專利名稱：一種用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝件的邊緣效應(yīng)是困擾半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)問題。所謂半導(dǎo)體工藝件的邊緣效應(yīng)是指在等離子體處理過程中，由于等離子體受電場(chǎng)控制，而上下兩極邊緣處的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)受邊緣條件的影響，總有一部分電場(chǎng)線彎曲，而導(dǎo)致電場(chǎng)邊緣部分場(chǎng)強(qiáng)不均，進(jìn)而導(dǎo)致該部分的等離子體濃度不均勻。在該種情況下，生產(chǎn)出的半導(dǎo)體工藝件周圍也存在一圈處理不均勻的區(qū)域。這一不均勻現(xiàn)象在射頻電場(chǎng)頻率越高時(shí)越明顯，在射頻頻率大于60MHZ甚至大于IOOMhz時(shí)這一等離子濃度的不均勻性程度已經(jīng)很難再用其它裝置如位于靜電夾盤邊緣的聚集環(huán)來調(diào)控。由于半導(dǎo)體工藝件是圓形的，因此愈外圈面積愈大，邊緣部分的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的均一性不佳將導(dǎo)致成品率顯著下降。在普遍采用300mm制程的今天，半導(dǎo)體工藝件邊緣效應(yīng)帶來的損失更為巨大。因此，業(yè)內(nèi)需要能夠簡(jiǎn)單有效地改善邊緣效應(yīng)，提高制程均一性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了能夠改善均一性的用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭。本發(fā)明第一方面提供了一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括:支撐板，其具有從其頂面至底面之間延伸的第一氣體通道；上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括:一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，所述上電極具有從其頂面至底面之間延伸并與所述第一氣體通道相配合的第二氣體通道。進(jìn)一步地，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域下方的所述上電極中。進(jìn)一步地，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域，以及位于所述中央?yún)^(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域的所述上電極中。進(jìn)一步地，所述對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞和所述對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積相同。進(jìn)一步地，所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞相連，成為一體。進(jìn)一步地，所述對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積大于所述對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積。
進(jìn)一步地，所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞相連，成為一體。進(jìn)一步地，所述上電極至少包括對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域，對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域，以及位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間的第二區(qū)域，其中，所述等離子體處理裝置還包括:驅(qū)動(dòng)裝置，其用于可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的其中之一進(jìn)行垂直方向上的伸縮。進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域和第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮。進(jìn)一步地，所述第一區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積大于所述第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。進(jìn)一步地，所述第一區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。 進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)裝置、液壓裝置、氣壓裝置。進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源。本發(fā)明第二方面還提供了一種等離子體處理裝置，其中，包括本發(fā)明第一方面提供的氣體噴淋頭。進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源。本發(fā)明第三方面還提供了一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括:支撐板；上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括:一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，其中，所述氣體分布板中設(shè)置有若干氣體通道，反應(yīng)氣體通過所述氣體分布板中的所述若干氣體通道向下進(jìn)入制程區(qū)域。本發(fā)明提供的氣體噴淋頭及包括該氣體噴淋頭的等離子體處理裝置能夠簡(jiǎn)單有效地改善邊緣效應(yīng)，提高制程均一性。


