專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
目前在對(duì)半導(dǎo)體器件等的制造過程中，通常使用電容耦合式的等離子體處理裝置產(chǎn)生氣體的等離子體與晶圓表面進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓進(jìn)行相應(yīng)工藝。所述工藝可以為等離子體刻蝕工藝或等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積工藝。請(qǐng)結(jié)合圖1所示的現(xiàn)有的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述等離子體處理裝置為電容耦合式，具體地，等離子體處理裝置包括真空處理腔室10，用于通入反應(yīng)氣體， 所述真空處理腔室10內(nèi)平行地設(shè)置第一電極11和第二電極12，第一電極11和第二電極 12之間用于放置待處理晶圓，所述第一電極11具有相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述待處理晶圓，所述第一電極11和第二電極12之間產(chǎn)生等離子體，所述第二表面與射頻電源電連接，所述第二電極12接地。以所述等離子體處理裝置應(yīng)用于刻蝕工藝為例，所述射頻信號(hào)在第一電極11和第二電極12之間形成射頻電場(chǎng)，第一電極11和第二電極12之間被所述射頻電場(chǎng)加速的電子、從第一電極11和/或第二電極12釋放的二次電子等與反應(yīng)氣體的分子發(fā)生電離碰撞， 產(chǎn)生反應(yīng)氣體的等離子體，利用所述等離子體的自由基、離子對(duì)所述待處理晶圓表面進(jìn)行刻蝕。在申請(qǐng)?zhí)枮閁S20100224323的美國(guó)專利申請(qǐng)中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于現(xiàn)有等離子體處理裝置的信息。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有的等離子體處理裝置處理后晶圓的均勻度不能滿足工藝要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例解決的問題是提供了一種等離子體處理裝置，解決了現(xiàn)有的等離子處理裝置處理后晶圓不均勻的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種等離子體處理裝置，包括真空處理腔室；第一電極，位于所述真空處理腔室內(nèi)，第一電極上方安裝有放置待處理晶圓的平臺(tái)，所述第一電極與兩個(gè)射頻電源電連接，其中第一射頻源大于第二射頻源頻率的1.5倍；非電介質(zhì)材料層，位于第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率大于所述第一電極的電阻率?？蛇x地，所述非電介質(zhì)材料層的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)或金屬，所述半導(dǎo)體材質(zhì)材料層為硅、鍺、鍺硅、碳化硅中的一種或其中的組合，所述第一電極的材質(zhì)為盒屬?？蛇x地，所述非電介質(zhì)材料層位于所述第一電極的表面上，或，所述第一電極內(nèi)形成有凹槽，所述非電介質(zhì)材料層至少有部分鑲嵌于所述凹槽內(nèi)?？蛇x地，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率范圍為50歐姆/厘米到106歐姆/厘米?？蛇x地，所述放置待處理晶圓的平臺(tái)包括靜電吸盤，與所述第一電極的形成有所述非電介質(zhì)材料層的一側(cè)的表面相對(duì)設(shè)置，所述靜電吸盤用于放置待處理晶圓，所述靜電吸盤的遠(yuǎn)離所述等離子體一側(cè)的形狀和大小與所述非電介質(zhì)材料層的大小和形狀對(duì)應(yīng)。可選地，所述真空處理腔室的材質(zhì)為金屬，所述真空處理腔室接地?？蛇x地，所述第一電極為圓柱形，所述半導(dǎo)體材料層的電阻沿所述圓形的半徑向外的方向減小?？蛇x地，所述第一射頻電源的頻率大于40MHz，第二射頻源頻率小于27MHz?？蛇x地，所述非電介質(zhì)料層為圓柱形、圓臺(tái)形、圓錐形、臺(tái)階形。可選地，還包括第二電極，位于真空處理腔內(nèi)的與第一電極相對(duì)設(shè)置的位置。