專利名稱：用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，特別是一種等離子處理裝置邊緣環(huán)的阻抗調(diào)諧裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體加工技術(shù)中通常用等離子實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體晶圓的高精度處理。為了獲得更高的產(chǎn)能晶圓尺寸越來越大從8英寸變?yōu)楫?dāng)前主流的12英寸，甚至可能變?yōu)?6英寸。相應(yīng)的等離子處理設(shè)備的尺寸也越來越大，但是隨著等離子加工設(shè)備的變大在很大尺寸上等離子處理均一性就很難保證。等離子處理如等離子刻蝕的效果取決于等離子濃度，氣體分布， 溫度，電場(chǎng)分布等很多因素，要達(dá)到晶圓中心和邊緣部分均勻的處理效果就要使上述因素幾乎相同。實(shí)際上由于等離子加工設(shè)備形狀和成本的限制，是不可能達(dá)到所有參數(shù)均等的， 只能通過調(diào)節(jié)上述多個(gè)不同的參數(shù)來獲得一個(gè)更均一的處理效果。其中等離子濃度和電場(chǎng)分布是其中重要的調(diào)節(jié)手段。現(xiàn)有技術(shù)往往通過替換不同電特性材料的部件來選擇不同的電場(chǎng)分布實(shí)現(xiàn)均一的等離子處理效果，但是由于等離子處理設(shè)備經(jīng)常要用于不同工藝的處理所以很難有一個(gè)統(tǒng)一的部件來應(yīng)對(duì)不同的處理工藝的需求。業(yè)內(nèi)需要一個(gè)更好的更加靈活的方法實(shí)現(xiàn)在不同工藝條件下實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)分布在整個(gè)加工晶圓表面的連續(xù)可調(diào)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，可較為容易地實(shí)現(xiàn)射頻分布的均勻調(diào)諧。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，該等離子處理裝置包括設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)的基座，基座上方為基片加工區(qū)域，基座內(nèi)包括連接射頻電源的下電極，所述的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備安裝在基座上方并圍繞基片加工區(qū)域。該電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備包含若干環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為外導(dǎo)電環(huán)狀層、絕緣環(huán)狀層、內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層；其中，外導(dǎo)電環(huán)狀層和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層相對(duì)的圓環(huán)面上分別設(shè)置若干突出部和凹進(jìn)部，且外導(dǎo)電環(huán)狀層和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的外導(dǎo)電環(huán)狀層和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層突出部和外導(dǎo)電環(huán)狀層突出部之間的距離發(fā)生變化。內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層和外導(dǎo)電環(huán)狀層上的突出部和凹進(jìn)部在整個(gè)圓周上均勻交替分布。所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層和外導(dǎo)電環(huán)狀層的材料選自鋁，硅，碳化硅之一或其組合。所述絕緣環(huán)狀層由石英或陶瓷組成。所述絕緣環(huán)狀層可以相對(duì)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層或者外導(dǎo)電環(huán)狀層旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型可較為容易地實(shí)現(xiàn)射頻分布的均勻調(diào)諧。

圖1是等離子處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖2是本實(shí)用新型提供的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型提供的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的兩種不同位置的局部放大圖。圖4是本實(shí)用新型提供的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的第二種絕緣材料層結(jié)構(gòu)的局部放大圖。圖5是本實(shí)用新型提供的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的第三種絕緣材料層結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
以下根據(jù)圖1，具體說明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例如圖1所示，是一種等離子處理器的結(jié)構(gòu)示意圖，該等離子處理器包括反應(yīng)腔 100，反應(yīng)腔內(nèi)包括支撐待加工晶圓20的基座22，與基座和晶圓之間還包括晶圓固定裝置靜電夾盤21。與基座對(duì)應(yīng)的是反應(yīng)腔上部的均勻供氣裝置11。本實(shí)用新型通過向基座內(nèi)的下電極連接到射頻的高頻電源，利用射頻電源使反應(yīng)腔100內(nèi)的反應(yīng)氣體對(duì)晶圓進(jìn)行加工，其中該加工可以是等離子刻蝕也可以是等離子沉積的其它處理工藝。在晶圓的外圍設(shè)置電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備10，當(dāng)射頻電源被施加到基座時(shí)射頻電場(chǎng)從基座22穿過靜電夾盤21 和晶圓20到達(dá)上電極，最終在上下電極之間的等離子加工區(qū)產(chǎn)生所需要的等離子，也有部分射頻能量會(huì)從電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備的內(nèi)層向外層傳播，電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備上的導(dǎo)電參數(shù)決定了通過電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備傳遞的射頻能量的大小，射頻能量越大則邊緣區(qū)域等離子密度越大。如圖2所示，本實(shí)用新型提供的用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備10包括若干環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為外導(dǎo)電環(huán)狀層4、第一絕緣環(huán)狀層3、第二絕緣環(huán)狀層2、內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1。所述外導(dǎo)電環(huán)狀層4與第一絕緣環(huán)狀層3接觸的一面呈鋸齒狀，所述的第一絕緣環(huán)狀層3與外導(dǎo)電環(huán)狀層4接觸的一面呈鋸齒狀，所述外導(dǎo)電環(huán)狀層4和第一絕緣環(huán)狀層3 的鋸齒狀接觸面相互嵌合，即，外導(dǎo)電環(huán)狀層4和第一絕緣環(huán)狀層3形成一個(gè)完整的環(huán)形。所述的第二絕緣環(huán)狀層2與內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1接觸的一面呈鋸齒狀，所述的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1與第二絕緣環(huán)狀層2接觸的一面呈鋸齒狀，所述第二絕緣環(huán)狀層2和內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1的鋸齒狀接觸面相互嵌合，即，第二絕緣環(huán)狀層2和內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1形成一個(gè)完整的環(huán)形。