CN106920732B

CN106920732B - 一种电极结构及icp刻蚀机

Info

Publication number: CN106920732B
Application number: CN201510995350.0A
Authority: CN
Inventors: 左涛涛; 吴狄; 倪图强
Original assignee: Advanced Micro Fabrication Equipment Inc Shanghai
Current assignee: Medium and Micro Semiconductor Equipment (Shanghai) Co., Ltd.
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: CN106920732A; KR20170077049A; KR101843659B1; US20170186585A1; TW201735090A; TWI623962B

Abstract

本发明提供一种用于ICP刻蚀机的电极结构，包括：电感线圈、电感线圈连接件、连接杆以及套筒；其中，电感线圈设置于绝缘窗上，绝缘窗设置于腔体盖上；连接杆两端分别连接电感线圈和电感线圈连接件；套筒为金属导体材料且接地连接，套筒的一端为端盖、另一端为开口，套筒的端盖上设置有穿孔，连接杆设置在穿孔中且与端盖相互隔离，套筒的开口朝向电感线圈设置，并将电感线圈封闭在套筒内。本发明将电感线圈连接件产生的电磁场屏蔽在套筒之外，避免了对电感线圈产生的均匀的电磁场的影响，保证了刻蚀的均匀性。

Description

一种电极结构及ICP刻蚀机

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀技术领域，特别涉及一种电极结构及ICP刻蚀机。

背景技术

ICP(Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体)刻蚀，具有刻蚀速率高，选择比高且大面积均匀性好的特点，可以进行高质量的小尺寸线条的刻蚀，并获得较好的刻蚀形貌，是目前广泛采用的一种刻蚀技术。

ICP刻蚀的工作原理是利用高密度等离子体轰击基片的表面，利用高密度的等离子体引起的化学反应和轰击产生的物理作用进行刻蚀。在IPC刻蚀机中，主要是通过射频线圈结构产生电磁场，通过该电磁场激发出等离子体。

参考图1-图3所示，其中图1为现有技术中ICP刻蚀机中的设置于腔体盖上的电极的立体结构示意图，图2为图1中的电极的立体结构示意图，图3为图1的俯视结构示意图，电极13用于产生激发等离子体的电磁场，可以看到，其包括电感线圈131、电感线圈连接件132以及连接二者的连接杆133，电感线圈131设置在绝缘窗12上，绝缘窗12设置在腔体盖10上，在使用中，腔体盖10设置在腔体上，电感线圈连接件132与射频电源连接，在接通电源后，电感线圈131产生射频电磁场，用于激发等离子体。然而，对于这种结构，设置在电感线圈的电感线圈连接件会对电感线圈产生的电磁场造成影响，使得产生的射频电磁场存在不均匀性，造成刻蚀的不均匀性，进而影响产品的良率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于ICP刻蚀机的电极结构及ICP刻蚀机，消除电感线圈连接件对电感线圈产生的电磁场造成的影响，提高电磁场的均匀性。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种用于ICP刻蚀机的电极结构，包括：电感线圈、电感线圈连接件、连接杆以及套筒；其中，

电感线圈设置于绝缘窗上，绝缘窗设置于腔体盖上；

连接杆两端分别连接电感线圈和电感线圈连接件；

套筒为金属导体材料且接地连接，套筒的一端为端盖、另一端为开口，套筒的端盖上设置有穿孔，连接杆设置在穿孔中且与端盖相互隔离，套筒的开口朝向电感线圈设置，并将电感线圈封闭在套筒内。

