TWI733401B - 具有開合法拉第元件的等離子體處理系統及其開合法拉第元件 - Google Patents

Abstract

一種具有開合法拉第元件的等離子體處理系統及其開合法拉第元件。開合法拉第元件包括法拉第層，法拉第層包括旋鈕、射頻接入塊、升降機構、多個環扇片；各環扇片均在旋鈕的帶動下能夠同步圍繞各自扇面上所設置的第一定位件旋轉，並通過第二定位件與旋鈕上的導向滑槽的導向連接而限制旋轉幅度在第一極限位置、第二極限位置之間；當各環扇片處於第一極限位置時法拉第層處於閉合狀態；當各環扇片處於第二極限位置時法拉第層處於打開狀態，此時旋鈕內側中心區域完全暴露；因此本發明通過控制法拉第層的開、合來配合刻蝕和清洗工藝。

Description

具有開合法拉第元件的等離子體處理系統及其開合法拉第元 件

本發明關於一種等離子體處理系統，尤指一種具有開合法拉第清洗元件的等離子體處理系統，屬於半導體積體電路製造技術領域。

在半導體積體電路製造工藝中，刻蝕是其中最為重要的一道工序，其中等離子體刻蝕是常用的刻蝕方式之一，通常刻蝕發生在真空反應腔室內，通常真空反應腔室內包括靜電吸附卡盤，用於承載吸附晶圓、射頻負載及冷卻晶圓等作用，目前在對半導體器件等的製作過程中，通常將靜電吸附卡盤放置在真空的處理腔室中部的基座上，晶圓位於靜電吸附卡盤的上表面，在基座頂部的電極中施加射頻，使在處理腔室內形成引入的反應氣體的等離子體對晶圓進行加工處理。

目前在進行一些非揮發性金屬材料的刻蝕過程中，等離子體在偏壓的作用下加速達到金屬材料表面，從刻蝕材料表面濺射出的金屬顆粒會附著在腔體內所有暴露的表面上，包括腔體內壁及腔體頂部的耦合窗，造成污染，為了解決污染，需要在腔室內部通入清洗氣體，並在頂部載入射頻功率對清洗氣體進行電離，帶走這些污染顆粒，整個清洗過程中，由於腔體是接地的，且頂部耦合窗為絕緣材質，所以清洗過程中頂部射頻載入射頻功率激發等離子體，活性的等離子體會清洗接地的腔體，但對耦合窗清洗效果幾乎沒有，隨著時間 的推移污染物疊加更加嚴重，出現沉積物脫落污染晶圓的現象。

為了徹底清潔耦合窗，可以採用法拉第層。法拉第層用於等離子體處理腔室中可以減少等離子體對腔體材料的侵蝕，但仍有部分等離子體可以穿過法拉第層間的狹縫而污染耦合窗。法拉第層置於射頻線圈與耦合窗之間可以減少由射頻電場誘發的離子對腔壁的侵蝕。這種屏蔽可以是接地的也可以是浮動的。當法拉第屏蔽接地時，由於電容耦合減少使射頻電場強度降低，導致引發等離子體放電變得非常困難。當等離子體為浮動設計時，不會過度妨礙等離子體的激發，但對於防止等離子體侵蝕腔體不是十分有效。

本發明針對先前技術的不足，提供一種開合法拉第元件，其配裝在等離子體處理系統的耦合窗外，清洗時，構成該開合法拉第元件的各環扇片處於閉合狀態，能夠覆蓋耦合窗正與等離子體接觸的區域，此時各環扇片的內圓弧面處於同心圓a上，而各環扇片的外圓弧面則處於同心圓b上；而刻蝕時，構成該開合法拉第元件的各環扇片處於打開狀態，能夠將位於開合法拉第元件上的中部線圈完全暴露，此時各環扇片的第一截面均能夠與最大打開內切圓相切，最大打開內切圓的直徑大於中部線圈的外徑。由此可知，本發明該開合法拉第元件，可以有效地避免對晶圓刻蝕造成的不良影響，而對耦合窗清洗時，又能夠利用法拉第層來實現耦合窗的徹底清洗。

