在处理室中使用调节环来调节等离子体分布的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例是关于在基板的等离子体处理期间用于改良等离子体分布的装置。根据实施例，该装置包括电耦接至可变电容器的调节环。该电容经控制以控制射频及所产生的等离子体与调节环的耦合。整个基板的等离子体分布及所产生的沉积薄膜厚度通过调整调节环处的电容及阻抗而得以相应地控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般是关于用于处理基板的装置和方法。更特定而言，本专利技术的实施例是关于具有用于改良中心至边缘的等离子体分布均匀性的调节环的等离子体处理室。
技术介绍
诸如等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapordeposit1n ;PECVD)的等离子体处理用以在诸如半导体晶片的基板上沉积诸如毯介电膜(blanket dielectric film)的材料。对于现今等离子体处理室及工艺的挑战包括在等离子体沉积工艺期间控制临界尺寸的均匀性。特定挑战包括使用现今的等离子体处理室及技术沉积的薄膜自基板中心至边缘的厚度均匀性。由此，需要开发用于在等离子体处理期间改良沉积薄膜的自中心至边缘的厚度均匀性的装置及方法。
技术实现思路
在本专利技术的一实施例中，一种等离子体处理装置包括:腔室主体及加电气体分配歧管，该腔室主体及该加电气体分配歧管封闭一处理空间；安置在处理空间中以用于支撑基板的台座；及安置在腔室主体与加电气体分配歧管之间的导电调节环。在另一实施例中，一种用于处理基板的方法包括:使用射频源为气体分配歧管加电，同时使一种或多种处理气体流入等离子体腔室内，以在腔室的处理空间内形成等离子体，及通过改变安置在加电气体分配歧管与腔室的腔室主体之间的导电调节环的电容来控制等离子体。在又一实施例中，一种用于等离子体处理装置中的调节环组件包括导电调节环及电耦接至该导电调节环的可变电容器。【附图说明】为可详细理解上文列举的本专利技术的特征结构，可通过参考实施例对上文中简要汇总的本专利技术进行更为具体的描述，这些实施例中的一些实施例在附图中进行图示。然而，将注意，附图仅图示本专利技术的典型实施例，及因此将不被视作限制本专利技术的范畴，因为本专利技术可容许其他具有同等效力的实施例。图1是根据本专利技术的一实施例的等离子体处理装置的截面示意图。图2A至图2D是根据施加于图1的腔室中的调节环的变化电容，在整个基板上的电场量级分布的示例性图示。图3A至图3D是在图1的腔室中处理的，在等离子体沉积处理期间使用施加于调节环的变化电容而在整个基板上产生的薄膜厚度分布的示例性图示。图4A至图4D是在图1的腔室中处理的，在等离子体沉积处理期间使用施加于调节环的变化电容而在整个基板上产生的薄膜厚度分布的额外示例性图示。【具体实施方式】本专利技术的实施例是关于在基板的等离子体处理期间用于改良等离子体分布的装置。根据实施例，该装置包括电耦接至可变电容器的调节环。电容经控制以控制射频及所产生的等离子体与调节环的耦合。整个基板上的等离子体分布及所产生的沉积薄膜厚度通过调整调节环处的电容及阻抗而得以相应地控制。图1是根据本专利技术的一实施例的等离子体处理装置的截面示意图。该装置包括腔室100，在该腔室中，一个或多个薄膜可沉积在基板110上。腔室包括腔室主体102及气体分配组件104，该气体分配组件将气体均匀地分配至处理空间106内。台座108安置在处理空间内并支撑基板110。台座108包括加热元件(未图示)及电极112。台座108通过杆114以可移动方式安置在处理空间中，该杆延伸穿过腔室主体102及在该腔室主体中连接至驱动系统103以用于升举、降低，及/或旋转台座108。气体分配组件104包括进气通道116，该进气通道将气体自气流控制器120输送至气体分配歧管118内。气体分配歧管118包括数个喷嘴(未图示)，在处理期间，气体混合物经由这些喷嘴被注入。射频(rad1 frequency ；RF)电源126提供电磁能以为气体分配歧管118加电，该气体分配歧管118充当加电电极以促进等离子体在气体分配歧管118与台座108之间产生。