CN104715996A - 下电极装置以及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种下电极装置以及等离子体加工设备，其包括用于承载被加工工件的承载件；该承载件采用导电材料制作，并且在承载件上表面的不同区域之间存在高度差。本发明提供的下电极装置，其通过使承载件上表面的不同区域之间存在高度差，即，使承载件上表面的不同位置与地之间的距离不同，可以调节各个区域的电场强度，以补偿在各个区域之间存在的电场强度的差异，从而可以使等离子体相对于承载件上表面的各个区域的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

Description

下电极装置以及等离子体加工设备

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种下电极装置以及等离子体加工设备。

背景技术

目前，等离子体加工设备已被广泛应用于半导体、太阳能电池和平板显示等的制造工艺中。等离子体加工设备针对不同的应用具有多种类型，例如，电容耦合等离子体(CCP)、电感耦合等离子体(ICP)以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。这些类型的等离子体加工设备已被广泛应用在物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀和等离子体化学气相沉积(CVD)等。

图1为现有的一种等离子体加工设备的局部剖视图。如图1所示，等离子体加工设备包括反应腔室101、下电极装置、射频电源103和匹配器102。其中，反应腔室101的腔体接地；下电极装置包括基座105，基座105设置在反应腔室101内的底部，用于承载被加工工件106；并且基座105依次与匹配器102和射频电源103电连接；在基座105的外周壁上环绕设置有绝缘环104，用于防止等离子体刻蚀基座105。在进行刻蚀或沉积等工艺的过程中，射频电源103通过基座105将能量耦合到反应腔室101中，以产生一个垂直于基座105的上表面且指向基座105的负偏压，从而吸引等离子体刻蚀置于基座105上的被加工工件106。

上述等离子体加工设备在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：在进行工艺的过程中，在基座105周围产生的电场因受到绝缘环104的影响而发生畸变，导致被加工工件106边缘区域的电场强度大于中心区域的电场强度，从而造成等离子体对被加工工件106边缘区域的轰击力度偏大、刻蚀速率偏快，进而影响整个被加工工件106的刻蚀均匀性。人们通常把上述现象称为边缘效应，该边缘效应在诸如PECVD、PVD等的各种具有电容耦合放电模式的等离子体加工设备中均有体现。

目前，通常采用改变等离子体分布的方式来改善工艺结果。例如，在反应腔室的外侧增设边磁铁，或者通过上电极装置对在反应腔室内产生的不同分布的等离子体进行中和。然而，这些方式均无法改变等离子体在不同区域内的分布，例如，无法克服等离子体在基座105的径向上分布不均的问题，从而不仅无法克服上述边缘效应，而且也无法克服等离子体在反应腔室的中心区域分布较多，而在边缘区域分布较少的问题(该问题通常在等离子体源为ICP时出现)。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种下电极装置以及等离子体加工设备，其可以调节等离子体在不同区域内的分布，从而可以克服等离子体在反应腔室的径向上分布不均的问题，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

