CN112259474A - 集成电路加工设备的等离子体源总成 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成电路加工设备的等离子体源总成，包含：等离子体出口组件，所述等离子体出口组件用于将等离子体进入反应腔体；所述等离子体出口组件包含出口板和至少二个出口，所述出口设置于所述出口板上。据此，等离子体从至少二个出口进入反应腔体，等离子体在反应腔体中的分布浓度更加均匀，从而能够进一步提升加工后轮廓尺寸的一致性。

Description

集成电路加工设备的等离子体源总成
技术领域
本发明涉及集成电路加工设备领域，特别涉及等离子体源总成。
背景技术
集成电路加工领域，在晶圆加工过程中存在多晶硅及金属刻蚀的工艺、光刻胶去除工艺等，在这些工艺中有采用反应物-等离子体（Plasma）的方式，通常称为干法刻蚀或干法去除。 现有技术中，泛林集团（Lam Research）推出的VERSYS METAL产品系列机台可以用于多晶硅、TiN金属硬掩膜、金属（如铝）等刻蚀。
随着晶圆加工的特征尺寸从微米（μm）向纳米（nm） 技术节点迈进，等离子体刻蚀对缺陷控制要求越来越严格。在后端（back end of line，BEOL）金属刻蚀领域，需要重点关注实现可重复的轮廓、临界尺寸（CD）控制、轮廓一致性、一致性控制能力等。现有技术的集成电路加工设备的设计中存在一个可能微小但是有时致命的缺陷因素：由于腔体设计的缺陷，使得等离子体主要集中于晶圆中心部分，据此，晶圆中间部分等离子体的浓度比较高，晶圆其他部分相对来说等离子体的浓度会偏低，容易导致晶圆加工的一致性（Uniformity）发生问题。而且，随着晶圆尺寸逐渐增大的趋势，由于中间部分覆盖比例相对变小，这一问题凸显出来。
现有技术中存在的问题是由于等离子体加工设备的腔体设计缺陷，导致了提供等离子体源主要集中于晶圆中心，造成等离子体在对应整个晶圆待加工区域上存在浓度差异，从而导致了加工出的轮廓一致性较差，甚至影响产品性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：等离子体浓度在整个晶圆表面分布不均匀，导致轮廓一致性较差。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种集成电路加工设备的等离子体源总成，其目的在于能够改善等离子体浓度在整个晶圆的表面浓度分布，提高浓度均匀度，改善等加工出的轮廓一致性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种集成电路加工设备的等离子体源总成，包含：
等离子体出口组件，所述等离子体出口组件用于将等离子体进入反应腔体；
所述等离子体出口组件包含出口板和至少二个出口，所述出口设置于所述出口板上。
优选地，所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，还包含：
等离子体生成器，所述等离子体生成器用以产生等离子体；
气体供应装置，所述气体供应装置通过流量质量控制器将气体从气体源引入；和/或，蒸汽发生器，所述蒸汽发生器用以将液态物质汽化成气体引入；
等离子体处理室，所述等离子体处理室连接等离子体生成器、气体供应装置和/或蒸汽发生器，在等离子体处理室内生成引入气体的等离子体。
优选地，所述等离子体处理室与所述出口通过管路连接。
优选地，所述等离子体生成器，包括：
微波生成器，所述微波生成器产生具有能量的等离子体，输入到等离子体处理室中后，与气体发生反应产生含该气体或该气体组成元素的等离子体；或者，
射频生成器，所述射频生成器生成射频电流，射频电流流过设置于所述等离子体处理室外部感应线圈，产生电磁场激发气体产生含该气体或该气体组成元素的等离子体。
优选地，所述出口数量为二，所述出口板为中心对称图形，所述出口在出口板上关于出口板的中心对称分布。
优选地，所述出口板的外廓为圆形，所述出口的形状为圆形，所述出口的内径是所述出口板的外廓直径的0.1~0.2倍，所述出口中心至所述出口板中心的距离为所述出口板的外廓直径的0.2~0.4倍。
优选地，所述出口数量大于或等于三，所述出口板为中心对称图形，其中一个出口在出口板的中心布置，其余出口在出口板上关于出口板的中心的一圆周上均匀分布。
