[发明专利]一种反应腔室及等离子体加工设备

说明书

本发明涉及一种反应腔室及等离子体加工设备，反应腔室包括环形介质窗和功率供给单元，环形介质窗的外侧环绕有沿竖直方向间隔设置的多组线圈，且多组线圈并联连接；功率供给单元向多组线圈加载功率。上述反应腔室可以使等离子体在反应腔室内均匀分布，并使反应腔室内等离子体的密度提高，从而提高工艺的均匀性和离化效率；同时，还可以提高用于激发等离子体的有效功率，以及降低环形介质窗在工艺过程中的升温幅度和温度梯度，防止其破裂，延长环形介质窗的使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔室及等离子体加工设备。

背景技术

硅通孔（TSV）互连技术广泛地用于三维叠层封装、MEMS封装等工艺中。在TSV工艺中，为实现较高的刻蚀选择比和刻蚀速率，一般采用远程高密度等离子体（Remote HighDensity Plasma，以下简称为Remote HDP）源，即基片位于等离子体的下游，且与产生等离子体的线圈之间的距离较大，这样使基片所在区域的自由基的浓度高，离子密度低，从而可以减少离子轰击导致的掩膜层的损失，实现同时兼顾刻蚀速率和刻蚀选择比的目的。

图1为现有的反应腔室的示意图。如图1所示，反应腔室1包括静电卡盘2、环形介质窗3、线圈4、第一电源5和第二电源6。其中，静电卡盘2设于反应腔室1的内部，其用于承载基片。环形介质窗3位于静电卡盘2的竖直上方，且其与静电卡盘2之间具有较大的距离。线圈4环绕于环形介质窗3的外侧，且其与第一电源5电连接；在第一电源5向线圈4加载功率时，线圈4会穿过环形介质窗3在反应腔室1内产生电磁场，将通入反应腔室1内的工艺气体激发为等离子体。第二电源6与静电卡盘2电连接，其用于向静电卡盘2加载功率，使静电卡盘2上产生偏压，吸引等离子体轰击基片，使等离子体与基片之间发生物理和/或化学反应，从而完成对基片的刻蚀工艺。

在上述反应腔室1中，由于线圈4与等离子体之间存在感应耦合和容性耦合，且其中容性耦合所占的功率一般约为感应耦合所占功率的50%，因此，第一电源5需要向线圈4加载较高的功率，使反应腔室1内基片所在区域的等离子体具有较高的密度，以获得较高的刻蚀速率。在此情况下，由于趋肤效应而产生的趋肤电流急剧增大，且其与线圈4内的电流方向相反，从而会使第一电源5向线圈4加载的部分功率会被消耗掉，降低线圈4用于产生电磁场，激发等离子体的有效功率。同时，第一电源5向线圈4加载较高的功率还会使等离子体中活性粒子附合、离子轰击介质窗、光辐射等作用的强度增强，导致环形介质窗3的升温幅度更高，并使环形介质窗3上的温度梯度更大，从而使环形介质窗3更容易破裂。

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，提出了一种具有多组相互并联线圈的反应腔室及等离子体加工设备，其能够使由于单组线圈产生的趋肤电流效应减小，进而使加载于线圈上的功率更多地用于激发等离子体，提高了工艺气体的离化率；同时从宏观上提高了等离子体分布的均匀性，使得等离子体中的活性粒子附合以及离子轰击介质窗及光辐射等作用的强度降低，进而降低环形介质窗在工艺过程中的升温幅度和温度梯度，减少介质窗破裂的几率，延长介质窗的使用寿命。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括环形介质窗和功率供给单元，所述环形介质窗的外侧环绕有沿竖直方向间隔设置的多组线圈，所述多组线圈并联连接；所述功率供给单元向所述多组线圈加载功率。

其中，所述功率供给单元包括电源和匹配器。

其中，所述电源的数量为一个；所述多组线圈与电源电连接；并且，所述电源向多组线圈加载功率时，每组线圈内电流的方向相同。

其中，所述电源的数量为多个；每个所述电源与一组或多组线圈电连接；并且，所述电源向线圈加载功率时，所述多组线圈内电流的方向相同。