[實(shí)用新型]一種等離子反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220588184.4
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN202873172U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周旭升;梁潔;左濤濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)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(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及等離子體處理領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子反應(yīng)器能夠在電感耦合和電容耦合模式之間轉(zhuǎn)換。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域中，廣泛應(yīng)用等離子來對半導(dǎo)體晶圓或基片進(jìn)行加工。等離子源包括多個(gè)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(yōu)點(diǎn)，平板形的幾何形狀與待處理的晶圓對應(yīng)，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(jìn)行上述等離子處理時(shí)具有較小的滯留時(shí)間（residence?times）從而使得等離子反應(yīng)腔具有較高處理效率和更簡單的結(jié)構(gòu)。同時(shí)CCP型的等離子反應(yīng)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(chǎn)生的等離子濃度也不及其它類型的等離子反應(yīng)器。電感耦合型（ICP）反應(yīng)器也有自己的優(yōu)勢,主要的優(yōu)點(diǎn)是在低壓情況下產(chǎn)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(yīng)器的缺點(diǎn)包括：需要巨大的等離子發(fā)生空間造成的很長的滯留時(shí)間，無法進(jìn)一步提高上述刻蝕或沉積流程的轉(zhuǎn)換速率。等離子濃度均一性也遠(yuǎn)不如電容耦合型等離子反應(yīng)器，造成等離子處理結(jié)果的均一性也不高。

現(xiàn)有技術(shù)中ICP反應(yīng)腔上方包括一個(gè)絕緣材料窗，絕緣窗上方包括一個(gè)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(shè)計(jì)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(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)中，法拉第屏蔽板主要用于減少射頻電源和反應(yīng)器內(nèi)等離子體之間的電容耦合作用，并同時(shí)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(yīng)器均具有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，最佳的辦法是將兩者的特征結(jié)合起來。現(xiàn)有技術(shù)已有向ICP反應(yīng)器中的法拉第屏蔽板通入射頻電源作為CCP反應(yīng)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(gè)射頻電源。典型的射頻發(fā)生器的輸出頻率為13.5Mhz。已經(jīng)公開的專利US2004194890和US6592710、US6531030B1均揭露了射頻能量同時(shí)給反應(yīng)腔上方的感應(yīng)線圈和上電極供電的方法實(shí)現(xiàn)混合ICP和CCP特征的等離子反應(yīng)器，這些等離子反應(yīng)器雖然具有兩者混合的特征但是兩者本身的一些優(yōu)點(diǎn)也被弱化了。比如：這種混合型的反應(yīng)器向電感線圈和平板電極同時(shí)供電最佳的需要至少2個(gè)射頻電源，只用一個(gè)射頻電源的話就需要一個(gè)主動控制裝置調(diào)節(jié)分配輸送給線圈和平板電極的能量比率，這都增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。由于傳統(tǒng)ICP反應(yīng)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(dǎo)體產(chǎn)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(tǒng)ICP反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)不突出，而且連傳統(tǒng)CCP的優(yōu)點(diǎn)等離子均一性較好的特性也受到不良影響。

所以業(yè)界需要一種更有效的方法或裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)ICP和CCP各自的優(yōu)點(diǎn)并減少這兩種類型的反應(yīng)器各自的缺點(diǎn)造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種可以工作在多個(gè)模式的等離子反應(yīng)器。

本實(shí)用新型的一種等離子反應(yīng)器包括一個(gè)反應(yīng)腔側(cè)壁和一個(gè)覆蓋在所述側(cè)壁上方的絕緣材料窗，所述反應(yīng)器內(nèi)下方包括一個(gè)基座，所述絕緣材料窗上方依次疊放有導(dǎo)電屏蔽板和電感線圈，其中導(dǎo)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(gè)射頻電源電連接到第一切換開關(guān)，所述第一切換開關(guān)選擇性的電連接到所述電感線圈或?qū)щ娖帘伟澹鰧?dǎo)電屏蔽板連接到一個(gè)第二切換開關(guān)所述第二切換開關(guān)選擇性的連接到接地端。

其中反應(yīng)器內(nèi)的所述基座中包括一個(gè)下電極電連接到一個(gè)偏置射頻電源。所述導(dǎo)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(yīng)器中的第一切換開關(guān)使得所述射頻電源連接到電感線圈時(shí)所述第二切換開關(guān)電連接到接地端。第一切換開關(guān)也可以通過切換使得所述射頻電源電連接到導(dǎo)電屏蔽板時(shí)所述第二切換開關(guān)使導(dǎo)電屏蔽板與接地端斷開。

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

所述絕緣材料窗上方還包括一個(gè)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(dǎo)電材料構(gòu)成并電連接到接地端。

所述射頻電源與第一切換開關(guān)之間還連接有一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)。也可以第一切換開關(guān)通過兩個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)分別連接到電感線圈或者導(dǎo)電屏蔽板。