电感耦合等离子体系统技术方案

一种电感耦合等离子体系统，其包括壳体、下部电极、射频源、匹配器以及电流回流装置。所述壳体接地且所述壳体形成腔室。所述下部电极置于所述腔室内，并用于承载工作件；所述匹配器的一端通过所述壳体的接口连接至所述下部电极，另一端连接至所述射频源。所述射频源用于向所述下部电极提供偏压射频功率，所述匹配器用于进行阻抗匹配。所述匹配器包括外壳及第一电容。所述外壳接地。所述第一电容的第一端连接至所述外壳且第二端连接至所述射频源。所述电流回流装置的一端连接至所述壳体，另一端连接至所述第一端。所述电流回流装置用于提供电流路径来使得电流自所述壳体的内壁经所述电流回流装置、所述匹配器的所述外壳到所述射频源。

Inductively coupled plasma system

【技术实现步骤摘要】
电感耦合等离子体系统
本专利技术是有关于一种半导体加工装置，详细来说，是有关于一种电感耦合等离子体系统。
技术介绍
伴随着半导体工业的发展，感应耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma,ICP)是半导体领域对工作件(如晶圆)进行加工所常用的等离子体源。对于ICP源，施加在感应线圈表面的功率包含感性功率和容性功率两部分，其中容性功率将通过等离子体传导至腔室内表面并产生容性耦合电流，，偏压射频源产生的容性耦合电流也会通过等离子体传导至腔室内表面。ICP产生的容性耦合电流和偏压射频源产生的容性耦合电流沿着腔室内壁经偏压电极的接地屏蔽内壁进入偏压电极匹配器，沿着连接匹配器与偏压射频源的同轴电缆进入偏压射频源的接地系统。由于偏压电极结构相对比较复杂，除了射频馈入结构外，还包含温度控制、基片升降等结构，这些机构的存在可能会增加分布电容，在没有固定电流回路路径的情况下，射频电流回路变相当得复杂，将会影响射频电流的重复性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术公开一种电感耦合等离子体系统来解决
技术介绍
中所提及的问题，如提供电流回路路径解决射频回路路径的不唯一及其他分布参数的影响问题,来提高射频电流回路的可靠性和重复性。依据本专利技术的一实施例，公开一种电感耦合等离子体系统。所述电感耦合等离子体系统包括壳体、下部电极、射频源、匹配器以及电流回流装置。所述壳体内形成腔室，其中所述壳体接地。所述下部电极置于所述腔室内，并用于承载工作件；所述匹配器的一端通过所述壳体的接口连接至所述下部电极，所述匹配器的另一端连接至所述射频源，其中所述射频源用于向所述下部电极提供偏压射频功率，所述匹配器用于进行阻抗匹配。所述匹配器包括外壳及第一电容。所述外壳接地。所述第一电容的第一端连接至所述外壳，所述第一电容的第二端点连接至所述射频源。所述电流回流装置的一端连接至所述壳体，所述电流回流装置的另一端连接至所述第一端，所述电流回流装置用于提供电流路径来使得电流自所述壳体经所述电流回流装置、所述匹配器的所述外壳到所述射频源。本专利技术所公开的电感耦合等离子体系统提供稳定的电流回路路径，详细来说，电感耦合等离子体系统的电流回流装置的一端连接至所述壳体而另一端连接至匹配器中的电容，通过电流回流装置所提供的固定电流路径，缩短了容性耦合电流回路的长度，降低回路阻抗，避免因为电流回路路径不重复或者路径复杂，导致等离子体系统的一致性和稳定性受影响，藉此提高电感耦合等离子体系统的效率。附图说明图1是依据本专利技术一实施例之电感耦合等离子体系统的示意图。图2A至2B是依据本专利技术一实施例之电流回流装置的示意图。图3A至图3D是依据图2A所示之电流回流装置与下部匹配器的相对位置示意图。图4A至图4D是依据图2B所示之电流回流装置与下部匹配器的相对位置示意图。图5是依据本专利技术一实施例之电感耦合等离子体系统的操作示意图。图6是依据本专利技术另一实施例之电感耦合等离子体系统的示意图。具体实施方式以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。再者，在此处使用空间上相对的词汇，譬如「之下」、「下方」、「低于」、「之上」、「上方」及与其相似者，可能是为了方便说明图中所绘示的一组件或特征相对于另一或多个组件或特征之间的关系。这些空间上相对的词汇其本意除了图中所绘示的方位之外，还涵盖了装置在使用或操作中所处的多种不同方位。可能将所述设备放置于其他方位(如，旋转90度或处于其他方位)，而这些空间上相对的描述词汇就应该做相应的解释。虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属
中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。等离子体系统在对工作件(如晶圆)进行加工时，通常使用感应耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma,ICP)的方式将等离子体电离耦合。使用ICP的方式进行加工时，施加在感应线圈上的功率通常包括感性功率和容性功率，其中容性功率占总功率约三分之一，并且容性功率通过等离子体传导至腔室内表面并产生容性耦合电流，所述容性耦合电流最终到达偏压射频源的接地端。所述偏压射频源所产生的射频功率同样通过等离子体传导至腔室内表面并产生容性耦合电流，所述容性耦合电流同样最终到达偏压射频源的接地端。ICP所产生的容性耦合电流以及偏压射频源所产生的容性耦合电流在同频条件下会产生耦合作用，如果电流回路路径不重复或者路径复杂，将会影响设备的一致性和稳定性。本专利技术公开一种等离子体系统以及相关电流回流装置来解决上述问题。图1是依据本专利技术一实施例之等离子体系统1的示意图。等离子体系统1是一种通过ICP方式来对工作件(如晶圆)进行加工的装置，换言之，等离子体系统1是一种电感耦合等离子体系统。举例来说，等离子体系统1是一种刻蚀装置，用于对工作件(如晶圆)进行刻蚀。等离子体系统1包括壳体10、下部电极11、下部射频源12、下部匹配器13、电流回流装置14、上部射频源15、上部匹配器16、感应线圈17以及介电窗18。壳体10内形成腔室CH。壳体10包括接地的外壁101、设置于壳体10之上的接口102以及内壁103。下部电极11置于腔室CH中，并用于承载工作件(如晶圆)。下部电极11包括电极111及介质隔离组件112，其中工作件(如晶圆)放置于电极111之上。当等离子体系统1要对工作件(如晶圆)进行加工时，工作件(如晶圆)通过机械手臂传递至电极111之上，使得等离子体系统1能通过等离子体对电极111之上的工作件(如晶圆)进行加工。下部射频源12通过同轴电缆连接至下部匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电感耦合等离子体系统，其特征在于，所述电感耦合等离子体系统包括:壳体，所述壳体内形成腔室，其中所述壳体接地；/n下部电极，置于所述腔室内，所述下部电极用于承载工作件；/n射频源及匹配器，所述匹配器的一端通过所述壳体的接口连接至所述下部电极，所述匹配器的另一端连接至所述射频源，其中所述射频源用于向所述下部电极提供偏压射频功率，所述匹配器用于进行阻抗匹配，所述匹配器包括外壳及第一电容，所述外壳接地，所述第一电容的第一端连接至所述外壳，所述第一电容的第二端连接至所述射频源；及/n电流回流装置，所述电流回流装置的一端连接至所述壳体，另一端连接至所述第一电容的所述第一端，所述电流回流装置用于提供电流路径来使得电流自所述壳体经所述电流回流装置、所述匹配器的所述外壳到所述射频源。/n

