專利名稱：一種降低射頻耦合等離子體裝置的載置臺及等離子體裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制程設備，尤其是對于基板實施等離子體處理的等離子體處理裝置，具體地，涉及用于載置被實施等離子體處理的基板等被處理體的載置臺以及具有該載置臺的等離子體處理裝置。
背景技術：
在半導體設備的制造過程中，例如蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理過程中，通常會利用等離子體對基板(半導體晶片、玻璃基板等)進行處理。一般地，對于等離子體處理裝置來說，作為生成等離子體的方式，大體上可分為利用電暈(glow)放電或者高頻放電，和利用微波等方式。在高頻放電方式的等離子體處理裝置中，等離子體處理裝置的反應腔通常配置上部電極和下部電極，優(yōu)選地這兩個電極平行設置。而且，通常在下部電極之上載置被處理基板，經由整合器將等離子體生成用的高頻電源施加于上部電極或者下部電極。通過由該高頻電源所生成的高頻電場來使電子加速，因電子與處理氣體的沖擊電離而發(fā)生射頻等離子體。在現有工藝中，在等離子體處理裝置中通常會存在比較嚴重的射頻耦合不均一情況。造成這種狀況的原因比較多，例如集膚效應造成高頻電流會沿電極邊沿流動造成邊緣和中心區(qū)域電場強度不均，駐波效應使得沿不同方向傳播的射頻電場在互相疊加后會形成駐波造成部分區(qū)域的電場強度強于其它部分。其它硬件設備的不對稱也會造成在整個加工晶圓上的電場強度不均一。為了抵消這些原因造成的電場強度不均，需要一種簡單有效的方法來使得最終在等離子加工過程中上下電極間的電場在晶圓上按需要的強度分布。

發(fā)明內容
針對現有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種等離子體處理裝置用的載置臺以及對應的包括該載置臺的等離子體處理裝置。根據本發(fā)明的一個方面，提供一種降低射頻耦合的等離子體處理裝置的載置臺，所述載置臺用于載置被處理基板，所述載置臺至少包括:下部電極，其與設置于所述載置臺之外的上部電極相適應以在上下部電極之間形成射頻電場；基板固定裝置，其設置于所述下部電極的上方，用于載置被處理基板；其特征在于，所述下部電極面向上部電極的表面上設置有多個耦合區(qū)，其中至少包括一個弱耦合區(qū)，弱耦合區(qū)中包括多個溝或槽。根據本發(fā)明的另一個方面，還提供一種等離子體處理裝置，用于對基板進行等離子化處理，其包括:對被處理基板進行等離子體處理的處理容器；將處理氣體導入該處理容器的處理氣體導入部；用于對所述處理容器內進行真空排氣的單元；其特征在于，還包括上述的等離子體處理裝置用的載置臺；以及與所述載置臺相對的方式設置在所述載置臺的上方的上部電極。根據本發(fā)明的另一個方面，還提供一種在等離子體處理裝置中降低射頻耦合的控制方法，其特征在于，包括如下步驟:通過設置于所述等離子體裝置的下部電極中的弱耦合部區(qū)來改變所述射頻在所述等離子體裝置中的入射角度。本發(fā)明通過在載置臺的下部電極上設置弱耦合區(qū)來改變通過所述下部電極的射頻的入射角度，從而明顯改善射頻耦合的均一程度。本發(fā)明便于在現有設備的基礎上進行改進，成本小且與現有等離子體處理裝置的其他部件的連接關系不需要進行大的改動，便于產業(yè)化、便于推廣。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
圖1示出根據現有技術的等離子體處理裝置用的載置臺的縱截面 圖2示出了根據現有技術的等離子體處理裝置用的載置臺的下部電極20的縱截面
圖3示出根據本發(fā)明的第一實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖； 圖4示出根據本發(fā)明的第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的橫截面圖； 圖5示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面 圖6示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面 圖7示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖；以及 圖8示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。
