一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置及其处理方法，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，通过施加射频信号在聚焦环表面产生至少可叠加的两个自偏压，当聚焦环厚度随着等离子体轰击腐蚀变薄时，调节某一自偏压的相位，使两个自偏压存在相位差，从而改变叠加后的自偏压之和，实现对基片边缘区域等离子体分布的调节。

Plasma treatment device and method for uniformly etching substrate

The invention discloses a plasma processing apparatus and method of uniform etching of the substrate, including a plasma processing chamber, the plasma processing chamber is provided with a base for supporting a substrate, the substrate is arranged around a focus ring, by applying the RF signal at least superimposed on the focusing ring surface two a self bias, when the focusing ring thickness with plasma etching, a phase adjustment from the bias, the two self bias phase difference exists between the changing of the superimposed self bias and the regulation of plasma distribution of substrate edge region.

【技术实现步骤摘要】
一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置及方法
本专利技术涉及半导体加工
，具体涉及一种可以均匀调节基片边缘区域等离子体分布的

技术介绍
在等离子体处理装置内，为了保证基片中心区域和边缘区域的电场线分布均匀，通常需要环绕所述基片设置一聚焦环，聚焦环可以将基片上方的等离子体的分布边缘延展到聚焦环的外侧壁缘，展宽了基片表面上等离子体的密度分布曲线。使基片表面上边缘区域等离子体的密度分布趋向平缓，基片中心区域和边缘区域的等离子体分布更加均匀，进而实现基片刻蚀的均匀性。聚焦环是一个对基片的边缘蚀刻率有重要影响的部件。聚焦环的形状、结构、位置材料均对基片边缘区域的电场分布，温度分布产生重要影响。现有技术采用硅或者碳化硅作为基材制作聚焦环，随着刻蚀工艺时间的延长，聚焦环表面也会被等离子体刻蚀消耗掉。聚焦环表面高度降低，其上方的等离子体鞘层下移，基片边缘区域刻蚀工艺发生变化，导致基片中心区域和边缘区域刻蚀速率不均匀。为此，需要提供一种改善聚焦环随着被等离子体刻蚀高度降低对边缘刻蚀工艺影响的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，第一射频电路，连接一射频信号发生器，将第一射频信号施加到所述基座上；所述第一射频信号通过所述基座在所述聚焦环表面产生第一自偏压；第二射频电路，包括一相位调节器，用于将第二射频信号施加到所述聚焦环上，所述第二射频电路在所述聚焦环表面产生第二自偏压；所述第一射频信号的频率为第二射频信号频率的偶数倍或偶数倍的倒数；所述相位调节器用于调节所述第二射频信号相位，并在所述第一自偏压和所述第二自偏压之间产生相位差，所述相位差的大小决定了所述第一自偏压和第二自偏压叠加后的自偏压的大小。进一步的，所述第二射频电路连接所述射频信号发生器，所述第二射频电路的相位调节器与所述射频信号发生器之间连接一偶数倍频器或偶数分频器。进一步的，所述第二射频电路连接另一射频信号发生器，所述另一射频信号发生器的输出信号频率为所述第一射频信号频率的偶数倍或偶数倍的倒数。进一步的，所述第一射频电路包括一功率放大器及一射频匹配网络，所述功率放大器连接所述射频信号发生器。进一步的，所述第二射频电路还包括一第二功率放大器和第二射频匹配网络，设置于所述相位调节器后端。进一步的，所述第二射频电路在调节相位调节器的过程中，所述第二射频信号的功率和电压不变。进一步的，本专利技术还公开了一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，第一射频电路，连接第一射频信号发生器，将第一射频信号施加到所述基座上；第二射频电路，连接第二射频信号发生器，包括至少第一调节支路和第二调节支路，所述第一调节支路将所述第二射频信号施加到所述聚焦环上；所述第二调节支路通过一频率调节器和一相位调节器后将所述第二射频信号施加到所述聚焦环上；所述第一调节支路的输入信号在所述聚焦环表面产生第一自偏压；所述第二射频电路的输入信号在所述聚焦环表面产生第二自偏压，所述相位调节器用于调节产生所述第二自偏压的射频输入信号相位，并在所述第一自偏压和所述第二自偏压之间产生相位差，所述相位差的大小决定了所述第一自偏压和第二自偏压叠加后的自偏压的大小；所述第一射频信号频率和所述第二射频信号频率彼此不为偶数倍。进一步的，所述频率调节器为偶数倍频器，产生第二自偏压的射频信号频率为产生第一自偏压射频信号频率的偶数倍。进一步的，所述频率调节器为偶数分频器，产生第一自偏压的射频信号频率为产生第二自偏压射频信号频率的偶数倍。进一步的，所述第二射频电路还包括一功率放大器和一射频匹配网络，位于所述相位调节器后端。进一步的，所述第二射频电路在调节相位调节器的过程中，不改变所述第二射频信号的功率和电压。进一步的，本专利技术还公开了一种均匀调节等离子体分布的方法，所述方法在一等离子体处理腔内进行，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，所述方法包括下列步骤：通过第一射频电路向所述基座施加第一射频信号，所述射频信号通过所述基座在所述聚焦环表面产生第一自偏压；通过第二射频电路向所述聚焦环施加第二射频信号，所述射频信号在所述聚焦环表面产生第二自偏压；所述第二射频信号为所述第一射频信号的偶数倍或偶数倍的倒数；所述第二射频电路包括一相位调节器，调节第二射频信号施加到所述聚焦环上的相位，当所述聚焦环为新部件时，相位调节器调节所述第一射频信号和第二射频信号的相位差为0，此时，第一自偏压和第二自偏压叠加后自偏压不变；当所述聚焦环经过一段时间的等离子体轰击，厚度变薄时，相位调节器逐渐调节第二射频信号的相位，使得第一射频信号和第二射频信号的相位差增大，此时，所述第一自偏压和第二自偏压叠加后自偏压逐渐变大，以补偿所述聚焦环厚度减小对等离子体分布造成的影响。进一步的，所述第二射频电路包括一偶数倍频器或偶数分频器，所述第一射频电路和所述第二射频电路连接同一射频信号发生器。本专利技术的优点在于：通过在聚焦环表面生成至少两个自偏压，并保证至少一个自偏压相位可调节，通过在两个自偏压之间形成一相位差，使得叠加后的两个自偏压之和大小可调，当聚焦环的厚度变薄影响等离子体分布后，通过逐渐大两个自偏压的相位差，使得聚焦环表面的自偏压变大，提高聚焦环上方的等离子体鞘层厚度，保证基片边缘区域和中心区域的刻蚀均匀性，本专利技术可以有效调节基片表面的等离子体分布，大大延长聚焦环的使用寿命，节省了成本。附图说明图1示出一种设置聚焦环的等离子体处理装置的结构示意图；图2示出一种聚焦环厚度减薄时的等离子体处理装置的结构示意图；图3示出一种实施例的等离子体处理装置的结构示意图；图4A-4B示出聚焦环表面两个自偏压的相位差为零时曲线及叠加后的曲线示意图；图5A-5B示出聚焦环表面两个自偏压的相位差为90度时曲线及叠加后的曲线示意图；图6示出另一种实施例的等离子体处理装置的结构示意图。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细阐述。图1示出一种等离子体处理装置的结构示意图，如图所示，等离子体处理装置包括一个处理腔室100，处理腔室100基本上为柱形，包括一竖直设置的反应腔侧壁102，处理腔室100内具有相互平行设置的上电极140和下电极150。上电极140上连接反应气体源50，反应气体源50内的气体通过上电极140均匀注入反应腔室内部；通过对上电极或下电极上施加射频功率，可以在上电极140和下电极150之间形成高射频能量场，形成点燃和维持等离子体的处理区域P，在该处理区域P内可以将反应气体解离成工艺所需的等离子体。下电极150又称为基座150，用于支撑并夹持基片10，保证基片10在等离子体工艺过程中保持与基座的相对固定，该基片10可以是待要刻蚀或加工的半导体基片或者待要加工成平板显示器的玻璃平板。在处理腔室内部还包括环绕基座150设置的绝缘环154，绝缘环154上方设置聚焦环152。本实施例中，在基座150上施加至少一射频功率源101，射频功率源101通过射频匹配网络114施加到基座150上，用于在等离子体处理装置内部点燃并维持等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，其特征在于：第一射频电路，连接一射频信号发生器，将第一射频信号施加到所述基座上；所述第一射频信号通过所述基座在所述聚焦环表面产生第一自偏压；第二射频电路，包括一相位调节器，用于将第二射频信号施加到所述聚焦环上，所述第二射频电路在所述聚焦环表面产生第二自偏压；所述第一射频信号的频率为第二射频信号频率的偶数倍或偶数倍的倒数；所述相位调节器用于调节所述第二射频信号相位，并在所述第一自偏压和所述第二自偏压之间产生相位差，所述相位差的大小决定了所述第一自偏压和第二自偏压叠加后的自偏压的大小。