优选地，所述出口板的外廓为圆形，所述出口的形状为圆形，所述出口的内径是所述出口板的外廓直径的0.1~0.2倍，所述其余出口的中心位于圆心为出口板圆心、半径为所述出口板的外廓直径的0.2~0.4倍的圆周上。
优选地，所述反应腔体中设有装载晶圆的平台，所述装载晶圆的平台与所述出口板相对设置。
优选地，所述集成电路加工设备用于多晶硅或金属或氮化硅或氮化钛或硅或氧化硅的刻蚀，或者光阻去除。
与现有技术相比，本发明提供了一种集成电路加工设备的等离子体源总成，包含：等离子体出口组件，所述等离子体出口组件用于将等离子体进入反应腔体；所述等离子体出口组件包含出口板和至少二个出口，所述出口设置于所述出口板上。据此，本发明能够达到的技术效果在于，据此，等离子体从至少二个出口进入反应腔体，等离子体在反应腔体中的分布浓度更加均匀，从而能够进一步提升加工后轮廓尺寸的一致性。
附图说明
图1示出了本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成的一实施例的连接关系示意图。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F示出了本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成的出口在出口板上平面布置六个实施例示意图。
图3为本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成的出口在出口板上平面布置实施例示意图。
附图标记说明：
1 等离子体出口组件
2 等离子体
3 反应腔体
4 出口板
5 出口
6 等离子体生成器
7 气体供应装置
8 流量质量控制器
9 蒸汽发生器
10 等离子体处理室
11 管路
12 晶圆
13 平台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
参考图1所示，本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成，包含：等离子体出口组件1。等离子体出口组件1用于将等离子体2进入反应腔体3。等离子体出口组件1包含出口板4和至少二个出口5，出口5设置于出口板4上。图1主要展示了出口板4某一个剖视图，图中展示了出口数量是3个。据此，等离子体2能够通过至少二个出口5进入到反应腔体3内，进而，形成了以出口为中心的多个中心分布，而中心浓度区域就是多个中心的区域的叠加，从而能够扩大等离子体浓度分布均匀的区域，从而使得等离子体浓度分布更加均匀，进一步能够提升加工后轮廓尺寸的一致性。
参考图1所示，本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成，还包含：等离子体生成器6，等离子体生成器6用以产生等离子体2。气体供应装置7，气体供应装置7通过流量质量控制器8将气体从气体源引入。流量质量控制器8则用来控制引入气体的量。通过，调节不同气体进入量能够控制刻蚀选择比。气体主要有CF4、BCl3、CCl4、CHCl3、SF6等，能够产生F、Cl等活性等离子体基团。气体还包括惰性气体，如氩气，通过携带能量的等离子体轰击被刻蚀。气体还包括氢气、氧气用来调节不同层叠加的选择比。氧气的等离子体还能够用来去除光刻胶。气体根据被刻蚀的对象不同进行从前述气体中进行选择。蒸汽发生器9，蒸汽发生器9用以将液态物质汽化成气体引入。比如，能够蒸发去离子水，通过控制蒸发的热量等参数能够控制蒸发的速率。等离子体处理室10，等离子体处理室10连接等离子体生成器6、气体供应装置7和/或蒸汽发生器9，在等离子体处理室10内生成引入气体的等离子体2。据此，能够在等离子体处理室10中产生加工所需要的等离子体2。
参考图1所示，等离子体处理室10与出口5通过管路11连接。图1中展示了，有三条通道管路。每条通道都能够将等离子体处理室10和反应腔体3在出口5处连通。
参考图1所示，等离子体生成器6，包括：微波生成器，微波生成器产生微波，微波产生具有能量的等离子体，输入到等离子体处理室10中后，与气体发生反应产生含该气体或该气体组成元素的等离子体2。
参考图1所示，等离子体生成器6，还可以包括：射频生成器，射频生成器生成射频电流，射频电流流过设置于等离子体处理室10外部感应线圈，产生电磁场激发气体产生含该气体或该气体组成元素的等离子体2。
