一种提高清洗效率的等离子腔室
阅读说明：本技术 一种提高清洗效率的等离子腔室 (Plasma chamber capable of improving cleaning efficiency ) 是由 林轩宇 柳雪 柴智 王琳琳 于 2020-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高清洗效率的等离子腔室,包括喷淋板、抽气环、加热盘以及陶瓷套；其中,所述喷淋板与抽气环的间隙尺寸小于1mm。该结构中喷淋板与抽气环采用新的配合方式,从而应用该结构达到了降低PECVD腔内的清洗时间、气体用量及颗粒度,提高产能,节约成本,降低硬件损伤的目的。(The invention discloses a plasma chamber for improving cleaning efficiency, which comprises a spray plate, an air extraction ring, a heating plate and a ceramic sleeve, wherein the spray plate is arranged on the spray plate; wherein, the clearance size of shower plate and gas extraction ring is less than 1 mm. The novel matching mode is adopted for the spray plate and the air exhaust ring in the structure, so that the structure is applied to achieve the purposes of reducing the cleaning time, the gas consumption and the granularity in a PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) cavity, improving the productivity, saving the cost and reducing the hardware damage.)
技术领域
本发明属于等离子体增强化学气相沉积硬件技术领域，涉及一种提高清洗效率的等离子腔室。
背景技术
现有技术PECVD(等离子体增强化学气相沉积)薄膜的制备中，沉积的腔室通常由喷淋板充当上极板，加热盘承接硅片，并充当下极板，在工艺过程中，加以射频，从而形成反应源的plasma(等离子体)参与PECVD反应，生成薄膜。通常，反应气体从喷淋板上方流入腔室内，反应多余气体及反应副产物通过抽气环抽离腔室。如图1所示，喷淋板101及抽气环102的相对位置，将图1沿图中A轴的剖面如图3所示；
目前，喷淋板101及抽气环102中间有一定的间隙(图2中虚线框区域)，plasma会进入缝隙中沉积薄膜，在工艺结束后，进行腔室清洗的过程中，喷淋板及加热盘及抽气环表面的薄膜很容易清理，但喷淋板与抽气环之间的缝隙中的薄膜，给清洗增加难度，往往缝隙中最难清洗干净，造成101喷淋板侧壁清洗困难，清洗时间较长，清洗效率很低，产能低，清洗气体用量多，成本高。同时由于喷淋板是铝的材质，抽气环是陶瓷材质，plasma在工艺过程中，进入两者的缝隙中，易在喷淋板101侧壁边缘上产生尖端异常放电，造成喷淋板的损伤。
发明内容
本发明解决的问题是在进行PECVD薄膜的生成中，使用的喷淋板及抽气环衔接部分会有缝隙，plasma会进入缝隙中沉积薄膜，对工艺结束后，腔室的清洗增加了难度。
为解决上述问题，本发明提供一种提高清洗效率的等离子腔室，包括喷淋板、抽气环、加热盘以及陶瓷套；喷淋板位于腔体上盖板上，加热盘与喷淋板相对设置，座在腔体内，陶瓷套套在加热盘上，其中所述抽气环位于喷淋板下方，与喷淋板接触，接触面存在间隙，所述间隙尺寸小于1mm。
优选地，所述喷淋板为阶梯结构，且凸出的喷头侧面设有角度。
优选地，所述喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.496:1-0.714:1。
优选地，所述喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.725:1-0.991:1。
优选地，所述抽气环端部靠近喷淋板侧面处为倒角结构。
优选地，所述喷淋板与抽气环的角度一致。
进一步地，抽气环与喷淋板接触间隙为0；
优选地，所述喷淋板下表面无阶梯，为平面结构。
优选地，所述喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.495:1-0.712:1。
优选地，所述喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.723:1-0.988:1。
可选的，所述抽气环端部为直角结构。
可选的，所述抽气环下表面与抽气环端部垂直接触。
可选的，所述加热盘的下方接入RPS管路。
本发明的有益效果：
