TW201911977A - 上電極元件、反應腔室及半導體加工裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種上電極元件及反應腔室。該上電極組件包括線圈，該線圈中設置有n個功率饋入點，其中，n為大於等於1的整數；並且該線圈中設置有n+1個接地端點，該功率饋入點和該接地端點的排布關係遵循以下規律：對於每一該功率饋入點而言，沿線圈的纏繞方向在該功率饋入點的上游和下游分別設置有一個接地端點，該功率饋入點和其上游接地端點之間的線圈構成第一線圈分部，該功率饋入點和其下游接地端點之間的線圈構成第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點和地之間。本發明提供的上電極元件和反應腔室，可以減小線圈上存在的電位分佈差異，從而可以提高電漿的分佈均勻性，進而可以提高製程均勻性。
Description
本發明涉及半導體製造技術領域，具體地，涉及一種上電極組件、反應腔室及半導體加工裝置。
在半導體製造製程中，電感耦合電漿（ICP，Inductive Coupled Plasma）發生裝置可以在較低的工作氣壓下獲得高密度的電漿，而且結構簡單，造價低，因此廣泛應用於電漿蝕刻（IC）、物理氣相沉積（PVD）、電漿化學氣相沉積（CVD）、微電子機械系統（MEMS）和發光二極體（LED）等製程中。
在進行製程的過程中，為了提高產品的品質，在實施沉積製程之前，首先要對晶片進行預清洗（Preclean），以去除晶片表面的氧化物等雜質。一般的預清洗腔室的基本原理是：將通入清洗腔室內的諸如氬氣、氦氣或氫氣等的清洗氣體激發形成電漿，對晶片進行化學反應和物理轟擊，從而可以去除晶片表面的雜質。
第1圖為現有的一種預清洗腔室的剖視圖。請參閱第1圖，預清洗腔室包括腔體1，在該腔體1的頂部設置有介電質襯筒2，且在該介電質襯筒2的周圍環繞設置有射頻線圈3，該射頻線圈3通過上匹配器4與上射頻電源5電連接，上射頻電源5用於向射頻線圈3載入射頻功率，由射頻線圈3產生的電磁場能夠通過介電質襯筒2饋入至腔體1中，以激發腔體1中的製程氣體形成電漿。並且，在腔體1中還設置有基座6，用於承載晶片7。並且，基座6通過下匹配器8和下射頻電源9電連接，下射頻電源9用於向基座6載入射頻負偏壓，以吸引電漿蝕刻襯底表面。
如第2圖所示，上述射頻線圈3的輸入端用作功率饋入點與上匹配器4電連接，上述射頻線圈3的輸出端接地。這會存在以下問題：由於高頻的駐波效應，射頻線圈3的每一匝的電位分佈存在較大的差異，而且射頻線圈3的不同匝之間的電位也存在較大的差異，這種差異會造成由射頻線圈3產生的電磁場在反應腔室內分佈不均勻，從而造成電漿的分佈均勻性較低，進而影響製程均勻性。
本發明旨在至少解決先前技術中存在的技術問題之一，提出了一種上電極元件及反應腔室，其可以減小線圈上存在的電位分佈差異，從而可以提高電漿的分佈均勻性，進而可以提高製程均勻性。
為實現本發明的目的而提供一種上電極元件，包括線圈，該線圈中設置有n個功率饋入點，其中，n為大於等於1的整數；並且該線圈中設置有n+1個接地端點，該功率饋入點和該接地端點的排布關係遵循以下規律：對於每一該功率饋入點而言，沿線圈的纏繞方向在該功率饋入點的上游和下游分別設置有一個接地端點，該功率饋入點和其上游接地端點之間的線圈構成第一線圈分部，該功率饋入點和其下游接地端點之間的線圈構成第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點和地之間。
其中，該線圈為多匝柱狀螺旋立體線圈。
其中，對於每一該功率饋入點來說，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.5/5.5~2.5/5.5之間；進一步，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.7/5.5~1.5/5.5之間；更進一步地，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.9/5.5~1.1/5.5之間。例如，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值為2.5/5.5、2.0/5.5、1.8/5.5、1.5/5.5、1.4/5.5、1.3/5.5、1.2/5.5、1.1/5.5、1.05/5.5、1.02/5.5、1/5.5、0.97/5.5、0.95/5.5、0.9/5.5、0.8/5.5、0.7/5.5、0.6/5.5或者0.5/5.5。
