[发明专利]一种等离子反应器及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体处理领域，尤其涉及一种等离子反应器点燃等离子体的结构和方法。

背景技术

半导体制造技术领域中，广泛应用等离子来对半导体晶圆或基片进行加工。等离子源包括多个种类，最常用的有电容耦合型CCP(capacitively coupled plasma)sources和电感耦合型ICP(inductively coupled plasma)sources。电容耦合型的等离子源相对其它类型具有很多优点，平板形的几何形状与待处理的晶圆对应，所以施加到晶圆上方的电场具有很高的均一性，所以能够获得更高均一性的刻蚀或沉积效果。电容耦合型等离子体反应器包括一个反应腔，反应腔围绕的密闭空间内下方具有一个基座，基座内包括一个下电极，待加工的晶圆固定在下电极上方。与基座相对的是一个上电极，在上下电极之间施加高频（27、60Mhz等）射频能量以产生等离子体，在下电极施加低频（如2Mhz）射频能量以控制等离子入射到晶圆上的能量。这些等离子反应器都在通入反应气体后，先点燃等离子才能进行后续的等离子处理。现有的点燃步骤需要1-2秒的视角来产生等离子体。要点燃等离子，气体情况如气压需要与后续的等离子处理步骤中不同。在点燃多频等离子，一定量的低频射频（如2Mhz）功率（典型的>100W）被经常用到。用这样低频的射频能量点燃等离子时会在晶圆表面产生较高的电势。因此这些点燃步骤后在晶圆上造成不希望出现的损害。要预防这样的损害，就要选择更低的点燃功率和点燃时的气压，而这样做会造成点燃失败。

由于等离子点燃和等离子处理步骤的气压不同，所以在点燃后还需要一个转换步骤转入正式的等离子处理步骤。所以传统的点燃方法也影响等离子处理的时间。

所以业内需要一种更好的等离子点燃方法来点燃等离子体，这种方法需要能稳定地点燃反应器内的气体，还要不会对晶圆造成损害而且能快速的向后续的等离子处理步骤切换。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子反应器及其点燃方法。所述反应器包括：一个反应腔，反应腔内包括一个基座,基座内包括一个下电极，与基座相对的一个上电极，上电极外周围围绕有一个绝缘材料环其特征在于：所述上电极和绝缘材料环的下表面镀有一层绝缘材料层，一个点燃电极植入所述绝缘材料环，所述点燃电极通过一个可控开关连接选择性的连接到一个高压电源。

点燃电极所施加的高压电源输出电压大于500V小于10000V。电极下方的绝缘材料层厚度大于10微米小于5毫米。所述点燃电极与上电极之间距离大于1毫米小于10毫米。本发明第二实施例，所述绝缘材料环内还包括一个第二点燃电极，且连接到接地端，所述点燃电极和第二点燃电极之间的距离小于10毫米。

本发明第三实施例，所述反应器还包括一个环状点燃电极位于上电极下方环绕上下电极间的处理空间，所述环状点燃电极到上电极的距离小于到基座上方晶圆的距离，且所述点燃电极表面镀有绝缘材料层。

一种等离子反应器，所述反应器包括：一个反应腔，反应腔内包括一个基座基座内包括一个下电极，与基座相对的一个上电极，上电极外周围围绕有一个绝缘材料环其特征在于：所述上电极的下表面镀有一层绝缘材料层，包括一个环状点燃电极位于上电极下方并环绕上下电极间的处理空间，所述环状点燃电极到上电极的距离小于到基座上方晶圆的距离，且所述点燃电极表面镀有绝缘材料层，所述点燃电极通过一个可控开关连接选择性的连接到一个高压电源，其特征在于所述高压电源输出电压大于500V小于10000V。

本发明还包括一种等离子反应器处理方法，所述反应器包括一个反应腔，反应腔内包括一个基座基座内包括一个下电极，与基座相对的一个上电极，上电极外周围设置有一个点燃电极，所述处理方法包括步骤：通入反应气体达到一个点燃气压，进入点燃步骤，施加一个500-10000V高压到所述点燃电极产生微等离子；施加一个射频电压到所述上电极和下电极之一，进入等离子处理步骤；其中进入等离子处理步骤时调整反应腔内的气压达到处理气压，所述处理气压小于等于所述点燃气压。施加所述高压到点燃电极的时间早于所述施加射频电压的施加t秒，且0≤t≤1。

附图说明

图1为本发明等离子反应器第一实施例整体示意图；

图2为本发明等离子反应器第一实施例局部放大图；

图3为本发明等离子反应器第一实施例上电极下视图；

图4为本发明等离子反应器第二实施例整体示意图；

图5为本发明等离子反应器第二实施例等离子约束还局部放大图；