可選地，所述等離子處理裝置為等離子體刻蝕設(shè)備或等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例在真空處理腔室的第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置非電介質(zhì)材料層，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率大于所述第一電極的電阻率；所述非電介質(zhì)材料層能夠在第一電極與第一射頻電源(該第一射頻電源的頻率大于第二射頻電源頻率的1.5倍)電連接時(shí)，所述非電介質(zhì)材料層能夠消除由于該第一射頻電源的高頻信號(hào)引起的駐波效應(yīng)，將所述真空處理腔室的與非電介質(zhì)材料層對(duì)應(yīng)的位置的部分高頻信號(hào)的能量衰減，從而使得真空處理腔室內(nèi)的能量分布更加均勻，因此，保證了第一電極與第一射頻電源電連接時(shí)真空處理腔室內(nèi)的等離子體的密度更加均勻，也就保證了第一電極與第一射頻電源電連接時(shí)對(duì)所述待處理晶圓的刻蝕速率更加均勻；與第一電極和放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置絕緣層會(huì)使得低頻信號(hào)過分衰減相比，本發(fā)明實(shí)施例在第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置的非電介質(zhì)材料層不會(huì)使得真空處理腔室的對(duì)應(yīng)于非電介質(zhì)材料層的位置的低頻信號(hào)的能量有較大衰減，從而所述真空處理腔室內(nèi)的等離子體的密度分布更加均勻，因此，也保證了第一電極與第二射頻電源電連接時(shí)的刻蝕速率更加均勻。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明第五實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的等離子體處理裝置處理后晶圓的均勻度不能滿足工藝要求。經(jīng)過發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，由于工藝過程中晶圓表面的等離子體的分布不均勻造成處理后的晶圓的均勻度不好，而造成晶圓表面的等離子體分布不均勻的原因是施加射頻信號(hào)的第一電極或第二電極的靠近待處理晶圓的表面的能量(真空處理腔室內(nèi)的能量)分布不均勻。請(qǐng)結(jié)合圖1，以等離子體處理裝置應(yīng)用于等離子體刻蝕工藝為例，以第一電極11 的第二表面上施加射頻信號(hào)，所述射頻信號(hào)自第二表面沿第一電極11的外部向第一表面?zhèn)鬏?，?dāng)該射頻信號(hào)為高頻信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生在真空處理腔室10內(nèi)產(chǎn)生駐波效應(yīng)；當(dāng)該射頻信號(hào)為低頻信號(hào)時(shí)，基本上不會(huì)在真空處理腔室10內(nèi)產(chǎn)生駐波效應(yīng)。具體地，高頻信號(hào)自第二表面沿第一電極11的外部向第一表面?zhèn)鬏敚?dāng)所述高頻信號(hào)傳輸至第一表面時(shí)，該高頻信號(hào)自所述第一表面的外部向第一表面的中部傳輸，因此， 在所述第一表面的中部，有多個(gè)來自外部的高頻信號(hào)疊加，這使得第一表面的中部的射頻信號(hào)強(qiáng)于外部的射頻信號(hào)。射頻信號(hào)的越強(qiáng)，其能量也越高，對(duì)應(yīng)位置的反應(yīng)氣體的離子化程度也越高。由于第一表面中部的射頻信號(hào)強(qiáng)于外部的射頻信號(hào)，因此第一表面的中部提供的離子化能量高于外部提供的離子化能量，這使得第一表面的中部的反應(yīng)氣體的離子化程度高于外部的反應(yīng)氣體的離子化程度，從而第一表面中部的離子密度大于第一表面外部的離子密度，這會(huì)造成對(duì)待處理晶圓中部的刻蝕速率大于對(duì)待處理晶圓外部的刻蝕速率。針對(duì)上述高頻下的問題，發(fā)明人考慮，如果在第一電極11的第一表面的對(duì)應(yīng)位置設(shè)置絕緣層，該絕緣層由于電阻較大，從而可以高頻信號(hào)在絕緣層上產(chǎn)生較大的電壓降，從而該絕緣層可以消耗部分中部的射頻信號(hào)的能量，可以彌補(bǔ)駐波效應(yīng)引起的第一表面的中部的射頻信號(hào)的能量大于外部的射頻信號(hào)的能量的問題，使得第一表面的中部和外部的射頻信號(hào)的能量趨于一致，從而改善高頻信號(hào)下對(duì)待處理晶圓的刻蝕均勻度。但是低頻信號(hào)下第一表面的中部基本沒有駐波問題，即第一表面的中部與外部的射頻信號(hào)基本一致，若在第一表面的中部設(shè)置絕緣層，則該絕緣層會(huì)將第一表面中部的能量過分消耗，從而使得第一表面的中部能量明顯低于外部能量，從而引起低頻信號(hào)下的對(duì)待刻蝕晶圓的刻蝕不均勻的問題。