圖1是包括氣體噴淋頭的真空處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖；圖3是本發(fā)明對(duì)基片進(jìn)行區(qū)域劃分的示意圖；圖4是本發(fā)明的第二具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖；圖5是本發(fā)明的第三具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖；圖6是本發(fā)明的第四具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖7是本發(fā)明的第五具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖；圖8是本發(fā)明的第六具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭細(xì)節(jié)放大示意圖；圖9是本發(fā)明發(fā)明效果示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。本發(fā)明通過將在真空處理裝置的上電極劃分為多個(gè)區(qū)域，并在對(duì)應(yīng)于基片的不同位置產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)空洞，來改變所述上電極下表面和下電極上表面之間等效電容的介電常數(shù)，從而進(jìn)一步改變所述等效電容的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的制程均一性進(jìn)行優(yōu)化。圖1是等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。等離子體處理裝置I包括一腔室10，其中，設(shè)置了一制程區(qū)。處理氣體和其他輔助氣體12從腔室頂部進(jìn)入，射頻能量通過射頻功率源14連接于下電極13，并提供能量在制程區(qū)激發(fā)并產(chǎn)生等離子，使得等離子體與其中的基片W進(jìn)行各種物理或化學(xué)反應(yīng)，從而完成預(yù)定的制程。其中，還設(shè)置了一個(gè)真空泵15，用于將制程冗余的雜質(zhì)氣體等抽出腔室以外。其中，所述等離子體處理裝置還包括一位于所述頂部的氣體噴淋頭I (showerhead)。其中，所述氣體噴淋頭是具有一定厚度的圓盤形組件，其中設(shè)置有若干個(gè)氣體通道，用于向反應(yīng)室內(nèi)輸入和噴射反應(yīng)氣體。所述氣體通道由已經(jīng)制備成的導(dǎo)電基體經(jīng)超聲波鉆孔形成，其可以為直線性的孔徑均勻的氣體通道，其也可以為非均勻孔徑的氣體通道，t匕如，氣體通道具有孔徑較大的上端部以及孔徑較小的下端部。應(yīng)當(dāng)理解，所述氣體通道也可以被制造成其它各種非均勻孔徑形狀:例如上大下小的錐形氣體通道，或者是上小下大的倒錐形氣體通道，也可以是上下孔徑一樣而中間有一段較小孔徑的氣體通道，還可以是上下孔徑一樣或不一樣的非直線性(彎曲)的氣體通道等等。氣體噴淋頭周圍還設(shè)置有一上部接地環(huán)(上部)，其用于對(duì)氣體噴淋頭起支撐作用或用于加大氣體噴淋頭橫向面積以改善等離子體蝕刻的均勻性。氣體噴淋頭除了向反應(yīng)腔體通入氣體外，還被用作為電極以及射頻通道。圖2是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的真空處理裝置的氣體噴淋頭I細(xì)節(jié)放大示意圖，其中，氣體噴淋頭I至少包括:支撐板11a，其具有從其頂面至底面之間延伸的第一氣體通道Ild ；上電極11b，所述上電極Ilb位于所述支撐板Ila下表面，所述上電極Ilb包括一圓形板，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板11c，所述上電極Ilb具有從其頂面至底面之間延伸并與所述第一氣體通道Ild相配合的第二氣體通道lie。其中，在所述上電極Ilb中還設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，下文將會(huì)對(duì)所述真空空洞的結(jié)構(gòu)和配置進(jìn)行詳細(xì)描述。需要說明的是，在圖2中為了簡(jiǎn)明起見只分別示出了一個(gè)第一氣體通道Ild和第二氣體通道He。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)際應(yīng)用中，在氣體噴淋頭中應(yīng)當(dāng)包括了若干個(gè)和圖示的第一氣體通道Ild和第二氣體通道lie大致平行設(shè)置的氣體通道?？蛇x地，還可以在氣體分布板Ilc中設(shè)置氣體通道，具體地，氣體從腔室側(cè)面進(jìn)入所述氣體分布板11c，通過所述氣體分布板Ilc中設(shè)置的氣體通道并穿過所述氣體分布板Ilc曝露于等離子體的表面進(jìn)入制成空間。
其中，所述上電極Ilb由電導(dǎo)體材料制成，特別地，可由金屬鋁制成。圖3是本發(fā)明對(duì)基片進(jìn)行區(qū)域劃分的示意圖。如圖3所示，其示出了一個(gè)水平放置的基片的俯視圖，所述基片為圓盤形的，以圓盤形的基片的圓心為起點(diǎn)，將位于中央?yún)^(qū)域的圓形部分設(shè)定為基片的中央?yún)^(qū)域C’，位于所述中央?yún)^(qū)域C’外圍的圓環(huán)形區(qū)域設(shè)定為基片的中間區(qū)域M’，位于所述中間區(qū)域M’外圍的圓環(huán)區(qū)域設(shè)定為基片的邊緣區(qū)域E’。結(jié)合附圖2，在氣體噴淋頭I中的上電極11b，對(duì)應(yīng)于所述基片W的中央?yún)^(qū)域C’的區(qū)域即為中央?yún)^(qū)域Cl，對(duì)應(yīng)于所述基片W的中間區(qū)域M’的區(qū)域即為中間區(qū)域M1，對(duì)應(yīng)于基片W的邊緣區(qū)域E’的區(qū)域即為邊緣區(qū)域E1。在本實(shí)施例中，為了更加簡(jiǎn)明方便地說明本發(fā)明的發(fā)明機(jī)制，需要對(duì)上電極進(jìn)行區(qū)域劃分。