[发明专利]一种等离子体产生腔室和等离子体处理装置

说明书

本发明提供一种等离子体产生腔室和等离子体处理装置。该等离子体产生腔室包括介质筒和绕制在介质筒外壁的线圈，线圈用于将射频功率耦合至介质筒内，以激发介质筒内的气体产生等离子体，还包括磁性元件，磁性元件围设在线圈的远离介质筒的外侧，磁性元件能在介质筒内产生磁场，磁场的方向与介质筒的轴线夹角大于0°且小于180°。该等离子体产生腔室通过在介质筒的外围设置磁性元件，能够获得更高密度的等离子体，从而提高了晶圆表面的等离子体处理速率，并使等离子体处理速率能够达到工艺要求；而且还降低了等离子体中粒子的能量，避免了等离子体中粒子能量过高对晶圆表面造成损伤。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体地，涉及一种等离子体产生腔室和等离子体处理装置。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展，多种半导体设备广泛应用于半导体制程，等离子体刻蚀或沉积作为半导体制程中的关键一步，等离子体设备已遍布各大半导体制程产线。等离子体刻蚀或沉积其工作原理为将工艺气体通入真空腔室内，通过电激励或光激励方式将工艺气体进行解离、激发、电离等，被离化的自由基或离子通过自由扩散或场加速至晶圆表面并与晶圆材料相互作用，进行相应的刻蚀和沉积。

复杂的半导体工艺制程当中，光胶作为重要的掩膜在各道制程工序当中扮演着不同的角色，然而光胶在每道工序制成结束后或下一道制程之前往往需要进行处理，如表面处理或直接去除。传统的光胶去除往往使用化学腐蚀去除，但化学去除有时会对晶圆造成一定的损伤，而逐渐被弃用。目前，干法去除光胶逐渐取代传统酸洗方式，被广泛应用于各种半导体工艺制程当中。

为避免干法去除光胶过程当中造成对晶圆的各种损伤，干法对应的等离子体源多为远程等离子体源。所谓远程等离子体源往往指等离子体发生区与工艺反应区分离，等离子体中的高能离子，热电子等往往在进入工艺反应区之前被吸收滤除，只有需要的大量的活性自由基能够进入工艺反应区并与晶圆表面物质进行反应，达到预期的工艺效果。目前远程等离子体源可采用射频，微波等激励方式产生高密的等离子体，进行干法去除光胶。

如图1所示为现有技术一所采用的等离子体源，其工作原理为气体经进气管13和顶板14后进入上腔室15。第一电源19产生的功率经上腔室15外侧壁上的第一线圈20后激发上腔室15内的气体产生等离子体。等离子体经平板状构件16中的通孔16a后进入反应室17后与基板k发生反应进行刻蚀。第二电源18产生的功率经反应室17外侧壁上的第二线圈21后激发反应室17中的气体进一步电离产生等离子体，获得更加均匀的空间等离子体分布，使得基板k刻蚀更加均匀。

但现有技术一的反应室17外侧壁上的第二线圈21产生的等离子体与基板k直接接触会产生较大的等离子体诱导损伤；其次，现有技术一中的上腔室15外侧壁上的第一线圈20作为远程等离子体源，其产生的等离子体密度不高，对于刻蚀速率很高的工艺无法达到要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种等离子体产生腔室和等离子体处理装置。该等离子体产生腔室通过在介质筒的外围设置磁性元件，能够获得更高密度的等离子体，从而提高了晶圆表面的等离子体处理速率，并使等离子体处理速率能够达到工艺要求；而且还降低了晶圆表面的等离子体中粒子的能量，避免了等离子体中粒子能量过高对晶圆表面造成损伤。

本发明提供一种等离子体产生腔室，包括介质筒和绕制在所述介质筒外壁的线圈，所述线圈用于将射频功率耦合至所述介质筒内，以激发所述介质筒内的气体产生等离子体，还包括磁性元件，所述磁性元件围设在所述线圈的外侧，所述磁性元件能在所述介质筒内产生磁场，所述磁场的方向与所述介质筒的轴线夹角大于0°且小于180°。

优选地，所述磁性元件包括多个，多个所述磁性元件彼此相互间隔地围设在所述线圈的外侧。

优选地，多个所述磁性元件围绕所述线圈一圈或多圈，且多圈所述磁性元件沿所述线圈的轴向依次等间隔排布。

优选地，每圈所述磁性元件中，任意相邻的两个所述磁性元件之间的间距相等。