為實現上述的技術方案，本發明將採取如下的技術方案：一種開合法拉第元件，包括法拉第層，該法拉第層包括旋鈕、射頻接入塊、驅動射頻接入塊移動的升降機構、多個均布在O軸外側並呈分體設置的環扇片；其中：該旋鈕，整體呈圓環狀，可旋轉地同心設置在O軸外側，並沿著旋鈕的環面等距設置有數量與環扇片數量匹配的導向滑槽； 每一塊環扇片均包括內圓弧面、外圓弧面以及將內圓弧面、外圓弧面的同側分別連接的第一側型面、第二側型面；同時，每一塊環扇片均在靠近外圓弧面的扇面上分別設置有兩根定位件；該兩根定位件分別為第一定位件和第二定位件；各環扇片均在旋鈕的帶動下能夠同步圍繞各自扇面上所設置的第一定位件旋轉，並通過第二定位件與旋鈕上的導向滑槽的導向連接而限制旋轉幅度在第一極限位置和第二極限位置之間；當各環扇片處於第一極限位置時，法拉第層處於閉合狀態，此時各環扇片的內圓弧面處於O軸外側的同心圓a的圓周上並等距佈置，而各環扇片的外圓弧面則處於O軸外側的同心圓b的圓周上並等距佈置，且同心圓a的內徑小於同心圓b的內徑；當各環扇片處於第二極限位置時，法拉第層處於打開狀態，此時各環扇片的第一側型面能夠與最大打開內切圓相切，旋鈕內側與最大打開內切圓對應的區域完全暴露；射頻接入塊與升降機構的動力輸出端連接；在升降機構的動力驅動下，射頻接入塊能夠朝向法拉第層移動，以與處於閉合狀態的法拉第層的各環扇片的內圓弧面導電連接，或者背離法拉第層移動，以與處於打開狀態的法拉第層分離。

進一步地，該導向滑槽為條形槽。

進一步地，該條形槽傾斜設置。

進一步地，該第一側型面和第二側型面均為平直型面；或者該第一側型面為外凸弧形型面、而第二側型面則為內凹弧形型面。

進一步地，該升降機構包括氣缸、氣缸轉接板以及氣缸轉接絕緣桿；氣缸的動力輸出端依次通過氣缸轉接板、氣缸轉接絕緣桿與射頻接入塊固定。

進一步地，該第一定位件和該第二定位件均為銷釘。

本發明的另一個技術目的是提供一種具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，包括耦合窗，耦合窗外側設置有如上所述之開合法拉第元件；各環扇片均通過各自扇面上所設置的第一定位件與耦合窗定位連接；耦合窗在與旋鈕的外緣對應的位置處設置旋轉定位面；旋鈕能夠通過旋轉定位面的定位而圍繞O軸旋轉。

進一步地，開合法拉第元件外側設置有線圈結構，包括中部線圈；中部線圈正投影在旋鈕的內側區域，且中部線圈的外徑不大於最大打開內切圓的直徑；當各環扇片處於第一極限位置時，處於閉合狀態的各環扇片的內圓弧面通過射頻接入塊與法拉第射頻電源連接；當各環扇片處於第二極限位置時，中部線圈完全暴露在耦合窗表面；中部線圈、邊緣線圈均與線圈射頻電源連接。

進一步地，該線圈結構還包括相對於中部線圈獨立設置的邊緣線圈；邊緣線圈能夠正投影在旋鈕的內側區域；當各環扇片處於第二極限位置時，中部線圈、邊緣線圈均完全暴露在耦合窗表面；中部線圈、邊緣線圈均與線圈射頻電源連接。

進一步地，該第一定位件為第一銷釘；耦合窗在與各環扇片上的第一銷釘對應的位置處均設置有銷孔；各環扇片通過各自扇面上所設置的第一銷釘與耦合窗上的各銷孔一一對應配合連接；該耦合窗沿中部位置處設置中部固定孔；中部固定孔配裝有陶瓷進氣嘴，該陶瓷進氣嘴的出氣部位配裝噴嘴。

