本实用新型涉及等离子处理技术领域，具体涉及一种等离子反应器的气体管道结构。
背景技术：
等离子处理器广泛应用于半导体基片的处理，通过等离子刻蚀或等离子辅助的化学气相沉积，使得晶圆上形成需要的半导体器件和连接这些器件的导线，最终形成各种用途的半导体芯片。通过减小半导体芯片的占地面积来改善同一基片上的芯片数量可以大幅提高产量，同时通过减小芯片中各个半导体器件的关键尺寸（critical dimension），也可以进一步减小芯片的功耗，所以无论从芯片的产量和芯片的质量来说更小的关键尺寸会带来更大的经济效益。当前现有技术已经能够成功实现关键尺寸为7-14nm的芯片量产，但是进一步减小关键尺寸就非常难实现了。上述各个半导体芯片中的器件和图形都是通过在基片上涂覆一层光刻胶，然后再通过光刻机，在光刻胶上曝光形成所需的图形，随后通过光刻胶上的图形为掩膜向下刻蚀相应的材料层形成半导体器件中的结构图形。实现进一步减小关键尺寸的困难主要是因为当前所用的极紫外光的波长只能实现40nm左右的图形的显影，为了从光刻胶上的40nm左右的图形通过各种手段缩小图形尺寸，最终在半导体基片上获得小于7nm关键尺寸的半导体器件，需要经过多个关键尺寸缩小的步骤（CD shrinkage），关键尺寸越小这些步骤越多越复杂。当前如果要生产关键尺寸为5-3nm的芯片，整个芯片处理流程中的步骤将会从7-14nm时期的60多步大幅增加到100多步。处理步骤的增加不仅增加了成本也会对每一步处理的精度提出更高的要求，在5-3nm关键尺寸的处理工艺测试过程中，执行原有的经过长期验证的关键尺寸缩小步骤，最终却发现处理形成的半导体器件中的关键尺寸和形貌无法达到预期的要求。
所以业内需要改进现有等离子处理器，在气源不变的情况下，寻求在小于5nm的处理工艺中造成工艺处理效果出现偏差的原因，并通过改善硬件设计来消除在新的工艺中带来的新问题。
技术实现要素：
本实用新型公开了一种等离子处理器，包括：反应腔，反应腔内下部包括位于底部的基座，基座上方用于设置基片，反应腔内还设置有进气装置；位于反应腔外的一个气体分配器，包括多个输入端通过多个输气管道连接到多个单一气源，所述气体分配器还包括至少一个输出端通过第一进气管道连接到所述进气装置；一个射频电源连接到所述基座；所述第一进气管道或者多个输气管道包括管体和连接头，所述管体内壁包括一层有机聚合物涂层。本实用新型的等离子处理器用于对基片进行刻蚀，所述基片上的图形的关键尺寸小于等于5nm。
其中有机聚合物涂层厚度大于0.5um，较佳地需要大于1um小于100um。
其中进气管道内壁口径小于5mm，甚至小于4mm。
其中所述进气装置包括互相气体隔离第一区域和第二区域，其中第一区域向所述基片的中心区域供应反应气体，第二区域向基片的边缘区域供应反应气体。所述气体分配器还包括一个第二输出端通过一第二进气管道连接到所述进气装置的第二区域，所述第一进气管道连接到所述进气装置的第一区域。
所述第一区域为位于反应腔顶部的第一气体喷头，第二区域为位于反应腔侧壁的第二气体喷头。所述气体分配器可调整流入第一进气管道和第二进气管道的气体成分或者流量。
其中第一进气管道或者多个输气管道包括至少一个转弯部。
附图说明
图1为本发明等离子处理器示意图；
图2a为本发明中气体输送管道外观示意图；
图2b为图2a中气体输送管道端口侧视图。
具体实施方式
以下结合附图1~2，进一步说明本实用新型的具体实施例。
本实用新型公开了一种等离子处理器。如图1所示，本实用新型的等离子处理器包括反应腔100，反应腔100在进行等离子处理时形成密闭空间，抽空反应腔100内部，使得在基片在接近真空状态下被处理。反应腔100内部下方包括一个基座101，基座同时作为下电极连接到一个射频电源。基座中同时还设置有冷却液流通管道，通过冷却液的流动控制基座的温度。基座上部还可以设置静电夹盘等装置以固定待处理基片102。反应腔顶部包括反应气体进气装置103，进气装置通过第一进气管道21和第二进气管道22连接到一个气体分配器20，其中气体分配器20还包括多个气体输入端口通过11、12、13~1n多个气体管道分别连接到n个不同种类的气源（n为大于3的自然数）。气体分配器20接收来自输入端口的多种单一气体，选择性的混合其中的部分种类的单一气体形成一种或多种混合气体作为反应气体，然后经过下游的第一进气管道21和第二进气管道22输送入反应腔100。图1中的进气装置103中进一步的分隔为互相隔离的两个区域，其中第一区域向下方基片的中心区域供应反应气体，第二区域围绕第一区域向下方基片的边缘区域供应反应气体。第一进气管道21联通到上述第一区域，第二进气管道22联通到第二区域。通过调节流入不同区域的反应气体的流量或者成分差异可以实现对等离子处理效果的调节。
