[發(fā)明專利]電感耦合等離子體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010532812.2
• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN102468105A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣中偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片加工設(shè)備，尤其是涉及一種具有改進(jìn)氣路的電感耦合等離子體裝置。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對半導(dǎo)體晶片加工能力的要求也日益提高。在半導(dǎo)體晶片加工技術(shù)領(lǐng)域中，刻蝕(Etch)作為半導(dǎo)體制造工藝，微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的關(guān)鍵步驟。目前，通常采用ICP(Inductive?Coupled?Plasma?Emission?Spectrometer，電感耦合等離子體)設(shè)備結(jié)構(gòu)對晶片進(jìn)行刻蝕工藝。隨著刻蝕工藝技術(shù)的發(fā)展，以及新的工藝要求的提出，特別是45nm/32nm技術(shù)以后，刻蝕線條尺寸不斷縮小，越來越精細(xì)化。這些都對刻蝕工藝提出了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

圖1為現(xiàn)有的一種ICP設(shè)備結(jié)構(gòu)100’。工藝氣體通過進(jìn)氣管路1’由固定在石英蓋板2’上的噴嘴3’進(jìn)入到反應(yīng)腔室4’。在反應(yīng)腔室4’的上方設(shè)置有線圈5’，線圈5’上施加有射頻電源。在施加了射頻電源的線圈5’的激發(fā)下，工藝氣體被電離成等離子體(Plasma)6’。在反應(yīng)腔室4’內(nèi)設(shè)置有支撐晶片(Wafer)8’的靜電卡盤(ESC，Electrostatic?Chuck)7’。對靜電卡盤7’通入射頻，從而產(chǎn)生偏置電壓。等離子體6’在偏壓的驅(qū)動下，對吸附在靜電卡盤7’上的晶片8’進(jìn)行沉積刻蝕。其中，等離子體轟擊晶片表面，并形成一系列物理和化學(xué)過程，使晶片8’刻出所需的圖形。刻蝕后的生成物通過分子泵(Turbo?Pump)9’和干泵10’抽走。其中，干泵10’為分子泵9’前級泵。

從圖1中現(xiàn)有的ICP設(shè)備結(jié)構(gòu)，可看出該方案結(jié)構(gòu)較為簡單。在一步工藝結(jié)束后，進(jìn)氣管路1’的殘余氣體繼續(xù)流入腔室4’，最終通過分子泵9’和干泵10’抽走。

刻蝕工藝中上步工藝氣體的殘留時間(包括不同步驟間的和工藝結(jié)束后的殘留工藝氣體)對刻蝕結(jié)果有著較為重要的影響。特別是對于柵極刻蝕中，不同步驟間所用的工藝氣體不同，對刻蝕效果的要求嚴(yán)格，

通常進(jìn)氣管路較長，有些甚至可以達(dá)到十幾米長，進(jìn)氣管路中的上一步工藝殘余氣體需要較長的時間才能由分子泵和干泵完全抽走，殘余氣體在腔室中的殘留時間較長。而管路中上一步的殘余氣體會對刻蝕效果的控制有較大的影響，進(jìn)而影響芯片生產(chǎn)的良品率，不利于對工藝結(jié)果的控制。因此，為了提高芯片生產(chǎn)的良品率，需要嚴(yán)格控制上一步殘余氣體的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。特別針對現(xiàn)有的電感耦合等離子體裝置，提出一種改進(jìn)的電感耦合等離子體裝置，該電感耦合等離子體裝置可避免上步工藝結(jié)束后的殘余氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室，更快速地將殘余氣體從管路中的抽走，減少殘余氣體對刻蝕的影響。

為此，本發(fā)明的一方面，提供了一種電感耦合等離子體裝置，包括：反應(yīng)腔室；電感耦合線圈，所述電感耦合線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔室的上方；靜電卡盤，所述靜電卡盤設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，用于支撐待處理晶片；氣體抽吸單元，所述氣體抽吸單元與所述反應(yīng)腔室相連接，用于對所述反應(yīng)腔室抽真空；以及氣體供給通路，所述氣體供給通路選擇性地與所述反應(yīng)腔室和所述氣體抽吸單元相連通。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電感耦合等離子體裝置，在刻蝕結(jié)束或者進(jìn)行下一步刻蝕之前，殘余的刻蝕氣體不再流入反應(yīng)腔室，且可以從管路中抽出，從而減少了上步工藝殘余氣體對刻蝕效果的影響，提高晶片生產(chǎn)的良品率。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的電感耦合等離子體裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

所述氣體供給通路包括：進(jìn)氣端；分別與所述進(jìn)氣端連接的第一出氣端和第二出氣端，所述第一出氣端連接到反應(yīng)腔室以及所述第二出氣端連接到氣體抽吸單元；第一控制閥，所述第一控制閥設(shè)置在所述第一出氣端和所述反應(yīng)腔室之間；以及第二控制閥，所述第二控制閥設(shè)置在所述第二出氣端和所述氣體抽吸單元之間。

由此，在刻蝕工藝時，刻蝕氣體通過第一出氣端供給到反應(yīng)腔室中，從而不會影響到反應(yīng)腔室內(nèi)的刻蝕效果。在刻蝕結(jié)束后，通過第二出氣端對進(jìn)氣端內(nèi)的殘余氣體進(jìn)行抽吸，從而極大地減少了殘余氣體的抽吸時間，提高了生產(chǎn)的效率。

所述氣體抽吸單元包括：分子泵，所述分子泵與所述反應(yīng)腔室相連通；以及連接到所述分子泵的干泵，所述干泵所述干泵與所述分子泵相連，且通過殘余氣體抽吸通路與所述第二出氣端相連。由此，在進(jìn)行下一階段刻蝕氣體供給之前，殘余氣體可通過第二出氣端連接到干泵，進(jìn)而被干泵抽出，從而避免了殘余氣體對刻蝕效果的影響。