【技术特征摘要】
1.一种电感耦合等离子体系统，其特征在于，所述电感耦合等离子体系统包括:壳体，所述壳体内形成腔室，其中所述壳体接地；
下部电极，置于所述腔室内，所述下部电极用于承载工作件；
射频源及匹配器，所述匹配器的一端通过所述壳体的接口连接至所述下部电极，所述匹配器的另一端连接至所述射频源，其中所述射频源用于向所述下部电极提供偏压射频功率，所述匹配器用于进行阻抗匹配，所述匹配器包括外壳及第一电容，所述外壳接地，所述第一电容的第一端连接至所述外壳，所述第一电容的第二端连接至所述射频源；及
电流回流装置，所述电流回流装置的一端连接至所述壳体，另一端连接至所述第一电容的所述第一端，所述电流回流装置用于提供电流路径来使得电流自所述壳体经所述电流回流装置、所述匹配器的所述外壳到所述射频源。


2.如权利要求1所述的电感耦合等离子体系统，其特征在于，所述电流回流装置包括串联连接的电感与第二电容，其中所述电感和所述第二电容的至少其中之一者的阻抗为可变，且所述电感的等效阻抗等于所述第二电容的等效阻抗，以使所述电流回流装置形成串联谐振。


3.如权利要求2所述的电感耦合等离子体系统，其特征在于，所述电感的电感值及所述第二电容的电容值满足下列式子:



其中f0为所述射频功率的频率，L为所述电感的所述电感值，C为所述第二电容的所述电容值。


4.如权利要求2所述的电感耦合等离子体系统，其特征在于，所述电感的一端连接至所述接口的外缘，所述电感的另一端连接至所述第二电容的一端，所述第二电容的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴存，张受业，
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