本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種下電極以及半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，等離子體加工設(shè)備已被廣泛地應(yīng)用在集成電路、LED芯片或MEMS器件的制造工藝中，以對(duì)晶片進(jìn)行刻蝕、沉積或?yàn)R射等工藝。在進(jìn)行上述工藝的過程中，通常在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有下電極，其主要具有以下兩個(gè)作用：其一，安裝和固定用于承載晶片的基座；其二，形成供用于將基座的射頻等接口與反應(yīng)腔室外部的射頻電源電連接的線纜通過的通道。

圖1為現(xiàn)有的下電極的剖視圖。如圖1所示，下電極由側(cè)壁1和底壁2組成封閉的腔體10。該下電極設(shè)置在反應(yīng)腔室(圖中未示出)中，且腔體10處于大氣狀態(tài)，而反應(yīng)腔室的位于腔體10之外的空間則處于真空狀態(tài)。用于承載晶片的基座3由該下電極支撐和固定，且在側(cè)壁1上還設(shè)置有可供線纜4通過的通道，射頻電源5通過線纜4與基座3的射頻接口電連接，以通過基座3將射頻能量耦合到反應(yīng)腔室中，從而在反應(yīng)腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)方向與基座2上表面的法線方向相互平行、且指向基座3的負(fù)偏壓。

但是，上述上電極在實(shí)際工藝過程中往往會(huì)出現(xiàn)以下問題，即：以刻蝕工藝為例，往往晶片邊緣的刻蝕速率比晶片中心的刻蝕速率快，導(dǎo)致整片晶片的刻蝕均勻性受到影響，這種現(xiàn)象稱為邊緣效應(yīng)。究其原因，是由于電場會(huì)在晶片邊緣處發(fā)生畸變，晶片邊緣的電場強(qiáng)度變大，導(dǎo)致離子的轟擊能量增大，這導(dǎo)致晶片邊緣的刻蝕速率增大，從而影響整片晶片的刻蝕速率。此現(xiàn)象在各種具有電容耦合放電模式的等離子體加工設(shè)備中都有體現(xiàn)。

為此，通常的做法是通過改變基座3附近的等離子體分布來改善工藝的均勻性，例如在反應(yīng)腔室的外部增設(shè)邊磁鐵，又如通過上電極改變等離子體的分布進(jìn)行補(bǔ)償。但是，這些方式無法對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較差，無法滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種下電極以及半導(dǎo)體加工設(shè)備，其可以靈活地調(diào)節(jié)基座附近的等離子體分布，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種下電極，包括用于支撐和固定基座的腔體，在所述腔體內(nèi)，且位于所述基座的下方選擇性地對(duì)應(yīng)所述基座的不同區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域設(shè)置有磁控管，以調(diào)節(jié)所述基座附近的等離子體分布。

其中，在所述腔體內(nèi)的底部對(duì)應(yīng)于所述基座的不同區(qū)域分布有多個(gè)安裝孔；且選擇性地在所述多個(gè)安裝孔中的至少一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置所述磁控管。

優(yōu)選的，所述多個(gè)安裝孔相對(duì)于所述基座用于承載被加工工件的表面均勻分布。

優(yōu)選的，所述多個(gè)安裝孔分布在以所述基座的中心為圓心的不同半徑的圓周上。

優(yōu)選的，所述下電極還包括驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述磁控管旋轉(zhuǎn)，以實(shí)時(shí)改變所述磁控管對(duì)應(yīng)所述基座的區(qū)域。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括：旋轉(zhuǎn)件，其設(shè)置在所述腔體內(nèi)，且在所述旋轉(zhuǎn)件上對(duì)應(yīng)于所述基座的不同區(qū)域分布有多個(gè)安裝孔；并且選擇性地在所述多個(gè)安裝孔中的至少一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置所述磁控管；旋轉(zhuǎn)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)件為圓盤，所述圓盤的中心與所述基座的中心相對(duì)應(yīng)，所述多個(gè)安裝孔均勻分布在以所述圓盤的中心為圓心的不同半徑的圓周上；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述圓盤圍繞其中心作旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述旋轉(zhuǎn)件為搖臂，所述搖臂的一端位于所述基座的中心，且所述搖臂的長度方向在所述基座的徑向上，所述多個(gè)安裝孔沿所述搖臂的長度方向間隔排布；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述搖臂的另一端圍繞其位于所述基座中心的一端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述磁控管與所述安裝孔螺紋連接。

