CN116614926A - 等离子体约束系统及方法 - Google Patents
等离子体约束系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116614926A CN116614926A CN202210121688.3A CN202210121688A CN116614926A CN 116614926 A CN116614926 A CN 116614926A CN 202210121688 A CN202210121688 A CN 202210121688A CN 116614926 A CN116614926 A CN 116614926A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plasma
- constraint
- confinement
- base
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 69
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 22
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 13
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 10
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/02—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种等离子体约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域位于反应腔的处理区域与排气区域之间，且位于固定基片的基座外周围与反应腔侧壁之间，所述等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域和排气区域的通道，且各所述通道沿基座的径向分布在所述约束区域，使所述处理区域产生的废气经过各所述通道输送到所述排气区域；其中，各所述通道的长度与其所在位置的原始废气流速正相关。本发明还公开了一种等离子体约束方法和等离子体处理装置。本发明在不增加等离子体泄露风险的前提下尽可能大的增大气体流导，进而提升等离子体刻蚀反应腔的真空度，以更好地满足工艺的要求。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体处理领域，具体涉及一种等离子体约束系统及方法。
背景技术
等离子体处理是集成电路领域通用的技术，该工艺步骤在一等离子体处理器的反应腔内部进行。在处理过程中，向反应腔中引入含有适当刻蚀剂或淀积源气体的反应气体，然后通过上下电极对引入反应腔的工艺气体施加高功率的射频功率以生成等离子体，通过等离子体刻蚀基片表面上的材料层或在基片表面上淀积材料层，进而对半导体基片进行加工。
等离子体是扩散性的，虽然大部分等离子体会停留在上下电极之间的处理区域中，但部分等离子体可能充满整个反应腔，扩散到处理区域之外的区域，并会对这些区域造成腐蚀、淀积或者侵蚀，导致反应腔内部的颗粒玷污，进而降低等离子处理装置的重复使用性能，并可能会缩短反应腔或反应腔零部件的工作寿命。同时，如果不将等离子体约束在一定的工作区域内，带电粒子将撞击未被保护的区域，进而导致半导体基片表面杂质和污染。
目前，通常使用等离子体约束系统来约束等离子体，在等离子体约束系统上设置有若干个通道，刻蚀反应后产生的工艺废气通过此通道，工艺废气内包括带电粒子及中性粒子，当等离子体内的带电粒子通过所述通道时可以使带电粒子被中和，中性粒子通过，从而将放电基本约束在上下电极之间的处理区域以内，避免可能造成的腔体污染问题。等离子体约束系统具有两方面功用：一是将等离子体约束在处理区域，防止等离子体扩散出去污染反应腔腔体；二是提供刻蚀反应后产生的工艺废气排出反应腔的通道。但上述两方面的功用是相互矛盾的，若提高抽气能力必然会增大等离子体从反应区域泄露的风险；而若提高约束性能，就会使气体流导降低，气体就不能迅速穿过等离子体约束系统而快速排出反应腔，这会导致反应腔内气压上升，使部分需要低气压的工艺无法执行，从而极大地限制了制程的工艺窗口。
然而，随着3D NAND技术的不断发展，从最初的36层堆叠技术到目前最先进的128层堆叠，对等离子体刻蚀的技术要求越来越高，对射频等离子体源的功率要求也逐步提升，60M射频等离子体源的最大功率需要到3～10kW，这对等离子体的约束是一个很大的挑战，由于功率增加导致等离子浓度增加，浓度增加导致约束难度增加，因此目前所使用的等离子体约束系统已经无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体约束系统及方法，通过有选择性地改变等离子体约束系统不同区域气体通道的长宽比，以实现在不增加等离子体泄露风险的前提下尽可能大的增大气体流导，进而提升等离子体刻蚀反应腔的真空度，以更好地满足工艺的要求。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种等离子体约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域位于反应腔的处理区域与排气区域之间，且位于固定基片的基座外周围与反应腔侧壁之间，所述等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域和排气区域的通道，且各所述通道沿基座的径向分布在所述约束区域，使所述处理区域产生的废气经过各所述通道输送到所述排气区域；