具體實施例方式圖1示出根據現有技術的等離子體處理裝置的縱截面示意圖。本領域技術人員理解，在現有技術中，等離子體處理裝置通常包括:例如由內部成為密閉空間的真空腔室構成的處理容器100 ;在該處理容器100的底面中央配設的載置臺；以及在載置臺的上方以與該載置臺相對的方式設置著的上部電極80。上述載置臺2的結構通常包括:基座34，該基座設置有下部電極20，該下部電極20與所述上部電極10相適應；基座上方設置有固定基板30用的基板固定裝置32。所述下部電極20，例如經由絕緣部件24被固定在所述基座34上。且所述下部電極20連接射頻電源。另外，上部電極10形成為中空狀，在其下面例如均勻分散地形成有向處理容器100內分散供給處理氣體用的多個氣體供給孔。上部電極10的上面中央設有氣體導入管，該氣體導入管貫通處理容器100的上面中央，在上游與處理氣體供給源110連接。優(yōu)選地，該處理氣體供給源100能夠對等離子體處理裝置的處理氣體供給量的給斷以及增減進行控制。通過以上的各裝置結構，在等離子體處理裝置的處理容器100內形成由下部電極20和上部電極10構成的一對平行平板電極。調整處理容器100內部至指定的壓力后，通過導入處理氣體,從射頻電源供給高頻電力，處理氣體等離子體化,高頻流過由下部電極20 —等離子體一上部電極10 —處理容器100的壁部一大地構成的通路。通過等離子體處理裝置的這種作用，對固定在載置臺上的基板30實施利用等離子體的蝕刻。
在圖1所示現有技術基礎上，圖2示出了根據現有技術的等離子體處理裝置用的載置臺的下部電極20的縱截面圖。為了簡單明了起見，在本實施例中僅僅畫出了載置臺的下部電極20的基本組成。所述下部電極20與所述用于等離子體處理的反應器所包含的上部電極(圖2中未示出)相適應。優(yōu)選地，所述下部電極20為電導體。所述下部電極20之上設置一個基板固定裝置32，在所述基板固定裝置32上放置被處理的基板30。在圖2所示現有技術中，所述下部電極20連接高頻電源81，其上方設置所述基板固定裝置32。本領域技術人員理解，基于上述結構，最終，用于處理被處理基板的等離子體由所述下部電極20射向所述被處理基板30，在此不予贅述。但由于上述各種原因，導致射頻耦合的缺陷比較嚴重，影響了等離子化的效果。圖3示出根據本發(fā)明的第一實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。為了清楚描述，在圖3中僅僅示出了所述載置臺2的下部電極20。優(yōu)選地，在本實施例中，所述下部電極20呈一個圓柱形，其面向上部電極10的表面上設置有多個耦合區(qū)。優(yōu)選地，在本實施例中，所述耦合區(qū)呈圓環(huán)狀，所述耦合區(qū)中分為一個弱耦合區(qū)201和一個強耦合區(qū)202，所述弱耦合區(qū)201與所述強耦合區(qū)202呈中心和邊緣分布，所述弱耦合區(qū)201優(yōu)選地位于中心部分。具體地，本領域技術人員理解，圖3示出了所述下部電極20的縱截面圖，而下圖4則示出了所述下部電極20的縱截面圖，圖4示意地顯示出了所述下部電極20中弱耦合區(qū)201和強耦合區(qū)202的分布，在此不予贅述。進一步地,本領域技術人員理解，在本實施例的一些變化例中，所述下部電極20表面上所述弱耦合區(qū)201可以設置有多個，所述強耦合區(qū)202也可以設有多個，所述多個弱耦合區(qū)201與多個強耦合區(qū)202呈中心分布，所述多個弱耦合區(qū)201優(yōu)選地位于中心部分，且每個弱耦合區(qū)201之間具有一定的間隔(圖3中未示出)，例如優(yōu)選地，所述間隔之間為現有技術中組成所述下部電極20的材料，又例如所述間隔之間為所述強耦合區(qū)，在此不予贅述。更進一步地，本領域技術人員理解，在一個變化例中，所述多個弱耦合區(qū)201之間的間隔是不等間距的，在此不予贅述。更進一步地，在本實施例中，所述一個或多個弱耦合區(qū)201包括多個溝或槽203，所述的多個溝或槽呈圓環(huán)分布如圖4所示，優(yōu)選地，所述多個溝或槽203為多個同心圓，與所述弱稱合區(qū)為同一圓心。