[发明专利]反应腔室及半导体加工设备

说明书

本发明提供一种反应腔室及半导体加工设备，包括上电极装置和下电极装置，该下电极装置设置在反应腔室内，用于承载晶片。上电极装置包括介质筒、线圈、上功率电源和上电极组件，其中，介质筒设置在反应腔室的顶部；线圈环绕设置在介质筒的外围；上电极组件包括上电极板，该上电极板设置在介质筒的顶部；上功率电源用于同时或者分别向上电极板和线圈加载激励功率。本发明提供的反应腔室，其不仅可以减小线圈的输出端与输入端之间的电压差异，而且可以削弱由线圈的电场不均匀产生的影响，从而可以提高等离子体的密度分布均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种反应腔室及半 导体加工设备。

背景技术

在半导体领域中，对于干法刻蚀工艺和薄膜沉积工艺，常用的 等离子体源包括感应耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma，以 下简称ICP)源和容性耦合等离子体(capacitance Couple Plasma， 以下简称CCP)源。其中，ICP源由电流通过线圈产生的电磁场激发 反应气体产生等离子体，ICP源具有等离子体密度高、对工件损伤小 等特点。CCP源由施加到电极板之间的电压激发反应气体产生等离 子体，CCP源具有大面积均匀性好、离子能量高等特点。

图1为现有的ICP源的反应腔室的剖视图。如图1所示，反应 腔室10由顶盖11、介质窗12和腔体19限定而成，具体地，介质窗 12呈筒状结构，且设置在腔体19的顶部，介质窗12的下部开口与 腔体19的上部开口相连通；顶盖11设置在介质窗12的顶部，以将 介质窗12的上部开口封闭。而且，在顶盖11的中心位置处还设置有 进气口，气源15通过该进气口将反应气体输送至反应腔室10内。此 外，在介质窗12的外侧环绕设置有线圈13，线圈13的输入端(图1 中示出的线圈13左侧一端)与射频电源14电连接，线圈13的输出 端(图1中示出的线圈13右侧一端)接地，并且在反应腔室10内还 设置有基座16，用以承载晶片17，该基座16与射频电源18电连接。

上述反应腔室在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于受到线圈结构的影响，由线圈产生的高频电场往往 呈M型分布，这种分布导致在反应腔室内产生的等离子体的密度也 呈M型分布，从而造成晶片表面上等离子体密度分布不均，进而影 响工艺均匀性。

其二，由于线圈的输出端接地，线圈的输出端与输入端之间的 电压相差较大，导致电压沿着线圈表面分布不均，从而造成由线圈产 生的电磁场分布不均。虽然可以采用在线圈的输出端与接地端之间串 联一个电容的方法来使线圈的输出端与输入端之间的电压一致，但 是，事实上，该方法并不能真正实现使线圈的输出端与输入端之间的 电压一致，这是因为：在进行工艺时，线圈与等离子体之间存在容性 耦合，这种容性耦合的作用致使串联在线圈的输出端与接地端之间的 电容容值随着放电条件的改变产生变化，从而造成串联在线圈的输出 端与接地端之间的实际电容容值与所需的电容容值存在较大偏差，进而使线圈的输出端与输入端之间的电压相差较大，从而仍然存在由线 圈产生的电磁场分布不均的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了 一种反应腔室及半导体加工设备，其不仅可以减小线圈的输出端与输 入端之间的电压差异，而且可以削弱由线圈的电场不均匀产生的影 响，从而可以提高等离子体的密度分布均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括上电极装置和 下电极装置，所述下电极装置设置在所述反应腔室内，用于承载晶片， 所述上电极装置包括介质筒、线圈、上功率电源和上电极组件，其中， 所述介质筒设置在所述反应腔室的顶部；所述线圈环绕设置在所述介 质筒的外围；所述上电极组件包括上电极板，所述上电极板设置在所 述介质筒的顶部；所述上功率电源用于同时或者分别向所述上电极板 和所述线圈加载激励功率。

优选的，所述上功率电源为一个；所述线圈的输入端与所述上 功率电源电连接，所述线圈的输出端与所述上电极组件电连接。