阅读说明：本技术 等离子体刻蚀装置 (Plasma etching device ) 是由 赵博超 施洋 郑江楠 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本申请涉及半导体加工设备技术领域,具体涉及一种等离子体刻蚀装置。本申请实施例提供了一种等离子体刻蚀装置,包括反应腔,反应腔内设置有:静电吸盘,静电吸盘用于吸附待处理晶片；等离子体束释放口,等离子体束缚口用于形成轰击待处理晶片的等离子体束；电场发生器,电场发生器用于产生电场；当等离子体刻蚀装置工作时,反应腔内形成有磁场,磁场沿着等离子体束的径向延伸；电场沿等离子体束的轴向延伸。本申请通过电场轴向穿过等离子体束,磁场径向穿过等离子体束,从而使得等离子体束中会形成环向等离子体流,使得等离子体束中的等离子体分布均匀,提高等离子体束的稳定性。(The application relates to the technical field of semiconductor processing equipment, in particular to a plasma etching device. The embodiment of the application provides a plasma etching device, which comprises a reaction cavity, wherein an electrostatic chuck is arranged in the reaction cavity and used for adsorbing a wafer to be processed; the plasma beam releasing port is used for forming a plasma beam for bombarding a wafer to be processed; the electric field generator is used for generating an electric field; when the plasma etching device works, a magnetic field is formed in the reaction cavity and extends along the radial direction of the plasma beam; the electric field extends in the axial direction of the plasma beam. The electric field axially penetrates through the plasma beam, and the magnetic field radially penetrates through the plasma beam, so that annular plasma flow can be formed in the plasma beam, the plasma in the plasma beam is uniformly distributed, and the stability of the plasma beam is improved.)

等离子体刻蚀装置

技术领域

本申请涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种等离子体刻蚀装置。

背景技术

随着集成电路集成度的提高和元件线宽的减小，等离子体刻蚀工艺得到了广泛的应用。

在相关技术中，等离子体刻蚀工艺是通过在等离子体刻蚀装置的反应腔内配置电极，以蚀刻气体作为反应气体提供给反应腔内，利用在电极上施加射频而在反应腔内形成反应气体的等离子体束，通过由该等离子体束对晶片表面进行刻蚀。

然而一旦刻蚀过程中的电压出现变化，则会引起等离子体刻蚀装置局部位置的射频耦合变化，导致等离子体不稳定，离子密度不均匀的问题。若电极板鞘电压压降过高，低离子密度部分和高离子密度部分之间容易出现较高的离子轰击能量，离子瞬间的轰击能量会使得等离子体束刻蚀晶片表面时出现刻蚀不均匀的问题，例如在晶片表面形成如刻蚀积瘤。

发明内容

本申请提供了一种等离子体刻蚀装置，可以解决相关技术中当电压出现变化时反应腔中产生的等离子体不稳定的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种等离子体刻蚀装置，包括反应腔，反应腔内设置有:

静电吸盘，静电吸盘用于吸附待处理晶片；

等离子体束释放口，等离子体束缚口用于形成轰击待处理晶片的等离子体束；

电场发生器，电场发生器用于产生电场；

反应腔内形成有磁场，当等离子体刻蚀装置工作时，磁场沿着等离子体束的径向延伸；电场沿等离子体束的轴向延伸。

可选的，电场发生器包括相对放置的第一电极和第二电极，第一电极和第二电极连接振荡射频源。

可选的，磁场在垂直于电场的平面内旋转。

可选的，圆柱形的磁场发生器可旋转地套设在反应腔外；磁场发生器上形成相对的阳极区和阴极区，阳极区和阴极区之间形成磁场。

可选的,磁场的磁通量为50～200G。

可选的，垂直于电场方向的反应腔两侧相对地设有阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间形成磁场。

可选的，反应腔为真空腔，反应腔连有真空泵。

可选的，还包括放电顶针，放电顶针的导电端能够周期性地接触待处理晶片。

可选的，放电顶针的放电端通过推杆与电机连接，电机的转速为400～500rpm。

本申请技术方案，至少包括如下优点：由于磁场沿着等离子体束的径向延伸，电场沿等离子体束的轴向延伸，等离子体束中的等离子体在电场和磁场共同的作用下，在等离子体束中会形成环向等离子体流，等离子体流能够使得等离子体束中的等离子体分布均匀，从而提高等离子体束的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一的剖视结构示意图。

图2是本申请实施例一的作用原理图。

图3是本申请实施例二的剖视结构示意图。

图4是本申请实施例三的剖视结构示意图。

图5是本申请实施例三中磁场发生器的立体图。

图6是本申请实施例四的剖视结构示意图

100.反应腔，110.真空泵，200.静电吸盘，300.等离子体束释放口，400.等离子体束释放口，500.待处理晶片，610.第一电极，620.第二电极，700.磁场发生器，800.放电顶针，910.推杆，920.电机，930.针阀。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一：