图2a为本实用新型中进气管道21的放大图，进气管道21包括管体21b，管体21b两端为直径较大的连接头21a。图2b为图2a中进气管道在A处的侧视图，可以看到连接头21a和管体21b之间包括缝隙，缝隙内的接头21a内壁或者管体21b外壁包括螺纹和气密结构实现不同气流管路之间的固定连接和气密保护。其中进气管道除了可以是如图2所示的为直管，也可以包括一个或多个转弯部，以适应等离子处理装置中反应腔外部形状和设备安装空间需要。进气管道21的管体21b内壁直径非常小，通常不到5mm。由于管体内口径非常小，而且还带有转弯部，所以管体内壁涂覆保护膜有一定难度，现有技术均是选用不锈钢作为管体材料实现进气管道防腐蚀的。
经过发明人研究发现，图1所示的各种气体管道11-1n和21、22中，除了主要的氟碳化合物等含氟气体作为刻蚀主气体会流过外，多个气体管道中会流过能对不锈钢进行腐蚀的反应气体，下面以第一进气管道21为例来说明本发明。这些腐蚀性的反应气体包括COS，在等离子处理过程中，这些气体在进气管道内流动，会分解并与H2O反应产生H2S、H2SO4等。此外腐蚀性气体还包括氯气、溴化氢、SiCL4等含氯和溴的气体成分，进气管道21是由不锈钢制成的，上述这些腐蚀性气体与不锈钢内壁反应形成的金属污染物，比如一些杂质颗粒物，这些颗粒物的尺寸很小只有纳米级甚至埃米（Angstrom）级。此外部分反应产物为气态物质会很快的随反应气流到达基片表面形成污染。在大于7nm的处理工艺中上述腐蚀性气体并不会对等离子处理工艺造成明显的影响。在现有技术工艺中对图形尺寸的精度要求没有非常高，所以即使有少量污染物颗粒和气体到达基片表面也不会造成明显影响。而且现有技术的工艺步骤相对较少，处理的时间也短，同一片基片被污染物影响的概率也低，所以上述污染物颗粒对现有工艺基本没有影响。但是在关键尺寸低于5nm的处理工艺中，情况却发生了显著的变化，处理步骤大幅增加、同时关键尺寸大幅减小，在长时间大量污染物颗粒的影响下，即使采用经过长期验证可靠的工艺步骤来进行等离子处理，处理后形成的半导体器件图形仍无法满足精度和污染物颗粒的要求。发明人发现上述关键尺寸降低后导致等离子处理效果的主要原因在于反应气体进入反应腔100之前，在气体管道中流动时会与管道内壁反应形成不可忽视的污染物，最终造成5nm以下的处理工艺无法满足需求。
发明人基于上述发现提出在上述进气管道中的内壁涂覆一层有机聚合薄膜，使得上述各种腐蚀性气体避免与管道内壁材料不锈钢接触。其中进气管道内壁的聚合物可以是常见环氧树脂或者含氟的聚合物材料。由于进气管道口径非常小，而且进气管道还包括转弯的部分，可以采用液体涂覆法。将混合有有机聚合物颗粒的悬浮水溶液或者溶解有机聚合物单体的有机溶液灌注入需要进行涂覆的进气管道内壁，使得有机聚合物颗或单体粒均匀附着在管道内壁，然后在室温或者高温固化。其中室温固化需要将上述溶液流出然后晾干，高温固化可以将溶液排出后进行加热，或者也可以在溶液流经进气管道的同时进行加热，需要将管道加热到40-200度。通过上述溶液流入和固化的步骤就可以在进气管道21的内壁形成一层有机聚合物薄膜，薄膜的厚度受上述溶液配比、涂覆时间和循环涂覆次数的影响，根据实际应用环境自由选择，经过发明人测试保护薄膜的厚度在0.5um以上就能形成致密的保护层，有效防止反应气体与管道内壁反应形成腐蚀，也就避免了污染物的产生。较佳地，保护膜的厚度1-100um之间，能够长期的保护进气管道，不需要频繁更换或者维护，而且镀膜工艺难度低、成本低廉。
上述进气装置103可以是圆盘形的，同时作为上电极连接到另一个射频电源或者电接地。进气装置也可以是一个位于反应腔顶盖底部的圆柱状气体喷头，或者位于反应腔侧壁顶部靠近顶盖处的一圈多个气体喷头，只要能够实现相反应腔103内的基片均匀输送气体的任何进气结构都可以成为本发明的进气装置。本发明反应腔可以是电容耦合（CCP）的等离子处理器，外部的高频射频电源（大于13Mhz）施加射频电场到进气装置103和基座101之间，也可以是电感耦合(ICP)的的等离子处理器，电感线圈设置在反应腔顶部上方，通过绝缘材料制成的顶盖向反应腔馈送高频射频磁场，进而在反应腔内感应出交变电场，形成等离子体对基片102进行处理。所以本实用新型可以适应于各种反应腔结构以及各种进气结构。
本实用新型通过在反应气体的流经的管道内壁涂覆一层有机聚合物薄膜，防止反应气体中的腐蚀性气体与进气管道内壁材料反应形成污染物，解决了关键尺寸小于5nm的处理工艺中一直没有发现和解决的问题，以很低的成本实现了工艺处理效的改进，使得5nm以下的处理工艺能够更稳定可靠的实现，最终大幅减少了基片处理的成本。
尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。