一种等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种等离子体处理装置，涉及半导体技术领域。该等离子体处理装置包括：处理腔室；静电卡盘，其设置在所述处理腔室中，用于承载被处理体；微波产生装置，其用于产生微波，并通过引导管将所述微波向处理腔室进行引导；平面天线，其由导体构成，且具有多个向所述处理腔室放射所述引导管引导的微波的狭缝；介电板，其由电介质构成，且构成所述处理腔室的顶壁，用于使通过所述平面天线的狭缝的微波透过；下电极板，其上施加有直流偏压，用于调整所述表面波等离子体的能量大小。本发明专利技术的等离子体处理装置在具有等离子体密度高、电子温度低，可以实现精确处理或者实现等离子体刻蚀中的高选择性。

Plasma processing device

The invention provides a plasma processing device, relating to the field of semiconductor technology. The plasma processing apparatus includes a processing chamber; the electrostatic chuck is arranged in the processing chamber, used to carry the body to be treated; microwave generating device for generating microwave, and through the guide tube of the microwave to the processing chamber guide; planar antenna, which is formed as a conductor, and has a plurality of to the processing chamber of the guide tube radiation slit guided microwave dielectric plate, the dielectric; by the constitution, and a top wall of the process chamber, for the microwave slit through the plane of the antenna through the lower electrode plate;, have applied DC bias on the size for the adjustment of the surface wave plasma energy the. The plasma processing device of the invention has high plasma density and low electronic temperature, and can achieve accurate processing or high selectivity in plasma etching.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种等离子体处理装置。
技术介绍
等离子体处理是半导体的制造中不可缺少的技术，目前常用电容耦合以及电感耦合型等离子体处理装置中，由于电子温度较高，容易对衬底造成损伤。随着半导体器件尺寸的缩小，目前的离子体处理装置已经逐渐无法适应更小技术节点的半导体制造工艺，对于14nm及以下技术节点，RLSA(RadialLineSlotAntenna(径向线缝隙天线))驱动的表面波等离子体(SWP，surfacewaveplasma)因其对衬底的损伤较小，已经引起广泛重视。然而由于RLSA表面波等离子体处理装置，由于表面波等离子体的能量范围主要取决于微波，因而使其应用范围受限。因此，为解决上述技术问题，有必要提出一种改进的等离子体处理装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种改进的等离子体处理装置。本专利技术的一个实施例提供一种等离子体处理装置，用于形成表面波等离子体，通过该表面波等离子体实施等离子体处理，该等离子体处理装置包括：处理腔室；静电卡盘，其设置在所述处理腔室中，用于承载被处理体；微波产生装置，其用于产生微波，并通过引导管将所述微波向处理腔室进行引导；平面天线，其由导体构成，且具有多个向所述处理腔室放射所述引导管引导的微波的狭缝；介电板，其由电介质构成，且构成所述处理腔室的顶壁，用于使通过所述平面天线的狭缝的微波透过；下电极板，其上施加有直流偏压，用于调整所述表面波等离子体的能量大小。进一步地，所述直流偏压的脉冲与所述微波的脉冲相位相反。进一步地，所述下电极板上还施加有射频偏压。进一步地，所述射频偏压的脉冲与所述微波的脉冲相位相同。进一步地，所述射频偏压的频率可调。进一步地，所述多种射频偏压包括多种频率不同的射频偏压。进一步地，所述平面天线和所述下电极板之间的距离可调。本专利技术的等离子体处理装置，在具有表面波等离子体密度高、电子温度低的优点的基础上，由于下基板施加有直流偏压，且该直流偏压的脉冲与微波的脉冲相位相反，因而可以调节形成的表面波等离子体的能量，实现精确处理或者实现等离子体刻蚀中的高选择性。