本发明专利技术涉及一种等离子体处理装置，包含：引入有反应气体的真空处理腔室；相对设置在处理腔室内侧的上电极和下电极，下电极上放置有被处理的基片；与下电极连接的具有第一频率的第一射频功率源，用于在上电极和下电极之间形成反应气体的等离子体；上电极包含相互电绝缘的若干个分区；以及与上电极上若干个分区中的至少一个分区连接的具有第二频率的交流电源，第二频率小于第一频率。本发明专利技术由于在上电极上设有若干电绝缘的分区，并在一些分区上施加功率可变的交流电源，在其下方形成厚度与功率成正比的鞘层，使等离子体更多地向等离子体鞘层较薄的位置流动，增加该位置的等离子体密度，进而能够稳定地调整处理腔室中等离子体的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别涉及一种能够调整等离子体均匀性的等离子体处理装置及其处理方法。
技术介绍
目前在对半导体器件等的制造过程中，通常使用电容耦合式的等离子体处理装置 产生气体的等离子体与半导体器件进行反应，实现对半导体器件的蚀刻等加工工艺。 —般情况下，电容耦合式的等离子体处理装置在真空的处理腔室内平行设置上电 极和下电极，将需要被蚀刻的基片放置在下电极上。在处理腔室内引入蚀刻气体，通过在上 电极或下电极上施加射频、在对应的下电极或上电极上接地，使上、下电极间被射频电场加 速的电子、从电极释放的二次电子等与蚀刻气体的分子发生电离冲撞，产生蚀刻气体的等 离子体；利用上述等离子体的自由基、离子，对基片表面进行蚀刻。 然而，在等离子体处理装置的处理腔室中，由于蚀刻气体的种类、气压、高频电压 的功率等工艺参数的不同，使产生的等离子体的密度十分容易发生变动，难以在基片的周 围均匀分布，影响对基片蚀刻的均匀性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，产生气体的等离子 体与基片进行反应的同时，能够稳定方便地改变等离子体的密度，进而调整等离子体的均 匀性。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种等离子体处理装置，其特征在 于，包含 引入有反应气体的真空处理腔室； 相对设置在上述处理腔室内侧的上电极和下电极，上述下电极上放置有被处理的 基片； 与上述下电极连接的具有第一频率的第一射频功率源，用于在上述上电极和下电极之间形成上述反应气体的等离子体； 上述上电极包含相互电绝缘的若干个分区；以及 与上述上电极上若干个分区中的至少一个分区连接的具有第二频率的交流电源， 上述第二频率小于上述第一频率。 在施加有上述交流电源的上电极的分区下方，对应形成一个附着于该分区下表面 的第一等离子体鞘层。 上述施加于上电极的交流电源被设置成脉冲式的或可调制的。 上述施加于上电极的交流电源被设置成该交流电源的电压、电流或功率是可调整 变化的。 上述第一等离子体鞘层的厚度与相对应的上述交流电源的功率成正比；上述第一等离子体鞘层的厚度由上述相对应的交流电源的功率来调整。 上述下电极上还施加有具有第三频率的第二射频功率源产生射频加速电场，来控 制上述等离子体的离子入射到上述被处理的基片的速度；上述第一频率大于上述第三频率。 上述上电极上被连接有交流电源的分区之外的其他分区之一还施加有直流电源， 并在该分区下方对应形成第二等离子体鞘层。 上述施加于上电极的直流电源被设置成该直流电源的电压、电流或功率是可调整 变化的。 上述第二等离子体鞘层的厚度与相对应的上述直流电源的功率成正比；上述第二 等离子体鞘层的厚度由上述相对应的直流电源的功率来调整。 上述上电极的分区包含同圆心设置的内侧上电极、外侧上电极；上述内侧上电极 设在上电极的中心位置，上述外侧上电极设在上述内侧上电极的周围。 上述交流电源与上述内侧上电极连接，在上述内侧上电极下方的处理腔室内形成 向下凸起的第一等离子体鞘层；上述第一等离子体鞘层的厚度由上述施加在内侧上电极的 交流电源的功率调整。 上述外侧上电极上还施加有直流电源，在其下方形成第二等离子体鞘层；上述第二等离子体鞘层的厚度由上述施加在外侧上电极的直流电源的功率调整。 上述交流电源与上述外侧上电极连接，在上述外侧上电极下方的处理腔室内形成向下凸起的第一等离子体鞘层；上述第一等离子体鞘层的厚度由上述施加在外侧上电极的交流电源的功率调整。 上述内侧上电极上还施加有直流电源，在其下方形成第二等离子体鞘层；上述第二等离子体鞘层的厚度由上述施加在内侧上电极的直流电源的功率调整。 上述第一等离子体鞘层的厚度大于上述第二等离子体鞘层的厚度。 