TWI790687B - 等離子體處理系統及其多段式法拉第屏蔽裝置 - Google Patents

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Abstract

一種等離子體處理系統及其多段式法拉第屏蔽裝置，包括導電環，以及多個輻射對稱佈置在導電環外周的導電瓣狀組件；每個導電瓣狀組件包括多段導電板和多個連接電容；每個導電瓣狀組件的多段導電板沿徑向間隔排列；每兩段相鄰導電板之間設置有一個連接電容；每個連接電容包括上電極板和下電極板；上電極板的下端面和\或下電極板的上端面設置有絕緣塗層；且上電極板的下端面與下電極板的上端面相接；上電極板導電連接在兩段相鄰導電板中的一段導電板上；下電極板導電連接在兩段相鄰導電板中的另一段導電板上；多個導電板位於同一平面。

Description

等離子體處理系統及其多段式法拉第屏蔽裝置
本發明是有關於一種半導體蝕刻技術領域，且特別是有關於一種等離子體處理系統及其多段式法拉第屏蔽裝置。
專利文件CN110491760A公開了一種法拉第清洗裝置及等離子體處理系統，如圖11，包括反應腔室3和射頻線圈4；所述反應腔室3的上方設置有介質窗301；所述介質窗301的中部設置有噴嘴；所述反應腔室3內設置有用於放置晶圓7的下電極6。所述等離子體處理系統還包括上述的法拉第屏蔽裝置；還所述法拉第屏蔽裝置置於所述介質窗301上。所述射頻線圈4置於所述法拉第屏蔽裝置上。
該專利將法拉第分段，之間採用電容連接，這樣使射頻在整個介質窗分佈趨於一致，這樣介質窗整個底面的清洗趨於均勻；用於解決一體式法拉第板對於腔體頂部耦合窗上外邊緣區域清洗徹底，而中部區域清洗不夠徹底的問題。
但是電容連接的存在使得法拉第結構佔用空間加大，且 上表面不平整，增大了射頻線圈的安裝難度；另外法拉第板與電容的安裝定位的難度很大；而且此處電容的介質層要求的厚度會達到低於0.1mm級別，製造成本高。
為解決上述問題，本發明提出一種等離子體處理系統及其多段式法拉第屏蔽裝置，加工成本低，安裝定位方式簡便，相比於現有的多段式法拉第屏蔽裝置，不佔用豎直方向的空間。
技術方案：本發明提出一種等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，包括導電環，以及多個輻射對稱佈置在導電環外周的導電瓣狀組件；每個所述導電瓣狀組件包括多段導電板和多個連接電容；每個所述導電瓣狀組件的多段導電板沿徑向間隔排列；每兩段相鄰導電板之間設置有一個連接電容；每個連接電容包括上電極板和下電極板；所述上電極板的下端面和\或下電極板的上端面設置有絕緣塗層；所述上電極板和下電極板均平行於所述導電板；且上電極板的下端面與下電極板的上端面相接；所述上電極板導電連接在兩段相鄰導電板中的一段導電板上；所述下電極板導電連接在兩段相鄰導電板中的另一段導電板上；多個所述導電板位於同一平面。
進一步，所述上電極板的上端面不高於導電板的上端面；所述下電極板的下端面不低於導電板的下端面。
進一步，所述上電極板與下電極板黏接固定。
進一步，所述上電極板與下電極板的側壁外緣處通過膠體黏接固定。
一種等離子體處理系統，包括上述的法拉第屏蔽裝置。
進一步，所述等離子體處理系統還包括反應腔室；所述反應腔室的上方設置有介質窗；所述法拉第屏蔽裝置置於所述介質窗上。
進一步，所述等離子體處理系統還包括射頻線圈；所述射頻線圈置於所述法拉第屏蔽裝置上。
有益效果：本發明中連接電容的上電極板及下電極板均與導電板一體加工製造，上電極板及下電極板與介質層也是一體加工，相比於現有的多段式法拉第屏蔽裝置，加工成本低；法拉第板與連接電容的安裝定位方式簡便，使得法拉第的多分段變得簡單；相比於現有的多段式法拉第屏蔽裝置，不佔用豎直方向的空間；且法拉第屏蔽裝置的上表面是位於一個平面，分段的位置和段數不再受到關聯的射頻線圈和介質窗的限制。
1:導電環
201:導電板
202:連接電容
2021:上電極板
2022:下電極板
3:反應腔室
4:射頻線圈
301:介質窗
7:晶圓
6:下電極
圖1為本發明的兩段導電板與連接電容的結構示意圖。
圖2為本發明的法拉第屏蔽裝置的俯視圖。
圖3為本發明的具有兩段導電板的法拉第屏蔽裝置的結構示意圖。
圖4為本發明的具有兩段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖。
圖5為本發明的具有三段導電板的法拉第屏蔽裝置的結構示意圖。
圖6為本發明的具有三段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖。
圖7為本發明的具有五段導電板的法拉第屏蔽裝置的結構示意圖。
圖8為本發明的具有五段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖。
圖9為現有的一體式法拉第屏蔽裝置的結構示意圖。
圖10為現有的一體式法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖。
圖11為現有的等離子處理系統的結構示意圖。
如圖1和圖2所示，本發明提出一種等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，包括導電環1，以及多個輻射對稱佈置在導電環1外周的導電瓣狀組件；每個所述導電瓣狀組件包括多段導電板201和多個連接電容202；每個所述導電瓣狀組件的多段導電板201沿徑向間隔排列；每兩段相鄰導電板201之間設置有一個連接電容202。多個所述導電板201位於同一平面。
每個連接電容202包括上電極板2021和下電極板2022； 所述上電極板2021和下電極板2022均平行於所述導電板201；且上電極板2021的下端面與下電極板2022的上端面相接。
所述上電極板2021導電連接在兩段相鄰導電板201中的一段導電板201上；所述下電極板2022導電連接在兩段相鄰導電板201中的另一段導電板201上。
上電極板2021與導電板201的加工方式是：採用銑床將金屬板的一部分銑薄至原厚度的一半或略小於一半，銑薄的部分作為上電極板2021，剩餘部分是導電板201。上述加工方式形成的上電極板2021與導電板201一體連接，加工成本低。
下電極板2022與導電板201的加工方式同理。
將所述上電極板2021的下端面和\或下電極板2022的上端面設置絕緣塗層。具體的，絕緣塗層可以採用PTFE、Y2O3等材料噴塗而成，也可以是通過陽極氧化或本色氧化形成的氧化層。絕緣塗層作為上電極板2021和下電極板2022之間的介質層。氧化層深度可控，且厚度可以做到5um~200um。
然後將上電極板2021的下端面與下電極板2022的上端面相接，則所述上電極板2021的上端面不高於導電板201的上端面；所述下電極板2022的下端面不低於導電板201的下端面。
在本實施例中，所述上電極板2021與下電極板2022黏接固定。特別是，所述上電極板2021與下電極板2022的側壁外緣處通過膠體黏接固定。
一種等離子體處理系統，包括反應腔室3和射頻線圈4； 所述反應腔室3的上方設置有介質窗301；所述介質窗301的中部設置有噴嘴；所述反應腔室3內設置有用於放置晶圓7的下電極6。
所述等離子體處理系統還包括上述的法拉第屏蔽裝置；還所述法拉第屏蔽裝置置於所述介質窗301上。所述射頻線圈4置於所述法拉第屏蔽裝置上。
圖4為本發明的具有兩段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖；圖6為本發明的具有三段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖；圖8為本發明的具有五段導電板的法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖；圖10為現有的一體式法拉第屏蔽裝置的電壓分佈坐標圖；其中遠點O為法拉第屏蔽裝置的中心，橫坐標為距離O點的距離，縱坐標為對應的電壓值。
由上圖對比可知，一體式法拉第屏蔽裝置的電壓在介質窗301的分佈集中在介質窗301邊緣，隨著導電板201的段數增多，電壓的分佈呈現趨於一致，這樣介質窗301整個底面的清洗趨於均勻。
本發明中連接電容的上電極板2021及下電極板2022均與導電板201一體加工製造，上電極板2021及下電極板2022與介質層也是一體加工，相比於現有的多段式法拉第屏蔽裝置，加工成本低；法拉第板與連接電容的安裝定位方式簡便，使得法拉第的多分段變得簡單；相比於現有的多段式法拉第屏蔽裝置，不佔用豎直方向的空間；且法拉第屏蔽裝置的上表面是位於一個平面，分段的位置和段數不再受到關聯的射頻線圈4和介質窗301 的限制。
201:導電板
2021:上電極板
2022:下電極板

