專利名稱：電感耦合等離子體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體晶片加工設備，尤其是涉及一種具有改進氣路的電感耦合等離子體裝置。
背景技術：
隨著半導體技術的不斷發(fā)展，人們對半導體晶片加工能力的要求也日益提高。在半導體晶片加工技術領域中，刻蝕(Etch)作為半導體制造工藝，微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的關鍵步驟。目前，通常采用ICPanductive Coupled Plasma Emission Spectrometer，電感耦合等離子體)設備結構對晶片進行刻蝕工藝。隨著刻蝕工藝技術的發(fā)展，以及新的工藝要求的提出，特別是45nm/32nm技術以后，刻蝕線條尺寸不斷縮小，越來越精細化。這些都對刻蝕工藝提出了巨大的技術挑戰(zhàn)。圖1為現(xiàn)有的一種ICP設備結構100’。工藝氣體通過進氣管路1’由固定在石英蓋板2’上的噴嘴3’進入到反應腔室4’。在反應腔室4’的上方設置有線圈5’，線圈5’ 上施加有射頻電源。在施加了射頻電源的線圈5’的激發(fā)下，工藝氣體被電離成等離子體 (Plasma) 6，。在反應腔室4，內(nèi)設置有支撐晶片(Wafer) 8，的靜電卡盤(ESC，Electrostatic Chuck) 7’。對靜電卡盤7’通入射頻，從而產(chǎn)生偏置電壓。等離子體6’在偏壓的驅(qū)動下，對吸附在靜電卡盤7’上的晶片8，進行沉積刻蝕。其中，等離子體轟擊晶片表面，并形成一系列物理和化學過程，使晶片8’刻出所需的圖形?？涛g后的生成物通過分子泵(Turbo Pump)9' 和干泵10’抽走。其中，干泵10’為分子泵9’前級泵。從圖1中現(xiàn)有的ICP設備結構，可看出該方案結構較為簡單。在一步工藝結束后， 進氣管路1’的殘余氣體繼續(xù)流入腔室4’，最終通過分子泵9’和干泵10’抽走。刻蝕工藝中上步工藝氣體的殘留時間(包括不同步驟間的和工藝結束后的殘留工藝氣體)對刻蝕結果有著較為重要的影響。特別是對于柵極刻蝕中，不同步驟間所用的工藝氣體不同，對刻蝕效果的要求嚴格，通常進氣管路較長，有些甚至可以達到十幾米長，進氣管路中的上一步工藝殘余氣體需要較長的時間才能由分子泵和干泵完全抽走，殘余氣體在腔室中的殘留時間較長。 而管路中上一步的殘余氣體會對刻蝕效果的控制有較大的影響，進而影響芯片生產(chǎn)的良品率，不利于對工藝結果的控制。因此，為了提高芯片生產(chǎn)的良品率，需要嚴格控制上一步殘余氣體的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。特別針對現(xiàn)有的電感耦合等離子體裝置，提出一種改進的電感耦合等離子體裝置，該電感耦合等離子體裝置可避免上步工藝結束后的殘余氣體進入反應腔室，更快速地將殘余氣體從管路中的抽走，減少殘余氣體對刻蝕的影響。為此，本發(fā)明的一方面，提供了一種電感耦合等離子體裝置，包括反應腔室；電感耦合線圈，所述電感耦合線圈設置在所述反應腔室的上方；靜電卡盤，所述靜電卡盤設置在所述反應腔室內(nèi)，用于支撐待處理晶片；氣體抽吸單元，所述氣體抽吸單元與所述反應腔室相連接，用于對所述反應腔室抽真空；以及氣體供給通路，所述氣體供給通路選擇性地與所述反應腔室和所述氣體抽吸單元相連通。根據(jù)本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體裝置，在刻蝕結束或者進行下一步刻蝕之前，殘余的刻蝕氣體不再流入反應腔室，且可以從管路中抽出，從而減少了上步工藝殘余氣體對刻蝕效果的影響，提高晶片生產(chǎn)的良品率。