等离子体加工设备制造技术

本发明专利技术提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、用于承载被加工工件的基座和射频天线装置，该射频天线装置包括电感线圈、电极板组和射频源，其中，电感线圈和电极板组相互并联，且与射频源电连接，并且二者设置在反应腔室顶部，且分别与基座的不同位置相对应。本发明专利技术提供的等离子体加工设备，其在利用电感线圈产生等离子体的基础上，同时利用电极板组产生等离子体，可以起到调整等离子体对应基座不同位置的分布密度的作用，以使基座上各被加工工件间的刻蚀结果趋于均匀，从而可以提高刻蚀均匀性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，具体地，涉及一种等离子体加工设备。
技术介绍
随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断提高半导体晶片的加工能力。目前，在传统的半导体制造等工艺中，已经使用各种类型的等离子体加工设备，例如，电容耦合等离子体(CCP)类型，电感耦合等离子体(ICP)类型以及表面波或电子回旋共振等离子体(ECR)类型等等。其中，利用电容耦合产生等离子体的设备，其结构简单，且容易产生大面积均匀分布的等离子体，适用于介质等类型膜的刻蚀；利用电感耦合产生等离子体的设备，其可以在较低的工作气压下获得高密度的等离子体，而且可以独立地分别控制产生等离子体的射频源与基片台射频源，适用于金属和半导体等材料的刻蚀。PSS(PatternedSapphireSubstrates，图形化衬底)技术，是目前普遍采用的一种提高GaN基LED器件出光效率的方法，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，并用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，然后利用刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，最后在其上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。该方法可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小了有源区的非辐射复合，减小了反向漏电流，提高了LED的寿命。上述PSS刻蚀通常采用ICP等离子体加工设备，ICP等离子体加工设备的结构示意图如图1所示，包括反应腔室4、卡盘6和电感耦合线圈3，其中，反应腔室4的顶部具有介质窗口12，电感耦合线圈3设置在介质窗口12上方，且依次与匹配器2和射频源1电连接；卡盘6设置在反应腔室4内，且依次与匹配器10和射频源11电连接，并且在卡盘6上放置有用于承载多个晶片的托盘5，多个晶片在托盘5上的排布方式如图2所示，多个晶片在托盘5的圆周方向上分布成内、外两圈，且有一个晶片位于托盘5的中心，以下依次简称为：内圈晶片、外圈晶片和中心晶片。上述ICP等离子体加工设备在实际应用中不可避免地存在以下问题：由于利用电感耦合线圈3产生的等离子体在扩散至托盘5上方时，在反应腔室4中心区域的分布密度较高，在边缘区域的分布密度较低，这使得形成的等离子体鞘层在反应腔室4中心区域较薄，而在边缘区域较厚。而鞘层越薄，等离子体中用于轰击晶片的离子的轰击能力越弱，对图形的轰击修饰能力也越弱，从而会造成刻蚀形貌的高度过高，难以形成较为理想的三角形形貌。因此，在托盘5上的多个晶片中，存在内圈晶片、外圈晶片和中心晶片的刻蚀结果存在偏差，如图3所示：左图为外圈晶片的刻蚀形貌电镜扫描图；右图为中心晶片的刻蚀形貌电镜扫描图。其中，外圈晶片的刻蚀高度为1.58um，中心晶片的刻蚀高度为1.69um，由此可知，越靠近托盘5中心，晶片的刻蚀形貌的高度越高，从而刻蚀均匀性较差。而且，中心晶片的刻蚀剖面往往会残留拐角或弧形结构，很难形成理想的三角形形貌。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种等离子体加工设备，其可以使基座上各被加工工件之间或者被加工工件不同位置的刻蚀结果趋于均匀，从而可以提高刻蚀均匀性。为实现本专利技术的目的而提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室、用于承载被加工工件的基座和射频天线装置，所述射频天线装置包括电感线圈、电极板组和射频源，其中，所述电感线圈和电极板组相互并联，且与所述射频源电连接，并且二者设置在所述反应腔室顶部，且分别与所述基座的不同位置相对应。优选的，所述电极板组包括一个电极板，所述电极板与所述基座的中心区域相对应；所述电感线圈环绕在所述电极板的外围。优选的，所述电极板组包括一个电极板，且为环体；所述电感线圈与所述基座的中心区域相对应；所述电极板环绕在所述电感线圈的外围。