[發明專利]一種具有法拉第屏蔽裝置的等離子體處理系統

在審

• 申請號: 201910654770.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110223904A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 李雪冬;劉小波;胡冬冬;劉海洋;孫宏博;車東晨;許開東
• 申請（專利權）人: 江蘇魯汶儀器有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

本發明公開了一種具有法拉第屏蔽裝置的等離子體處理系統，所述等離子體處理系統包括反應腔室、位于反應腔室上的法拉第屏蔽裝置和進氣噴嘴；所述進氣噴嘴穿過法拉第屏蔽裝置向反應腔室通入工藝氣體；所述進氣噴嘴是導電材質，且進氣噴嘴與法拉第屏蔽裝置導電連接。本發明通過導電材質的進氣噴嘴與法拉第屏蔽裝置導電連接，進行清洗工藝時，進氣噴嘴投影區域的清洗工藝反應氣體也發生電離，清洗工藝反應氣體在介質窗下方整個區域形成電容耦合等離子體，能夠對進氣噴嘴周圍區域的介質窗進行清洗，實現了對介質窗內壁的全方位清洗，降低等離子體處理系統的故障率。

技術領域

本發明屬于半導體刻蝕技術領域，尤其涉及一種具有法拉第屏蔽裝置的等離子體處理系統。

背景技術

目前Pt、Ru、Ir、NiFe、Au等非揮發性材料主要通過電感耦合等離子體（ICP）進行干法刻蝕。電感耦合等離子通常由置于等離子體處理腔室外部與電介質窗相鄰的線圈產生，腔室內的工藝氣體被點燃后形成等離子體。在對非揮發性材料的干法刻蝕工藝過程中，由于反應產物的蒸汽壓較低，難以被真空泵抽走，導致反應產物沉積在電介質窗和其他等離子體處理腔室內壁上沉積。這不僅會產生顆粒沾污，也會導致工藝隨時間漂移使工藝過程的重復性下降。

隨著近年來第三代存儲器——磁存儲器（MRAM）的不斷發展和集成度的不斷提高，對金屬柵極材料（如Mo、Ta等）和高k柵介質材料（如Al₂O₃、HfO₂和ZrO₂等）等新型非揮發性材料的干法刻蝕需求不斷增加，解決非揮發性材料在干法刻蝕過程中產生的側壁沉積和顆粒沾污，同時提高等離子體處理腔室的清洗工藝效率是十分必要的。

法拉第屏蔽裝置置于射頻線圈與電介質窗之間可以減少由射頻電場誘發的離子對腔壁的侵蝕。將屏蔽功率耦合進法拉第屏蔽裝置，選用合適的清洗工藝，可以實現對介質窗以及腔體內壁的清洗，避免了反應產物在介質窗以及腔體內壁沉積而造成的顆粒污染、射頻不穩、工藝窗口漂移等問題。法拉第屏蔽裝置中設置有向反應腔室通入工藝氣體的進氣噴嘴，但現有技術中的法拉第屏蔽裝置無法實現對進氣噴嘴的周圍的介質窗的清洗，導致局部顆粒沉積，若顆粒脫落并掉落到晶圓表面，會造成晶圓表面均勻性降低和缺陷，并降低了等離子體處理系統的使用周期。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出一種具有法拉第屏蔽裝置的等離子體處理系統，能夠對進氣噴嘴周圍區域的介質窗進行清洗，降低等離子體處理系統的故障率。

技術方案：本發明提出一種具有法拉第屏蔽裝置的等離子體處理系統，所述等離子體處理系統包括反應腔室、位于反應腔室上的法拉第屏蔽裝置和進氣噴嘴；所述進氣噴嘴穿過法拉第屏蔽裝置向反應腔室通入工藝氣體；所述進氣噴嘴是導電材質，且進氣噴嘴與法拉第屏蔽裝置導電連接。

進一步，所述進氣噴嘴的進氣側連接有進氣管道；所述進氣噴嘴與進氣管道絕緣連接。

進一步，所述法拉第屏蔽裝置上設置有供進氣噴嘴穿過的通孔；所述通孔的內圈與進氣噴嘴導電連接；用于為所述法拉第屏蔽裝置供電的導線通過進氣噴嘴供電連接法拉第屏蔽裝置。

進一步，所述通孔位于法拉第屏蔽裝置的中心處。

進一步，所述法拉第屏蔽裝置包括多個中心對稱且間隔布置的瓣狀組件；每個瓣狀組件靠近對稱中心的一端均與進氣噴嘴相連。

進一步，所述等離子體處理系統還包括位于反應腔室一端的介質窗；所述介質窗的內壁位于反應腔室與法拉第屏蔽裝置之間；所述進氣噴嘴噴出的工藝氣體穿過法拉第屏蔽裝置及介質窗通入反應腔室。

進一步，所述進氣噴嘴的出氣端口置于介質窗內壁外側。