本发明实施例中，等离子腔室采用新的喷淋头和抽气环的配合结构，喷淋头和抽气环之间缝隙不大于1mm，plasma在工艺中无法进入，即不会沉积薄膜，所以在工艺结束后，腔内残留的薄膜减少，故腔体清洗时间大大降低，整个机台的产能显著提高；同时也降低了喷淋板损伤的几率，减少尖端异常放电带来的硬件损伤，节约成本。同时配合将RPS的管路接入腔内加热盘的下方，clean气体在清洗时，plasma直接进入加热盘下方，提高了clean气体plasma的浓度，进一步提高了清洗效率，增加了产能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明现有技术中喷淋板及抽气环的相对位置结构示意图；
图2为喷淋板及抽气环相对位置的剖面图；
图3为图1A轴处实施例1中淋板及抽气环配合结构的剖面图；
图4为图1A轴处实施例2中淋板及抽气环配合结构的剖面图；
图5为本发明实施例3所述腔室的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
如图1、2所示，PECVD腔体中喷淋板位于腔体上盖板上，作为PECVD反应的上极板，加热盘与喷淋板相对，座在腔体内，是PECVD的下极板，陶瓷套直接套在加热盘上；抽气环位于腔体内，直径大于加热盘，与加热盘有一定缝隙，工艺中位于加热盘侧面，将多余的反应气体及反应副产物抽走。
在现有的PECVD薄膜的制备中，沉积的腔室通常由喷淋板充当上极板，同时加热盘承接硅片，并充当下极板，在工艺过程中，加以射频，从而形成反应源的plasma参与PECVD反应，生成薄膜。通常，反应气体从喷淋板上方流入腔室内，反应多余气体及反应副产物通过抽气环抽离腔室，目前的喷淋板及抽气环衔接部分会有缝隙，plasma会进入缝隙中沉积薄膜，在工艺结束后，进行腔室clean的过程中，缝隙中的薄膜，给清洗增加难度，往往缝隙中最难清洗干净；所以，本实施例通过改变喷淋板与抽气环的配合结构，从而来提高PECVD反应腔室的清洗效率；
实施例1
如图3所示，沉积反应腔室具有喷淋板101和抽气环102，调整喷淋板与抽气环的配合结构，使得喷淋板与抽气环的间隙尺寸不大于1mm。
具体为：
喷淋板为阶梯结构，且凸出的喷头侧面设有角度，抽气环端部靠近喷淋板侧面处为倒角结构。
进一步改进，喷淋板与抽气环的角度一致。
采用上述配合结构能够保证薄膜沉积时的均匀性，且在设备的日常使用及维护时中，实现随时的开关腔体进行腔内硬件更换及问题排查的工作；喷淋板与抽气环倒角的误差需控制在±2°之内。
喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.496:1-0.714:1；
喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.725:1-0.991:1。
经实践，上述直径比更加有利于工艺中气流分布及晶圆表面的薄膜形貌的均匀性。
实施例2
为了进一步调整喷淋板与抽气环的配合结构，完全消除喷淋板101与抽气环102的缝隙，即将喷淋板加工成平板的结构，此时，喷淋板与抽气环是垂直位置，不存在侧壁的缝隙。该方法既能确保薄膜沉积高效生成，又能提高腔室的清洗效率。
调整喷淋板为平面结构，抽气环端部为直角结构。
可选的，抽气环下表面与抽气环端部垂直接触。
喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.495:1-0.712:1。
进一步地，喷淋板阵列孔所在平面的直径与喷淋板下表面的直径比为：0.723:1-0.988:1。
上述情况下，所述直径比更利于工艺中气流分布及晶圆表面的薄膜形貌的均匀性。
该配合结构能够使得喷淋头和抽气环之间没有缝隙，plasma在工艺中无法进入，即不会沉积薄膜，所以在工艺结束后，腔内残留的薄膜减少，故腔体清洗时间降低，整个机台的产能提高；
腔内沉积的薄膜减少，故清洗气体用量减少，成本降低；
综上，喷淋板是铝的材质，抽气环是陶瓷材质，等离子体在间隙不大于1mm时，无法进入缝隙中，故不会在喷淋板侧壁边缘发生异常放电，即降低了喷淋板损伤的几率。减少了尖端异常放电带来的硬件损伤，节约成本；
调整两个硬件喷淋板101与抽气环102原有的间隙不大于1mm，1mm尺寸的缝隙plasma无法进入，因而不沉积薄膜，降低了清洗的难度，经试验，采用上述方法后，清洗时间节省了20-50％，机台的产能提高9％-20％，气体用量降低20-50％，大大节约了成本。
实施例3
如图5所示，为进一步提高清洗速度，继续优化加热盘底部的效率，PECVD在执行腔体清洗时，Ar，NF3和O2的clean气体，流经RPS进行离化，形成等离子体后，通过喷淋板后，进入腔内，执行clean反应。此时，在加热盘上方及喷淋板正面的薄膜由于plasma集中进入，浓度很高，此位置很容易清理，而加热盘底部沉积的薄膜在清洗时，由于plasma只能通过加热盘和抽气环的缝隙进入，所以plasma浓度有限，清洗效率低，本实施例将RPS的管路接入腔内加热盘的下方，clean气体在清洗时，plasma直接进入加热盘下方，提高了clean气体plasma的浓度，从而进一步提高了清洗效率，增加产能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。