[发明专利]等离子体处理装置

说明书

本发明提供了一种等离子体处理装置。所述等离子体处理装置包括：用于吸附和固定晶片的静电吸盘、设置成包围所述静电吸盘的上边缘的聚焦环、设置成封闭所述静电吸盘的侧表面的绝缘管和设置成封闭所述绝缘管的导电管。

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理装置，更具体地，涉及一种利用静电吸盘保持晶片的等离子体处理装置的聚焦环。

背景技术

通常，干法蚀刻工艺是半导体制造工艺中的一种，并且是通过在以规则的间隔间隔开的上下电极之间施加高频并注入工艺气体以产生等离子体而在晶片上形成精细图案的工艺。被配置成执行干法蚀刻工艺的等离子体干法蚀刻装置可以独立地控制离子浓度和离子能量、增加工艺余量并减少晶片损坏。

在等离子体干法蚀刻装置中，静电吸盘用于保持晶片，并且聚焦环设置在静电吸盘周围。聚焦环的一部分形成在与静电吸盘相同的高度上。因此，在其上执行蚀刻工艺的晶片被放置在静电吸盘和聚焦环上，从而使得它们彼此重叠。通常，聚焦环由硅形成，并用于将等离子体集中在晶片上或者增加下部电极的有效面积。

聚焦环设置在基板的下方和周围以将等离子体限制到与基板直接相邻和在基板上的区域，并且包括通过蚀刻气体蚀刻的硅或陶瓷材料。

当聚焦环由硅形成时，可以保护静电吸盘免受等离子体造成的腐蚀。聚焦环随着蚀刻的进行而被消耗，在蚀刻工艺期间被逐渐磨损，并在一段时间后改变晶片边缘的工艺特性。由于这个原因，需要更换聚焦环。作为消耗部件的聚焦环取决于聚焦环的更换而产生大量的成本并降低装置的利用率。因此，需要具有新结构的聚焦环来降低聚焦环的更换周期。

当聚焦环由陶瓷材料形成时，依赖于时间的蚀刻速率大于硅的蚀刻速率。聚焦环由介电材料形成并导致鞘变形，从而引起晶片外部图案的变形(或倾斜)。

发明内容

技术问题

本发明的目的是通过改变聚焦环的结构和材料来确保晶片边缘的蚀刻可靠性以及延长聚焦环的寿命。

解决问题的方案

根据本发明示例性实施方案的等离子体处理装置包括：静电吸盘，所述静电吸盘被配置成吸附和保持晶片；聚焦环，所述聚焦环设置成包围所述静电吸盘的上边缘；绝缘管，所述绝缘管设置成覆盖所述静电吸盘的侧表面；和导电管，所述导电管设置成覆盖所述绝缘管。所述聚焦环设置成在静电吸盘凹陷部、所述绝缘管的上端和所述导电管的上端上延伸，所述静电吸盘凹陷部在所述静电吸盘的边缘凹陷成环形形状。所述聚焦环包括由绝缘体形成的外环和埋在所述外环内的内部导电环。所述外环包括具有第一高度的第一外环、具有与所述第一外环相同的底表面并逐渐增加高度以具有倾斜表面的第二外环和具有与所述第二外环相同的底表面并具有第二高度的第三外环。所述内部导电环包括埋在所述第一外环内并平坦延伸的第一内部导电环、与所述第一内部导电环连续连接以倾斜延伸并埋在所述第二外环内的第二内部导电环和与所述第二内部导电环连续连接以平坦延伸并埋在所述第三外环内的第三内部导电环。所述内部导电环与施加于所述静电吸盘的RF功率电容耦合以调节与所述聚焦环接触的等离子体的鞘的电压结构。所述晶片设置成在所述第一外环的上表面上延伸。所述外环的上表面与所述内部导电环的上表面之间的距离是恒定的。

在示例性实施方案中，所述聚焦环可以进一步包括从所述外环的底表面向下突出的环形形状的聚焦环连结部。所述聚焦环连结部可以插入并固定在形成于所述绝缘管的上表面上的环形形状的凹陷部中。

在示例性实施方案中，所述外环的上表面与所述内部导电环的上表面之间的距离可以小于或等于3mm。

在示例性实施方案中，所述外环的上表面与所述内部导电环的上表面之间的距离可以小于或等于设置在所述静电吸盘中包含的RF电极上的介电材料的厚度。