[實(shí)用新型]一種改善等離子體啟輝及穩(wěn)定性的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822167355.6
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN209982804U
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雪冬;劉小波;胡冬冬;車東晨;李娜;徐康寧;陳璐;許開東
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇魯汶儀器有限公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H01L21/67
• 代理公司: 32274 南京申云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 邱興天

本實(shí)用新型公開一種改善等離子體啟輝及穩(wěn)定性的裝置，包括激勵(lì)射頻電源、電感耦合線圈、反應(yīng)腔室、介質(zhì)窗、靜電卡盤和偏壓射頻電源，電感耦合線圈的一端口與激勵(lì)射頻電源連接，另一端口串聯(lián)有可調(diào)電容，電感耦合線圈外圈端口到反應(yīng)腔室接地端的距離小于電感耦合線圈內(nèi)圈端口到反應(yīng)腔室接地端的距離，且電感耦合線圈外圈端口的電壓高于電感耦合線圈內(nèi)圈端口的電壓，本實(shí)用新型通使電感耦合線圈外圈端口的電壓始終高于電感耦合線圈內(nèi)圈端口的電壓，這種電感耦合線圈外圈和內(nèi)圈間的電壓差不僅有利于等離子體啟輝，擴(kuò)大工藝窗口；有利于維持工藝過程中等離子體的穩(wěn)定性，提高工藝重復(fù)性，由于高電壓的區(qū)域位于電感耦合線圈的外圈，對晶圓表面以及刻蝕或沉積速度的影響最小。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善等離子體啟輝及穩(wěn)定性的裝置。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體加工制造中，電感耦合等離子體裝置可以在較低的氣壓下獲得較高密度的等離子體，被廣泛應(yīng)用于等離子體刻蝕或沉積等半導(dǎo)體加工設(shè)備。現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工設(shè)備通常由反應(yīng)腔、上電極系統(tǒng)和下電極系統(tǒng)組成。其中，上電極系統(tǒng)位于反應(yīng)腔頂部的介質(zhì)窗上方，由電感耦合線圈、匹配器和激勵(lì)射頻電源組成；下電極系統(tǒng)由位于反應(yīng)腔中央的靜電卡盤(用于承載晶圓)、匹配器和偏壓射頻電源組成。在不同的工藝氣體種類和壓力下，通過調(diào)節(jié)上電極和下電極的功率，使工藝氣體維持在穩(wěn)定的等離子體狀態(tài)，等離子體與晶圓表面發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到對晶圓加工處理的目的。

然而，上述半導(dǎo)體加工設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問題。第一，選用某些種類的氣體，或工藝壓力過低，或射頻功率加載時(shí)間較短，都會導(dǎo)致工藝氣體啟輝困難，甚至無法啟輝，使工藝窗口較小。第二，等離子體在射頻能量下啟輝不穩(wěn)定，產(chǎn)生的等離子體在工藝過程中發(fā)生震蕩，使工藝均勻性差、結(jié)果重復(fù)性差。為解決上述問題，將工藝過程分為啟輝與工藝兩步，又會產(chǎn)生新的問題。首先，啟輝步驟中的氣體壓力較大，等離子體的自由程較短且方向性差，造成沉積或刻蝕的均勻性差。同時(shí)，啟輝瞬間的高電壓也容易造成晶圓表面損傷。其次，工藝過程中的腔體壓力通常比啟輝時(shí)的低。因此在啟輝完成后準(zhǔn)備開始工藝時(shí)，反應(yīng)腔內(nèi)的氣壓會產(chǎn)生一個(gè)從大到小的變化過程，不利于等離子體的穩(wěn)定性，甚至?xí)霈F(xiàn)滅火的情況。最后，由于工藝過程中的氣體壓力過低，等離子體容易發(fā)生震蕩造成工藝不穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)改善等離子體啟輝及穩(wěn)定性的裝置。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種改善等離子體啟輝及穩(wěn)定性的裝置，包括激勵(lì)射頻電源、電感耦合線圈、反應(yīng)腔室、介質(zhì)窗、靜電卡盤和偏壓射頻電源，所述電感耦合線圈設(shè)置在介質(zhì)窗上方，所述介質(zhì)窗設(shè)置在反應(yīng)腔室上方，所述靜電卡盤設(shè)置在反應(yīng)腔室并與偏壓射頻電源相連后接地，所述電感耦合線圈的一端口與激勵(lì)射頻電源連接，另一端口串聯(lián)有可調(diào)電容，所述電感耦合線圈外圈端口到反應(yīng)腔室接地端的距離小于電感耦合線圈內(nèi)圈端口到反應(yīng)腔室接地端的距離，且電感耦合線圈外圈端口的電壓高于電感耦合線圈內(nèi)圈端口的電壓。

作為優(yōu)選，所述電感耦合線圈的內(nèi)端與激勵(lì)射頻電源連接，外端與可調(diào)電容連接；或者所述感耦合線圈的外端與激勵(lì)射頻電源連接，內(nèi)端與可調(diào)電容連接。

作為優(yōu)選，所述電感耦合線圈為平面結(jié)構(gòu)或者立體結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選，所述平面結(jié)構(gòu)為平面螺旋線形或者圓形弧線，所述平面螺旋線為阿基米德螺旋線、漸開線或者渦狀線。

作為優(yōu)選，所述立體結(jié)構(gòu)為立體螺旋形狀，且沿上升方向立體螺旋線的直徑相同或直徑漸小或直徑漸大。

作為優(yōu)選，所述電感耦合線圈為單根線圈，或者所述電感耦合線圈為兩個(gè)或兩個(gè)以上線圈并聯(lián)而成。

作為優(yōu)選，兩個(gè)或兩個(gè)以上線圈并聯(lián)后，再與可調(diào)電容串聯(lián)；或者兩個(gè)或兩個(gè)以上線圈并聯(lián)，且每個(gè)并聯(lián)支路里均串聯(lián)有一個(gè)可調(diào)電容。