[发明专利]一种具有法拉第屏蔽装置的等离子体处理系统

说明书

本发明公开了一种具有法拉第屏蔽装置的等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括反应腔室、位于反应腔室上的法拉第屏蔽装置和进气喷嘴；所述进气喷嘴穿过法拉第屏蔽装置向反应腔室通入工艺气体；所述进气喷嘴是导电材质，且进气喷嘴与法拉第屏蔽装置导电连接。本发明通过导电材质的进气喷嘴与法拉第屏蔽装置导电连接，进行清洗工艺时，进气喷嘴投影区域的清洗工艺反应气体也发生电离，清洗工艺反应气体在介质窗下方整个区域形成电容耦合等离子体，能够对进气喷嘴周围区域的介质窗进行清洗，实现了对介质窗内壁的全方位清洗，降低等离子体处理系统的故障率。

技术领域

本发明属于半导体刻蚀技术领域，尤其涉及一种具有法拉第屏蔽装置的等离子体处理系统。

背景技术

目前Pt、Ru、Ir、NiFe、Au等非挥发性材料主要通过电感耦合等离子体（ICP）进行干法刻蚀。电感耦合等离子通常由置于等离子体处理腔室外部与电介质窗相邻的线圈产生，腔室内的工艺气体被点燃后形成等离子体。在对非挥发性材料的干法刻蚀工艺过程中，由于反应产物的蒸汽压较低，难以被真空泵抽走，导致反应产物沉积在电介质窗和其他等离子体处理腔室内壁上沉积。这不仅会产生颗粒沾污，也会导致工艺随时间漂移使工艺过程的重复性下降。

随着近年来第三代存储器——磁存储器（MRAM）的不断发展和集成度的不断提高，对金属栅极材料（如Mo、Ta等）和高k栅介质材料（如Al₂O₃、HfO₂和ZrO₂等）等新型非挥发性材料的干法刻蚀需求不断增加，解决非挥发性材料在干法刻蚀过程中产生的侧壁沉积和颗粒沾污，同时提高等离子体处理腔室的清洗工艺效率是十分必要的。

法拉第屏蔽装置置于射频线圈与电介质窗之间可以减少由射频电场诱发的离子对腔壁的侵蚀。将屏蔽功率耦合进法拉第屏蔽装置，选用合适的清洗工艺，可以实现对介质窗以及腔体内壁的清洗，避免了反应产物在介质窗以及腔体内壁沉积而造成的颗粒污染、射频不稳、工艺窗口漂移等问题。法拉第屏蔽装置中设置有向反应腔室通入工艺气体的进气喷嘴，但现有技术中的法拉第屏蔽装置无法实现对进气喷嘴的周围的介质窗的清洗，导致局部颗粒沉积，若颗粒脱落并掉落到晶圆表面，会造成晶圆表面均匀性降低和缺陷，并降低了等离子体处理系统的使用周期。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种具有法拉第屏蔽装置的等离子体处理系统，能够对进气喷嘴周围区域的介质窗进行清洗，降低等离子体处理系统的故障率。

技术方案：本发明提出一种具有法拉第屏蔽装置的等离子体处理系统，所述等离子体处理系统包括反应腔室、位于反应腔室上的法拉第屏蔽装置和进气喷嘴；所述进气喷嘴穿过法拉第屏蔽装置向反应腔室通入工艺气体；所述进气喷嘴是导电材质，且进气喷嘴与法拉第屏蔽装置导电连接。

进一步，所述进气喷嘴的进气侧连接有进气管道；所述进气喷嘴与进气管道绝缘连接。

进一步，所述法拉第屏蔽装置上设置有供进气喷嘴穿过的通孔；所述通孔的内圈与进气喷嘴导电连接；用于为所述法拉第屏蔽装置供电的导线通过进气喷嘴供电连接法拉第屏蔽装置。

进一步，所述通孔位于法拉第屏蔽装置的中心处。

进一步，所述法拉第屏蔽装置包括多个中心对称且间隔布置的瓣状组件；每个瓣状组件靠近对称中心的一端均与进气喷嘴相连。

进一步，所述等离子体处理系统还包括位于反应腔室一端的介质窗；所述介质窗的内壁位于反应腔室与法拉第屏蔽装置之间；所述进气喷嘴喷出的工艺气体穿过法拉第屏蔽装置及介质窗通入反应腔室。

进一步，所述进气喷嘴的出气端口置于介质窗内壁外侧。