[发明专利]一种电感耦合等离子处理器

说明书

一种用于电感耦合等离子处理器的光学探测系统，本发明将光学探测系统集成到位于反应腔顶部绝缘材料窗中心的气体喷头中，在保证气体均匀分布的同时，还能探测位于中心区域的刻蚀数据。通过凹陷开口、下层镀膜等方法保证了透明进气片能够长期稳定运行，倾斜的透明进气片可以减少透明进气片上产生的反射光对光学探测系统的干扰，保证测量数据的精确。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种电感耦合等离子处理器中的气体喷头。

背景技术

等离子处理器被广泛应用在半导体工业内，用来对待处理基片进行高精度的加工如等离子刻蚀、化学气相沉积（CVD）等。其中电感耦合等离子处理器（ICP）因其能够获得高浓度的等离子而被广泛应用在硅刻蚀领域。传统的电感耦合等离子处理器如图1所示，包括一个反应腔100，反应腔100内下方包括基座120，基座内的电极通过匹配器50与射频电源40相联通。基座上包括静电夹盘121，待处理基片122固定在静电夹盘121上，边缘环105围绕静电夹盘和基片通过对基片边缘区域电场、气流或者温度的调节改善边缘处理效果。反应腔顶部包括一个绝缘材料窗30，绝缘材料窗30上方包括电感线圈70，电感线圈通过匹配器80连接到高频射频电源60。电感线圈产生的电磁场被送入反应腔内形成等离子体。绝缘窗中心包括一个气体喷头90向反应腔内不同区域均匀的喷入反应气体，气体喷头90通过至少一个阀门连接到外部反应气体气源110。在等离子刻蚀过程中需要利用光学干涉的方法实时监测下方刻蚀进度，和等离子分布状态。但是由于反应腔正中间被气体喷头占据，光学探头114只能设置在一侧，虽然也能获得光学数据，但是无法实现对中心区域的监测还是会导致问题的发生。由于刻蚀速率在基片表面分布不均，所以当探头114将光学信号传递给信号处理器112并判断目标厚度的材料层已经完成刻蚀时，中心区域可能早已经刻过头了，与之相反也可能是还未刻蚀完。

所以业内需要一种新的光学探测装置，能够探测基片中心区域的光学信号并获得基片中心区域的刻蚀速度参数。

发明内容

本发明解决的问题是在电感耦合等离子处理器中，将光学探测装置集成到位于反应腔顶部中心的气体喷头上，本发明提供了一种电感耦合等离子处理器，包括：一反应腔体围绕构成气密空间，反应腔体包括：反应腔体侧壁以及位于反应腔体内的一基座，基座上方包括固定有静电夹盘用于固定待处理基片，反应腔体顶部包括一个绝缘材料窗，电感线圈设置在绝缘材料窗上方，一个气体喷头设置在绝缘材料窗下表面中心区域，向反应腔内均匀的喷入反应气体，其特征在于所述气体喷头包括气体扩散腔和位于气体扩散腔顶部的顶盖，所述顶盖上包括一个反应气体进气口和一个光学发射和接收装置，

所述气体扩散腔侧壁和底面包括多个气体通道，气体扩散腔底面还包括一个向上凹陷的开口，开口上方包括一透明进气片，透明进气片上包括至少一气体通道，所述气体扩散腔内的气体通过所述透明进气片上的气体通道向下喷入反应腔。其中光学发生和接收装置发出的光线穿过所述透明进气片向下到达基片。气体扩散腔可以由不透明的氧化铝制成，所述透明进气片有氧化硅制成。

其中气体通道的宽度小于5mm，以防止等离子体进入气体扩散腔中。

透明进气片倾斜设置与水平面的夹角大于2度小于10度，以减少在透明进气片上反射进入光学发射和接收装置的光线。

透明进气片下表面覆盖有一层耐等离子腐蚀材料层，所述耐等离子腐蚀材料层厚度小于50um，以增加透明进气片的耐腐蚀性能，还能足够的光线能够穿过。

向上凹陷的开口深度大于5mm，较佳的选用大于10mm，以保证只有少量等离子能扩散到达透明进气片的下表面，减少腐蚀。

所述向上凹陷的开口宽度大于7mm，以保证光学发射和接收装置的光线能够照射到足够的面积。

附图说明

图1是现有技术等离子处理器示意图；

图2是本发明加气体喷头构示意图。