为实现本发明的目的而提供一种下电极装置，包括用于承载被加工工件的承载件；所述承载件采用导电材料制作，并且所述承载件上表面的不同区域之间存在高度差。

其中，在所述承载件上表面上形成有凹部。

其中，通过调节所述凹部在承载件上表面上的位置，来调节由该凹部影响的电场区域的位置。

其中，通过调节所述凹部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凹部影响的电场区域的范围。

其中，通过调节所述凹部的底面相对于承载件上表面的深度，来调节由该凹部影响的电场强度的变化量。

优选的，所述凹部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

其中，所述凹部为一个或多个，且多个所述凹部相互嵌套。

优选的，所述下电极装置还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置在所述凹部内。

优选的，在垂直于所述承载件上表面的截面上，所述绝缘部件的投影形状与所述凹部的投影形状相适配。

优选的，所述绝缘部件所采用的材料包括陶瓷或石英。

优选的，在所述承载件上表面上形成有凸部。

其中，通过调节所述凸部在承载件上表面上的位置，来调节由该凸部影响的电场区域的位置。

其中，通过调节所述凸部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凸部影响的电场区域的范围。

其中，通过调节所述凸部相对于承载件上表面的高度，来调节由该凸部影响的电场强度的变化量。

优选的，所述凸部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

优选的，所述凸部为一个或多个，且多个所述凸部相互嵌套。

优选的，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为三角形、多边形、弧形或者不规则形。

优选的，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。

优选的，所述凸部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为三角形、多边形、弧形或者不规则形。

优选的，所述凸部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。

其中，所述承载件用于承载一个被加工工件；并且所述承载件包括基座、机械卡盘或者静电卡盘。

其中，所述承载件用于承载多个被加工工件；并且所述下电极装置还包括用于支撑所述承载件的支撑件；所述支撑件包括基座、机械卡盘或者静电卡盘。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室和设置在所述反应腔室内的下电极装置，所述下电极装置采用了本发明提供的上述下电极装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的下电极装置，其通过使承载件上表面的不同区域之间存在高度差，即，使承载件上表面的不同位置与地之间的距离不同，可以调节各个区域的电场强度，以补偿在各个区域之间存在的电场强度的差异，从而可以使等离子体相对于承载件上表面的各个区域的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

本发明提供的等离子体加工设备，其通过采用本发明提供的上述下电极装置，可以使等离子体相对于承载件上表面的各个区域的分布趋于均匀，从而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

附图说明

图1为现有的一种等离子体加工设备的局部剖视图；

图2A为本发明第一实施例提供的一种下电极装置的剖视图；

图2B为本发明第一实施例提供的一种下电极装置的俯视图；

图2C为基片在不同半径处的电场强度的分布图；

图3A为本发明第一实施例提供的另一种下电极装置的剖视图；

图3B为本发明第一实施例提供的另一种下电极装置的俯视图；

图4A为本发明第一实施例提供的又一种下电极装置的剖视图；

图4B为本发明第一实施例提供的又一种下电极装置的俯视图；

图5A为本发明第一实施例提供的再一种下电极装置的剖视图；

图5B为本发明第一实施例提供的再一种下电极装置的俯视图；

图6A为本发明第二实施例提供的一种下电极装置的剖视图；

图6B为本发明第二实施例提供的一种下电极装置的俯视图；

图7A为本发明第二实施例提供的另一种下电极装置的剖视图；

图7B为本发明第二实施例提供的另一种下电极装置的俯视图；

图8A为本发明第三实施例提供的下电极装置的剖视图；

图8B为本发明第三实施例提供的下电极装置的俯视图；以及

图9为本发明实施例提供的等离子体加工设备的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的下电极装置以及等离子体加工设备进行详细描述。

第一实施例

图2A为本发明第一实施例提供的一种下电极装置的剖视图。图2B为本发明第一实施例提供的一种下电极装置的俯视图。请一并参阅图2A和图2B，本实施例提供的下电极装置包括用于承载被加工工件206的承载件201，该承载件201采用例如铝等的金属导电材料，或者其他非金属导电材料制作，用于作为反应腔室204内的下电极，通过依次与匹配器207和射频电源208电连接，而将能量耦合到反应腔室204中，以产生一个垂直于承载件201的上表面且指向承载件201的负偏压，从而吸引等离子体刻蚀置于承载件201上的被加工工件206。

在本实施例中，承载件201用于承载一个被加工工件，即，如图2A所示，承载件201上表面的直径与被加工工件206的直径相近，承载件201可以采用基座、机械卡盘或者静电卡盘等的可承载被加工工件的装置。

在本实施例中，在承载件201上表面上形成有一凹部202，由于该凹部202的底面与承载件201上表面之间存在高度差，而且该凹部202的底面与地(用于使反应腔室204接地的接地件)之间的间距大于承载件201上表面与地之间的间距，这使得使承载件201附近的电场在凹部202底面所在区域的电场强度小于承载件201上表面其他区域的电场强度，从而通过在承载件201上表面上设置一凹部202，可以改变该凹部202所在区域的电场强度，进而可以实现补偿该区域与其他区域内的电场强度之间的差异，从而可以使等离子体在不同区域内的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

