[發明專利]一種等離子體處理裝置及其處理方法

有效

• 申請號: 201010106570.0
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101789362A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 倪圖強
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐雯瓊

技術領域

本發明涉及一種等離子體處理裝置及其處理方法，特別涉及一種能夠調整等離子體均勻性的等離子體處理裝置及其處理方法。

背景技術

目前在對半導體器件等的制造過程中，通常使用電容耦合式的等離子體處理裝置產生氣體的等離子體與半導體器件進行反應，實現對半導體器件的蝕刻等加工工藝。

一般情況下，電容耦合式的等離子體處理裝置在真空的處理腔室內平行設置上電極和下電極，將需要被蝕刻的基片放置在下電極上。在處理腔室內引入蝕刻氣體，通過在上電極或下電極上施加射頻、在對應的下電極或上電極上接地，使上、下電極間被射頻電場加速的電子、從電極釋放的二次電子等與蝕刻氣體的分子發生電離沖撞，產生蝕刻氣體的等離子體；利用上述等離子體的自由基、離子，對基片表面進行蝕刻。

然而，在等離子體處理裝置的處理腔室中，由于蝕刻氣體的種類、氣壓、高頻電壓的功率等工藝參數的不同，使產生的等離子體的密度十分容易發生變動，難以在基片的周圍均勻分布，影響對基片蝕刻的均勻性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種等離子體處理裝置及其處理方法，產生氣體的等離子體與基片進行反應的同時，能夠穩定方便地改變等離子體的密度，進而調整等離子體的均勻性。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種等離子體處理裝置，其特征在于，包含：

引入有反應氣體的真空處理腔室；

相對設置在上述處理腔室內側的上電極和下電極，上述下電極上放置有被處理的基片；

與上述下電極連接的具有第一頻率的第一射頻功率源，用于在上述上電極和下電極之間形成上述反應氣體的等離子體；

上述上電極包含相互電絕緣的若干個分區；以及

與上述上電極上若干個分區中的至少一個分區連接的具有第二頻率的交流電源，上述第二頻率小于上述第一頻率。

在施加有上述交流電源的上電極的分區下方，對應形成一個附著于該分區下表面的第一等離子體鞘層。

上述施加于上電極的交流電源被設置成脈沖式的或可調制的。

上述施加于上電極的交流電源被設置成該交流電源的電壓、電流或功率是可調整變化的。

上述第一等離子體鞘層的厚度與相對應的上述交流電源的功率成正比；上述第一等離子體鞘層的厚度由上述相對應的交流電源的功率來調整。

上述下電極上還施加有具有第三頻率的第二射頻功率源產生射頻加速電場，來控制上述等離子體的離子入射到上述被處理的基片的速度；上述第一頻率大于上述第三頻率。

上述上電極上被連接有交流電源的分區之外的其他分區之一還施加有直流電源，并在該分區下方對應形成第二等離子體鞘層。

上述施加于上電極的直流電源被設置成該直流電源的電壓、電流或功率是可調整變化的。

上述第二等離子體鞘層的厚度與相對應的上述直流電源的功率成正比；上述第二等離子體鞘層的厚度由上述相對應的直流電源的功率來調整。

上述上電極的分區包含同圓心設置的內側上電極、外側上電極；上述內側上電極設在上電極的中心位置，上述外側上電極設在上述內側上電極的周圍。

上述交流電源與上述內側上電極連接，在上述內側上電極下方的處理腔室內形成向下凸起的第一等離子體鞘層；上述第一等離子體鞘層的厚度由上述施加在內側上電極的交流電源的功率調整。

上述外側上電極上還施加有直流電源，在其下方形成第二等離子體鞘層；上述第二等離子體鞘層的厚度由上述施加在外側上電極的直流電源的功率調整。

上述交流電源與上述外側上電極連接，在上述外側上電極下方的處理腔室內形成向下凸起的第一等離子體鞘層；上述第一等離子體鞘層的厚度由上述施加在外側上電極的交流電源的功率調整。

上述內側上電極上還施加有直流電源，在其下方形成第二等離子體鞘層；上述第二等離子體鞘層的厚度由上述施加在內側上電極的直流電源的功率調整。

上述第一等離子體鞘層的厚度大于上述第二等離子體鞘層的厚度。

上述上電極的每一個分區由導體材料或半導體材料制成。

上述上電極的若干分區之間由絕緣體分隔。

上述上電極的若干分區之一設有比其他分區更向下電極突出的突出部。

上述上電極上連接有交流電源的分區包含相互連接的上層上電極和下層上電極，其中上層上電極由導體材料或半導體材料制成，并與上述交流電源相連接；其中下層上電極由電介質材料制成，上述下層上電極的下表面朝向下電極。