需要說明的是，在本實(shí)施例中對(duì)上電極進(jìn)行的區(qū)域劃分并不是實(shí)際存在的，而是為了方便說明本發(fā)明而對(duì)基片進(jìn)行的虛擬劃分，并不能用以限定本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，由于在本實(shí)施例中上述區(qū)域的劃分不是實(shí)際存在的，所以，根據(jù)工藝需要，可對(duì)上述區(qū)域的劃分進(jìn)行任意調(diào)整，例如，可將刻蝕率降低到某一程度的基片區(qū)域所對(duì)應(yīng)的區(qū)域劃分為邊緣區(qū)域，而并非一定要按照數(shù)字范圍進(jìn)行劃分。本發(fā)明的原始思路是通過改變上下電極之間寄生電容來改變半導(dǎo)體工藝件邊緣電場(chǎng)密度，半導(dǎo)體工藝件邊緣效應(yīng)得到改善。也就是說通過調(diào)節(jié)上下電極之間的寄生電容可以使半導(dǎo)體工藝件邊緣的電場(chǎng)重新分布。一般來說，影響這個(gè)寄生電容值的因素有三個(gè)，即上電極與下電極的相對(duì)面積、上電極與下電極之間的距離，以及腔體內(nèi)上電極至下電極間形成空間的等效介電常數(shù)。等離子處理腔室一旦制成，很明顯，其上下電極之間的相對(duì)面積和它們之間的距離是固定的，而寄生電容與電場(chǎng)分布的關(guān)系比較復(fù)雜，不同的射頻能量輸入也會(huì)影響這一關(guān)系，以及考慮到工藝上的可行性，預(yù)先計(jì)算并制造出具有適當(dāng)大小寄生電容的真空反應(yīng)室是很困難的。因此，唯一有可能改變的就是上下電極之間的等效介電常數(shù)。本發(fā)明基于這樣的考慮，對(duì)該空間的等效介電常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)來取得一個(gè)合適的寄生電容，使得電場(chǎng)重新分布，進(jìn)而使半導(dǎo)體工藝件等離子體處理效果均一。參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域下方的所述上電極中。將上電極11和下電極13按照中央?yún)^(qū)域Cl、中間區(qū)域Ml和邊緣區(qū)域El分別看做三個(gè)等效電容Cc、Cm、Ce，其中上電極Ilb及其空洞和上表面Ilc以及位于基片W上方的制程空間即充當(dāng)了該等效電容其中的介質(zhì)。電容公式為:C= eS/4 Jikd,其中，ε為介電常數(shù)，d為距離。由此，由于在本實(shí)施例中，由于將空洞Hll設(shè)置于容易產(chǎn)生刻蝕速率較高的中央?yún)^(qū)域下方的上電極11的中央?yún)^(qū)域Cl中，使得中央?yún)^(qū)域Cl中的電介質(zhì)較其外圍的中間區(qū)域Ml和邊緣區(qū)域El的電介質(zhì)少，即，中央?yún)^(qū)域Cl的等效電容Ce的介電常數(shù)降低，進(jìn)而使得所述等效電容Ce降低，從而進(jìn)一步地使得連接于上電極13上的耦合的射頻能量能夠到達(dá)基片中央?yún)^(qū)域Cl的減少，由此使得基片中央?yún)^(qū)域單位時(shí)間產(chǎn)生的等離子數(shù)量減少，從而使得產(chǎn)生的等離子和基片之間的相互作用活躍度降低，最終降低所述基片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的制程均一性進(jìn)行優(yōu)化。其中，應(yīng)當(dāng)理解，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞也可以分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域，以及位于所述中央?yún)^(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域的所述上電極中?？蛇x地，所述設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞和所述設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積相同。參照?qǐng)D4，在本實(shí)施例中，H21的體積等于H22的體積，則由此可以降低基片W中央?yún)^(qū)域C’和中間區(qū)域M’的刻蝕速率，使得基片W邊緣區(qū)域E的刻蝕速率變相得到補(bǔ)償，改善了基片W的邊緣效應(yīng)。其中，所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞H21與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞H22相連，成為一體?？蛇x地，所述設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積大于所述設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積。如圖5所示，在本實(shí)施例中，H31的體積大于H32的體積，則由此可以對(duì)硅片W的刻蝕速率分別按照中央?yún)^(qū)域C’、中間M’和邊緣區(qū)域E’進(jìn)行逐步調(diào)整。具體地，由于位于中央?yún)^(qū)域C中的真空空洞H31的體積最大，則對(duì)應(yīng)于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率被降低得最多。其次，由于位于中間區(qū)域Ml的真空空洞H32的體積小于所述真空空洞H31，則對(duì)應(yīng)于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率也得到了降低，但其必降低幅度低于對(duì)應(yīng)于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率。再次，由于在本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于硅片W的邊緣區(qū)域E’的邊緣區(qū)域E并沒有設(shè)置任何真空空洞，其刻蝕速率沒有進(jìn)行任何調(diào)整。