其中，該線圈為單匝線圈。
其中，對於每一該功率饋入點而言，其上游接地端點和下游接地端點中的至少一個通過阻抗配置裝置接地，通過設定不同的該阻抗配置裝置的阻抗大小，來使兩個該第一線圈分部和第二線圈分部的電流方向相同或相反。
其中，該阻抗匹配裝置包括可調電容，該可調電容的容值範圍為0~2000pF。
其中，該上電極元件還包括匹配器和功率源，該功率源經由該匹配器而與該功率饋入點電連接；並且，該阻抗配置裝置和該匹配器整合於同一個殼體中或者分別設置在不同的殼體中。
其中，該上電極組件還包括介電質襯筒，該線圈環繞該介電質襯筒而設置在該介電質襯筒的週邊。
作為另一個方面，本發明還提供一種反應腔室，其包括前述任意一方案所述的上電極組件，該上電極組件還包括介電質襯筒，該線圈環繞該介電質襯筒而設置在該介電質襯筒的週邊；該反應腔室還包括法拉第遮罩件，該法拉第遮罩件環繞設置在該介電質襯筒的內側，並且該法拉第遮罩件包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫；該開縫包括第一子開縫，該第一子開縫沿該導電環體的圓周方向設置，且與該導電環體的軸線之間形成夾角，用以通過增加電磁場在該導電環體的圓周方向上的電場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率。
其中，該法拉第遮罩件的上端面高於該介電質襯筒的上端面；該法拉第遮罩件的下端面低於該介電質襯筒的下端面。
其中，該反應腔室為預清洗腔室。
作為再一個方面，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括前述任意一方案所述的反應腔室。
本發明具有以下有益效果： 本發明提供的上電極元件，其將功率饋入點設置在線圈的除端點之外的位置處，且該線圈的端點接地，以將線圈自該功率饋入點形成相互並聯的複數線圈分部，使得線圈的整體阻抗降低，相應地，線圈的整體電壓也降低，從而可以減小線圈上的電位分佈差異，提高電漿的分佈均勻性，進而提高製程均勻性。進一步地，在上電極元件包括介電質襯筒的情況下，由於線圈的整體電壓被降低，因而可以減少電漿中的離子對介電質襯筒的轟擊，從而減少了反應腔室內的顆粒污染。
本發明提供的反應腔室及半導體加工裝置，其通過採用本發明提供的上述上電極元件，可以提高電漿的分佈均勻性，從而可以提高製程均勻性。
為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的上電極元件、反應腔室及半導體加工裝置進行詳細描述。
請參閱第3A圖，本實施例提供的上電極元件包括線圈10，在該線圈10上設置有功率饋入點103，其位於線圈10的除端點（第一端101和第二端102）之外的位置處。並且，線圈10的端點接地，由此，上述線圈10自功率饋入點103形成相互並聯的複數線圈分部。射頻電源12通過匹配器11與上述功率饋入點103電連接，用於通過該功率饋入點103向線圈10載入射頻功率。
如第3B圖所示，在本實施例中，上電極組件還包括介電質襯筒22，線圈10上的射頻能量通過該介電質襯筒22饋入反應腔室中。該介電質襯筒22呈環狀結構，且線圈10為多匝柱狀螺旋立體線圈，並環繞在該介電質襯筒22周圍。在本實施例中，功率饋入點103為一個，且位於線圈10的除第一端101與第二端102之外的某一指定位置處，以使該線圈10自該功率饋入點103形成兩個線圈分部，具體為（參照第3A圖）：第一線圈分部104和第二線圈分部105。其中，第一線圈分部104位於功率饋入點103的上方；第二線圈分部105位於功率饋入點103的下方。
通過將線圈10分成相互並聯的兩個線圈分部，使得線圈10的整體阻抗降低，相應地，線圈10的整體電壓也降低，從而可以減小線圈上的電位分佈差異，例如，可以減小每線圈分部中的每匝上的電位分佈差異以及不同匝之間的電位差異，從而可以提高由線圈10產生的電磁場在反應腔室內的分佈均勻性，進而可以提高電漿的分佈均勻性，提高製程均勻性。進一步地，在上電極元件包括介電質襯筒22的情況下，由於線圈10的整體電壓被降低，因而可以減少電漿中的離子對介電質襯筒22的轟擊，從而減少反應腔室內的顆粒污染。