其中，各所述通道的长度与其所在位置的原始废气流速正相关，所述原始废气流速为在未设置所述等离子体约束系统时所述废气经过约束区域的各位置的流速。
优选地，各所述通道的长度沿所述基座的离心径向由长逐渐变短。
优选地，各所述通道的开口宽度与其所在位置的所述原始废气流速负相关。
优选地，各所述通道的长度沿所述基座的离心径向由长逐渐变短，且各所述通道的开口宽度沿所述基座的离心径向由窄逐渐变宽。
优选地，各所述通道是若干同圆心的环状通道，所述等离子体约束系统包含在所述约束区域同圆心分布的一组约束环，通过相邻约束环之间的空隙构成所述环状通道。
优选地，所述基座顶部未设置凸出基座侧壁的覆盖环，所述约束区域包括沿所述基座的离心径向依次设置的第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，且所述第一至第三约束分区的所述原始废气流速递减。
优选地，所述第一至第三约束分区的通道长度递减。
优选地，各所述约束分区内的通道长度沿所述基座的离心径向递减。
优选地，所述第一至第三约束分区的通道的开口宽度递增。
优选地，各所述约束分区内的通道长度沿所述基座的离心径向递减、通道开口宽度沿所述基座的离心径向递增。
优选地，所述基座顶部设置有凸出基座侧壁的覆盖环，所述约束区域包括第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，所述覆盖环覆盖第一约束分区的上方，未覆盖所述第二约束分区和第三约束分区的上方，且所述第二约束分区的所述原始废气流速大于第一、第三约束分区。
优选地，所述第二约束分区的通道长度大于所述第一、第三约束分区。
优选地，所述第二约束分区的通道开口宽度小于所述第一、第三约束分区。
一种等离子体处理装置，包括一反应腔，所述反应腔内设置有基座，基座顶部通过静电夹盘来固定基片；所述基座上方设置有将反应气体引入至反应腔内的喷淋头；所述喷淋头与基座之间为处理区域，所述处理区域被反应腔的腔壁包围；所述喷淋头处作为上电极，基座处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，通过到达基片上表面的等离子体对基片进行处理；等离子体处理装置在反应腔下部设有排气区域，所述排气区域与外部的排气泵相连接；
上述的等离子体约束系统设置在所述约束区域，所述等离子体约束系统的下方设有支撑和导电接地用的接地环。
一种等离子体约束方法，等离子体处理装置的反应腔内，将上述的等离子体约束系统设置在所述约束区域；
处理区域产生的废气在经过各所述通道送到排气区域的过程中，带电粒子被中和，实现等离子体约束；
其中，所述通道的分布密度，与所在位置的等离子体分布密度相关：等离子体分布密度大的位置，通道的分布密度大，加强等离子体约束能力；等离子体分布密度小的位置，通道的分布密度小，提升气体流通量。
一种等离子体约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域位于反应腔的处理区域与排气区域之间，且位于固定基片的基座外周围与反应腔侧壁之间，
所述基座顶部设置有凸出基座侧壁的覆盖环，所述等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域和排气区域的通道，且各所述通道沿基座的径向分布在所述约束区域，使所述处理区域产生的废气经过各所述通道输送到所述排气区域；
其中，各所述通道的开口宽度与其所在位置的所述原始废气流速负相关，所述原始废气流速为在未设置所述等离子体约束系统时所述废气经过约束区域的各位置的流速；
所述约束区域包括沿所述基座的离心径向依次设置的第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，所述覆盖环覆盖第一约束分区的上方，未覆盖所述第二约束分区和第三约束分区的上方，且所述第二约束分区的所述原始废气流速大于第一、第三约束分区；
所述等离子体约束系统的下方设有支撑和导电接地用的接地环。
优选地，所述第二约束分区的通道开口宽度小于所述第一、第三约束分区。
一种等离子体处理装置，包括一反应腔，所述反应腔内设置有基座，基座顶部通过静电夹盘来固定基片；所述基座上方设置有将反应气体引入至反应腔内的喷淋头；所述喷淋头与基座之间为处理区域，所述处理区域被反应腔的腔壁包围；所述喷淋头处作为上电极，基座处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，通过到达基片上表面的等离子体对基片进行处理；等离子体处理装置在反应腔下部设有排气区域，所述排气区域与外部的排气泵相连接；上述的等离子体约束系统设置在所述约束区域。
一种等离子体约束方法，等离子体处理装置的反应腔内，将上述的等离子体约束系统设置在所述约束区域；
处理区域产生的废气在经过各所述通道送到排气区域的过程中，带电粒子被中和，实现等离子体约束；
其中，所述通道的分布密度，与所在位置的等离子体分布密度相关：等离子体分布密度大的位置，通道的分布密度大，加强等离子体约束能力；等离子体分布密度小的位置，通道的分布密度小，提升气体流通量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，容易实现；