進一步地，還包括反應腔室；反應腔室的上端敞口設置；且反應腔 室的敞口端密封連接有腔蓋；腔蓋的中部位置設置有與耦合窗匹配的視窗；反應腔室內設置基座；該基座頂部與偏置電極固定連接，偏置電極與噴嘴正對，且偏置電極頂面吸附有晶圓；該反應腔室頂部固定有屏蔽盒，該屏蔽盒截面呈U形結構，該屏蔽盒與腔蓋之間密封連接；射頻接入塊、升降機構均設置在屏蔽盒中；升降機構的一端與屏蔽盒的頂部固定，升降機構的另一端則與射頻接入塊固定。

本發明的再一個發明目的是提供一種基於具有開合法拉第元件的等離子體處理系統的方法，包括兩個工序，分別為耦合窗清洗工序和晶圓刻蝕工序，其中，該晶圓刻蝕工序的具體步驟為：1.1)將晶圓放進反應腔室內偏置電極上方；1.2)氣缸上行，將射頻接入塊與法拉第層分離；1.3)旋轉旋鈕，使得法拉第層打開，直至第二極限位置；此時，構成法拉第層的各環扇片的第一側型面能夠與最大打開內切圓相切，與最大打開內切圓正對的中部線圈直接與耦合窗正對；1.4)通過陶瓷進氣嘴向反應腔室通入工藝氣體；給中部線圈通入滿足需求的射頻電源；1.5)在晶圓表面作等離子刻蝕；1.6)刻蝕工藝結束，停止向反應腔室通入工藝氣體以及停止向中部線圈通電，並對反應腔室作抽真空處理；該耦合窗清洗工序的具體步驟為：2.1)將襯底片置於反應腔室內偏置電極上方；2.2)旋轉旋鈕，使得法拉第層處於閉合狀態，此時各環扇片的內圓 弧面處於O軸外側的同心圓a的圓周上，而各環扇片的外圓弧面則處於O軸外側的同心圓b的圓周上；2.3)氣缸下行，將射頻接入塊壓緊處於閉合狀態的法拉第層的各環扇片緊靠著內圓弧面的部位，使得射頻接入塊與各環扇片導電連接；2.4)通過陶瓷進氣嘴向反應腔室通入清洗氣體；2.5)通過射頻接入塊給法拉第層通入滿足需求的射頻電源；2.6)清洗完成，停止向反應腔室通入清洗氣體以及停止向法拉第層通電，並對反應腔室作抽真空處理。

根據上述的技術方案，相對於現有技術，本發明具有如下的有益效果：本發明該開合法拉第元件，配裝在等離子體處理系統的耦合窗外，清洗時，構成該開合法拉第元件的各環扇片處於閉合狀態，能夠覆蓋耦合窗正與等離子體接觸的區域，此時各環扇片的內圓弧面處於同心圓a上，而各環扇片的外圓弧面則處於同心圓b上；而刻蝕時，構成該開合法拉第元件的各環扇片處於打開狀態，能夠將位於開合法拉第元件上的中部線圈完全暴露，此時各環扇片的第一截面均能夠與最大打開內切圓相切，最大打開內切圓的直徑大於中部線圈的外徑。由此可知，本發明該開合法拉第元件，可以有效地避免對晶圓刻蝕造成的不良影響，而對耦合窗清洗時，又能夠利用法拉第層來實現耦合窗的徹底清洗。即本發明有利於解決傳統的法拉第屏蔽單元導致的射頻電場強度降低的問題，有利於對耦合窗進行清潔，也不會影響射頻電場的強度，方便進行操作。