在實際應用中，可以通過改變功率饋入點103在線圈10上的位置，來調節由線圈10產生的電磁場在反應腔室內的分佈情況。可以通過設定第二線圈分部105的不同長度，來改變功率饋入點103在線圈10上的位置，較佳的，線圈10的總匝數為5.5，而第二線圈分部105的長度（單位為匝）與線圈10的總長度（單位為匝）的比值的取值範圍在0.9/5.5~1.1/5.5之間。採用上述範圍內的比值，可以獲得較好的電磁場分佈均勻性。
下面為採用先前技術中的線圈和本發明實施例中的線圈進行蝕刻製程，以及採用本發明實施例中的不同功率饋入點的位置的線圈進行蝕刻製程的對比試驗。在該對比試驗中，線圈10的總匝數為5.5。
採用先前技術中的線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈如第4A圖所示，在晶片表面上，蝕刻深度等高線呈梯度式偏心分佈，從而蝕刻均勻性較低，一般為3%左右，沒有達到製程要求（2%）。另外，蝕刻深度等高線呈梯度式偏心分佈可能會引起晶片表面損傷的問題。
採用本發明實施例中的線圈10，且使第二線圈分部105的長度與線圈10的總長度的比值為1.15/5.5，採用該功率饋入點103位置的線圈10進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈如第4B圖所示，蝕刻深度等高線仍然呈梯度式偏心分佈，蝕刻均勻性較低，而且可能會引起晶片表面損傷的問題。
採用本發明實施例中的線圈10，且使第二線圈分部105的長度與線圈10的總長度的比值為1.1/5.5或1.05/5.5，採用這兩種該功率饋入點103位置的線圈10進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈如第4C圖和第4D圖所示，蝕刻深度等高線趨於同心分佈，蝕刻均勻性有所提高（可達到2%），從而可以滿足製程要求，而且可以避免晶片表面損傷。
採用本發明實施例中的線圈10，且使第二線圈分部105的長度與線圈10的總長度的比值為1/5.5，採用這該功率饋入點103位置的線圈10進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈如第4E圖所示，蝕刻深度等高線的同心分佈情況優於第4C圖和第4D圖所示。
另外，在本實施例中，如第3A圖所示，線圈10的第一端101通過阻抗配置裝置13接地，而第二端102直接接地。通過設定阻抗配置裝置13的阻抗大小，來使第一線圈分部104和第二線圈分部105的電流方向相同或相反。具體來說，第一線圈分部104的下端接地，上端為功率饋入點103，由此第一線圈分部104中的電流自功率饋入點103向接地的下端流動。若使阻抗配置裝置13的阻抗足夠大，則第二線圈分部105中的電流自第二線圈分部105的連接阻抗配置裝置13的上端（即第一端101）朝向功率饋入點103流動，由此，第一線圈分部104和第二線圈分部105的電流方向相同。反之，若使阻抗配置裝置13的阻抗足夠小，則第二線圈分部105中的電流自功率饋入點103朝向第二線圈分部105的與阻抗配置裝置13連接的上端流動，由此，第一線圈分部104和第二線圈分部105的電流方向相反。因此，通過設定阻抗配置裝置13的阻抗大小，例如，使之足夠大或者足夠小，能夠改變第二線圈分部105中的電流方向。
若第一線圈分部104和第二線圈分部105的電流方向相反，則分別由第一線圈分部104和第二線圈分部105產生的兩個電磁場相互抵消，這會對在二者之間存在的磁場強度差異進行補償，從而進一步提高了由上述兩個電磁場形成的疊加磁場的分佈均勻性。但是，上述兩個電磁場的相互抵消會減小疊加磁場的磁場強度，從而減小了電漿密度，因此，該方式適用於對電漿密度要求不高的製程。而對於對電漿密度要求較高的製程，則可以使第一線圈分部104和第二線圈分部105的電流方向相同，以提高電漿密度。
上述阻抗配置裝置13可以包括可調電容。在進行製程之前，可以根據具體需要設置可調電容的大小，以獲得所需的阻抗值，從而提高了阻抗調節的靈活性。上述可調電容的可調範圍在0~2000pF，例如，0pF，20pF，50pF，100pF，200pF，300pF，500pF，800pF，900pF，1000pF，1200pF，1500pF，2000pF等。
