[发明专利]用于处理工件的等离子体反应装置

说明书

本发明提供一种用于处理工件的等离子体反应装置，其包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，电子束产生腔位于工艺腔的外部，且通过过滤装置与工艺腔相连通，并且电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，该电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；过滤装置用于使第一等离子体在经过过滤装置进入工艺腔时，形成电子束，该电子束用于激励工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，该第二等离子体用于处理工件。本发明提供的用于处理工件的等离子体反应装置，其可以降低电子温度，从而可以解决因电子温度过高引起的晶片表面损伤的问题。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种用于处理工件的等离子体反应装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，微电子器件的特征尺寸不断减小，这使得人们对等离子体刻蚀速率均匀性、关键尺寸控制等指标要求越来越高。而且，由于微电子器件的特征尺寸的减小，微电子器件对因等离子体导致的晶片表面损伤也更加敏感。

基于等离子体的产生是通过电子作为能量传递的媒介，因此从根本上讲，因等离子体导致的晶片表面损伤通常可以通过降低电子温度和提高电子密度分布的均匀性来实现。

现有的等离子体加工设备所采用的等离子体源是利用感应线圈形成的磁场激发工艺腔内的工艺气体形成等离子体。具体地，通过使用射频电源向感应线圈加载脉冲射频功率，来产生上述磁场。该射频电源的频率一般为13.56MHz。

为了降低电子温度，避免产生晶片表面损伤，可以通过调节脉冲频率和占空比，来降低单位时间内的平均电子温度，但是，在脉冲功率开启时，由于等离子体启辉时要进行气体击穿过程，此时电子温度较高，很容易瞬间对晶片表面造成损伤。

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，提出了一种用于处理工件的等离子体反应装置，其可以降低电子温度，从而可以解决因电子温度过高引起的晶片表面损伤的问题。

为实现本发明的目的而提供一种用于处理工件的等离子体反应装置，包括电子束产生腔、过滤装置和工艺腔，其中，

所述电子束产生腔位于所述工艺腔的外部，且通过所述过滤装置与所述工艺腔相连通，并且所述电子束产生腔包括电感耦合等离子体源，所述电感耦合等离子体源用于产生第一等离子体；

所述过滤装置用于使所述第一等离子体在经过所述过滤装置进入所述工艺腔时，形成电子束；所述电子束用于激励所述工艺腔内的工艺气体产生第二等离子体，所述第二等离子体用于处理工件。

优选的，所述电感耦合等离子体源包括感应线圈、第一匹配器和第一射频电源，所述电子束产生腔还包括介质筒和第一进气装置，其中，

所述介质筒设置在所述工艺腔的外侧，且具有与所述工艺腔相连通的开口；

所述第一进气装置用于向所述介质筒内输送不与所述工艺气体反应的第一气体；

所述感应线圈环绕在所述介质筒的筒壁周围，且所述感应线圈的轴线水平设置；

所述第一射频电源通过所述第一匹配器与所述感应线圈电连接，用于激励所述第一气体产生所述第一等离子体。

优选的，所述第一气体包括惰性气体或者氮气。

优选的，所述过滤装置包括电极板和第一直流电源，其中，

所述电极板设置在所述电子束产生腔与所述工艺腔的连通处，并且在所述电极板上设置有多个通孔，所述多个通孔相对于所述连通处的径向截面均匀分布，且每个通孔的直径小于所述第一等离子体的鞘层厚度的2倍；所述第一直流电源与所述电极板电连接，用于向所述电极板加载直流正偏压

优选的，所述直流正偏压的取值范围在500～3000V。

优选的，所述电极板所采用的材料包括钼或者钨。