1:反應腔室

2:支撐臂

3:基座

4:偏置電極

5:晶圓

6:腔蓋

7:耦合窗

7-1:耦合窗的中部固定孔

8:旋轉定位面

9:進氣噴嘴

10:旋鈕

11:導向滑槽

12:第一銷釘

13:第二銷釘

14:開合法拉第元件

14-1:環扇片

14-1a:環扇片的第一側型面

14-1b:環扇片的內圓弧面

14-1c:環扇片的第二側型面

14-1d:環扇片的外圓弧面

15:銷孔

16:陶瓷進氣嘴

17:立體式線圈

18:屏蔽盒

19:氣缸

20:氣缸轉接板

21:氣缸轉接絕緣桿

22:射頻接入塊

23:切換盒

24:功率分配盒

第1圖為一種具有開合法拉第元件的等離子體處理系統。

第2圖為第1圖中耦合窗的結構示意圖。

第3圖為第1圖中開合法拉第元件處於閉合狀態時的一種結構示意圖。

第4圖為第3圖中開合法拉第元件處於打開狀態時的結構示意圖。

第5圖為第3圖中扇形片的結構示意圖。

第6圖為本發明基於具有開合法拉第元件的等離子體處理系統的方法的流程圖。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對佈置、運算式和數值不限制本發明的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，該技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裏示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

為了便於描述，在這裏可以使用空間相對術語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構造上方”或 “在其他器件或構造之上”的器件之後將被定位為“在其他器件或構造下方”或“在其他器件或構造之下”。因而，示例性術語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)。

本發明公開了一種開合法拉第元件14，包括法拉第層，如第1圖至第5圖所示，該法拉第層包括旋鈕10、射頻接入塊22、驅動射頻接入塊22移動的升降機構、多個均布在O軸外側並呈分體設置的環扇片14-1；扇形片材料較佳為銅或鋁，其中：該旋鈕10，整體呈圓環狀，可旋轉地同心設置在O軸外側，並沿著旋鈕10的環面等距設置有數量與環扇片14-1數量匹配的導向滑槽11；附圖中，導向滑槽11在旋鈕10的環面圍繞O軸呈中心對稱均勻分佈，其中心線與法拉第層打開的最大打開內切圓相切。旋鈕10的材料較佳為絕緣材料ULTEM-1000，旋鈕10的旋轉中心為耦合窗7的中心軸O軸，其旋轉定位面8為耦合窗7邊緣所設置的旋轉定位面8，旋鈕10的動力來源可以使手動，也可以是外加電極驅動或者外加旋轉氣缸19驅動，本發明不做描述

每一塊環扇片14-1均包括內圓弧面14-1b、外圓弧面14-1d以及將內圓弧面14-1b、外圓弧面14-1d的同側分別連接的第一側型面14-1a、第二側型面14-1c；為構成不同形狀的法拉第層，可以採用不同形狀的環扇片14-1，即本發明第一側型面14-1a和第二側型面14-1c可以如第5圖所示的形狀，即第一側型面14-1a為外凸弧形型面、而第二側型面14-1c則為內凹弧形型面，也可以均為平直型面。同時，每一塊環扇片14-1均在靠近外圓弧面14-1d的扇面上分別設置有兩根定位件；該兩根定位件分別為第一定位件和第二定位件；第一定位件和第二定位件均為銷釘，則第一定位件和第二定位件對應為第一銷釘12和第二銷釘13。

各環扇片14-1均在旋鈕10的帶動下能夠同步圍繞各自扇面上所設置的第一定位件旋轉，並通過第二定位件與旋鈕10上的導向滑槽11的導向連接而限 制旋轉幅度在第一極限位置、第二極限位置之間；本發明中，該導向滑槽11為條形槽，且該條形槽傾斜設置。

當各環扇片14-1處於第一極限位置時，法拉第層處於閉合狀態，此時各環扇片14-1的內圓弧面14-1b處於O軸外側的同心圓a的圓周上並等距佈置，而各環扇片14-1的外圓弧面14-1d則處於O軸外側的同心圓b的圓周上並等距佈置，且同心圓a的內徑小於同心圓b的內徑；當各環扇片14-1處於第二極限位置時，法拉第層處於打開狀態，此時各環扇片14-1的第一側型面14-1a能夠與最大打開內切圓相切，旋鈕10內側與最大打開內切圓對應的區域完全暴露；射頻接入塊22與升降機構的動力輸出端連接；本發明中，該升降機構包括氣缸19、氣缸轉接板20以及氣缸轉接絕緣桿21；氣缸的動力輸出端依次通過氣缸轉接板20、氣缸轉接絕緣桿21與射頻接入塊22固定。