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電感耦合等離子體裝置還可以具有如下附加的技術特征所述氣體供給通路包括進氣端；分別與所述進氣端連接的第一出氣端和第二出氣端，所述第一出氣端連接到反應腔室以及所述第二出氣端連接到氣體抽吸單元；第一控制閥，所述第一控制閥設置在所述第一出氣端和所述反應腔室之間；以及第二控制閥，所述第二控制閥設置在所述第二出氣端和所述氣體抽吸單元之間。由此，在刻蝕工藝時，刻蝕氣體通過第一出氣端供給到反應腔室中，從而不會影響到反應腔室內(nèi)的刻蝕效果。在刻蝕結束后，通過第二出氣端對進氣端內(nèi)的殘余氣體進行抽吸，從而極大地減少了殘余氣體的抽吸時間，提高了生產(chǎn)的效率。所述氣體抽吸單元包括分子泵，所述分子泵與所述反應腔室相連通；以及連接到所述分子泵的干泵，所述干泵所述干泵與所述分子泵相連，且通過殘余氣體抽吸通路與所述第二出氣端相連。由此，在進行下一階段刻蝕氣體供給之前，殘余氣體可通過第二出氣端連接到干泵，進而被干泵抽出，從而避免了殘余氣體對刻蝕效果的影響。所述第一控制閥和所述第二控制閥可分別為電磁控制閥。由此，第一控制閥和第二控制閥可以具有較高的控制精度和靈敏度，有利于更加精確地控制刻蝕氣體在氣體供給通路中的流向。所述進氣通路的進氣端設置有進氣噴嘴，用于將刻蝕氣體噴入所述反應腔室。由此，進氣通路中的刻蝕氣體可順利流入反應腔室內(nèi)。所述靜電卡盤設置在所述反應腔室的底部且與所述分子泵相鄰。由此，分子泵與刻蝕平臺的距離更近，有利于更快速地將刻蝕工藝中的生成物從反應腔室中抽出。所述殘余氣體抽吸通路內(nèi)的氣體壓力不大于10mT。在殘余氣體抽吸通路中的氣體壓力限定在上述范圍內(nèi)時，氣體壓力不會對干泵的正常工作造成影響。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為現(xiàn)有的電感耦合等離子體裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明的電感耦合等離子體裝置的結構示意圖；以及圖3為圖2中所示的電感耦合等離子體裝置的工作示意圖。
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。為了更好的理解本發(fā)明，下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體裝置。其中，圖2為本發(fā)明的電感耦合等離子體裝置的結構示意圖，圖3為圖2中所示的電感耦合等離子體裝置的工作示意圖。如圖2、3所示，本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體裝置包括反應腔室4、位于反應腔室4上方的電感耦合線圈5、設置在反應腔室4內(nèi)的靜電卡盤7、氣體供給通路110和氣體抽吸單元120，其中，氣體供給通路110分別與反應腔室4和氣體抽吸單元120相連通； 電感耦合線圈5設置在反應腔室4的上方；靜電卡盤7設置在所述反應腔室4內(nèi)，用于支撐待處理晶片8 ；所述氣體抽吸單元120與反應腔室4相連接，用于對反應腔室4抽真空；以及氣體供給通路110選擇性地與反應腔室4和氣體抽吸單元120相連通。由此根據(jù)本發(fā)明的電感耦合等離子體裝置，開始刻蝕時，選擇性地將氣體供給通路110與反應腔室4相連通，以進行正常的刻蝕；在刻蝕結束或者進行下一步刻蝕之前，選擇性地將氣體供給通路110和氣體抽吸單元120相連通，這樣殘余的刻蝕氣體不再流入反應腔室4，且可以被直接地從該電感耦合等離子體裝中抽出，從而減少了上步工藝殘余氣體對刻蝕效果的影響，提高晶片生產(chǎn)的良品率。