上述上电极的每一个分区由导体材料或半导体材料制成。 上述上电极的若干分区之间由绝缘体分隔。 上述上电极的若干分区之一设有比其他分区更向下电极突出的突出部。 上述上电极上连接有交流电源的分区包含相互连接的上层上电极和下层上电极，其中上层上电极由导体材料或半导体材料制成，并与上述交流电源相连接；其中下层上电极由电介质材料制成，上述下层上电极的下表面朝向下电极。 —种等离子体处理方法，其特征在于，运用于具有上电极和下电极的真空处理腔 室，上述上电极包含相互电绝缘的若干个分区，上述下电极上放置有被处理的基片，上述处 理方法包含 提供处理气体至上述真空处理腔室内，并向上述下电极施加具有第一频率的第一射频功率源，用于在上述上电极和下电极之间形成等离子体来处理上述基片；以及 在等离子体处理上述基片的过程中，选择性地向上述上电极的若干分区的至少一个分区连续地或间隙地施加一具有第二频率的交流电源，上述第二频率小于上述第一频率。 在施加有上述交流电源的上电极的分区下方，对应形成一层第一等离子体鞘层附 着于该分区的下表面。 在上述等离子体处理基片的过程中，调整上述施加于上电极的交流电源的电压、电流或功率，以控制分区下方的第一等离子体鞘层的厚度。 上述施加于上电极的交流电源被设置成脉冲式的或可调制的。 在上述等离子体处理基片的过程中，选择性地向上述上电极上被连接有交流电源 的分区之外的其他分区之一，连续地或间隙地施加直流电源，并在该分区下方对应形成一 层第二等离子体鞘层。 在上述等离子体处理基片的过程中，调整上述施加于上电极的直流电源的电压、电流或功率，以控制分区下方的第二等离子体鞘层的厚度。 上述施加于上电极的直流电源被设置成脉冲式的或可调制的。 上述下电极上还施加有具有第三频率的第二射频功率源产生射频加速电场，来控 制上述等离子体的离子入射到上述被处理的基片的速度；上述第三频率小于上述第一频 率。 在上述等离子体处理基片的过程中，同时或不同时地选择上述上电极的若干分区中的至少两个分区分别施加第一交流电源和第二交流电源，上述第一交流电源的频率和上述第二交流电源的频率不同，且二者的频率均小于上述第一频率。 上述第一交流电源和第二交流电源的电压、电流或功率被分别控制。 上述上电极被绝缘体分隔的若干分区包含同圆心设置的内侧上电极和外侧上电极。 上述上电极的内侧上电极上施加上述交流电源，对应在其下方形成并附着有第一等离子体鞘层，该第一等离子体鞘层的厚度由上述交流电源的功率调整。 上述上电极的外侧上电极上施加有直流电源，对应在其下方形成并附着第二等离子体鞘层，该第二等离子体鞘层的厚度由上述直流电源的功率调整。 上述上电极的外侧上电极上施加上述交流电源，对应在其下方形成并附着有第一等离子体鞘层，该第一等离子体鞘层的厚度由上述交流电源的功率调整。 上述上电极的内侧上电极上施加有直流电源，对应在该其下方形成并附着第二等离子体鞘层，该第二等离子体鞘层的厚度由上述直流电源的功率调整。 上述上电极的若干分区之一设有比其他分区更向下电极突出的突出部，在上述设 有突出部的分区上施加交流电源或直流电源，对应在该分区下方形成并附着有与突出部形 状相同的第一或第二等离子体鞘层。 上述上电极施加有交流电源的分区，包含相互连接的上层上电极和下层上电极， 在上述导体材料或半导体材料制成的上层上电极上施加上述交流电源；使在上述由电介质 材料制成的下层上电极下方形成并附着有第一等离子体鞘层。 本专利技术提供的，与现有技术相比，其优点在 于本专利技术由于在上电极上设有若本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子体处理装置，其特征在于，包含：引入有反应气体的真空处理腔室（１０）；相对设置在所述处理腔室（１０）内侧的上电极（２０）和下电极（３０），所述下电极（３０）上放置有被处理的基片（５０）；与所述下电极（３０）连接的具有第一频率的第一射频功率源，用于在所述上电极（２０）和下电极（３０）之间形成所述反应气体的等离子体；所述上电极（２０）包含相互电绝缘的若干个分区；以及与所述上电极（２０）上若干个分区中的至少一个分区连接的具有第二频率的交流电源，所述第二频率小于所述第一频率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：倪图强，
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：31[中国|上海]
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