参考图2A所示，出口5的数量为二。出口板4为中心对称图形，出口5在出口板4上关于出口板4的中心C对称分布。据此，由于对称设计，能够保证在区域上相应的等离子体浓度分布是对称的。
参考图2A所示，出口板4的外廓为圆形，出口5的形状为圆形，出口5的内径D1是出口板4的外廓直径D2的0.1~0.2倍。出口中心C1至出口板中心C的距离L为出口板的外廓直径D2的0.2~0.4倍。若以适用晶圆来看，晶圆直径为D。D为0.75~1.125D2。D1为0.088~0.27倍D。L为0.17~0.54倍D。其中一实施例，D为0.75D2，D1为0.17D，L为0.25D。其中一个实施例，D为300mm。
主要是，出口板4的中心或者出口5的对称中心，对准晶圆的中心O布置。而，出口5的孔径相同，关于中心C对称分布，如果在圆形的出口板4上，就布置在一条直径上。据此，能够进一步提升等离子体浓度分布的关于晶圆中心O的对称性和均匀性。
参考图2B至图2F所示，出口5数量大于或等于三。实施例中，分别的，为三至七个。出口板4为中心对称图形，其中一个出口5在出口板的中心C布置，其余出口5在出口板4上关于出口板的中心C的一圆周上均匀分布。据此，能够进一步提升等离子体浓度分布的关于晶圆中心O的对称性和均匀性。
图2B中展示了，出口5的数量为三，出口板的中心C是对准晶圆的中心O布置的。出口5的直径都相同。其中一个出口5，在出口板中心C处。其余两个出口5在以C为中心的一个圆周的一条直径的两端点上。
图2C中展示了，出口5的数量为四，出口板的中心C是对准晶圆的中心O布置的。出口5的直径都相同。其中一个出口5，在出口板中心C处。其余三个出口5在以C为中心的一个圆周的一个内接正三角形的顶点上。
图2D中展示了，出口5的数量为五，出口板的中心C是对准晶圆的中心O布置的。出口5的直径都相同。其中一个出口5，在出口板中心C处。其余三个出口5在以C为中心的一个圆周的一个内接正方形的顶点上。
图2E中展示了，出口5的数量为六，出口板的中心C是对准晶圆的中心O布置的。出口5的直径都相同。其中一个出口5，在出口板中心C处。其余三个出口5在以C为中心的一个圆周的一个内接正五边形的顶点上。
图2F中展示了，出口5的数量为七，出口板的中心C是对准晶圆的中心O布置的。出口5的直径都相同。其中一个出口5，在出口板中心C处。其余三个出口5在以C为中心的一个圆周的一个内接正六边形的顶点上。由于正六边形边长等于其外接圆半径的特性，因此，各个出口5相邻近的中心距都是相等的。据此，进一步增加了等离子体在空间分布的对称性和均匀性。
参考图2B至图2F所示，出口板4的外廓为圆形，出口5的形状为圆形，出口的内径D1是出口板的外廓直径D2的0.1~0.2倍，其余出口5的中心位于圆心为出口板圆心C、半径R为出口板的外廓直径D2的0.2~0.4倍的圆周上。
参考图2B至图2F所示，出口的内径、出口之间距离，都与等离子体分布有关。其中一个实施例，晶圆直径为D，D为0.75~1.125倍D2，D1为0.088~0.27倍D。R为0.17~0.54倍D。其中一实施例，D为0.75D2，D1为0.17D，R为0.34D。
参考图1所示，反应腔体3中设有装载晶圆12的平台13，装载晶圆的平台13与出口板4相对设置。出口板4可以为一个空间对称区域，其为中心对称图形，而一般晶圆为圆形，平台也为圆形，晶圆一般居中放置在平台上，平台13的中心和出口板4的中心相对设置。据此，以晶圆为参考来看（也就是以平台），出口板涵盖的区域是对称的，因此，结合出口的对称分布，等离子体浓度的分布是对称的。实际上，最终需要参考晶圆的中心位置来布置出口，用以保证分布的对称性。平台13可以为静电吸盘。
参阅图3所示，本发明提供一个实施例。本实施例适用的晶圆的直径有300mm、450mm。关键尺寸90~45nm。出口板外廓直径D2为400mm。基本能够覆盖晶圆区域。晶圆直径是出口板外廓直径的0.75~1.125倍。出口的内径D1为50mm（0.125倍的D2）。出口数量为7个。其中六个出口位于中心是C、半径R为100mm（0.25倍的D2）的圆周上。六个出口周向均匀分布，即呈正六边形。相邻的两个出口间距D3也为100mm。圆周上的出口与中心处的出口的中心距也为D3，也为100mm。待加工的晶圆尺寸是出口的位置、大小、布局的设计基础。其中一个实施例适用于300mm晶圆，出口最外边缘所在圆周直径是250mm。中心浓度区域从出口点到晶圆覆盖面积会扩张。均匀的浓度能够很好覆盖到整个晶圆，提升一块晶圆上合格单元的数量，保持一块晶圆上加工后尺寸的对称性，提升一致性。
