本发明专利技术提供一种电感耦合装置，用于在工艺腔室内激发并维持等离子体，包括设置在工艺腔室内部的电感耦合线圈，与电感耦合线圈相连的射频电源以及调压电源。所述调压电源在工艺过程中向所述电感耦合线圈加载正偏压，以降低甚至消除电感耦合线圈附近的负自偏压，从而避免电感耦合线圈在工艺中被消耗以及造成晶片污染等的问题。本发明专利技术还提供一种应用上述电感耦合装置的等离子体处理设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子
，具体地，涉及一种电感耦合装置及应用该电感耦合装置的等离子体处理设备。
技术介绍
在半导体芯片、太阳能电池、平板显示器等微电子产品的生产过程中，需要进行诸如等离子体刻蚀、等离子体物理或化学气相沉积等处理工艺，这些工艺都需要借助相应的等离子体处理设备来完成。目前，主要有以下几种类型的等离子体处理设备直流放电类型、电容耦合等离子体(CCP)类型、电感耦合等离子体(ICP)类型以及电子回旋共振等离子体(ECR)类型等。其中，由于ICP装置可以在较低工作气压下获得高密度的等离子体，并且具有结构简单、造价低等的优点，因此得到广泛应用。请参阅图1，即为一种常用的电感耦合等离子体处理设备。该设备包括工艺腔室 4、上射频电源1、上匹配器2、电感耦合线圈3、静电卡盘6、下匹配器10以及下射频电源11。 其中，静电卡盘6设置于工艺腔室4内部的下方，并通过下匹配器10和下射频电源11连接， 用以吸附并固定晶片5 ；工艺腔室4上方与静电卡盘6相对的位置为介质窗口 12，电感耦合线圈3位于介质窗口 12的上方并通过上匹配器2与上射频电源1相连接。在工作时，上射频电源1所发出的射频功率加载到电感耦合线圈3上而产生高频电磁场，该高频电磁场透过介质窗口 12而在工艺腔室4的内部空间产生感应电场从而激发并维持等离子体。由于上述设备中的电感耦合线圈3设置在工艺腔室4的外部，上射频电源1的射频功率要通过介质窗口 12之后才能耦合到工艺腔室4的内部空间中，这就必然会降低射频功率的耦合效率。为此，本领域技术人员设计出另一种结构的等离子体处理设备。如图2所示，在该改进方案中将电感耦合线圈3设置在工艺腔室4内部的上方位置处，此时射频功率通过电感耦合线圈3可直接施加在工艺腔室4内部的等离子体区域，从而有效提高了射频功率的耦合效率。此外，技术人员还设计出另一种ICP等离子体处理设备的结构方案。如图3所示，在该方案中，将电感耦合线圈四设置在工艺腔室M内部的侧面，用来增强等离子体对晶片25上方的中性原子、分子等的电离作用。具体地，将电感耦合线圈四设置在工艺腔室M内部的侧面并环绕在晶片25上方区域的周围，以使电感耦合线圈四所产成的高频电磁场直接作用于晶片25的上方区域，从而使得晶片25上方的靶材原子或分子尽可能地被离子化，由于带电粒子更容易受下射频电源31的偏压控制而均勻淀积在晶片25表面， 因而可有效提高工艺整体性能。上述具有内置电感耦合线圈的等离子体处理设备均能有效耦合射频能量而产生等离子体并提高气体的电离度。但是，其同时也存在以下缺点其一，上述电感耦合线圈被设置在工艺腔室的内部而与等离子体直接接触，由于等离子体中电子的迁移速率要明显高于带正电的粒子，这样在电感耦合线圈表面会积累一定量的电子并最终形成鞘层，该电子鞘层会使电感耦合线圈的表面附近产生较大的负自偏压。等离子体中的带电粒子受到该负自偏压的电场引力作用而加速并轰击电感耦合线圈，在带电粒子的轰击作用下，电感耦合线圈表面的原子或分子将不断脱离其表面。因此，上述结构的等离子体处理设备存在内置电感耦合线圈在工作过程中被不断消耗的问题。其二，由于上述内置的电感耦合线圈在工作过程中会不断受到轰击而消耗，被轰击出的原子或分子材料将进入等离子体区域内，并最终在下电极偏压的作用下被沉积在晶片表面，从而造成对晶片的污染，进而影响最终的工艺结果。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种电感耦合装置，其能够有效抑制内置电感耦合线圈上的负自偏压，从而避免内置电感耦合线圈被消耗的问题，同时避免因电感耦合线圈被溅射而对晶片造成的污染。为解决上述问题，本专利技术还提供一种等离子体处理设备，其同样能够解决内置电感耦合线圈被消耗的问题，同时避免因电感耦合线圈被溅射而对晶片造成的污染。