优选的，通过调节凹部202在承载件201上表面上的位置，来调节由该凹部202影响的电场区域的位置。例如，若该凹部202位于承载件201上表面的边缘位置，则其会降低该边缘位置处的电场强度；若该凹部202位于承载件201上表面的中心位置，则其会降低该中心位置处的电场强度。在实际应用中，凹部202在承载件201上表面上的位置可以根据电场在被加工工件206表面各个区域内的分布情况进行设定，以使该电场相对于被加工工件206表面分布均匀。

例如，为了克服边缘效应，可以将凹部202设置在靠近承载件201边缘的区域，以减小在该区域内的电场强度，从而可以补偿被加工工件边缘区域的电场强度与中心区域的电场强度之间的差异，进而可以使等离子体分别对被加工工件中心区域和边缘区域的轰击力度、刻蚀速率趋于均匀，从而可以提高整个被加工工件的刻蚀均匀性。

又如，当等离子体在反应腔室的中心区域分布较多，而在边缘区域分布较少时，可以将凹部202设置在靠近承载件201中心的区域，以减小在该区域内的电场强度，从而可以补偿被加工工件边缘区域的电场强度与中心区域的电场强度之间的差异，进而可以使等离子体分别在中心区域和边缘区域内的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

优选的，通过调节上述凹部202在承载件201上表面的宽度d(在承载件201径向上的长度)，可以调节由该凹部202影响的电场区域的范围(电场区域在承载件201径向上的长度)，即，该宽度d越大，则由该凹部202影响的电场区域的范围越大；反之，该宽度d越小，则由该凹部202影响的电场区域的范围越小。

优选的，通过调节上述凹部202的底面相对于承载件201上表面的深度h，即，凹部202的底面与地之间的间距，可以调节由该凹部202影响的电场强度的变化量，即，该深度h越大，则凹部202所在区域内的电场强度的减小量越大；反之，该深度h越小，则凹部202所在区域内的电场强度的减小量越小。

由上可知，通过在承载件201上表面上设置凹部202，并通过调整该凹部202在承载件201上表面上的位置、深度h和/或宽度d，即可实现对被加工工件206不同位置处的电场强度进行调节，而且该调节方式具有很高的灵活度，从而可以适应不同工艺的要求。

优选的，凹部202采用闭合的环形结构，且以承载件201上表面的中心为几何中心，这可以使由凹部202影响的电场区域为环形区域，且该环形区域对应于被加工工件206表面上某一半径处的圆周区域，从而可以减小该半径处的圆周区域的电场强度，以实现补偿被加工工件206表面上，该半径的圆周区域与其他半径的圆周区域之间的差异。

如图2C所示，为基片在不同半径处的电场强度的分布图。如图所示，曲线1为采用未设置凹部的下电极装置进行工艺获得的电场强度的曲线；曲线2为采用设置有凹部的下电极装置进行工艺获得的电场强度的曲线。对比曲线1和曲线2可知，通过在承载件上表面上，且对应于基片的半径为50mm的圆周处设置一个凹部，可以减小该处的电场强度。

在实际应用中，环形结构的凹部也可以不以承载件上表面的中心为几何中心。而且，凹部的结构也并不局限于本实施例提供的环形结构，也可以采用非闭合的弧形状、长条状等的其他任意结构。此外，该凹部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状还可以为三角形、多边形、弧形或者不规则形等的任意形状。优选的，凹部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。

需要说明的是，在本实施例中，凹部202的数量为一个，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，凹部也可以为两个以上，且两个以上的凹部可以根据具体情况选择合适的排布方式。例如，若多个凹部均采用上述环形结构，则可以使多个凹部的半径不同，且相互嵌套。例如，如图3A和图3B所示，凹部202为三个，三个凹部202均采用闭合的环形结构，且以承载件201上表面的中心为几何中心，并且三个凹部202相互嵌套(且彼此具有一定的间隔)。每个凹部202在垂直于承载件201上表面的截面上的投影形状为矩形。

