[发明专利]等离子体处理装置及等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种等离子体处理装置及等离子体处理的方法。

背景技术

等离子体处理装置广泛应用于集成电路的制造工艺中，如沉积、刻蚀等，其中，电感耦合型等离子体（ICP，Inductively Coupled Plasma）装置是等离子体处理装置中的主流技术之一，其原理主要是使用射频功率驱动电感耦合线圈产生较强的高频交变磁场，使得低压的反应气体被电离产生等离子体。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待处理晶圆的表面发生多种物理和化学反应，使得晶圆表面的形貌发生改变，即完成刻蚀过程；另外，上述活性离子比常规的气态反应物具有更高的活性，可以促进反应气体间的化学反应，即可以实现等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）。

图1是现有技术的一种电感耦合等离子体处理装置的截面结构示意图，包括：反应腔10；位于所述反应腔10内的晶圆载台11，用于承载和固定晶圆14；设置于反应腔10顶部的电感耦合线圈12；与电感耦合线圈12连接的电源13，用于向所述电感耦合线圈12提供射频功率。

在所述电感耦合等离子体处理装置工作时，所述电源13在开启（on）和关闭（off）之间切换，从而实现向电感耦合线圈12提供射频功率，且所述射频功率为脉冲信号，使得所述电感耦合线圈12能够产生磁场。被输入至反应腔10的反应气体被所述电感耦合线圈12产生的磁场电离，能够形成等离子体。以刻蚀工艺为例，在对所述晶圆载台11施加偏压的情况下，所述等离子体受到所述晶圆载台11的偏压影响而向晶圆14轰击，以进行刻蚀工艺。

然而，现有的电感耦合等离子体处理装置中，等离子体的分布不均匀，导致等离子处理的结果不均匀。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种等离子体处理装置及等离子体处理的方法，使所述等离子体处理装置中的等离子体分布更均匀，等离子体处理的效果更好。

为解决上述问题，本发明提供一种等离子体处理装置，包括：反应腔；位于所述反应腔内的承片台，所述承片台用于放置待处理基底；设置于所述反应腔顶部的若干呈同心分布的多个电感耦合线圈，所述电感耦合线圈用于将反应腔内的气体等离子体化，所述电感耦合线圈与所述承片台相对，所述多个电感耦合线圈中包括第一电感耦合线圈、以及位于所述第一电感耦合线圈内一圈的第二电感耦合线圈，所述第一电感耦合线圈包围所述第二电感耦合线圈；若干射频功率源，所述若干射频功率源用于分别向电感耦合线圈提供脉冲式射频信号，所述若干射频功率源中包括第一射频功率源和第二射频功率源，第一射频功率源与第一电感耦合线圈连接，第二射频功率源与第二电感耦合线圈连接；至少连接到所述第一射频功率源和第二射频功率源的控制单元，所述控制单元用于控制第一射频功率源和第二射频功率源输出的射频功率在高功率输出和低功率输出之间切换形成脉冲式射频信号，且所述低功率输出大于零，其中第一射频功率源输出第一脉冲式射频功率，第二射频功率源输出第二脉冲式射频功率，且所述控制单元使第一射频功率源和第二射频功率源输出的脉冲式射频信号独立可调。

可选的，第一脉冲式射频功率和第二脉冲式射频功率的脉冲幅度、脉冲相位、脉冲周期、脉冲占空比独立可调。

可选的，第一脉冲式射频功率和第二脉冲式射频功率之间同相或反相。

可选的，第一脉冲式射频功率和第二脉冲式射频功率之间同步或具有延迟。

可选的，当第一脉冲式射频功率和第二脉冲式射频功率之间具有延迟时，延迟时间小于所述第一脉冲式射频功率或第二脉冲式射频功率的周期。

可选的，所述电感耦合线圈的数量大于或等于2个，所述电感耦合线圈的结构为平面螺旋结构或螺旋管结构。

可选的，所述射频功率源输出的脉冲式射频信号的功率为100瓦～5000瓦，频率为50赫兹～5000千赫兹，占空比为5%～95%。

可选的，还包括：若干匹配装置，每一射频功率源通过一匹配装置与一电感耦合线圈连接；偏置射频功率源，所述偏置射频功率源与承片台连接，用于在待处理基底表面形成偏压；与所述反应腔连通的供气源，用于向所述反应腔内通入反应气体；与所述反应腔连通的排气口，用于将反应腔内多余的反应气体和反应残留物排出反应腔。