一种等离子反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种等离子反应器，具有电感耦合模式和电容耦合模式两者工作模式。所述反应器包括一个反应腔侧壁和一个覆盖在所述侧壁上方的绝缘材料窗，所述反应器内下方包括一个基座，所述绝缘材料窗上方依次叠放有导电屏蔽板和电感线圈，其中导电屏蔽板和电感线圈之间由绝缘部件隔离，其特征在于：一个射频电源电连接到第一切换开关，所述第一切换开关选择性的电连接到所述电感线圈或导电屏蔽板，所述导电屏蔽板连接到一个第二切换开关所述第二切换开关选择性的连接到接地端。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种等离子反应器
本技术涉及等离子体处理领域，尤其涉及一种等离子反应器能够在电感耦合 和电容耦合模式之间转换。
技术介绍
半导体制造
中，广泛应用等离子来对半导体晶圆或基片进行加工。等离 子源包括多个种类，最常用的有电容稱合型CCP(capacitively coupled plasma) sources 和电感I禹合型ICP (inductively coupled plasma) sources。电容f禹合型的等离子源相对 其它类型具有很多优点，平板形的几何形状与待处理的晶圆对应，所以施加到晶圆上方的 电场具有很高的均一性，所以能够获得更高均一性的刻蚀或沉积效果。而且在进行上述等 离子处理时具有较小的滞留时间(residence times)从而使得等离子反应腔具有较高处理 效率和更简单的结构。同时CCP型的等离子反应器在能量耦合的效率上并不是很有效，由 等离子造成的损害也是要解决的问题之一。而且产生的等离子浓度也不及其它类型的等离 子反应器。电感耦合型(ICP)反应器也有自己的优势，主要的优点是在低压情况下产生较 高的等离子浓度和较高的能源利用效率。电感耦合型(ICP)反应器的缺点包括需要巨大 的等离子发生空间造成的很长的滞留时间，无法进一步提高上述刻蚀或沉积流程的转换速 率。等离子浓度均一性也远不如电容耦合型等离子反应器，造成等离子处理结果的均一性 也不高。现有技术中ICP反应腔上方包括一个绝缘材料窗,绝缘窗上方包括一个通有射频 电源的电感线圈，在线圈和绝缘材料窗之间还包括一块法拉第屏蔽板。法拉第屏蔽板如果 设计良好并且安装合理的话可以被用来最小化那些有害的效应，现有技术中，法拉第屏蔽 板主要用于减少射频电源和反应器内等离子体之间的电容耦合作用，并同时减少绝缘材料 窗的派射。上述电容耦合型和电感耦合型反应器均具有自己的优缺点，最佳的办法是将两者 的特征结合起来。现有技术已有向ICP反应器中的法拉第屏蔽板通入射频电源作为CCP 反应器的上电极形成电容耦合作用的。ICP线圈和法拉第屏蔽板共用一个射频电源。典 型的射频发生器的输出频率为13. 5Mhz。已经公开的专利US2004194890和US6592710、 US6531030B1均揭露了射频能量同时给反应腔上方的感应线圈和上电极供电的方法实现混 合ICP和CCP特征的等离子反应器，这些等离子反应器虽然具有两者混合的特征但是两者 本身的一些优点也被弱化了。比如这种混合型的反应器向电感线圈和平板电极同时供电 最佳的需要至少2个射频电源，只用一个射频电源的话就需要一个主动控制装置调节分配 输送给线圈和平板电极的能量比率，这都增加了系统的复杂性和成本。由于传统ICP反应 器中的屏蔽板接了射频电源，所以原来屏蔽板所起的对电场的屏蔽作用就丧失了，这会造 成电感线圈也会与下方的导体产生电容耦合作用，使得绝缘材料窗更容易被等离子轰击而 损坏。不仅传统ICP反应器的优点不突出，而且连传统CCP的优点等离子均一性较好的特 性也受到不良影响。所以业界需要一种更有效的方法或装置同时实现ICP和CCP各自的优点并减少这 两种类型的反应器各自的缺点造成的影响。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可以工作在多个模式的等离子反应器。本技术的一种等离子反应器包括一个反应腔侧壁和一个覆盖在所述侧壁上 方的绝缘材料窗，所述反应器内下方包括一个基座，所述绝缘材料窗上方依次叠放有导电 屏蔽板和电感线圈，其中导电屏蔽板和电感线圈之间由绝缘部件隔离，其特征在于一个射 频电源电连接到第一切换开关，所述第一切换开关选择性的电连接到所述电感线圈或导电 屏蔽板，所述导电屏蔽板连接到一个第二切换开关所述第二切换开关选择性的连接到接地 端。其中反应器内的所述基座中包括一个下电极电连接到一个偏置射频电源。所述导 电屏蔽板上包括多条从中心向边缘放射状排布的通槽。所述反应器中的第一切换开关使得所述射频电源连接到电感线圈时所述第二切 换开关电连接到接地端。第一切换开关也可以通过切换使得所述射频电源电连接到导电屏 蔽板时所述第二切换开关使导电屏蔽板与接地端断开。