所述的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和第二絕緣環(huán)狀層2可一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和第二絕緣環(huán)狀層2旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和外導(dǎo)電環(huán)狀層4之間的間隙發(fā)生變化。如圖3所示，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和第二絕緣環(huán)狀層2相對(duì)外導(dǎo)電環(huán)狀層4和第一絕緣環(huán)狀層3旋轉(zhuǎn)，當(dāng)位置從A旋轉(zhuǎn)到B時(shí)射頻能量(RF)從內(nèi)層環(huán)1到外層環(huán)4的最短路徑相應(yīng)的變大，射頻電場(chǎng)分布發(fā)生了顯著的變化。相應(yīng)地，射頻分布也發(fā)生了變化。當(dāng)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和外導(dǎo)電環(huán)狀層4之間的間隙變小時(shí)，邊緣區(qū)域電場(chǎng)加強(qiáng)，等離子濃度增加使得晶圓邊緣區(qū)域反應(yīng)速度相對(duì)中心區(qū)域增加，反之亦然當(dāng)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和外導(dǎo)電環(huán)狀層4之間的間隙變大時(shí)，使得邊緣區(qū)域的等離子濃度減少刻蝕速率相對(duì)中心區(qū)域減慢。因此，可以
4通過將內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和第二絕緣環(huán)狀層2旋轉(zhuǎn)到不同的位置，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)晶圓表面中心和邊緣反應(yīng)速率的均一效果的也就是通過旋轉(zhuǎn)邊緣環(huán)到不同位置來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速率的均勻調(diào)諧。根據(jù)本實(shí)用新型原理可知，電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備10只要是位于基座22上方并圍繞待加工晶圓外圍的均可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)晶圓中心到邊緣電場(chǎng)分布的功能，均屬于本實(shí)用新型發(fā)明范圍。所述的內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層1和外導(dǎo)電環(huán)狀層4的材料選自鋁，硅，碳化硅之一或其組
口 O所述的第一絕緣環(huán)狀層3和第二絕緣環(huán)狀層2的材料采用石英或陶瓷等絕緣體。其中，導(dǎo)電環(huán)狀層1和4之間的絕緣環(huán)2、3是多種材料的混合，只要能夠滿足足夠的介電系數(shù)均可用于本實(shí)用新型。如圖4所示，絕緣環(huán)2和3也可以合并成一個(gè)新的絕緣環(huán)3’，絕緣環(huán)3’向內(nèi)擴(kuò)展到導(dǎo)電環(huán)1的突出部并形成新的旋轉(zhuǎn)面。其中絕緣環(huán)2可以用絕緣塊替換時(shí)，也可以不填滿絕緣材料成為空間。如圖5所示，絕緣環(huán)也可以合并成一個(gè)沒有嵌入導(dǎo)電環(huán)狀層凹進(jìn)部的光滑圓環(huán)5 來起絕緣作用，再在導(dǎo)電環(huán)1，4的凹進(jìn)部中填入單獨(dú)的絕緣塊2’，3’。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，該等離子處理裝置包括設(shè)置在反應(yīng)腔(100)內(nèi)的基座(22)，基座(22)上方為基片加工區(qū)域，基座(22)內(nèi)包括連接射頻電源的下電極，所述的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備(10)安裝在基座(22)上方并圍繞基片加工區(qū)域，其特征在于，該電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備(10)包含若干環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)、絕緣環(huán)狀層(2)、(3)、內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層(1);其中，外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層(1)相對(duì)的圓環(huán)面上分別設(shè)置若干突出部和凹進(jìn)部，且外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層(1)可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，其特征在于，所述的外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層(1)相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層(1)突出部和外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)突出部之間的距離發(fā)生變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，其特征在于，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層(1)和外導(dǎo)電環(huán)狀層(4)上的突出部和凹進(jìn)部在整個(gè)圓周上均勻交替分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層(1)和外導(dǎo)電環(huán)狀層(4 )的材料選自鋁，硅，碳化硅之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，其特征在于，所述絕緣環(huán)狀層由石英或陶瓷組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，其特征在于，所述絕緣環(huán)狀層可以相對(duì)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層(1)或者外導(dǎo)電環(huán)狀層(4 )旋轉(zhuǎn)。
專利摘要一種用于等離子處理裝置的電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備，該電場(chǎng)均勻調(diào)諧裝備包含若干環(huán)狀結(jié)構(gòu)，從外到內(nèi)依次為外導(dǎo)電環(huán)狀層、絕緣環(huán)狀層、內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層；其中，外導(dǎo)電環(huán)狀層和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層相對(duì)的圓環(huán)面上分別設(shè)置若干突出部和凹進(jìn)部，且外導(dǎo)電環(huán)狀層和內(nèi)導(dǎo)電層環(huán)狀層可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)狀層突出部和外導(dǎo)電環(huán)狀層突出部之間的距離發(fā)生變化，從而射頻分布改變。本實(shí)用新型可較為容易地實(shí)現(xiàn)射頻分布的均勻調(diào)諧。
文檔編號(hào)H01J37/32GK202025712SQ20112007248
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者吳狄, 彭帆, 王俊, 黃智林 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司