圖4示出根據本發(fā)明的第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的橫截面圖。為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖4示出了去除被處理基片、基板固定裝置32之后的所述載置臺2的橫截面圖，更準確地講，其示出了所述下部電極20的橫截面圖。從本實施例可以看出，俯視所述載置臺2，所述下部電極20呈一個圓形，其面向上部電極10的表面上設置有多個耦合區(qū)，優(yōu)選地，所述耦合區(qū)呈圓環(huán)狀，所述耦合區(qū)至少分為一個弱耦合區(qū)201和一個強耦合區(qū)202，所述弱耦合區(qū)201與所述強耦合區(qū)202呈中心和邊緣分布，所述弱耦合區(qū)201優(yōu)選地位于中心部分。進一步地，所述一個或多個弱耦合區(qū)201包括多個溝或槽203，所述的多個溝或槽呈圓環(huán)分布，優(yōu)選地，所述多個溝或槽203為多個同心圓，與所述弱耦合區(qū)為同一圓心，而在本實施例的一些變化例中，所述溝或槽203可以為其他形狀(例如所述溝或槽203呈直線形)，本領域技術人員理解，這些實施例的變化例均可以結合圖4所示實施例予以實現，在此不予贅述。
更具體地，所述溝或槽203的寬度優(yōu)選地小于1mm，優(yōu)選地，每個所述溝或槽203之
間的距離均相等。更為具體地，本領域技術人員理解，在圖4所示實施例的一個變化例中，所述溝或槽203之間的距離不相等，具體地，所述下部電極20表面弱耦合區(qū)201中心區(qū)域的溝或槽203的密度大于邊緣區(qū)域的溝或槽203的密度，而在另一個變化例中，具體地，所述下部電極20表面弱耦合區(qū)201中心區(qū)域的溝或槽203的密度小于邊緣區(qū)域的溝或槽203的密度，本領域技術人員理解，這些變化例均可以結合圖4所示實施例予以實現，在此不予贅述。更進一步地,至少一個所述溝或槽203被填充與所述下部電極20不同的電介質材料，本領域技術人員理解，所述電介質材料優(yōu)選地可以為:、云母、玻璃、樹脂、瓷、橡膠以及高分子聚合物等材料。而更進一步地，本領域技術人員理解，根據圖2所述實施例的一個變化例中，所述下部電極6可以呈其他的形狀，例如長方形等，其面向上部電極10的表面上部發(fā)生其他的變化，這并不影響所述發(fā)明的具體應用。圖5示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖5單獨示出了所述下部電極20的弱耦合區(qū)201內溝或槽203的縱截面圖，從本實施例可以看出，所述載置臺2上的下部電極20的弱耦合區(qū)201設有多個溝或槽203，優(yōu)選地，所述溝或槽203的縱截面呈矩形，且至少一個所述溝或槽203被填充與所述下部電極20不同的電介質材料。更優(yōu)選地，每條所述溝或槽203的形狀、尺寸都是相同的，且每條所述溝或槽203之間的間距也是相等的。而在一些變化例中，每條所述溝或槽203的尺寸可以是不同的，例如，一條所述溝或槽203的寬度大于另一條所述溝或槽的寬度或者一條所述溝或槽203的深度大于另一條的深度，在此不予贅述。而在另一些變化例中，每條所述溝或槽203之間的間距也可以是不同的，例如其中任意兩條所述溝或槽203之間的間距大于另兩條所述溝或槽203之間的間距，此處不予贅述。參考圖5所示實施例，更進一步地，本領域技術人員理解，所述溝或槽203使下部電極20發(fā)出原本平行的電場線不再平行，進一步地，本領域技術人員理解，所述溝或槽203改變所述射頻在所述等離子體裝置中的入射角度，使其兩邊發(fā)出的電場的向量的相加因發(fā)出電場水平方向相反而減小，達到降低射頻耦合的目的。更具體地，本領域技術人員理解，所述溝或槽203須開得很小，可能被蝕刻或被填滿，從而遏制了空心陰極的效果。圖6示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。本實施例可以理解為上述圖5所述實施例的一個變化例，為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖6單獨示出了所述下部電極20的弱耦合區(qū)201內溝或槽203的縱截面圖。