等離子體處理裝置及調(diào)節(jié)基片邊緣區(qū)域制程速率的方法
【專利摘要】一種等離子體處理裝置及調(diào)節(jié)基片邊緣區(qū)域制程速率的方法，包括：一腔室；位于所述腔室內(nèi)的基座，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)，在所述靜電夾盤(pán)上方放置有基片；位于所述腔室頂部的氣體噴淋頭，其同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭進(jìn)入所述腔室；設(shè)置于所述基座之中的下電極，并連接有第一射頻電源；聚焦環(huán)，其設(shè)置于所述基片周圍；邊緣電極，其靠近所述基片的邊緣區(qū)域，所述邊緣電極連接有第二射頻電源，移相器，其連接于所述第一射頻電源和第二射頻電源。本發(fā)明能夠有效地補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，并且，避免了由于施加于基片中心區(qū)域和基片邊緣區(qū)域的電壓距離較近產(chǎn)生的電弧放電和打火。
【專利說(shuō)明】等離子體處理裝置及調(diào)節(jié)基片邊緣區(qū)域制程速率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體處理裝置及調(diào)節(jié)基片邊緣區(qū)域制程速率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體處理裝置利用真空反應(yīng)室的工作原理進(jìn)行半導(dǎo)體基片和等離子平板的基片的加工。真空反應(yīng)室的工作原理是在真空反應(yīng)室中通入含有適當(dāng)刻蝕劑或淀積源氣體的反應(yīng)氣體，然后再對(duì)該真空反應(yīng)室進(jìn)行射頻能量輸入，以激活反應(yīng)氣體，來(lái)點(diǎn)燃和維持等離子體，以便分別刻蝕基片表面上的材料層或在基片表面上淀積材料層，進(jìn)而對(duì)半導(dǎo)體基片和等離子體平板進(jìn)行加工。舉例來(lái)說(shuō)，電容性等離子體反應(yīng)器已經(jīng)被廣泛地用來(lái)加工半導(dǎo)體基片和顯示器平板，在電容性等離子體反應(yīng)器中，當(dāng)射頻功率被施加到二個(gè)電極之一或二者時(shí)，就在一對(duì)平行電極之間形成電容性放電。
[0003]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(wèn)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(guò)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100MHZ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(pán)邊緣的聚集環(huán)來(lái)調(diào)控。
[0004]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300MHZ制程的今天，半導(dǎo)體工藝件邊緣效應(yīng)帶來(lái)的損失更為巨大。
[0005]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】

[0006]針對(duì)【背景技術(shù)】中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種等離子體處理裝置。
[0007]本發(fā)明第一方面提供了一種等離子體處理裝置，包括:
[0008]一腔室；
[0009]位于所述腔室內(nèi)的基座，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)，在所述靜電夾盤(pán)上方放置有基片；
[0010]位于所述腔室頂部的氣體噴淋頭，其同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭進(jìn)入所述腔室；
[0011]設(shè)置于所述基座之中的下電極，并連接有第一射頻電源；
[0012]聚焦環(huán)，其設(shè)置于所述基片周圍；
[0013]邊緣電極，其靠近所述基片的邊緣區(qū)域設(shè)置，所述邊緣電極連接有第二射頻電源；[0014]移相器，其連接于所述第一射頻電源和第二射頻電源。
[0015]進(jìn)一步地，所述邊緣電極設(shè)置于所述聚焦環(huán)之中，其中，所述聚焦環(huán)由絕緣材料制成。
[0016]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一第一絕緣體，其設(shè)置于所述聚焦環(huán)下方，其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述第一絕緣體之中。
[0017]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括:
[0018]邊緣環(huán)，其位于所述聚焦環(huán)外圍；
[0019]第二絕緣體，其位于所述邊緣環(huán)下方，
[0020]其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述邊緣環(huán)或所述第二絕緣體之中。
[0021]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源和第二射頻電源具有同樣的或不同樣的頻率。
[0022]進(jìn)一步地,所述第二射頻電源大于13MHZ。
[0023]進(jìn)一步地，所述第二射頻電源為13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之一。
[0024]進(jìn)一步地，所述第二射頻電源小于13MHZ。