因此，上述控制使得對(duì)應(yīng)于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率最低，對(duì)應(yīng)于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率稍高于所述對(duì)應(yīng)于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率，而對(duì)應(yīng)于硅片W的邊緣區(qū)域E’的刻蝕速率最高。由此對(duì)邊緣效應(yīng)進(jìn)行了補(bǔ)償，進(jìn)一步優(yōu)化了制程均一性。所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞H31與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞H32相連，成為一體。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明對(duì)上述實(shí)施例還包括若干變化例，例如，可在基片中央?yún)^(qū)域、中間區(qū)域、邊緣區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域都設(shè)置一個(gè)或多個(gè)空洞，只要實(shí)現(xiàn)中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率最低，中間區(qū)域其次，邊緣區(qū)域最高就可以對(duì)刻蝕邊緣效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。需要說明的是，在附圖4和5中為簡(jiǎn)明起見，省略了氣體噴淋頭的支撐板、曝露于等離子體的氣體分布板以及位于支撐板中的第一通道和位于上電極中的第二通道，雖在上述附圖中未圖示，并且在上述實(shí)施例中未描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上述組件應(yīng)當(dāng)包含于上述實(shí)施例提供的用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭。參見附圖6 圖8,根據(jù)上述實(shí)施例的一個(gè)變化例,所述上電極至少劃分為對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域Cl，對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域C3，以及位于所述第一區(qū)域Cl和所述第三區(qū)域C3之間的第二區(qū)域C2。其中，所述等離子體處理裝置還包括:驅(qū)動(dòng)裝置20，其用于可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域C2、第二區(qū)域M2和第三區(qū)域E2的其中之一進(jìn)行垂直方向上的伸縮，從而在所述上電極Ilb中的上述區(qū)域中產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)空洞。本發(fā)明對(duì)上述一個(gè)或多個(gè)真空空洞根據(jù)不同的工藝需要有不同的配置方式，在下文中將進(jìn)行具體講述。進(jìn)一步地，在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)裝置20可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域C和第二區(qū)域M進(jìn)行垂直方向上的伸縮。如圖6所示，所述驅(qū)動(dòng)裝置20可以通過選擇裝置18選擇驅(qū)動(dòng)第一區(qū)域C’進(jìn)行垂直方向上的伸縮，從而在對(duì)應(yīng)于硅片W中央?yún)^(qū)域下方的所述上電極Ilb中產(chǎn)生第一空洞H41。由于在本實(shí)施例中，空洞H41位于容易產(chǎn)生刻蝕速率較高的中央?yún)^(qū)域下方的上電極Ilb的第一區(qū)域C2中，使得第一區(qū)域C2較其外圍的第二區(qū)域M2和第三區(qū)域E2的等效電容所對(duì)應(yīng)的電介質(zhì)小，即，第一區(qū)域C的等效電容Ce的介電常數(shù)降低，進(jìn)而使得所述等效電容Ce降低，從而使得連接于上電極Ilb上能夠到達(dá)基片第一區(qū)域C2的射頻能量減少，由此使得基片中央?yún)^(qū)域單位時(shí)間產(chǎn)生的等離子數(shù)量減少，最終降低所述基片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率，以改善硅片W的邊緣效應(yīng)，從而使得產(chǎn)生的等離子和基片之間的相互作用活躍度降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片的制程均一性進(jìn)行優(yōu)化?？蛇x地，所述第一區(qū)域Cl進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域C2的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域M2進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域M2的真空空洞的體積。參照?qǐng)D7，在本實(shí)施例中，H51的體積等于H52的體積，則由此可以降低硅片W中央?yún)^(qū)域C’和中間區(qū)域M，的刻蝕速率，使得硅片W邊緣區(qū)域E2的刻蝕速率變相得到補(bǔ)償，改善了娃片W的邊緣效應(yīng)。所述對(duì)應(yīng)于硅片中央?yún)^(qū)域C’的一個(gè)或多個(gè)空洞H51與所述對(duì)應(yīng)于硅片中間區(qū)域M’的一個(gè)或多個(gè)空洞H52相連，成為一體。