气体分配系统及等离子体祛光刻胶装置及其气体分配方法与流程

本发明涉及一种气体分配系统及等离子体祛光刻胶装置及其气体分配方法。

背景技术：

在半导体晶片制造过程中，光刻胶用于将掩膜版上的图形转移到晶片上，光刻胶用于离子植入、等离子体刻蚀等制程中，在上述制程结束后，需要将光刻胶从晶片表面剥除，以便进行下一制程。

如图1所示，反应腔1上设置有气体进口101和气体出口102，晶片3固定在静电吸盘2上，气体分配装置4设置在气体进口101处，气体分配装置4上具有多个通孔401，气体源中的气体在进入反应腔1前电离生成等离子体，等离子体中的中性自由基可以对晶片表面的光刻胶进行剥除。为了避免等离子体的带电离子发出的紫外光照射到晶片表面对晶片造成损坏，要对气体通道进行遮挡，所以只能将气体分配装置4上的通孔401设置在侧面，以防止紫外光直接照射到晶片，但是由于通孔401全部设置在侧面，气体经过通孔401后会产生涡流现象，导致晶片表面的气体流量不均匀，进一步导致晶片表面的刻蚀速率不均匀，增加了剥除光刻胶的制程时间，增加了晶片暴露在等离子体中的时间，从而增加了晶片中电路受到电性损害的几率。

技术实现要素：

本发明提供一种气体分配系统及等离子体祛光刻胶装置及其气体分配方法，既避免了气体电离发出的紫外光照射到晶片表面，又优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

为了达到上述目的，本发明提供一种气体分配系统，其设置在等离子体祛光刻胶装置内，所述的等离子体祛光刻胶装置包含腔体、设置在腔体外部的气体源、以及与所述气体源连接的进气通道，所述气体源中的气体在进气通道内进行气体电离，所述的气体分配系统包含设置在进气通道出口的的调气板，所述的调气板具有遮挡部和通气部，遮挡部用于阻挡进气通道内气体电离发出的紫外光，避免紫外光直接照射到晶片表面造成晶片损伤，通气部用于引导气体及等离子体进入等离子体祛光刻胶装置内，实现对晶片的祛光刻胶处理；

所述的遮挡部投影到进气通道直径平面上的部分，应该将进气通道完全遮挡住；所述的通气部应该避免紫外光通过通气部直接照射到晶片表面，通气部的设置应该使气体均匀分布。

所述的调气板包含：遮挡部和若干连接遮挡部的叶片，相邻叶片之间具有气流通道，所有的气流通道形成通气部，所述遮挡部在进气通道直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道。

所述的叶片是相同的规则形状，或者是不同形状。

所述的调气板包含遮挡部和通气部，所述的遮挡部包含若干具有厚度的平板，所述的通气部包含若干贯穿所述平板的气体通孔，所述气体通孔具有倾斜度，以保证所述平板上方的光线不能穿过气体通孔照射到腔体内的晶片上。

所述的调气板包含：主体，主体顶部设置第一挡板，主体内部设置第二挡板；主体内部设置第一气孔，该第一气孔具有联通设置的窄部和扩部，窄部呈圆柱状，窄部的顶端设置在第一挡板表面，窄部的底端与扩部的顶端联通，扩部的底端连接第二挡板；该第二挡板上设置若干第二气孔，该第二气孔为倾斜孔；所述的第二气孔的设置位置应该满足：第一气孔的窄部垂直投影到第二挡板上的平面形状与该第二气孔在第二挡板上表面的平面形状没有任何重叠的部分；所述的第一挡板和第二挡板形成遮挡部，所述的第一气孔和第二气孔形成通气部。

所述的第二气孔的倾斜度应该满足：第二气孔在第二挡板上表面的平面形状垂直投影到第二挡板下表面上的平面形状与第二气孔在第二挡板下表面的平面形状没有任何重叠的部分。

所述的调气板包含：若干螺旋形叶片，所有叶片的顶部聚集固定在一起，所有叶片共同形成遮挡部，遮挡部在进气通道直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道，相邻叶片之间的间隙形成通气部。

