[发明专利]基座、基座偏压的调整方法和等离子体发生装置

说明书

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及基座、基座偏压的调整方法和等离子体发生装置。该基座包括金属盘，该金属盘包括互相绝缘设置的至少两个子盘，每一子盘均与射频源和偏压电源连接，基座还设置有偏压电源的调整电路，所有子盘均与调整电路连接，调整电路用于：以所有子盘中绝对值最小的偏压电源的直流偏压值为基准电压值，将施加至其他子盘的偏压电源的直流偏压值调节至与基准电压值相比在一设定范围内。其通过对基座上的电场分布进行调整，即通过自动检测并比较偏压电源的直流偏压值来调整各子盘所施加偏压电源的直流偏压值的大小，对基座上的偏压电源分区进行自动调整，从而实现整个基座区域刻蚀的均匀性调整，改善对晶圆刻蚀的均匀性。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种基座、基座偏压的调整方法和等离子体发生装置。

背景技术

在半导体制造工艺中，电感耦合等离子体发生装置(ICP)可以在较低工作气压下获得高密度的等离子体，而且结构简单、造价低，同时可以对产生等离子体的射频源(决定等离子体密度)与基座射频源(决定入射到晶圆上的粒子能量)独立控制，因此广泛应用于等离子体刻蚀(IC)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、微电子机械系统(MEMS)和发光二极管(LED)等工艺中。

在气相沉积工艺中的电感耦合等离子体发生装置，作为预清洗(Preclean)腔室，刻蚀速率和均匀性是其重要的技术指标，通常采用SiO₂晶圆(Wafer)作为标定对象。在实际应用中，刻蚀速率控制是较易实现的，而刻蚀均匀性的影响因素则很多，比如反应腔体的形状、上下电极的功率配比、气体流场分布、基座上的电场分布等等，是考察设备性能的重要参数。

如图1所示，基座的金属盘11(Top Plate)为梯形凹面，凹面深度主要取决于待处理的晶圆13的径向刻蚀速率的分布。为了保证刻蚀速率勿下降过多，对刻蚀速率进行调节的一种方式为：对下电极的射频耦合效率进行控制，包括对梯形深度取值范围进行控制以及在凹面处喷涂绝缘层12。待处理的晶圆13放在绝缘层12上，利用金属盘11与晶圆13之间的绝缘层12，增加了中心区域的阻抗，从而降低了中心区域的射频耦合效率，达到降低中心区域刻蚀速率的目的。同时，未被绝缘层12覆盖的区域由于电场较强，有利于提高离子的轰击能量，从而提高刻蚀速率，最终实现晶圆13刻蚀均匀性的改善。

然而，针对不同的工艺，金属盘上凹面的尺寸是不一样的，采用上述实现刻蚀均匀性的控制方式，势必导致需要多种金属盘而造成研发成本的增加和加工周期的增长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中上述不足，提供一种基座、基座偏压的调整方法和等离子体发生装置，可以针对不同的工艺需要自动调整基座偏压的大小，改善对晶圆刻蚀的均匀性。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该基座，包括金属盘，其中，所述金属盘包括互相绝缘设置的至少两个子盘，每一所述子盘均与射频源和偏压电源连接，所述基座还设置有所述偏压电源的调整电路，所有所述子盘均与所述调整电路连接，所述调整电路用于：以所有所述子盘中绝对值最小的所述子盘的所述偏压电源的直流偏压值为基准电压值，将施加至其他所述子盘的所述偏压电源的直流偏压值调节至与所述基准电压值相比在一设定范围内。

优选的是，所述调整电路包括偏压检测模块、控制模块、补偿模块和保护模块，其中：

所述偏压检测模块，其数量与所述子盘的数量相同，每一所述偏压检测模块与一所述子盘连接，用于获取每一所述子盘的所述偏压电源的直流偏压值，并将所述偏压电源的直流偏压值传送至所述控制模块；

所述控制模块，用于对所有所述子盘的所述偏压电源的直流偏压值进行比较，计算绝对值最小的所述偏压电源的直流偏压值与其他直流偏压值之间的压差；

所述补偿模块，用于根据所述压差，生成对应的直流补偿偏压；