等離子體處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備，特別涉及一種等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，對元件的集成度和性能要求越來越高，使用等離子體來對作為被處理體的基板(如半導(dǎo)體晶片)實(shí)施規(guī)定的處理已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造工序中，如沉積工藝、刻蝕工藝等。作為這種等離子體處理裝置，通常有電感耦合型(ICP, Inductive Coupled Plasma)等離子體處理裝置和電容稱合型(CCP, CapacitiveCoupled Plasma)處理裝置。其中，電感耦合型等離子體處理裝置的等離子體密度要比電容耦合型的高，且偏壓也比電容耦合型等離子體裝置的低，所以可以高效地對基板進(jìn)行處理。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電感耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該等離子體處理裝置包括真空處理腔室，該真空處理腔室包括圓筒形等離子體產(chǎn)生容器1和處理容器2。處理容器2與等離子體產(chǎn)生容器1的下端連通，其中設(shè)有裝載作為被處理體的基板W的基座
6。處理容器1具有頂板3和側(cè)壁，頂板3中設(shè)有用于引入外部氣體供應(yīng)源所供給的反應(yīng)氣體的開口。線圈4在處理容器的長度方向上螺旋形卷繞于處理容器1的側(cè)壁外周，線圈4與高頻電源5連接，通過高頻電源5向線圈4提供高頻電力，從而在等離子體產(chǎn)生容器內(nèi)形成感應(yīng)電磁場，并激發(fā)引入等離子體產(chǎn)生容器1中的反應(yīng)氣體生成等離子體，該等離子體向下擴(kuò)散而對基板W實(shí)施等離子體處理。
[0004]對于電感耦合型等離子體源來說，越靠近感應(yīng)線圈4，等離子體密度越高。然而現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)氣體從頂板3的中心供給至真空處理腔室，中心區(qū)域的等離子體密度較低，造成反應(yīng)氣體的解離效率下降，不利于等離子體處理工藝的進(jìn)行。
[0005]因此，需要提供一種能夠使反應(yīng)氣體充分解離的電感耦合型等離子體處理裝置以改善上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有助于使反應(yīng)氣體充分解離，提高等離子體密度的等離子體處理裝置。
[0007]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，包括真空處理腔室、射頻源和氣體導(dǎo)流組件。真空處理腔室具有側(cè)壁和頂板，所述頂板具有用于引入反應(yīng)氣體的進(jìn)氣口，所述側(cè)壁的外周沿長度方向卷繞有感應(yīng)線圈。射頻源用于向所述感應(yīng)線圈供給電力以在所述真空處理腔室內(nèi)形成等離子體產(chǎn)生區(qū)域。氣體導(dǎo)流組件包括板狀主體和至少一個(gè)環(huán)形的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。所述板狀主體設(shè)于所述真空處理腔室內(nèi)，其水平鄰設(shè)于所述頂板下方且固定于所述頂板和/或側(cè)壁。所述至少一個(gè)環(huán)形的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)靠近所述板狀主體邊緣處，貫穿所述板狀主體的上下表面且與所述進(jìn)氣口連通；所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)為由環(huán)狀分布的多個(gè)通孔組成的通孔圈或環(huán)狀狹縫，所述通孔或環(huán)狀狹縫在垂直方向上至少下段徑向向外傾斜以引導(dǎo)由該進(jìn)氣口引入的反應(yīng)氣體朝向所述側(cè)壁噴射。
[0008]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)為多個(gè)從所述板狀主體邊緣處向中心同心分布，所述多個(gè)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)均為所述通孔圈或均為所述環(huán)狀狹縫或?yàn)樗鐾兹退霏h(huán)狀狹縫的組合。
[0009]優(yōu)選地，對于所述多個(gè)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，所述徑向向外傾斜的夾角沿所述板狀主體徑向向內(nèi)增加。
[0010]優(yōu)選地，所述徑向向外傾斜的夾角的范圍為大于0度且小于等于30度。
[0011]優(yōu)選地，每一所述通孔或環(huán)狀狹縫在垂直方向上具有上段和與之連通的所述下段，所述上段垂直于所述板狀主體的平面。
[0012]優(yōu)選地，所述通孔的孔徑為0.1?5mm。
[0013]優(yōu)選地，所述環(huán)狀狹縫的縫隙寬度為0.05?5mm。
[0014]優(yōu)選地，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與所述側(cè)壁的距離為0?30mm。
