專利名稱：一種降低射頻耦合的等離子體處理裝置及載置臺的制作方法
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(晶片)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(半導體晶片、玻璃基板等)，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，產生等離子體。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分布不均情況。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并配合產生用于對被處理基本進行的射頻；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，至少所述下部電極的上部的至少一個區(qū)域被設置為電容耦合區(qū)，所述電容耦合區(qū)由多層金屬層與多層絕緣層間隔地組成。優(yōu)選地，所述耦合區(qū)的最下層為絕緣層，從該絕緣層向上依次為金屬層、絕緣層地相間隔設置。優(yōu)選地，所述耦合區(qū)的最上層為金屬層，且從該金屬層向下依次為絕緣層、金屬層地相間隔設置。優(yōu)選地，所述絕緣層的厚度在如下范圍內:0.1到10毫米。優(yōu)選地，至少兩個所述絕緣層的厚度是不同的。 優(yōu)選地，至少兩層所述絕緣層的材質是不同的。
優(yōu)選地，所述絕緣層包括如下物質中的任一種或任多種:氧化鋁；氮化鋁；Low-K材料；或者其他聞電阻娃材料。優(yōu)選地，所述金屬層的厚度在如下范圍內:0.1到10毫米。優(yōu)選地，至少兩個所述金屬層的厚度是不同的。優(yōu)選地，至少兩層所述金屬層的材質是不同的。優(yōu)選地，所述金屬層包括如下物質中的任一種或任多種:招；鐵；銅；錫；以及多晶硅材料。根據本發(fā)明的另一個方面，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上述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。本發(fā)明通過在載置臺的下部電極上設置電容耦合區(qū)，通過多層絕緣層、金屬層的疊加來形成多個電容，進而改善所述載置臺的射頻耦合的均一程度。


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的縱截面 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的橫截面 圖5示出根據本發(fā)明的第三實施例的，等離子體處理裝置用的載置臺的縱截面圖。
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用的靜電夾卡盤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之上設置一個靜電夾卡盤32，在所述靜電夾卡盤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，其上方設置所述靜電夾卡盤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的縱截面圖。所述下部電極20呈一個圓柱形，其面向上部電極10的上表面設置有一個電容耦合區(qū)21，所述電容耦合區(qū)21可以是圓形、矩形、梯形等規(guī)則形狀，也可以是一些不規(guī)則的形狀，本領域技術人員理解，所述電容耦合區(qū)21的形狀并不會影響所述實施例的實現，在此不予贅述。更具體地，在本實施例的一些變化例中，所述電容耦合區(qū)21可以設置有多個(圖3中僅僅示出一個電容耦合區(qū)，以下各圖同)，本領域技術人員理解，這些實施例的變化例均可以結合圖3所示實施例予以實現，在此不予贅述。進一步地，根據圖3所示實施例，所述電容耦合區(qū)21由多層金屬層22和多層絕緣層23間隔地組成，優(yōu)選地，所述金屬層22和絕緣層23呈凹狀，且所述電容耦合區(qū)21的最底層為絕緣層23，其最頂層應為金屬層22，進而，所述電容耦合從下至上至少應為絕緣層一金屬層一絕緣層一金屬層四層(如圖4所示)。更為具體地，所述電容耦合區(qū)21的絕緣層23的厚度應為0.1到10毫米，其可以由氧化鋁、氮化鋁、Low-K材料或者其他高電阻硅材料組成，且多層所述絕緣層23中至少有兩層的厚度不相同，至少有兩層所述絕緣層23的材料不同，例如有四層所述絕緣層23的電容耦合區(qū)21中，可以有兩層絕緣層23的厚度與材料都不相同，而其他兩層的厚度與材料都相同，又例如，四層絕緣層23中，其中兩層的材料不同厚度相同，而另兩層的厚度不同材料相同等，本領域技術人員理解，在類似情形下，都能通過圖3所示實施例予以實現，并可以達到與圖3所示實施例類似的效果，在此不予贅述。類似地，根據圖3所述實施例的電容耦合區(qū)21，其金屬層22由鋁、鐵、銅、錫或者其他多晶硅材料組成，所述金屬層22的厚度為0.1到10毫米，且多層所述金屬層22中至少有兩層的厚度不相同，至少有兩層所述金屬層22的材料不同，例如有四層所述金屬層22的電容耦合區(qū)21中，可以有兩層金屬層22的厚度與材料都不相同，而其他兩層的厚度與材料都相同，又例如，四層金屬層22中，其中兩層的材料不同厚度相同，而另兩層的厚度不同材料相同等，本領域技術人員理解，在類似情形下，都能通過圖3所示實施例予以實現，并可以達到與圖3所示實施例類似的效果，在此不予贅述。