下面將結合圖2、3來簡單描述氣體抽吸單元120的結構。如圖2、3中所示，氣體抽吸單元120可包括分子泵9和與分子泵9連接的干泵13，其中，干泵13為分子泵9的前級泵。分子泵9與反應腔室4相連通，將刻蝕工藝的生成物從反應腔室4中抽出。干泵13 通過殘余氣體抽吸通路11與第二出氣端15相連。如圖3所示，在反應腔室4的上方可設置有蓋板2，從而可使反應腔室4內(nèi)的氣體不發(fā)生外溢。在本發(fā)明的一個實施例中，蓋板2的材料可為石英。當然，本領域的技術人員可理解的是，蓋板2的材料不限于此。在蓋板2的上方可設置有電感耦合線圈5，并且在電感耦合線圈5上施加有射頻電源。在射頻電源的激發(fā)下，電感耦合線圈5可在反應腔室4中產(chǎn)生電磁場。下面將詳細說明本發(fā)明的氣體供給通路110。氣體供給通路110包括進氣端1 ； 分別與進氣端1連接的第一出氣端14和第二出氣端15，第一出氣端14連接到反應腔室4， 第二出氣端15連接到氣體抽吸單元120，具體而言該第二出氣端15連接到干泵13 ；第一控制閥10設置在第一出氣端14和反應腔室4之間；第二控制閥12設置在第二出氣端15和干泵13之間。反應腔室4的上端可設置有進氣噴嘴3，并且該進氣噴嘴3固定在蓋板2上， 并連接到第一出氣端14。在本發(fā)明中，進氣噴嘴3的材料可為石英。當然，本領域的技術人員可理解的是， 進氣噴嘴3的材料不限于此。
下面將描述第一控制閥10和第二控制閥12的控制過程。在進行刻蝕時、第一控制閥10開啟且所述第二控制閥12關閉，刻蝕氣體通過進氣噴嘴3進入反應腔室4。當?shù)谝豢刂崎y10關閉時，刻蝕氣體不能進入反應腔室4。第二控制閥12可設置在第二出氣端15 和干泵13之間。當該階段的刻蝕氣體供給完成，在進行下一階段的刻蝕氣體供給之前，第二控制閥12開啟且第一控制閥10關閉，進氣端1通過管路11與干泵13相連接，從而殘余的刻蝕氣體可被干泵13進行快速地抽吸。當?shù)诙刂崎y12關閉時，進氣端1不能與干泵 13直接相連通，從而停止殘余刻蝕氣體的抽吸。在本發(fā)明的一個實施例中，第一控制閥10和第二控制閥11均為電磁控制閥，具有較高的控制精度和靈敏度，有利于更加精確地控制刻蝕氣體在氣體供給通路110中的流向。在反應腔室4內(nèi)可設置有靜電卡盤7，其上支撐有待處理晶片8。其中，靜電卡盤 7可設置在反應腔室4的底部。可選地，可以對靜電卡盤7施加射頻電源，從而可產(chǎn)生偏置電壓。下面參考圖3描述本發(fā)明實施例的電感耦合等離子體裝置的工藝流程，其中圖3 為圖2中所示的電感耦合等離子體裝置的工作示意圖。在執(zhí)行刻蝕工藝時，將刻蝕氣體從進氣端1通入。此時，打開第一控制閥10且關閉第二控制閥12，從而可將刻蝕氣體從第一出氣端14引入反應腔室4。并且，進氣端1未與干泵13連通，刻蝕氣體不會被干泵13抽吸。在施加有射頻電源的電感耦合線圈5的激發(fā)下，刻蝕氣體被電離成等離子體6。等離子體6在施加有射頻電源的靜電卡盤7產(chǎn)生的偏置電壓的驅(qū)動下，可對吸附在靜電卡盤7上的晶片8進行沉積刻蝕。其中，沉積刻蝕過程包括由等離子體6轟擊晶片8的表面，從而在晶片8上刻蝕出需要的圖形。將刻蝕后的生成物，例如刻蝕過程中的廢氣，通過氣體抽吸單元120將反應腔室4中抽出。在上述步刻蝕工藝結束后，關閉第一控制閥10且打開第二控制閥12，從而可將進氣端1與干泵13連通，從而管路中的殘余刻蝕氣體可被干泵13直接抽吸。由于從進氣端 1吹入的氣體壓力較低，一般不大于10mT，因此采用殘余氣體抽吸通路11與干泵13的連接不會對泵本身造成影響。為了更快速地將刻蝕工藝中的生成物從反應腔室中抽出，可將靜電卡盤7設置在與分子泵9相鄰的位置。