提高刻蚀均匀性的静电吸盘、等离子体反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种提高刻蚀均匀性的静电吸盘，包含：基座；设置在所述基座上的第一介电层，用于承载晶圆；设置在第一介电层与基座之间的第二介电层，所述第二介电层不同区域的介电常数不相同；通过第二介电层实现按区域调节静电吸盘的等效电容，使等离子体能量沿晶圆径向方向的分布满足工艺要求；所述第二介电层维持所述基座与所述第一介电层之间连续的热传导。本发明专利技术还提供一种等离子体反应装置。本发明专利技术通过改变静电吸盘本身的材料特性实现改变电场分布，实现按区域调节晶圆刻蚀速率，有效改善边缘效应，提高制程均一性。提高制程均一性。提高制程均一性。

【技术实现步骤摘要】
提高刻蚀均匀性的静电吸盘、等离子体反应装置


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种提高刻蚀均匀性的静电吸盘、等离子体反应装置。

技术介绍

[0002]在半导体制造
，经常需要在等离子体处理装置内对待处理晶圆进行等离子体处理。等离子体处理装置具有一个真空的反应腔，所述反应腔包括一基座，基座上包含一用于放置待处理晶圆的静电吸盘。
[0003]反应气体被输入至反应腔内，大多数电场被包含在待处理晶圆上方的处理区域内，此电场对少量存在于反应腔内部的电子进行加速，使之与输入的反应气体的气体分子碰撞。这些碰撞导致反应气体的离子化和等离子体的激发，从而在反应腔内产生等离子体。最后等离子体和晶圆之间发生化学反应和/或物理作用(比如刻蚀、沉积等等)形成各种特征结构。
[0004]半导体刻蚀中的边缘效应一直是困扰业界的一个问题。由于等离子体受电场强度控制，边缘处的场强受边缘条件的影响，部分电场线弯曲导致电场边缘部分场强不均匀，进而导致等离子体密度分部不均。由于晶圆的刻蚀速率与等离子体密度相关，因此造成晶圆的径向刻蚀速率存在差距，从而严重影响晶圆的良品率。
[0005]随着晶圆半径的增大，晶圆径向刻蚀率的均匀性显著下降，造成晶圆成品率大大降低。因此，如何简单有效地调整晶圆表面各区域的等离子体能量分布、提高晶圆制程均一性是业内普遍关心的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种提高刻蚀均匀性的静电吸盘、等离子体反应装置，通过调节静电吸盘不同区域的介电常数，实现按区域调节静电吸盘的等效电容，使等离子体能量沿晶圆径向方向的分布满足工艺要求。本专利技术通过改变静电吸盘本身的材料特性以改变等离子体密度分布，实现按区域调节晶圆刻蚀速率，有效改善边缘效应，提高制程均一性。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供一种提高刻蚀均匀性的静电吸盘，包含：
[0008]基座；
[0009]设置在所述基座上的第一介电层，用于承载晶圆；
[0010]设置在第一介电层与基座之间的第二介电层，所述第二介电层不同区域的介电常数不相同；通过第二介电层实现按区域调节静电吸盘的等效电容，使等离子体能量沿晶圆径向方向的分布满足工艺要求；
[0011]所述第二介电层维持所述基座与所述第一介电层之间连续的热传导。
[0012]可选的，所述第二介电层不同区域的介电常数沿着径向逐渐变大或逐渐变小。
[0013]可选的，第二介电层包含中心区域、中部区域、边缘区域；所述中心区域为与第一介电层同心的圆盘；所述边缘区域、中部区域为与第一介电层同心的圆环。
[0014]可选的，第二介电层的中部区域的介电常数和第一介电层相同。
[0015]可选的，第二介电层的中部区域和第一介电层一体设置。
[0016]可选的，第二介电层包括多个辅助介电层。
[0017]可选的，沿着静电吸盘的径向方向，辅助介电层的介电常数逐渐变大或逐渐变小。
[0018]可选的，具有不同介电常数的至少两个辅助介电层在竖直方向上层叠布置。
[0019]可选的，层叠布置的辅助介电层之间通过黏接或烧结的方式固定。
[0020]可选的，辅助介电层包含有掺杂的陶瓷材质、无掺杂的陶瓷材质、非陶瓷材质中的任意一种或多种。
[0021]可选的，第一介电层与晶圆接触的表面设有多个均匀或非均匀分布的凸起部。
[0022]可选的，基座中设置有若干冷却管道，所述冷却管道包含氦气通道，通过所述氦气通道将氦气通至晶圆与第一介电层之间的间隙，且氦气通道避让所述凸起部。
[0023]可选的，基座的外侧壁设有耐等离子体腐蚀的镀膜。
[0024]可选的，所述提高刻蚀均匀性的静电吸盘还包含电极；所述电极嵌入设置在第一介电层或第二介电层内，用于产生静电力。
[0025]可选的，所述电极的部分区域位于辅助介电层内。