台座108包括电极112，该电极经电接地以便在腔室100中在加电气体分配歧管118与电极112之间产生电场。陶瓷环122定位在气体分配歧管118下方。调节环124安置在陶瓷环122与绝缘体125之间，该绝缘体使调节环124与腔室主体102绝缘。调节环124由诸如铝的导电材料制成。如图1中所绘示，在基板110的处理期间，调节环124与台座108及基板110同心定位。调节环124电耦接至诸如可变真空电容器的可变电容器128，并端接到地。此外，诸如VI传感器的传感器130定位在调节环124与可变电容器128之间以用于控制通过调节环124及可变电容器128的电流。系统控制器134控制多个组件，例如射频电源126、驱动系统103，及可变电容器128的功能。系统控制器134执行储存在存储器138中的系统控制软件。因此，额外的射频路径在加电气体分配歧管118与调节环124之间建立。而且，通过变更可变电容器128的电容，穿过调节环124的射频路径的阻抗变更，进而又导致耦合至调节环124的射频场的变更。例如，调节环124的最大电流及对应的最小阻抗可通过改变可变电容器128的总电容来达成。因此，在等离子体处理期间，处理空间106中的等离子体可在整个基板110表面上得以调制。图2A至图2D是根据施加于图1的腔室100中调节环124的变化电容，在整个基板110上的电场量级分布的示例性图示。图2A绘示当调节环124接地(亦即最小阻抗或等同于无限电容)时整个基板110上的电场分布200A。由此实例可见，由于在加电气体分配歧管118处产生的射频与调节环124之间的较高电耦合，电场在基板110的边缘处显著增强(亦即边缘高)。图2B绘示当耦接至调节环124的可变电容器128处的电容介于约1200pF与约2000pF之间时整个基板110上的电场分布200B。由此实例可见，与图2A中的实例相比，因为电容减小及对调节环124的阻抗增大，电场在基板110边缘处降低。图2C绘示当耦接至调节环124的可变电容器128处的电容介于约500pF与约800pF之间时整个基板110上的电场分布200C。由此实例可见，与图2B中的实例相比，通过进一步降低可变电容器128的电容(亦即增大阻抗)，电场在基板110的边缘处进一步降低。图2D绘示当调节环124断开连接及电绝缘(亦即无限阻抗)时整个基板110上的电场分布200D。由此实例可见，由于在加电气体分配歧管118处产生的射频与调节环124之间的电绝缘，电场在基板110的边缘处显著减弱(亦即边缘降低)。根据图2A图至图2D中所示的实例，显而易见，改变电耦接至调节环124的可变电容器128中的电容导致整个基板110表面上的电场的相应变动。具体而言，增大可变电容器128的电容及相应地减小穿过调节环124的阻抗，导致正在进行处理的基板110的边缘处的电场量级因加电气体分配歧管118与调节环124之间的射频耦合而增大。而且，由于电场是用于在腔室100中产生等离子体的功率驱动者，因此，增大基板110边缘处的电场量级后，由于等离子体与调节环124的耦合增强，也增大基板110的边缘处的等离子体密度。由此，通过改变电耦接至调节环124的可变电容器128中的电容，不仅正在进行处理的基板110的整个表面上的电场得以变化，整个基板110表面上的等离子体分布亦相应地变化。相应地，在基板110上所产生的沉积薄膜厚度分布与等离子体分布相关连，从而产生通过改变电耦接至调节环124的可变电容器128中的电容而改变沉积薄膜厚度分布的能力。图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，包括：腔室主体及加电气体(powered gas)分配歧管，该腔室主体及该加电气体分配歧管封闭一处理空间；台座，安置在该处理空间中以用于支撑基板；及导电调节环，安置在该腔室主体与该加电气体分配歧管之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·阿优伯，J·J·陈，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US