[发明专利]一种电感耦合等离子处理装置及其刻蚀方法

说明书

一种用于电感耦合等离子体处理装置的刻蚀方法，所述电感耦合等离子处理装置包括一反应腔，反应腔顶部包括绝缘窗和位于绝缘窗上方的电感线圈装置，其中绝缘窗中心包括一进气喷头，反应腔内还包括一基座，待处理基片位于所述基座上，所述进气喷头用于将处理气体输入反应腔中，其特征在于：所述经过进气喷头输入反应腔的处理气体包括刻蚀气体和惰性气体，其中刻蚀气体用于与待处理基片上的材料反应进行刻蚀，所述惰性气体的流量大于刻蚀气体流量的2/3。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种应用于电感耦合等离子处置装置的等离子体处理方法。

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(Inductively Coupled Plasma，ICP)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，所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，使得待处理基片的形貌发生改变，即完成刻蚀过程。

图1示出一种电感耦合型等离子体反应装置(ICP)结构示意图，ICP刻蚀设备是一种将射频电源的能量经由电感线圈，以磁场耦合的形式进入反应腔内部，从而产生等离子体并用于刻蚀的设备。电感耦合型等离子体反应装置包括真空反应腔200，真空反应腔包括由金属材料制成的大致为圆柱形的反应腔侧壁201，反应腔侧壁上设置一开口202用于容纳基片W的进出。反应腔侧壁201上方设置一绝缘窗口217，绝缘窗口217上方设置电感线圈215，射频功率源218通过射频匹配网络216将射频电压施加到电感线圈215上。

反应腔内部设置一内衬220，用以保护反应腔内壁不被等离子体腐蚀，反应腔侧壁靠近绝缘窗口的一端设置气体喷口203，还可以在绝缘窗口217的中心区域设置气体喷头103，气体喷口203用于将反应气体注入真空反应腔200内，射频功率源218的射频功率驱动电感线圈215产生较强的高频交变磁场，使得反应腔内低压的反应气体被电离产生等离子体。其中处理气体供应装置100输出可调流量比例的反应气体到中心气体喷头和边缘气体喷口203。在真空反应腔200的下游位置设置一基座210，基座210上设置静电吸盘212，静电吸盘212内部设置一静电电极213，用于产生静电吸力，以实现在工艺过程中对待处理基片W的支撑固定。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基片的表面发生多种物理和化学反应，使得基片表面的形貌发生改变，即完成刻蚀过程。一偏置射频功率源250通过射频匹配网络252将偏置射频电压施加到基座上，用于控制等离子体中带电粒子的轰击方向。真空反应腔200的下方还设置一排气泵240，用于将反应副产物排出真空反应腔，维持反应腔的真空环境。

上述结构的等离子反应腔出现基片上径向的等离子处理效果不均匀时，可以调节从处理气体供应装置100输入到边缘气体喷口203的流量或者输入到中心喷头103的流量来改善均一性。但是穿过铝制的内衬220设置的边缘气体喷口203会带来许多技术问题，具有腐蚀性的处理气体会腐蚀内衬220中的气流管道，复杂形状的气流管道以及极其细小的内径(最小处1mm)使得在这些气流管道内涂覆耐腐蚀涂层成为技术难题。另外一方面，气流管道穿过内衬220也会导致内衬控制稳定的温度更加困难，所以从反应腔侧壁供应处理气体虽然能够提高等离子处理的均匀性，但是也带来了结构复杂，制造成本高昂的问题。

发明内容