为此，本专利技术提供一种电感耦合装置，用于在工艺腔室内激发并维持等离子体，其包括设置在所述工艺腔室内部的电感耦合线圈，与所述电感耦合线圈相连的射频电源以及调压电源，所述调压电源与所述电感耦合线圈相连并向所述电感耦合线圈加载正偏压。其中，所述调压电源包括直流电源或直流脉冲电源。其中，所述调压电源向所述电感耦合线圈加载的正偏压的电压范围为5 100V。优选地，所述调压电源向所述电感耦合线圈加载的正偏压与所述工艺腔室内等离子体区域的电位大致相等。其中，所述调压电源向所述电感耦合线圈加载的正偏压为固定值，或者所述正偏压为随着等离子体区域的电位变化而改变的变化值。其中，在所述调压电源的输出端设置有滤波器。此外，本专利技术还提供一种等离子处理设备，包括工艺腔室，以及上述本专利技术所提供的电感耦合装置，该电感耦合装置中的电感耦合线圈设置在所述工艺腔室的内部，用以释放射频功率。其中，所述电感耦合线圈设置在所述工艺腔室内部的上方位置处。或者，所述电感耦合线圈设置在所述工艺腔室内部的侧面。其中，本专利技术提供的等离子体处理设备_包括等离子体化学气相沉积、等离子体刻蚀及等离子体溅射设备盖。本专利技术具有下述有益效果本专利技术提供的电感耦合装置，包括设置在工艺腔室内部的电感耦合线圈、与电感耦合线圈相连的射频电源和调压电源。当进行工艺时，上述调压电源可向电感耦合线圈加载一个正偏压，从而可降低甚至消除电感耦合线圈附近的负自偏压，以避免电感耦合线圈被带电粒子轰击而不断被消耗的问题。因此，本专利技术提供的电感耦合装置能够有效减少甚至避免内置的电感耦合线圈在等离子体处理工艺中被轰击而消耗的问题，同时也能有效减少甚至避免因电感耦合线圈被轰击所造成的晶片污染等问题。本专利技术提供的等离子体处理设备，包括工艺腔室以及上述本专利技术所提供的电感耦合装置，该电感耦合装置的电感耦合线圈设置在工艺腔室的内部，用以在等离子体处理工艺过程中释放射频功率。由于本专利技术提供的等离子体处理设备中设置有上述本专利技术提供的电感耦合装置，因此，其同样能够有效减少甚至避免内置的电感耦合线圈在等离子体处理工艺中被轰击而不断消耗的问题，同时也能有效减少甚至避免因电感耦合线圈被轰击所造成的晶片污染等问题。附图说明图1为一种目前常用的等离子体处理设备的结构示意图；图2为一种目前常用的采用内置电感耦合线圈的等离子体处理设备的结构示意图；图3为另一种目前常用的采用内置电感耦合线圈的等离子体处理设备的结构示意图；图4为本专利技术提供的电感耦合装置中的电感耦合线圈在工艺过程中的电位变化波形图；图5为本专利技术提供的电感耦合装置与目前常用的电感耦合装置中的电感耦合线圈附近鞘层电位分布情况的对比示意图；图6为本专利技术提供的等离子体处理设备一个具体实施例的结构示意图；以及图7为本专利技术提供的等离子体处理设备另一个具体实施例的结构示意图。具体实施例方式本专利技术所提供的电感耦合装置，主要用于在等离子体处理设备的工艺腔室内释放射频功率，从而激发并维持等离子体。该电感耦合装置包括设置在工艺腔室内部的电感耦合线圈，以及与电感耦合线圈相连的射频电源和调压电源。其中，射频电源的输出端连接至一个匹配器，然后经由匹配器的两个输出端分别与电感耦合线圈的两端相连接。调压电源的输出端可连接在电感耦合线圈的任意一端，其用于向电感耦合线圈加载正偏压，从而抑制电感耦合线圈的负自偏压，该调压电源可以采用直流电源也可以采用直流脉冲电源，以及其它可向外输出正偏压的电源。通常情况下，在调压电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电感耦合装置，用于在工艺腔室内激发并维持等离子体，其包括设置在所述工艺腔室内部的电感耦合线圈，与所述电感耦合线圈相连的射频电源，其特征在于还包括调压电源，所述调压电源与所述电感耦合线圈相连并向所述电感耦合线圈加载正偏压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韦刚，
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：11
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