一种等离子体处理设备及其升降环结构的制作方法

本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种等离子体处理设备及其升降环结构。

背景技术：

1、如图1所示，现有的等离子体刻蚀设备中，反应腔1’内部设置下电极2’，用于放置晶圆，反应腔1’的顶部设置的气体喷淋头作为上电极3’，将反应气体输入反应腔1’中。在射频场的作用下，上电极3’和下电极2’之间产生等离子体4’，对晶圆进行刻蚀处理。反应腔1’的腔壁上设置传送门5’以传送晶圆，为了降低设置在反应腔1’上的传送门5’带来的流场不对称效应，在传送门5’和放电区域间(等离子体4’)安装升降环6’。当需要传送晶圆时，升降环6’升起，当需要对晶圆进行刻蚀工艺时，升降环6’落下。为了提高使用寿命，升降环6’使用的材料一般为石英，由于石英材质的升降环6’对地悬浮，使得射频场基本不穿过升降环6’而大多分布于上电极3’和下电极2’之间，极大地降低了刻蚀过程中的材料损耗。然而，在高深宽比的刻蚀制程中，通常需要用到高碳氟比的气体以提高对掩膜的选择比，这种高碳氟比的刻蚀剂及刻蚀后的反应副产物很容易形成成分复杂的聚合物(polymer)7’沉积在腔壁上，尤其是在温度较低的材料表面，如石英材质的升降环6’内侧。由于射频场主要集中于上电极3’和下电极2’之间，而在升降环6’表面几乎没有离子轰击，导致沉积的聚合物7’难以被干法清腔方式(dry clean)清除干净而产生了长时间的积累，最后聚合物7’容易剥落并掉落在晶圆上，造成工艺缺陷(defect)，影响产品质量。

2、这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种用于等离子体处理设备的升降环结构及等离子体处理设备，极大程度地降低了聚合物在升降环结构表面沉积的概率，避免聚合物剥落造成的工艺缺陷，提升了产品质量。

2、本发明提供一种用于等离子体处理设备的升降环结构，所述等离子体处理设备包含反应腔，所述升降环结构设置在所述反应腔内，所述升降环结构包含：

3、导电基体；

4、耐腐蚀涂层，其包覆在所述导电基体的表面；

5、射频接地组件，其一端与所述导电基体相连，另一端作为接地端接地；

6、升降组件，与所述导电基体相连，用于驱动所述导电基体上下移动。

7、所述射频接地组件为金属弹片，所述金属弹片的材料为铝或铜。

8、所述射频接地组件为波纹管。

9、所述的升降环结构还包含：加热器和加热引线，所述加热器设置在所述导电基体内，所述加热引线与所述加热器相连，所述加热引线位于所述波纹管内。

10、所述升降组件包含：升降杆和驱动机构，所述升降杆的一端连接所述导电基体，另一端与驱动机构相连。

11、所述加热器的外部包裹绝缘材料层。

12、所述的升降环结构还包含：多个设置在所述导电基体上的温度传感器，所述温度传感器通过温度传感器引线连接温度控制器，所述温度传感器引线位于所述波纹管内。

13、所述温度传感器为热电偶或光纤温度传感器。

14、所述的升降环结构还包含：金属垫圈，所述金属垫圈设置在所述波纹管与所述导电基体之间，所述金属垫圈还设置在所述波纹管与接地端之间，所述金属垫圈位于大气环境中。

15、所述的升降环结构还包含：密封圈，所述密封圈设置在所述波纹管与所述导电基体之间，所述密封圈还设置在所述波纹管与接地端之间，所述密封圈设置在所述金属垫圈的外围，所述密封圈位于真空环境中。

16、所述导电基体的顶部设有第一凹槽；所述升降组件还包含：设于所述第一凹槽内的绝缘内衬，所述绝缘内衬的顶部设有第二凹槽，所述升降杆置于所述第二凹槽内，且所述绝缘内衬将所述升降杆与导电基体之间隔离。

17、所述绝缘内衬采用低介电常数的刚性绝缘材料制成。

18、所述导电基体采用金属材料制成。

19、所述耐腐蚀涂层的材料包含：氧化钇或者氟氧化钇。

20、在所述耐腐蚀涂层与导电基体之间还具有阳极氧化层。

21、本发明还提供一种等离子体处理设备，包含：

22、反应腔，其具有腔壁和顶盖；

23、设置在反应腔底部的下电极；

24、设置在反应腔顶部的上电极，所述上电极与下电极相对设置；

25、以及所述的升降环结构，所述升降环结构环绕所述上电极，并可在垂直于顶盖的方向上下移动。。

26、所述射频接地组件的接地端连接所述反应腔的顶盖。

27、所述升降组件包含：密封组件，所述密封组件设置在所述升降杆与所述反应腔的顶盖接触的位置。

28、所述等离子体处理设备是电容耦合等离子体刻蚀设备。

29、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

30、本发明提供的一种用于等离子体处理设备的升降环结构，通过将升降环结构射频接地，使射频场可以穿过升降环结构表面，有效提高了等离子体对升降环结构表面的轰击频次，降低了聚合物在升降环结构表面沉积的概率，同时提高了干法清腔过程的清腔效率，减少了聚合物沉积。升降环结构射频接地还提高了射频接地组件和下电极的面积比，大大增加了同等功率条件下晶圆表面(位于功率极)的鞘层电压，提高了刻蚀速率。

