[发明专利]等离子体处理装置及聚焦环组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种等离子体处理装置及聚焦环组件。

背景技术

等离子体技术(Plasma Technology)在半导体制造领域中起着举足轻重的作用。它可应用在许多半导体工艺中，如沉积工艺(如化学气相沉积)、刻蚀工艺(如干法刻蚀)等。图1是一种现有等离子体处理装置的局部示意图，如图1所示，其包括置于等离子体处理腔室(未图示)中的基座1。基座1上设置有静电吸盘(Electrostatic Chuck，ESC)2，静电吸盘2用于吸附半导体晶片W，以便对它进行等离子体处理(刻蚀或沉积)。为了避免在对半导体晶片W进行等离子体处理的过程中等离子体会对静电吸盘2造成损伤，静电吸盘2的承载面尺寸小于半导体晶片W尺寸。在对半导体晶片W进行等离子体处理的过程中，常常会存在这样一种问题：半导体晶片W边缘区域的处理效果与半导体晶片W中心区域的处理效果不同。为了避免或改善这样的问题，等离子体处理装置中的基座1上会设置聚焦环(focus ring)3，且聚焦环3环绕在静电吸盘2的周围，聚焦环3至少有一部分位于半导体晶片W下方。

虽然聚焦环对半导体晶片边缘区域的处理效果有所改善，但在对半导体晶片W进行等离子体处理的过程中，半导体晶片W背面的边缘区域常常会沉积聚合物(如氟化聚合物)等副产物。聚合物通常是由先前暴露于刻蚀化学物质的光刻胶材料或者碳氟化合物刻蚀处理过程中形成的聚合物副产物组成。通常，氟化聚合物是一种具有化学式C_xH_yF_z的物质，其中x、z是大于0的整数，而y是大于或等于0的整数。例如，常见的氟化聚合物有CH₄、C₂H₆、CH₂F₂、C₄H₈、C₅H₈等。等离子体处理之后背面沉积有聚合物的半导体晶片会被转移以对其进行下一步半导体加工。聚合物会在半导体晶片传输过程中对用于传输的机械手、传输腔室、放置半导体晶片的盒子造成一定的污染。如果不及时清除这些传输装置中的聚合物，会对后续流程造成污染。因此，有效改善半导体晶片背面的污染成为一个亟待解决的问题。

针对上述半导体晶片背面污染的问题，现有技术提出了另一种等离子体处理装置，如图2所示，该等离子体处理装置包括置于等离子体处理腔室(未图示)中的基座1。基座1上设置有静电吸盘(Electrostatic Chuck，ESC)2，静电吸盘2用于吸附半导体晶片W，以便对它进行等离子体处理(刻蚀或沉积)，为了避免在对半导体晶片W进行等离子体处理的过程中等离子体会对静电吸盘2造成损伤，静电吸盘2的承载面尺寸小于半导体晶片W尺寸。基座1上设置有环形物4，环形物4环绕在静电吸盘2的周围且位于半导体晶片W下方。基座1上还设置有聚焦环3，且聚焦环3环绕在环形物4的周围。

虽然等离子体处理装置中增设的环形物4对半导体晶片背面的污染问题有所改善，但对等离子体处理后的半导体晶片W进行检测发现，半导体晶片W背面依然会沉积聚合物，另外，半导体晶片W中的刻蚀断面不是竖直的，即半导体晶片W的实际刻蚀形貌与目标刻蚀形貌具有偏差，这样会对集成电路的性能造成影响。显然，这是等离子体技术中不希望出现的。

发明内容

本发明要解决的问题是：利用现有等离子体装置对半导体晶片进行等离子体处理时，不能有效改善半导体晶片背面污染的问题，另外，半导体晶片不能获得竖直的刻蚀断面，影响集成电路的性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种等离子体处理装置，其包括：

处理腔室；

设置在所述处理腔室内的基座；

设置在所述基座上方的适于吸附半导体晶片的静电吸盘；

设置在所述基座上并环绕所述静电吸盘的聚焦环组件，其包括呈环形的第一聚焦环、第二聚焦环，所述第一聚焦环内设有凹槽，所述第二聚焦环位于所述凹槽内，所述聚焦环组件的一部分位于半导体晶片下方，另一部分环绕在半导体晶片的周围，所述第二聚焦环的内径小于或等于半导体晶片的直径，所述第二聚焦环的外径大于半导体晶片的直径，使所述第二聚焦环位于半导体晶片下方。

可选的，所述第二聚焦环的材料全部为石英，或者第二聚焦环的表面材料为石英。

可选的，所述等离子体处理装置还包括耦合环，所述耦合环设置在所述基座上并环绕在基座的周围，所述聚焦环组件位于所述耦合环上。