另外，上述阻抗配置裝置13在起到決定電流方向的基礎上，還可以通過選擇合適的阻抗大小，來使匹配器11更容易實現阻抗匹配。例如，當線圈10的總匝數為5.5，第二線圈分部105的長度與線圈10的總長度的比值為1.1/5.5、1.05/5.5或者1/5.5時，上述可調電容的電容值可以在200~500pF的範圍內設定，200pF，250pF，300pF， 350pF，400pF，450pF，500pF等，較佳為350pF。
在實際應用中，上述阻抗配置裝置13和匹配器111可以整合於同一個殼體，也可以分別設置在不同的殼體中。可以理解，二者整合在同一個殼體中，可以減小裝置的佔用空間。
需要說明的是，在本實施例中，線圈10的第一端101通過阻抗配置裝置13接地，而第二端102直接接地，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，也可以使線圈10的第一端101直接接地，而第二端102通過阻抗配置裝置13接地；或者，也可以分別為線圈10的第一端101和第二端102配置阻抗配置裝置13，且使阻抗配置裝置13接地；或者，還可以使線圈10的第一端101和第二端102均直接接地。
還需要說明的是，在本實施例中，線圈10為多匝柱狀螺旋立體線圈，即，該線圈10以螺旋線方式沿軸線方向延伸形成輪廓為柱體的立體結構，但是，本發明並不侷限於此，在實際應用中，線圈10也可以為單匝線圈。無論是單匝線圈還是多匝線圈，構成該線圈的導線沿垂直於該導線的軸向的方向進行剖切所得到的截面的形狀不受限制，例如，為梯形、矩形、正方形、圓形、橢圓形等。
進一步需要說明的是，在本實施例中，功率饋入點的數量為一個，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，功率饋入點的數量還可以為複數，且不同的功率饋入點位於線圈的除端點之外的不同位置，並且在相鄰的兩個功率饋入點之間設置有接地端點，即，在該線圈上，對應於每一功率饋入點，在其上游端和下游端均設置有接地端點，使得對於每一功率饋入點均設置有並聯在該功率饋入點和地之間的兩個線圈分部，這樣，在該線圈中，線圈分部的數量為功率饋入點數量的兩倍。例如，功率饋入點103為n個，線圈分部的數量為2n個，接地端點的數量為n+1個，其中，n為大於等於1的整數。功率饋入點和接地端點的排布關係遵循以下規律：對於每一功率饋入點而言，沿線圈的纏繞方向在該功率饋入點的上游和下游分別設置有一個接地端點，該功率饋入點和其上游接地端點之間的線圈構成對應於該功率饋入點的第一線圈分部，該功率饋入點和其下游接地端點之間的線圈構成對應於該功率饋入點的第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點和地之間。
例如第5圖就示出了具有兩個功率饋入點的一種上電極組件的結構圖。如第5圖所示，本實施例提供的上電極元件包括線圈10，在該線圈10上設置有第一功率饋入點1031和第二功率饋入點1032，其位於線圈10的除上端點101和下端點1022之外的位置處，且上端點101定義為第一端點，下端點1022定義為第二端點，線圈10的纏繞方向為自上向下。其中，第一射頻電源121通過第一匹配器111與第一功率饋入點1031電連接，第二射頻電源122通過第二匹配器112與第二功率饋入點1032電連接，用於通過第一功率饋入點1031和第二功率饋入點1032向線圈10載入射頻功率。對應於第一功率饋入點1031，沿該線圈10的纏繞方向在第一功率饋入點1031的上游和下游分別設置有接地端點101和1021，該功率饋入點1031和其上游接地端點101之間的那一段線圈構成第一線圈分部，該功率饋入點1031和其下游接地端點1021之間的那一段線圈構成第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點1031和地之間。對應於第二功率饋入點1032，沿該線圈10的纏繞方向在第二功率饋入點1032的上游和下游分別設置有接地端點1021和1022，該功率饋入點1032和其上游接地端點1021之間的那一段線圈構成第一線圈分部，該功率饋入點1032和其下游接地端點1022之間的那一段線圈構成第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點1032和地之間。