優(yōu)選的，通過旋緊或旋松所述磁控管，來調(diào)節(jié)所述磁控管相對(duì)于所述安裝孔在所述安裝孔的軸向上的高度。

優(yōu)選的，根據(jù)不同的工藝狀況選擇相鄰兩個(gè)所述安裝孔的中心距、所述磁控管的安裝位置、安裝在所述安裝孔上的所述磁控管的尺寸、數(shù)量和/或所述磁控管相對(duì)于所述安裝孔在所述安裝孔的軸向上的高度。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室和設(shè)置在其內(nèi)的下電極，所述下電極采用了本發(fā)明提供的上述下電極。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的下電極，其通過在腔體內(nèi)，且位于基座的下方選擇性地對(duì)應(yīng)基座的不同區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域設(shè)置磁控管，可以調(diào)節(jié)基座附近的等離子體分布，進(jìn)一步說，在對(duì)應(yīng)基座的部分區(qū)域設(shè)置磁控管，而基座的其余區(qū)域未設(shè)置磁控管，由磁控管產(chǎn)生的磁場可以起到調(diào)節(jié)基座對(duì)應(yīng)該磁控管所在位置的負(fù)偏壓分布，從而可以改變基座對(duì)應(yīng)該位置處的等離子體分布。由于僅需要選擇將磁控管安裝在基座的哪些區(qū)域內(nèi)即可，因此，本發(fā)明提供的下電極可以對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較高，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明提供的上述下電極，可以對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較高，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的下電極的剖視圖；

圖2A為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的下電極的剖視圖；

圖2B為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的下電極的底部俯視圖；

圖2C為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的下電極的局部剖視圖；

圖3A為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的下電極的剖視圖；

圖3B為本發(fā)明第二實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)件的俯視圖；

圖4A為本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例提供的下電極的剖視圖；以及

圖4B為本發(fā)明第二實(shí)施例的變型實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)件的俯視圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的下電極以及半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2A為本發(fā)明實(shí)施例提供的下電極的剖視圖。圖2B為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的下電極的底部俯視圖。請(qǐng)一并參閱圖2A和圖2B，下電極包括用于支撐和固定基座23的腔體210，該基座23用于承載被加工工件。并且，在腔體210內(nèi)的底部對(duì)應(yīng)于基座23的不同區(qū)域分布有多個(gè)安裝孔221；且選擇性地在多個(gè)安裝孔中的至少一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置磁控管26，以調(diào)節(jié)基座23附近的等離子體分布。進(jìn)一步說，可以在相應(yīng)的一部分安裝孔221內(nèi)設(shè)置磁控管26，而其余安裝孔221內(nèi)未設(shè)置磁控管26；或者，也可以在各個(gè)安裝孔221內(nèi)均設(shè)置磁控管26，同時(shí)根據(jù)不同的工藝狀況設(shè)計(jì)磁控管的尺寸和/或磁控管相對(duì)于安裝孔在安裝孔的軸向上的高度等的參數(shù)。例如，如圖2A所示，將磁控管26安裝在對(duì)應(yīng)于基座23邊緣區(qū)域的安裝孔221內(nèi)，而對(duì)應(yīng)于基座23中心區(qū)域的安裝孔221內(nèi)未安裝磁控管26。

由磁控管產(chǎn)生的磁場可以起到調(diào)節(jié)基座對(duì)應(yīng)該磁控管所在位置的負(fù)偏壓分布，從而可以改變基座對(duì)應(yīng)該位置處的等離子體分布。由于僅需要選擇將磁控管安裝在哪些安裝孔內(nèi)即可，因此，本發(fā)明提供的下電極可以對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較高，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

優(yōu)選的，多個(gè)安裝孔221相對(duì)于基座23用于承載被加工工件的表面(一般為基座的上表面)均勻分布，從而可以保證基座表面的各個(gè)區(qū)域均可安裝磁控管26，以實(shí)現(xiàn)能夠調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)基座26表面的各個(gè)區(qū)域的等離子體分布。

在本實(shí)施例中，如圖2B所示，多個(gè)安裝孔221均勻分布在以基座23的中心為圓心的不同半徑的圓周上，這種排布方式可以使任意相鄰的兩個(gè)安裝孔221之間的中心距大致相等，從而有利于調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)基座26表面的各個(gè)區(qū)域的等離子體分布。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用其他方式設(shè)計(jì)安裝孔的排布方式。