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了根据本专利技术一实施例的等离子体处理装置的结构示意图；图2示出了图1所示等离子体处理装置中的径向线缝隙天线的结构示意图；图3示出了根据本专利技术另一实施例的等离子体处理装置的结构示意图；图4示出根据本专利技术的等离子体处理装置所使用的电源的脉冲波形示意图；图5A～图5C示出了根据本专利技术的等离子体处理装置施加不同的偏压源时等离子体的能量分布变化示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本专利技术的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。实施例一图1示出了根据本专利技术一实施例的等离子体处理装置的结构示意图。该等离子体处理装置为RLSA表面波等离子体处理装置，该RLSA表面波等离子体处理装置利用具有多个狭缝的平面天线，尤其是RLSA(径向线缝隙天线)向处理腔室内导入微波，由此能够产生高密度且低电子温度的表面波等离子体，借助该表面波等离子体可以实施各种等离子处理，比如等离子体氧化处理，又比如刻蚀等。如图1所示，该等离子体处理装置100具有处理腔室1，其为气密封并且被接地的大致圆筒状的腔室1。在处理腔室1内设置有用于水平地支撑诸如半导体晶片(以下简称为“晶片”)W等被处理体的由AlN等陶瓷形成构成的静电卡盘2。该静电卡盘2由从处理腔室1的底部中央向上方延伸的圆筒状的由AlN等陶瓷形成的支撑部件3支撑。此外，在支撑部件3中可以设置有加热器，用于加热静电卡盘2，进而对诸如晶片W的被处理体进行加热。示例性地，例如通过加热装置能够将处理温度控制在从室温至800℃的范围内。或者，在其它实施方式，在支撑部件3中设置有冷却装置，用于通入诸如氮气等冷却气体，以对诸如晶片W的被处理体进行降温，以免其处理温度过高而产生损伤。在静电卡盘2下方或内部设置有由导体构成的下电极板2A，其上施加有直流脉冲(DCpuls)偏压，用于调节等离子体的能量。该直流偏压的脉冲与微波产生装置10产生的微波脉冲异步，即二者的相位相反，如图4中曲线1和曲线3所示。此外，在静电卡盘2表面以相对于静电卡盘2的表面能够伸出返回的方式设置有用于支撑晶片W以使其进行升降的晶片支撑销(未图示)。在支撑部件3中设置有可以进行伸缩的机构，以调节静电卡盘2/电极板2A的高度(未图示)，进而调节等离子体能量。可以理解的是，在本实施方式，静电卡盘2和下电极板2A集成在一起，而在其他实施方式中，静电卡盘2和下电极板2A可以是分离的，或者静电卡盘2和下电极板2A合并为一个部件，此时其由导体构成。此外，在本实施例中，示例性地，直流偏压在支撑部件3内种施加下下电极板2A，然而，在其他实施方式中，直流偏压也可在其他位置进行施加。再次参考图1，处理腔室1的上部形成为开口部，沿着该开口部的周缘部设置有环状支撑部，在该支撑部通过密封部件气密地设置有由介电体例如石英、Alz03等陶瓷构成的、微波能够透过的介电板6。介电板6以与静电卡盘2相对的方式设置，作为处理腔室1的顶壁，因此，腔室1内保持为气密状态。在介电板6的上方设置有圆板状的平面天线部件4。该平面天线部件4卡合在处理腔室1的侧壁上端。平面天线部件4在与例如8英寸尺寸的晶片W对应的情况下，为由直径为300～400mm、厚度为0.1～几mm(例如lmm)的导电性材料构成的圆板。具体而言，例如由表面镀有银或者金的铜板或者铝板构成，构成为多个微波放射孔40(狭缝)成对地以规定图案贯通而形成的结构。该微波放射孔40，例如如图2所示，呈长条形状的孔成对地形成，典型地，成对的微波放射孔40彼此配置成“T”字状，这些对呈同心圆状地配置有多个。微波放射孔40的长度和排列问隔根据微波的波长(λg)决定，例如微波放射孔40的间隔被配置成比λg/4～λg。此外，在图2中，以△r表示形成为同心圆状的邻接的微波放射孔40彼此的间隔。此外，微波放射孔40也可以形成为圆形、圆弧形等其它形状。而且，微波放射孔40的配置形态没有特别的限定，除同心圆状之外，例如也可以配置成螺旋状、放射状。在该平面天线部件4的上面设置有由具有与真空相比较大的介电率的例如石英、聚四氟乙烯、聚酷亚胶等树脂构成的滞波部件5。由于在真空中微波的波长变长，因此该滞波部件5具有使微波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，用于形成表面波等离子体，通过该表面波等离子体实施等离子体处理，其特征在于，该等离子体处理装置包括：处理腔室；静电卡盘，其设置在所述处理腔室中，用于承载被处理体；微波产生装置，其用于产生微波，并通过引导管将所述微波向处理腔室进行引导；平面天线，其由导体构成，且具有多个向所述处理腔室放射所述引导管引导的微波的狭缝；介电板，其由电介质构成，且构成所述处理腔室的顶壁，用于使通过所述平面天线的狭缝的微波透过；下电极板，其上施加有直流偏压，用于调整所述表面波等离子体的能量大小。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体处理装置，用于形成表面波等离子体，通过该表面波等离子体实施等离子体处理，其特征在于，该等离子体处理装置包括：处理腔室；静电卡盘，其设置在所述处理腔室中，用于承载被处理体；微波产生装置，其用于产生微波，并通过引导管将所述微波向处理腔室进行引导；平面天线，其由导体构成，且具有多个向所述处理腔室放射所述引导管引导的微波的狭缝；介电板，其由电介质构成，且构成所述处理腔室的顶壁，用于使通过所述平面天线的狭缝的微波透过；下电极板，其上施加有直流偏压，用于调整所述表面波等离子体的能量大小。2.如权利要求1所述的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张城龙，袁光杰，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31