在升降機構的動力驅動下，射頻接入塊22能夠朝向法拉第層移動，以與處於閉合狀態的法拉第層的各環扇片14-1的內圓弧面14-1b導電連接，或者背離法拉第層移動，以與處於打開狀態的法拉第層分離。

將上述的開合法拉第元件14應用於等離子體處理系統，則所得的具有開合法拉第元件14的等離子體處理系統，包括耦合窗7，本發明中，耦合窗7的材質一般為陶瓷，位於反應腔室1和腔蓋6的正上方，中部通過所設置的中部固定孔安裝有進氣噴嘴9，該陶瓷進氣嘴16的出氣部位配裝噴嘴，為腔室中的工藝過程提供工藝氣體/清洗氣體，反應腔室1內有偏置電極4及位於偏置電極4正上方的晶圓5；耦合窗7上方安裝有線圈結構，該線圈為立體式線圈17，立體式線圈17包括中心線圈和邊緣線圈兩個相互獨立的部分，中心線圈和邊緣線圈均為兩個單立體線圈耦合而成，每個單立體線圈高度上2層、3層甚至是更多層，在平面上為2圈、3圈甚至是更多圈，兩個單立體線圈的一端連接到一起與外部射頻 裝置相連，另外一端也連接到一起接地；上述的開合法拉第元件14位於耦合窗7與立體式線圈17的中間層。此時，各環扇片14-1均通過各自扇面上所設置的第一定位件與耦合窗7定位連接；耦合窗7在與旋鈕10的外緣對應的位置處設置旋轉定位面8；旋鈕10能夠通過旋轉定位面8的定位而圍繞O軸旋轉。立體式線圈17正投影在旋鈕10的內側區域，且立體式線圈17的外徑不大於最大打開內切圓的直徑；即：中部線圈、邊緣線圈均能夠正投影在旋鈕10的外側區域，且邊緣線圈的外徑不大於最大打開內切圓的直徑。

當各環扇片14-1處於第一極限位置時，處於閉合狀態的各環扇片14-1的內圓弧面14-1b通過射頻接入塊22與法拉第射頻電源連接；當各環扇片14-1處於第二極限位置時，立體式線圈17完全暴露在耦合窗7表面；中部線圈、邊緣線圈均與線圈射頻電源連接。

該第一定位件為第一銷釘12；耦合窗7在與各環扇片14-1上的第一銷釘12對應的位置處均設置有銷孔15；各環扇片14-1通過各自扇面上所設置的第一銷釘12與耦合窗7上的各銷孔15一一對應配合連接；進一步地，還包括反應腔室1；反應腔室1的上端敞口設置；且反應腔室1的敞口端密封連接有腔蓋6；腔蓋6的中部位置設置有與耦合窗7匹配的視窗；反應腔室1內設置基座3；該基座3頂部與偏置電極4固定連接，偏置電極4與噴嘴正對，且偏置電極4頂面吸附有晶圓5；耦合窗7上部的開合法拉第元件14與中部線圈之間採用絕緣件絕緣，整個上射頻屏蔽由屏蔽盒18屏蔽，同時開合法拉第元件14射頻接入的射頻接入塊22、升降機構也分別固定於屏蔽盒18之內，升降機構的一端與屏蔽盒18的頂部固定，另一端則與射頻接入塊22固定。升降機構包括氣缸、氣缸轉接板20、氣缸轉接絕緣桿21，氣缸轉接板20材料較佳316L不銹鋼，氣缸轉接絕緣桿21材料較 佳ULTEM-1000，其提供氣缸轉接板20與射頻接入塊22之間的絕緣支撐的同時為中部陶瓷進氣留有足夠空間，射頻接入塊22材料較佳為銅或鋁，射頻接入塊22與射頻相連接。

