TWI753535B - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TWI753535B TW109127949A TW109127949A TWI753535B TW I753535 B TWI753535 B TW I753535B TW 109127949 A TW109127949 A TW 109127949A TW 109127949 A TW109127949 A TW 109127949A TW I753535 B TWI753535 B TW I753535B
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Abstract

本發明係關於一種電漿處理裝置，位於電漿處理裝置的反應腔內包含：相對彼此設置的氣體噴淋頭及靜電吸盤；以及環繞氣體噴淋頭設置的上接地環，上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區；其中，各子接地區分別電性連接位於反應腔外的阻抗可調裝置。由上述內容可知，本發明提供的技術方案，將上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區，且將各子接地區分別電性連接阻抗可調裝置，透過對阻抗調節裝置的阻抗進行調節，以達到調節子接地區的接地阻抗的目的；進而，透過最佳化不同子接地區的接地阻抗實現蝕刻製程不對稱性的補償，最終使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於電漿蝕刻技術領域，更具體地，關於一種電漿處理裝置。
在半導體裝置的製造過程中，為了在半導體晶片的結構層上形成預先設定的圖案，大多採用電漿處理裝置來進行製作；具體地，以抗蝕劑作為遮罩設置於結構層上，而後將其放入電漿處理裝置中，利用電漿處理裝置產生的電漿對未被遮罩覆蓋的區域進行蝕刻，最終製作完成具有預設圖案的結構層。現有的電漿處理裝置，由於存在有元件結構(如基板傳輸通道)不對稱等因素，進而導致蝕刻不均勻的情況出現，最終對產品性能及良率產生很大影響。
有鑑於此，本發明提供了一種電漿處理裝置，有效解決先前技術存在的問題，使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。
為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：一種電漿處理裝置，位於電漿處理裝置的反應腔內包含：相對彼此設置的氣體噴淋頭及靜電吸盤；以及環繞氣體噴淋頭設置的上接地環，上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區；其中，各子接地區分別電性連接位於反應腔外的阻抗可調裝置。
較佳地，阻抗可調裝置為可變電容調節裝置。
較佳地，可變電容調節裝置包含固定極板及可動極板，其中子接地區電性連接固定極板。
較佳地，固定極板與可動極板相對設置方向，與氣體噴淋頭及靜電吸盤相對設置方向垂直。
較佳地，可變電容調節裝置包含與可動極板相連的傳動裝置；其中，固定極板與可動極板之間的間距固定，傳動裝置帶動可動極板在垂直固定極板及可動極板相對方向上移動。
較佳地，電漿處理裝置還包含固定於反應腔外的防護罩，其中，固定極板與可動極板位於防護罩內。
較佳地，傳動裝置為馬達傳動裝置。
較佳地，傳動裝置為氣動傳動裝置。
相較於先前技術，本發明提供的技術方案至少具有以下優點：
本發明提供了一種電漿處理裝置，位於電漿處理裝置的反應腔內包含：相對彼此設置的氣體噴淋頭及靜電吸盤；以及環繞氣體噴淋頭設置的上接地環，上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區；其中，各子接地區分別電性連接位於反應腔外的阻抗可調裝置。由上述內容可知，本發明提供的技術方案，將上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區，且將各子接地區分別電性連接一阻抗可調裝置，透過對阻抗調節裝置的阻抗進行調節，以達到調節子接地區的接地阻抗的目的；進而，透過最佳化不同子接地區的接地阻抗實現蝕刻製程不對稱性的補償，最終使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。
100:氣體噴淋頭
200:靜電吸盤
300:上接地環
310:子接地區
400:阻抗可調裝置
411:固定極板
412:可動極板
413:傳動裝置
500:反應腔
600:防護罩
為了更清楚地說明本發明實施例或先前技術中的技術方案，下述將對實施例或先前技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發明實施例提供的一種電漿處理裝置的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的一種上接地環的結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的另一種電漿處理裝置的結構示意圖。