2、可以有效地提高等离子体约束系统的约束性能；
3、在不增加等离子体泄露风险的前提下，尽可能增大气体的流导，可以确保气导率足够满足较大的工艺窗口。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述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专利的一些实施例，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为现有技术的无覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的结构示意图；
图1a、1b为本发明的适用于无覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的其中两个等离子体约束系统的实施例的结构示意图；
图2为现有技术的有覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的结构示意图；
图2a、2b、2c为本发明的适用于有覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的其中三个等离子体约束系统的实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，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。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”、“一个或多个实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”、“一个或多个实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互组合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅用于分别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
图1示出了一种无覆盖环(Cover Ring)的电容耦合式等离子体处理装置，其包括一由反应腔壁围成的可抽真空的反应腔，该反应腔内设置有用于固定基片4的基座3、用于引入反应气体至反应腔内的喷淋头2，所述喷淋头2与基座3之间的处理区域A被反应腔壁包围；通常喷淋头2处作为上电极，基座3处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域A内的反应气体解离为等离子体，到达基片4上表面的等离子体可对基片4进行刻蚀等处理；等离子体处理装置在反应腔1下部的合适位置设有排气区域B，在一些实施例中，排气区域B为贴近反应腔1底部且围绕基座3的环形区域，排气区域B与外部的排气泵7相连接，将处理过程中刻蚀反应后产生的工艺废气抽出反应腔。
并且，在处理区域A与排气区域B之间，且基座3外周围与反应腔侧壁1之间，还包括一约束区域。为了将等离子体约束在处理区域A，防止其扩散出去对未被保护的设备产生腐蚀，在约束区域设置有等离子体约束系统6。图1示出了现有技术的等离子体约束系统6，其包括一组约束环，通过相邻约束环之间的空隙形成了多个同圆心布置的环状槽形通道，各通道均连通处理区域A和排气区域B，各通道在水平方向均匀分布，且各通道的长度相同、沿基座3径向的宽度(相邻通道之间的宽度)相同。由于各通道的相邻侧壁之间形成细长的间隙，当工艺废气经过这些通道被排出时，工艺废气中的带电粒子会发生和其他粒子以及通道侧壁的碰撞，通过对等离子体中所含粒子平均自由程的计算，使其在从通道逃逸之前在碰撞中消耗掉动能，即可以使带电粒子限制在通道中，而其中的中性粒子得以通过，从而将放电基本约束在处理区域A，实现等离子体约束。所以，等离子体约束系统6具有两方面功用：1、将等离子体约束在处理区域A，防止等离子体从处理区域A扩散出去污染反应腔的排气区域B；2、提供工艺废气排出反应腔的通道。但上述两方面的功用是相互矛盾的，若提高抽气能力必然会增大等离子体从反应区域泄露的风险；而若提高约束性能，就会使气体流导降低，气体就不能迅速穿过等离子体约束系统6而快速排出反应腔，这会导致反应腔内气压上升，使部分需要低气压的工艺无法执行，从而极大地限制了制程的工艺窗口。但是随着等离子体刻蚀的技术要求越来越高，对射频等离子体源的功率要求逐步提升，由于功率增加导致了等离子浓度增加，为使其等离子体不泄露必须极大抑制其抽气性能，反过来，如果抽气能力降低则不适应现阶段高深宽比刻蚀所要求的低气压，所以现有技术的等离子体约束系统6无法满足更高的工艺需求。
本发明所要解决的技术问题是，在不增加等离子体泄露风险的前提下，尽可能增大气体的流导，进而提升等离子体刻蚀反应腔的真空度，以更好地满足工艺的要求。本发明的原理是，由于等离子体泄露的风险与气体流速是正相关的，气体流速越大的区域等离子体泄露风险越大，气体流速越小的区域等离子体泄露风险越小；通过实验测量出，在约束区域的不同位置，其原始气体流速(原始废气流速是在未设置等离子体约束系统6时，废气经过约束区域的各位置时的流速)是不同的，所以，有选择性地针对各不同位置调控其气体流速，将原始气体流速较小的位置(即等离子体泄露风险较小的位置)的气体流速相对提高，将原始气体流速较大的区域(即等离子体泄露风险较大的位置)的气体流速相对降低，即可以实现在不增加等离子体泄露风险的基础上尽可能大的增加气体流导的目的。
