本发明专利技术涉及一种电感耦合式的等离子体处理装置及其基片处理方法，通过设置导磁材料制成的磁力线调整部件，构成一准闭合的低磁阻通路作为磁力线回路在反应腔外流通的路径，所述低磁阻通路将感应磁场的大部分磁力线路径进行规范，以此收集原先发散的大部分磁场能量，从而使反应腔的磁场强度倍增；或者，仅需要比现有更少的能源供给，就能以同样的磁场强度生成处理用的等离子体，提高了能源的利用效率。还显著减少RF电磁泄漏，降低对环境的电磁干扰，减低设备的发热，增加了系统的可靠性与稳定性。磁力线调整部件设置了相对延伸的突出部分与两个磁极相对应，使两个磁极之间的磁力线为均匀线性分布，以改善基片表面的等离子体分布的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别涉及一 种可以规范磁力线路径以收集发散能量的电感耦合式的等离子体处理装置及其基片处理 方法。
技术介绍
目前在对半导体器件的制造过程中，通常使用电感耦合式的等离子体处理装置 (ICP)来产生反应气体50的等离子体，对基片30进行蚀刻等加工处理。如图1中所示，现有电感耦合式的等离子体发生器(ICP)，往往在真空的反应腔20 内弓I入反应气体50。在反应腔20外周围的顶部(或底部或侧壁)设置有感应线圈40并施加 第一射频源RF1，由此产生的感应磁场会在线圈轴向感应出射频电场，从而在反应腔20内 产生所述反应气体50的等离子体，对由反应腔20底部静电吸盘21 (ESC)固定的基片30 进行蚀刻处理。然而，上述由第一射频源RFl产生的感应磁场，其磁力线410的分布如图1中虚线 所示，可见，在所述基片30上方磁力线410的分布不均匀，会造成对应基片30中心及边缘 位置的等离子体密度也不均匀，从而影响所述基片30上径向不同位置的刻蚀均匀性。另外，由于所述第一射频源RFl产生的感应磁场是开放式磁场，其大部分能量丧 失，仅有位于基片30上方的一小部分用来生成所述等离子体，能源的利用效率低。而且，其 他大部分没有被利用的磁场能量会产生干扰，不得不花费很高代价对这些干扰进行消除； 所述没有被利用的磁场能量还会感应出热量，使整个等离子体发生器的温度升高，降低装 置的使用寿命和蚀刻操作的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的电感耦合式等离子体处理装置及其基片处理方 法，通过设置铁氧体等导磁材料制成的磁力线调整部件，由其准闭合的低磁阻结构布置构 成磁力线回路的部分路径，用以对反应腔外的大部分磁力线路径进行规范，从而有效收集 原先发散的磁场能量，提高能源的利用效率。另外，还可以对形成等离子体的感应磁场强度 进行调整，并且使磁力线回路位于基片上方的部分均匀线性分布，来改善基片表面等离子 体分布的均匀性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种电感耦合式的等离子体处理装 置及其基片处理方法。所述的一种电感耦合式的等离子体处理装置，包含引入有反应气体的反应腔；所述反应腔包含固定待处理基片的底部基座，以及与之相 对的反应腔顶部；所述反应腔外周围设置有感应线圈，其与第一射频源连接产生一感应磁场，所述等离子体处理装置还包含在反应腔外周围设置的由导磁材料制成的磁力线调整部件，该导磁材料的磁阻小于空 气或真空的磁阻，该磁力线调整部件在反应腔外周围构成一个准闭合的低磁阻通路；使所 述感应线圈产生的磁力线沿所述低磁阻通路构成一个磁力线回路，所述磁力线回路穿过反应腔。所述磁力线调整部件由导磁率为空气导磁率的10倍或以上的导磁材料制成。优选的，所述磁力线调整部件由铁氧体制成，其导磁率是空气导磁率的20-40倍。在一优选实施例中，所述磁力线调整部件包含在整个反应腔的外周围连接设置 的顶板、底板，以及连接在顶板和底板之间的侧板；所述顶板上设置有第一突出部，在所述底板上设置有第二突出部，其中第一突出部和 第二突出部从顶板和底板上相向延伸。在另一优选实施例中，所述磁力线调整部件整体结构呈C字形，即包含在所述反 应腔的外周围连接设置的顶板、底板和侧板；所述顶板一端与所述侧板上端连接，另一端设置有延伸至所述感应线圈上方的第一突 出部；所述底板一端与所述侧板下端连接，另一端设置有延伸至所述底部基座下方的第二 突出部。所述感应线圈绕设在所述磁力线调整部件上。所述电感耦合式的等离子体处理装置，还包含第一调整线圈，使所述磁力线调整 部件上低磁阻通路的任何一部分穿设在所述第一调整线圈中；所述第一调整线圈与第三射频源连接，通过改变所述第三射频源的功率或频率，在所 述磁力线调整部件中获得一第一附加磁场并叠加在由于施加所述第一射频源得到的感应 磁场上，进而对其磁场强度进行调整。