下述將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，所屬技術領域中具有通常知識者在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
正如背景技術所述，在半導體裝置的製造過程中，為了在半導體晶片的結構層上形成預先設定的圖案，大多採用電漿處理裝置來進行製作；具體地，以抗蝕劑作為遮罩設置於結構層上，而後將其放入電漿處理裝置中，利用電漿處理裝置產生的電漿對未被遮罩覆蓋的區域進行蝕刻，最終製作完成具有預設圖案的結構層。現有的電漿處理裝置，由於存在有元件結構(如基板傳輸通道)不對稱等因素，進而能夠導致蝕刻不均勻的情況出現，最終對產品性能及良率產生很大影響。
有鑑於此，本發明提供了一種電漿處理裝置，有效解決先前技術存在的問題，使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。為實現上述目的， 本發明實施例提供的技術方案如下，具體結合圖1至圖3對本發明實施例提供的技術方案進行詳細的描述。
結合圖1及圖2所示，圖1為本發明實施例提供的一種電漿處理裝置的結構示意圖，圖2為本發明實施例提供的一種上接地環的結構示意圖，其中，位於電漿處理裝置的反應腔500內包含：相對彼此設置的氣體噴淋頭100及靜電吸盤200；以及，環繞氣體噴淋頭100設置的上接地環300，上接地環300沿環形方向分割為複數個子接地區310；以及各子接地區310分別電性連接位於反應腔500外的阻抗可調裝置400。
可以理解的是，本發明實施例提供的技術方案，將上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區，且將各子接地區分別電性連接一阻抗可調裝置，透過對阻抗調節裝置的阻抗進行調節，以達到調節子接地區的接地阻抗的目的。對此子接地區的阻抗調節，反映到電漿處理裝置進行蝕刻製程中即會產生不同的蝕刻速率及形貌，進而透過最佳化不同子接地區的接地阻抗實現蝕刻製程不對稱性的補償，亦即，調節電漿處理裝置由於反應腔本身不對稱性造成的蝕刻製程的不對稱性，最終使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。
需要說明的是，本發明實施例提供的電漿處理裝置在工作過程中，對其各個阻抗調節裝置的阻抗最佳化調節時，需要根據其工作過程中實際情況進行阻抗大小的最佳化調節，具體可透過軟體系統對各個阻抗調節裝置分別進行最佳化調節，本發明對各個阻抗調節裝置的阻抗大小調節趨勢不做具體限制。
本發明實施例提供的電漿處理裝置，包含由頂壁、側壁及底壁圍合而成的反應腔，反應腔內設置各種元件結構，且用於放置待處理基板。其中，本發明實施例提供的側壁與接地環之間可以透過底壁相連。本發明提供的反應腔可以為圓柱形或其它形狀，對此本發明不做具體限制。反應腔可被抽真空。反應腔除進氣口、排氣口以及基板進出通道外，反應腔的其它部分在處理過程中保持密閉、與外界隔離。進氣口與外部的氣源相連，用於在處理過程中持續向反應腔供應處理氣體。排氣口與外部的泵相連，用於將處理過程中產生的廢氣排出反應腔，也用於對反應腔內的氣壓進行控制。
本發明實施例提供的電漿處理裝置的反應腔內包含相對彼此設置的氣體噴淋頭及靜電吸盤，氣體噴淋頭可以包含有上電極，氣體噴淋頭用於將氣體引導至反應腔內；靜電吸盤包含有下電極，下電極連接有高頻功率源。其中，上電極與下電極之間相對設置、且兩者之間的區域為處理區域，處理區域將形成高頻能量以點燃及維持電漿。待處理基板固定設置於該處理區域的下方的靜電吸盤上。在高頻功率源、上電極及下電極工作過程中，上電極與下電極之間處理區域內限制有大部分電場，此電場對少量存在於反應腔內的電子進行加速，使之與氣體噴淋頭輸入的反應氣體的氣體分子碰撞；這些碰撞導致反應氣體的離子化及電漿的激發，從而在反應腔內產生電漿；反應氣體的中性氣體分子在經受這些強電場時失去了電子，留下帶正電的離子；帶正電的離子向著下電極方向加速，與待處理基板中的中性物質結合，對待處理基板進行蝕刻或澱積等製程處理。
在本發明一實施例中，本發明提供的阻抗可調裝置為可變電容調節裝置。其中，本發明提供的可變電容調節裝置包含固定極板及可動極板，其 中，子接地區電性連接固定極板。再者，本發明實施例提供的固定極板與可動極板相對設置方向，與氣體噴淋頭及靜電吸盤相對設置方向垂直。
需要說明的是，本發明實施例對於可變電容調節裝置的固定極板、可動極板的設置結構不作具體限制，對此需要根據實際應用進行具體設計。
為了達到對固定極板及可動極板所形成電容裝置進行電容調節的目的，具體參照圖3所示，為本發明實施例提供的另一種電漿處理裝置的結構示意圖，本發明實施例提供的可變電容調節裝置400包含固定極板411及可動極板412，子接地區310電性連接固定極板411。其中，固定極板411及可動極板412相對設置方向x，與氣體噴淋頭100及靜電吸盤200相對設置方向y垂直。