在本實(shí)施例中，圖2C為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的下電極的局部剖視圖。請(qǐng)參閱圖2C，磁控管26與安裝孔221螺紋連接。具體來說，安裝孔221為螺紋孔，且磁控管26類似于螺釘，即具有與該螺紋孔相配合的螺柱。此外，通過旋緊或旋松磁控管26，來調(diào)節(jié)磁控管26相對(duì)于安裝孔221在安裝孔221的軸向上的高度，從而可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)磁控管26所在位置處的電場。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的工藝狀況選擇相鄰兩個(gè)安裝孔的中心距、磁控管的安裝位置、安裝在安裝孔上的磁控管的尺寸、數(shù)量和/或磁控管相對(duì)于安裝孔在安裝孔的軸向上的高度。

在本實(shí)施例中，下電極為由側(cè)壁21和底壁22組成封閉的腔體210。該下電極設(shè)置在反應(yīng)腔室(圖中未示出)中，且腔體210處于大氣狀態(tài)，而反應(yīng)腔室的位于腔體210之外的空間則處于真空狀態(tài)。用于承載晶片的基座23安裝在側(cè)壁21的頂部，安裝孔221設(shè)置在底壁22的上表面上。

而且，在側(cè)壁21上還設(shè)置有可供與基座23電連接的線纜24引出腔體210的通道(圖中未示出)，射頻電源25通過線纜24與基座23的射頻接口電連接，以通過基座23將射頻能量耦合到反應(yīng)腔室中，從而在反應(yīng)腔室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)方向與基座23上表面的法線方向相互平行、且指向基座23的負(fù)偏壓。

圖3A為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的下電極的剖視圖。圖3B為本發(fā)明第二實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)件的俯視圖。請(qǐng)一并參閱圖3A和圖3B，本 實(shí)施例與上述第一實(shí)施例相比，同樣是在腔體210內(nèi)，且位于基座23的下方選擇性地對(duì)應(yīng)基座23的不同區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域設(shè)置磁控管26，但是不同處在于：第二實(shí)施例提供的下電極利用驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)磁控管26旋轉(zhuǎn)，以實(shí)時(shí)改變磁控管26對(duì)應(yīng)基座23的區(qū)域，從而可以根據(jù)當(dāng)前的工藝情況及時(shí)地調(diào)節(jié)基座附近的等離子體分布，從而可以進(jìn)一步提高工藝質(zhì)量。

驅(qū)動(dòng)裝置包括旋轉(zhuǎn)件27和旋轉(zhuǎn)電機(jī)28。其中，旋轉(zhuǎn)件27設(shè)置在腔體210內(nèi)，且在該旋轉(zhuǎn)件27上對(duì)應(yīng)于基座23的不同區(qū)域分布有多個(gè)安裝孔271；并且選擇性地在多個(gè)安裝孔271中的至少一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置磁控管26，進(jìn)一步說，可以在相應(yīng)的一部分安裝孔271內(nèi)設(shè)置磁控管26，而其余安裝孔271內(nèi)未設(shè)置磁控管26；或者，也可以在各個(gè)安裝孔271內(nèi)均設(shè)置磁控管26，同時(shí)根據(jù)不同的工藝狀況設(shè)計(jì)磁控管的尺寸和/或磁控管相對(duì)于安裝孔在安裝孔的軸向上的高度等的參數(shù)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)件27作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以使旋轉(zhuǎn)件27上的磁控管26相對(duì)于基座23移動(dòng)，進(jìn)而實(shí)時(shí)改變磁控管26對(duì)應(yīng)基座23的區(qū)域。

在本實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)件27為圓盤，該圓盤的中心與基座23的中心相對(duì)應(yīng)，且在圓盤上設(shè)置有多個(gè)安裝孔271，多個(gè)安裝孔271均勻分布在以圓盤的中心為圓心的不同半徑的圓周上，如圖3B所示。而且，多個(gè)磁控管26安裝在其中一部分安裝孔271中，基座23在該部分安裝孔271對(duì)應(yīng)的區(qū)域會(huì)受到由磁控管26產(chǎn)生的磁場的影響，而其余區(qū)域則不會(huì)受到影響。旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)圓盤圍繞其中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以使各個(gè)磁控管26沿圓盤的周向旋轉(zhuǎn)至與基座不同的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的位置。

