[發明專利]等離子體刻蝕裝置

有效

• 申請號: 201811603960.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN111370281B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 左濤濤;連增迪;吳狄
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01J37/30
• 分類號: H01J37/30;H01J37/305;H01J37/32
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;劉琰

本發明公開了一種等離子體刻蝕裝置，包括：反應室，用于容納反應氣體；介電窗，其設置與反應室頂部；邊緣環，其固定于反應室和介電窗之間；介電窗和邊緣環用于真空密封反應室；進氣系統，其用于向反應室內通入反應氣體，其包括設置在介電窗的中心區域上的第一進氣通道，和環繞設置在介電窗的邊緣區域上的第二進氣通道，第二進氣通道使得反應氣體從上向下穿過介電窗，被反應室內的邊緣環阻擋后向反應室內中心區域擴散。本發明解決了由于反應氣體是腐蝕性氣體時對設置在邊緣環內部放入側壁進氣通道腐蝕產生污染物，污染物隨著反應氣體進入反應室內，導致反應室內的晶圓被污染的問題。

技術領域

本發明涉及半導體加工工藝，特別涉及一種等離子體刻蝕裝置。

背景技術

電感耦合等離子體(Inductively?Coupled?Plasma，簡稱ICP)刻蝕裝置廣泛用于等離子體刻蝕(也稱干法刻蝕)等工藝。其中，等離子體刻蝕的原理為：反應氣體在電場的激發下，被電離而產生等離子體，由于等離子體中包含電子、離子、以及激發態的原子、分子和自由基等活性粒子，這些活性粒子可以與待刻蝕材料發生反應，從而實現對待刻蝕基板的圖案化。

現有技術中的電感耦合等離子體刻蝕裝置，包括反應室、介電窗和邊緣環，介電窗和邊緣環對反應室進行真空密封，邊緣環位于介電窗和反應室之間；所述電感耦合等離子體裝置還包括：進氣系統，包括設置在所述介電窗的中心區域上的進氣通道，設置在邊緣環內部的側壁進氣通道以及設置在反應室外部的反應氣體源，所述進氣系統用于向反應室通入反應氣體。

介電窗上方設有線圈(coil)，其外接射頻電源，射頻電源用于向線圈內通入射頻電流，以使線圈產生變化的磁場，該變化的磁場可感應出電場，電場透過介電窗使通入反應室內部的反應氣體電離而產生等離子體，進而對置于反應腔內的晶圓進行處理。

研究發現，由于邊緣環使用鋁合金材料，并且進行了陽極氧化處理。邊緣環(liner)在使用過程中，需要通過內部設置的加熱器加熱到120攝氏度。如果傳輸的反應氣體是Cl2，極易造成所述側壁進氣通道被腐蝕，產生AlCl3。AlCl3進入反應室后，又會沉積在反應室中或者靜電吸盤(ESC)表面或靜電吸盤上的晶圓造成污染。

發明內容

本發明的目的是提供一種等離子體刻蝕裝置，通過將等離子體刻蝕裝置的進氣系統中的側壁進氣通道設置在介電窗的邊緣處，使得反應氣體不經過邊緣環內部，解決了由于反應氣體是腐蝕性氣體時對設置在邊緣環內部放入側壁進氣通道腐蝕產生污染物，污染物隨著反應氣體進入反應室內，導致反應室內的晶圓被污染的問題。

為了解決上述問題，本發明通過以下技術方案實現：

一種等離子體刻蝕裝置，包括：反應室，用于容納反應氣體；介電窗，其設置與所述反應室頂部；邊緣環，其固定于所述反應室和介電窗之間；所述介電窗和邊緣環用于真空密封所述反應室；進氣系統，其用于向所述反應室內通入反應氣體，其包括設置在所述介電窗的中心區域上的第一進氣通道，和環繞設置在所述介電窗的邊緣區域上的第二進氣通道，所述第二進氣通道使得反應氣體從上向下穿過所述介電窗，被所述反應室內的邊緣環阻擋后向反應室內中心區域擴散。

進一步的，還包括，用于固定待處理晶圓的靜電卡盤，其位于所述反應室底部。

進一步的，所述邊緣環包括：連接段和延伸段，所述連接段位于所述反應室和介電窗之間，其一端分別與所述反應室側壁頂部和介電窗密封連接，其另一端與所述介電窗之間具有縫隙，使得通過所述第二進氣通道輸送的反應氣體沿所述縫隙流入所述反應室內部；所述延伸段位于所述反應室內部，從連接段內側向下延伸，圍繞所述待處理晶圓上方的反應空間。

進一步的，所述邊緣環采用鋁合金制成，其外表面涂覆有陶瓷材料。

進一步的，所述連接段的另一端與所述介電窗之間具有向所述反應室內傾的內傾角，使得通過所述第二進氣通道輸送的反應氣體經由所述內傾角輸送至所述反應室內。