[發(fā)明專利]電感耦合型等離子體處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410635189.1
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN105655220B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周旭升;吳狄;倪圖強
• 申請（專利權(quán)）人: 中微半導體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H05H1/46
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體加工設(shè)備，特別涉及一種電感耦合型等離子體處理裝置。

背景技術(shù)

當前，電感耦合型等離子體處理裝置作為在半導體晶片上執(zhí)行成膜、刻蝕等多種工藝的裝置，廣泛應(yīng)用于半導體器件制造的技術(shù)領(lǐng)域中。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的一種電感耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，真空處理腔室10底部設(shè)有承載待處理基片的基座11，真空處理腔室10頂部具有絕緣蓋板12。絕緣蓋板12上垂直設(shè)置與處理腔室10連通的絕緣套筒13，工藝氣體可從絕緣套筒頂部輸入工藝腔室10。絕緣套筒13外側(cè)纏繞上電感耦合線圈14，電感線圈14通過匹配器與射頻源連接。射頻源向電感耦合線圈14提供射頻交變電流在絕緣套筒13內(nèi)產(chǎn)生一個交變的感應(yīng)磁場，將工藝氣體激發(fā)形成等離子體。

然而，這些等離子體轟擊絕緣套筒13內(nèi)壁往往會產(chǎn)生大量的熱量，對等離子體處理工藝產(chǎn)生負面效果。具體來說，一方面高溫的等離子體進入處理腔室不利于與待處理基片的反應(yīng)。例如，在進行去光刻膠工藝時，如果等離子體溫度超過120°時，會造成基片表面的光刻膠燒焦、變色等損傷，進而影響后續(xù)圖案轉(zhuǎn)移等工藝步驟的進行，造成半導體器件制造的產(chǎn)品良率降低。另一方面，絕緣套筒13在高溫下也容易損壞，導致使用壽命的縮短，增加了工藝成本。

因此，需要提供一種能夠避免等離子體溫度過高的等離子體處理裝置以改善上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，以有效降低等離子體的溫度，避免對等離子體處理裝置的部件及等離子體處理工藝造成損害。

為達成上述目的，本發(fā)明提供一種電感耦合型等離子體處理裝置，包括：反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室頂部具有絕緣蓋板，所述絕緣蓋板具有一開口；垂直設(shè)置于所述絕緣蓋板上通過所述開口與所述反應(yīng)腔室連通的絕緣套筒；卷繞于所述絕緣套筒上的第一電感耦合線圈，所述第一電感耦合線圈中通入射頻電流以將引入所述反應(yīng)腔室的工藝氣體在所述絕緣套筒內(nèi)和/或其下方激發(fā)為等離子體；以及設(shè)置于所述絕緣套筒中的第一冷卻元件，其與所述等離子體接觸的部分具有抗等離子體涂層，所述第一冷卻元件中流通冷卻介質(zhì)以冷卻所述等離子體。

優(yōu)選的，所述第一冷卻元件為一冷卻筒，其中嵌設(shè)有流通所述冷卻介質(zhì)的冷卻通道，所述冷卻通道的進口和出口均位于所述絕緣套筒外部。

優(yōu)選的，所述冷卻通道在所述冷卻筒中彎折一次或多次。

優(yōu)選的，所述冷卻元件一端固定于所述絕緣套筒的頂部，所述冷卻通道的進口和出口均從所述冷卻元件的固定端伸出所述絕緣套筒的頂部。

優(yōu)選的，所述工藝氣體通過所述絕緣套筒的頂部邊緣處引入所述反應(yīng)腔室。

優(yōu)選的，所述工藝氣體通過位于所述反應(yīng)腔室側(cè)壁頂部的氣體輸入口引入所述反應(yīng)腔室。

優(yōu)選的，所述絕緣蓋板上設(shè)置嵌套于所述第一電感耦合線圈之外的第二電感耦合線圈，所述第二電感耦合線圈中通入射頻電流以將引入所述反應(yīng)腔室的工藝氣體在所述絕緣蓋板下方激發(fā)為等離子體。

優(yōu)選的，所述電感耦合型等離子體處理裝置還包括第二冷卻元件，所述第二冷卻元件包括設(shè)置于所述絕緣套筒上方的風扇以及從所述風扇向下延伸并容納所述絕緣套筒的風扇外罩，所述風扇外罩底部與所述絕緣蓋板頂面具有間隔，所述風扇從所述絕緣套筒頂部吹入氣體，用于冷卻所述絕緣套筒及所述絕緣蓋板。

優(yōu)選的，所述風扇外罩內(nèi)設(shè)置導流葉片，所述導流葉片形成引導由所述風扇吹出的氣體流動的導流路徑，使所述氣體沿所述導流路徑流動以增加與所述絕緣套筒的接觸。

優(yōu)選的，所述第一冷卻元件包括金屬主體部及位于所述金屬主體部外表面、與所述等離子體接觸的抗等離子體涂層。

優(yōu)選的，所述絕緣套筒材料為陶瓷介電材料或石英材料。

本發(fā)明的有益效果在于通過在反應(yīng)腔室上部纏繞有電感線圈的絕緣套筒中設(shè)置第一冷卻元件，對絕緣套筒中的等離子體以及絕緣套筒本身予以降溫，從而防止等離子體在工藝過程中對光刻膠的損傷，提高絕緣套筒的使用壽命。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的等離子體處理裝置的第一冷卻元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明另一實施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明另一實施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式