一种下电极组件及其等离子体处理装置和方法与流程

    专利查询2026-02-06  2


    本发明涉及半导体设备领域,具体涉及一种下电极组件及其等离子体处理装置和方法。


    背景技术:

    1、在半导体器件的制造过程中,常采用等离子刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积等工艺方式对半导体工艺件或晶圆衬底进行微加工。微加工制造的步骤中可以包含等离子体辅助工艺,这种工艺一般在真空反应腔内进行,其中,等离子体辅助工艺中的等离子体刻蚀工艺是将晶圆加工成设计图案的关键工艺。

    2、随着半导体技术的蓬勃发展以及器件集成度的日益提高,芯片的尺寸越做越低,尺寸缩小是集成电路处理的发展驱动力之一,通过减小尺寸,能够获得成本效益和设备性能的同步提高。为了保证芯片的质量,对半导体的工艺要求也越来越高。半导体处理装置虽经多次更新换代,性能得到极大提升,但在工艺条件的控制和工艺环境的调节等方面仍存在诸多不足,现有的处理方法和设备已难以满足晶圆表面处理的要求。

    3、在晶圆处理过程中,许多工艺环境的影响因素都会对晶圆表面处理的质量造成影响,例如腔内工艺制程转换的响应时间(尤其在工艺初期阶段)、温度场和磁场分布情况、工艺气体的流动和分布情况以及腔内的压力分布情况等,它们直接决定了晶圆加工生产的质量。若反应腔内反应区域的工艺环境不完全一致,很容易造成晶圆表面处理效果不均匀的现象(例如晶圆表面处理深度不均匀、组分不均匀、物理特性不均匀),进而降低晶圆生产的良品率。然而在实际应用中,真空反应腔内的工艺环境往往较为复杂,腔内环境的调节往往牵一发而动全身,很难实现各类因素的最优条件协同。因此,需要对现有的半导体处理装置进行改进以满足实际工艺需求。

    4、可以理解的是,上述陈述仅提供与本发明有关的背景技术,而并不必然地构成现有技术。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种下电极组件及其等离子体处理装置和方法,其涉及半导体技术领域,该下电极组件包含与直流电源和交流电源均有连接的电气元件,可通过调节直流电源向电气元件施加的直流电流值和/或交流电源向电气元件施加的交流电流值,可快速调节工艺环境的影响因素,有效地缩短了工艺环境转换的响应时间;该下电极组件无需额外设置加热器,即可实现对晶圆刻蚀状态的调控,有助于提高对腔内环境的调控精度。

    2、为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:

    3、一种下电极组件,用于真空反应腔内,所述下电极组件包含:

    4、设备板;

    5、静电吸盘,其设置于所述设备板的上方,所述静电吸盘的顶面用于承载晶圆,所述设备板与所述静电吸盘之间设置有电气元件,所述电气元件与所述设备板和所述静电吸盘之间电绝缘;

    6、直流电源,用于向所述电气元件提供直流电流;

    7、交流电源,用于向所述电气元件提供交流电流;

    8、其中,可调节所述直流电源向所述电气元件施加的直流电流值和所述交流电源向所述电气元件施加的交流电流值,以用于快速调节工艺环境的影响因素。

    9、可选的,所述工艺环境的影响因素包含温度、磁场强度和磁场分布中的至少一个;

    10、其中,通过调节所述直流电源向所述电气元件施加的直流电流值,以调节所述真空反应腔内的磁场强度和磁场分布;

    11、通过调节所述交流电源向所述电气元件施加的交流电流值,以调节所述真空反应腔内的温度。

    12、可选的,所述下电极组件包含多个所述电气元件。

    13、可选的,多个所述电气元件在平行于所述静电吸盘的平面内均匀分布。

    14、可选的,所述真空反应腔开设有可连通真空反应腔内外的开口,靠近开口侧的电气元件的分布密度大于或等于远离开口侧的分布密度。

    15、可选的,所述直流电源包含多个可独立调节的子直流电源,各个子直流电源分别与各个电气元件电连接,以分别调控向各个电气元件施加的直流电流值;

    16、或,所述直流电源分别与多个电气元件电连接,以分别调控向各个电气元件施加的直流电流值。

    17、可选的,所述交流电源包含多个可独立调节的子交流电源,各个子交流电源分别与各个电气元件电连接,以分别调控向各个电气元件施加的交流电流值;

    18、或,所述交流电源分别与多个电气元件电连接,以分别调控向各个电气元件施加的交流电流值。

    19、可选的,所述电气元件为电磁线圈。

    20、可选的,所述电磁线圈的形状呈螺旋状或放射状或环形。

    21、可选的,所述直流电源与所述电气元件之间设置有滤波器。

    22、可选的,所述设备板与所述静电吸盘之间设置有粘结层,所述电气元件设置于所述粘结层内。

    23、可选的,一种等离子体处理装置,包含:

    24、真空反应腔;

    25、前述的下电极组件,其设置于所述真空反应腔内的底部;

    26、上电极组件,其与所述下电极组件相对设置。

    27、可选的,一种下电极组件的控制方法,应用于前述的下电极组件,所述下电极组件的控制方法包含:

    28、在处理工艺开始时,通过所述直流电源和所述交流电源同时向所述电气元件施加直流电流和交流电流,以快速调节工艺环境的影响因素;其中,根据所述静电吸盘的温度控制所述直流电源与所述交流电源的输出功率。

    29、可选的,通过所述直流电源和所述交流电源同时向所述电气元件施加直流电流和交流电流具体包含:

    30、所述直流电源向所述电气元件施加的直流电流值从一初始直流电流值逐渐减小至预设直流电流值;并且当静电吸盘的温度达到预设温度后,所述交流电源向所述电气元件施加的交流电流值逐渐减小至预设交流电流值以将所述静电吸盘的温度保持在目标温度。

    31、可选的,还包含:

    32、在处理切换制程而需要改变工艺环境时,调节所述直流电源向所述电气元件施加的直流电流值,以调节真空反应腔内的磁场强度和磁场分布,和/或调节所述交流电源向所述电气元件施加的交流电流值,以调节真空反应腔内的温度。

    33、可选的,所述下电极组件包含多个所述电气元件,分别调节所述直流电源向多个电气元件施加的直流电流值,使多个所述电气元件的直流电流值相同、部分相同或不相同。

    34、可选的,所述真空反应腔开设有可连通真空反应腔内外的开口,所述下电极组件包含多个所述电气元件,分别调节所述直流电源向多个电气元件施加的直流电流值,以使靠近开口侧的电气元件的直流电流值大于或等于远离开口侧的电气元件的直流电流值。

    35、本发明与现有技术相比具有以下优点:

    36、本发明的一种下电极组件及其等离子体处理装置和方法中,该下电极组件包含设置于设备板和静电吸盘之间的电气元件,所述电气元件与所述设备板和静电吸盘之间电绝缘,所述电气元件分别与提供直流电流的直流电源和提供交流电流的交流电源连接,调节所述直流电源向所述电气元件施加的直流电流值和/或所述交流电源向所述电气元件施加的交流电流值,可快速调节工艺环境的影响因素,进而改变其工艺条件。该下电极组件可有效地缩短工艺环境转换的响应时间,有助于提高对腔内环境的调控精度。


    技术特征:

    1.一种下电极组件,用于真空反应腔内,其特征在于,包含:

    2.如权利要求1所述的下电极组件,其特征在于,

    3.如权利要求1所述的下电极组件,其特征在于,

    4.如权利要求3所述的下电极组件,其特征在于,

    5.如权利要求3所述的下电极组件,其特征在于,

    6.如权利要求3所述的下电极组件,其特征在于,

    7.如权利要求3所述的下电极组件,其特征在于,

    8.如权利要求1所述的下电极组件,其特征在于,

    9.如权利要求8所述的下电极组件,其特征在于,

    10.如权利要求1所述的下电极组件,其特征在于,

    11.如权利要求1所述的下电极组件,其特征在于,

    12.一种等离子体处理装置,其特征在于,包含:

    13.一种下电极组件的控制方法,其特征在于,应用于如权利要求1~11任一项所述的下电极组件,包含:

    14.如权利要求13所述的下电极组件的控制方法,其特征在于,通过所述直流电源和所述交流电源同时向所述电气元件施加直流电流和交流电流具体包含:

    15.如权利要求13所述的下电极组件的控制方法,其特征在于,还包含:

    16.如权利要求13所述的下电极组件的控制方法,其特征在于,

    17.如权利要求13所述的下电极组件的控制方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了一种下电极组件及其等离子体处理装置和方法,该下电极组件包含:设备板;静电吸盘,其设置于设备板的上方,静电吸盘的顶面用于承载晶圆,设备板与静电吸盘之间设置有电气元件,电气元件与设备板和静电吸盘电绝缘;直流电源,用于向电气元件提供直流电流;交流电源,用于向电气元件提供交流电流;可调节直流电源向电气元件施加的直流电流值和交流电源向电气元件施加的交流电流值,以快速调节腔内的工艺环境的影响因素。其优点是:可通过调节直流电源向电气元件施加的直流电流值和/或交流电源向电气元件施加的交流电流值,快速调节腔内的工艺环境的影响因素,有效地缩短了工艺环境转换的响应时间,还有助于提高腔内环境的调控精度。

    技术研发人员:毛杰,唐观扬
    受保护的技术使用者:中微半导体设备(上海)股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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