31、进一步地，升降环结构还包括加热器，即具备了可控加热导电基体的能力，使得升降环结构的温度较高，能够很大程度地降低聚合物在升降环结构表面的沉积概率，避免聚合物剥落造成的工艺缺陷。

技术特征：

1.一种用于等离子体处理设备的升降环结构，所述等离子体处理设备包含反应腔，所述升降环结构设置在所述反应腔内，其特征在于，所述升降环结构包含：

2.如权利要求1所述的升降环结构，其特征在于，所述射频接地组件为金属弹片，所述金属弹片的材料为铝或铜。

3.如权利要求1所述的升降环结构，其特征在于，所述射频接地组件为波纹管。

4.如权利要求3所述的升降环结构，其特征在于，还包含：加热器和与加热器电连接的加热引线，所述加热器设置在所述导电基体内，所述加热引线位于所述波纹管内。

5.如权利要求1所述的升降环结构，其特征在于，所述升降组件包含：升降杆和驱动机构，所述升降杆的一端连接所述导电基体，另一端与驱动机构相连。

6.如权利要求4所述的升降环结构，其特征在于，所述加热器的外部包裹绝缘材料层。

7.如权利要求4所述的升降环结构，其特征在于，还包含：多个设置在所述导电基体上的温度传感器，所述温度传感器通过温度传感器引线连接温度控制器，所述温度传感器引线位于所述波纹管内。

8.如权利要求7所述的升降环结构，其特征在于，所述温度传感器为热电偶或光纤温度传感器。

9.如权利要求3所述的升降环结构，其特征在于，还包含：金属垫圈，所述金属垫圈设置在所述波纹管与所述导电基体之间，所述金属垫圈还设置在所述波纹管与接地端之间，所述金属垫圈位于大气环境中。

10.如权利要求9所述的升降环结构，其特征在于，还包含：密封圈，所述密封圈设置在所述波纹管与所述导电基体之间，所述密封圈还设置在所述波纹管与接地端之间，所述密封圈设置在所述金属垫圈的外围，所述密封圈位于真空环境中。

11.如权利要求5所述的升降环结构，其特征在于，所述导电基体的顶部设有第一凹槽；所述升降组件还包含：设于所述第一凹槽内的绝缘内衬，所述绝缘内衬的顶部设有第二凹槽，所述升降杆置于所述第二凹槽内，且所述绝缘内衬将所述升降杆与导电基体之间隔离。

12.如权利要求11所述的升降环结构，其特征在于，所述绝缘内衬采用低介电常数的刚性绝缘材料制成。

13.如权利要求1所述的升降环结构，其特征在于，所述导电基体采用金属材料制成。

14.如权利要求1所述的升降环结构，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的材料包含：氧化钇或者氟氧化钇。

15.如权利要求14所述的升降环结构，其特征在于，在所述耐腐蚀涂层与导电基体之间还具有阳极氧化层。

16.一种等离子体处理设备，其特征在于，包含：

17.如权利要求16所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述射频接地组件的接地端连接所述反应腔的顶盖。

18.如权利要求16所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述升降组件包含：密封组件，所述密封组件设置在所述升降杆与所述反应腔的顶盖接触的位置。

19.如权利要求16所述的等离子体处理设备，其特征在于，所述等离子体处理设备是电容耦合等离子体刻蚀设备。

技术总结
一种等离子体处理设备及其升降环结构，升降环结构设置在等离子体处理设备的反应腔中，通过将升降环结构射频接地，使射频场能够到达升降环结构表面，有效提高了等离子体对升降环结构表面的轰击频次，降低了聚合物在升降环结构表面沉积的概率，同时提高了干法清腔过程的清腔效率，减少了聚合物沉积。升降环结构射频接地还提高了射频接地组件和下电极的面积比，大大增加了同等功率条件下晶圆表面的鞘层电压，提高了刻蚀速率。升降环结构中设置加热器，使升降环结构具备可控加热的能力，可以很大程度地降低聚合物在升降环结构表面的沉积概率，避免聚合物剥落造成的工艺缺陷，提高产品良率。

技术研发人员：张一川,叶如彬,徐朝阳
受保护的技术使用者：中微半导体设备（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15