[實用新型]一種等離子反應器

有效

• 申請號: 201220588184.4
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN202873172U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 周旭升;梁潔;左濤濤
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 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

本實用新型涉及等離子體處理領域，尤其涉及一種等離子反應器能夠在電感耦合和電容耦合模式之間轉換。

背景技術

半導體制造技術領域中，廣泛應用等離子來對半導體晶圓或基片進行加工。等離子源包括多個種類，最常用的有電容耦合型CCP(capacitively?coupled?plasma)sources和電感耦合型ICP(inductively?coupled?plasma)sources。電容耦合型的等離子源相對其它類型具有很多優點，平板形的幾何形狀與待處理的晶圓對應，所以施加到晶圓上方的電場具有很高的均一性，所以能夠獲得更高均一性的刻蝕或沉積效果。而且在進行上述等離子處理時具有較小的滯留時間（residence?times）從而使得等離子反應腔具有較高處理效率和更簡單的結構。同時CCP型的等離子反應器在能量耦合的效率上并不是很有效，由等離子造成的損害也是要解決的問題之一。而且產生的等離子濃度也不及其它類型的等離子反應器。電感耦合型（ICP）反應器也有自己的優勢,主要的優點是在低壓情況下產生較高的等離子濃度和較高的能源利用效率。電感耦合型（ICP）反應器的缺點包括：需要巨大的等離子發生空間造成的很長的滯留時間，無法進一步提高上述刻蝕或沉積流程的轉換速率。等離子濃度均一性也遠不如電容耦合型等離子反應器，造成等離子處理結果的均一性也不高。

現有技術中ICP反應腔上方包括一個絕緣材料窗，絕緣窗上方包括一個通有射頻電源的電感線圈，在線圈和絕緣材料窗之間還包括一塊法拉第屏蔽板。法拉第屏蔽板如果設計良好并且安裝合理的話可以被用來最小化那些有害的效應，現有技術中，法拉第屏蔽板主要用于減少射頻電源和反應器內等離子體之間的電容耦合作用，并同時減少絕緣材料窗的濺射。

上述電容耦合型和電感耦合型反應器均具有自己的優缺點，最佳的辦法是將兩者的特征結合起來。現有技術已有向ICP反應器中的法拉第屏蔽板通入射頻電源作為CCP反應器的上電極形成電容耦合作用的。ICP線圈和法拉第屏蔽板共用一個射頻電源。典型的射頻發生器的輸出頻率為13.5Mhz。已經公開的專利US2004194890和US6592710、US6531030B1均揭露了射頻能量同時給反應腔上方的感應線圈和上電極供電的方法實現混合ICP和CCP特征的等離子反應器，這些等離子反應器雖然具有兩者混合的特征但是兩者本身的一些優點也被弱化了。比如：這種混合型的反應器向電感線圈和平板電極同時供電最佳的需要至少2個射頻電源，只用一個射頻電源的話就需要一個主動控制裝置調節分配輸送給線圈和平板電極的能量比率，這都增加了系統的復雜性和成本。由于傳統ICP反應器中的屏蔽板接了射頻電源，所以原來屏蔽板所起的對電場的屏蔽作用就喪失了，這會造成電感線圈也會與下方的導體產生電容耦合作用，使得絕緣材料窗更容易被等離子轟擊而損壞。不僅傳統ICP反應器的優點不突出，而且連傳統CCP的優點等離子均一性較好的特性也受到不良影響。

所以業界需要一種更有效的方法或裝置同時實現ICP和CCP各自的優點并減少這兩種類型的反應器各自的缺點造成的影響。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種可以工作在多個模式的等離子反應器。

本實用新型的一種等離子反應器包括一個反應腔側壁和一個覆蓋在所述側壁上方的絕緣材料窗，所述反應器內下方包括一個基座，所述絕緣材料窗上方依次疊放有導電屏蔽板和電感線圈，其中導電屏蔽板和電感線圈之間由絕緣部件隔離，其特征在于：一個射頻電源電連接到第一切換開關，所述第一切換開關選擇性的電連接到所述電感線圈或導電屏蔽板，所述導電屏蔽板連接到一個第二切換開關所述第二切換開關選擇性的連接到接地端。

其中反應器內的所述基座中包括一個下電極電連接到一個偏置射頻電源。所述導電屏蔽板上包括多條從中心向邊緣放射狀排布的通槽。

所述反應器中的第一切換開關使得所述射頻電源連接到電感線圈時所述第二切換開關電連接到接地端。第一切換開關也可以通過切換使得所述射頻電源電連接到導電屏蔽板時所述第二切換開關使導電屏蔽板與接地端斷開。

所述絕緣部件包括一個絕緣材料板覆蓋在所述導電屏蔽板上，也可以是固定在線圈和導電屏蔽板之間的絕緣墊片覆蓋部分導電屏蔽板。

所述絕緣材料窗上方還包括一個接地蓋固定到所述絕緣材料板并包圍所述電感線圈和屏蔽板，其中接地蓋由導電材料構成并電連接到接地端。

所述射頻電源與第一切換開關之間還連接有一個匹配網絡。也可以第一切換開關通過兩個匹配網絡分別連接到電感線圈或者導電屏蔽板。