本發明的再一個發明目的是提供一種基於具有開合法拉第元件14的等離子體處理系統的方法，如第6圖所示，包括兩個工序，分別為耦合窗7清洗工序和晶圓5刻蝕工序，其中，

該晶圓5刻蝕工序的具體步驟為：

1.1)將晶圓5放進反應腔室1內偏置電極4上方；

1.2)氣缸上行，將射頻接入塊22與法拉第層分離；

1.3)旋轉旋鈕10，使得法拉第層打開，直至第二極限位置；此時，構成法拉第層的各環扇片14-1的第一側型面14-1a能夠與最大打開內切圓相切，與最大打開內切圓正對的中部線圈直接與耦合窗7正對；

1.4)通過陶瓷進氣嘴16向反應腔室1通入工藝氣體；給中部線圈通入滿足需求的射頻電源；

1.5)在晶圓5表面作等離子刻蝕；

1.6)刻蝕工藝結束，停止向反應腔室1通入工藝氣體以及停止向中部線圈通電，並對反應腔室1作抽真空處理； 晶圓5刻蝕工序結束時，法拉第層處於打開狀態。

晶圓5刻蝕工序後，需要進行耦合窗7清洗工序時，該耦合窗7清洗工序的具體步驟為：

2.1)將襯底片置於反應腔室1內偏置電極4上方；

2.2)旋鈕10通過耦合窗7上的旋轉定位面8的定位，圍繞O軸順時針旋轉，旋鈕10上的導向滑槽11帶動環扇片14-1的第二銷釘13旋轉，第二銷釘13控制著環扇片14-1圍繞第一銷釘12旋轉，第一銷釘12與耦合窗7上的銷孔15配合轉 動，最終實現法拉第層處於閉合狀態，此時各環扇片14-1的內圓弧面14-1b處於O軸外側的同心圓a的圓周上，而各環扇片14-1的外圓弧面14-1d則處於O軸外側的同心圓b的圓周上；

2.3)氣缸下行，通過氣缸轉接板20和氣缸轉接絕緣桿21帶動著射頻接入塊22下行，並最終使得射頻接入塊22壓緊每個環扇片14-1，即可將射頻接入塊22壓緊處於閉合狀態的法拉第層的各環扇片14-1緊靠著內圓弧面14-1b的部位，使得射頻接入塊22與各環扇片14-1導電連接；

2.4)通過陶瓷進氣嘴16向反應腔室1通入清洗氣體；

2.5)通過射頻接入塊22給法拉第層通入滿足需求的射頻電源；

2.6)清洗一段時間後，當相鄰兩環扇片14-1之間存在間隙時，需要推動法拉第層旋轉，旋轉角度至少能夠使得旋轉後的環扇片14-1能夠覆蓋旋轉前相鄰兩片環扇片14-1之間的狹縫，然後維持這一狀態繼續進行清洗一段時間，通過這一步驟，可以較好地完成耦合窗7清洗；反之，當相鄰兩環扇片14-1之間無間隙，完全覆蓋耦合窗7與等離子體接觸的區域，則無需推動法拉第層旋轉。

2.7)清洗完成，停止向反應腔室1通入清洗氣體以及停止向法拉第層通電，並對反應腔室1作抽真空處理。

當清洗工藝結束時，氣缸上行，通過氣缸轉接板20和氣缸轉接絕緣桿21帶動著射頻接入塊22上行，射頻接入塊22與每個環扇片14-1分離，旋鈕10通過耦合窗7上的旋轉定位面8的定位圍繞O軸逆時針旋轉，旋鈕10上的導向滑槽11帶動環扇片14-1的第二銷釘13旋轉，第二銷釘13控制著環扇片14-1圍繞第一銷釘12旋轉，第一銷釘12與耦合窗7的銷孔15的配合轉動，最終實現法拉第層處於打開狀態，對中部線圈沒有任何遮擋，即中部線圈完全暴露至耦合窗7，可以開始刻蝕工藝。