可選地，所述第一區(qū)域C2進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域C2的真空空洞的體積大于所述第二區(qū)域M2進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域M2的真空空洞的體積。如圖8所示，在本實(shí)施例中，H61的體積大于H62的體積，則由此可以對(duì)硅片W的刻蝕速率分別按照中央?yún)^(qū)域、中間和邊緣區(qū)域進(jìn)行逐步調(diào)整。具體地，由于位于第一區(qū)域C2中的真空空洞H61的體積最大，則對(duì)應(yīng)于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率被降低得最多。其次，由于位于第二區(qū)域M2的真空空洞H32的體積小于所述真空空洞H61，則對(duì)應(yīng)于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率也得到了降低，但其必降低幅度低于對(duì)應(yīng)于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率。再次，由于在本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于硅片W的邊緣區(qū)域E’的第三區(qū)域E2并沒有設(shè)置任何真空空洞，其刻蝕速率沒有進(jìn)行任何調(diào)整。因此，上述控制使得對(duì)應(yīng)于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率最低，對(duì)應(yīng)于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率稍高于所述對(duì)應(yīng)于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率，而對(duì)應(yīng)于硅片W的邊緣區(qū)域E’的刻蝕速率最高。由此對(duì)邊緣效應(yīng)進(jìn)行了補(bǔ)償，進(jìn)一步優(yōu)化了制程均一性。其中，所述對(duì)應(yīng)于硅片中央?yún)^(qū)域C’的一個(gè)或多個(gè)空洞H61與所述對(duì)應(yīng)于硅片中間區(qū)域M’的一個(gè)或多個(gè)空洞H62相連，成為一體。其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)裝置、液壓裝置、氣壓裝置。示例性地，如圖6 圖8所示，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括了升舉裝置19a和1%，其中，所述升舉裝置19a用于所述第一區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮并產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞，所述升舉裝置19a用于所述第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮并產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞。用于驅(qū)動(dòng)所述升舉裝置19a和19b的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)裝置、液壓裝置、氣壓裝置。進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源，優(yōu)選的為60Mhz以上，甚至 IOOMhz。本發(fā)明還提供了一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括前述的氣體噴淋頭。進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源，優(yōu)選的為60Mhz以上，甚至 IOOMhz。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括:支撐板；上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括:一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，其中，所述氣體分布板中設(shè)置有若干氣體通道，反應(yīng)氣體通過所述氣體分布板中的所述若干氣體通道向下進(jìn)入制程區(qū)域。具體地，氣體從腔室側(cè)面進(jìn)入所述氣體分布板而非必須通過前述的支撐板和上電極以及氣體分布板，而只需要通過所述氣體分布板中設(shè)置的氣體通道并穿過所述氣體分布板曝露于等離子體的表面進(jìn)入制成空間。可選地，所述氣體通道可以包括橫向放置的若干個(gè)橫向氣體通道，以及與所述若干個(gè)橫向氣體通道相連的若干個(gè)豎直向下穿過所述氣體分布板的氣體通道，以使得所述反應(yīng)氣體能夠直接從腔室側(cè)面依次進(jìn)入所述橫向氣體通道和所述豎直氣體通道，最后穿過所述氣體分布板的曝露于等離子體的下表面進(jìn)入制程空間。參照?qǐng)D9，其以硅片的圓心為原點(diǎn)，以硅片的直徑為橫軸，以刻蝕速率為Y軸確定了一個(gè)坐標(biāo)軸。其中，SI是應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的氣體噴淋頭得到的硅片的刻蝕速率曲線，可見，其在圓心周圍的中央?yún)^(qū)域刻蝕速率較高，而在其中間區(qū)域刻蝕速率有所降低，在其邊緣區(qū)域的刻蝕速率最低。S2和S3對(duì)應(yīng)于應(yīng)用了本發(fā)明提供的氣體噴淋頭得到的硅片的刻蝕速率曲線。其中，S2僅對(duì)應(yīng)于硅片中央?yún)^(qū)域?qū)嵤┍景l(fā)明，可見其中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率得到顯著降低。S3則是對(duì)硅片中央?yún)^(qū)域和中間區(qū)域都實(shí)施本發(fā)明，其中央?yún)^(qū)域和中間區(qū)域的刻蝕速率都得到了降低。由此說明了本發(fā)明的優(yōu)越性，本發(fā)明能夠快速有效低功耗地改善邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)制程均一化。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
