[發明專利]一種等離子體處理裝置及其運行方法

有效

• 申請號: 201310751529.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN104752141B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 許頌臨;李俊良
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種應用于等離子體處理裝置的調節環。?

背景技術

用于集成電路的制造的半導體處理工藝包括化學氣相沉積工藝、和等離子體刻蝕工藝等，典型的如硅或絕緣材料氧化硅的刻蝕需要用到等離子刻蝕設備。如圖1所示的等離子刻蝕設備，等離子刻蝕設備包括一個反應腔100，反應腔底部包括基座22，基座上連接有射頻電源?；显O置有靜電夾盤21用于固定靜電夾盤上方放置的待處理基片20。靜電夾盤外圍還包括一個均一性調節環，通過對調節環材料、形狀甚至厚度的設計可以改善基片20邊緣區域相對中性區域的處理均勻性。反應腔內與基片相對的頂部包括一個氣體分布裝置如氣體噴淋頭11，氣體噴淋頭連接到一個外部氣源110。在等離子刻蝕中調節環的設計對基片處理效果起非常重要的作用，比如調節環材料選擇不同，特別是導電特性的不同會導致饋入基座22中的射頻功率分配到基片中心區域和邊緣區域的比例不同，進一步的等離子分布也會不同；基片20邊緣下表面與調節環10最內側形成的間隙大小可以影響基片邊緣背面區域聚合物沉積的量，同時也會影響基片20邊緣區域的溫度分布，也間接影響等離子處理效果；調節環厚度，特別是上表面高度會大幅影響反應氣體的流向，比如調節環10的上表面高于待處理基片高度時反應氣體沿基片表面向四周擴散，形成平流氣體遇到調節環時，氣流會被隆起的調節環抬升，反之如果調節環較低時氣流也會下降，這些不同情況都會引起基片表面的氣體分布不同。所以調節環10的設計綜合影響了等離子處理中的等離子濃度分布、溫度分布、氣流分布等多種因素。?

在現有等離子處理腔中調節環10會被通入反應腔的反應氣體腐蝕，所以調節環20中暴露于上方等離子體的上表面隨著時間推移會慢慢變低，這樣就會導致上述等離子濃度分布、溫度分布、氣流分布等因素也會隨著時間變化?慢慢變化，這些因素的變化會導致等離子處理效果隨時間偏移，經過長時間調試獲得的處理參數隔段時間其處理效果會逐漸惡化。要徹底恢復原始狀態需要更換原有形狀的調節環，但是這樣做不僅部件成本高昂，而且每次更換部件都需要非常繁復的驗證和調試步驟來保證更換新部件后反應腔內的各項指標與更換前相同，時間成本也非常大。為了解決這一問題現有技術KR20080023569中采用了可整體升降的調節環，在需要提高調節環上表面時驅動機構會抬升調節環的位置以匹配不同的處理參數。但是這種方式確不可避免的帶來很多問題：在升到較高位置時調節環底部表面和下方部件上表面之間產生很寬的空隙，由于調節幅度的需要，這個空隙高度往往大于1mm，所以基片邊緣的等離子體可以沿著縫隙進入該空隙，或者反應氣體流入該空隙后會被射頻電場點燃形成等離子體，這些底部形成的等離子體不僅會腐蝕周圍部件還會形成污染物顆粒影響處理效果。同時在調節環逐漸抬升過程中，調節環底部表面與下方接觸面脫離時會由于電場分布急劇變化而產生放電（arcing）這不僅會損耗部件而且會嚴重影響基片處理效果，需要避免。?

所以業界需要一種新的設計，該設計既能靈活設置調節環各項參數而且能防止等離子體流入調節環縫隙，也能防止放電現象產生的新的調節環。?

發明內容

本發明解決的問題是提供一種等離子處理裝置，能夠補嘗因調節環被損耗而造成的等離子處理效果偏移，同時防止等離子進入部件之間產生的縫隙以及放電現象的發生。為解決上述問題，發明人提供了一種一種等離子體處理裝置，包括：反應腔，反應腔內包括一個基座，基座上設置有靜電夾盤，待處理基片設置在所述靜電夾盤上；一調節環圍繞在所述靜電夾盤外圍，其中所述調節環包括一個固定環和一個位于固定環上方的移動環，其中：固定環圍繞所述靜電夾盤或基座，固定環上表面包括一個支持面，支持面上包括一個凹槽，所述移動環的底面與所述固定環的支持面匹配，所述移動環包括緊貼靜電夾盤并位于待處理基片邊緣下方的第一部分，所述第一部分具有第一高度的上表面，一個具有第二高度上表面的第二部分位于所述第一部分外圍，所述移動環的第二部分下表面包括一個突出部與?下方固定環上的凹槽位置匹配，一個驅動裝置驅動所述移動環的第二部分在較低的第一位置和較高的第二位置間上下移動，其中在移動到第二位置時所述突出部下端仍然位于凹槽中。移動環移動到第二位置時移動環下表面和固定環支持面之間存在間隙。?

其中移動環的突出部和凹槽具有垂直的側壁，且在移動到第二位置時所述突出部側壁與凹槽內側壁的間距小于1mm，這樣能夠保證在升降過程中等離子不會泄露，也能夠防止移動環的電勢突變產生放電。?