[发明专利]下电极装置以及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种下电极装置以及等离子体加工设备。

背景技术

目前，等离子体加工设备已被广泛应用于半导体、太阳能电池和平板显示等的制造工艺中。等离子体加工设备针对不同的应用具有多种类型，例如，电容耦合等离子体(CCP)、电感耦合等离子体(ICP)以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型。这些类型的等离子体加工设备已被广泛应用在物理气相沉积(PVD)、等离子体刻蚀和等离子体化学气相沉积(CVD)等。

图1为现有的一种等离子体加工设备的局部剖视图。如图1所示，等离子体加工设备包括反应腔室101、下电极装置、射频电源103和匹配器102。其中，反应腔室101的腔体接地；下电极装置包括基座105，基座105设置在反应腔室101内的底部，用于承载被加工工件106；并且基座105依次与匹配器102和射频电源103电连接；在基座105的外周壁上环绕设置有绝缘环104，用于防止等离子体刻蚀基座105。在进行刻蚀或沉积等工艺的过程中，射频电源103通过基座105将能量耦合到反应腔室101中，以产生一个垂直于基座105的上表面且指向基座105的负偏压，从而吸引等离子体刻蚀置于基座105上的被加工工件106。

上述等离子体加工设备在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：在进行工艺的过程中，在基座105周围产生的电场因受到绝缘环104的影响而发生畸变，导致被加工工件106边缘区域的电场强度大于中心区域的电场强度，从而造成等离子体对被加工工件106边缘区域的轰击力度偏大、刻蚀速率偏快，进而影响整个被加工工件106的刻蚀均匀性。人们通常把上述现象称为边缘效应，该边缘效应在诸如PECVD、PVD等的各种具有电容耦合放电模式的等离子体加工设备中均有体现。

目前，通常采用改变等离子体分布的方式来改善工艺结果。例如，在反应腔室的外侧增设边磁铁，或者通过上电极装置对在反应腔室内产生的不同分布的等离子体进行中和。然而，这些方式均无法改变等离子体在不同区域内的分布，例如，无法克服等离子体在基座105的径向上分布不均的问题，从而不仅无法克服上述边缘效应，而且也无法克服等离子体在反应腔室的中心区域分布较多，而在边缘区域分布较少的问题(该问题通常在等离子体源为ICP时出现)。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种下电极装置以及等离子体加工设备，其可以调节等离子体在不同区域内的分布，从而可以克服等离子体在反应腔室的径向上分布不均的问题，进而可以提高工艺的均匀性，改善工艺结果。

为实现本发明的目的而提供一种下电极装置，包括用于承载被加工工件的承载件；所述承载件采用导电材料制作，并且所述承载件上表面的不同区域之间存在高度差。

其中，在所述承载件上表面上形成有凹部。

其中，通过调节所述凹部在承载件上表面上的位置，来调节由该凹部影响的电场区域的位置。

其中，通过调节所述凹部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凹部影响的电场区域的范围。

其中，通过调节所述凹部的底面相对于承载件上表面的深度，来调节由该凹部影响的电场强度的变化量。

优选的，所述凹部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

其中，所述凹部为一个或多个，且多个所述凹部相互嵌套。

优选的，所述下电极装置还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置在所述凹部内。

优选的，在垂直于所述承载件上表面的截面上，所述绝缘部件的投影形状与所述凹部的投影形状相适配。

优选的，所述绝缘部件所采用的材料包括陶瓷或石英。

优选的，在所述承载件上表面上形成有凸部。

其中，通过调节所述凸部在承载件上表面上的位置，来调节由该凸部影响的电场区域的位置。

其中，通过调节所述凸部在承载件上表面上的宽度，来调节由该凸部影响的电场区域的范围。

其中，通过调节所述凸部相对于承载件上表面的高度，来调节由该凸部影响的电场强度的变化量。

优选的，所述凸部采用闭合的环形结构，且以所述承载件上表面的中心为几何中心。

优选的，所述凸部为一个或多个，且多个所述凸部相互嵌套。

优选的，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为三角形、多边形、弧形或者不规则形。

优选的，所述凹部在垂直于所述承载件上表面的截面上的投影形状为矩形。