[0025]進(jìn)一步地，在所述第二射頻電源和所述邊緣電極之間還依次連接有第二匹配電路和第二高頻濾波器。
[0026]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源和下電極之間還連接有第一匹配電路。
[0027]進(jìn)一步地，所述下電極還連接有第三射頻電源，在所述第三射頻電源和所述下電極之間還連接有第三匹配電路，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于 13MHZ。
[0028]進(jìn)一步地，第一射頻電源產(chǎn)生的電壓值為V1=VltlSin (coHt+ )，第二射頻電源產(chǎn)生的電壓值為 V2=V20Sin (Co Ht+ 小 + A 小)，且 V10>V20O
[0029]本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理裝置，包括:
[0030]一腔室；
[0031]位于所述腔室內(nèi)的基座，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)，在所述靜電夾盤(pán)上方放置有基片；
[0032]位于所述腔室頂部的氣體噴淋頭，其同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭進(jìn)入所述腔室；
[0033]設(shè)置于所述基座之中的下電極，并連接有第一射頻電源；
[0034]聚焦環(huán)，其設(shè)置于所述基片周圍；
[0035]邊緣電極，其靠近所述基片的邊緣區(qū)域設(shè)置；
[0036]移相器，其連接于所述第一射頻電源，
[0037]其中，在所述第一射頻電源和所述下電極之間還依次連接有第一匹配網(wǎng)絡(luò)和功率分配器，其中，所述功率分配器連接于所述移相器，所述移相器進(jìn)一步連接所述邊緣電極。
[0038]進(jìn)一步地，所述邊緣電極設(shè)置于所述聚焦環(huán)之中，其中，所述聚焦環(huán)由絕緣材料制成。
[0039]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括一第一絕緣體，其設(shè)置于所述聚焦環(huán)下方，其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述第一絕緣體之中。
[0040]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括:
[0041]邊緣環(huán)，其位于所述聚焦環(huán)外圍；[0042]第二絕緣體，其位于所述邊緣環(huán)下方，
[0043]其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述邊緣環(huán)或所述第二絕緣體之中。
[0044]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源大于13MHZ。
[0045]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源為13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之一。
[0046]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源和下電極之間還連接有第一匹配電路。
[0047]進(jìn)一步地，所述下電極還連接有第三射頻電源，在所述第三射頻電源和所述下電極之間還連接有第三匹配電路，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于 13MHZ。
[0048]進(jìn)一步地,I禹合于所述基片中心區(qū)域的電壓值為V1 = V1(lsinOHt+4>) ,I禹合于所述基片邊緣區(qū)域電壓值為V2=V2tlSin (CoHt+小+ A小)，且V1(I>V2。。
[0049]本發(fā)明第三方面提供了一種用于本發(fā)明第一方面或第二方面所述的等離子體處理裝置的調(diào)芐基片邊緣區(qū)域制程速率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0050]在制程過(guò)程中，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的相位差，以調(diào)整基片邊緣區(qū)域制程速率。
[0051]具體地，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的△小，使得耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域的射頻能量的電壓值為V1 =，耦合于所述基片邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓值為V2=V20Sin (w Ht+ (J) + A ),且 V10>V20。
[0052]本發(fā)明提供的等離子體處理裝置能夠有效地補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，并且，避免了由于施加于基片中心區(qū)域和基片邊緣區(qū)域的電壓距離較近產(chǎn)生的電弧放電和打火。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0053]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖3是根據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖4是根據(jù)本發(fā)明又一具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖5是根據(jù)本發(fā)明還一具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的第一射頻電源和第二射頻電源的相位示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]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(shuō)明。
