專利名稱：一種用于等離子體處理裝置的載片臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種用于等離子體處理裝置的載片臺。
背景技術：
半導體工藝件的邊緣效應是困擾半導體產業(yè)的一個問題。所謂半導體工藝件的邊緣效應是指在等離子體處理過程中，由于等離子體受電場控制，而上下兩極邊緣處的場強會受邊緣條件的影響，總有一部分電場線彎曲，而導致電場邊緣部分場強不均，進而導致該部分的等離子體濃度不均勻。在該種情況下，生產出的半導體工藝件周圍也存在一圈處理不均勻的區(qū)域。這一不均勻現(xiàn)象在射頻電場頻率越高時越明顯，在射頻頻率大于60MHZ甚至大于IOOMhz時這一等離子濃度的不均勻性程度已經很難再用其它裝置如位于靜電夾盤邊緣的聚集環(huán)來調控。由于半導體工藝件是圓形的，因此愈外圈面積愈大，邊緣部分的各個工藝環(huán)節(jié)的均一性不佳將導致成品率顯著下降。在普遍采用300mm制程的今天，半導體工藝件邊緣效應帶來的損失更為巨大。因此，業(yè)內需要能夠簡單有效地改善邊緣效應，提高制程均一性。

發(fā)明內容
針對背景技術中的上述問題，本發(fā)明提出了能夠改善均一性的用于等離子體處理裝置的載片臺。本發(fā)明第一方面提供了一種應用于等離子體處理裝置的用于承載基片的載片臺，其中，所述基片位于所述載片臺上方，其特征在于，所述載片臺包括:第一電極，其與具有第一頻率的射頻電源連接，用于產生等離子體，靜電吸盤，其位于所述第一電極上方，其中，所述靜電吸盤包括:第一電介質層，其埋設有用于產生靜電吸力的電極；第二電介質層，其位于所述第一電介質層的下方，所述第二電介質層至少包括對應于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域，對應于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域，以及位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間的第二區(qū)域；驅動裝置，其用于可選地驅動所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的其中之一進行垂直方向上的伸縮?？蛇x地，分別位于所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域的電介質的介電值相同。可選地，所述驅動裝置可選地驅動所述第一區(qū)域和第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮。

可選地，所述第一區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積大于所述第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。
可選地，所述第一區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。可選地，分別位于所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的電介質的介電值不同?？蛇x地，位于所述第一區(qū)域的電介質的介電值小于所述第二區(qū)域的電介質的介電值以及所述第三區(qū)域的電介質的介電值。進一步地，所述驅動裝置包括電機裝置、液壓裝置、氣壓裝置。其中，所述第一頻率為13M赫茲以上。本發(fā)明第二方面還提供了一種等離子體處理裝置，其中，包括本發(fā)明第一方面提供的載片臺。其中，所述第一頻率為13M赫茲以上。本發(fā)明提供的載片臺及包括該載片臺的等離子體處理裝置能夠簡單有效地改善邊緣效應，提高制程均一性。


圖1是本發(fā)明的第一具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖；圖2是本發(fā)明對基片進行區(qū)域劃分的示意圖；圖3是本發(fā)明的第二具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意
圖4是本發(fā)明的第三具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖；圖5是本發(fā)明的第四具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖；圖6是本發(fā)明的第五具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖；圖7是本發(fā)明的第六具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖；圖8是本發(fā)明發(fā)明效果示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。本發(fā)明通過將在真空處理裝置的位于下電極和基片之間的電介質劃分為多個可在垂直方向上伸縮移動的區(qū)域，以在對應于基片的不同位置產生一個或多個空洞，來改變所述下電極和基片下表面之間等效電容的介電常數(shù)，從而進一步改變所述等效電容的大小，以實現(xiàn)對基片的制程均一性進行優(yōu)化。圖1是本發(fā)明一個具體實施例的真空處理裝置的載片臺結構示意圖。在下文將描述的具體實施例中，所述真空處理裝置特別地為刻蝕機臺。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種應用于等離子體處理裝置的用于承載基片W的載片臺1，其中，所述基片典型地為一硅片，所述硅片W位于所述載片臺I上方，所述載片臺I包括:第一電極13，所述第一電極13與具有第一頻率f的射頻電源15連接。需要說明的是，在刻蝕機臺腔室上部分還包括一個與所述第一電極13平行的第二電極(未示出)，兩者結合起來用于產生制程用的等離子體，以對所述基片W進行刻蝕處理。其中，所述第一電極13是由電導體材料制程，特別地，可由金屬鋁制成。靜電吸盤，其位于所述第一電極13上方，其中，包括:
第一電介質層11，其埋設有電極12。所述電極12是一層電極膜，其連接于直流電源(未示出)，用于產生對基片W的靜電吸力。第二電介質層12，其位于所述第一電介質層11的下方，所述第二電介質層至少包括對應于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域C，對應于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域E，以及位于所述第一區(qū)域C和所述第三區(qū)域E之間的第二區(qū)域M。驅動裝置16，其用于可選地驅動所述第一區(qū)域C、第二區(qū)域M和第三區(qū)域E的其中之一進行垂直方向上的伸縮，從而在所述第二電介質層14中的上述區(qū)域中產生一個或多個空洞。本發(fā)明對上述一個或多個真空空洞根據(jù)不同的工藝需要有不同的配置方式，在下文中將進行具體講述。圖2是本發(fā)明對基片進行區(qū)域劃分的示意圖。如圖2所示，其示出了一個水平放置的基片的俯視圖，所述基片為圓盤形的，以圓盤形的基片的圓心為起點，將位于中央?yún)^(qū)域的圓形部分設定為基片的中央?yún)^(qū)域C’，位于所述中央?yún)^(qū)域C’外圍的圓環(huán)形區(qū)域設定為基片的中間區(qū)域M’，位于所述中間區(qū)域M’外圍的圓環(huán)區(qū)域設定為基片的邊緣區(qū)域E’。結合附圖1，在靜電吸盤中的第一電介質層14中，對應于所述基片W的中央?yún)^(qū)域C’的區(qū)域即為第一區(qū)域C，對應于所述基片W的中間區(qū)域M’的區(qū)域即為第二區(qū)域M，對應于基片W的邊緣區(qū)域E’的區(qū)域即為第三區(qū)域E。其中，所述第二區(qū)域M位于所述第一區(qū)域C和第三區(qū)域E之間。驅動裝置16，其用于可選地驅動所述第一區(qū)域C、第二區(qū)域M和第三區(qū)域E的其中之一進行垂直方向上的伸縮?？蛇x地，位于所述第一區(qū)域C、所述第二區(qū)域M和所述第三區(qū)域E的電介質的介電值相同。進一步地，在本發(fā)明一個具體實施例中，所述驅動裝置16可選地驅動所述第一區(qū)域C和第二區(qū)域M進行垂直方向上的伸縮。

本發(fā)明的原始思路是通過改變腔體與上電極之間寄生電容來改變半導體工藝件邊緣電場密度，半導體工藝件邊緣效應得到改善。也就是說通過調節(jié)等離子體邊緣與腔體之間的寄生電容可以使半導體工藝件邊緣的電場重新分布。一般來說，影響這個寄生電容值的因素有三個，即上電極邊緣與腔體的相對面積、上電極邊緣與腔體之間的距離，以及等離子體邊緣與腔體形成空間的等效介電值。等離子處理腔室一旦制成，很明顯，其上電極邊緣與腔體的相對面積和它們之間的距離是固定的，而寄生電容與電場分布的關系比較復雜，不同的射頻能量輸入也會影響這一關系，以及考慮到工藝上的可行性，預先計算并制造出具有適當大小寄生電容的真空反應室是很困難的。因此，唯一有可能改變的就是等離子體與腔體相對空間的等效介電常數(shù)，也就是上文所述的第一介電質層的等效介電值。本發(fā)明基于這樣的考慮，對該空間的等效介電常數(shù)進行調節(jié)來取得一個合適的寄生電容，使得電場重新分布，進而使半導體工藝件等離子體處理效果均一。如圖1所示，所述驅動裝置16可以通過選擇裝置17選擇驅動第一區(qū)域C進行垂直方向上的伸縮，從而在對應于硅片W中央?yún)^(qū)域下方的所述第二電介質層14中產生第一空洞Hll。具體地，將第一電極13和硅片W按照第一區(qū)域C、第二區(qū)域M和第三區(qū)域E分別看做三個等效電容Ce、Cm、Ce，其中的第二電介質層14即充當了該等效電容其中的介質，因此，根據(jù)電容公式:C= eS/4:nkd,其中，ε為介電常數(shù)，d為距離。由于在本實施例中，空洞Hll位于容易產生刻蝕速率較高的中央?yún)^(qū)域下方的第二電介質層14的第一區(qū)域C中，使得第一區(qū)域C中的電介質較其外圍的第二區(qū)域M和第三區(qū)域E的電介質少，S卩，第一區(qū)域C的等效電容Ce的介電常數(shù)降低，進而使得所述等效電容Ce降低，從而使得連接于第一電極13上的射頻源15能夠到達基片第一區(qū)域C的射頻能量減少，由此使得基片中央?yún)^(qū)域單位時間產生的等離子數(shù)量減少，最終降低所述基片中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率，以改善硅片W的邊緣效應，從而使得產生的等離子和基片之間的相互作用活躍度降低，實現(xiàn)對硅片的制程均一性進行優(yōu)化?？蛇x地，所述第一區(qū)域C進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域C的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域M進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域M的真空空洞的體積。參照圖3，在本實施例中，H21的體積等于H22的體積，則由此可以降低硅片W中央?yún)^(qū)域C’和中間區(qū)域M’的刻蝕速率，使得硅片W邊緣區(qū)域E的刻蝕速率變相得到補償，改善了硅片W的邊緣效應。