[實用新型]等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 200920077812.0
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN201503847U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 倪圖強
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01J37/02;H05H1/46;H01L21/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

【技術領域】

本實用新型涉及一種等離子體處理裝置，特別涉及一種調節等離子體處理過程中等離子體均勻性的電容耦合型等離子體處理裝置。

【背景技術】

在半導體制造工業中，對集成電路的高精度加工經常利用等離子體來實現所要的加工速度與精度。等離子體加工比如等離子體刻蝕，經常采用電容耦合型等離子體反應器來產生等離子體并利用等離子體來幫助對待加工部件如晶圓進行處理。要實現最大的產量，就要保證一塊晶圓上中間和邊緣區域的芯片都符合規格要求得到均一的加工效果，即提高加工的均一性(uniformity)。要獲得更高的均一性就要保證使晶圓中心和邊緣區域具有相同的加工參數如等離子體密度、氣體分子密度與種類分布、電場方向、鞘層電壓等。其中等離子體密度由于電容型耦合的結構特點限制，在其它參數相同情況下必然會造成晶圓邊緣區域比中心區域的等離子體密度低。為了抵消這一偏差，現有技術如US20060128044介紹了利用接地的導電屏蔽物，使等離子體中的帶電電荷流向該屏蔽物實現等離子體密度的均一性，但是該專利中的屏蔽物上要涂覆一層足夠薄的絕緣膜以實現將等離子體中的電荷導到接地處的目的，該絕緣薄膜若太薄，則該薄膜要求提高且容易被等離子體破壞，需要經常更新從而制造成本增加，若太厚則無法將電荷經過屏蔽物導走，所以該方法會造成高的制造成本。業界迫切需要一種簡單且成本低的實現更高的等離子體密度均一性方法。

【實用新型內容】

本實用新型的目的在于提供一種電容耦合型等離子體處理裝置，其克服現有技術的不足，增強了等離子體密度在整個基片表面的均一性。

本實用新型是通過以下技術方法實現的：一個由導電材料制成的反應腔；設置于反應腔內的一第一電極以及與第一電極相對設置的一第二電極；一射頻功率源與第二電極相連接，用以提供射頻功率而在第一電極及第二電極之間形成射頻電場和形成等離子體；一基座設置于反應腔內用于支撐被處理的基片或晶片；一介電體圍繞所述基座，并包圍所述基座中的第二電極外側面的；一射頻能量引導元件，其由導電材料制成并且在等離子體處理過程中電浮地，所述射頻能量引導元件包括：一覆蓋部，設置于介電體外側并至少部分包圍該介電體中的第二電極外側面的一部分；以及一向內延伸部，其一端與所述覆蓋部相交，其相對的另一端向靠近基座的一側延伸。

其中射頻能量引導元件可以是鋁等金屬材料制得，射頻能量引導元件向內延伸部面向第一電極的上表面還覆蓋有耐等離子腐蝕的材料，覆蓋部的外側面覆蓋有介電層以防止到達射頻能量引導元件的射頻能量被傳遞到基座側面的區域產生不希望出現的等離子。

【附圖說明】

圖1為說明本實用新型等離子體處理裝置的工作原理的剖面圖。

圖2為本實用新型等離子體處理裝置的另外一種實施方式的剖面圖。

圖3為本實用新型等離子體處理裝置的再一種實施方式的剖面圖。

圖4為本實用新型所述的射頻能量引導元件的覆蓋部與向內延伸部的位置關系示意圖。

【具體實施方式】

本實用新型提出了一種利用簡單結構增強等離子體在晶圓或基片上方中心區域和邊緣區域等離子體密度均一的等離子體處理裝置。本實用新型具體實施例和工作原理如圖1所示，圖1為本實用新型等離子體處理裝置的一種實施方式的剖面圖。如圖所示，等離子體處理裝置包括一個導體制成的反應腔9，反應腔9內的上方設置一個上電極(同時也作用為氣體分布板)10b，該上電極或氣體分布板10b可以是由導體制成。在反應腔9內，與上電極10b相對的位置處設置有一用于放置待處理的工藝件(如基片或晶片)的基座1，該基座1內包括一下電極10a。一個或多個射頻功率源6與上電極10b或下電極10a相連接，用以提供射頻功率而在上、下電極之間形成射頻電場和形成等離子體。一個介電體12圍繞基座1設置，并至少包圍所述基座1的外側面的一部分。一個導體材料制成的射頻能量引導元件5包括一覆蓋部5a及一向內延伸部5b。覆蓋部5a設置于介電體12的外側并至少部分包圍該介電體12；向內延伸部5b的一端與所述覆蓋部5a的上端相交或相連接，其相對的另一端向靠近基座1的一側延伸。該射頻能量引導元件5由導電材料制成并且在等離子體處理過程中電浮地。

所述覆蓋部5a與向內延伸部5b電連接，可以是兩片式結構或者可以是集成的一片式部件，其中覆蓋部5a環繞基座1的外圍。在等離子體處理過程中，為了保護射頻能量引導元件5的表面不受等離子體腐蝕而產生顆粒雜質或減少射頻能量引導元件5的使用壽命，可以向內延伸部5b或覆蓋部5a的外表面涂覆有耐等離子體腐蝕的保護層材料，比如，可以在其面向等離子體的表面或與等離子體接觸的表面上覆蓋有這些保護層。