從而刻蝕工藝的生成物距離分子泵9更近，更快速的從反應腔室 4內(nèi)進入到分子泵9中，由分子泵9抽出。由于關閉第一控制閥10，可使進氣端1未與反應腔室4連通。從而進氣端1中的殘余刻蝕氣體不會流入反應腔室4，進而減少殘余刻蝕氣體對刻蝕效果的影響，此外也提高了晶片的制造效率。本發(fā)明實施例所提供的電感耦合等離子體裝置，通過設置與反應腔室和氣體抽吸單元相連通的氣體抽吸通路，使得上一步刻蝕工藝的殘余的刻蝕氣體不流入反應腔室，且可被氣體抽吸單元抽出，從而減少了上步工藝殘余氣體對刻蝕效果的影響，進而提高晶片生產(chǎn)的良品率。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種電感耦合等離子體裝置，包括 反應腔室；電感耦合線圈，所述電感耦合線圈設置在所述反應腔室的上方； 靜電卡盤，所述靜電卡盤設置在所述反應腔室內(nèi)，用于支撐待處理晶片； 氣體抽吸單元，所述氣體抽吸單元與所述反應腔室相連接，用于對所述反應腔室抽真空；以及氣體供給通路，所述氣體供給通路選擇性地與所述反應腔室和所述氣體抽吸單元相連ο
2.根據(jù)權利要求1所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述氣體供給通路包括進氣端；分別與所述進氣端連接的第一出氣端和第二出氣端，所述第一出氣端連接到反應腔室以及所述第二出氣端連接到氣體抽吸單元；第一控制閥，所述第一控制閥設置在所述第一出氣端和所述反應腔室之間；以及第二控制閥，所述第二控制閥設置在所述第二出氣端和所述氣體抽吸單元之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述氣體抽吸單元包括分子泵，所述分子泵與所述反應腔室相連通；以及干泵，所述干泵與所述分子泵相連，且通過殘余氣體抽吸通路與所述第二出氣端相連。
4.根據(jù)權利要求2所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述第一控制閥和所述第二控制閥分別為電磁控制閥。
5.根據(jù)權利要求2所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述進氣通路的進氣端設置有進氣噴嘴，用于將刻蝕氣體噴入所述反應腔室。
6.根據(jù)權利要求3所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述靜電卡盤設置在所述反應腔室的底部且與所述分子泵相鄰。
7.根據(jù)權利要求3所述的電感耦合等離子體裝置，其特征在于，所述殘余氣體抽吸通路內(nèi)的氣體壓力不大于IOmT。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電感耦合等離子體裝置，包括反應腔室；電感耦合線圈；靜電卡盤，所述靜電卡盤設置在所述反應腔室內(nèi)，用于支撐待處理晶片；氣體抽吸單元，所述氣體抽吸單元與所述反應腔室相連接，用于對所述反應腔室抽真空；以及氣體供給通路，所述氣體供給通路選擇性地與所述反應腔室和所述氣體抽吸單元相連通。本發(fā)明的電感耦合等離子體裝置可以減少了上步工藝殘余氣體對刻蝕效果的影響，從而提高了晶片生產(chǎn)的良品率。
文檔編號H01J37/32GK102468105SQ20101053281
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2010年11月1日
發(fā)明者蔣中偉 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司