进气通道的内径小于调气板的直径，调气板嵌设在进气通道内。

所述的气体分配系统还包含设置在晶片和调气板之间的下部调气板，该下部调气板上设置若干均匀分布的通孔。

本发明还提供一种等离子体祛光刻胶装置，包含：

一反应腔，用于对放置其中的晶片进行祛光刻胶工艺；

设置在反应腔外部的气体源；

以及连接所述气体源和反应腔的进气通道；

所述的等离子体祛光刻胶装置还包含所述的气体分配系统。

所述的反应腔包含：腔体、设置在腔体上部的导流筒、设置在腔体下部的密封板、设置在导流筒上部的上盖、以及与导流筒密封连接并环绕加热器的限流环，上盖和导流筒上具有进气通道。

本发明还提供一种用于等离子体祛光刻胶装置的气体分配方法，利用连接气体源的调气板将气体通入等离子体祛光刻胶装置内，调气板的遮挡部用于阻挡进气通道中气体电离发出的紫外光，避免紫外光直接照射到晶片表面造成晶片损伤，调气板的通气部用于引导气体及等离子体进入等离子体祛光刻胶装置内，利用等离子体中的中性自由基实现对晶片的光刻胶祛除，优化晶片表面的气流量，使晶片表面的气流量均匀分布。

所述的遮挡部投影到等离子体祛光刻胶装置的进气通道直径平面上的部分，应该将进气通道完全遮挡住；所述的通气部应该避免紫外光通过通气部直接照射到晶片表面，通气部的设置应该使气体均匀分布。

本发明既避免了气体电离发出的紫外光照射到晶片表面，又优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

附图说明

图1是背景技术中气体分配装置的示意图。

图2是本发明提供的一种气体分配系统的一个实施例结构图。

图3和图4调气板的一个实施例的结构示意图。

图5是图3和图4中调气板的气体流向示意图。

图6是调气板的另一个实施例的结构示意图。

图7是图6的剖面示意图。

图8是图6中第二挡板的结构示意图。

图9是调气板的第三个实施例的结构示意图。

图10是图9中调气板的安装示意图。

具体实施方式

以下根据图2～图10，具体说明本发明的较佳实施例。

图2示出本发明所述的一种等离子体祛光刻胶装置，所述装置包括围成反应腔的腔体1，腔体1的上部设置导流筒3用于引导气体流动，腔体1的下部设置密封板4，密封板上设置排气口及与排气口相连的排气装置（图中未示出），用以将反应副产物排出反应腔，并调节反应腔内的气压。一上盖2设置在导流筒3上部，晶片9设置在腔体1内部的加热器5上，限流环6设置在加热器外围，限流环6与导流筒3密封连接，上盖2和导流筒3上具有进气通道11，进气通道11的一端连接气体源10，气体源10中的反应气体在进气通道11内被电离为等离子体，因此进气通道11内由于电离气体电离过程中放电产生的紫外线最强，为了避免该处紫外线对下方晶片产生的损伤，本发明在进气通道的另一端连接一调气板8。由于反应气体在进气通道11内并未百分之百电离，本发明下文描述过程中提到的气流实际包括未电离的反应气体和电离的等离子体的混合物，等离子体中包含中性自由基，中性自由基为祛除光刻胶的主要反应物。

本发明所述的调气板8具有遮挡部和通气部，遮挡部用于阻挡进气通道11中电离气体电离发出的紫外光（uv），避免紫外光直接照射到晶片表面造成晶片损伤，通气部用于引导气流进入腔体1，利用气流中的中性自由基实现对晶片的光刻胶祛除，优化晶片表面的气流量，使晶片表面的气流量均匀分布。

如图2所示，为了更好地调节晶片表面的气流量，获得均匀的气流分布，可以在晶片9和调气板8之间增加设置一个下部调气板7，该下部调气板7上设置若干均匀分布的通孔，通孔的直径相同，通孔之间的距离相等。下部调节板7的设置为可选方案，其相当于设置一个二级气体分配结构，将调气板引入反应腔的气体进行二次均匀分配。

调气板8有多种实现方式，其结构设置需要遵循以下原则：调气板的遮挡部投影到进气通道11直径平面上的部分，应该将进气通道完全遮挡住；调气板的通气部应该避免紫外光通过通气部直接照射到晶片表面，通气部应该使气体均匀分布。

如图3和图4所示，在本发明的一个具体实施例中，所述的调气板8包含：遮挡部801和若干连接遮挡部801的叶片802，相邻叶片802之间具有气流通道803，所有的气流通道803形成通气部，所述遮挡部801在进气通道11直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道11。

