CN111276381A - 一种调节晶圆刻蚀均匀性的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种调节晶圆刻蚀均匀性的装置和方法。该调节晶圆刻蚀均匀性的装置包括多套滤波器，各所述滤波器的一端与多温区静电吸盘的各加热电极对应相连接，另一端接腔体外壳，其中，所述滤波器为带阻滤波器，包括并联的电感和可调电容。通过设定不同温区所对应滤波器的阻抗和阻带频率，调节对应温区的晶圆刻蚀速率，从而实现刻蚀均匀。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种调节晶圆刻蚀均匀性的装置和方法。
背景技术
在大尺寸晶圆刻蚀工艺应用上，晶圆往往呈现中心和边缘刻蚀速率不同，或者呈现不同区域刻蚀速率曲线分布，比如M型刻蚀速率曲线。
造成这种问题通常有两方面原因，一个原因是由于流场的分布造成化学刻蚀分布不均用，另一个原因是电磁场在空间的分布造成物理刻蚀分布不均匀。针对第一种不均匀刻蚀情况，常使用同心圆分布的多区温控静电吸盘(ESC)调节化学刻蚀速率以优化其分布。因为ESC温度对物理刻蚀的速率影响很小，目前没有很好的方法调整其不均匀分布。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开一种调节晶圆刻蚀均匀性的装置，包括多套滤波器，各所述滤波器的一端与多温区静电吸盘的各加热电极对应相连接，另一端接腔体外壳，其中，所述滤波器为带阻滤波器，包括并联的电感和可调电容。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置中，优选为，所述电感为空心或磁芯电感。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置中，优选为，所述电容为马达电容。
本发明的刻蚀均匀性调节装置中，优选为，所述电感的共振频率高于射频电源的频率，但不超过射频电源频率的2倍。
本发明的刻蚀均匀性调节装置中，优选为，所述电容的共振频率是射频电源频率的5倍以上。
本发明还公开一种调节晶圆刻蚀均匀性的方法，在多温区静电吸盘的每个加热电极连接一套滤波器，所述滤波器包括并联的电感和可调电容，通过分别调节各所述可调电容，改变滤波器的阻抗和阻带频率，从而调节各加热温区的晶圆的刻蚀速率达到一致，实现均匀刻蚀。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的方法中，当调高某个所述带阻滤波器的可调电容的值，所述滤波器的阻带频率减小，当阻带频率低于射频电源的频率时，对应温区的电极的阻抗降低，进而使刻蚀速率减慢。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的方法中，当降低某个所述滤波器的可调电容的值，所述滤波器的阻带频率升高，当阻带频率接近甚至超过射频电源的频率时，对应温区的电极的阻抗升高，进而使刻蚀速率加快。
附图说明
图1是本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置包括多套带阻滤波器，各带阻滤波器的一端与多温区静电吸盘的各加热电极对应相连接，另一端接腔体外壳。其中，带阻滤波器包括并联的电感和可调电容。在图1中示出了本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置的一个实施例的示意图。如图1所示，本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的装置包括第一带阻滤波器2和第二带阻滤波器3，第一带阻滤波器2由第一电感21和第一可调电容22并联组成，第二带阻滤波器3由第二电感31和第二可调电容32并联组成。第一带阻滤波器2的一端与多温区静电吸盘1的第一加热电极12相连接，另一端接腔体外壳。