进一步，因为气体流经通道的长度越长，则其气体流速降低的就越多；并且，气体流经通道的宽度越窄，则其气体流速也降低越多；所以，本发明对气体流速的调控，是通过对等离子体约束系统6不同位置的通道设置不同的长度、宽度或长度及宽度来实现的。具体来说，本发明根据约束区域各位置的原始气体流速，通过三种方式来实现：1、按照与原始气体流速正相关的关系，设置等离子体约束系统6各位置的通道长度；2、按照与原始气体流速负相关的关系，设置等离子体约束系统6各位置的通道开口宽度；3、按照与原始气体流速正相关的关系设置等离子体约束系统6各位置的通道长度，并且同时按照与原始气体流速负相关的关系设置等离子体约束系统6各位置的通道开口宽度。具体为：
结合图1、图1a、图1b和图2、图2a、图2b所示，本发明提供一种等离子约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域为位于反应腔的处理区域A与排气区域B之间，且位于固定基片的基座3外周围与反应腔侧壁1之间的环状空间。
本发明的等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域A和排气区域B的通道，且各通道沿基座3的径向分布在约束区域(基座3是具有垂直中心轴线的柱体，本发明中所述径向均为广义上理解的径向：即垂直于基座3的中心轴线的方向，基座3的垂直投影不局限于为圆形，但本案下述的优选实施例中，将以基座3的垂直投影为圆形进行示例性说明)，使所述处理区域A产生的工艺废气可以经过各所述通道输送到所述排气区域B，并且当工艺废气经过这些通道被排出时，工艺废气中的带电粒子被中和，中性粒子得以通过，从而实现等离子体约束。在一些实施例中，各通道是若干同圆心的环状通道，等离子体约束系统包含在所述约束区域同圆心分布的一组约束环，通过相邻约束环之间的空隙构成所述环状通道。
在一些实施例中，等离子体约束系统各位置的通道长度是不一致的，各位置的通道长度按照与其所在位置的原始废气流速正相关的关系进行设置，其中，所述原始废气流速为在未设置所述等离子体约束系统时所述废气经过约束位置的各位置的流速。在另一些实施例中，等离子体约束系统各位置的通道开口宽度是不一致的，各位置的通道开口宽度按照与其所在位置的原始废气流速负相关的关系进行设置。在另一些实施例中，等离子体约束系统各各位置的通道长度和宽度均不一致，其中，各位置的通道长度按照与其所在位置的原始废气流速正相关的关系进行设置，各位置的通道开口宽度按照与其所在位置的原始废气流速负相关的关系进行设置。
在一些实施例中，将约束区域沿基座3的离心径向依次划分为3个环状子空间：第一约束分区61、第二约束分区62和第三约束分区63，其中，第二约束分区62套设在第一约束分区61外部，第三约束分区63套设在第二约束分区62外部。上述基座3的离心径向是指自基座3外周围向外辐射的径向，反之为向心径向。
图1为一种无覆盖环的电容耦合式等离子体处理装置，首先通过实验方法检测确定了其约束区域的原始气体流速，其原始气体流速沿所述基座的离心径向递减。
图1a、1b示出了本发明的适用于图1所示的无覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的其中两个等离子体约束系统的实施例。
其中，图1a为通过设置等离子体约束系统6各位置的通道长度来调控气体流速的一些实施例的示意图，具体为：在一些实施例中，第一约束分区61、第二约束分区62、第三约束分区63的通道长度依序递减；在一些实施例中，第一约束分区61、第二约束分区62、第三约束分区63的通道长度依序递减，且各约束分区内的通道长度沿基座3的离心径向递减；
图1b为通过同时设置等离子体约束系统6各位置的通道长度和宽度来调控气体流速的一些实施例的示意图，具体为：在一些实施例中，第一约束分区61、第二约束分区62、第三约束分区63的通道长度依序递减、通道开口宽度依序递增；在一些实施例中，第一约束分区61、第二约束分区62、第三约束分区63的通道长度依序递减、通道开口宽度依序递增，且各约束分区内的通道长度沿基座3的离心径向递减、通道开口宽度沿所述基座3的离心径向递增。通过增加原始气体流速快的区域的通道长度或减小该区域通道的开口宽度，以实现增强该区域等离子体约束能力的目的，同时减小原始气体流速慢的区域的通道长度或增加该区域通道的开口宽度，以实现增强该区域气体流速的目的，根据不同工艺要求的合理设计，例如高深宽比刻蚀中，可以即达到提高腔室整体的抽气速率即降低腔室压力，又能限制等离子体泄露的技术效果。
此外，为了改善等离子体处理装置上下电极间的电力线分布、避免下电极边缘出现尖端放电现象，以实现更高的工艺标准，如附图2所示，现有技术还包括一种有覆盖环的电容耦合式等离子体处理装置，其与图1所示的无覆盖环的电容耦合式等离子体处理装置相比，区别之处在于：基座3的顶部设置有凸出基座3侧壁的覆盖环5，该覆盖环5向约束区域延伸了一段距离，延伸部分覆盖在第一约束分区61的上方，未覆盖第二约束分区62和第三约束分区63的上方，可以降低第一约束分区61的原始气体流速，从而降低了第一约束分区61等离子体泄露的风险。各约束分区的原始气体流速关系为：第二约束分区62的原始废气流速大于第一约束分区61和第三约束分区63。
图2a、2b、2c示出了本发明的适用于图2所示的有覆盖环电容耦合式等离子体处理装置的其中三个等离子体约束系统的实施例的结构示意图。