所述對應于硅片中央?yún)^(qū)域C’的一個或多個空洞H21與所述對應于硅片中間區(qū)域M’的一個或多個空洞H22相連，成為一體?？蛇x地，所述第一區(qū)域C進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域C的真空空洞的體積大于所述第二區(qū)域M進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域M的真空空洞的體積。如圖4所示，在本實施例中，H31的體積大于H32的體積，則由此可以對硅片W的刻蝕速率分別按照中央?yún)^(qū)域C、中間M和邊緣區(qū)域E進行逐步調整。具體地，由于位于第一區(qū)域C中的真空空洞H31的體積最大，則對應于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率被降低得最多。其次，由于位于第二區(qū)域M的真空空洞H32的體積小于所述真空空洞H31，則對應于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率也得到了降低，但其必降低幅度低于對應于硅片W的中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率。再次，由于在本實施例中對應于硅片W的邊緣區(qū)域E’的第三區(qū)域E并沒有設置任何真空空洞，其刻蝕速率沒有進行任何調整。因此，上述控制使得對應于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率最低，對應于硅片W的中間區(qū)域M’的刻蝕速率稍高于所述對應于硅片W中央?yún)^(qū)域C’的刻蝕速率，而對應于硅片W的邊緣區(qū)域E’的刻蝕速率最高。由此對邊緣效應進行了補償，進一步優(yōu)化了制程均一性。其中，所述對應于硅片中央?yún)^(qū)域C’的一個或多個空洞H31與所述對應于硅片中間區(qū)域M’的一個或多個空洞H32相連，成為一體。根據(jù)本發(fā)明的一個變化例，分別位于所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的電介質的介電值可以不同。例如，如圖5所示，位于所述第一區(qū)域C的電介質的介電值可以小于所述第二區(qū)域M的電介質的介電值以及所述第三區(qū)域E的電介質的介電值，這樣，可以通過設置于第一區(qū)域C中的真空空洞H41和所述第二區(qū)域中的電介質材料進行雙重調整，以達到更好的均一化效果。再如，如圖6所示，位于所述第一區(qū)域C進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域C的真空空洞H51的體積等于所述 第二區(qū)域M進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域M的真空空洞H52的體積。同樣，可以通過設置于第一區(qū)域C中的真空空洞H51和設置于第二區(qū)域M中的真空空洞H52，以及所述第一區(qū)域C中的電介質材料進行雙重調
難
iF.0圖7所示的實施例是圖6的一個變化例，其不同之處在于，所述第一區(qū)域C進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域C的真空空洞H51的體積大于所述第二區(qū)域M進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域M的真空空洞H52的體積。本實施例也可以可以通過設置于第一區(qū)域C中的真空空洞H51和設置于第二區(qū)域M中的真空空洞H52，以及所述第一區(qū)域C中的電介質材料進行雙重調整，以達到更好的均一化效果。由上，本領域技術人員應當理解，還可以根據(jù)真空空洞的設置和不同電介質層材料的配置來對刻蝕速率進行調整。具體地，真空空洞可分別或同時設置于對應于基片中央?yún)^(qū)域、中間區(qū)域和邊緣區(qū)域，而第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的電介質可以相同，也可以完全不同，還可以兩兩相同，而刻蝕速率的最終影響是由這兩方面的因素共同造成的，可以根據(jù)實際的制程需要進行配置。進一步地，所述驅動裝置16包括電機裝置、液壓裝置、氣壓裝置。由于在現(xiàn)有技術中電機裝置、液壓裝置、氣壓裝置已經有成熟的技術進行支持，在此，為簡明期間，不再贅述。當然，驅動裝置16還有其他的實現(xiàn)方式，在此也不再贅述，任何對其實現(xiàn)方式的替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。進一步地，所述射頻源15的第一頻率f為13M赫茲以上，優(yōu)選的為60Mhz以上，甚至 IOOMhz。其中，本發(fā)明所應用的電介質材料可選自石英(Quarz),陶瓷(Ceramic),聚四氟乙烯(Tefflon)等。其中，所述石英的介電常數(shù)為3.58，聚四氟乙烯的介電常數(shù)為2.55，陶瓷的介電常數(shù)為3。本發(fā)明可以根據(jù)需要在不同區(qū)域根據(jù)大小設置上述電介質材料，例如，可在第一區(qū)域設置設置介電常數(shù)最小的聚四氟乙烯，在其他區(qū)域設置石英或陶瓷。又如，可在第一區(qū)域設置介電常數(shù)最小的聚四氟乙烯，第二區(qū)域設置陶瓷，第三區(qū)域設置石英。此外，本發(fā)明還提供一種等離子體處理裝置，其中，包括上文所述的載片臺。為簡明起見，不再贅述。