第二带阻滤波器3的一端与多温区静电吸盘1的第二加热电极13相连接，另一端接腔体外壳。多温区静电吸盘1上放置晶圆4，底部经由匹配器5与射频电源6相连接。电感可以是空心电感、磁芯电感等。电感的共振频率高于射频电源的频率，但不超过射频电源频率的2倍。电容可以是马达电容。电容的共振频率是射频电源频率的5倍以上。通过调节带阻滤波器的可调电容，可以改变各相应加热温区的带阻滤波器的阻抗。带阻滤波器的阻抗可以视为与腔体的阻抗并联，当带阻滤波器的阻抗变化时，不同的加热温区对应的阻抗随之改变，从而改变不同温区的电磁场分布，进一步有效改变物理刻蚀速率的分布。
调节可调电容的值，带阻滤波器的阻带频率发生偏移。增加可调电容的值，带阻滤波器的阻带频率减小，降低可调电容的值，带阻滤波器的阻带频率升高。刻蚀机的多温区静电吸盘与腔体之间由绝缘层隔离，形成分布电容，因此多温区静电吸盘对地呈电容性。调节可调电容起到偏移滤波器阻带频率的作用，带阻滤波器与多温区静电吸盘中的加热电极连接后，当阻带频率接近射频电源的频率时，滤波器阻抗很高，通常高于腔体阻抗的10倍，因此，其对相应温区的阻抗影响非常小，对应温区的晶圆刻蚀速率与未安装滤波器时基本不变。为使滤波器阻带频率接近射频电源的频率，电感自共振频率需要高于射频电源的频率。当阻带频率高于射频电源的频率时，滤波器的阻抗降低并且呈现电感性，使得对应温区的电极的阻抗升高，阻抗升高导致射频电压升高，进而加快了刻蚀速率。当阻带频率低于射频电源的频率时，滤波器的阻抗降低并且呈现电容性，使得对应温区的电极的阻抗减小，导致射频电压降低，对应的刻蚀速率降低。
本发明的调节晶圆刻蚀均匀性的方法，通过设定不同温区所对应滤波器的阻抗和阻带频率，达到调节对应温区处的晶圆刻蚀速率的目的。根据已有晶圆刻蚀速率图形，调节滤波器阻抗，改善整个晶圆的刻蚀均匀性。具体而言，首先将滤波器的阻带频率设定在接近射频电源的频率进行刻蚀。然后，根据得到的刻蚀速率图形，调整相应温区的滤波器的阻带频率，如果对应温区刻蚀速率偏快，调整滤波器阻带频率降低，对应温区的刻蚀速率下降，使得整片晶圆的刻蚀速率趋于均匀。如果对应温区刻蚀速率偏慢，调整滤波器阻带频率升高，对应温区的刻蚀速率升高，整片晶圆的刻蚀速率趋于均匀。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种调节晶圆刻蚀均匀性的装置，其特征在于，
包括多套滤波器，各所述滤波器的一端与多温区静电吸盘的各加热电极对应相连接，另一端接腔体外壳，
其中，所述滤波器为带阻滤波器，包括并联的电感和可调电容。
2.根据权利要求1所述的调节晶圆刻蚀均匀性的装置，其特征在于，
所述电感为空心或磁芯电感。
3.根据权利要求1所述的刻蚀均匀性调节装置，其特征在于，
所述电容为马达电容。
4.根据权利要求1所述的刻蚀均匀性调节装置，其特征在于，
所述电感的共振频率高于射频电源的频率，但不超过射频电源频率的2倍。
5.根据权利要求1所述的刻蚀均匀性调节装置，其特征在于，
所述电容的共振频率是射频电源频率的5倍以上。
6.一种调节晶圆刻蚀均匀性的方法，其特征在于，
在多温区静电吸盘的每个加热电极连接一套滤波器，所述滤波器包括并联的电感和可调电容，
通过分别调节各所述可调电容，改变滤波器的阻抗和阻带频率，从而调节各加热温区的晶圆的刻蚀速率达到一致，实现均匀刻蚀。
7.根据权利要求6所述的调节晶圆刻蚀均匀性的方法，其特征在于，
当调高某个所述带阻滤波器的可调电容的值，所述滤波器的阻带频率减小，当阻带频率低于射频电源的频率时，对应温区的电极的阻抗降低，进而使刻蚀速率减慢。
8.根据权利要求6所述的调节晶圆刻蚀均匀性的方法，其特征在于，
当降低某个所述滤波器的可调电容的值，所述滤波器的阻带频率升高，当阻带频率接近甚至超过射频频率时，对应温区的电极的阻抗升高，进而使刻蚀速率加快。
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