参阅图1所示，本发明提供的集成电路加工设备用于多晶硅或金属或氮化硅或氮化钛或硅或氧化硅的刻蚀，或者光阻去除。
以上所述即本发明提供的集成电路加工设备的等离子体源总成的具体的结构、布置、形状等。据此，本发明能够达到的技术效果在于，据此，等离子体2从至少二个出口5进入反应腔体3，等离子体2在反应腔体3中的分布浓度更加均匀，更加具有对称性，从而能够进一步提升加工后轮廓尺寸的一致性。
上述具体实施例和附图说明仅为例示性说明本发明的技术方案及其技术效果，而非用于限制本发明。任何熟于此项技术的本领域技术人员均可在不违背本发明的技术原理及精神的情况下，在权利要求保护的范围内对上述实施例进行修改或变化，均属于本发明的权利保护范围。

Claims (10)

1.一种集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，包含：
等离子体出口组件，所述等离子体出口组件用于将等离子体进入反应腔体；
所述等离子体出口组件包含出口板和至少二个出口，所述出口设置于所述出口板上。
2.根据权利要求1所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，还包含：
等离子体生成器，所述等离子体生成器用以产生等离子体；
气体供应装置，所述气体供应装置通过流量质量控制器将气体从气体源引入；和/或，蒸汽发生器，所述蒸汽发生器用以将液态物质汽化成气体引入；
等离子体处理室，所述等离子体处理室连接等离子体生成器、气体供应装置和/或蒸汽发生器，在等离子体处理室内生成引入气体的等离子体。
3.根据权利要求2所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述等离子体处理室与所述出口通过管路连接。
4.根据权利要求2所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述等离子体生成器，包括：
微波生成器，所述微波生成器产生具有能量的等离子体，输入到等离子体处理室中后，与气体发生反应产生含该气体或该气体组成元素的等离子体；或者，
射频生成器，所述射频生成器生成射频电流，射频电流流过设置于所述等离子体处理室外部感应线圈，产生电磁场激发气体产生含该气体或该气体组成元素的等离子体。
5.根据权利要求1所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述出口数量为二，所述出口板为中心对称图形，所述出口在出口板上关于出口板的中心对称分布。
6.根据权利要求5所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述出口板的外廓为圆形，所述出口的形状为圆形，所述出口的内径是所述出口板的外廓直径的0.1~0.2倍，所述出口中心至所述出口板中心的距离为所述出口板的外廓直径的0.2~0.4倍。
7.根据权利要求1所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述出口数量大于或等于三，所述出口板为中心对称图形，其中一个出口在出口板的中心布置，其余出口在出口板上关于出口板的中心的一圆周上均匀分布。
8.根据权利要求7所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述出口板的外廓为圆形，所述出口的形状为圆形，所述出口的内径是所述出口板的外廓直径的0.1~0.2倍，所述其余出口的中心位于圆心为出口板圆心、半径为所述出口板的外廓直径的0.2~0.4倍的圆周上。
9.根据权利要求1所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述反应腔体中设有装载晶圆的平台，所述装载晶圆的平台与所述出口板相对设置。
10.根据权利要求1所述的集成电路加工设备的等离子体源总成，其特征在于，所述集成电路加工设备用于多晶硅或金属或氮化硅或氮化钛或硅或氧化硅的刻蚀，或者光阻去除。
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