CN102737939A

CN102737939A - 等离子体加工设备及其工作方法

Info

Publication number: CN102737939A
Application number: CN2011100954567A
Authority: CN
Inventors: 张彦召
Original assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102737939B

Abstract

本发明公开了一种等离子体加工设备及其工作方法，涉及等离子体加工技术领域，能够清除等离子体加工设备内的残余电荷，提高等离子体加工设备工作的稳定性。本发明提供的等离子体加工设备包括反应腔室，分别位于所述反应腔室的顶部和底部上且相对设置的上电极和下电极，以及位于所述反应腔室外部的射频电源，还包括设置于所述反应腔室外部的开关，所述开关与所述上电极相连接，且所述开关用于对所述上电极的接通路径进行控制以使所述上电极与所述射频电源连接或者与地连接。本发明可用于等离子体加工技术中。

Description

等离子体加工设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及等离子体加工技术领域，尤其涉及一种等离子体加工设备及其工作方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，等离子体加工技术得到了极为广泛的应用。该技术是在一定条件下激发工艺气体生成等离子体，利用等离子体与衬底(例如硅基片)发生复杂的物理、化学反应而在衬底上完成各种加工，如等离子体刻蚀、等离子体薄膜沉积等，获得需要的半导体结构。

现有技术中，等离子体加工设备通常包括反应腔室，在反应腔室顶部和底部相对设置的上电极和下电极，其中，上电极与射频电源连接，用于提供等离子体激发功率，下电极接地，工艺气体在反应腔室内被等离子体激发功率激发为等离子体，在气体被激发成等离子体的过程中，上电极和下电极形成射频通路。

在实现上述等离子体加工工艺的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

等离子体加工设备放电结束时，等离子体瞬间消失，上下两电极之间会存在残余的电荷。其中，下电极的残余电荷由于下电极的接地，可以被瞬时导走；而上电极的残余电荷由于上电极的悬空而不能被导走。该残余电荷在反应腔室内会产生感应电场，对设备的下次激发等离子体工作产生不利影响，影响设备工作的稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种等离子体加工设备及其工作方法，能够提高等离子体加工设备工作的稳定性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种等离子体加工设备，包括反应腔室、分别位于所述反应腔室的顶部和底部上且相对设置的上电极和下电极，以及位于所述反应腔室外部的射频电源，还包括设置于所述反应腔室外部的开关，所述开关与所述上电极相连接，且所述开关用于对所述上电极的接通路径进行控制以使所述上电极与所述射频电源连接或者与地连接。

一种等离子体加工设备的工作方法，包括：

将所述等离子体加工设备的上电极与射频电源连接，进行等离子体加工工艺；

所述等离子体加工工艺结束后，将所述上电极与所述射频电源断开；

将所述上电极与地连接，以释放所述上电极上的残余电荷。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的等离子体加工设备及其工作方法，通过开关对上电极连接路径的控制，使等离子体加工设备的上电极能够在加工工艺结束后与地相连，从而使上电极上的残余电荷被释放，避免了因残余电荷的积累而给之后进行的加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的等离子体加工设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的等离子体加工设备的上电极的与下电极相对的表面的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的等离子体加工设备的另一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的等离子体加工设备的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的等离子体加工设备的工作方法的一种流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种等离子体加工设备，如图1所示，包括反应腔室1、分别位于反应腔室1的顶部和底部上且相对设置的上电极4和下电极5，以及位于反应腔室1外部的射频电源6，还包括设置于反应腔室1外部的开关7，开关7与上电极4相连接，且开关7用于对上电极4的接通路径进行控制以使上电极4与射频电源6连接或者与地8连接。

本发明实施例提供的等离子体加工设备，在等离子体加工工艺进行过程中，开关7控制上电极4与射频电源6连接，待加工基片放置于下电极5上，下电极5接地8，工艺气体首先通过进气系统2进入反应腔室1，与射频电源6连接的上电极4提供等离子体激发功率，在上电极4和下电极5之间形成等离子体，反应废气通过排气系统3排出反应腔室1。而在等离子体加工工艺结束后，通过开关7控制上电极4与地8连接以释放等离子体放电过程中残留在上电极4的电荷，从而避免了因残余电荷的积累而给加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。

需要说明的是，在本发明实施例中，上电极4和下电极5是指在反应腔室内部的相对设置的、用于在等离子体放电过程中与等离子体构成射频通路的上下电极。具体的，上电极4为提供射频功率的电极，下电极5接地，在本发明的一个实施例中，下电极5为放置基片的静电卡盘。

本实施例中，上电极4包括位于反应腔室1内部的且可与等离子体相接触的匀流装置，其中，所述匀流装置为金属材质，并与开关7相连，开关7能够对所述匀流装置的接通路径进行控制以使所述匀流装置与射频电源6连接或者与地8连接。等离子体加工设备放电时，所述匀流装置可用于提供激发等离子体的射频功率以激发等离子体。进一步地，如图1所示，所述匀流装置包括匀流板41和匀流室42，匀流板41与下电极5相对，如图2所示，匀流板41的表面上设有通孔，呈现喷淋头结构，匀流室42与进气系统2相连接，进气时，工艺气体先在匀流室42内灌注，而后通过匀流板41上密布的通孔均匀地进入反应腔室1而被激发成为等离子体，而在等离子体加工设备放电结束后，残余的电荷将存在于匀流板41和匀流室42上。当然，本发明实施例中，上电极4并不限于此，还可以为其他结构，本发明对此不做限定。