[0060]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，等離子體處理裝置300包括平行的上電極302和下電極318，下電極318連接有射頻電源，基片306置于基臺(tái)之上。在基片306的外圍還設(shè)置了一聚焦環(huán)312。聚焦環(huán)312還連接有一低頻射頻電源322，在低頻射頻電源322和聚焦環(huán)312之間還依次串聯(lián)有匹配網(wǎng)絡(luò)316和射頻濾波器314?，F(xiàn)有技術(shù)通過(guò)低頻濾波器314向靠近基片306外圍的聚焦環(huán)312周圍耦合低頻射頻能量，改變制程區(qū)域位于基片306之上的鞘層(Sheath)來(lái)補(bǔ)償基片306的邊緣效應(yīng)。
[0061]然而，由于現(xiàn)有技術(shù)的上述邊緣效應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制通過(guò)調(diào)整制程區(qū)域位于基片306之上的鞘層(Sheath)來(lái)補(bǔ)償基片306的邊緣效應(yīng)。具體地，鞘層能夠加速帶電粒子向基片306轟擊的速度，即粒子入射能量，但是無(wú)法改變制程區(qū)域的等離子體，因此補(bǔ)償效果不夠好。
[0062]此外，現(xiàn)有技術(shù)還采取耦合直流電源于聚焦環(huán)來(lái)補(bǔ)償邊緣效應(yīng)。然而，直流電源產(chǎn)生的電壓并不能調(diào)節(jié)幅度，因此不容易調(diào)節(jié)和控制基片邊緣耦合的電壓值，甚至?xí)蝗划a(chǎn)生一個(gè)很大的數(shù)值，特別是在直流電壓能量耦合到離基片邊緣距離較近的區(qū)域，容易產(chǎn)生電弧放電(arcing)和打火(sparking),從而對(duì)基片造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。
[0063]為改善現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種能夠有效補(bǔ)償邊緣效應(yīng)的等離子體處理裝置。
[0064]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，等離子體處理裝置100包括一腔室102，位于所述腔室102下方的基座，其中，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)112，在所述靜電夾盤(pán)112上方放置有一基片110。所述靜電夾盤(pán)112中設(shè)置有一直流電極(未示出)，其通過(guò)直流電極產(chǎn)生靜電吸力將所述基片110夾持于所述靜電夾盤(pán)112上表面的陶瓷層之上。氣體噴淋頭108設(shè)置于所述腔室102頂部，所述氣體噴淋頭108同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭108進(jìn)入所述腔室102。具體地，所述腔室102頂部設(shè)置有若干氣體源，制程所需氣體(包括反應(yīng)氣體和調(diào)制氣體)進(jìn)入氣體噴淋頭108，并通過(guò)氣體噴淋頭108中設(shè)置的若干氣體通道進(jìn)入腔室。下電極116設(shè)置于所述基座之中的，其平行于所述上電極，下電極116還連接有第一射頻電源122。第一射頻電源122耦合射頻能源于所述下電極116，使得上下電極之間形成電場(chǎng)，反應(yīng)氣體進(jìn)入位于基片110和氣體噴淋頭108下表面之間的制程空間，并受該電場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生等離子體，所述等離子體朝向基片110表面運(yùn)動(dòng)轟擊并與所述基片110發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)基片110進(jìn)行相關(guān)制程，例如刻蝕或沉積等。所述等離子體處理裝置100還包括一聚焦環(huán)118，其設(shè)置于所述基片110周圍。約束環(huán)106用于將制程冗余物質(zhì)排出腔室外。
[0065]此外，本發(fā)明的等離子體處理裝置100還包括邊緣電極120，其靠近所述基片110的邊緣區(qū)域，所述邊緣電極連接有第二射頻電源124。并且，本發(fā)明的等離子體處理裝置100還包括移相器126，其直接或間接地連接于所述第一射頻電源122和第二射頻電源124。
[0066]需要說(shuō)明的是，第一射頻電源122耦合于基片110的中心區(qū)域，能夠控制基片中心區(qū)域的制程速率，而邊緣電極120靠近基片110的外圍區(qū)域設(shè)置，能夠控制基片邊緣區(qū)域的制程速率。然而，邊緣電極120并不需要特別限定為設(shè)置于等離子體處理裝置100的某個(gè)組件上，只要其靠近于基片110的外圍區(qū)域設(shè)置，就能夠產(chǎn)生技術(shù)效果，達(dá)到本發(fā)明的發(fā)明目的，例如，所述邊緣電極120可以設(shè)置于聚焦環(huán)118中，聚焦環(huán)118下方的第一絕緣體，聚焦環(huán)118外圍的邊緣環(huán)，以及所述邊緣環(huán)下方的第二絕緣體等。
[0067]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，所述邊緣電極120設(shè)置于所述聚焦環(huán)118之中，其中，所述聚焦環(huán)118由絕緣材料制成。其中，所述邊緣電極120進(jìn)一步連接有第二射頻電源124，所述第二射頻電源124還連接有一移相器126，所述移相器126還能夠獲得所述第一射頻電源122的角度。