其中，图2a为通过设置等离子体约束系统6各位置的通道长度来调控气体流速的一些实施例的示意图，其第二约束分区62的通道长度大于第一约束分区61和第三约束分区63的通道长度。
图2b为通过设置等离子体约束系统6各位置的通道开口宽度来调控气体流速的一些实施例的示意图，其第二约束分区62的通道开口宽度小于第一约束分区61和第三约束分区63。
图2c为通过同时设置等离子体约束系统6各位置的通道长度和开口宽度来调控气体流速的一些实施例的示意图，其第二约束分区62的通道长度大于第一约束分区61和第三约束分区63的通道长度，且第二约束分区62的通道开口宽度小于第一约束分区61和第三约束分区63。
上述的各等离子体约束系统的下方均设有支撑和导电接地用的接地环，以避免带电粒子在通道侧壁的堆积，可以及时通过接地环进行电荷的中和。
本实施例还提供一种等离子体处理装置，包括一反应腔，所述反应腔内设置有基座，基座顶部通过静电夹盘来固定基片；所述基座上方设置有将反应气体引入至反应腔内的喷淋头；所述喷淋头与基座之间为处理区域，所述处理区域被反应腔的腔壁包围；所述喷淋头处作为上电极，基座处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，通过到达基片上表面的等离子体对基片进行处理；等离子体处理装置在反应腔下部设有排气区域，所述排气区域与外部的排气泵相连接；
并且，上述的本发明的等离子体约束系统设置在所述约束区域，等离子体约束系统的下方设有支撑和导电接地用的接地环。
本实施例还提供一种等离子体约束方法，在等离子体处理装置的反应腔内，将上述的本发明的等离子体约束系统设置在所述约束区域；
处理区域产生的废气在经过各所述通道送到排气区域的过程中，带电粒子被中和，实现等离子体约束；
其中，所述通道的分布密度，与所在位置的等离子体分布密度相关：等离子体分布密度大的位置，通道的分布密度大，加强等离子体约束能力；等离子体分布密度小的位置，通道的分布密度小，提升气体流通量。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内做出的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种等离子体约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域位于反应腔的处理区域与排气区域之间，且位于固定基片的基座外周围与反应腔侧壁之间，其特征在于，
所述等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域和排气区域的通道，且各所述通道沿基座的径向分布在所述约束区域，使所述处理区域产生的废气经过各所述通道输送到所述排气区域；
其中，各所述通道的长度与其所在位置的原始废气流速正相关，所述原始废气流速为在未设置所述等离子体约束系统时所述废气经过约束区域的各位置的流速。
2.如权利要求1所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述通道的长度沿所述基座的离心径向由长逐渐变短。
3.如权利要求1所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述通道的开口宽度与其所在位置的所述原始废气流速负相关。
4.如权利要求3所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述通道的长度沿所述基座的离心径向由长逐渐变短，且各所述通道的开口宽度沿所述基座的离心径向由窄逐渐变宽。
5.如权利要求1或3所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述通道是若干同圆心的环状通道，所述等离子体约束系统包含在所述约束区域同圆心分布的一组约束环，通过相邻约束环之间的空隙构成所述环状通道。
6.如权利要求1或3所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述约束区域包括沿所述基座的离心径向依次设置的第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，且所述第一至第三约束分区的所述原始废气流速递减。
7.如权利要求6所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述第一至第三约束分区的通道长度递减。
8.如权利要求7所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述约束分区内的通道长度沿所述基座的离心径向递减。
9.如权利要求7所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述第一至第三约束分区的通道的开口宽度递增。
10.如权利要求9所述等离子体约束系统，其特征在于，
各所述约束分区内的通道长度沿所述基座的离心径向递减、通道开口宽度沿所述基座的离心径向递增。
11.如权利要求1或3所述等离子体约束系统，其特征在于，所述基座顶部设置有凸出基座侧壁的覆盖环，
所述约束区域包括第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，所述覆盖环覆盖第一约束分区的上方，未覆盖所述第二约束分区和第三约束分区的上方，且所述第二约束分区的所述原始废气流速大于第一、第三约束分区。