而且，三个凹部202的宽度d可以相同，如图3A和3B所示；或者，三个凹部202的宽度d也可以不同，例如，在承载件201的径向上，且自承载件201的中心朝向边缘的方向，三个凹部202的宽度分别为d1、d2和d3，且d1＜d2＜d3，如图4A和4B所示。通过分别设置三个凹部202的宽度d，可以对三者各自影响的电场区域的范围进行调节。

此外，三个凹部202的深度h可以相同，如图3A和3B所示；或者，三个凹部202的深度h也可以不同，例如，在承载件201的径向上，且自承载件201的中心朝向边缘的方向，三个凹部202的深度分别为h1、h2和h3，且h1＜h2＜h3，如图4A和4B所示。通过分别设置三个凹部202的深度h，可以分别调节由三者各自影响的电场强度的变化量。

另外，还可以分别调节三个凹部202各自的位置，以调节由三者各自影响的电场区域的位置。

当然，在实际应用中，凹部也可以为两个或四个以上，每个凹部除了可以采用闭合的环形结构之外，还可以采用非闭合的弧形状、长条状等的其他任意结构，并且，每个凹部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状可以为三角形、多边形、弧形或者不规则形等的任意形状。此外，各个凹部的结构可以相同，也可以不同；各个凹部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状可以相同，也可以不同。

优选的，图5A为本发明第一实施例提供的再一种下电极装置的剖视图。图5B为本发明第一实施例提供的再一种下电极装置的俯视图。请一并参阅图5A和图5B，下电极装置还包括绝缘部件203，绝缘部件203设置在每个凹部202内，用以进一步保证凹部202的内部空间与地之间绝缘。绝缘部件203所采用的材料包括陶瓷或石英。

在本实施例中，在垂直于承载件201上表面的截面上，绝缘部件203的投影形状与凹部的投影形状相适配，即，绝缘部件203可以采用填充或内嵌的方式完全充满整个凹部202的内部空间。当然，在实际应用中，在垂直于承载件上表面的截面上，绝缘部件的投影形状也可以与凹部的投影形状不同，即，绝缘部件203未完全充满整个凹部202的内部空间。

需要说明的是，在实际应用中，绝缘部件的数量可以与凹部的数量相同，或者也可以少于凹部的数量，即，可以在所有的凹部内设置绝缘部件，也可以选择性地在其中几个凹部内设置绝缘部件。当然，当凹部只有一个时，可以选择设置绝缘部件或者不设置绝缘部件。此外，不同凹部内的绝缘部件在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状可以相同，也可以不同。

第二实施例

图6A为本发明第二实施例提供的一种下电极装置的剖视图。图6B为本发明第二实施例提供的一种下电极装置的俯视图。请一并参阅图6A和图6B，本实施例与上述第一实施例相比，其区别仅在于：本实施例提供的下电极装置，其不仅在承载件201上表面上形成有一凹部202，而且还形成有一凸部209。该凹部202的结构和设置方式与上述第一实施例相类似，在此不再赘述。下面仅对该凸部209的结构和设置方式进行描述。

具体地，该凸部209的顶面与承载件201上表面之间存在高度差，即，该凸部209的顶面与地(用于使反应腔室204接地的接地件)之间的间距小于承载件201上表面与地之间的间距，从而使承载件201附近的电场在凸部209顶面所在区域的电场强度大于承载件201上表面其他区域的电场强度。也就是说，通过在承载件201上表面上设置一凸部209，可以改变该凸部209所在区域的电场强度，从而可以实现补偿该区域与其他区域内的电场强度之间的差异，从而可以使等离子体在不同区域内的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

优选的，与凹部相类似，同样可以通过调节凸部209在承载件201上表面上的位置，来调节由该凸部209影响的电场区域的位置；和/或，通过调节凸部209在承载件201上表面上的宽度D，来调节由该凸部209影响的电场区域的范围；和/或，通过调节凸部209相对于承载件201上表面的高度H，来调节由该凸部209影响的电场强度的变化量。