[0068]具體地，射頻能源具有一定的角度，在不同的角度值下具有不同的幅度，即電壓值。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的第一射頻電源和第二射頻電源的相位示意圖，如圖所示，SI指示的是第一射頻電源122的波形變化，S2指示的是第二射頻電源124的波形變化。在上述實(shí)施例中，由于移相器126直接連接于第一射頻電源122和第二射頻電源124，其能夠獲得第一射頻電源122的角度，并據(jù)此調(diào)節(jié)第二射頻電源124的角度，從而能夠控制第一射頻電源122和第二射頻電源124的相位差A(yù) O，g卩，使得第一射頻電源122到達(dá)下電極116和第二射頻電源124到達(dá)基片110邊緣的邊緣電極124具有不同的相位角。例如，優(yōu)選地，第二射頻電源124產(chǎn)生的電壓值應(yīng)小于第一射頻電源122產(chǎn)生的電壓值。具體地，假設(shè)第一射頻電源122產(chǎn)生的電壓值V1 = V1(|Sin(? Ht+(t)，第二射頻電源124產(chǎn)生的電壓值 V2=V20Sin (oHt+4)+ A (J))，V10>V20o
[0069]移相器126可以調(diào)節(jié)第一射頻電源122和第二射頻電源124 “同步”(in-phase)或“不同步”(out of phase)，從而使得第一射頻電源122和第二射頻電源124分別耦合于下電極116和邊緣電極124的電壓值不同。具體地，假設(shè)第一射頻電源122和第二射頻電源124皆為高頻。當(dāng)兩者同步時(shí)，A (6=0，第一射頻電源122和第二射頻電源124的電壓差最小；當(dāng)兩者的角度相反時(shí)，A (6 = 11，第一射頻電源122和第二射頻電源124的電壓差最大。因此，等離子體的特性(例如，活性粒子的濃度和溫度等)能夠隨著第一射頻電源122和第二射頻電源124的相位差的變化而變化，從而進(jìn)一步地使得基片邊緣的制程速度(例如刻蝕速度)通過(guò)改變第一射頻電源122和第二射頻電源124的相位差來(lái)得以控制，從而補(bǔ)償了邊緣效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)理解，基片邊緣的電場(chǎng)定位可以通過(guò)改變耦合于基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的電極的相位差來(lái)調(diào)整。
[0070]現(xiàn)有技術(shù)若通過(guò)設(shè)置直流電源耦合于聚焦環(huán)來(lái)補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，直流電壓的幅度(即電壓值)不能控制，會(huì)導(dǎo)致電弧放電和打火。然而，本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)第一射頻電源122和第二射頻電源124的相位差，從而控制了第一射頻電源122和第二射頻電源124的電壓差，從而有效地避免了電弧放電和打火。
[0071]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源122和第二射頻電源124具有同樣或不同樣的頻率。
[0072]進(jìn)一步地，所述第二射頻電源124大于13MHZ。優(yōu)選地，所述第一射頻電源122和第二射頻電源124都為高頻電·源，例如60MHZ。現(xiàn)有技術(shù)若通過(guò)設(shè)置低頻射頻電源耦合于基片邊緣區(qū)域來(lái)補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，則只能改變制程區(qū)域位于基片之上的鞘層，鞘層能夠加速帶電粒子向基片轟擊的速度，即粒子入射能量，但是無(wú)法改變制程區(qū)域的等離子體，因此補(bǔ)償效果不夠好。本發(fā)明采用高頻射頻電源連接于基片外圍區(qū)域，能夠有效地控制制程區(qū)域的等離子體的分布，從而有效地補(bǔ)償了邊緣效應(yīng)。
[0073]可選地，所述第二射頻電源小于13MHZ。
[0074]進(jìn)一步地，所述第二射頻電源124 為 13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之
o
[0075]進(jìn)一步地，在所述第二射頻電源124和所述邊緣電極120之間還依次連接有第二匹配電路127和第二高頻濾波器128。
[0076]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源122和下電極116之間還連接有第一匹配電路130。
[0077]圖3是根據(jù)本發(fā)明另一具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其示出了上述實(shí)施例的變化例，其中，所述下電極116還連接有第三射頻電源132，在所述第三射頻電源132和所述下電極116之間還連接有第三匹配電路134，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于13MHZ。圖3示出的等離子體處理裝置是雙頻等離子體處理系統(tǒng)(dual-frequency plasma system),其中第一射頻電源是高頻,用于維持等離子體。第三射頻電源是低頻偏置電源，用于為粒子加速提供一個(gè)偏置電勢(shì)。[0078]根據(jù)上述實(shí)施例的一個(gè)變化例，所述下電極116和所述邊緣電極120連接于同樣的射頻電源。