Claims (7)

  1. 一種等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，包括導電環（1），以及多個輻射對稱佈置在導電環（1）外周的導電瓣狀組件；每個所述導電瓣狀組件包括多段導電板（201）和多個連接電容（202）；每個所述導電瓣狀組件的多段導電板（201）沿徑向間隔排列；每兩段相鄰導電板（201）之間設置有一個連接電容（202）；每個連接電容（202）包括上電極板（2021）和下電極板（2022）；所述上電極板（2021）的下端面和\或下電極板（2022）的上端面設置有絕緣塗層；所述上電極板（2021）和下電極板（2022）均平行於所述導電板（201）；且上電極板（2021）的下端面與下電極板（2022）的上端面相接；所述上電極板（2021）導電連接在兩段相鄰導電板（201）中的一段導電板（201）上；所述下電極板（2022）導電連接在兩段相鄰導電板（201）中的另一段導電板（201）上；多個所述導電板（201）位於同一平面。
  2. 如請求項1所述的等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，其中所述上電極板（2021）的上端面不高於導電板（201）的上端面；所述下電極板（2022）的下端面不低於導電板（201）的下端面。
  3. 如請求項1所述的等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，其中所述上電極板（2021）與下電極板（2022）黏接固定。
  4. 如請求項3所述的等離子體處理系統的多段式法拉第屏蔽裝置，其中所述上電極板（2021）與下電極板（2022）的側壁外緣處通過膠體黏接固定。
  5. 一種等離子體處理系統，包括請求項1至請求項4任意一項所述的法拉第屏蔽裝置。
  6. 如請求項5所述的等離子體處理系統，還包括反應腔室（3）；所述反應腔室（3）的上方設置有介質窗（301）；所述法拉第屏蔽裝置置於所述介質窗（301）上。
  7. 如請求項6所述的等離子體處理系統，還包括射頻線圈（4）；所述射頻線圈（4）置於所述法拉第屏蔽裝置上。
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