例如，为了克服边缘效应，可以将凸部209设置在靠近承载件201中心的区域，以增大在该区域内的电场强度，从而可以补偿被加工工件边缘区域的电场强度与中心区域的电场强度之间的差异，进而可以使等离子体分别对被加工工件中心区域和边缘区域的轰击力度、刻蚀速率趋于均匀，从而可以提高整个被加工工件的刻蚀均匀性。

又如，当等离子体在反应腔室的中心区域分布较多，而在边缘区域分布较少时，可以将凸部209设置在靠近承载件201中心的区域，以增大在该区域内的电场强度，从而可以补偿被加工工件边缘区域的电场强度与中心区域的电场强度之间的差异，进而可以使等离子体分别在中心区域和边缘区域内的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

优选的，凸部209采用闭合的环形结构，且以承载件201上表面的中心为几何中心，以使由凸部209影响的电场区域为环形区域。当然，在实际应用中，环形结构的凸部也可以不以承载件上表面的中心为几何中心。

需要说明的是，在实际应用中，若在工艺时需要对置于承载件201上的被加工工件206进行冷却时，通常需要向承载件201上表面与被加工工件206的下表面之间的缝隙内通入冷却气体(又称背吹气体)，以实现对被加工工件206的降温。在这种情况下，为了既保证冷却气体能够均匀地扩散至被加工工件206的各个区域，尤其是边缘区域，又保证该冷却气体不会自承载件201与被加工工件206之间的缝隙泄漏出去，上述凸部209只能设置在与被加工工件206的边缘相对应的位置，即，上述凸部209的内径应小于被加工工件206的直径，以使得冷却气体能够填充由凸部209的内侧壁、位于该凸部209之内的承载件201上表面和被加工工件206的下表面共同形成的封闭空间内。容易理解，在上述情况下，所有的凹部202均应位于凸部209的内部。

上述情况是在仅具有一个环形结构的凸部209的情况才具有的限制。而针对多个环形结构的凸部的情况，如图7A和图7B所示，多个环形结构的凸部209的半径不同，且相互嵌套，即，各个凸部209设置在承载件201上表面的不同半径所在的圆周区域，从而可以增大该半径处的圆周区域的电场强度，以实现补偿被加工工件206表面上，该半径的圆周区域与其他半径的圆周区域之间的差异。

而且，不同的凸部209的宽度D可以相同，也可以不同，例如，在承载件201的径向上，且自承载件201的中心朝向边缘的方向，三个凸部209的宽度分别为D1、D2和D3，且D1＜D2＜D3，如图7B所示。通过分别设置三个凸部209的宽度D，可以对三者各自影响的电场区域的范围进行调节。

此外，不同的凸部209的深度H可以相同，也可以不同，例如，在承载件201的径向上，且自承载件201的中心朝向边缘的方向，三个凹部202的深度分别为H1、H2和H3，且H1＜H2＜H3，如图7A所示。通过分别设置三个凸部209的深度H，可以分别调节由三者各自影响的电场强度的变化量。

当然，在实际应用中，每个凸部除了可以采用闭合的环形结构之外，还可以采用非闭合的弧形状、长条状等的其他任意结构，并且，每个凸部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状可以为三角形、多边形、弧形或者不规则形等的任意形状。此外，各个凸部的结构可以相同，也可以不同；各个凸部在垂直于承载件上表面的截面上的投影形状可以相同，也可以不同。

容易理解，针对需要向承载件上表面与被加工工件的下表面之间的缝隙内通入冷却气体的情况，应使半径最大的凸部采用闭合的环形结构，且将其设置在与被加工工件的边缘相对应的位置，并且使该凸部的高度大于其他所有的凸部，以保证冷却气体能够填充由该凸部的内侧壁、位于该凸部之内的承载件上表面和被加工工件的下表面共同形成的封闭空间内。