12.如权利要求11所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述第二约束分区的通道长度大于所述第一、第三约束分区。
13.如权利要求12所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述第二约束分区的通道开口宽度小于所述第一、第三约束分区。
14.一种等离子体处理装置，包括一反应腔，所述反应腔内设置有基座，基座顶部通过静电夹盘来固定基片；所述基座上方设置有将反应气体引入至反应腔内的喷淋头；所述喷淋头与基座之间为处理区域，所述处理区域被反应腔的腔壁包围；所述喷淋头处作为上电极，基座处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，通过到达基片上表面的等离子体对基片进行处理；等离子体处理装置在反应腔下部设有排气区域，所述排气区域与外部的排气泵相连接；
其特征在于，权利要求1-13中任意一项所述的等离子体约束系统设置在所述约束区域，所述等离子体约束系统的下方设有支撑和导电接地用的接地环。
15.一种等离子体约束方法，其特征在于，
等离子体处理装置的反应腔内，将权利要求1-13中任意一项所述的等离子体约束系统设置在所述约束区域；
处理区域产生的废气在经过各所述通道送到排气区域的过程中，带电粒子被中和，实现等离子体约束；
其中，所述通道的分布密度，与所在位置的等离子体分布密度相关：等离子体分布密度大的位置，通道的分布密度大，加强等离子体约束能力；等离子体分布密度小的位置，通道的分布密度小，提升气体流通量。
16.一种等离子体约束系统，设置在等离子体处理装置反应腔内的约束区域，所述约束区域位于反应腔的处理区域与排气区域之间，且位于固定基片的基座外周围与反应腔侧壁之间，其特征在于，
所述基座顶部设置有凸出基座侧壁的覆盖环，所述等离子体约束系统设置有多个连通所述处理区域和排气区域的通道，且各所述通道沿基座的径向分布在所述约束区域，使所述处理区域产生的废气经过各所述通道输送到所述排气区域；
其中，各所述通道的开口宽度与其所在位置的所述原始废气流速负相关，所述原始废气流速为在未设置所述等离子体约束系统时所述废气经过约束区域的各位置的流速；
所述约束区域包括沿所述基座的离心径向依次设置的第一约束分区、第二约束分区和第三约束分区，所述覆盖环覆盖第一约束分区的上方，未覆盖所述第二约束分区和第三约束分区的上方，且所述第二约束分区的所述原始废气流速大于第一、第三约束分区；
所述等离子体约束系统的下方设有支撑和导电接地用的接地环。
17.如权利要求16所述等离子体约束系统，其特征在于，
所述第二约束分区的通道开口宽度小于所述第一、第三约束分区。
18.一种等离子体处理装置，包括一反应腔，所述反应腔内设置有基座，基座顶部通过静电夹盘来固定基片；所述基座上方设置有将反应气体引入至反应腔内的喷淋头；所述喷淋头与基座之间为处理区域，所述处理区域被反应腔的腔壁包围；所述喷淋头处作为上电极，基座处作为下电极并施加有高频射频功率，将处理区域内的反应气体解离为等离子体，通过到达基片上表面的等离子体对基片进行处理；等离子体处理装置在反应腔下部设有排气区域，所述排气区域与外部的排气泵相连接；
其特征在于，权利要求16-17中任意一项所述的等离子体约束系统设置在所述约束区域。
19.一种等离子体约束方法，其特征在于，
等离子体处理装置的反应腔内，将权利要求16-17中任意一项所述的等离子体约束系统设置在所述约束区域；
处理区域产生的废气在经过各所述通道送到排气区域的过程中，带电粒子被中和，实现等离子体约束；
其中，所述通道的分布密度，与所在位置的等离子体分布密度相关：等离子体分布密度大的位置，通道的分布密度大，加强等离子体约束能力；等离子体分布密度小的位置，通道的分布密度小，提升气体流通量。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210121688.3A CN116614926A (zh) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | 等离子体约束系统及方法 |
| TW111135850A TWI834306B (zh) | 2022-02-09 | 2022-09-22 | 電漿約束系統及方法、電漿處理裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210121688.3A CN116614926A (zh) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | 等离子体约束系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116614926A true CN116614926A (zh) | 2023-08-18 |
Family
ID=87678791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210121688.3A Pending CN116614926A (zh) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | 等离子体约束系统及方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116614926A (zh) |