[0079]如圖4所示，本發(fā)明第二方面提供了一種等離子體處理裝置，等離子體處理裝置100包括一腔室102，位于所述腔室102下方的基座，其中，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)112,在所述靜電夾盤(pán)112上方放置有一基片110。所述靜電夾盤(pán)112中設(shè)置有一直流電極(未示出)，其通過(guò)直流電極產(chǎn)生靜電吸力將所述基片110夾持于所述靜電夾盤(pán)112上表面的陶瓷層之上。氣體噴淋頭108設(shè)置于所述腔室102頂部，所述氣體噴淋頭108同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭108進(jìn)入所述腔室102。具體地，所述腔室102頂部設(shè)置有若干氣體源，制程所需氣體(包括反應(yīng)氣體和調(diào)制氣體)進(jìn)入氣體噴淋頭108，并通過(guò)氣體噴淋頭108中設(shè)置的若干氣體通道進(jìn)入腔室。下電極116設(shè)置于所述基座之中的，其平行于所述上電極，下電極116還連接有第一射頻電源122。第一射頻電源122耦合射頻能源于所述下電極116，使得上下電極之間形成電場(chǎng)，反應(yīng)氣體進(jìn)入位于基片110和氣體噴淋頭108下表面之間的制程空間，并受該電場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生等離子體，所述等離子體朝向基片110表面運(yùn)動(dòng)轟擊并與所述基片110發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)基片110進(jìn)行相關(guān)制程，例如刻蝕或沉積等。所述等離子體 處理裝置100還包括一聚焦環(huán)118，其設(shè)置于所述基片110周圍。約束環(huán)106用于將制程冗余物質(zhì)排出腔室外。
[0080]其中，移相器126連接于所述第一射頻電源122，
[0081]其中，在所述第一射頻電源122和所述下電極116之間還依次連接有第一匹配網(wǎng)絡(luò)130和功率分配器136，其中，所述功率分配器136連接于所述移相器126。頻率分配器136將第一射頻電源122分成兩路，其中一路輸送至下電極116以提供耦合基片中心的射頻能量，另一路輸送至移相器126以提供耦合于基片邊緣的射頻能量，該兩路射頻能量的功率相同。
[0082]進(jìn)一步地，所述邊緣電極120設(shè)置于所述聚焦環(huán)118之中，其中，所述聚焦環(huán)118由絕緣材料制成。
[0083]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置100還包括一第一絕緣體，其設(shè)置于所述聚焦環(huán)118下方，其中，所述邊緣電極120設(shè)置于所述第一絕緣體之中。
[0084]進(jìn)一步地，所述等離子體處理裝置還包括:邊緣環(huán)，其位于所述聚焦環(huán)118外圍；第二絕緣體，其位于所述邊緣環(huán)下方，其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述邊緣環(huán)或所述第二絕緣體之中。
[0085]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源122大于13MHZ。
[0086]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源122 為 13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之
o
[0087]進(jìn)一步地，所述第一射頻電源122和下電極116之間還連接有第一匹配電路130。
[0088]所述下電極116還連接有第三射頻電源132，在所述第三射頻電源132和所述下電極116之間還連接有第三匹配電路134，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于13MHZ。
[0089]進(jìn)一步地，第一射頻電源122產(chǎn)生的電壓值為V1=ViciSin(GJ1^cj5)。
[0090]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，若施加于基片中心區(qū)域和基片邊緣區(qū)域的電壓距離較近，容易產(chǎn)生電弧放電和打火，從而對(duì)基片造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。因此，本發(fā)明還可以不將邊緣電極設(shè)置于聚焦環(huán)中，而是專門(mén)為邊緣電極設(shè)計(jì)一額外的容納組件，以將邊緣電極設(shè)置于距離基片邊緣較遠(yuǎn)的距離，進(jìn)一步避免電弧放電和打火。
[0091]圖5是根據(jù)本發(fā)明還一具體實(shí)施例的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。等離子體處理裝置200包括一腔室202，位于所述腔室202下方的基座，其中，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)212，在所述靜電夾盤(pán)212上方放置有一基片210。所述靜電夾盤(pán)212中設(shè)置有一直流電極(未示出)，其通過(guò)直流電極產(chǎn)生靜電吸力將所述基片210夾持于所述靜電夾盤(pán)212上表面的陶瓷層之上。氣體噴淋頭208設(shè)置于所述腔室202頂部，所述氣體噴淋頭208同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭208進(jìn)入所述腔室202。具體地，所述腔室202頂部設(shè)置有若干氣體源，制程所需氣體(包括反應(yīng)氣體和調(diào)制氣體)進(jìn)入氣體噴淋頭208，并通過(guò)氣體噴淋頭108中設(shè)置的若干氣體通道進(jìn)入腔室。下電極216設(shè)置于所述基座之中的，其平行于所述上電極，下電極216還連接有第一射頻電源222。第一射頻電源222耦合射頻能源于所述下電極216，使得上下電極之間形成電場(chǎng)，反應(yīng)氣體進(jìn)入位于基片210和氣體噴淋頭208下表面之間的制程空間，并受該電場(chǎng)的激發(fā)產(chǎn)生等離子體，所述等離子體朝向基片210表面運(yùn)動(dòng)轟擊并與所述基片210發(fā)生反應(yīng)，從而對(duì)基片210進(jìn)行相關(guān)制程，例如刻蝕或沉積等。所述等離子體處理裝置200還包括一聚焦環(huán)218，其設(shè)置于所述基片210周圍。約束環(huán)206用于將制程冗余物質(zhì)排出腔室外。