在第5圖所示的上電極元件中，每一功率饋入點及其所對應的兩個接地端點、第一線圈分部和第二線圈分部以及相應的阻抗配置裝置構成一個上電極單元元件，每一上電極單元元件均類同於前面結合第3A圖和第3B圖所描述的實施例中的上電極元件，各上電極單元元件的結構、配置、參數選擇及由此帶來的相應效果均類似於前述第3A圖至第4E圖所示實施例，例如，每一功率饋入點所對應的第一線圈分部和第二線圈分部的匝數關係所產生的效果類似於前述第3A圖至第4E圖所示實施例，即，對於每一功率饋入點來說，第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍較佳在0.5/5.5~2.5/5.5之間。進一步較佳地，第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍可在0.7/5.5~1.5/5.5之間。進一步較佳地，第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍可在0.9/5.5~1.1/5.5之間。例如，可以將第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值設定為2.5/5.5、2.0/5.5、1.8/5.5、1.5/5.5、1.4/5.5、1.3/5.5、1.2/5.5、1.1/5.5、1.05/5.5、1.02/5.5、1/5.5、0.97/5.5、0.95/5.5、0.9/5.5、0.8/5.5、0.7/5.5、0.6/5.5或者0.5/5.5，以獲得較好的電磁場分佈均勻性。
可以理解的是，當功率饋入點的數量為兩個以上時，相鄰兩個功率饋入點之間設置有一個接地端點，即，這兩個功率饋入點共用一個接地端點。事實上，在兩個功率饋入點之間可以設置複數接地端子，由於這些接地端子等電位，因此將這些接地端子視為一個接地端點。對於線圈端點附近的接地端點，也做上述理解，在此不再贅述。
進一步可以理解的是，線圈被分割為2倍於功率饋入點數量的線圈分部，這樣，線圈的整體電壓降低，從而可以減小線圈上的電位分佈差異，並且更加細化地調節該線圈產生的電磁場在反應腔室內的分佈均勻性，從而可以進一步提高電漿的分佈均勻性。另外，對於複數功率饋入點，每功率饋入點需要配備一套匹配器和射頻電源。
此外，還需要說明的是，儘管前述實施例中以包含有介電質襯筒的上電極元件對本發明進行了詳細說明，但是本發明並不侷限於此。在實際應用中，在不影響製程品質的情況下，也可以不設置用來將線圈上的射頻能量饋入反應腔室中的介電質襯筒，而是將線圈直接設置在反應腔室內，例如，在線圈為消耗型線圈（線圈本身即為濺鍍靶材，或者線圈的材質與濺鍍靶材一致）的情況下。
作為另一個技術方案，如第6圖所示，本發明還提供一種反應腔室21，其包括本發明上述實施例提供的上電極元件。該上電極組件包括介電質襯筒22和環繞在該介電質襯筒22周圍的線圈10，其中，介電質襯筒22設置在反應腔室21的側壁211中；射頻電源12通過匹配器11與線圈10上的上述功率饋入點103電連接，用於通過該功率饋入點103向線圈10載入射頻功率。射頻能量通過介電質襯筒22饋入反應腔室21中。並且，在反應腔室21中還設置有基座24，該基座24通過基座匹配器25與基座射頻電源26電連接，基座射頻電源26用於向基座24載入負偏壓，以吸引電漿蝕刻晶片表面。
在本實施例中，反應腔室21還包括法拉第遮罩件23，該法拉第遮罩件23環繞設置在介電質襯筒22的內側，用於保護介電質襯筒22不被電漿蝕刻，同時避免自晶片表面濺鍍出來的殘留物附著在介電質襯筒22的內壁上，從而可以提高介電質襯筒22的能量耦合效率，減少反應腔室21內的顆粒污染。並且，法拉第遮罩件23包括導電環體，在該導電環體上形成有開縫，以避免法拉第遮罩件23產生渦流損耗和發熱。
借助上述法拉第遮罩件23的電磁遮罩效應，可以進一步減小線圈10中存在的電位差異，而且可以對電磁場的分佈產生二次分佈影響，從而可以進一步提高電漿的分佈均勻性，提高製程均勻性。另外，借助法拉第遮罩件23的物理阻擋作用，可以有效防止金屬沉積在介電質襯筒22的內壁上，從而可以避免磁場耦合效率降低。
在本實施例中，如第7圖所示，上述開縫包括第一子開縫232和第二子開縫231，其中，第一子開縫232沿上述導電環體的圓周方向設置，且與該導電環體的軸線之間形成夾角，用以通過增加電磁場在導電環體的圓周方向上的電場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率。該第一子開縫232與該導電環體的軸線之間所形成的夾角為90°。上述第一子開縫232為複數，且沿上述導電環體的圓周方向均勻分佈。第二子開縫231沿導電環體的軸向設置，且該第二子開縫231為複數，且沿上述導電環體的圓周方向均勻分佈。
