[发明专利]一种等离子体处理系统及其包含的法拉第屏蔽装置

说明书

本发明涉及一种等离子体处理系统及其包含的法拉第屏蔽装置，其中等离子体处理系统包括设置在射频线圈和介质窗之间的法拉第屏蔽装置本体，其中心设有空心结构，空心结构套设在进气喷嘴上；还包括驱动装置，法拉第屏蔽装置本体通过驱动装置实现在介质窗中心轴线上的旋转；本发明选用合适的清洗工艺即可实现对介质窗以及反应腔室内壁的清洗，可以避免反应产物在介质窗以及反应腔室腔体内壁沉积造成的颗粒污染，同时也可以避免射频线圈进行能量耦合过程中均匀性无法得到保证的问题。

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理系统及其包含的法拉第屏蔽装置，属于等离子体处理工艺设备。

背景技术

目前Pt、Ru、Ir、NiFe、Au等非挥发性材料主要通过电感耦合等离子体（ICP）进行干法刻蚀，电感耦合等离子通常由置于等离子体处理腔室外部与电介质窗相邻的线圈产生，腔室内的工艺气体被点燃后形成等离子体，在对非挥发性材料的干法刻蚀工艺过程中，由于反应产物的蒸汽压较低，难以被真空泵抽走，导致反应产物沉积在电介质窗和其他等离子体处理腔室内壁上沉积，这不仅会产生颗粒沾污，也会导致工艺随时间漂移使工艺过程的重复性下降，因此需要对等离子体处理腔室进行清洗，但是在实际使用过程中，清洗将导致工艺中断，降低等离子体处理设备的生产效率；随着近年来第三代存储器——磁存储器（MRAM）的不断发展和集成度的不断提高，对金属栅极材料（如Mo、Ta等）和高k栅介质材料（如Al2O3、HfO2和ZrO2等）等新型非挥发性材料的干法刻蚀需求不断增加，解决非挥发性材料在干法刻蚀过程中产生的侧壁沉积和颗粒沾污，同时提高等离子体处理腔室的清洗工艺效率是十分必要的。

实验者经过多次实验，发现将法拉第屏蔽装置置于射频线圈与电介质窗之间可以减少由射频电场诱发的离子对腔壁的侵蚀，将屏蔽功率耦合进法拉第屏蔽装置，选用合适的清洗工艺，可以实现对介质窗以及腔体内壁的清洗，避免了反应产物在介质窗以及腔体内壁沉积而造成的颗粒污染、射频不稳、工艺窗口漂移等问题。

如申请号为201220244746.3的实用新型，公开了一种等离子体处理装置及其包含的法拉第屏蔽装置，用于等离子体处理设备中，等离子体处理设备包括至少一个反应腔室和与每个反应腔室成对设置的射频线圈，该法拉第屏蔽装置设置于反应腔室和相对应的射频线圈之间，其包括一块圆形屏蔽板，屏蔽板上设置有至少一个径向槽，用于使线圈产生的电磁场均匀地分布在反应腔室中，其中径向槽在靠近屏蔽板的中心部所具有的宽度小于其在靠近该屏蔽板的边缘部所具有的宽度；将上述的法拉第屏蔽装置选用合适的清洗工艺在一定程度上可以实现对介质窗以及反应腔侧壁的清洗，但其受限于等离子体处理腔室内部的等离子体分布，法拉第屏蔽装置组件缝隙投影部分的介质窗区域无法实现有效清洗，造成污染颗粒在介质窗局部沉积，影响等离子体场分布，对射频功率传输以及工艺过程造成不利影响，因此亟需一种新的法拉第屏蔽装置，使其实现对等离子体处理腔体内壁尤其是介质窗的高效清洗。

发明内容

本发明提供一种等离子体处理系统及其包含的法拉第屏蔽装置，可以实现对离子体处理腔体内壁尤其是介质窗的全方位清洗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种等离子体处理系统，包括反应腔室，其端面安装介质窗，在介质窗的中心位置开设进气口，进气口上安装进气喷嘴，

法拉第屏蔽装置本体中心设有空心结构，空心结构套设在进气喷嘴上，且空心结构与进气口同轴设置；

还包括绝缘支撑结构，其套设在空心结构上，射频线圈通过绝缘支撑结构安装在介质窗表面，法拉第屏蔽装置本体设置在射频线圈和介质窗之间；

还包括驱动装置，法拉第屏蔽装置本体通过驱动装置实现在介质窗中心轴线上的旋转；

作为本发明的进一步优选，

驱动装置包括电机、偏心轮以及绝缘杆，电机的电机轴上安装偏心轮，绝缘杆的一端可旋转连接在偏心轮上，绝缘杆的另一端可旋转连接在法拉第屏蔽装置本体表面；