本發明該開合法拉第元件14可以全覆蓋，或者部分覆蓋耦合窗7與等 離子體接觸的區域，保證了清洗的全覆蓋，通過控制法拉第層的開、合分別配合刻蝕和清洗工藝，實現了腔室尤其是耦合窗7的徹底清洗，同時開合法拉第層在打開狀態時，對激勵射頻線圈沒有任何遮擋，即開合法拉第層的存在不會對線圈的激勵有任何影響，不會削弱線圈耦合的電場強度，從而不會對刻蝕工藝有任何影響。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1:反應腔室

2:支撐臂

3:基座

4:偏置電極

5:晶圓

6:腔蓋

7:耦合窗

8:旋轉定位面

9:進氣噴嘴

10:旋鈕

13:第二銷釘

14:開合法拉第元件

16:陶瓷進氣嘴

17:立體式線圈

18:屏蔽盒

19:氣缸

20:氣缸轉接板

21:氣缸轉接絕緣桿

22:射頻接入塊

23:切換盒

24:功率分配盒

Claims (12)

1. 一種開合法拉第元件，包括法拉第層，該法拉第層包括旋鈕、射頻接入塊、驅動該射頻接入塊移動的升降機構、多個均布在O軸外側並呈分體設置的環扇片；其中：該旋鈕整體呈圓環狀，可旋轉地同心設置在該O軸外側，並沿著該旋鈕的環面等距設置有數量與該環扇片數量匹配的導向滑槽；每一塊環扇片均包括內圓弧面、外圓弧面以及將該內圓弧面、該外圓弧面的同側分別連接的第一側型面、第二側型面；同時，每一塊環扇片均在靠近該外圓弧面的扇面上分別設置有兩根定位件；該兩根定位件分別為第一定位件和第二定位件；各該環扇片均在該旋鈕的帶動下能夠同步圍繞各自扇面上所設置的該第一定位件旋轉，並通過該第二定位件與該旋鈕上的導向滑槽的導向連接而限制旋轉幅度在第一極限位置和第二極限位置之間；當各該環扇片處於該第一極限位置時，該法拉第層處於閉合狀態，各該環扇片的該內圓弧面處於該O軸外側的同心圓a的圓周上並等距佈置，而各該環扇片的該外圓弧面則處於該O軸外側的同心圓b的圓周上並等距佈置，且該同心圓a的內徑小於該同心圓b的內徑；當各該環扇片處於該第二極限位置時，該法拉第層處於打開狀態，各該環扇片的第一側型面能夠與最大打開內切圓相切，該旋鈕內側與該最大打開內切圓對應的區域完全暴露；該射頻接入塊與該升降機構的動力輸出端連接；以及在該升降機構的動力驅動下，該射頻接入塊能夠朝向該法拉第層移動，以與處於閉合狀態的該法拉第層的各該環扇片的該內圓弧面導電連接，或者背離該法拉第層移動，以與處於打開狀態的該法拉第層分離。
2. 如請求項1所述之開合法拉第元件，其中該導向滑槽為條形槽。
3. 如請求項2所述之開合法拉第元件，其中該條形槽傾斜設置。
4. 如請求項1所述之開合法拉第元件，其中該第一側型面和該第二側型面均為平直型面；或者該第一側型面為外凸弧形型面，而該第二側型面則為內凹弧形型面。
5. 如請求項1所述之開合法拉第元件，其中該升降機構包括氣缸、氣缸轉接板以及氣缸轉接絕緣桿；該氣缸的動力輸出端依次通過該氣缸轉接板、該氣缸轉接絕緣桿與該射頻接入塊固定。
6. 如請求項1所述之開合法拉第元件，其中該第一定位件和該第二定位件均為銷釘。
7. 一種具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，包括耦合窗，該耦合窗外側設置有如請求項1所述之開合法拉第元件；各該環扇片均通過各自扇面上所設置的該第一定位件與該耦合窗定位連接；該耦合窗在與該旋鈕的外緣對應的位置處設置旋轉定位面；該旋鈕能夠通過該旋轉定位面的定位而圍繞該O軸旋轉。
