[發(fā)明專利]一種電容耦合式的等離子體處理裝置及其基片加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110219413.5
• 申請(qǐng)日: 2011-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN102915902A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉忠篤;尹志堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32;H05H1/03
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種等離子體處理裝置及其基片加工方法，特別涉及一種可使等離子體分布均勻的電容耦合式等離子體處理裝置及其基片加工方法。

背景技術(shù)

目前在對(duì)半導(dǎo)體器件的制造過程中，大量使用電容耦合式的等離子體處理裝置來(lái)產(chǎn)生反應(yīng)氣體的等離子體，對(duì)基片進(jìn)行蝕刻、沉積等加工處理。

圖1所示為一種現(xiàn)有電容耦合式的等離子體發(fā)生器，其真空的反應(yīng)腔100內(nèi)平行設(shè)置有至少一對(duì)平板式的第一電極210和第二電極220，將需要被蝕刻的基片300放置在帶第二電極220的支撐臺(tái)120上；可選擇地，在第二電極220上施加射頻，第一電極210接地來(lái)產(chǎn)生射頻電場(chǎng)，對(duì)引入所述反應(yīng)腔100內(nèi)的反應(yīng)氣體電離以生成蝕刻用的等離子體。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)腔內(nèi)的電場(chǎng)分布均勻度并不理想。兩電極的實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異性及接地的側(cè)壁會(huì)導(dǎo)致電力線彎曲，而造成整個(gè)反應(yīng)腔100內(nèi)的射頻電場(chǎng)變得不均勻。

如圖1所示，位于第二電極220上方的中間位置處的電力線230b分布均勻；而越靠近第二電極220上方的邊緣位置處，射頻電場(chǎng)線230a變彎，并且電場(chǎng)線230a的偏移角度越大且分布越稀疏。見圖1中虛線所示，該虛線表示位于第二電極220上方不同位置處的等離子體密度的分布，由圖可知，第二電極220邊緣位置處生成的反應(yīng)氣體的等離子體的密度小于第二電極220中間位置的等離子體密度；由于對(duì)基片300蝕刻或其它處理的速率與該等離子體密度正相關(guān)，最終會(huì)造成基片300蝕刻或其他處理不均勻的情況：例如，基片300中間蝕刻或處理速率快、基片300邊緣蝕刻或處理速率慢。這對(duì)半導(dǎo)體器件制造的工藝控制及成品質(zhì)量都有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的電容耦合式等離子體處理裝置，通過在基片周邊設(shè)置例如鐵氧體環(huán)等導(dǎo)磁材料制成的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件，電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件40相當(dāng)于給反應(yīng)腔10內(nèi)的電場(chǎng)提供了一個(gè)“電場(chǎng)透鏡”，使電場(chǎng)強(qiáng)度和分布得以重新調(diào)節(jié)，在反應(yīng)腔內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生與原有射頻電場(chǎng)方向相反（或有很大相移）的再生電場(chǎng)，以抵消或補(bǔ)償原有射頻電場(chǎng)在基片不同位置分布不均勻的影響。

本發(fā)明的另一目的是提供一種加工一電容耦合式的等離子體處理裝置內(nèi)部的基片的方法，以使得被處理基片的不同位置（例如基片中心區(qū)域和邊緣區(qū)域）得到較佳的處理均勻度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種電容耦合式的等離子體處理裝置，其包含：

引入有反應(yīng)氣體的反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)包含放置有待處理基片的支撐臺(tái)、相互平行設(shè)置的第一電極和第二電極，所述第一電極設(shè)置于所述反應(yīng)腔的頂部，所述第二電極設(shè)置于所述支撐臺(tái)內(nèi)，至少一個(gè)射頻功率源連接到所述第一電極或第二電極上，使所述反應(yīng)腔內(nèi)形成有射頻電場(chǎng)，來(lái)生成所述反應(yīng)氣體的等離子體；

至少一個(gè)由導(dǎo)磁材料制成的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件---“電場(chǎng)透鏡”，其靠近所述基片設(shè)置并在其中心部分具有一中空區(qū)域，所述射頻電場(chǎng)至少部分穿過該電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件的中空區(qū)域，從而感應(yīng)生成與所述射頻電場(chǎng)反向的一再生電場(chǎng)，所述再生電場(chǎng)所述射頻電場(chǎng)在所述反應(yīng)腔內(nèi)疊加形成一合成電場(chǎng)，其對(duì)所述基片表面不同位置上的等離子體密度進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件是一閉合的鐵氧體環(huán)。

在一種實(shí)施例中，所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件位于所述反應(yīng)腔內(nèi)；所述電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件設(shè)置在所述支撐臺(tái)外側(cè)的所述側(cè)壁底部部分上。

在另一種實(shí)施例中，所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件設(shè)置在所述反應(yīng)腔的側(cè)壁中。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件與所述基片是同圓心設(shè)置的；對(duì)應(yīng)所述基片的中心與邊緣位置的等離子體密度分布，由所述再生電場(chǎng)與所述射頻電場(chǎng)的合成電場(chǎng)調(diào)整。

在又一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述等離子體處理裝置，還包含一感應(yīng)線圈，使所述電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件穿設(shè)在所述感應(yīng)線圈中；所述感應(yīng)線圈另外與一射頻源連接；所述再生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，由改變?cè)撋漕l源的參數(shù)（如：功率或頻率）來(lái)調(diào)整。

在還有一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述再生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，由所述電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件的磁阻來(lái)調(diào)整。

所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件，包含一帶位置調(diào)節(jié)裝置的磁阻調(diào)節(jié)體，以及一主體部分；所述主體部分與所述磁阻調(diào)節(jié)體的至少一部分相配合而形成所述電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件的閉合回路；

在所述位置調(diào)節(jié)裝置驅(qū)動(dòng)下，使所述磁阻調(diào)節(jié)體相對(duì)所述主體部分移動(dòng)，并在所述電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件上留出相應(yīng)的空隙；?

所述空隙處的磁阻與所述主體部分及所述磁阻調(diào)節(jié)體的磁阻不同；所述導(dǎo)磁的電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件的磁阻，由所述主體部分與磁阻調(diào)節(jié)體上，配合形成所述閉合回路的相應(yīng)部分的磁阻控制。