本发明专利技术涉及一种电感耦合等离子体装置，包括：反应腔室，用于与放置在其中的晶片进行等离子体处理反应；淋气头，设于反应腔室上部，其包括至少一进气口，用于向反应腔室通入反应气体；至少一组电感耦合线圈，临近于反应腔室设置，用于通过匹配器外接射频电源以向反应腔室施加射频功率；以及屏蔽装置，临近于电感耦合线圈设置，用于将射频功率屏蔽于第一空间内以作用于反应气体而产生等离子体，等离子体经自由扩散通过第二空间与晶片进行反应；其中，第一空间、第二空间分别位于反应腔室内，呈上下分布并相互连通。本发明专利技术使得等离子体中的电子温度明显降低，从而显著弱化了物理性刻蚀反应；并有利于实现反应腔室中等离子体的均匀分布。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种电感耦合等离子体装置，包括：反应腔室，用于与放置在其中的晶片进行等离子体处理反应；淋气头，设于反应腔室上部，其包括至少一进气口，用于向反应腔室通入反应气体；至少一组电感耦合线圈，临近于反应腔室设置，用于通过匹配器外接射频电源以向反应腔室施加射频功率；以及屏蔽装置，临近于电感耦合线圈设置，用于将射频功率屏蔽于第一空间内以作用于反应气体而产生等离子体，等离子体经自由扩散通过第二空间与晶片进行反应；其中，第一空间、第二空间分别位于反应腔室内，呈上下分布并相互连通。本专利技术使得等离子体中的电子温度明显降低，从而显著弱化了物理性刻蚀反应；并有利于实现反应腔室中等离子体的均匀分布。【专利说明】电感耦合等离子体装置
本专利技术涉及半导体制造设备领域，更具体地说，涉及一种电感耦合等离子体装置。
技术介绍
电感稱合等离子体（Inductively Coupled Plasma,简称ICP)装置广泛用于半导 体刻蚀等工艺中。反应气体在射频功率的激发下，被电离而产生等离子体，其中包含电子、 离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和被刻蚀物体的表面材料发 生反应，从而实现等离子体刻蚀工艺。其中，射频电场是通过电感耦合线圈作用于反应腔室 而产生。具体地，电感耦合线圈外接例如频率为13. 56MHZ的射频电源，使电感耦合线圈内 通有射频电流，从而产生变化的磁场，该变化的磁场再感应出电场，从而使反应腔室内部的 反应气体转换为等离子体。 现有技术中的电感耦合等离子体装置如图1所示，反应腔室10上部设有淋气头 11，其通过多个进气口 110向反应腔室10通入反应气体，反应腔室底部设有静电卡盘13,其 上放置有待刻蚀晶片20 ;反应腔室10外壁部设有电感耦合线圈12,其外接射频电源用于向 整个反应腔室10施加射频功率进而产生射频电场，在射频电场的作用下，反应气体会转换 为等离子体，但这种射频电场分布于自反应腔室顶部到底部之间，因而等离子体在到达晶 片20前一直处于射频电场的激发作用下，其中的电子会具有较高的温度。 然而，一方面，在一些刻蚀工艺中（例如多晶硅刻蚀)，尤其是需要以化学性刻蚀为 主的工艺场合中，期望等离子体中的电子温度较低，以避免过高的轰击能量使物理性刻蚀 占据主导地位，而使工艺过程处于不可控的状态。 另一方面，反应腔室中的电磁场分布不均，在中心部位密度较大，而在边缘部位密 度较小，造成反应腔室中等离子体也处于分布不均的状态，会对晶片刻蚀的均一性带来不 利影响。 因此，根据特定刻蚀工艺的要求，在反应腔室中产生分布均匀、电子温度较低的等 离子体，是本专利技术需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电感耦合等离子体装置，其能在反应腔室中产生分布 均匀、电子温度较低的等离子体。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下： -种电感耦合等离子体装置，包括：反应腔室，用于与放置在其中的晶片进行等离 子体处理反应；淋气头，设于反应腔室上部，其包括至少一进气口，用于向反应腔室通入反 应气体；至少一组电感耦合线圈，临近于反应腔室设置，用于通过匹配器外接射频电源以向 反应腔室施加射频功率；以及屏蔽装置，临近于电感耦合线圈设置，用于将射频功率屏蔽于 第一空间内以作用于反应气体而产生等离子体，等离子体经自由扩散通过第二空间与晶片 进行反应；其中，第一空间、第二空间分别位于反应腔室内，呈上下分布并相互连通。 优选地，淋气头底面包括至少一凸起部，电感耦合线圈和屏蔽装置埋设于凸起部 中，第一空间为凸起部围成的凹陷空间，第二空间为第一空间下方的反应腔室空间。 