可选的，端盖上的穿孔的孔径大于连接杆的直径，使得穿孔与连接杆之间存在间隙，以实现连接杆与端盖之间的相互隔离。

可选的，穿孔与连接杆之间设置有绝缘套，以使得连接杆与端盖之间相互隔离。

可选的，所述套筒的开口处设置有翻边，通过翻边将套筒固定在腔体盖上，且翻边与腔体盖接触，以通过腔体盖使得套筒接地。

可选的，还包括卡环，所述套筒的开口处设置有翻边，通过翻边将套筒固定在绝缘窗上，卡环设置在套筒外壁上且与腔体盖接触，以通过腔体盖和卡环使得套筒接地。

可选的，套筒的金属材料为Cu、Al或Ag或他们的组合、或磁场屏蔽金属材料。

可选的，所述电感线圈为圆环形，所述套筒为圆筒状。

可选的，所述连接杆在套筒内部的部分垂直于电感线圈排布。

可选的，与电感线圈连接的连接杆为多个，连接杆通过电感线圈连接件分别与射频电源、接地端连接。

此外，本发明还提供了一种ICP刻蚀机，包括上述任一的电极结构。

本发明实施例提供的用于ICP刻蚀机的电极结构及ICP刻蚀机，设置了金属材料的套筒，该套筒的一端设置端盖，通过端盖上的穿孔将连接杆设置其中，套筒的另一端的开口朝向电感线圈设置，将电感线圈封闭于套筒内部，这样，就将电感线圈连接件设置于套筒之外，而套筒为一个接地的金属材料，从而形成了法拉第屏蔽套筒，从而将电感线圈连接件产生的电磁场屏蔽在套筒之外，避免了对电感线圈产生的均匀的电磁场的影响，保证了刻蚀的均匀性。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的ICP刻蚀机中设置在腔体盖上的电极的立体结构示意图；

图2为图1中的电极的立体结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为根据本发明实施例的ICP刻蚀机的电极结构的立体结构示意图；

图5为图4的透视立体结构示意图；

图6为图4的俯视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

正如背景技术中的描述，在现有技术中，ICP刻蚀机的电极由电感线圈、电感线圈连接件以及连接二者的连接杆组成，其中，电感线圈连接件与射频电源连接，在接通电源后，电感线圈产生射频电磁场，用于激发等离子体。然而，对于这种结构，设置在电感线圈之上，用于与电源接通的电感线圈连接件会对电感线圈产生的电磁场产生影响，从而形成不均匀的射频电磁场，这会影响产生等离子体的均匀性，进而影像刻蚀的均匀性和产品的良率。

基于上述问题，本发明提供一种用于ICP刻蚀机的电极结构，参考图4-图6所示，其中图4为本发明实施例的电极结构的立体结构示意图，图5为将图4中的套筒透明化处理后的立体结构示意图，图6为图4的俯视结构示意图，所述电极结构包括：电感线圈231、电感线圈连接件232、连接杆233以及套筒30；其中，

电感线圈231设置于绝缘窗22上，绝缘窗22设置于腔体盖20上；

连接杆233两端分别连接电感线圈231和电感线圈连接件232；

套筒30为金属导体材料且接地连接，套筒30的一端为端盖302、另一端为开口，套筒的端盖302上设置有穿孔303，连接杆233设置在穿孔303中且与端盖302相互隔离，套筒30的开口朝向电感线圈设置，并将电感线圈231封闭在套筒30内。

在本发明的技术方案中，设置了金属材料的套筒，该套筒的一端设置端盖，通过端盖上的穿孔将连接杆设置其中，套筒的另一端的开口朝向电感线圈设置，将电感线圈封闭于套筒内部，这样，就将电感线圈连接件设置于套筒之外，而套筒为一个接地的金属材料，从而形成了法拉第屏蔽套筒，从而将电感线圈连接件产生的电磁场屏蔽在套筒之外，避免了对电感线圈产生的均匀的电磁场的影响，保证了刻蚀的均匀性。

在本发明的实施例中，可以参考图2和图3所示，电极包括电感线圈231、电感线圈连接件232和连接杆233，其中，电感线圈连接件232与电源连接，通过连接杆233将电源连接至电感线圈231，电感线圈接收射频功率，从而产生用于激发等离子体的电磁场。在该实施例中，与电感线圈231连接的连接杆233为多个，连接杆233通过电感线圈连接件232分别与射频电源、接地端连接。