还需要说明的是，在实际应用中，可以根据具体情况在承载件上表面上仅设置凹部或者仅设置凸部，亦或者同时设置凹部和凸部。容易理解，凸部可以增大其所在区域的电场强度，与之相反，凹部可以减小其所在区域的电场强度。而若在承载件上表面上同时设置凹部和凸部，则可以增大承载件上表面上，对应于凸部所在区域和凹部所在区域之间的高度差，从而可以增大电场强度的调节范围。

第三实施例

图8A为本发明第三实施例提供的下电极装置的剖视图。图8B为本发明第三实施例提供的下电极装置的俯视图。请一并参阅图8A和图8B，本实施例与上述第一、第二实施例相比，其区别仅在于：本实施例提供的下电极装置，其承载件为用于承载多个被加工工件的托盘301。

具体地，托盘301上表面的直径远远大于被加工工件305的直径，如图8B所示，并且在托盘301上设置有多个承载位，且分别在托盘301上表面的不同半径所在的圆周处均匀排布，多个被加工工件305一一对应地被置于多个承载位上。而且，该托盘301采用例如铝等的金属导电材料，或者其他非金属导电材料制作，用于作为反应腔室304内的下电极，通过依次与匹配器306和射频电源307电连接，而将能量耦合到反应腔室304中。此外，在反应腔室304内设置有支撑件303，用以支撑承载件301，该支撑件301包括基座、机械卡盘或者静电卡盘。

在向反应腔室304内装载被加工工件305的过程中，首先将多个被加工工件305全部摆放至托盘301的各个承载位上；然后将托盘301传输至反应腔室304内的支撑件303上，从而完成被加工工件的装载。由此可知，与上述第一、第二实施例相比，本实施例中的承载件除了具有下电极的功能之外，而且还具有在反应腔室304的内外之间运载被加工工件的功能。

在托盘301上表面上，且对应于各个承载位的位置处设置有凹部302。该凹部302的结构与上述第一、第二实施例相类似，但是，其设置方式略有不同。具体地，由于该托盘301承载有多个被加工工件305，因此，在选择凹部的设置方式时，应考虑同一被加工工件305的不同区域的电场强度的分布情况，以及不同被加工工件305之间的电场强度的分布情况。也就是说，若电场强度在同一被加工工件305的不同区域之间存在差异，则应针对该差异在每个被加工工件305的相应区域内设置凹部，以补偿电场前度在同一被加工工件不同区域之间存在的差异。若电场强度在不同被加工工件305之间存在差异，则应针对该差异在相应的被加工工件所在区域设置凹部，以补偿电场强度在不同被加工工件之间存在的差异。当然，即使电场强度在同一以及不同被加工工件之间均存在差异，也可以通过设计凹部的结构和设置位置来补偿该差异。

例如，在本实施例中，多个被加工工件305分别在承载件301上表面的不同半径所在的圆周处均匀排布两圈。针对被加工工件的这种排布方式，可以在承载件301上表面上分别设置四个环形结构的凹部302，且四个凹部302相互嵌套，并且对应于同一半径的圆周上的被加工工件305的底部，分别分配两个环形凹部302，从而不仅可以使同一半径的圆周上被加工工件之间的电场强度的变化量相同，而且还可以通过调节各个凹部302的半径，来改变其影响被加工工件的区域位置。

综上所述，本发明实施例提供的下电极装置，其通过使承载件上表面的不同区域之间存在高度差，即，使承载件上表面的不同位置与地之间的距离不同，可以调节各个区域的电场强度，以补偿在各个区域之间存在的电场强度的差异，从而可以使等离子体相对于承载件上表面的各个区域的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

