[发明专利]电感耦合等离子体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片加工设备，尤其是涉及一种具有改进气路的电感耦合等离子体装置。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，人们对半导体晶片加工能力的要求也日益提高。在半导体晶片加工技术领域中，刻蚀(Etch)作为半导体制造工艺，微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的关键步骤。目前，通常采用ICP(Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer，电感耦合等离子体)设备结构对晶片进行刻蚀工艺。随着刻蚀工艺技术的发展，以及新的工艺要求的提出，特别是45nm/32nm技术以后，刻蚀线条尺寸不断缩小，越来越精细化。这些都对刻蚀工艺提出了巨大的技术挑战。

图1为现有的一种ICP设备结构100’。工艺气体通过进气管路1’由固定在石英盖板2’上的喷嘴3’进入到反应腔室4’。在反应腔室4’的上方设置有线圈5’，线圈5’上施加有射频电源。在施加了射频电源的线圈5’的激发下，工艺气体被电离成等离子体(Plasma)6’。在反应腔室4’内设置有支撑晶片(Wafer)8’的静电卡盘(ESC，Electrostatic Chuck)7’。对静电卡盘7’通入射频，从而产生偏置电压。等离子体6’在偏压的驱动下，对吸附在静电卡盘7’上的晶片8’进行沉积刻蚀。其中，等离子体轰击晶片表面，并形成一系列物理和化学过程，使晶片8’刻出所需的图形。刻蚀后的生成物通过分子泵(Turbo Pump)9’和干泵10’抽走。其中，干泵10’为分子泵9’前级泵。

从图1中现有的ICP设备结构，可看出该方案结构较为简单。在一步工艺结束后，进气管路1’的残余气体继续流入腔室4’，最终通过分子泵9’和干泵10’抽走。

刻蚀工艺中上步工艺气体的残留时间(包括不同步骤间的和工艺结束后的残留工艺气体)对刻蚀结果有着较为重要的影响。特别是对于栅极刻蚀中，不同步骤间所用的工艺气体不同，对刻蚀效果的要求严格，

通常进气管路较长，有些甚至可以达到十几米长，进气管路中的上一步工艺残余气体需要较长的时间才能由分子泵和干泵完全抽走，残余气体在腔室中的残留时间较长。而管路中上一步的残余气体会对刻蚀效果的控制有较大的影响，进而影响芯片生产的良品率，不利于对工艺结果的控制。因此，为了提高芯片生产的良品率，需要严格控制上一步残余气体的影响。

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。特别针对现有的电感耦合等离子体装置，提出一种改进的电感耦合等离子体装置，该电感耦合等离子体装置可避免上步工艺结束后的残余气体进入反应腔室，更快速地将残余气体从管路中的抽走，减少残余气体对刻蚀的影响。

为此，本发明的一方面，提供了一种电感耦合等离子体装置，包括：反应腔室；电感耦合线圈，所述电感耦合线圈设置在所述反应腔室的上方；静电卡盘，所述静电卡盘设置在所述反应腔室内，用于支撑待处理晶片；气体抽吸单元，所述气体抽吸单元与所述反应腔室相连接，用于对所述反应腔室抽真空；以及气体供给通路，所述气体供给通路选择性地与所述反应腔室和所述气体抽吸单元相连通。

根据本发明实施例的电感耦合等离子体装置，在刻蚀结束或者进行下一步刻蚀之前，残余的刻蚀气体不再流入反应腔室，且可以从管路中抽出，从而减少了上步工艺残余气体对刻蚀效果的影响，提高晶片生产的良品率。

另外，根据本发明上述实施例的电感耦合等离子体装置还可以具有如下附加的技术特征：

所述气体供给通路包括：进气端；分别与所述进气端连接的第一出气端和第二出气端，所述第一出气端连接到反应腔室以及所述第二出气端连接到气体抽吸单元；第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述第一出气端和所述反应腔室之间；以及第二控制阀，所述第二控制阀设置在所述第二出气端和所述气体抽吸单元之间。

由此，在刻蚀工艺时，刻蚀气体通过第一出气端供给到反应腔室中，从而不会影响到反应腔室内的刻蚀效果。在刻蚀结束后，通过第二出气端对进气端内的残余气体进行抽吸，从而极大地减少了残余气体的抽吸时间，提高了生产的效率。

所述气体抽吸单元包括：分子泵，所述分子泵与所述反应腔室相连通；以及连接到所述分子泵的干泵，所述干泵所述干泵与所述分子泵相连，且通过残余气体抽吸通路与所述第二出气端相连。由此，在进行下一阶段刻蚀气体供给之前，残余气体可通过第二出气端连接到干泵，进而被干泵抽出，从而避免了残余气体对刻蚀效果的影响。