具体的，设置在反应腔室1外的开关7可以是手动开关也可以是自动开关，以适应不同的工作场景。例如，开关7为人手直接拨动的机械开关，还可以为通过电路或程序直接控制的电子开关，例如继电器开关、集成模拟开关等。

当开关7为手动开关时，通过人为对开关7的接通路径进行控制，以控制上电极4的接通路径。

当开关7为自动开关时，开关7的接通路径通过程序或电路自动进行控制。具体的，在等离子体加工工艺进行过程中，通过程序设定控制开关7自动将上电极4与射频电源6相连，射频功率通过电子开关而施加在上电极4上，从而使在上电极4和下电极5之间的工艺气体被激发、离化，产生加工工艺所需要的等离子体；等离子体加工工艺完毕后，通过程序设定控制开关7自动将上电极4与地8相连接，将残留在上电极4上的电荷释放，从而避免了因残余电荷的积累而给等离子体加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。

具体的，本发明实施例提供的等离子体加工设备可以为等离子体薄膜沉积设备或等离子体刻蚀设备。其中，无论是薄膜沉积设备还是刻蚀设备，都需要设备对上电极和下电极之间的工艺气体施加射频电压从而激发出等离子体完成加工工艺。从这个角度上将讲，开关都能将等离子体薄膜沉积设备和等离子体刻蚀设备的上电极的残余电荷释放，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。当然，本发明实施例提供的等离子体加工设备还可以为其它等离子体加工设备，本发明对此不做限定。

下面通过具体实施例来对本发明做详细描述。

如图3所示，为本发明提供等离子体加工设备的一个具体实施例，本实施例提供的等离子体加工设备为等离子体薄膜沉积设备，开关7为机械的单刀双掷开关71，单刀双掷开关71的一端固定于上电极4连接，而单刀双掷开关71的另一端可控的与射频电源6或地8相连接；上电极4能够通过单刀双掷开关71分别与射频电源6或地8相连。

其中，单刀双掷开关71是手动开关，当等离子体薄膜沉积设备进行加工工艺时，单刀双掷开关71由用户手动置于A端，上电极4与射频电源6相连接，此时，射频电源将功率输入到反应腔室1内，在上电极4与下电极5之间形成放电，工艺气体在这个区域内被激发、离化，然后在晶片(放置在下电极上，图中未标出)上沉积薄膜。当工艺结束时，单刀双掷开关71由用户手动置于B端，此时，上电极4与地8相接，将放电结束时残留在上电极4的电荷清除，避免了因残余电荷的积累而给等离子体加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。

如图4所示，为本发明提供等离子体加工设备的另一个具体实施例，本实施例中，开关7包括两个能够分别独立控制的分立开关：第一开关721和第二开关722，其中第一开关721控制上电极4与射频电源6的接通或断开，第二开关722控制上电极4与地8的接通与断开。

当等离子体薄膜沉积设备进行加工工艺时，第一开关721闭合，上电极4与射频电源6相连接，此时，射频电源6将功率输入到反应腔室1内，在上电极4与下电极5之间形成放电，工艺气体在这个区域内被激发、离化。当工艺结束时，第一开关721断开，第二开关722闭合，此时，上电极4与地8相接，将放电结束时残留在上电极4的电荷清除，避免了因残余电荷的积累而给等离子体加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。此时需要注意不要误将上述两个分立的开关同时闭合。

需要说明的是，本实施例中，第一开关721和第二开关722同样可以为手动开关或自动开关，前面已经进行了详细说明，这里不再赘述。

如图5所示，与前述的等离子体加工设备相对应，本发明实施例还提供了一种等离子体加工设备的工作方法，包括：

S11，将所述等离子体加工设备的上电极与射频电源连接，进行等离子体加工工艺；

S12，所述等离子体加工工艺结束后，将所述上电极与所述射频电源断开；

S13，将所述上电极与地连接，以释放所述上电极上的残余电荷。

本发明实施例提供的等离子体加工设备的工作方法，能够使等离子体加工设备的上电极在加工工艺结束后与地相连，从而使上电极上的残余电荷被释放，避免了因残余电荷的积累而给加工进程和等离子体加工设备带来的不良影响，提高了等离子体加工设备工作的稳定性。

具体的，本发明实施例提供的等离子体加工设备的工作方法，可通过开关将上电极与射频电源相连接或将上电极与地相连接。其中，开关可使用前述本发明等离子体加工设备实施例中的开关，具体请参见前文描述，这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种等离子体加工设备，包括反应腔室，分别位于所述反应腔室的顶部和底部上且相对设置的上电极和下电极，以及位于所述反应腔室外部的射频电源，其特征在于，还包括设置于所述反应腔室外部的开关，所述开关与所述上电极相连接，且所述开关用于对所述上电极的接通路径进行控制以使所述上电极与所述射频电源连接或者与地连接。

2.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述上电极包括位于所述反应腔室内部的与等离子体相接触的匀流装置。

3.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述开关包括手动开关或自动开关。

4.根据权利要求3所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述开关为单刀双掷开关。

5.根据权利要求1所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述开关包括能够分别独立控制的第一开关和第二开关，其中所述第一开关的一端与所述上电极相连、另一端与所述射频电源相连，所述第二开关的一端与所述上电极相连、另一端与地相连。

6.根据权利要求1至5任一项所述的等离子体加工设备，其特征在于，所述等离子体加工设备为等离子体薄膜沉积设备或等离子体刻蚀设备。

7.一种等离子体加工设备的工作方法，其特征在于，包括：

将所述上电极与地连接，以释放所述上电极上的残余电荷。

8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于，通过开关将所述上电极与所述射频电源连接或者与地连接。