由線圈10產生的電磁場可以劃分為導電環體的軸向上的磁場分量和導電環體的圓周方向上的電場分量。導電環體的軸向上的磁場分量能夠通過上述第二子開縫231饋入反應腔室21內，同時，導電環體的圓周方向上的電場分量通過上述第一子開縫232饋入反應腔室21內，從而增加了電磁場的總耦合效率。
需要說明的是，在實際應用中，也可以僅設置上述第一子開縫232，且該第一子開縫232相對於導電環體的軸線傾斜，較佳的，第一子開縫232與導電環體的軸線之間形成夾角較佳為45°。這樣，導電環體的軸向上的磁場分量在該第一子開縫232的傾斜方向上的子分量能夠通過第一子開縫232饋入反應腔室21內，同時導電環體的圓周方向上的電場分量在該第一子開縫232的傾斜方向上的子分量能夠通過第一子開縫232饋入反應腔室21內。
在實際應用中，上述法拉第遮罩件23可以接地，或者也可以電位懸浮。並且，法拉第遮罩件23可以為單層的筒狀結構；也可以為兩個直徑不同的筒狀結構嵌套在一起而形成的2層或更多層的筒狀結構。
較佳的，法拉第遮罩件23的上端面高於介電質襯筒22的上端面；法拉第遮罩件23的下端面低於介電質襯筒22的下端面，以保證法拉第遮罩件23完全覆蓋介電質襯筒22的內表面。另外，可以在法拉第遮罩件23的內表面做熔射等的粗化處理，以防止附著在法拉第遮罩件23的內表面上的顆粒脫落，污染晶片表面。
在實際應用中，反應腔室可以為預清洗腔室。
較佳的，對於含氫的預清洗製程，預清洗腔室中的上射頻電源28可以採用較低的頻率（13.56MHz以下），例如2MHz，這可以使氫原子的激發和離化程度減緩，從而減少氫原子與晶片表面反應釋放出的熱量，從而可以實現低溫預清洗製程。
綜上所述，本發明實施例提供的反應腔室，其通過採用本發明上述實施例提供的上電極元件，可以提高電漿的分佈均勻性，從而可以提高製程均勻性。
作為再一個技術方案，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括前述實施例所述的反應腔室。本發明提供的半導體加工裝置通過採用本發明提供的上述反應腔室，可以提高電漿的分佈均勻性，從而可以提高製程均勻性。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的範例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
1‧‧‧腔體
2、22‧‧‧介電質襯筒
3‧‧‧射頻線圈
4‧‧‧上匹配器
5‧‧‧上射頻電源
6‧‧‧基座
7‧‧‧晶片
8‧‧‧下匹配器
9‧‧‧下射頻電源
10‧‧‧線圈
11‧‧‧匹配器
12‧‧‧射頻電源
13‧‧‧阻抗配置裝置
21‧‧‧反應腔室
23‧‧‧法拉第遮罩件
24‧‧‧基座
25‧‧‧基座匹配器
26‧‧‧基座射頻電源
101‧‧‧第一端、上端點
102‧‧‧第二端
103‧‧‧功率饋入點
104‧‧‧第一線圈分部
105‧‧‧第二線圈分部
111‧‧‧第一匹配器
112‧‧‧第二匹配器
122‧‧‧第二射頻電源
121‧‧‧第一射頻電源
211‧‧‧側壁
231‧‧‧第二子開縫
232‧‧‧第一子開縫
1021‧‧‧接地端點
1022‧‧‧下端點
1031‧‧‧第一功率饋入點
1032‧‧‧第二功率饋入點
第1圖為現有的一種預清洗腔室的剖視圖； 第2圖為射頻線圈的功率饋入點的位置示意圖； 第3A圖為本發明實施例提供的上電極元件的一種結構圖； 第3B圖為本發明實施例提供的上電極元件的另一種結構圖； 第4A圖為採用先前技術中的線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈圖； 第4B圖為採用本發明實施例中的一種線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈圖； 第4C圖為採用本發明實施例中的另一種線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈圖； 第4D圖為採用本發明實施例中的又一種線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈圖； 第4E圖為採用本發明實施例中的再一種線圈進行蝕刻製程獲得的晶片蝕刻深度分佈圖； 第5圖為本發明實施例提供的具有兩個功率饋入點的上電極元件的結構圖； 第6圖為本發明實施例提供的反應腔室的剖視圖； 第7圖為本發明實施例採用的法拉第遮罩件的結構圖。
Claims (15)
- 一種上電極元件，包括一線圈，其特徵在於，該線圈中設置有n個功率饋入點，其中，n為大於等於1的整數；並且該線圈中設置有n+1個接地端點，該功率饋入點和該接地端點的排布關係遵循以下規律：對於每一該功率饋入點而言，沿線圈的纏繞方向在該功率饋入點的上游和下游分別設置有一個接地端點，該功率饋入點和其上游接地端點之間的線圈構成一第一線圈分部，該功率饋入點和其下游接地端點之間的線圈構成一第二線圈分部，該第一線圈分部和第二線圈分部並聯在該功率饋入點和地之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之上電極元件，其中，該線圈為多匝柱狀螺旋立體線圈。
- 如申請專利範圍第2項所述之上電極元件，其中，對於每一該功率饋入點來說，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.5/5.5~2.5/5.5之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之上電極元件，其中，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.7/5.5~1.5/5.5之間。
- 如申請專利範圍第4項所述之上電極元件，其中，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值的取值範圍在0.9/5.5~1.1/5.5之間。
- 如申請專利範圍第3項所述之上電極元件，其中，該第一線圈分部和第二線圈分部二者其一的長度與二者之和的總長度的比值為2.5/5.5、2.0/5.5、1.8/5.5、1.5/5.5、1.4/5.5、1.3/5.5、1.2/5.5、1.1/5.5、1.05/5.5、1.02/5.5、1/5.5、0.97/5.5、0.95/5.5、0.9/5.5、0.8/5.5、0.7/5.5、0.6/5.5或者0.5/5.5。
- 如申請專利範圍第1項所述之上電極元件，其中，該線圈為單匝線圈。
- 如申請專利範圍第1項所述之上電極元件，其中，對於每一該功率饋入點而言，其上游接地端點和下游接地端點中的至少一個通過一阻抗配置裝置接地，通過設定不同的該阻抗配置裝置的阻抗大小，來使兩個該第一線圈分部和第二線圈分部的電流方向相同或相反。
- 如申請專利範圍第8項所述之上電極元件，其中，該阻抗匹配裝置包括一可調電容，該可調電容的容值範圍為0~2000pF。
- 如申請專利範圍第8項所述之上電極元件，其中，該上電極元件還包括一匹配器和一功率源，該功率源經由該匹配器而與該功率饋入點電連接；並且，該阻抗配置裝置和該匹配器整合於同一個殼體中或者分別設置在不同的殼體中。
- 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之上電極元件，其中，該上電極組件還包括一介電質襯筒，該線圈環繞該介電質襯筒而設置在該介電質襯筒的週邊。
- 一種反應腔室，其特徵在於，包括申請專利範圍第1項至第10項任一項所述之上電極組件，該上電極組件還包括一介電質襯筒，該線圈環繞該介電質襯筒而設置在該介電質襯筒的週邊； 該反應腔室還包括一法拉第遮罩件，該法拉第遮罩件環繞設置在該介電質襯筒的內側，並且該法拉第遮罩件包括一導電環體，在該導電環體上形成有一開縫； 該開縫包括一第一子開縫，該第一子開縫沿該導電環體的圓周方向設置，且與該導電環體的軸線之間形成夾角，用以通過增加一電磁場在該導電環體的圓周方向上的電場分量的耦合效率，來增加該電磁場的總耦合效率。
- 如申請專利範圍第12項所述之反應腔室，其中，該法拉第遮罩件的上端面高於該介電質襯筒的上端面；該法拉第遮罩件的下端面低於該介電質襯筒的下端面。
- 如申請專利範圍第12項所述之反應腔室，其中，該反應腔室為一預清洗腔室。
- 一種半導體加工裝置，其特徵在於，包括申請專利範圍第10項至第14項任一項所述之反應腔室。
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