8. 如請求項7所述之具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，其中該開合法拉第元件外側設置有線圈結構，包括中部線圈；該中部線圈正投影在該旋鈕的內側區域，且該中部線圈的外徑不大於該最大打開內切圓的直徑；當各該環扇片處於該第一極限位置時，處於閉合狀態的各該環扇片的該內圓弧面通過該射頻接入塊與法拉第射頻電源連接；當各該環扇片處於該第二極限位置時，該中部線圈完全暴露在該耦合窗表面；該中部線圈、邊緣線圈均與線圈射頻電源連接。
9. 如請求項8所述之具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，其中該線圈結構更包括相對於該中部線圈獨立設置的該邊緣線圈；該邊緣線 圈能夠正投影在該旋鈕的該內側區域；當各該環扇片處於該第二極限位置時，該中部線圈、該邊緣線圈均完全暴露在該耦合窗表面；該中部線圈、該邊緣線圈均與該線圈射頻電源連接。
10. 如請求項7所述之具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，其中該第一定位件為第一銷釘；該耦合窗在與各該環扇片上的該第一銷釘對應的位置處均設置有銷孔；各該環扇片通過各自扇面上所設置的該第一銷釘與該耦合窗上的各該銷孔一一對應配合連接；該耦合窗沿中部位置處設置中部固定孔；該中部固定孔配裝有陶瓷進氣嘴，該陶瓷進氣嘴的出氣部位配裝噴嘴。
11. 如請求項7所述之具有開合法拉第元件的等離子體處理系統，更包括反應腔室；該反應腔室的上端敞口設置；且該反應腔室的敞口端密封連接有腔蓋；該腔蓋的中部位置設置有與該耦合窗匹配的視窗；該反應腔室內設置基座；該基座頂部與偏置電極固定連接，該偏置電極與噴嘴正對，且該偏置電極頂面吸附有晶圓；該反應腔室頂部固定有屏蔽盒，該屏蔽盒截面呈U形結構，該屏蔽盒與該腔蓋之間密封連接；該射頻接入塊、該升降機構均設置在該屏蔽盒中；該升降機構的一端與該屏蔽盒的頂部固定，該升降機構的另一端則與該射頻接入塊固定。
12. 一種基於具有開合法拉第元件的等離子體處理系統的方法，包括兩個工序，分別為耦合窗清洗工序和晶圓刻蝕工序，其中：該晶圓刻蝕工序的具體步驟為：1.1)將晶圓放進反應腔室內偏置電極上方；1.2)氣缸上行，將射頻接入塊與法拉第層分離；1.3)旋轉旋鈕，使得該法拉第層打開，直至第二極限位置；構成該法拉第層的各環扇片的第一側型面能夠與最大打開內切 圓相切，與該最大打開內切圓正對的中部線圈直接與耦合窗正對；1.4)通過陶瓷進氣嘴向該反應腔室通入工藝氣體；給該中部線圈通入滿足需求的射頻電源；1.5)在該晶圓表面作等離子刻蝕；1.6)刻蝕工藝結束，停止向該反應腔室通入工藝氣體以及停止向該中部線圈通電，並對該反應腔室作抽真空處理；該耦合窗清洗工序的具體步驟為：2.1)將襯底片置於該反應腔室內偏置電極上方；2.2)旋轉旋鈕，使得該法拉第層處於閉合狀態，此時該法拉第層的各該環扇片的內圓弧面處於O軸外側的同心圓a的圓周上，而各該環扇片的外圓弧面則處於該O軸外側的同心圓b的圓周上；2.3)氣缸下行，將該射頻接入塊壓緊處於閉合狀態的該法拉第層的各該環扇片緊靠著該內圓弧面的部位，使得該射頻接入塊與各該環扇片導電連接；2.4)通過陶瓷進氣嘴向該反應腔室通入清洗氣體；2.5)通過該射頻接入塊給該法拉第層通入滿足需求的射頻電源；2.6)清洗完成，停止向該反應腔室通入清洗氣體以及停止向該法拉第層通電，並對該反應腔室作抽真空處理。

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