| TW (1) | TWI834306B (zh) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7780866B2 (en) * | 2006-11-15 | 2010-08-24 | Applied Materials, Inc. | Method of plasma confinement for enhancing magnetic control of plasma radial distribution |
| CN101459051B (zh) * | 2007-12-10 | 2012-08-22 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 等离子体装置排气环 |
| CN202423213U (zh) * | 2011-11-23 | 2012-09-05 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 等离子体约束装置 |
| CN105789015B (zh) * | 2014-12-26 | 2018-06-29 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 一种实现均匀排气的等离子体处理设备 |
| JP6906377B2 (ja) * | 2017-06-23 | 2021-07-21 | 東京エレクトロン株式会社 | 排気プレート及びプラズマ処理装置 |
| KR20220137989A (ko) * | 2020-02-10 | 2022-10-12 | 램 리써치 코포레이션 | 틸팅 제어를 위한 에지 플라즈마 밀도의 튜닝 가능성 (tunability) |
-
2022
- 2022-02-09 CN CN202210121688.3A patent/CN116614926A/zh active Pending
- 2022-09-22 TW TW111135850A patent/TWI834306B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI834306B (zh) | 2024-03-01 |
| TW202333187A (zh) | 2023-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101780013B1 (ko) | 전세정 챔버 및 반도체 가공 장치 | |
| KR102352699B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| CN101150909B (zh) | 等离子体约束装置 | |
| JP4901412B2 (ja) | プラズマ閉込め装置及びプラズマの閉込め方法 | |
| CN1288725C (zh) | 等离子加工装置 | |
| CN111383884B (zh) | 等离子体约束系统及方法 | |
| JP2018082149A (ja) | 酸素適合性プラズマ源 | |
| JP2008544499A (ja) | 電極面積比を調整可能な閉じ込めプラズマ | |
| JPH08279399A (ja) | プラズマ反応器の可変ｄｃバイアス制御 | |
| US20120241090A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
| US20180233329A1 (en) | Plasma etching method | |
| TWI777218B (zh) | 具有可移動環的電漿處理器 | |
| JP4212215B2 (ja) | 表面処理装置 | |
| TWM629686U (zh) | 等離子體處理裝置 | |
| CN213845214U (zh) | 一种限制环、以及等离子体处理装置 | |
| CN116614926A (zh) | 等离子体约束系统及方法 | |
| JPH07153743A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| TWI821771B (zh) | 限制環及其製作方法、以及等離子體處理裝置 | |
| CN113130282B (zh) | 一种等离子体约束结构及其制造方法、等离子体处理装置 | |
| CN112713075A (zh) | 等离子体隔离环、等离子体处理装置与基片处理方法 | |
| KR101165725B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 방법 | |
| KR20050001831A (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| KR102669651B1 (ko) | 기판 처리 장치 | |
| CN218918783U (zh) | 一种电感耦合等离子处理设备及电感耦合线圈组件 | |
| CN118263080A (zh) | 一种等离子体边缘刻蚀设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |