[發明專利]等離子體處理系統及其開合法拉第組件

有效

• 申請號: 202010021590.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN113113280B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 劉海洋;胡冬冬;劉小波;李娜;程實然;郭頌;吳志浩;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;H01L21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

本發明公開了一種具有開合法拉第組件的等離子體處理系統及其開合法拉第組件。開合法拉第組件包括法拉第層，法拉第層包括旋鈕、射頻接入塊、升降機構、若干環扇片；各環扇片均在旋鈕的帶動下能夠同步圍繞各自扇面上所設置的第一定位件旋轉，并通過第二定位件與旋鈕上的導向滑槽的導向連接而限制旋轉幅度在第一極限位置、第二極限位置之間；當各環扇片處于第一極限位置時法拉第層處于閉合狀態；當各環扇片處于第二極限位置時法拉第層處于打開狀態，此時旋鈕內側中心區域完全暴露；因此本發明通過控制法拉第層的開、合來配合刻蝕和清洗工藝，實現了耦合窗的徹底清洗，同時刻蝕工藝時開合法拉第層處于打開狀態，不會對刻蝕工藝有任何影響。

技術領域

本發明涉及一種等離子體處理系統，尤其是一種具有開合法拉第清洗組件的等離子體處理系統，屬于半導體集成電路制造技術領域。

背景技術

在半導體集成電路制造工藝中，刻蝕是其中最為重要的一道工序，其中等離子體刻蝕是常用的刻蝕方式之一，通常刻蝕發生在真空反應腔室內，通常真空反應腔室內包括靜電吸附卡盤，用于承載吸附晶圓、射頻負載及冷卻晶圓等作用,目前在對半導體器件等的制作過程中，通常將靜電吸附卡盤放置在真空的處理腔室中部的基座上，晶圓位于靜電吸附卡盤的上表面，在基座頂部的電極中施加射頻，使在處理腔室內形成引入的反應氣體的等離子體對晶圓進行加工處理。

目前在進行一些非揮發性金屬材料的刻蝕過程中，等離子體在偏壓的作用下加速達到金屬材料表面，從刻蝕材料表面濺射出的金屬顆粒會附著在腔體內所有暴露的表面上，包括腔體內壁及腔體頂部的耦合窗，造成污染，為了解決污染，需要在腔室內部通入清洗氣體，并在頂部加載射頻功率對清洗氣體進行電離，帶走這些污染顆粒，整個清洗過程中，由于腔體是接地的，且頂部耦合窗為絕緣材質，所以清洗過程中頂部射頻加載射頻功率激發等離子體，活性的等離子體會清洗接地的腔體，但對耦合窗清洗效果幾乎沒有，隨著時間的推移污染物疊加更加嚴重，出現沉積物脫落污染晶圓的現象。

為了徹底清潔耦合窗，可以采用法拉第層。法拉第層用于等離子體處理腔室中可以減少等離子體對腔體材料的侵蝕，但仍有部分等離子體可以穿過法拉第層間的狹縫而污染耦合窗。法拉第層置于射頻線圈與耦合窗之間可以減少由射頻電場誘發的離子對腔壁的侵蝕。這種屏蔽可以是接地的也可以是浮動的。當法拉第屏蔽接地時，由于電容耦合減少使射頻電場強度降低，導致引發等離子體放電變得非常困難。當等離子體為浮動設計時，不會過度妨礙等離子體的激發，但對于防止等離子體侵蝕腔體不是十分有效。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種開合法拉第組件，其配裝在等離子體處理系統的耦合窗外，清洗時，構成所述開合法拉第組件的各環扇片處于閉合狀態，能夠覆蓋耦合窗正與等離子體接觸的區域，此時各環扇片的內圓弧面處于同心圓a上，而各環扇片的外圓弧面則處于同心圓b上；而刻蝕時，構成所述開合法拉第組件的各環扇片處于打開狀態，能夠將位于開合法拉第組件上的中部線圈完全暴露，此時各環扇片的第一截面均能夠與最大打開內切圓相切，最大打開內切圓的直徑大于中部線圈的外徑。由此可知，本發明所述的開合法拉第組件，可以有效地避免對晶圓刻蝕造成的不良影響，而對耦合窗清洗時，又能夠利用法拉第層來實現耦合窗的徹底清洗。

為實現上述的技術方案，本發明將采取如下的技術方案：

一種開合法拉第組件，包括法拉第層，所述的法拉第層包括旋鈕、射頻接入塊、驅動射頻接入塊移動的升降機構、若干均布在O軸外側并呈分體設置的環扇片；其中：

所述的旋鈕，整體呈圓環狀，可旋轉地同心設置在O軸外側，并沿著旋鈕的環面等距設置有數量與環扇片數量匹配的導向滑槽；

每一塊環扇片均包括內圓弧面、外圓弧面以及將內圓弧面、外圓弧面的同側分別連接的第一側型面、第二側型面；同時，每一塊環扇片均在靠近外圓弧面的扇面上分別設置有兩根定位件；所述的兩根定位件分別為第一、第二定位件；