為了解決上述問題，發(fā)明人提出一種等離子體處理裝置，請(qǐng)結(jié)合圖2所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述等離子體處理裝置包括真空處理腔室100，所述真空處理腔室100用于提供真空反應(yīng)環(huán)境，且所述真空處理腔室100用于通入反應(yīng)氣體，所述反應(yīng)氣體根據(jù)等離子體要進(jìn)行的工藝的不同進(jìn)行具體設(shè)置，即當(dāng)要進(jìn)行等離子體刻蝕工藝時(shí)，所述反應(yīng)氣體可以為刻蝕性氣體，例如是氧氣、含氮?dú)怏w、含氫氣體或含碳?xì)怏w中的一種或其混合；第一電極101，位于所述真空處理腔室100內(nèi)，所述第一電極101與第一射頻電源 (圖中未示出)電連接，第一電極101上方安裝有放置待處理晶圓的平臺(tái)105，所述第一電極101與兩個(gè)射頻電源電連接，所述兩個(gè)射頻電源包括第一射頻電源和第二射頻電源，所述第一射頻源大于第二射頻源頻率的1. 5倍；非電介質(zhì)材料層103，位于第一電極101和放置待處理晶圓的平臺(tái)105之間，所述非電介質(zhì)材料層103的電阻率大于所述第一電極101的電阻率，所述非電介質(zhì)材料層103 用于消除所述第一射頻電源的信號(hào)為高頻信號(hào)時(shí)在所述真空處理腔室100內(nèi)形成的駐波效應(yīng)，且所述非電介質(zhì)材料層103在所述第一電極101電連接第二射頻電源的信號(hào)為低頻信號(hào)時(shí)，所述非電介質(zhì)材料層不會(huì)弓I起低頻信號(hào)的衰減。作為一個(gè)實(shí)施例，等離子體處理裝置還包括第二電極102，所述第二電極102與第一電極101相對(duì)設(shè)置，所述第二電極102接地或接第三射頻電源；所述第二電極102與第一電極101構(gòu)成平行電容。所述第一電極101和第二電極102的材質(zhì)為金屬。通常，所述第一電極101和第二電極102之間會(huì)形成等離子體。作為其他的實(shí)施例，在真空處理腔室100的材質(zhì)為金屬的情況下，也可以將真空處理腔室100接地，利用真空處理腔室100作為第二電極，與第一電極101構(gòu)成平行電容。作為一個(gè)實(shí)施例，所述放置待處理晶圓的平臺(tái)105包括靜電吸盤，與第一電極 105的形成有非電介質(zhì)材料層103 —側(cè)的表面相對(duì)設(shè)置，所述靜電吸盤用于放置待處理晶圓，所述靜電吸盤的遠(yuǎn)離所述等離子體一側(cè)的形狀和大小與所述非電介質(zhì)材料層103的大小和形狀對(duì)應(yīng)。所述非電介質(zhì)材料層103與所述第一電極101的位置對(duì)應(yīng)是指，所述非電介質(zhì)材料層103應(yīng)位于所述第一電極101的產(chǎn)生駐波效應(yīng)的位置，以利用所述非電介質(zhì)材料層103 更有效地消除高頻信號(hào)下的駐波效應(yīng)，并且不會(huì)對(duì)低頻信號(hào)的能量有過多衰減作用。由于本實(shí)施例中，所述第一電極101為結(jié)構(gòu)對(duì)稱的圓柱形，駐波效應(yīng)會(huì)發(fā)生在第一電極101朝向待處理晶圓104—側(cè)的中部，因此，所述非電介質(zhì)材料層103應(yīng)位于所述第一電極101的靠近待處理晶圓104 —側(cè)的表面的中部。具體地，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104 的一側(cè)的表面的中部形成有凹槽，所述非電介質(zhì)材料層103完全鑲嵌于所述凹槽內(nèi)，且所述非電介質(zhì)材料層103的靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面與所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面齊平。在其他的實(shí)施例中，所述非電介質(zhì)材料層103靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面還可以部分地超過所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面，從而在第一電極101上形成突出的部分；或者所述非電介質(zhì)材料層103 可以完全鑲嵌于所述凹槽內(nèi)，且所述非電介質(zhì)材料層103的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面低于所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面。本發(fā)明所述的靜電吸盤的形狀和位置應(yīng)與所述非電介質(zhì)材料層103的形狀和位置對(duì)應(yīng)。由于所述靜電吸盤用于放置待處理晶圓104，因此所述靜電吸盤的靠近所述待處理晶圓104的表面應(yīng)為平整的表面，以維持在對(duì)所述待處理晶圓104進(jìn)行相應(yīng)處理的工藝過程中，所述待處理晶圓104與所述靜電吸盤之間保持相對(duì)穩(wěn)定的位置關(guān)系。當(dāng)所述非電介質(zhì)材料層103的靠近所述待處理晶圓104的表面高于所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104的表面時(shí)，所述靜電吸盤的靠近所述非電介質(zhì)材料層104—側(cè)(圖中為所述靜電吸盤的下方)應(yīng)設(shè)置與所述非電介質(zhì)材料層的形狀對(duì)應(yīng)的凹槽，以容納部分超過所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面的部分非電介質(zhì)材料層103 ；當(dāng)所述非電介質(zhì)材料層103的靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面與所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104和等離子體的表面齊平時(shí)，所述靜電吸盤的靠近所述非電介質(zhì)材料層103 的一側(cè)的表面應(yīng)與所述第一電極101和非電介質(zhì)材料層103齊平；當(dāng)所述非電介質(zhì)材料層 103的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面低于所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓 104 —側(cè)的表面時(shí)，所述靜電吸盤的靠近所述非電介質(zhì)材料層103的一側(cè)可以設(shè)置對(duì)應(yīng)的凸塊，以便將非電介質(zhì)材料層103和所述第一電極101之間的間隙填滿，從而有利于保持靜電吸盤的穩(wěn)定性。所述靜電吸盤的材質(zhì)可以為陶瓷，也可以為其他公知的材料。所述靜電吸盤應(yīng)與直流電源電連接，目的是在待處理晶圓104上產(chǎn)生靜電力，防止待處理晶圓104無法固定； 所述靜電吸盤內(nèi)應(yīng)設(shè)置有冷卻孔，所述冷卻孔內(nèi)可以通入冷卻氣體(例如是氮?dú)饣蚨栊詺怏w等)，所述冷卻氣體用于在工藝過程中冷卻所述待處理晶圓104。所述第一電極101、第二電極102、靜電吸盤的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面的形狀和大小與待處理晶圓104的形狀和大小一致。本實(shí)施例中，所述待處理晶圓104 的形狀為圓形，因此所述第一電極101、第二電極102、靜電吸盤的靠近所述待處理晶圓104 一側(cè)的表面的形狀也為圓形，所述第一電極101、第二電極102和靜電吸盤的靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面的大小可以根據(jù)待處理晶圓104的大小進(jìn)行具體設(shè)置，其中待處理晶圓104的外側(cè)可以略大于靜電吸盤的形狀(兩者直徑可以相差0. 5 3毫米)，以保證待處理晶圓104完全覆蓋所述靜電吸盤，防止所述靜電吸盤被等離子體損傷。所述第一電極101與第一射頻電源或第二射頻電源電連接，所述第一射頻電源和第二射頻電源可以為高頻信號(hào)，也可以為低頻信號(hào)。其中，本發(fā)明所述的高頻信號(hào)是指該信號(hào)頻率大于40MHz，本發(fā)明所述的低頻信號(hào)是該信號(hào)頻率小于27MHz。作為可選擇的實(shí)施例，所述第一射頻電源的頻率高于第二射頻電源的頻率，比如， 所述第一射頻電源的頻率大于第二射頻電源的頻率的1.5倍。本實(shí)施例中，所述第一射頻電源的頻率大于40MHz比如60MHz或者100MHZ，第二射頻源頻率小于等于27MHz比如 13. 5Mhz或者2Mhz。在實(shí)際中，第一電極101接高頻或低頻信號(hào)以及第一電極101所接信號(hào)的頻率的具體數(shù)值，取決于刻蝕工藝的要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活的選擇。所述第二電極102可以接地，也可以與第三射頻電源電連接，所述第三射頻電源可以為高頻信號(hào)，也可以為低頻信號(hào)。