與上述第一實(shí)施例相類似的，磁控管與安裝孔可以螺紋連接。此外，根據(jù)不同的工藝狀況選擇相鄰兩個(gè)安裝孔的中心距、磁控管的安裝位置、安裝在安裝孔上的磁控管的尺寸、數(shù)量和/或磁控管相對(duì)于安裝孔在安裝孔的軸向上的高度。本實(shí)施例提供的下電極的其他結(jié)構(gòu)和功能與上述第一實(shí)施例相類似，在此不再贅述。

需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的工藝狀況，圓盤的 中心也可以偏離基座的中心，在這種情況下，可以在相應(yīng)的一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置磁控管，而其余安裝孔內(nèi)未設(shè)置磁控管；或者，也可以在各個(gè)安裝孔內(nèi)均設(shè)置磁控管。此外，多個(gè)安裝孔的分布方式并不局限于上述實(shí)施例所采用的方式，也可以采用其他任意方式分布在圓盤上。

作為第二實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例，圖4A為本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)變型實(shí)施例提供的下電極的剖視圖。圖4B為本發(fā)明第二實(shí)施例的變型實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)件的俯視圖。請(qǐng)一并參閱圖4A和圖4B，本實(shí)施例與上述第二實(shí)施例相比，同樣包括驅(qū)動(dòng)裝置，其區(qū)別僅在于，旋轉(zhuǎn)件的結(jié)構(gòu)不同。

具體地，旋轉(zhuǎn)件為搖臂29，搖臂29的一端位于基座23的中心，且搖臂29的長度方向在基座23的徑向上，在搖臂29上設(shè)置有多個(gè)安裝孔291，多個(gè)安裝孔291沿?fù)u臂29的長度方向間隔排布，如圖4B所示。而且，多個(gè)磁控管26安裝在其中一部分安裝孔291中，基座23在該部分安裝孔291對(duì)應(yīng)的區(qū)域會(huì)受到由磁控管26產(chǎn)生的磁場的影響，而其余區(qū)域則不會(huì)受到影響。旋轉(zhuǎn)電機(jī)30用于驅(qū)動(dòng)搖臂29的另一端(即，對(duì)應(yīng)基座23邊緣的一端)圍繞其位于基座23中心的一端作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可以使各個(gè)磁控管26沿基座23的周向旋轉(zhuǎn)至與基座23不同的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的位置。

與上述第二實(shí)施例相類似，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的工藝狀況，搖臂位于其旋轉(zhuǎn)中心的一端也可以偏離基座的中心，在這種情況下，可以在相應(yīng)的一部分安裝孔內(nèi)設(shè)置磁控管，而其余安裝孔內(nèi)未設(shè)置磁控管；或者，也可以在各個(gè)安裝孔內(nèi)均設(shè)置磁控管。此外，多個(gè)安裝孔的分布方式并不局限于上述變型實(shí)施例所采用的方式，也可以采用其他任意方式分布在圓盤上。

綜上所述，本發(fā)明上述各個(gè)實(shí)施例提供的下電極，其通過在腔體內(nèi)，且位于基座的下方選擇性地對(duì)應(yīng)基座的不同區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域設(shè)置磁控管，可以調(diào)節(jié)基座附近的等離子體分布，進(jìn)一步說，在對(duì)應(yīng)基座的部分區(qū)域設(shè)置磁控管，而基座的其余區(qū)域未設(shè)置磁控管，由磁控管產(chǎn)生的磁場可以起到調(diào)節(jié)基座對(duì)應(yīng)該磁控管所在位置的負(fù) 偏壓分布，從而可以改變基座對(duì)應(yīng)該位置處的等離子體分布。由于僅需要選擇將磁控管安裝在基座的哪些區(qū)域內(nèi)即可，因此，本發(fā)明提供的下電極可以對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較高，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室和設(shè)置在其內(nèi)的下電極，該下電極采用了本發(fā)明實(shí)施例提供的上述下電極。

本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過采用本發(fā)明實(shí)施例提供的上述下電極，可以對(duì)任意局部的等離子體分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)靈活性較高，從而可以滿足不同工藝對(duì)均勻性的要求。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。