[發明專利]可調制的聚焦環和利用該聚焦環調節等離子處理器的方法

有效

• 申請號: 201110139374.8
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102800547A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 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: H01J37/21
• 分類號: H01J37/21;H01J37/32
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術領域

本發明涉及一種半導體領域中用于晶圓加工的聚焦環和等離子處理器調節方法，具體涉及一種可調制的聚焦環和利用該聚焦環調節等離子處理器的方法。

背景技術

目前，在晶圓1（wafer）的生產流程中需采用等離子體5對晶圓進行刻蝕工藝，如圖1所示，晶圓1進行刻蝕工藝時，將晶圓1固定支撐在基座2上，并在晶圓1的側邊外環繞套設有聚焦環3（focus?ring），在對晶圓1進行刻蝕時，在晶圓1上方分布用于刻蝕晶圓1的反應氣體。基座2發射電磁波，將反應氣體內的粒子轉化為等離子體5，并通過電場將等離子體5對晶圓1進行刻蝕。聚焦環3采用石英或硅材質制成，其套設在晶圓1的外圈，增加了晶圓1的表面積，用于保護暴露在晶圓1覆蓋區域外的基座2。

將反應氣體分布在晶圓1上方，基座2連接高頻，輸出高頻電場，將反應氣體內的粒子轉化為等離子體5，同時基座2接通有低頻電場，在晶圓1上方的區域內產生低頻電場，通過低頻電場對等離子體5作用，將等離子體5打在晶圓1表面上，對晶圓1進行刻蝕。

在對晶圓1進行刻蝕工藝的裝置內，基座2發射的高頻電場，該高頻電場的分布為中間強度較大分布較均勻，外邊強度較小分布不均勻由于場強的不均勻導致等離子分布也是中間高邊緣低。結合圖1，參見圖2，附圖2中的縱坐標表示等離子體密度，橫坐標表示晶圓的水平方向坐標，其中的虛線表示設有聚焦環時的等離子體濃度分布，實線表示未設聚焦環是等離子體濃度分布，因此，參照附圖，可知現有技術的機制將會導致在等離子體5對晶圓1進行刻蝕工藝時，晶圓1表面的等離子體5密度分布呈中央多、邊緣少的分布曲線，使晶圓1表面的等離子體5密度分布的均勻度較差，無法滿足較高制程要求的晶圓1蝕刻工藝。當聚焦環3套設在晶圓1外側，將等離子體5的分布邊緣延展到聚焦環3的外側壁緣，增大了等離子體5的分布范圍，展寬了晶圓1表面上等離子體5的密度分布曲線。使晶圓1表面上等離子體5的密度分布趨向平緩，晶圓1表面上的等離子體5密度分布更加均勻化。即使添加了聚焦環以調節高頻電場的分布，進而調節等離子濃度分布也無法實現最佳化，因為一個等離子處理腔通常會采用不同的工藝加工不同的晶圓，專門為一個加工工藝而設計的聚焦環不一定適用于其它加工工藝。

因此，業內需要一種可控性更強效果更好的刻蝕均勻度（etch?uniformity）控制機制，本發明正是基于此提出的。

發明內容

本發明提供能夠了一種可調制的聚焦環和利用該聚焦環調節等離子處理器的方法，通過控制聚焦環的溫度來調節射頻耦合（RF?coupling），從而，能夠提高刻蝕的均勻度，同時，還能延長聚焦環的使用時間。

為實現上述目的，本發明提供一種可調制的聚焦環，該聚焦環設為環形結構，其環繞套設在晶圓外側壁，該聚焦環和晶圓一起設置在基座的頂面上；

其特點是，該聚焦環還連接有溫度調節裝置；

上述的聚焦環中摻雜有阻抗調節材料。

上述的溫度調節裝置采用冷卻器或電阻絲。

上述的阻抗調節材料采用導體或半導體；該阻抗調節材料的阻抗隨溫度變化。

上述的聚焦環的頂部與晶圓的頂部高度一致。

上述的聚焦環的底部與基座的頂部相貼合。

一種等離子處理器調節方法，

其中該等離子處理器包括：一個基座，其中基座上方包括固定晶圓的平臺，一個半導體聚焦環圍繞晶圓固定平臺，該聚焦環包括一個溫度調節裝置，基座中包括一個電極連接到一個射頻電源；

上述等離子處理器調節方法包括：

向基座中的電極供應射頻能量以產生第一分布等離子體，聚焦環工作在第一溫度；

控制溫度調節裝置使半導體聚集環工作在第二溫度，產生第二分布的等離子體，

其中第一溫度和第二溫度的差大于50°C。

上述的半導體聚焦環的電阻隨溫度變化。

上述的半導體聚焦環第一溫度和第二溫度的差大于65°C。

溫度調節裝置調節聚焦環的溫度，聚焦環內阻抗調節材料的溫度隨著聚焦環的溫度變化而改變，隨著溫度的改變，阻抗調節材料的阻抗也隨著其自身溫度變化，阻抗調節材料阻抗的變化改變聚焦環的阻抗，基座發射的電場受聚焦環的阻抗變化的影響，電場對聚焦環和晶圓上方的等離子體的電場作用也產生變化。溫度調節裝置根據上述過程，對晶圓和聚焦環上等離子體的密度分布進行調制，使晶圓和聚焦環上等離子體的密度分布更趨向均勻化。