gòu)12。附圖2中由氣體噴頭32輸入反應腔9內(nèi)的氣體在上電極3與下電極4之間被電離為等離子體71，等離子體71被運動的多組擺動機構(gòu)12攪動而形成渦流，清洗反應腔9，反應之后等離子體71通過搖擺式等離子體約束裝置I后中和為氣體72被排氣泵6排出反應腔9外。圖中寬箭頭表示氣體的流動方向，黑色箭頭表示搖擺式等離子體約束裝置I的運動方向。
[0019]每組擺動機構(gòu)12還包含：葉片13和沿環(huán)狀支架11的徑向穿過葉片13的轉(zhuǎn)動軸14 ;其中轉(zhuǎn)動軸14 一端與環(huán)狀支架11靠近靜電夾盤41的一側(cè)連接，其另一端與環(huán)狀支架11靠近腔壁2的一側(cè)連接。多組擺動機構(gòu)12與靜電夾盤41和反應腔9的腔壁2之間分別設有間隙，各擺動機構(gòu)12有足夠的空間進行運動而不會碰撞到靜電夾盤41和腔壁2。
[0020]本發(fā)明有多種實施例。
[0021]參閱附圖3所示，其中第一種實施例，葉片13為弧形葉片，每組擺動機構(gòu)12包含多片弧形葉片。該多片弧形葉片垂直于環(huán)狀支架11的徑向，并間隔排列組成扇環(huán)狀的葉片組15，相鄰的弧形葉片之間形成間隙供氣體通過。葉片組15均勻分布在環(huán)狀支架11的圓周上，相鄰的兩組擺動機構(gòu)12之間設有間隙。葉片組15與轉(zhuǎn)動軸14活動連接，并能夠在外部機構(gòu)的驅(qū)動下在轉(zhuǎn)動軸14上沿環(huán)狀支架11的徑向來回擺動，不斷改變?nèi)~片組15中各個弧形葉片與轉(zhuǎn)動軸14之間的夾角。
[0022]參閱附圖4所示，其中第二種實施例，每組擺動機構(gòu)12包含一個葉片13，各個葉片13間隔設置在環(huán)狀支架11的圓周上，并沿環(huán)狀支架11的徑向放射狀排列。相鄰的葉片13之間形成間隙供氣體通過。各個葉片13能夠在外部機構(gòu)的驅(qū)動下分別繞各轉(zhuǎn)動軸14旋轉(zhuǎn)，多組擺動機構(gòu)12還可以與環(huán)狀支架11 一起繞環(huán)狀支架11的中心旋轉(zhuǎn)。所述的搖擺式等離子體約束裝置I由金屬材料制成。
[0023]搖擺式等離子體約束裝置I由金屬材料制成，能夠通過腔壁2良好接地，形成射頻回路，在刻蝕過程中，將工作的等離子體約束在反應腔9內(nèi)搖擺式等離子體約束裝置I的上方，與反應腔9內(nèi)下部空間分離。
[0024]等離子體刻蝕設備工作時，當進行刻蝕作業(yè)時,工作氣體通過氣體噴頭32輸入到反應腔2內(nèi)，在上電極3與下電極4之間被電離為等離子體71，此時等離子體71需要處于穩(wěn)定狀態(tài)以使得刻蝕過程均勻穩(wěn)定的進行，搖擺式等離子體約束裝置I的各組擺動機構(gòu)12停止運動，處于靜止狀態(tài)，金屬材料制成的搖擺式等離子體約束裝置I使得刻蝕作業(yè)過程中等離子體71被約束在反應腔2內(nèi)搖擺式等離子體約束裝置I上方的空間內(nèi)；刻蝕過程結(jié)束后，等離子體71通過搖擺式等離子體約束裝置I的各葉片13之間的間隙流入搖擺式等離子體約束裝置I下方的空間，中和為氣體72后被排氣泵6排出反應腔2。當進行反應腔清洗作業(yè)時，具有清潔能力的氣體通過氣體噴頭32輸入到反應腔2內(nèi)，在上電極3與下電極4之間被電離為該氣體的等離子體71，此時通過外部機構(gòu)驅(qū)動搖擺式等離子體約束裝置I的擺動機構(gòu)12運動，搖擺式等離子體約束裝置上方的等離子體71在向下運動的過程中碰撞到運動中的擺動機構(gòu)12的葉片13，被其攪動而運動方向改變，又攪動了周圍的等離子體71，從而使得搖擺式等離子體約束裝置I上方的等離子體71形成渦流。以第一種實施例為例，參閱附圖5和附圖6所示，圖中虛線箭頭表示等離子體71原來的運動方向，黑實線箭頭表示搖擺式等離子體約束裝置I的擺動機構(gòu)12的運動方向，寬箭頭表示等離子體71被攪動后的運動方向，當擺動機構(gòu)12的葉片13沿著轉(zhuǎn)動軸14向內(nèi)擺動，原本向下運動的等離子體71碰撞葉片13后隨其向內(nèi)側(cè)上方運動，當葉片13沿著轉(zhuǎn)動軸14向外擺動，原本向下運動的等離子體71碰撞葉片13后隨其向外側(cè)上方運動，向上運動的等離子體71又攪動原本向下運動的等離子體71，使得等離子體71內(nèi)產(chǎn)生大量混亂的小渦流。對于本發(fā)明的第二種實施例，其渦流產(chǎn)生原理相同?；靵y的等離子體渦流劇烈運動，接觸到反應腔9內(nèi)難清洗到的部位的幾率增加，增加了難清洗部位表面沉積的聚合物8與等離子體反應的幾率。通過外部的控制電路還可以控制搖擺式等離子體約束裝置I的運動速率，使其在工作過程中運動速率不斷變化，碰撞在搖擺式等離子體約束裝置I上的等離子體71被攪動得更加劇烈，從而使反應腔9內(nèi)形成運動更加激烈的等離子體渦流和小旋風。反應腔9內(nèi)混亂的等離子體渦流和小旋風更劇烈地運動，等離子體71更好地接觸到反應腔9內(nèi)的各個部位，與沉積的聚合物8發(fā)生反應，反應腔9內(nèi)難清洗的部位被更好地清洗。