圖4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的下部電極20的電容耦合區(qū)21的縱截面圖，本實施例可以理解為上述圖3的一個變化例，為了更清楚地闡述本發(fā)明，圖4單獨示出了所述下部電極20的電容耦合區(qū)21的縱截面圖，具體地，所述下部電極20的電容耦合區(qū)21由兩層金屬層22和兩層絕緣層23組成，所述電容耦合區(qū)21的頂部為金屬層221，底部為絕緣層232，所述兩層金屬層22與兩層絕緣層23間隔地組成，從下至上依次為絕緣層232—金屬層222—絕緣層231—金屬層221，優(yōu)選地，所述兩層金屬層221、222與所述兩層絕緣層231、232均呈凹狀，所述絕緣層232的凹狀大小與所述金屬層222整體的大小相適應，能使所述金屬層222正好放入所述絕緣層232的凹狀內，類似地，所述金屬層222的凹狀大小與所述絕緣層231整體的大小相適應，能使所述絕緣層231正好放入所述金屬層222內，進而使所述兩層金屬層221、222與所述兩層絕緣層231、232依次間隔嵌套。更具體地，本領域技術人員理解，所述電容耦合區(qū)21的兩層絕緣層231、232的材料與厚度都不相同，其兩層金屬層221、222的材料與厚度也都不相同，在此情形下，所述電容耦合去21也能通過圖3所示實施例予以實現，并可以達到與圖3所示實施例類似的效果，在此不予贅述。更進一步地，根據圖4所示實施例，優(yōu)選地，所述金屬層22和絕緣層23呈凹狀，而在本實施例的一些變化例中，所述金屬層22和絕緣層23也可以呈其他形狀如平板狀(例如圖5所示)，與圖4所述相同的由下至上依次為絕緣層232—金屬層222—絕緣層231—金屬層221。本領域技術人員結合上述實施例以及變化例可以實現圖4所示實施例，在此不予贅述。圖5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的縱截面圖，本實施例可以理解為上述圖3的一個變化例，具體地，所述電容耦合區(qū)21由多層金屬層22和多層絕緣層23間隔地組成，所述金屬層22和絕緣層23呈平板狀，且所述電容耦合區(qū)21的最底層為絕緣層23，其最頂層應為金屬層22，進而，所述電容耦合從下至上至少應為絕緣層一金屬層一絕緣層一金屬層四層，優(yōu)選地，所述金屬層22與絕緣層23的面積大小相同，與圖3所示實施例類似地，所述多層金屬層22中至少有兩層材料不相同，至少有兩層的厚度不相同，所述多層絕緣層23中至少有兩層的材料不相同，至少有兩層的厚度不相同，本領域技術人員理解，在類似情形下，都能通過圖3所示實施例予以實現，并可以達到與圖3所示實施例類似的效果，在此不予贅述。參考圖3 圖5所示實施例，更進一步地，本領域技術人員理解，本發(fā)明所述等離子體處理裝置在下部電極20上設置一個由絕緣材料與金屬材料間隔疊加組成的電容耦合區(qū)21，通過間隔疊加的所述金屬層22與絕緣層23材料的不同，形成多個電容，該多個電容疊加形成一個可變的電容，從而達到可選擇性地降低射頻耦合的目的。進一步地，本領域技術人員理解，通過本發(fā)明提供的電容耦合區(qū)21內的多個電容大小的調節(jié)，可以實現不同程度降低射頻耦合的目的，例如每個電容的大小可以通過電容兩極的間距來調節(jié)，在此不予贅述。進一步地，參考圖3至圖5所示實施例，本領域技術人員理解，在一個變化例中，所述電容耦合區(qū)21的最底層為絕緣層23，其最頂層應為金屬層22，具體地，所述兩層金屬層22與兩層絕緣層23間隔地組成，從下至上依次為金屬層222—絕緣層232—金屬層221—絕緣層231，在有更多金屬層與絕緣層疊加的情況下繼續(xù)以此次序向上疊加、在工藝允許的情況下層數并無限制，本領域技術人員理解，這些變化例并不影響本發(fā)明的具體實施，此處不予贅述。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并配合產生用于對被處理基本進行的射頻； 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，至少所述下部電極的上部的至少一個區(qū)域被設置為電容耦合區(qū)，所述電容耦合區(qū)由多層金屬層與多層絕緣層間隔地組成。
2.根據權利要求1所述的載置臺，其特征在于，所述耦合區(qū)的最下層為絕緣層，從該絕緣層向上依次為金屬層、絕緣層地相間隔設置。
3.根據權利要求1或2所述的載置臺，其特征在于，所述耦合區(qū)的最上層為金屬層，且從該金屬層向下依次為絕緣層、金屬層地相間隔設置。
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，所述絕緣層的厚度在如下范圍內:0.1到10毫米。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的載置臺，其特征在于，至少兩個所述絕緣層的厚度是不同的。
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，至少兩層所述絕緣層的材質是不同的。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述絕緣層包括如下物質中的任一種或任多種: 氧化鋁； 氣化招； Low-K材料；或者 -其他高電阻硅材料。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述金屬層的厚度在如下范圍內:0.1到10毫米。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的載置臺，其特征在于，至少兩個所述金屬層的厚度是不同的。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的載置臺，其特征在于，至少兩層所述金屬層的材質是不同的。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述金屬層包括如下物質中的任一種或任多種: -鋁； -鐵； -銅； -錫；以及 -多晶娃材料。
12.根據權利要求1至11中任一項所述的載置臺，其特征在于，所述絕緣層與金屬層呈凹狀。
13.一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f 12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。
全文摘要
本發(fā)明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并配合產生用于對被處理基本進行的射頻；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，至少所述下部電極的上部的至少一個區(qū)域被設置為電容耦合區(qū)，所述電容耦合區(qū)由多層金屬層與多層絕緣層間隔地組成。還提供一種等離子體處理裝置，其包括所述載置臺。本發(fā)明通過在載置臺的下部電極上設置電容耦合區(qū)，通過多層絕緣層、金屬層的疊加來形成多個電容，進而改善所述載置臺的射頻耦合的均一程度。
文檔編號H01J37/32GK103165380SQ20111042048
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