【技术特征摘要】
1.一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，其特征在于：第一射频电路，连接一射频信号发生器，将第一射频信号施加到所述基座上；所述第一射频信号通过所述基座在所述聚焦环表面产生第一自偏压；第二射频电路，包括一相位调节器，用于将第二射频信号施加到所述聚焦环上，所述第二射频电路在所述聚焦环表面产生第二自偏压；所述第一射频信号的频率为第二射频信号频率的偶数倍或偶数倍的倒数；所述相位调节器用于调节所述第二射频信号相位，并在所述第一自偏压和所述第二自偏压之间产生相位差，所述相位差的大小决定了所述第一自偏压和第二自偏压叠加后的自偏压的大小。2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述第二射频电路连接所述射频信号发生器，所述第二射频电路的相位调节器与所述射频信号发生器之间连接一偶数倍频器或偶数分频器。3.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述第二射频电路连接另一射频信号发生器，所述另一射频信号发生器的输出信号频率为所述第一射频信号频率的偶数倍或偶数倍的倒数。4.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述第一射频电路包括一功率放大器及一射频匹配网络，所述功率放大器连接所述射频信号发生器。5.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述第二射频电路还包括一第二功率放大器和第二射频匹配网络，设置于所述相位调节器后端。6.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述第二射频电路在调节相位调节器的过程中，所述第二射频信号的功率和电压不变。7.一种均匀刻蚀基片的等离子体处理装置，包括一等离子体处理腔，所述等离子体处理腔内设置一基座，用于支撑基片，环绕所述基片设置一聚焦环，其特征在于：第一射频电路，连接第一射频信号发生器，将第一射频信号施加到所述基座上；第二射频电路，连接第二射频信号发生器，包括至少第一调节支路和第二调节支路，所述第一调节支路将所述第二射频信号施加到所述聚焦环上；所述第二调节支路通过一频率调节器和一相位调节器后将所述第二射频信号施加到所述聚焦环上；所述第一调节支路的输入信号在所述聚焦环表面产生第一自偏压；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁洁，杨平，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31