[0015]優(yōu)選地，所述真空處理腔室內(nèi)設(shè)有用于保持基板的基座，所述基座位于所述等離子體產(chǎn)生區(qū)域下方2?12英寸。
[0016]優(yōu)選地，所述真空處理腔室包括筒狀等離子體產(chǎn)生容器和位于該筒狀等離子體產(chǎn)生容器下方與之連通的處理容器，所述基座位于所述處理容器中，所述感應(yīng)線圈卷繞于所述等離子體產(chǎn)生容器的側(cè)壁的外周。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于通過氣體導(dǎo)流組件的設(shè)置，使反應(yīng)氣體經(jīng)環(huán)形導(dǎo)流結(jié)構(gòu)朝向等離子體處理裝置側(cè)壁噴射，從而能夠被充分解離，獲得較高的等離子體密度。
【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電感耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3a為本發(fā)明一實(shí)施例的氣體導(dǎo)流組件的俯視圖；
[0021]圖3b為本發(fā)明另一實(shí)施例的氣體導(dǎo)流組件的俯視圖；
[0022]圖4a為本發(fā)明一實(shí)施例的氣體導(dǎo)流組件的剖視圖；
[0023]圖4b為本發(fā)明另一實(shí)施例的氣體導(dǎo)流組件的剖視圖；
[0024]圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6a和圖6b分別為利用現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體刻蝕得到的結(jié)果對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“離子體處理裝置”可以為等離子體刻蝕、等離子體物理汽相沉積、等離子體化學(xué)汽相沉積、等離子體表面清洗等裝置、等離子體灰化
目-ο
[0028]圖2顯示了本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的等離子處理裝置。應(yīng)該理解，其僅僅是示例性的，可以包括更少或更多的組成元件，或該組成元件的安排可能與圖2所示不同。
[0029]等離子體處理裝置包括真空處理腔室20，該真空處理腔室20包括頂板21和側(cè)壁22。頂板21通常是絕緣的，例如由陶瓷介電材料制成。頂板21的中心處具有進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口用于將真空處理腔室外部的反應(yīng)氣體源供給的反應(yīng)氣體輸入到真空處理腔室內(nèi)。側(cè)壁22由絕緣材料如石英或陶瓷構(gòu)成，其外周沿長度方向卷繞感應(yīng)線圈24。射頻功率源25與感應(yīng)線圈24連接，向其供給高頻電力，產(chǎn)生的感應(yīng)磁場。產(chǎn)生的感應(yīng)磁場會在感應(yīng)線圈24上軸向感應(yīng)出射頻電場，使反應(yīng)氣體等離子體化，從而在真空處理腔室內(nèi)形成等離子體產(chǎn)生區(qū)域。產(chǎn)生的等離子體擴(kuò)散下降與被基座26保持的基板W反應(yīng)，以進(jìn)行刻蝕或淀積等等離子體工藝。真空處理腔室還連接一排氣裝置(圖中未示)，通過該排氣裝置將真空處理腔室內(nèi)的壓力調(diào)整在5mT?500mT。
[0030]為了增加真空處理腔室內(nèi)反應(yīng)氣體的解離度，本發(fā)明在真空處理腔室20內(nèi)鄰近頂板21的下方水平地設(shè)有一氣體導(dǎo)流組件23，該氣體導(dǎo)流組件23固定于頂板21或側(cè)壁22，或同時(shí)固定于頂板和側(cè)壁。氣體導(dǎo)流組件23的材質(zhì)可以是金屬，也可以是絕緣材料如石英和陶瓷。當(dāng)氣體導(dǎo)流組件23為絕緣材料時(shí)，可以與腔室20的頂板或側(cè)壁一體成型。通過本發(fā)明的氣體導(dǎo)流組件，能夠引導(dǎo)由進(jìn)氣口輸入的反應(yīng)氣體朝向側(cè)壁22噴射，使更多的反應(yīng)氣體供給至感應(yīng)線圈附近，以提高反應(yīng)氣體的解離度，產(chǎn)生高密度的等離子體。
[0031]接下來將結(jié)合圖3a?3b和圖4a?4b對本發(fā)明的氣體導(dǎo)流組件23加以詳細(xì)說明。氣體導(dǎo)流組件23包括板狀主體和至少一個(gè)環(huán)形的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。板狀主體水平鄰設(shè)于頂板下方，與頂板和/或側(cè)壁固定連接。環(huán)形導(dǎo)流結(jié)構(gòu)形成于板狀主體中，靠近板狀主體的邊緣處且貫穿板狀主體的上下表面。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與側(cè)壁的距離為0?30mm。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)可以是由環(huán)狀分布的多個(gè)通孔所組成的通孔圈，或者是環(huán)狀的狹縫。通孔或者環(huán)狀狹縫在垂直方向上至少其下段是徑向向外傾斜的，由此可引導(dǎo)反應(yīng)氣體朝向側(cè)壁22噴射。較佳的，該徑向向外傾斜的角度大于0度小于等于30度，使得斜下方向外噴出的反應(yīng)氣體具有適當(dāng)?shù)牧魉僖栽诘竭_(dá)側(cè)壁后向下流動的