[0092]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例，所述等離子體處理裝置還包括邊緣環(huán)217，其位于所述絕緣環(huán)218外圍。第二絕緣體215位于所述邊緣環(huán)217下方，可選地，所述邊緣電極220設(shè)置于所述邊緣環(huán)217或所述第二絕緣體215之中。
[0093]如圖5所示，所述邊緣電極220優(yōu)選地設(shè)置于邊緣環(huán)217之中。需要說(shuō)明的是，邊緣電極220的設(shè)置使得邊緣電極220和上電極之間也形成了電場(chǎng)，電場(chǎng)的形成可以補(bǔ)償邊緣效應(yīng)，但是同時(shí)也會(huì)使得等離子體轟擊容納邊緣電極220的組件的上表面，從而被緩慢地侵蝕。然而，邊緣環(huán)217體積較小，而且更換方便，工程師只需要適時(shí)更換即可，這相較于邊緣電極220設(shè)置于聚焦環(huán)218之中更具有優(yōu)越性，能夠有效地節(jié)省成本，避免資源浪費(fèi)。
`[0094]進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述等離子體處理裝置200還包括一第一絕緣體214，其設(shè)置于所述聚焦環(huán)218下方，可選地，所述邊緣電極120設(shè)置于所述第一絕緣體214之中(未圖示)。
[0095]如圖2~圖6所示，本發(fā)明第三方面提供了一種用于本發(fā)明上述的等離子體處理裝置的調(diào)芐基片邊緣區(qū)域制程速率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0096]在制程過(guò)程中，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的相位差，以調(diào)整基片邊緣區(qū)域制程速率。
[0097]具體地，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的△小，使得耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域的射頻能量的電壓值為V1 =，耦合于所述基片邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓值為V2=V20Sin (w Ht+ (J) + A ),且 V10>V20。
[0098]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)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(jiàn)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(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體處理裝置，包括: 一腔室； 位于所述腔室內(nèi)的基座，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)，在所述靜電夾盤(pán)上方放置有基片; 位于所述腔室頂部的氣體噴淋頭，其同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭進(jìn)入所述腔室； 設(shè)置于所述基座之中的下電極，并連接有第一射頻電源； 聚焦環(huán)，其設(shè)置于所述基片周圍； 邊緣電極，其靠近所述基片的邊緣區(qū)域設(shè)置，所述邊緣電極連接有第二射頻電源； 移相器，其連接于所述第一射頻電源和第二射頻電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述邊緣電極設(shè)置于所述聚焦環(huán)之中，其中，所述聚焦環(huán)由絕緣材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1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第一絕緣體，其設(shè)置于所述聚焦環(huán)下方，其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述第一絕緣體之中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1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: 邊緣環(huán)，其位于所述聚焦環(huán)外圍； 第二絕緣體，其位于所述邊緣環(huán)下方， 其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述邊緣環(huán)或所述第二絕緣體之中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源和第二射頻電源具有同樣的或不同樣的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第二射頻電源大于13MHZ。