所述绝缘部件包括一个绝缘材料板覆盖在所述导电屏蔽板上，也可以是固定在线 圈和导电屏蔽板之间的绝缘垫片覆盖部分导电屏蔽板。[0011 ] 所述绝缘材料窗上方还包括一个接地盖固定到所述绝缘材料板并包围所述电感 线圈和屏蔽板，其中接地盖由导电材料构成并电连接到接地端。所述射频电源与第一切换开关之间还连接有一个匹配网络。也可以第一切换开关 通过两个匹配网络分别连接到电感线圈或者导电屏蔽板。本技术的一种等离子反应器，也可以包括一个反应腔侧壁和一个覆盖在所述 侧壁上方的绝缘材料窗，所述反应器内下方包括一个基座，所述绝缘材料窗上方依次叠放 有导电屏蔽板和电感线圈，其中导电屏蔽板和电感线圈之间由绝缘部件隔离，其特征在于 一个第一射频电源通过第一切换开关选择性的电连接到所述电感线圈，一个第二射频电源 通过第二切换开关选择性的点连接到所述导电屏蔽板，其中所述导电屏蔽板还连接到一个 第三切换开关，所述第三切换开关选择性的电连接到接地端。附图说明图1为本技术等离子反应器示意图；图2为本技术等离子反应器中导电屏蔽板平面示意图；具体实施方式以下结合图1和2，通过优选的具体实施例，详细说明本技术。如图1所示，本技术等离子反应器包括一个反应腔侧壁100，侧壁上方覆盖 有一个绝缘材料窗110可以密封等离子反应器，绝缘材料窗上方覆盖有一个导电屏蔽板 120，，导电屏蔽板上方还一次叠放有一块绝缘材料板130和一个电感线圈140。绝缘材料 窗110上方还固定有一个接地罩150包围所述导电屏蔽板120、和电感线圈140。一个高频射频电源通过电缆10连接到匹配网络2，由匹配网络2对输入的阻抗进行调节，并传输 射频功率到电感线圈140或所述导电屏蔽板120。一个第一切换开关142连接在所述匹配 网络2的输出端，并选择性的连通所述匹配网络2的输出端到电感线圈140或导电屏蔽板 120之一。导电屏蔽板还连接到切换开关122，并通过第二切换开关122选择性的电连接到 接地端。第一切换开关142和第二切换开关122可以是一个开关装置如一个高压真空开关 (relay)也可以是多个开关构成的开关网络，只要能实现射频电路的切换均可以。由于本实 用新型所添加的开关的控制方法简单而且制造成本很低，所以相对于现有技术的ICP反应 器改造成本很低。反应腔内包括一个基座20，基座上方放置有待加工的半导体基片。基座 内包括一个下电极通过一个匹配网络I连接到一个偏置射频电源，并接受来自该偏置视频 电源的射频能量。基座内还包括一个静电吸附电极连接到一个高压电源以吸附所述半导体 基片到基座20上。反应腔侧壁100下方还包括下方的密封和抽气部件，由于与本技术 原理无直接关系所以图中未示出。所述导电屏蔽板120由导电材料制成的，典型的如由金属铝制成。如图2所示为 导电屏蔽板的上示图，导电板屏蔽板120上包括多条放射状排布的通槽，使得电磁场能够 穿过。其它形状的通槽也能实现本技术目标，比如不对称布置的通槽，或者呈环形围绕 在圆心的通槽均属于本技术所述的导电屏蔽板的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子反应器，所述反应器包括一个反应腔侧壁和一个覆盖在所述侧壁上方的绝缘材料窗，所述反应器内下方包括一个基座，所述绝缘材料窗上方依次叠放有导电屏蔽板和电感线圈，其中导电屏蔽板和电感线圈之间由绝缘部件隔离，其特征在于：一个射频电源电连接到第一切换开关，所述第一切换开关选择性的电连接到所述电感线圈或导电屏蔽板，所述导电屏蔽板连接到一个第二切换开关所述第二切换开关选择性的连接到接地端。

【技术特征摘要】
1.一种等离子反应器，所述反应器包括一个反应腔侧壁和一个覆盖在所述侧壁上方的绝缘材料窗，所述反应器内下方包括ー个基座，所述绝缘材料窗上方依次叠放有导电屏蔽板和电感线圈，其中导电屏蔽板和电感线圈之间由绝缘部件隔离，其特征在干 一个射频电源电连接到第一切换开关，所述第一切换开关选择性的电连接到所述电感线圈或导电屏蔽板，所述导电屏蔽板连接到ー个第二切换开关所述第二切换开关选择性的连接到接地端。2.如权利要求1所述的等离子反应器，其特征在于所述基座中包括一个下电极电连接到一个偏置射频电源。3.如权利要求1所述的等离子反应器，其特征在于所述导电屏蔽板上包括多条从中心向边缘放射状排布的通槽。4.如权利要求1所述的等离子反应器，其特征在于所述反应器中的第一切换开关使得所述射频电源连接到电感线圈时所述第二切换开关电连接到接地端。5.如权利要求1所述的等离子反应器，其特征在于所述反应器中第一切换开关使得所述射频电源电连接到导电屏蔽板时所述第二切换开关使导电屏蔽板与接地端断开。6.如权利要求1所述的等离子反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭升，梁洁，左涛涛，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：