如图3所示，所述的叶片802可以是相同的规则形状，如图4所示，所述的叶片802也可以是不同形状。

如图3和图4所示，可以利用设置在遮挡部801上的紧固件11将调气板8固定设置在导流筒3上，这种固定方式为单点固定；或者利用设置在叶片802尾部的紧固件22将调气板8固定设置在导流筒3上，这种固定方式为多点固定。

如图5所示，以图3和图4所述的调气板为例，具体说明气体在腔体1中的流向和分布。按照箭头所示，气体源10中的气体在进气通道11内被电离成等离子体，等离子体及未电离的气体到达调气板，经过调气板上的气流通道803对气流进行分配，气流分别通过相邻叶片之间的气流通道进入调气板和下部调气板7之间的空间，气流通过下部调气板7上的通孔，到达晶片表面，最终从加热器外围经过限流环，最后通过排气装置排出腔体外部，遮挡部801阻挡了进气通道11在电离气体的过程中产生的紫外线，同时气流在流经调气板8时与遮挡部发生碰撞，熄灭，使得经气流通道803进入反应腔的物质主要包括未电离的气体及等离子体中的中性自由基。调气板8既避免了紫外线照射到晶片表面，又优化了气体流量，获得空间内均匀的气体分布，下部调气板7进一步优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

如图6～图8所示，在另一个具体实施例中，所述的调气板8包含：主体812，主体812顶部设置第一挡板806，主体812内部设置第二挡板807；主体812内部设置第一气孔808，该第一气孔808具有联通设置的窄部814和扩部815，窄部814呈圆柱状，窄部814的顶端设置在第一挡板806表面，窄部814的底端与扩部815的顶端联通，扩部815的底端连接第二挡板807；该第二挡板807上设置若干第二气孔809，该第二气孔809为倾斜孔，且该倾斜孔的倾斜度应该满足：第二气孔809在第二挡板807上表面的平面形状810垂直投影到第二挡板807下表面上的平面形状与第二气孔809在第二挡板807下表面的平面形状811没有任何重叠的部分；所述的第二气孔809的设置位置还应该满足：第一气孔808的窄部814垂直投影到第二挡板807上的平面形状与该第二气孔809在第二挡板807上表面的平面形状810没有任何重叠的部分；所述的第一挡板806和第二挡板807形成遮挡部，所述的第一气孔808和第二气孔809形成通气部。

如图7所示，所述的第一挡板806还可以设置凹槽813，该凹槽813内可以设置密封圈，以实现密封功能，通过设置在第一挡板806上的紧固件33将调气板8固定设置在导流筒3上，实现多点固定。

在本实施例中，气体源10中的气体经过进气通道11到达调气板8，第一挡板806上除了第一通孔的其余部分对进气通道11在电离气体的过程中产生的紫外光进行遮挡，气体先进入第一气孔808，依次通过窄部814和扩部815到达第二挡板表面，由于第一气孔808的窄部814垂直投影到第二挡板807上的平面形状与该第二气孔809在第二挡板807上表面的平面形状810没有任何重叠的部分，因此第二挡板807进一步将通过第一气孔808进入的紫外光进行遮挡，到达第二挡板表面的气体进一步通过多个第二气孔809到达晶片表面，为了进一步增强对紫外光的遮挡效果，第二气孔809设置为倾斜孔，第二气孔809的倾斜度足以保证由于散射而进入第一气孔扩部815的紫外光被遮挡而无法照射到晶片表面。调气板8既避免了紫外线照射到晶片表面，又优化了气体流量，获得空间内均匀的气体分布，下部调气板7进一步优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

如图9所示，在第三个具体实施例中，所述的调气板8采用叶片组件形式，调气板8包含若干螺旋形叶片816，所有叶片816的顶部聚集固定在一起，所有叶片816共同形成遮挡部，遮挡部在进气通道11直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道11，相邻叶片816之间的间隙形成通气部。

如图10所示，导流筒3处的进气通道11的内壁1101向内倾斜，使得导流筒处的进气通道11的内径小于调气板8的直径，从而使调气板8嵌设在进气通道11内，气流经过进气通道11到达调气板8，螺旋形叶片816组成的遮挡部对进气通道11在电离气体的过程中产生的紫外光进行遮挡，同时气流在流经调气板8时与遮挡部发生碰撞，熄灭，使得经通气部进入反应腔的物质主要包括未电离的气体及等离子体中的中性自由基，通气部对气流进行分配，气流分别通过相邻叶片之间的间隙进入调气板8和下部调气板7之间的空间，气流通过下部调气板7上的通孔，到达晶片表面。调气板既避免了紫外线照射到晶片表面，又优化了气体流量，获得空间内均匀的气体分布，下部调气板进一步优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

