[發(fā)明專利]一種等離子體處理裝置及其處理基片的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911081973.1
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN112786420B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連增迪;趙馗;黃允文
• 申請（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張靜潔

本發(fā)明提供了一種等離子體處理裝置，該等離子處理裝置包括：反應(yīng)腔，在反應(yīng)腔內(nèi)的下方具有一基座，基座上設(shè)置有待處理基片，反應(yīng)腔頂部包括絕緣材料窗，絕緣材料窗上方設(shè)置有電感線圈；空腔，用于容納金屬液體；源射頻電源裝置；偏置射頻電源；致動裝置，用于從空腔中抽取金屬液體或向空腔中注入金屬液體；控制器，連接至所述源射頻電源裝置、所述偏置射頻電源和所述致動裝置，所述控制器用于控制所述源射頻電源裝置和所述偏置射頻電源向反應(yīng)腔輸入射頻功率，以及控制所述致動裝置從空腔中抽取或向空腔中注入金屬液體。本發(fā)明還提供了一種處理基片的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子體處理裝置，特別涉及一種電感耦合等離子體處理裝置及其處理基片的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，等離子體技術(shù)(Plasma Technology)得到了極為廣泛的應(yīng)用。等離子體技術(shù)通過在等離子體處理裝置的反應(yīng)腔室內(nèi)通入反應(yīng)氣體并引入電子流，利用射頻電場使電子加速，與反應(yīng)氣體發(fā)生碰撞使反應(yīng)氣體發(fā)生電離而等離子體，產(chǎn)生的等離子體可被用于各種半導(dǎo)體制造工藝，例如沉積工藝(如化學(xué)氣相沉積)、刻蝕工藝(如干法刻蝕)等。

等離子體處理設(shè)備包括常見的電容耦合型和電感耦合型等離子體處理裝置。電容耦合等離子體處理裝置由施加在極板上的射頻(直流)電源通過電容耦合的方式在反應(yīng)腔內(nèi)產(chǎn)生等離子體以用于刻蝕基片。通常，通過電容耦合的方式產(chǎn)生的等離子體的離子能量較大，達(dá)到100-1000eV。電容耦合等離子體處理裝置多用于介質(zhì)刻蝕。電感耦合型等離子體處理裝置將射頻電源的能量經(jīng)由電感線圈以磁場耦合的形式進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)部從而產(chǎn)生等離子體以用于刻蝕基片。通過電感耦合的方式產(chǎn)生的等離子體的離子能量約為10-100eV，多用于硅材料的刻蝕。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，該等離子處理裝置包括：反應(yīng)腔，在反應(yīng)腔內(nèi)的下方具有一基座，基座上設(shè)置有待處理基片，反應(yīng)腔頂部包括絕緣材料窗，絕緣材料窗上方設(shè)置有電感線圈；空腔，設(shè)置在所述絕緣材料窗內(nèi)，所述空腔用于容納金屬液體；源射頻電源裝置，用于施加源射頻信號至所述電感線圈和/或所述空腔內(nèi)的金屬液體；偏置射頻電源，用于施加偏置射頻信號至所述基座；致動裝置，用于從空腔中抽取金屬液體或向空腔中注入金屬液體；控制器，連接至所述源射頻電源裝置、所述偏置射頻電源和所述致動裝置，所述控制器用于控制所述源射頻電源裝置和所述偏置射頻電源向反應(yīng)腔輸入射頻功率，以及控制所述致動裝置從空腔中抽取或向空腔中注入金屬液體。

可選地，所述源射頻電源裝置包括電感耦合射頻電源和電容耦合射頻電源，所述電感耦合射頻電源耦合到所述電感線圈，所述電容耦合射頻電源耦合到所述所述絕緣材料窗的所述空腔內(nèi)的金屬液體。

可選地，所述源射頻電源裝置包括源射頻電源和功率分配器，所述功率分配器用于將源射頻電源輸出的射頻功率分配至所述電感線圈和所述絕緣材料窗的空腔。

可選地，絕緣材料窗上方的電感線圈所產(chǎn)生的磁場經(jīng)由絕緣材料窗全部進(jìn)入所述空腔。

可選地，絕緣材料窗上方的電感線圈所產(chǎn)生的磁場的一部分經(jīng)由絕緣材料窗進(jìn)入所述空腔，所述磁場的另一部分經(jīng)由絕緣材料窗進(jìn)入反應(yīng)腔。

可選地，致動裝置包括泵和儲液器，所述泵用于將金屬液體從所述儲液器至少部分地抽入所述空腔，或者將金屬液體從所述空腔至少部分地抽入所述儲液器。

另一方面，本發(fā)明提供了一種在等離子體處理裝置中處理基片的方法，包括：將處理氣體導(dǎo)入反應(yīng)腔中；將金屬液體注入反應(yīng)腔頂部的絕緣材料窗中的空腔；通過源射頻電源裝置將射頻功率饋入所述空腔；通過源射頻電源裝置將射頻功率饋入絕緣材料窗上方的電感線圈；將金屬液體從空腔抽入儲液器，停止源射頻電源裝置對空腔的射頻功率饋入。

可選地，該方法還包括：通過源射頻電源裝置將射頻功率同時饋入絕緣材料窗上方的電感線圈和絕緣材料窗中的空腔，以點(diǎn)燃等離子體。