优选地，屏蔽装置包括至少一组与电感耦合线圈一一对应的金属横片，设置于电 感耦合线圈正下方，金属横片沿电感耦合线圈长度方向延伸。 优选地，凸起部为两个且分离设置，分别为第一凸起部和第二凸起部，第二凸起部 从外围环绕第一凸起部；电感耦合线圈包括两组分别埋设于第一凸起部和第二凸起部中的 线圈，分别为第一线圈和第二线圈，屏蔽装置包括两组与电感耦合线圈一一对应的金属横 片以及两组与电感稱合线圈 对应的金属坚片，分别为第一横片、第二横片、第一坚片和 第二坚片，第一横片和第一坚片埋设于第一凸起部中，用于将第一线圈产生的射频功率屏 蔽于第三空间，第二横片和第二坚片埋设于第二凸起部中，用于将第二线圈产生的射频功 率屏蔽于第四空间；其中，第三空间为第一凸起部围成的凹陷空间，第四空间为第二凸起部 围成的、不包括第三空间的凹陷空间，第三空间、第四空间分别与第二空间连通。 优选地，屏蔽装置还包括一金属圆片，金属圆片与第一、第二坚片密接，并从上部 覆盖第一、第二线圈，金属圆片上设有至少一通孔以分别连接进气口。 本专利技术提供的电感耦合等离子体装置，通过设置屏蔽装置将射频电场屏蔽于反应 腔室第一空间内，而在第二空间中没有射频电场的作用。在第一空间产生的等离子体经自 由扩散通过第二空间到达晶片表面，而在第二空间中等离子体会经过一冷却过程，使得等 离子体中的电子温度明显降低，从而显著弱化了物理性刻蚀反应。此外，该电感耦合等离子 体装置还可将不同线圈产生的不同强度的射频电场分别屏蔽于不同的反应腔室内部空间， 从而可以调控实现反应腔室中等离子体的均匀分布，利于达成晶片刻蚀的均一性。 【专利附图】【附图说明】 图1示出现有技术中电感耦合等离子体装置的结构示意图； 图2示出本专利技术第一实施例的电感耦合等离子体装置的结构示意图； 图3示出本专利技术第二实施例的电感耦合等离子体装置的结构示意图； 图4示出本专利技术第三实施例的电感耦合等离子体装置的结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。 如图2所示，本专利技术第一实施例提供的电感耦合等离子体装置包括：反应腔室10、 淋气头11、电感耦合线圈12和屏蔽装置。淋气头11设于反应腔室10顶部，反应腔室底部 还设有静电卡盘13,用于固定待处理晶片20 ;淋气头11包括有多个进气口 110,用于向反 应腔室10通入反应气体，淋气头11底面具有一连续延伸式凸起部111，其可以呈螺旋形分 布、或多个首尾相连的U形分布等；电感耦合线圈12通过一匹配器外接射频电源，向反应腔 室10施加射频源功率，以使反应气体转变为等离子体。 电感耦合线圈12和屏蔽装置，均铺设于凸起部111内部，并呈上下分布。屏蔽装 置将电感耦合线圈12产生的射频源功率屏蔽于反应腔室上部的第一空间101中，反应气体 在其中电离成等离子体，等离子体经反应腔室10下部的第二空间102自由扩散至晶片20 表面，以对晶片20进行刻蚀反应。 第一空间101为凸起部111之间的凹陷空间，或为各凸起部111所围成的凹陷空 间，第二空间102为第一空间101下方的反应腔室空间。即第一空间、第二空间101、102呈 上下垂直分布。 具体地，屏蔽装置为一组与电感耦合线圈12 -一对应的金属横片14。铺设于凸起 111内部的电感f禹合线圈12随着凸起部111的延伸方向而延伸,类似地，金属横片14沿电 感耦合线圈12的长度方向延伸，即铺设于凸起部111内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电感耦合等离子体装置，包括：反应腔室，用于与放置在其中的晶片进行等离子体处理反应；淋气头，设于所述反应腔室上部，其包括至少一进气口，用于向所述反应腔室通入反应气体；至少一组电感耦合线圈，临近于所述反应腔室设置，用于通过匹配器外接射频电源以向所述反应腔室施加射频功率；以及屏蔽装置，临近于所述电感耦合线圈设置，用于将所述射频功率屏蔽于第一空间内以作用于所述反应气体而产生等离子体，所述等离子体经自由扩散通过第二空间与所述晶片进行反应；其中，所述第一空间、第二空间分别位于所述反应腔室内，呈上下分布并相互连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁洁，罗伟义，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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