[实用新型]等离子体反应器

说明书

一种等离子体反应器包括：反应腔，其内底部设导电基座，导电基座通过第一匹配器电路连到第一射频电源装置，导电基座上设静电夹盘，静电夹盘吸附待处理基片，待处理基片上为等离子体环境；插入环，围绕在导电基座外围，其内侧壁与导电基座的外侧壁之间的间隙大于0.02毫米小于10毫米；聚焦环，设在插入环上方，聚焦环围绕静电夹盘且暴露于等离子体环境中；耦合环，设置在所述插入环的下方，且环绕于所述导电基座的外围；设备板，位于导电基座下方；导线，其第一端电连接到导电基座或者设备板，其第二端电连接到插入环，可变阻抗装置串联在导线上。所述等离子体反应器中聚焦环上方的射频可调且能降低发生电弧放电的现象。

技术领域

本实用新型涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种等离子体反应器。

背景技术

半导体芯片被日益广泛的应用到各种电子设备中，其中半导体芯片加工过程需要用到大量等离子反应器，所述等离子体反应器用于对待处理的基片进行等离子刻蚀或化学气相沉积工艺。图1a是一个典型的等离子体反应器，包括：反应腔10，反应腔10顶部包括一个绝缘材料窗，绝缘材料窗上方设置有电感线圈7，电感线圈7通过一个射频匹配器8连接到一个高频(13MHz及以上)射频电源6，还包括至少一个反应气体源11经过阀门95和气体喷头90将反应气体送入反应腔中，以形成等离子体对基片进行刻蚀。反应腔10内部下方包括一个基座20，基座20通过一个偏置射频功率匹配器5连接到一个偏置射频源4，其中偏置射频源4输出的低频射频频率一般低于2MHz。基座20通常由铝合金进行表面阳极氧化形成阳极氧化层，或者在铝合金表面涂覆一层绝缘的耐腐蚀材料层，以避免被反应腔10内的刻蚀气体腐蚀，造成颗粒污染等一系列问题。基座20上表面设置有一个静电夹盘21用于固定基片22。基座20下部外围还包括一个凸出的台阶部，台阶部上设置有耦合环25，通过对耦合环125的材料和形状尺寸的选择，改变基片边缘区域耦合的射频能量分布。耦合环25上方设置有一个聚焦环23，其中聚焦环23内壁围绕并紧贴基片22，而且聚焦环23的上表面暴露到上方的等离子体。由于聚焦环23是长期暴露在等离子体中，所以在一段时间的等离子处理后聚焦环23表面材料必然会被腐蚀，因此聚焦环23的高度会随之下降，下降的高度会严重影响基片边缘区域鞘层的分布和形态，易造成基片边缘区域刻蚀速率和刻蚀方向(edgetilting)与基片中心区域的差别，降低基片加工均匀性，影响最终芯片的良率。

图1b为图1a中等离子处理器中低频射频功率分布示意图，请参考图1b，输入的低频射频功率P0经过基座20与基片22(见图1a)之间的等效电容C11耦合P1’功率到基片，同时经过基座20到耦合环25和聚焦环23的等效电容C12耦合P2’到聚焦环25。其中C12的值非常小，而且很难调节，所以P2’会远小于P1’且功率比例很难调。

另外，利用现有的等离子体反应器，电弧放电较严重，所以业内需要开发一种新的等离子体反应器，以动态精密调节低频射频功率在基片中心和基片边缘区域的射频功率分布，从而改善基片处理工艺的均匀性，且减轻电弧放电现象。最佳的，该调节装置需要结构简单、成本低廉，能够应用于各种等离子处理装置。

发明内容

本实用新型提供了一种等离子体反应器，以简单有效的调整基片边缘区域射频功率，补偿聚焦环长期使用中的损耗带来的基片边缘倾斜刻蚀(edge tilting)，并降低发生电弧放电的风险。

本实用新型公开一种等离子体反应器，包括：反应腔，其内底部设有导电基座，所述导电基座通过匹配器电路连接到射频电源装置，所述导电基座上设有静电夹盘，所述静电夹盘的上表面用于吸附待处理基片，所述待处理基片上方的反应腔内为等离子体环境；插入环，围绕设置在导电基座的外围，其内侧壁与导电基座的外侧壁之间的间隙大于0.02毫米小于10毫米；聚焦环，设置在所述插入环的上方，所述聚焦环围绕所述静电夹盘且暴露于所述等离子体环境中；耦合环，设置在所述插入环的下方，且环绕于所述导电基座的外围；设备板，位于所述导电基座下方；导线，其第一端电连接到所述导电基座或者设备板，其第二端电连接到所述插入环，可变阻抗装置串联在所述导线上。