[實用新型]用于處理工件的等離子體反應裝置

有效

• 申請號: 201720632439.5
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN207183207U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 李興存
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 彭瑞欣,張天舒

技術領域

本實用新型涉及微電子技術領域，具體地，涉及一種用于處理工件的等離子體反應裝置。

背景技術

隨著半導體技術的發展，微電子器件的特征尺寸不斷減小，這使得人們對等離子體刻蝕速率均勻性、關鍵尺寸控制等指標要求越來越高。而且，由于微電子器件的特征尺寸的減小，微電子器件對因等離子體導致的晶片表面損傷也更加敏感。

基于等離子體的產生是通過電子作為能量傳遞的媒介，因此從根本上講，因等離子體導致的晶片表面損傷通常可以通過降低電子溫度和提高電子密度分布的均勻性來實現。

現有的等離子體加工設備所采用的等離子體源是利用感應線圈形成的磁場激發工藝腔內的工藝氣體形成等離子體。具體地，通過使用射頻電源向感應線圈加載脈沖射頻功率，來產生上述磁場。該射頻電源的頻率一般為13.56MHz。

為了降低電子溫度，避免產生晶片表面損傷，可以通過調節脈沖頻率和占空比，來降低單位時間內的平均電子溫度，但是，在脈沖功率開啟時，由于等離子體啟輝時要進行氣體擊穿過程，此時電子溫度較高，很容易瞬間對晶片表面造成損傷。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種用于處理工件的等離子體反應裝置，其可以降低電子溫度，從而可以解決因電子溫度過高引起的晶片表面損傷的問題。

為實現本實用新型的目的而提供一種用于處理工件的等離子體反應裝置，包括電子束產生腔、過濾裝置和工藝腔，其中，

所述電子束產生腔位于所述工藝腔的外部，且通過所述過濾裝置與所述工藝腔相連通，并且所述電子束產生腔包括電感耦合等離子體源，所述電感耦合等離子體源用于產生第一等離子體；

所述過濾裝置用于使所述第一等離子體在經過所述過濾裝置進入所述工藝腔時，形成電子束；所述電子束用于激勵所述工藝腔內的工藝氣體產生第二等離子體，所述第二等離子體用于處理工件。

優選的，所述電感耦合等離子體源包括感應線圈、第一匹配器和第一射頻電源，所述電子束產生腔還包括介質筒和第一進氣裝置，其中，

所述介質筒設置在所述工藝腔的外側，且具有與所述工藝腔相連通的開口；

所述第一進氣裝置用于向所述介質筒內輸送不與所述工藝氣體反應的第一氣體；

所述感應線圈環繞在所述介質筒的筒壁周圍，且所述感應線圈的軸線水平設置；

所述第一射頻電源通過所述第一匹配器與所述感應線圈電連接，用于激勵所述第一氣體產生所述第一等離子體。

優選的，所述第一氣體包括惰性氣體或者氮氣。

優選的，所述過濾裝置包括電極板和第一直流電源，其中，

所述電極板設置在所述電子束產生腔與所述工藝腔的連通處，并且在所述電極板上設置有多個通孔，所述多個通孔相對于所述連通處的徑向截面均勻分布，且每個通孔的直徑小于所述第一等離子體的鞘層厚度的2倍；所述第一直流電源與所述電極板電連接，用于向所述電極板加載直流正偏壓

優選的，所述直流正偏壓的取值范圍在500～3000V。

優選的，所述電極板所采用的材料包括鉬或者鎢。

優選的，還包括電子收集裝置，所述電子收集裝置設置在所述工藝腔的腔室壁上，且位于所述電子束產生腔的對側，用于收集所述電子束中運動至所述電子收集裝置處的電子。

優選的所述電子收集裝置包括金屬件、電阻元件和介質隔離件，其中，

所述金屬件設置在所述工藝腔的腔室壁中，且貫穿該腔室壁的厚度，并通過位于所述工藝腔之外的所述電阻元件電接地；

所述介質隔離件設置在所述金屬件與所述工藝腔的所述腔室壁之間，用以對二者電絕緣。

優選的，所述金屬件所采用的材料包括鉬或者鎢。

優選的，所述介質隔離件所采用的材料包括陶瓷或石英。

優選的，所述電阻元件的電阻值的取值范圍在100～1000Ω。

優選的，還包括約束裝置，所述約束裝置用于約束所述電子束的運動方向，使之沿水平方向運動。

優選的，所述約束裝置包括第一電磁線圈、第二電磁線圈和第二直流電源，其中，

所述第一電磁線圈位于所述工藝腔的外部，且環繞在所述電子束產生腔與所述工藝腔的連通處的外圍，所述第二電磁線圈位于所述工藝腔的外部，且環繞在所述電子收集裝置的外圍，所述第一電磁線圈和所述第二電磁線圈均用于產生能夠約束所述電子束的運動方向的磁場，使之沿水平方向運動；