参见图1和图2，所示为本实施例的等离子体刻蚀装置，等离子体刻蚀装置包括反应腔100，反应腔100中设置有：用于吸附待处理晶片500的静电吸盘200、电场发生器和等离子体束释放口300；电场发生器能够产生电场E，等离子体束释放口300处能够形成用于轰击待处理晶片500表面等离子体束；电场发生器能够产生电场E；反应腔100室中还穿过有磁场B，磁场B沿着等离子体束的径向延伸；电场E沿等离子体束的轴向延伸，等离子体束释放口300设置在等离子体。

如图1所示，反应腔100中形成竖直方向上的电场E，磁场B水平穿过反应腔100，用于吸附待处理晶片500的静电吸盘200设置反应腔100的底端且静电吸盘200的表面垂直于电场E平面，反应腔100的顶端设有等离子体束喷淋头400，等离子体束喷淋头400可以外接气源，等离子体束喷淋头400上开设有至少一个等离子体束释放口300，等离子体束释放口300朝下，从等离子体束释放口300中能够向下喷淋出等离子体束，等离子体束在竖直方向上延伸，喷出的等离子体束能够射到待处理晶片500表面。

在本实施例中，如图2所示，由于等离子体束释放口300的朝向与磁场B方向一致，等离子体束又可等同于流体，因此从等离子体束释放口300处形成的等离子体束为柱状，且等离子体束的延伸方向与等离子体束释放口300的朝向一致；由于磁场B沿着等离子体束的径向延伸，电场E沿等离子体束的轴向延伸，等离子体束中的等离子体再电场E和磁场B共同的作用下，在等离子体束中会形成环向等离子体流Vp，等离子体流能够使得等离子体束中的等离子体分布均匀，从而提高等离子体束的稳定性。

实施例二：

参见图2，本实施例在实施例一的基础上，实施例一种的电场发生器包括相对放置的第一电极610和第二电极620，第一电极610和第二电极620连接振荡射频源。

对于本实施例，第一电极610和第二电极620可以如图2所示采用平板电极，且第一电极610和第二电极620平行设置；此外第一电极610和第二电极620还可以均为弧形电极板，且第一电极610和第二电极620的弧形凹面相对。

在本实施例中，由于第一电极610连接振荡射频源，第一电极610和第二电极620之间产生振荡电场E，振荡电场E的场强和方向会周期性改变，振荡电场E在方向虽然会出现变化但是总是沿着等离子体束的轴向延伸，且由于电场E的的场强和方向的变化能够使得环向等离子体流的流速和方向变化，从而能够进一步地使得等离子体的分布更加均匀。

实施例三：

参见图4和图5，在实施例一或者实施例二的基础上，磁场B在垂直于电场E的平面内旋转。磁场B在垂直于电场E的平面内旋转的具体方案可选：圆柱形的磁场发生器700可旋转地套设在反应腔100室外；磁场发生器700为永磁体，磁场发生器700上形成相对的阳极区S和阴极区N，阳极区S和阴极区N之间形成磁场B。当然除了此种方式外，磁场B还可以由例如交变电场产生，不局限于由上述永磁体产生。

本实施例中的磁场B的磁通量为50～200G(高斯)，磁场B在垂直于电场E的平面内旋转的转速为1～10HZ(赫兹)。交底磁通量的的磁场B以低频在电场的平面内旋转环向等离子体流会使得等离子体分布更加均匀，对于使得磁场发生器700转动的方式为本领域的公知常识，例如可通过电机920驱动磁体发生器转动，在此不多做赘述。

在本实施例中，如图5所示，圆柱形磁场发生器700的阴极区N和阳极区S之间形成场强恒定的磁场B，磁场B的方向随着磁场发生器700的旋转而变换，磁场B始终沿着等离子体束的径向方向延伸，磁场B的变换能够使得电场E和磁场B共同作用产生得等离子体流的流速和方向进一步变化，从而能够进一步地使得等离子体的分布更加均匀。

实施例四：

上述实施例在刻蚀形成沟槽后晶片正面和背面具有电势差，使得晶片表面的电荷无法有效地导出，从而在后续通过等离子体束进行刻蚀作业时容易激发产生感应电流，进而形成电弧，电弧发生后，容易对晶片表面和设备均产生威胁。参见图6，本实施例基于上述实施例，等离子体刻蚀装置还包括放电顶针800，放电顶针800的导电端能够周期性地接触待处理晶片500，放电顶针800的放电端连接推杆910，能够周期性地推动放电顶针800与待处理晶片500的表面接触，从而导出电荷。

如图6所示，放电顶针800竖直设置，放电顶针800顶端的导电端能够与通过推杆910与待处理晶片500接触，放电顶针800底端的放电端通过推杆910与电机920连接，电机920通过控制转速能够控制放电顶针800与晶片底面接触的时间，所述电机920上设有针阀930，通过改变针阀930的进气量来改变电机920的转速，电机920的转速范围为400～500rpm。

在本实施例中，上述电机处于上述转速范围能够使得放电顶针800与晶片表面充分接触，使得晶片表面上的电荷更充分地导出。

针对以上各实施例中的反应腔100室为真空腔，如图6所示，反应腔100室连有真空泵110。真空泵110能够使得反应腔100中保持真空的工作状态，有利于保证等离子体束的稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。