當(dāng)所述第一電極101上施加高頻信號(hào)時(shí)，所述非電介質(zhì)材料層103能夠消除高頻信號(hào)引起的駐波效應(yīng)，將與非電介質(zhì)材料層103對(duì)應(yīng)的位置的部分高頻信號(hào)的能量消除， 使得所述真空處理腔室100內(nèi)的能量分布更加均勻，從而真空處理腔室100內(nèi)的等離子的密度更加均勻，也就保住了在高頻信號(hào)下對(duì)待處理晶圓104處理后的均勻度；與采用在第一電極上設(shè)置絕緣層會(huì)使得低頻信號(hào)衰減，從而引起絕緣層對(duì)應(yīng)位置的低頻能量偏低相比，本發(fā)明實(shí)施例在第一電極101上設(shè)置的非電介質(zhì)材料層103不會(huì)使得對(duì)應(yīng)于非電介質(zhì)材料層103的位置的低頻能量衰減，使得所述真空處理腔室100內(nèi)的能量分布更加均勻，從而真空處理腔室100內(nèi)的等離子的密度更加均勻，也就保住了在高頻信號(hào)下對(duì)待處理晶圓 100處理后的均勻度。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的衰減，而對(duì)低頻信號(hào)不會(huì)過分衰減，所述非電介質(zhì)材料層 103的材質(zhì)應(yīng)為絕緣層以外的其他材質(zhì)，并且所述非電介質(zhì)材料層103的電阻率應(yīng)大于所述第一電極101的電阻率。作為一個(gè)實(shí)施例，所述非電介質(zhì)材料層103的電阻率范圍為50 歐姆/厘米到106歐姆/厘米。在保證所述非電介質(zhì)材料層103的電阻率大于第一電極 101的電阻率的前提下，所述非電介質(zhì)材料層103的材質(zhì)可以為半導(dǎo)體材料，例如所述非電介質(zhì)材料層103可以為摻雜或未摻雜單晶硅、摻雜或未摻雜多晶硅、摻雜或未摻雜單晶鍺、 摻雜或未摻雜的多晶鍺、碳化硅中的一種或其中的組合。本實(shí)施例中，所述非電介質(zhì)材料層 103的材質(zhì)為摻雜多晶硅，其中的摻雜離子可以為N型摻雜離子或P型摻雜離子，通過對(duì)控制所述非電介質(zhì)材料層103中的摻雜離子的摻雜濃度，可以自由調(diào)節(jié)和設(shè)置非電介質(zhì)材料層103的電阻率，從而根據(jù)第一電極101連接的射頻信號(hào)的頻率范圍對(duì)非電介質(zhì)材料層103 的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。當(dāng)然，所述非電介質(zhì)材料層103也可以采用金屬材質(zhì)，只要所述非電介質(zhì)材料層103的電阻率能夠大于非電介質(zhì)材料層103的電阻率。作為一個(gè)實(shí)施例，所述非電介質(zhì)材料層103的形狀為圓柱形。通過對(duì)非電介質(zhì)材料層103的形狀、尺寸、體積、摻雜濃度等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，使得所述非電介質(zhì)材料層103具有合適的電阻，該電阻使得能夠在高頻信號(hào)時(shí)將所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面中部的部分能量消耗，在低頻時(shí)不會(huì)將所述第一電極101的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面中部的能量消耗。通常，所述射頻電源的頻率越高，所述非電介質(zhì)材料層103需要的電阻越大。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行具體地選擇和設(shè)置，在此不做詳細(xì)的說明。下面請(qǐng)參考圖3所示的本發(fā)明第二實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。與第一實(shí)施例的不同之處為，第一實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層103的形狀為圓柱形，而本實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層103的形狀為圓臺(tái)形。圖中示出的圓臺(tái)靠近所述待處理晶圓104—側(cè)的表面的面積大于遠(yuǎn)離所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面的面積，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中， 所述圓臺(tái)的靠近所述待處理晶圓104 —側(cè)的表面面積也可以小于遠(yuǎn)離所述待處理晶圓104 一側(cè)的表面的面積。采用所述的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，可以使得所述非電介質(zhì)材料層103的自所述第一電極101的靠近待處理晶圓104的表面的中心向外沿半徑方向的電阻依次減小，這樣，沿中心向外的半徑方向?qū)Ω哳l信號(hào)的能量衰減量依次降低，從而與射頻電源的駐波效應(yīng)更好地補(bǔ)償，這樣使得真空處理腔室100內(nèi)的能量分布更加均勻，有利于進(jìn)一步提高真空處理腔室100內(nèi)的等離子體的分布的均勻性。請(qǐng)結(jié)合圖4所示的本發(fā)明第三實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例與前一實(shí)施例的區(qū)別在于，前一實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層的形狀為圓柱形，而本實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層103為圓錐形。請(qǐng)結(jié)合圖5所示的本發(fā)明第三實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例與前一實(shí)施例的區(qū)別在于，前一實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層的形狀為圓錐形，而本實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層103為臺(tái)階形。請(qǐng)結(jié)合圖6所示的本發(fā)明第四實(shí)施例的等離子處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的非電介質(zhì)材料層103均為圓柱形，但是本實(shí)施例中自非電介質(zhì)材料層103 的中心向外，沿半徑方向的非電介質(zhì)材料層103的電阻大小不同。需要說明的是，以上各個(gè)實(shí)施例均是以真空處理腔室100中有兩個(gè)電極，即第一電極101和第二電極102，待處理晶圓104通過所述靜電吸盤放置在第一電極101上。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙姌O和第一電極相對(duì)放置的前提下，也可以在第二電極靠近第一電極的一側(cè)的表面上設(shè)置靜電吸盤，將待處理晶圓放置在該靜電吸盤上，通過在第一電極施加射頻信號(hào)，該射頻信號(hào)在第一電極和待處理晶圓之間產(chǎn)生等離子體，此時(shí)靜電吸盤、第一電極的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，在此不做詳細(xì)的說明；在本發(fā)明的再一實(shí)施例中， 當(dāng)真空處理腔室100中僅具有一個(gè)電極，即所述第一電極101時(shí)，所述真空處理腔室100的材質(zhì)應(yīng)為金屬，且所述真空處理腔室100可以接地，所述真空處理腔室100作為第二電極， 與所述第一電極101構(gòu)成電容，此時(shí)，第一電極101上可以設(shè)置靜電吸盤和待處理晶圓，待處理晶圓、非電介質(zhì)材料層和靜電吸盤的位置關(guān)系請(qǐng)參考第一實(shí)施例，在此不做詳細(xì)的說
8明。本發(fā)明所述的所述等離子處理裝置可以為等離子體刻蝕設(shè)備或等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積設(shè)備。綜上，本發(fā)明實(shí)施例在真空處理腔室的第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置非電介質(zhì)材料層，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率大于所述第一電極的電阻率；所述非電介質(zhì)材料層能夠在第一電極與第一射頻電源(該第一射頻電源的頻率大于第二射頻電源頻率的1.5倍)電連接時(shí)，所述非電介質(zhì)材料層能夠消除由于該第一射頻電源的高頻信號(hào)引起的駐波效應(yīng)，將所述真空處理腔室的與非電介質(zhì)材料層對(duì)應(yīng)的位置的部分高頻信號(hào)的能量衰減，從而使得真空處理腔室內(nèi)的能量分布更加均勻，因此，保證了第一電極與第一射頻電源電連接時(shí)真空處理腔室內(nèi)的等離子體的密度更加均勻，也就保證了第一電極與第一射頻電源電連接時(shí)對(duì)所述待處理晶圓的刻蝕速率更加均勻；與第一電極和放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置絕緣層會(huì)使得低頻信號(hào)過分衰減相比，本發(fā)明實(shí)施例在第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間設(shè)置的非電介質(zhì)材料層不會(huì)使得真空處理腔室的對(duì)應(yīng)于非電介質(zhì)材料層的位置的低頻信號(hào)的能量有較大衰減，從而所述真空處理腔室內(nèi)的等離子體的密度分布更加均勻，因此，也保證了第一電極與第二射頻電源電連接時(shí)的刻蝕速率更加均勻。雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括真空處理腔室；第一電極，位于所述真空處理腔室內(nèi)，第一電極上方安裝有放置待處理晶圓的平臺(tái)，所述第一電極與兩個(gè)射頻電源電連接，其中第一射頻源大于第二射頻源頻率的1.5倍；非電介質(zhì)材料層，位于第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率大于所述第一電極的電阻率。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述非電介質(zhì)材料層的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)或金屬，所述半導(dǎo)體材質(zhì)材料層為硅、鍺、鍺硅、碳化硅中的一種或其中的組合，所述第一電極的材質(zhì)為金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述非電介質(zhì)材料層位于所述第一電極的表面上，或，所述第一電極內(nèi)形成有凹槽，所述非電介質(zhì)材料層至少有部分鑲嵌于所述凹槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率范圍為50歐姆/厘米到106歐姆/厘米。
5.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述放置待處理晶圓的平臺(tái)包括靜電吸盤，與所述第一電極的形成有所述非電介質(zhì)材料層的一側(cè)的表面相對(duì)設(shè)置，所述靜電吸盤用于放置待處理晶圓，所述靜電吸盤的遠(yuǎn)離所述等離子體一側(cè)的形狀和大小與所述非電介質(zhì)材料層的大小和形狀對(duì)應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述真空處理腔室的材質(zhì)為金屬，所述真空處理腔室接地。
7.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一電極為圓柱形，所述半導(dǎo)體材料層的電阻沿所述圓形的半徑向外的方向減小。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述第一射頻電源的頻率大于40MHz，第二射頻源頻率小于27MHz。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述非電介質(zhì)料層為圓柱形、 圓臺(tái)形、圓錐形、臺(tái)階形。
10.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，還包括第二電極，位于真空處理腔內(nèi)的與第一電極相對(duì)設(shè)置的位置。
11.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述等離子處理裝置為等離子體刻蝕設(shè)備或等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種等離子體處理裝置，包括真空處理腔室；第一電極，位于所述真空處理腔室內(nèi)，第一電極上方安裝有放置待處理晶圓的平臺(tái)，所述第一電極與兩個(gè)射頻電源電連接，其中第一射頻源大于第二射頻源頻率的1.5倍；非電介質(zhì)材料層，位于第一電極與放置待處理晶圓的平臺(tái)之間，所述非電介質(zhì)材料層的電阻率大于所述第一電極的電阻率。本發(fā)明實(shí)施例提高了真空處理腔室內(nèi)的等離子體分布的均勻度，改善了等離子處理裝置處理后的晶圓的均勻度。
文檔編號(hào)H01J37/30GK102280342SQ201110240360
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者倪圖強(qiáng), 吳狄, 松尾裕史, 歐陽亮, 陶錚 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司