根据不同的设计，电感线圈231可以为平面电感线圈或立体电感线圈，形状可以为螺旋形、渐近线形、同心圆形或圆形等。在本实施例中，电感线圈231为立体线圈，包括中心线圈和外围线圈，都由上下两层组成，中心线圈由一组基本为圆环形的线圈组成，该组线圈中包括两个交错的非封闭环，外围线圈也由一组基本为圆环形的线圈组成，该组线圈中包括两个交错的非封闭环，中心线圈内的非封闭环之间的间距与外围线圈内的非封闭环之间的间距不同，较这二者线圈内非封闭环之间的间距，中心线圈与外围线圈之间的间距更大，每组线圈通过连接杆233连接至电感线圈连接件232，在该示例中，外围线圈为一组。根据需要，外围线圈可以为多组，即在外围线圈的外围设置另外的线圈组，中心线圈和外围线圈中的非封闭环可以为一组或多组，也可以为其他合适的结构，中心线圈和外围线圈可以连接相同的电源，或分别连接至不同的电源，以产生所需要的电磁场。

电极固定设置在绝缘窗22之上，绝缘窗22固定设置在腔体盖20上，绝缘窗22实现了电极与腔体盖20的绝缘隔离，并使得电极与腔体盖20固定为一体，当腔体盖20罩在腔体的开口上(图未示出)之后，电极朝向腔体内，继而，电感线圈产生的电磁场激发产生等离子体，以用于在腔体内的基片上进行刻蚀或沉积等工艺。

在本发明实施例中，还设置有套筒30，套筒30为金属导电材料且接地连接，套筒30的一端为端盖302、另一端为开口，套筒的端盖302上设置有穿孔303，连接杆233设置在穿孔303中且与端盖302相互隔离，套筒30的开口朝向电感线圈设置，并将电感线圈231封闭在套筒30内。

在本发明实施例中，至少连接杆233在套筒30内部的部分要垂直于电感线圈231排布，这样可以保证套筒内的磁场分布的均匀性，而套筒外的部分被套筒屏蔽，不会对套筒内电感线圈产生的磁场产生影响，对于连接杆在套筒外部的部分的排布可以不受限制。

需要说明的是，电感线圈231封闭在套筒30内，是指电感线圈231处于套筒的内部空间中，但并不与套筒接触连接，即不会存在电连接，封闭是指套筒的开口端与其下的部件为封闭的连接，从而，可以提供一个屏蔽作用的套筒。通过该套筒，将电感线圈连接件设置于套筒之外，而套筒为一个接地的金属材料，从而形成了法拉第屏蔽套筒，从而将电感线圈连接件产生的电磁场屏蔽在套筒之外，避免了对电感线圈产生的均匀的电磁场的影响，保证了刻蚀的均匀性。

在具体的实施例中，套筒30的金属导电材料可以为Al、Cu或Ag或他们的组合，还可以为磁场屏蔽金属材料，例如镍铁合金等。

其中，为了保证电感线圈231的正常工作，连接杆303与套筒30的端盖302是相互隔离的，也就是说，二者不存在电性连接，在一些实施例中，可以将端盖302上的穿孔303设置较大的直径，使得端盖302上的穿孔303的孔径大于连接杆233的直径，这样，在连接杆233设置于穿孔303中之后，使得连接杆233的外壁与穿孔303的侧壁之间存在一定的间隙，从而，使得连接杆303与套筒30的端盖302不会连接在一起，实现二者的相互隔离。

在另一些实施例中，可以通过在穿孔303与连接杆233之间设置绝缘套(图未示出)，来实现连接杆233与端盖302之间的相互隔离，绝缘套可以设置在连接杆233外壁上，也可以设置在穿孔303的内壁上，在一个示例中，绝缘套为管套，套设在连接杆233的外壁上，在另一个示例中，绝缘套为具有凸台的管套，卡设在穿孔内壁上，此处的绝缘套结构仅为示例，本发明并不限于此。

在本发明中，筒套30需要接地连接，且将电感线圈231封闭在套筒30内，从而形成法拉第屏蔽套筒，对于ICP刻蚀机，其腔体盖20为接地连接，为了简化结构，在本发明实施例中，可以通过腔体盖20实现套筒30的接地连接以及固定。在电感线圈为圆环形的实施例中，更优地，套筒30可以为圆筒状，以在封闭空间内提供更好的磁场分布。