優(yōu)選地，從所述溝或槽203的截面看去，所述溝或槽203的兩邊對稱，為一個等腰三角形，更進一步優(yōu)選地，每條所述溝或槽203之間的間距是相等的，而每條溝或槽203的寬度與深度也是相等的即如圖6所示。而在一些變化例中，每條所述溝或槽203的寬度與深度可以是不相同的，并且每條所述溝或槽203之間的間距也可以是不同的，即此時，所述弱耦合區(qū)201上的所述溝或槽203呈不規(guī)則分布，本領域技術人員理解，這些均可以結合圖6所示實施例予以實現，此處不予贅述。圖7示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。本實施例可以理解為上述圖5所述實施例的一個變化例，為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖7單獨示出了所述下部電極20的弱耦合區(qū)201內溝或槽203的縱截面圖，即從所述溝或槽203截面看去，所述溝或槽203的兩邊是對稱的，更進一步優(yōu)選地，每條所述溝或槽203之間的間距是相等的，而每條溝或槽203的寬度與深度也是相等的即如圖7所示。而在一些變化例中，每條所述溝或槽203的寬度與深度可以是不相同的，并且每條所述溝或槽203之間的間距也可以是不同的，即此時，所述弱耦合區(qū)201上的所述溝或槽203呈不規(guī)則分布，本領域技術人員理解，這些均可以結合圖7所示實施例予以實現，此處不予贅述。圖8示出根據本發(fā)明第二實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺2的縱截面圖。本實施例可以理解為上述圖5所述實施例的一個變化例，為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖8單獨示出了所述下部電極20的弱耦合區(qū)201內溝或槽203的縱截面圖，具體地，所述溝或槽203呈半圓形，即從所述溝或槽203的縱截面處看去，所述溝或槽203是兩邊對稱的圓弧。優(yōu)選地，所述每條所述溝或槽203之間的間距是相等的，而每條溝或槽203的寬度與深度也是相等的即如圖8所示。而在一些變化例中，每條所述溝或槽203的寬度與深度可以是不相同的，并且每條所述溝或槽203之間的間距也可以是不同的，即此時，所述弱耦合區(qū)201上的所述溝或槽203呈不規(guī)則分布，本領域技術人員理解，這些均可以結合圖8所示實施例予以實現，此處不予贅述。更進一步地，根據圖5至圖8所示實施例中所述的溝或槽203，其形狀優(yōu)選地可以是長方形(如圖5所示)，而其形狀也可以為其他形狀例如倒三角形(如圖6所示)、倒梯形(如圖7所示)或半圓形(如圖8所示)等，本領域技術人員理解，這些實施例的變化例均可以結合圖5所示實施例予以實現，且不影響圖5所示實施例的實現，并可以達到與圖5所示實施例類似的效果，在此不予贅述。進一步地，本領域技術人員理解，在本發(fā)明的一個具體實施方式
中，還提供一種等離子體處理裝置，用于對基板進行等離子化處理，其包括:對被處理基板進行等離子體處理的處理容器；將處理氣體導入該處理容器的處理氣體導入部；用于對所述處理容器內進行真空排氣的單元；同時，還包括上述圖3至圖8所示之一的等離子體處理裝置用的載置臺；以及與所述載置臺相對的方式設置在所述載置臺的上方的上部電極。進一步地，本領域技術人員理解，上述圖3至圖8所示實施例所述的電介質材料至少可以參考《電介質物理學(第2版)——凝聚態(tài)物理學叢書》(作者:殷之文，科學出版社，ISBN =7030106814, 2003年5月出版)來實現，在此不予贅述。更進一步地，結合上述圖3至圖8所示實施例，本領域技術人員理解，在另一個具體實施方式