作为另一个技术方案，图9为本发明实施例提供的等离子体加工设备的剖视图。请参阅图9，等离子体加工设备为电感耦合等离子体加工设备(Inductive Coupled Plasma，ICP)，其包括反应腔室401、下电极装置405、下电极射频电源403、下电极匹配器402、电感耦合线圈407、线圈匹配器408和线圈射频电源409。其中，反应腔室401的腔体接地；电感耦合线圈407设置在反应腔室401的顶壁上方，且依次与线圈匹配器408和线圈射频电源409电连接；下电极装置405通常采用平板式结构，用于作为承载被加工工件406的承载件设置在反应腔室401内的底部，并且下电极装置405依次与下电极匹配器402和下电极射频电源403电连接；在下电极装置405的外周壁上环绕设置有绝缘环404，用于防止等离子体刻蚀下电极装置405。下电极装置405采用了本发明上述各个实施例提供的下电极装置。

在进行刻蚀或沉积等工艺的过程中，线圈射频电源409向电感耦合线圈407提供射频功率，以使其将进入反应腔室401的工艺气体电离形成等离子体；下电极射频电源403通过下电极装置405将能量耦合到反应腔室401中，以产生一个垂直于下电极装置405的上表面且指向下电极装置405的负偏压，从而吸引等离子体刻蚀置于下电极装置405上的被加工工件406。

需要说明的是，在本实施例中，等离子体加工设备为电感耦合等离子体加工设备，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，等离子体加工设备还可以为电容耦合等离子体加工设备、电子回旋共振等离子体加工设备等等。

本发明实施例提供的等离子体加工设备，其通过采用本发明上述各个实施例提供的下电极装置，可以使等离子体在不同区域内的分布趋于均匀，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种下电极装置，其特征在于，包括用于承载被加工工件的承载件；所述承载件采用导电材料制作，并且

所述承载件上表面的不同区域之间存在高度差。

2.根据权利要求1所述的下电极装置，其特征在于，在所述承载件上表面上形成有凹部。

3.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凹部在承载件上表面上的位置，来调节由该凹部影响的电场区域的位置。

4.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凹部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凹部影响的电场区域的范围。

5.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凹部的底面相对于承载件上表面的深度，来调节由该凹部影响的电场强度的变化量。

6.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，所述凹部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

7.根据权利要求6所述的下电极装置，其特征在于，所述凹部为一个或多个，且多个所述凹部相互嵌套。

8.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，所述下电极装置还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置在所述凹部内。

9.根据权利要求8所述的下电极装置，其特征在于，在垂直于所述承载件上表面的截面上，所述绝缘部件的投影形状与所述凹部的投影形状相适配。

10.根据权利要求8所述的下电极装置，其特征在于，所述绝缘部件所采用的材料包括陶瓷或石英。

11.根据权利要求1或2所述的下电极装置，其特征在于，在所述承载件上表面上形成有凸部。

12.根据权利要求11所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凸部在承载件上表面上的位置，来调节由该凸部影响的电场区域的位置。

13.根据权利要求11所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凸部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凸部影响的电场区域的范围。

14.根据权利要求11所述的下电极装置，其特征在于，通过调节所述凸部相对于承载件上表面的高度，来调节由该凸部影响的电场强度的变化量。

15.根据权利要求11所述的下电极装置，其特征在于，所述凸部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

16.根据权利要求15所述的下电极装置，其特征在于，所述凸部为一个或多个，且多个所述凸部相互嵌套。

17.根据权利要求2所述的下电极装置，其特征在于，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为三角形、多边形、弧形或者不规则形。

18.根据权利要求17所述的下电极装置，其特征在于，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。

19.根据权利要求11所述的下电极装置，其特征在于，所述凸部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为三角形、多边形、弧形或者不规则形。

20.根据权利要求19所述的下电极装置，其特征在于，所述凸部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。

21.根据权利要求1所述的下电极装置，其特征在于，所述承载件用于承载一个被加工工件；并且

所述承载件包括基座、机械卡盘或者静电卡盘。

22.根据权利要求1所述的下电极装置，其特征在于，所述承载件用于承载多个被加工工件；并且

所述下电极装置还包括用于支撑所述承载件的支撑件；

所述支撑件包括基座、机械卡盘或者静电卡盘。

23.一种等离子体加工设备，包括反应腔室和设置在所述反应腔室内的下电极装置，其特征在于，所述下电极装置采用了权利要求1-22任意一项所述的下电极装置。