[0025]綜上所述，本發(fā)明一種搖擺式等離子體約束裝置由于包含多組擺動機構(gòu)，每組擺動機構(gòu)包含葉片和轉(zhuǎn)動軸，葉片在外部機構(gòu)的驅(qū)動下在軸上往復運動或靜止，從而多組擺動機構(gòu)能夠在等離子體刻蝕設備反應腔清洗作業(yè)中往復運動攪動反應腔內(nèi)的具有清潔能力的等離子體使之形成渦流，混亂的等離子體渦流劇烈運動，接觸到反應腔內(nèi)難清洗到的部位的幾率增加，增加了難清洗部位表面沉積的聚合物與等離子體反應的幾率，從而提高對難清潔部位沉積的聚合物的清洗能力，在刻蝕作業(yè)時處于靜止狀態(tài)又保證了刻蝕工作的等離子體處于穩(wěn)定狀態(tài)，使得刻蝕過程均勻穩(wěn)定進行；本發(fā)明能夠在刻蝕過程中將工作的等離子體約束在反應腔內(nèi)搖擺式等離子體約束裝置的上方，與反應腔內(nèi)下部空間分離，使得刻蝕過程穩(wěn)定進行。
[0026]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種搖擺式等離子體約束裝置(1)，設置在等離子體刻蝕設備的反應腔(9)內(nèi)，所述等離子體刻蝕設備通過靜電夾盤(41)上方設置的氣體噴頭(32)將氣體引入反應腔(9)內(nèi)以形成該氣體的等離子體，其特征在于，所述搖擺式等離子體約束裝置(I)包括:設置在靜電夾盤(41)外圍到反應腔(9 )的腔壁(2 )之間的環(huán)狀支架(11)，設置在環(huán)狀支架(11)上的多組擺動機構(gòu)(12);反應腔(9)內(nèi)的等離子體(71)被運動的多組擺動機構(gòu)(12)攪動而形成渦流，來清洗反應腔(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，每組所述擺動機構(gòu)(12)還包含:葉片(13)和沿環(huán)狀支架(11)的徑向穿過所述葉片(13)的轉(zhuǎn)動軸(14);其中所述的轉(zhuǎn)動軸(14) 一端與環(huán)狀支架(11)靠近靜電夾盤(41)的一側(cè)連接，其另一端與環(huán)狀支架(11)靠近腔壁(2 )的一側(cè)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，多組所述的擺動機構(gòu)(12)與靜電夾盤(41)和反應腔(9)的腔壁(2)之間分別設有間隙，各擺動機構(gòu)(12)有足夠的空間進行運動而不會碰撞到靜電夾盤(41)和腔壁(2)。
4.如權(quán)利要求2所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，所述葉片(13)為弧形葉片；每組所述擺動機構(gòu)(12)包含多片弧形葉片；該多片弧形葉片垂直于環(huán)狀支架(11)的徑向，并間隔排列組成扇環(huán)狀的葉片組(15)，相鄰的弧形葉片之間形成間隙供氣體通過。
5.如權(quán)利要求4所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，多組所述葉片組(15)均勻分布在環(huán)狀支架(11)的圓周上，相鄰的兩組擺動機構(gòu)(12)之間設有間隙。
6.如權(quán)利要求4所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，所述的葉片組(15)與轉(zhuǎn)動軸(14)活動連接，并在轉(zhuǎn)動軸(14)上沿環(huán)狀支架(11)的徑向來回擺動，不斷改變?nèi)~片組(15)中各個弧形葉片與轉(zhuǎn)動軸(14)之間的夾角。
7.如權(quán)利要求2所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，每組所述擺動機構(gòu)(12)包含一個葉片(13);各個葉片(13)間隔設置在環(huán)狀支架(11)的圓周上，并沿環(huán)狀支架(11)的徑向放射狀排列；相鄰的葉片(13)之間形成間隙供氣體通過。
8.如權(quán)利要求7所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，各個所述的葉片(13)分別繞各轉(zhuǎn)動軸(14)旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求7所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，所述的多組擺動機構(gòu)(12)與環(huán)狀支架(11) 一起繞環(huán)狀支架(11)的中心旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)，其特征在于，所述的搖擺式等離子體約束裝置(I)由金屬材料制成。
【文檔編號】H01J37/32GK103839745SQ201210480393
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月23日
【發(fā)明者】吳紫陽, 文秉述, 邱達燕 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司