中，本發(fā)明還提供了一種的方法，具體地，所述控制方法包括如下步驟:通過設置于所述等離子體裝置的下部電極中的弱耦合區(qū)來改變所述射頻在所述等離子體裝置中的入射角度。本領域技術人員理解，優(yōu)選地，所述弱耦合區(qū)由與下部電極其他部分不同的物質組成。例如，優(yōu)選地，可以結合上述圖3至圖8所示實施例實現這樣的弱耦合區(qū)，例如所述弱耦合區(qū)201上具有溝或槽203，所述溝或槽203被填充與所述下部電極20不同的電介質材料。本領域技術人員理解，所述溝或槽203使下部電極20發(fā)出原本平行的電場線不再平行，進一步地，本領域技術人員理解，所述溝或槽203能改變所述射頻在所述等離子體裝置中的入射角度，使其兩邊發(fā)出的電場的向量的相加因發(fā)出電場水平方向相反而減小，達到降低射頻耦合的目的。更具體地，本領域技術人員理解，所述溝或槽203須開得較小，可能被蝕刻或被填滿，從而遏制空心陰極的效果。進一步地，結合上述圖3至圖8所示實施例，本領域技術人員理解，所述弱耦合區(qū)201的組成可以根據不同實施需要而變化，例如圖5至圖8所示實施例所披露的各種不同形狀的溝或槽等。這樣的弱耦合區(qū)均可以實現本發(fā)明提供的控制方法，在此不予贅述。以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
權利要求
1.一種降低射頻耦合的等離子體處理裝置的載置臺，所述載置臺用于載置被處理基板，所述載置臺至少包括: 下部電極，其與設置于所述載置臺之外的上部電極相適應以在上下部電極之間形成射頻電場； 基板固定裝置，其設置于所述下部電極的上方，用于載置被處理基板； 其特征在于，所述下部電極面向上部電極的表面上設置有多個耦合區(qū)，其中至少包括一個弱耦合區(qū)，弱耦合區(qū)中包括多個溝或槽。
2.根據權利要求1所述的載置臺，其特征在于，所述下部電極面向上部電極的表面上所設置的多個耦合區(qū)中還包括一個或多個強耦合區(qū)，所述弱耦合區(qū)與所述強耦合區(qū)呈中心和邊緣分布，所述弱耦合區(qū)優(yōu)選地位于中心部分。
3.根據權利要求1或2所述的載置臺，其特征在于，所述溝或槽的寬度優(yōu)選地小于Imm0
4.根據權利要求1至3中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述至少一個溝或槽被填充與所述下部電極不同的電介質材料。
5.根據權利要求4所述的載置臺，其特征在于，所述電介質材料包括如下材料中的任一種或任多種: SiO2 ； 云母； 玻璃； 樹脂； 瓷； 橡膠；以及 高分子聚合物。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述溝或槽呈圓環(huán)分布，多個溝或槽優(yōu)選地構成同心圓。
7.根據權利要求6所述的載置臺，其特征在于，每個溝或槽之間的距離均相等的。
8.根據權利要求6所述的載置臺，其特征在于，在所述下部電極的中心區(qū)域的溝或槽的密度大于所述下部電極的邊緣區(qū)域的溝或槽的密度。
9.根據權利要求6所述的載置臺，其特征在于，在所述下部電極的中心區(qū)域的溝或槽的密度小于所述下部電極的邊緣區(qū)域的溝或槽的密度。
10.一種等離子體處理裝置，用于對基板進行等離子化處理，其包括: 對被處理基板進行等離子體處理的處理容器； 將處理氣體導入該處理容器的處理氣體導入部； 用于對所述處理容器內進行真空排氣的單元； 其特征在于，還包括設置在所述處理容器內的根據權利要求1、中任一項所述的等離子體處理裝置用的載置臺；以及 與所述載置臺相對的方式設置在所述載置臺的上方的上部電極。
11.一種在等離子體處理裝置中降低射頻耦合的控制方法，其特征在于，包括如下步驟:通過設置于所述等離子體裝置的下部電極中的弱耦合區(qū)來改變所述射頻在所述等離 子體裝置中的入射角度。`
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置的載置臺，其用于載置被處理基板，其特征在于，所述載置臺至少包括下部電極，其與設置于所述載置臺之外的上部電極相適應以在上下部電極之間形成射頻電場；基板固定裝置，其設置于所述下部電極的上方，用于載置被處理基板；其特征在于，所述下部電極面向上部電極的表面上設置有多個耦合區(qū)，其中至少包括一個弱耦合區(qū)，弱耦合區(qū)中包括多個溝或槽。通過這些弱耦合區(qū)的設置使得原有射頻耦合過強的區(qū)域的射頻電場得到減弱，最終在基片上方得到均一的射頻電場分布。
文檔編號H01J37/20GK103165370SQ20111041944
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者凱文·佩爾斯 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司