具体的，在一些实施例中，参考图4所示，所述套筒30的开口处设置有翻边301，通过翻边304将套筒30固定在腔体盖20上，且翻边304与腔体盖20接触，以通过腔体盖304使得套筒30接地。在该实施例中，翻边304可以为围绕套筒开口一周的环结构，也可以为一个或多个的片结构，可以在翻边304上设置螺栓将其固定到腔体盖20上，由于翻边304与腔体盖直接接触且固定连接，实现套筒开口处的封闭，而腔体盖20为接地连接，这样，在套筒固定的同时，也实现了套筒的接地连接。

在另一些实施例中，参考图4所示，为了提供更为紧凑的结构，可以将套筒固定在绝缘窗22上，再通过设置与套筒和腔体盖20都接触连接的卡环，实现套筒的接地连接。具体的，在所述套筒30的开口处设置翻边，通过翻边将套筒30固定在绝缘窗22上，此外，还设置卡环，卡环设置在套筒外壁上且与腔体盖接触，以通过腔体盖和卡环使得套筒接地。在该实施例中，翻边可以为围绕套筒开口一周的环结构，也可以为一个或多个的片结构，可以在翻边上设置螺栓将其固定到绝缘窗20上，实现套筒开口处的封闭；卡环可以采用与套筒相同或不同的金属导电材料，通过卡环将套筒电连接到腔体盖20上，从而通过卡环将套筒电连接到腔体盖，实现套筒的接地连接，卡环可以与套筒30为过盈配合连接，而后再固定于腔体盖20上。

以上对本发明实施例的用于ICP刻蚀机中的电极结构进行了详细的描述，此外本发明还提供了ICP刻蚀机，具有上述电极结构，上述电极结构随腔体盖设置在腔体的开口上，腔体内还设置有承载台，用于承载待加工的基片，由于采用了本发明的电极结构，在进行基片加工时，消除了电感线圈连接件产生的电磁场的干扰，使得刻蚀均匀性大大得到提高，从而提高刻蚀的质量和产品的良率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种用于ICP刻蚀机的电极结构，其特征在于，包括：电感线圈、电感线圈连接件、连接杆以及套筒；其中，

电感线圈设置于绝缘窗上，绝缘窗设置于腔体盖上；

连接杆两端分别连接电感线圈和电感线圈连接件；

套筒为金属导体材料且接地连接，套筒的一端为端盖、另一端为开口，套筒的端盖上设置有穿孔，连接杆设置在穿孔中且与端盖相互隔离，套筒的开口朝向电感线圈设置，并将电感线圈封闭在套筒内，且电感线圈连接件设置于套筒之外。

2.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，端盖上的穿孔的孔径大于连接杆的直径，使得穿孔与连接杆之间存在间隙，以实现连接杆与端盖之间的相互隔离。

3.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，穿孔与连接杆之间设置有绝缘套，以使得连接杆与端盖之间相互隔离。

4.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述套筒的开口处设置有翻边，通过翻边将套筒固定在腔体盖上，且翻边与腔体盖接触，以通过腔体盖使得套筒接地。

5.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，还包括卡环，所述套筒的开口处设置有翻边，通过翻边将套筒固定在绝缘窗上，卡环设置在套筒外壁上且与腔体盖接触，以通过腔体盖和卡环使得套筒接地。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电极结构，其特征在于，套筒的金属材料为Cu、Al或Ag或他们的组合、或磁场屏蔽金属材料。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的电极结构，其特征在于，所述电感线圈为圆环形，所述套筒为圆筒状。

8.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，所述连接杆在套筒内部的部分垂直于电感线圈排布。

9.根据权利要求1所述的电极结构，其特征在于，与电感线圈连接的连接杆为多个，连接杆通过电感线圈连接件分别与射频电源、接地端连接。

10.一种ICP刻蚀机，其特征在于，具有如权利要求1-9中任一项所述的电极结构。