進一步地，所述射頻源15的第一頻率f為13M赫茲以上，優(yōu)選的為60Mhz以上，甚至 IOOMhz。參照圖8，其以硅片的圓心為原點，以硅片的直徑為橫軸，以刻蝕速率為Y軸確定了一個坐標軸。其中，SI是應用現(xiàn)有技術的載片臺得到的硅片的刻蝕速率曲線，可見，其在圓心周圍的中央?yún)^(qū)域刻蝕速率較高，而在其中間區(qū)域刻蝕速率有所降低，在其邊緣區(qū)域的刻蝕速率最低。S2和S3對應于應用了本發(fā)明提供的載片臺得到的硅片的刻蝕速率曲線。其中，S2僅對應于硅片中央?yún)^(qū)域實施本發(fā)明，可見其中央?yún)^(qū)域的刻蝕速率得到顯著降低。S3則是對硅片中央?yún)^(qū)域和中間區(qū)域都實施本發(fā)明，其中央?yún)^(qū)域和中間區(qū)域的刻蝕速率都得到了降低。由此說明了本發(fā)明的優(yōu)越性，本發(fā)明能夠快速有效低功耗地改善邊緣效應，實現(xiàn)制程均一化。盡管本發(fā) 明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種應用于等離子體處理裝置的用于承載基片的載片臺，其中，所述基片位于所述載片臺上方，其特征在于，所述載片臺包括: 第一電極，其與具有第一頻率的射頻電源連接，用于產生等離子體， 靜電吸盤，其位于所述第一電極上方，其中，所述靜電吸盤包括: 第一電介質層，其埋設有用于產生靜電吸力的電極； 第二電介質層，其位于所述第一電介質層的下方，所述第二電介質層至少包括對應于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域，對應于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域，以及位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間的第二區(qū)域， 驅動裝置，其用于可選地驅動所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的其中之一進行垂直方向上的伸縮。
2.根據(jù)權利要求1所述的載片臺，其特征在于，分別位于所述第一區(qū)域、所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域的電介質的介電值相同。
3.根據(jù)權利要求2所述的載片臺，其特征在于，所述驅動裝置可選地驅動所述第一區(qū)域和第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮。
4.根據(jù)權利要求3所述的載片臺，其特征在于，所述第一區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域的真空空 洞的體積大于所述第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。
5.根據(jù)權利要求3所述的載片臺，其特征在于，所述第一區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第一區(qū)域的真空空洞的體積等于所述第二區(qū)域進行垂直方向上的伸縮產生的位于所述第二區(qū)域的真空空洞的體積。
6.根據(jù)權利要求1所述的載片臺，其特征在于，分別位于所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的電介質的介電值不同。
7.根據(jù)權利要求6所述的載片臺，其特征在于，位于所述第一區(qū)域的電介質的介電值小于所述第二區(qū)域的電介質的介電值以及所述第三區(qū)域的電介質的介電值。
8.根據(jù)權利要求1所述的載片臺，其特征在于，所述驅動裝置包括電機裝置、液壓裝置、氣壓裝置。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的載片臺，其特征在于，所述第一頻率為13M赫茲以上。
10.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括權利要求1至8任一項所述的載片臺。
11.根據(jù)權利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一頻率為13M赫茲以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應用于等離子體處理裝置的用于承載基片的載片臺，其中，包括第一電極，其與具有第一頻率的射頻電源連接，用于產生等離子體，靜電吸盤，其位于所述第一電極上方，其中，所述靜電吸盤包括第一電介質層，其埋設有用于產生靜電吸力的電極；第二電介質層，其位于所述第一電介質層的下方，所述第二電介質層至少包括對應于基片中央?yún)^(qū)域的第一區(qū)域，對應于基片邊緣區(qū)域的第三區(qū)域，以及位于所述第一區(qū)域和所述第三區(qū)域之間的第二區(qū)域；驅動裝置，其用于可選地驅動所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域的其中之一進行垂直方向上的伸縮。本發(fā)明還提供了一種包括所述載片臺的等離子體處理裝置。本發(fā)明能夠改善邊緣效應，實現(xiàn)制程均一性。
文檔編號H01L21/683GK103227085SQ20121002195
公開日2013年7月31日 申請日期2012年1月31日 優(yōu)先權日2012年1月31日
發(fā)明者陶錚, 凱文·佩爾斯, 松尾裕史, 曹雪操 申請人:中微半導體設備(上海)有限公司