[0026]本专利技术还提供一种等离子体反应装置，包含如本专利技术所述的静电吸盘，通过所述静电吸盘吸附待加工的晶圆。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1)本专利技术通过改变静电吸盘本身的材料特性，使静电吸盘在不同区域具有不同的等效电容；通过改变静电吸盘各区域的等效电容，来调节对应区域被加工晶圆表面的等离子体能量分布，实现按区域调节晶圆刻蚀速率，以消除因被加工晶圆表面的等离子体能量分布不均匀而导致的边缘效应，提高制程均一性，使被加工晶圆获得理想的工艺效果；
[0029]2)本专利技术不受被加工晶圆尺寸的限制，也不受施加在反应腔内上、下电极的射频电源的频率限制；
[0030]3)本专利技术无需更换基座，仅通过更换辅助介电层，即可调整静电吸盘对应区域的等效介电常数，进而调整静电吸盘对应区域的等效电容；由于辅助介电层更换方便，因而本专利技术能够简单、灵活的调整静电吸盘各区域的等效电容；
[0031]4)本专利技术通过辅助介电层与第一介电层叠加、多个辅助介电层层叠的方式，在静电吸盘的各个区域获得所需的等效介电常数，解决了所需等效介电常数对应的物质不存在或无法应用在静电吸盘上的问题，提高了等离子体能量的调整精度；
[0032]5)本专利技术的辅助介电层具有良好的导热性，能够有效地实现热量在基座与第一介电层之间流通；通过本专利技术的静电吸盘能够快速、有效的调节晶圆表面温度，实现晶圆表面均温，保证晶圆加工的工艺效果。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0034]图1为一种等离子体反应装置示意图；
[0035]图2为图1所示等离子体反应装置中，静电吸盘、等离子体及鞘层结构的等效电路图；
[0036]图3为一种静电吸盘的剖视图；
[0037]图3A为图3所示静电吸盘的俯视图；
[0038]图4为高频、甚高频的射频电场下，沿晶圆径向方向，晶圆上方的等离子体密度分布示意图；
[0039]图5、图6为本专利技术实施例一中，静电吸盘的剖视图、俯视图；
[0040]图7为实施例一中，静电吸盘各区域与各区域上方等离子体、鞘层结构的等效电路图；
[0041]图7A为实施例一中，在甚高频射频电场下，静电吸盘各区域划分示意图；
[0042]图8为本专利技术实施例二中的静电吸盘示意图；
[0043]图8A为实施例二中，在高频射频电场下，静电吸盘各区域划分示意图；
[0044]图9为本专利技术实施例三中的静电吸盘示意图；
[0045]图10为本专利技术实施例四中的静电吸盘示意图；
[0046]图11为本专利技术等离子体反应装置的示意图。
具体实施方式
[0047]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，包含：基座；设置在所述基座上的第一介电层，用于承载晶圆；设置在第一介电层与基座之间的第二介电层，所述第二介电层不同区域的介电常数不相同；通过第二介电层实现按区域调节静电吸盘的等效电容，使等离子体能量沿晶圆径向方向的分布满足工艺要求；所述第二介电层维持所述基座与所述第一介电层之间连续的热传导。2.如权利要求1所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，所述第二介电层不同区域的介电常数沿着径向逐渐变大或逐渐变小。3.如权利要求1所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，第二介电层包含中心区域、中部区域、边缘区域；所述中心区域为与第一介电层同心的圆盘；所述边缘区域、中部区域为与第一介电层同心的圆环。4.如权利要求3所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，第二介电层的中部区域的介电常数和第一介电层相同。5.如权利要求3所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，第二介电层的中部区域和第一介电层一体设置。6.如权利要求1所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，第二介电层包括多个辅助介电层。7.如权利要求6所述的提高刻蚀均匀性的静电吸盘，其特征在于，沿着静电吸盘的径向方向，辅助介电层的介电常数逐渐变大或逐渐变小。8.如权利要求6所述的提高刻蚀均...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡楚洋，左涛涛，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：