在本發明一實施例中，本發明實施例提供的可變電容調節裝置400包含與可動極板412相連的傳動裝置413。
其中，固定極板411與可動極板412之間的間距固定，傳動裝置413帶動可動極板412在垂直固定極板411及可動極板412相對方向上移動。
可以理解的是，如圖3所示的本發明實施例提供的可變電容調節裝置，固定極板與可動極板之間的間距固定，因此，透過與可動極板連接的傳動裝置帶的可動極板，沿垂直固定極板及可動極板相對方向上移動，進而改變了固定極板與可動極板之間交疊面積，達到對可變電容調節裝置的電容調節目的，進一步達到調節與可變電容調節裝置相連的子接地區的接地阻抗的目的。
需要說明的是，本發明實施例提供的固定極板與可動極板完全交疊時，本發明對固定極板與可動極板之間交疊面積不做限定，即對固定極板及可動極板的尺寸不作具體限制。其中，所有固定極板與可動極板組成的電容的交疊面積均可相同；或者所有固定極板與可動極板組成的電容的交疊面積均不 同；或者所有固定極板與可動極板組成的電容中，部分電容的交疊面積相同，部分電容的交疊面積不同，對此需要根據實際應用進行設計。
另外，本發明實施例提供的所有可動極板可以相連接而接通參考電壓，進而透過一個傳動裝置帶動所有可動極板進行移動，即所有可變電容調節裝置共用同一傳動裝置。或者，本發明實施例提供的所有可動極板分別獨立接通參考電壓，且各可動極板分別連接一個傳動裝置，透過可動極板分別連接的傳動裝置帶動其移動，對此本發明不作具體限制。
在本發明一實施例中，本發明提供的傳動裝置可以為馬達傳動裝置，還可以為氣動傳動裝置，對此本發明不作具體限制。
進一步地，為了保護固定極板及可動極板形成的電容裝置，且避免外界環境對其造成影響，參照圖3所示，本發明實施例提供的電漿處理裝置還包含固定於反應腔500外的防護罩600，其中，固定極板411與所可動極板412位於防護罩600內。
可以理解的，本發明實施例提供的電漿處理裝置中，將固定極板、可動極板及傳動裝置設置於反應腔外，既能夠避免固定極板、可動極板及傳動裝置影響反應腔內有限空間中各個組成裝置的佈置，同時還能夠避免固定極板及可動極板影響反應腔內電場。並且，將固定極板及可動極板設置於防護罩內，能夠減小固定極板及可動極板損傷的幾率及改善外界環境的影響。
本發明實施例提供了一種電漿處理裝置，位於電漿處理裝置的反應腔內包含：相對彼此設置的氣體噴淋頭及靜電吸盤；以及環繞氣體噴淋頭設置的上接地環，上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區；其中，各子接地區分別電性連接位於反應腔外的阻抗可調裝置。由上述內容可知，本發明實施 例提供的技術方案，將上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區，且將各子接地區分別電性連接一阻抗可調裝置，透過對阻抗調節裝置的阻抗進行調節，以達到調節子接地區的接地阻抗的目的；進而，透過最佳化不同子接地區的接地阻抗實現蝕刻製程不對稱性的補償，最終使得電漿處理裝置達到蝕刻均勻性高的目的。
對所揭露的實施例的上述說明，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對所屬技術領域中具有通常知識者來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所揭露的原理及新穎特點相一致的最寬的範圍。
100:氣體噴淋頭
200:靜電吸盤
310:子接地區
400:阻抗可調裝置
500:反應腔

Claims (6)

  1. 一種電漿處理裝置，位於該電漿處理裝置的一反應腔內，其包含：一氣體噴淋頭及一靜電吸盤，其相對彼此設置；以及一上接地環，其環繞該氣體噴淋頭設置，該上接地環沿環形方向分割為複數個子接地區；其中，各該子接地區分別電性連接位於該反應腔外的一阻抗可調裝置；其中，該阻抗可調裝置為一可變電容調節裝置；其中，該可變電容調節裝置包含一固定極板及一可動極板，其中，該子接地區電性連接該固定極板。
  2. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該固定極板與該可動極板的相對設置方向，與該氣體噴淋頭及該靜電吸盤的相對設置方向垂直。
  3. 如請求項2所述之電漿處理裝置，其中該可變電容調節裝置包含與該可動極板相連的一傳動裝置；其中，該固定極板與該可動極板之間的間距固定，該傳動裝置帶動該可動極板在垂直該固定極板及該可動極板相對方向上移動。
  4. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中該電漿處理裝置還包含固定於該反應腔外的一防護罩，其中該固定極板與該可動極板位於該防護罩內。
  5. 如請求項3所述之電漿處理裝置，其中該傳動裝置為一馬達 傳動裝置。
  6. 如請求項3所述之電漿處理裝置，其中該傳動裝置為一氣動傳動裝置。
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