1.一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括: 支撐板，其具有從其頂面至底面之間延伸的第一氣體通道； 上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括:一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，所述上電極具有從其頂面至底面之間延伸并與所述第一氣體通道相配合的第二氣體通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域下方的所述上電極中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)真空空洞分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域，以及位于所述中央?yún)^(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域的所述上電極中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞和所述對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞相連，成為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)于所述基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積大于所述對(duì)應(yīng)于所述基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)真空空洞的體積。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞與所述對(duì)應(yīng)于基片中間區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)空洞相連，成為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述上電極至少包括對(duì)應(yīng)于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域，對(duì)應(yīng)于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域，以及位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間的第二區(qū)域， 其中，所述等離子體處理裝置還包括: 驅(qū)動(dòng)裝置，其用于可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的其中之一進(jìn)行垂直方向上的伸縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置可選地驅(qū)動(dòng)所述第一區(qū)域和第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述第一區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積大于所述第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述第一區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域進(jìn)行垂直方向上的伸縮產(chǎn)生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)裝置、液壓裝置、氣壓裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的氣體噴淋頭，其特征在于，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源。
14.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的氣體噴淋頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子體處理裝置還包括一個(gè)位于所述上電極下方并與其平行的下電極，其連接有一個(gè)具有頻率大于13M赫茲以上的射頻功率源。
16.一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括: 支撐板； 上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括:一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，其中，所述氣體分布板中設(shè)置有若干氣體通道，反應(yīng)氣體通過所述氣體分布板中的所述若干氣體通道向下進(jìn)入制程 區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于等離子體處理裝置的氣體噴淋頭，其中，所述氣體噴淋頭至少包括支撐板，其具有從其頂面至底面之間延伸的第一氣體通道；上電極，所述上電極位于所述支撐板下表面，所述上電極包括一圓形板，其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)真空空洞，該圓形板于其底面上具有一曝露于等離子體的氣體分布板，所述上電極具有從其頂面至底面之間延伸并與所述第一氣體通道相配合的第二氣體通道。本發(fā)明還提供了包含上述氣體噴淋頭的等離子體處理裝置。本發(fā)明能夠有效改善基片制程均一性。
文檔編號(hào)H01J37/02GK103198993SQ20121000509
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者陶錚, 松尾裕史, 曹雪操 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司