本发明还提供一种等离子体祛光刻胶装置，包含：腔体1、设置在腔体1上部的导流筒3、设置在腔体1外部的气体源10、设置在腔体1下部的密封板4、设置在导流筒3上部的上盖2、以及与导流筒3密封连接并环绕加热器5的限流环6，上盖2和导流筒3上具有进气通道11，进气通道11连接所述气体源10；所述的等离子体祛光刻胶装置还包含设置进气通道出口的调气板8。

所述的调气板8具有遮挡部和通气部，遮挡部用于阻挡进气通道内气体电离发出的紫外光，避免紫外光直接照射到晶片表面造成晶片损伤，通气部用于引导气体及等离子体进入等离子体祛光刻胶装置内，实现对晶片的祛光刻胶处理；

所述的遮挡部投影到进气通道11直径平面上的部分，应该将进气通道完全遮挡住；所述的通气部应该避免紫外光通过通气部直接照射到晶片表面，通气部的设置应该使气体均匀分布。

所述的等离子体祛光刻胶装置还包含设置在晶片9和调气板8之间的下部调气板7，该下部调气板7上设置若干均匀分布的通孔。

在一个具体实施例中，所述的调气板8包含：遮挡部801和若干连接遮挡部801的叶片802，相邻叶片802之间具有气流通道803，所有的气流通道803形成通气部，所述遮挡部801在进气通道11直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道11，所述的叶片802可以是相同的规则形状，也可以是不同形状。

或者，在另一个具体实施例中，所述的调气板8包含：主体812，主体812顶部设置第一挡板806，主体812内部设置第二挡板807；主体812内部设置第一气孔808，该第一气孔808具有联通设置的窄部814和扩部815，窄部814呈圆柱状，窄部814的顶端设置在第一挡板806表面，窄部814的底端与扩部815的顶端联通，扩部815的底端连接第二挡板807；该第二挡板807上设置若干第二气孔809，该第二气孔809为倾斜孔；所述的第二气孔809的设置位置应该满足：第一气孔808的窄部814垂直投影到第二挡板807上的平面形状与该第二气孔809在第二挡板807上表面的平面形状810没有任何重叠的部分；所述的第一挡板806和第二挡板807形成遮挡部，所述的第一气孔808和第二气孔809形成通气部。

所述的第二气孔809的倾斜度应该满足：第二气孔809在第二挡板807上表面的平面形状810垂直投影到第二挡板807下表面上的平面形状与第二气孔809在第二挡板807下表面的平面形状811没有任何重叠的部分。

或者，在第三个具体实施例中，所述的调气板8采用叶片组件形式，调气板8包含：若干螺旋形叶片816，所有叶片816的顶部聚集固定在一起，所有叶片816共同形成遮挡部，遮挡部在进气通道11直径平面上的投影部分能够完全遮挡进气通道11，相邻叶片816之间的间隙形成通气部，导流筒3处的进气通道11的内壁1101向内倾斜，使得导流筒处的进气通道11的内径小于调气板8的直径，从而使调气板8嵌设在进气通道11内。

本发明还提供一种用于等离子体祛光刻胶装置的气体分配方法，利用连接气体源的调气板将气体通入等离子体祛光刻胶装置内，调气板的遮挡部用于阻挡进气通道中气体电离发出的紫外光，避免紫外光直接照射到晶片表面造成晶片损伤，调气板的通气部用于引导气流进入等离子体祛光刻胶装置内，利用气流中的中性自由基实现对晶片的光刻胶祛除，优化晶片表面的气流量，使晶片表面的气流量均匀分布。所述的遮挡部投影到等离子体祛光刻胶装置的进气通道直径平面上的部分，应该将进气通道完全遮挡住；所述的通气部应该避免紫外光通过通气部直接照射到晶片表面，通气部的设置应该使气体均匀分布。

本发明既避免了气体电离产生的紫外线照射到晶片表面，又优化了晶片表面的气体流量，获得均匀的气体分布，从而实现对晶片表面的均匀刻蚀速率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。