[发明专利]一种防止约束环发生电弧损伤的等离子体处理器和方法

说明书

本发明提供一种等离子体处理器，包括一等离子体反应腔，等离子体反应腔内底部设有放置晶圆的基座，环绕基座设置等离子体约束环和接地环。等离子体约束环的外圈设有一支撑部，所述支撑部与接地环之间设置一导电层，改变支撑部与接地环之间原有的点接触方式为面接触方式，增加等离子体约束环与接地环之间的绝缘接触面积。通过若干个螺钉一体化固定连接等离子体约束环、所述导电层、接地环，降低了等离子体约束环与接地环原有点接触之外区域的距离,实现增加等离子体约束环与接地环之间的电容，降低等离子体约束环和所述接地环之间的电压差，防止低频射频电场下约束环被电弧击穿。本发明还揭示了一种防止约束环发生电弧损伤的方法。

技术领域

本发明涉及等离子体刻蚀技术领域，具体涉及一种防止约束环发生电弧损伤的等离子体处理器和方法。

背景技术

用于集成电路制造的等离子体处理工艺中包括等离子体沉积工艺和等离子体刻蚀工艺。在通过等离子体处理工艺加工晶圆的过程中，首先将晶圆固定放置在等离子反应腔内，晶圆上形成有图案化的微电子层。接着通过射频功率发射装置发射射频能量到等离子体反应腔内形成射频场；然后各种反应气体(蚀刻气体或沉积气体)被注入到等离子反应腔中，在射频场的作用下注入的反应气体在晶圆上方被激励成等离子体状态；最后等离子体和晶圆之间发生化学反应和/或物理作用(比如刻蚀、沉积等等)形成各种特征结构，化学反应中形成的挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。

为避免反应副产物在排出反应腔时携带等离子体至等离子体处理区域以外的区域对该区域造成损伤，通常在承载晶圆的基座与反应腔侧壁170之间设置等离子体约束环，等离子体约束环下方设置一接地环，用于形成反应腔内等离子体与地之间的射频回路。由于等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子。为对等离子体约束环进行保护，现有技术会在约束环表面覆盖喷涂耐等离子体腐蚀的保护涂层。随着刻蚀工艺的不断发展，施加到基座上的射频电源的频率不断减小，在等离子体反应腔中，特别是低频等离子体反应腔中，当约束环与接地环之间的电压差ΔU过大时，等离子约束环上表面的绝缘保护涂层容易被击穿，且约束环与接地环之间的电压差ΔU过大时，约束环与接地环之间易发生电弧放电现象，导致等离子体处理设备存在安全隐患。

因此，本领域亟需一种能够适应低频射频电源的等离子体处理装置，能在保证刻蚀稳定性和刻蚀结果对称性前提下，防止约束环被电弧击穿，同时还要防止约束环热量过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止约束环发生电弧损伤的等离子体处理器，在等离子体反应腔内具有低频的射频电场时，可以有效的防止约束环发生电弧损伤，并可以兼顾等离子体刻蚀对称性。同时本发明的等离子体处理器还能够快速有效的带走约束环在射频电场中产生的热能，防止约束环上表面涂附的绝缘材料受热破裂。

为达到上述目的，本发明提供一种等离子体处理器，包括一等离子体反应腔，所述等离子体反应腔内底部设有放置晶圆的基座，环绕所述基座设置等离子体约束环和位于所述等离子体约束环下方的接地环,所述等离子体约束环包括等离子体约束区域和支撑所述等离子体约束区域的支撑部，所述支撑部与所述接地环之间设置一导电层，用于降低等离子体约束环和所述接地环之间的电压差。

所述基座连接一偏置射频电源，所述偏置射频电源输出的射频频率小于等于1MHz。

优选的，所述导电层为柔性导电薄片。

所述接地环与所述导电层之间电接触，所述支撑部与所述导电层接触的区域设有一绝缘层。

优选的，所述等离子体约束环的上表面涂覆有耐等离子体腐蚀的保护涂层，下表面涂覆有绝缘材质形成所述绝缘层。

优选的，所述导电层为铝镀石墨材质。

所述支撑部和所述接地环之间设置有若干个固定装置，通过所述固定装置实现所述等离子体约束环、所述导电层和所述接地环的紧密接触。