[发明专利]等离子体装置

说明书

本发明公开了一种等离子体装置，所述等离子体装置包括反应腔室和线圈，所述反应腔室用于容纳待处理晶片，所述线圈设置在所述反应腔室外侧，所述等离子装置还包括导磁件，所述导磁件内部设置有容纳空间，所述线圈设置在所述容纳空间内，以减小所述线圈上的电流，且能够提高耦合到所述反应腔室内的磁场的强度。本发明的等离子装置，能够有效降低线圈中的电流，从而可以降低线圈中的能量损耗，提高了该等离子装置的能量耦合效率，同时，还能够有效降低线圈发热带来的安全隐患，提高该等离子装置的使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种等离子体装置。

背景技术

目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断提高半导体晶片的加工能力。等离子体装置广泛地被应用于制造集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中。因此，适用于刻蚀、沉积或其他工艺的等离子体发生装置的研发对于半导体制造工艺和设施的发展来说是至关重要的。在用于半导体制造工艺的等离子体装置的研发中，最重要的因素是增大对衬底的加工能力，以便提高产率，以及执行用于制造高度集成器件工艺的能力。

传统半导体制造工艺中已经使用各种类型的等离子体设备，例如，电容耦合等离子体(CCP)类型，电感耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma EmissionSpectrometer，ICP)类型以及表面波或电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。在利用电容耦合方式产生的等离子体，其结构简单，造价低，容易产生大面积均匀分布的等离子体，适用于介质等类型膜的刻蚀。表面波或电子回旋共振等离子可以在较低的工作气压下获得密度较高的等离子体，但是需要微波管，还需要引入外磁场，造价相对较高。电感耦合等离子体，可以在较低工作气压下获得高密度的等离子体，而且结构简单，造价低，同时可以对产生等离子体的射频源(决定等离子体成分和密度)与基片台射频源(决定入射到晶片上的粒子能量)独立控制，适用于金属和半导体等材料的刻蚀。

具体地，现有的电感耦合等离子装置如图1所示，反应腔室110中，顶部使用介质耦合窗140(石英或氧化铝陶瓷)密封，介质耦合窗140上部放置平面螺旋线结构线圈(类似盘香状)120，射频能量通过线圈120，以感应放电的形式，将能量耦合至反应腔室110内，产生高密度等离子体(保证高刻蚀或沉积速率)。靠近介质耦合窗140的等离子体由产生区从上至下扩散至待处理晶片200表面，进行特定的工艺过程。

但是，上述结构的等离子装置中，线圈120下部一般与介质耦合窗140接触，上部虽然会设置屏蔽罩(未示出)，但屏蔽罩内部与外界连通，线圈120仍然暴露于空气中，这样会存在下述问题：

如图2所示，线圈120加载射频功率后(线圈120施加电流I)，线圈120所产生的磁场B一部分作用于反应腔室110内部的等离子体，该部分产生电场E，另一部分弥漫在介质耦合窗140上部的空间中，线圈120上部的磁场未能有效集中起来，造成了磁通密度的下降，导致存在能量利用的浪费，限制了能量耦合效率的提高。

另一方面，在进行放电时，线圈120上通过的电流较大(通常30A)，导致线圈120温度较高，高温易造成与线圈接触的绝缘隔离件(如树脂、塑料等)熔化，使其失去绝缘效果，从而存在打火风险。

因此，如何设计出一种能够有效提高耦合效率的等离子装置成为本领域亟待解决的技术问题。

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，提出了一种等离子体装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种等离子体装置，所述等离子体装置包括反应腔室和线圈，所述反应腔室用于容纳待处理晶片，所述线圈设置在所述反应腔室外侧，所述等离子体装置还包括导磁件，所述导磁件内部设置有容纳空间，所述线圈设置在所述容纳空间内，以减小所述线圈上的电流，且能够提高耦合到所述反应腔室内的磁场的强度。