所述电感耦合式的等离子体处理装置，还包含测量线圈，使所述磁力线调整部件 上对应低磁阻通路的任何一部分，穿设在所述测量线圈中，对磁场强度进行检测。所述电感耦合式的等离子体处理装置，还包含由金属导体制成的屏蔽环，其是在 反应腔内环绕基片外缘设置的闭环结构，使施加第一射频源后产生的感应磁场，在穿过所 述闭合的屏蔽环时，感应生成一反向的再生磁场，并叠加在所述感应磁场上对其磁场强度 进行调整。在一实施例中，所述屏蔽环是环绕所述磁力线调整部件的第一突出部及第二突出 部边缘的闭环结构，其在纵向从所述第一突出部延伸至第二突出部并与两者密闭连接，使 所述屏蔽环成为新的反应腔的侧壁。所述屏蔽环上环绕设置有第二调整线圈，并施加一第四射频源；通过改变所述第 四射频源的功率或频率，在所述屏蔽环轴向感应生成一第二附加磁场，其叠加在所述感应 磁场上，对基片边缘的磁场强度及磁力线形状与分布进行调整。所述磁力线调整部件上贯穿设置有若干给送管道，包含将所述第一射频源施加至 所述感应线圈的电气管道；以及，将反应气体引入所述反应腔的进气通道。所述的一种基片处理的方法，包含在电感耦合式的等离子体处理装置中，设置引入有反应气体的反应腔；所述反应腔包 含固定待处理基片的底部基座；在所述反应腔外周围设置有感应线圈，其与第一射频源连接产生一感应电磁场，从而在反应腔内产生所述反应气体的等离子体，对所述基片进行处理；所述基片处理方法，还包含在所述反应腔的外周围设置导磁材料制成的磁力线调整部件，其磁阻小于空气及真空 磁阻，该磁力线调整部件在反应腔外周围构成了一个准闭合的低磁阻通路；使所述感应线 圈产生的磁力线沿所述低磁阻通路构成一个磁力线回路；调整所述低磁阻通路上的磁阻分布，从而对磁力线回路中位于反应腔内的磁力线的形 状与分布进行调整，进而对该些磁力线作用下生成在所述基片表面的等离子体的分布进行 控制。所述磁力线调整部件由导磁率为空气导磁率的10倍或以上的导磁材料制成。优 选的，所述磁力线调整部件由铁氧体制成，其导磁率是空气导磁率的20-40倍。所述磁力线调整部件包含一可移动的导磁部件，对所述磁力线调整部件中可移动 导磁部件的位置进行调整，使得所述磁力线调整部件中流经的磁力线的形状分布或其磁场 强度进行调整。将所述感应线圈设置在所述反应腔的顶部或底部或侧壁；或者，将所述感应线圈 设置在所述磁力线调整部件上，使所述磁力线调整部件上对应所述低磁阻通路的任何一部 分，穿设在所述感应线圈中；所述磁力线调整部件中的磁场强度，由所述感应线圈上施加的第一射频源的频率或功 率来控制。所述基片处理的方法，还包含设置第一调整线圈，使所述磁力线调整部件上对应 低磁阻通路的任何一部分，穿设在所述第一调整线圈中；在所述第一调整线圈上施加第三射频源，通过改变所述第三射频源的功率或频率，在 所述磁力线调整部件中获得一第一附加磁场并叠加在由于施加所述第一射频源得到的感 应磁场上，进而对其磁场强度进行调整。将金属导体制成的屏蔽环，在反应腔内环绕基片外缘设置，所述屏蔽环上选择设 置第二调整线圈，并施加一第四射频源；通过改变所述第四射频源的功率或频率，在所述屏 蔽环轴向感应生成一第二附加磁场，其叠加在所述感应磁场上，对基片边缘的磁场强度及 磁力线形状与分布进行调整。所述的一种电感耦合式的等离子体处理装置，其包含一个导磁材料构成的磁力线调整部件；一个等离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电感耦合式的等离子体处理装置，包含：引入有反应气体（50）的反应腔（20）；所述反应腔（20）包含固定待处理基片（30）的底部基座，以及与之相对的反应腔顶部；所述反应腔（20）外周围设置有感应线圈（40），其与第一射频源（RF1）连接产生一感应磁场，其特征在于，还包含：在反应腔（20）外周围设置的由导磁材料制成的磁力线调整部件（10），该导磁材料的磁阻小于空气或真空的磁阻，该磁力线调整部件（10）在反应腔（20）外周围构成一个准闭合的低磁阻通路（41）；使所述感应线圈（40）产生的磁力线沿所述低磁阻通路（41）构成一个磁力线回路，所述磁力线回路穿过反应腔（20）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠笃，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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