优选的，所所述电极板组包括相互并联的两个电极板，其中一个电极板与所述基座的中心区域相对应；所述电感线圈环绕在该电极板的外围；其中另一个电极板为环体，且环绕在所述电感线圈的外围。优选的，所所述电极板组包括相互并联的至少三个电极板，其中一个电极板与所述基座的中心区域相对应；其余电极板均为环绕在该电极板外围的环体，且互为同心环；所述电感线圈环绕在任意一个电极板的外围；或者，所述电感线圈与所述基座的中心区域相对应；所述至少三个电极板均为环绕在所述电感线圈的外围的环体，且互为同心环。优选的，所述射频天线装置还包括固定电容组，所述固定电容组串联在至少一个所述电极板所在电路上。优选的，所述固定电容组由一个或者多个相互串联的固定电容组成。优选的，所述射频天线装置还包括可调电容，所述可调电容串联在至少一个所述电极板所在电路上。优选的，所述电感线圈为平面线圈，所述平面线圈所在平面与所述反应腔室的径向相互平行。优选的，所述电感线圈为立体螺旋线圈，所述立体螺旋线圈的轴向与所述反应腔室的轴向相互平行。优选的，所述电极板所在平面与所述反应腔室的径向相互平行。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的等离子体加工设备，其射频天线装置具有相互并联的电感线圈和电极板组，二者与射频源电连接，且分别与基座的不同位置相对应。由于该电极板组能够提高基座上与该电极板组相对应的区域的电场，同时降低该区域的磁场，从而可以降低该区域的等离子体密度，增加分布在该区域内的等离子体的鞘层厚度，以及提高离子轰击被加工工件的能力。因此，在利用电感线圈产生等离子体的基础上，同时利用电极板组产生等离子体，可以起到调整等离子体对应基座不同位置的分布密度的作用，以使基座上各被加工工件间或者被加工工件不同位置的刻蚀结果趋于均匀，从而可以提高刻蚀均匀性。附图说明图1为ICP等离子体加工设备的结构示意图；图2为多个晶片在托盘上的排布示意图；图3为中心晶片和外圈晶片的刻蚀形貌电镜扫描图；图4A为本专利技术第一实施例提供的等离子体加工设备的剖视图；图4B为图4A中射频线圈和电极板的俯视图；图5A为等离子体加工设备具有电极板和不具有电极板在基座径向上的电场分布对比图；图5B为等离子体加工设备具有电极板和不具有电极板的磁场在基座径向上的分布对比图；图6为本专利技术第一实施例的一个变型实施例提供的等离子体加工设备的剖视图；图7A为本专利技术第二实施例提供的等离子体加工设备的剖视图；图7B为图7A中射频线圈和电极板的俯视图；图8为本专利技术第三实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体加工设备，包括反应腔室、用于承载被加工工件的基座和射频天线装置，其特征在于，所述射频天线装置包括电感线圈、电极板组和射频源，其中，所述电感线圈和电极板组相互并联，且与所述射频源电连接，并且二者设置在所述反应腔室顶部，且分别与所述基座的不同位置相对应。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体加工设备，包括反应腔室、用于承载被加工工
件的基座和射频天线装置，其特征在于，所述射频天线装置包括电感
线圈、电极板组和射频源，其中，
所述电感线圈和电极板组相互并联，且与所述射频源电连接，
并且二者设置在所述反应腔室顶部，且分别与所述基座的不同位置相
对应。
2.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所
述电极板组包括一个电极板，
所述电极板与所述基座的中心区域相对应；所述电感线圈环绕
在所述电极板的外围。
3.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所
述电极板组包括一个电极板，且为环体；
所述电感线圈与所述基座的中心区域相对应；所述电极板环绕
在所述电感线圈的外围。
4.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所
所述电极板组包括相互并联的两个电极板，
其中一个电极板与所述基座的中心区域相对应；所述电感线圈
环绕在该电极板的外围；
其中另一个电极板为环体，且环绕在所述电感线圈的外围。
5.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所
所述电极板组包括相互并联的至少三个电极板，
其中一个电极板与所述基座的中心区域相对应；其余电极板均
为环绕在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦刚，刘利坚，李东三，李兴存，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11