用于处理工件的等离子体反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于处理工件的等离子体反应装置，其包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，电子束产生腔位于工艺腔的外部，且通过过滤装置与工艺腔相连通，并且电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，该电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；过滤装置用于使第一等离子体在经过过滤装置进入工艺腔时，形成电子束，该电子束用于激励工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，该第二等离子体用于处理工件。本发明专利技术提供的用于处理工件的等离子体反应装置，其可以降低电子温度，从而可以解决因电子温度过高引起的晶片表面损伤的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于处理工件的等离子体反应装置
本专利技术涉及微电子
，具体地，涉及一种用于处理工件的等离子体反应装置。
技术介绍
随着半导体技术的发展，微电子器件的特征尺寸不断减小，这使得人们对等离子体刻蚀速率均匀性、关键尺寸控制等指标要求越来越高。而且，由于微电子器件的特征尺寸的减小，微电子器件对因等离子体导致的晶片表面损伤也更加敏感。基于等离子体的产生是通过电子作为能量传递的媒介，因此从根本上讲，因等离子体导致的晶片表面损伤通常可以通过降低电子温度和提高电子密度分布的均匀性来实现。现有的等离子体加工设备所采用的等离子体源是利用感应线圈形成的磁场激发工艺腔内的工艺气体形成等离子体。具体地，通过使用射频电源向感应线圈加载脉冲射频功率，来产生上述磁场。该射频电源的频率一般为13.56MHz。为了降低电子温度，避免产生晶片表面损伤，可以通过调节脉冲频率和占空比，来降低单位时间内的平均电子温度，但是，在脉冲功率开启时，由于等离子体启辉时要进行气体击穿过程，此时电子温度较高，很容易瞬间对晶片表面造成损伤。
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，提出了一种用于处理工件的等离子体反应装置，其可以降低电子温度，从而可以解决因电子温度过高引起的晶片表面损伤的问题。为实现本专利技术的目的而提供一种用于处理工件的等离子体反应装置，包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，所述电子束产生腔位于所述工艺腔的外部，且通过所述过滤装置与所述工艺腔相连通，并且所述电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，所述电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；所述过滤装置用于使所述第一等离子体在经过所述过滤装置进入所述工艺腔时，形成电子束；所述电子束用于激励所述工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，所述第二等离子体用于处理工件。优选的，所述电感耦合等离子体源包括感应线圈、第一匹配器和第一射频电源，所述电子束产生腔还包括介质筒和第一进气装置，其中，所述介质筒设置在所述工艺腔的外侧，且具有与所述工艺腔相连通的开口；所述第一进气装置用于向所述介质筒内输送不与所述工艺气体反应的第一气体；所述感应线圈环绕在所述介质筒的筒壁周围，且所述感应线圈的轴线水平设置；所述第一射频电源通过所述第一匹配器与所述感应线圈电连接，用于激励所述第一气体产生所述第一等离子体。优选的，所述第一气体包括惰性气体或者氮气。优选的，所述过滤装置包括电极板和第一直流电源，其中，所述电极板设置在所述电子束产生腔与所述工艺腔的连通处，并且在所述电极板上设置有多个通孔，所述多个通孔相对于所述连通处的径向截面均匀分布，且每个通孔的直径小于所述第一等离子体的鞘层厚度的2倍；所述第一直流电源与所述电极板电连接，用于向所述电极板加载直流正偏压优选的，所述直流正偏压的取值范围在500～3000V。优选的，所述电极板所采用的材料包括钼或者钨。优选的，还包括电子收集装置，所述电子收集装置设置在所述工艺腔的腔室壁上，且位于所述电子束产生腔的对侧，用于收集所述电子束中运动至所述电子收集装置处的电子。优选的所述电子收集装置包括金属件、电阻元件和介质隔离件，其中，所述金属件设置在所述工艺腔的腔室壁中，且贯穿该腔室壁的厚度，并通过位于所述工艺腔之外的所述电阻元件电接地；所述介质隔离件设置在所述金属件与所述工艺腔的所述腔室壁之间，用以对二者电绝缘。优选的，所述金属件所采用的材料包括钼或者钨。优选的，所述介质隔离件所采用的材料包括陶瓷或石英。优选的，所述电阻元件的电阻值的取值范围在100～1000Ω。优选的，还包括约束装置，所述约束装置用于约束所述电子束的运动方向，使之沿水平方向运动。优选的，所述约束装置包括第一电磁线圈、第二电磁线圈和第二直流电源，其中，所述第一电磁线圈位于所述工艺腔的外部，且环绕在所述电子束产生腔与所述工艺腔的连通处的外围，所述第二电磁线圈位于所述工艺腔的外部，且环绕在所述电子收集装置的外围，所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈均用于产生能够约束所述电子束的运动方向的磁场，使之沿水平方向运动；所述第二直流电源分别与所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈电连接，用以分别向所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈通入直流电。优选的，所述磁场的强度的取值范围在0～1000G。优选的，在所述工艺腔的腔室壁上，且位于所述电子束产生腔与所述工艺腔的连通处覆盖有保护层，用以保护所述工艺腔的腔室壁不被所述电子束腐蚀。优选的，所述保护层所采用的材料包括钼或者钨。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于处理工件的等离子体反应装置，其在工艺腔的外部设置有电子束产生腔，其通过过滤装置与工艺腔相连通。并且，电子束产生腔是利用电感耦合等离子体源产生第一等离子体，由于电感耦合等离子体源无需使用金属电极放电，因此可以避免产生金属污染。过滤装置用于使第一等离子体在经过该过滤装置进入工艺腔时，形成电子束。