一種電感耦合等離子反應器的製造方法與工藝

2023-06-14 05:46:27 1

本發明涉及半導體製造技術領域，尤其涉及一種電感耦合等離子反應器的鐵芯結構。

背景技術：
如圖1a所示，傳統電感耦合等離子處理裝置包括一個反應腔100，反應腔內包括一個基座20，基座內包括下電極。基座上方包括靜電夾盤，待處理的基片設置在靜電夾盤上。一個具有較低頻率(如2Mhz～400Khz)的偏置射頻電源35通過一個匹配器連接到基座20內的下電極。基座外側周圍包括排氣通道以維持等離子處理裝置內的低氣壓。反應腔頂部還包括一個絕緣材料窗110，絕緣材料窗上方包括電感線圈140，電感線圈在絕緣材料窗上方至少環繞構成一匝線圈。其中電感線圈140通過一個匹配電路連接到一個射頻電源，射頻電源向電感線圈供電時電感線圈產生的射頻電磁場穿過絕緣材料窗進入反應腔內的處理空間，解離進氣裝置通入反應腔的反應氣體，形成等離子體，這些等離子體進一步對下方的基片進行等離子處理。射頻電磁場除了向反應腔方向傳播也會有很大部分能量向四周傳播造成能量的浪費，同時也造成對其它部件的幹擾。為了解決這一問題，如圖1所示現有技術提出利用導磁的鐵芯120設置於電感線圈周圍，使得電感線圈產生的磁場沿著鐵芯形成的低磁阻通路被引導入反應腔內部。如圖1b所示由於待處理基片是圓形的，所以為了均一性的考慮反應腔頂部110也是圓形的，多個鐵芯120放射狀排布在絕緣材料窗110上方，其中鐵芯B端位於反應腔頂部中心區域並包括一個鐵芯分支朝向下方反應腔頂部；A端位於反應腔頂部外圍區域包括一個鐵芯分支朝向下方反應腔頂部。由於等離子產生的濃度受饋入的射頻磁場強度之間影響，而A端與B端上通過的磁通相等，所以對應的B端產生第一等離子Pcent與A端產生的等離子體Pout也基片相等。由於這些鐵芯120是放射狀排布的所以不同鐵芯產生的第一等離子距離相近，經過擴散最後形成中心區域的高濃度等離子區域，相反外圍區域由於各個A端相距較遠所以最終只能得到低濃度的等離子區域。只要是這種呈放射狀排布的鐵芯就無法徹底解決上述等離子分布不均勻的問題。如圖1c所示，電感線圈也可以是圖1c中10那樣直接纏繞在各個鐵芯120上，鐵芯120包括橫向延伸部I和第一向下延伸部A和第二向下延伸部B。所以電感耦合等離子處理器需要進一步改進一解決放射狀排布的鐵芯天然存在的等離子濃度分布不均勻的問題。

技術實現要素：
本發明解決的問題是改善利用鐵芯向等離子反應腔饋送射頻電磁場的反應腔中等離子濃度的均一性。本發明提供一種電感耦合等離子反應器，包括：反應腔，位於反應腔頂部的絕緣材料窗，位於反應腔內下方用於固定基片的基座，絕緣材料窗上方包括一個鐵芯組件，其特徵在於：所述鐵芯組件包括至少一個鐵芯，所述鐵芯包括：一個橫向延伸部，所述橫向延伸部包括第一端位於絕緣材料窗外圍區域上方，第二端位於絕緣材料窗中心區域上方；所述第一端包括一個第一向下延伸部，第二端包括一個第三向下延伸部，第一和第三向下延伸部之間還包括第二向下延伸部，所述第二向下延伸部位於橫向延伸部下方和絕緣材料窗中間區域上方；所述橫向延伸部包括：第一部分橫向延伸部，位於所述第一和第二向下延伸部之間；第二部分橫向延伸部，位於所述第二和第三向下延伸部之間；一個電感線圈連接到一個射頻電源，電感線圈產生的射頻電磁場使得所述第一部分橫向延伸部通過第一磁通；所述第二部分橫...