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第二射頻電源為13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第二射頻電源小于13MHZ。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在所述第二射頻電源和所述邊緣電極之間還依次連接有第二匹配電路和第二高頻濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源和下電極之間還連接有第一匹配電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述下電極還連接有第三射頻電源，在所述第三射頻電源和所述下電極之間還連接有第三匹配電路，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于13MHZ。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，第一射頻電源產(chǎn)生的電壓值為V1 = V1Qsin(?Ht+cj5)，第二射頻電源產(chǎn)生的電壓值為V2=V2Clsin(?Ht+cj5 + A (6)，且V10>V20。
13.一種等離子體處理裝置，包括:一腔室； 位于所述腔室內(nèi)的基座，在所述基座的上方設(shè)置有靜電夾盤(pán)，在所述靜電夾盤(pán)上方放置有基片; 位于所述腔室頂部的氣體噴淋頭，其同時(shí)也作為上電極，制程氣體通過(guò)所述氣體噴淋頭進(jìn)入所述腔室； 設(shè)置于所述基座之中的下電極，并連接有第一射頻電源； 聚焦環(huán)，其設(shè)置于所述基片周圍； 邊緣電極，其靠近所述基片的邊緣區(qū)域設(shè)置； 移相器，其連接于所述第一射頻電源， 其中，在所述第一射頻電源和所述下電極之間還連接有功率分配器，其中，所述功率分配器連接于所述移相器，所述移相器進(jìn)一步連接所述邊緣電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述邊緣電極設(shè)置于所述聚焦環(huán)之中，其中，所述聚焦環(huán)由絕緣材料制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13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第一絕緣體，其設(shè) 置于所述聚焦環(huán)下方，其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述第一絕緣體之中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13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: 邊緣環(huán)，其位于所述聚焦環(huán)外圍； 第二絕緣體，其位于所述邊緣環(huán)下方， 其中，所述邊緣電極設(shè)置于所述邊緣環(huán)或所述第二絕緣體之中。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源大于13MHZ。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源為13.56MHZ、27MHZ、60MHZ、110MHZ、120MHZ 之一。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源和下電極之間還連接有第一匹配電路。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述下電極還連接有第三射頻電源，在所述第三射頻電源和所述下電極之間還連接有第三匹配電路，其中，所述第一射頻電源大于13MHZ，所述第三射頻電源小于13MHZ。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子體處理裝置，其特征在于，耦合于所述基片中心區(qū)域的電壓值為V^V^ir^o^t+ct)，耦合于所述基片邊緣區(qū)域電壓值為V2=V20Sin (w Ht+ (J) + A ),且 V10>V20。
22.一種用于權(quán)利要求1至21任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置的調(diào)芐基片邊緣區(qū)域制程速率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 在制程過(guò)程中，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的相位差，以調(diào)整基片邊緣區(qū)域制程速率。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，利用所述移相器選擇性地調(diào)整耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域和邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓的△ 0，使得耦合于所述基片中央?yún)^(qū)域的射頻能量的電壓值為V^V^ir^c^t+ct)，耦合于所述基片邊緣區(qū)域的射頻能量的電壓值為 V2=V20Sin (coHt+4·)+ A 4>),且 V10XV20。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK103715049SQ201210378282
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月29日
【發(fā)明者】葉如彬, 尹志堯, 倪圖強(qiáng), 周寧 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司