该电子束用于激励工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，用于处理工件。由于电子束在进入工艺腔之后，会被工艺腔内的工艺气体冷却，这使得由电子束中的电子激励产生的第二等离子体中的电子温度较低，从而可以避免因电子温度过高引起的晶片表面损伤。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的用于处理工件的等离子体反应装置的局部剖视图；图2为本专利技术第一实施例采用的电子束产生腔的截面图；图3A为本专利技术第一实施例采用的电极板的剖视图；图3B为本专利技术第一实施例采用的电极板的结构图；以及图4为本专利技术第二实施例提供的用于处理工件的等离子体反应装置的剖视图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的用于处理工件的等离子体反应装置进行详细描述。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供的等离子体反应装置，用于对工件进行诸如刻蚀、沉积等的工艺处理。该等离子体反应装置包括电子束产生腔100、工艺腔200和过滤装置300，其中，电子束产生腔100位于工艺腔200的外部，且通过过滤装置300与工艺腔200相连通。在本实施例中，电子束产生腔100位于工艺腔200的腔室侧壁201(左侧侧壁)外侧，且在该腔室侧壁201上设置有贯穿该腔室侧壁201厚度的通道202，该通道202例如可以为直通孔。电子束产生腔100通过与该通道202与工艺腔200的内部相连通。在实际应用中，工艺腔200的腔室侧壁201可以为圆柱形环体或者方形环体，在这种情况下，腔室侧壁201的外表面可能是圆弧面，或者也可能是平面，对于腔室侧壁201是方形环体的情况，电子束产生腔100可以直接对接在腔室侧壁201上，而对于腔室侧壁201是圆柱形环体的情况，可以通过安装法兰将电子束产生腔100与腔室侧壁201对接在一起。电子束产生腔100包括电感耦合等离子体源(ICP，InductiveCoupledPlasma)，该电感耦合等离子体源是由射频电流通过感应线圈产生高频电磁场，以激发工艺气体产生第一等离子体。这种等离子体产生方式与使用直流电极或热丝(例如钨丝)的等离子体产生方式相比，无需使用金属电极放电，从而可以避免产生金属污染。具体地，上述电感耦合等离子体源包括介质筒101、感应线圈102、第一进气装置105、第一匹配器103和第一射频电源104，其中，介质筒101采用例如石英等的绝缘材料制作，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理工件的等离子体反应装置，其特征在于，包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，所述电子束产生腔位于所述工艺腔的外部，且通过所述过滤装置与所述工艺腔相连通，并且所述电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，所述电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；所述过滤装置用于使所述第一等离子体在经过所述过滤装置进入所述工艺腔时，形成电子束；所述电子束用于激励所述工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，所述第二等离子体用于处理工件。

【技术特征摘要】
1.一种用于处理工件的等离子体反应装置，其特征在于，包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，所述电子束产生腔位于所述工艺腔的外部，且通过所述过滤装置与所述工艺腔相连通，并且所述电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，所述电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；所述过滤装置用于使所述第一等离子体在经过所述过滤装置进入所述工艺腔时，形成电子束；所述电子束用于激励所述工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，所述第二等离子体用于处理工件。2.根据权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述电感耦合等离子体源包括感应线圈、第一匹配器和第一射频电源，所述电子束产生腔还包括介质筒和第一进气装置，其中，所述介质筒设置在所述工艺腔的外侧，且具有与所述工艺腔相连通的开口；所述第一进气装置用于向所述介质筒内输送不与所述工艺气体反应的第一气体；所述感应线圈环绕在所述介质筒的筒壁周围，且所述感应线圈的轴线水平设置；所述第一射频电源通过所述第一匹配器与所述感应线圈电连接，用于激励所述第一气体产生所述第一等离子体。3.根据权利要求2所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述第一气体包括惰性气体或者氮气。4.根据权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述过滤装置包括电极板和第一直流电源，其中，所述电极板设置在所述电子束产生腔与所述工艺腔的连通处，并且在所述电极板上设置有多个通孔，所述多个通孔相对于所述连通处的径向截面均匀分布，且每个通孔的直径小于所述第一等离子体的鞘层厚度的2倍；所述第一直流电源与所述电极板电连接，用于向所述电极板加载直流正偏压。5.根据权利要求4所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述直流正偏压的取值范围在500～3000V。6.根据权利要求4所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述电极板所采用的材料包括钼或者钨。7.根据权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，还包括电子收集装置，所述电子收集装置设置在所述工艺腔的腔室壁上，且位于所述电子束...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴存，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11