一种等离子体处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种应用于等离子体处理装置的边缘补偿环。
【背景技术】
[0002]用于集成电路的制造的半导体处理工艺包括化学气相沉积工艺、和等离子体刻蚀工艺等，典型的如硅或绝缘材料氧化硅的刻蚀需要用到等离子刻蚀设备。如图1所示的等离子刻蚀设备，等离子刻蚀设备包括一个反应腔1，反应腔底部包括基座33，基座上连接有射频电源。基座上设置有静电夹盘34用于固定静电夹盘上方放置的待处理基片30。静电夹盘外围还包括一个均匀调节环36，通过对调节环材料、形状甚至厚度的设计可以改善基片30边缘区域相对中性区域的处理均匀性。反应腔内与基片相对的顶部包括一个气体分布装置如气体喷淋头40，气体喷淋头连接到一个外部气源50。在等离子刻蚀中调节环的设计对基片处理效果起非常重要的作用，比如调节环材料选择不同，特别是导电特性的不同会导致馈入基座33中的射频功率分配到基片中心区域和边缘区域的比例不同，进一步的等离子分布也会不同；
[0003]由于基片边缘位置处，空间结构的原因，基片边缘与调节环之间存在间隙，基座33和调节环36之间存在射频电场强度和温度也会不同。在静电夹盘34上表面与基片30下表面之间存在流动的冷却气体如氦气，所以基片30的具有稳定且合适的温度。静电夹盘34外围由调节环36围绕，36受上方等离子体产生的热量影响会上升到较高温度，这一较高温度会造成化学反应速率的突变，也会造成反应产物如聚合物在基片边缘区域聚集。同时由于现有技术中射频电场只通过基座33通入反应腔，所以调节环36对应边缘区域电场强度要低于中心反应区域，所以边缘区域等离子浓度较低，而且等离子体形成的鞘层也较薄所以也会带来在整个基片表面上等离子处理效果的不均匀。所以业界需要一种新的设计，该设计能够在基片边缘区域获得与中心区域相同的处理效果，同时能够有效控制边缘区域的其温度。
【发明内容】
[0004]本发明解决的问题是提供一种等离子处理装置，能够补尝基片边缘区域的等离子浓度和鞘层厚度不均，同时还能调节环绕在基片外围的调节环的温度为解决上述问题，发明人提供了一种等离子体处理装置，包括:
[0005]反应腔，反应腔内包括一个基座，基座上设置有静电夹盘，待处理基片设置在所述静电夹盘上；一调节环围绕在所述静电夹盘外围，一个边缘补偿环围绕在所述基座或静电夹盘的外围，且位于调节环下方，其特征在于:所述边缘补偿环内埋设有电极，一个功率分配电路通过第一、第二输入端接收第一和第二射频电源并通过第一输出端输出所述第一和第二射频电源到所述基座，同时通过第二输出端输出第一或第二射频电源到所述边缘补偿环内的电极，所述功率分配电路还包括一个第三输入端接收第一直流电压源，并通过所述第二输出端输出所述直流电压到所述边缘补偿环内的电极。
[0006]其中功率分配电路包括第四输入端接收第二直流电压源并通过第一输出端输出所述第二直流电压，所述第一和第二直流电压可以分别实现对调节环和待处理基片的静电夹持。
[0007]边缘补偿环中包括冷却气体通道，将冷却气体通入边缘补偿环与调节环之间的接触面，以进一步改善调节环与边缘补偿环之间的热量传输。
[0008]所述功率分配电路包括多个匹配电路实现所述第一、第二射频电源与反应腔阻抗的匹配。所述第二输出端与第一输入端之间还包括一个切换电路，使第一射频电源选择性的通过一个电感连接到第二输出端。
[0009]边缘补偿环设置在所述基座向外延伸部上，或者所述边缘补偿环固定在绝缘材料环(52)上，所述绝缘材料环(52)固定到基座向外延伸部上。边缘补偿环外侧还可以依次设置包括绝缘环和导电屏蔽层。所述边缘补偿环包括下方的垂直侧壁和上方的圆环状平板，所述埋设电极从圆环状平板外侧向内侧延伸，所述调节环位于圆环状平板上。
[0010]所述边缘补偿环由氧化铝制成，在实现绝缘的同时具有较好的导热性能，实现对调节环更好的温度控制。
【附图说明】
[0011]图1是现有技术半导体处理装置的结构示意图；
[0012]图2a是具有本发明边缘补偿环第一实施例的基座结构图；
[0013]图2b是具有本发明边缘补偿环第二实施例基座结构图；
[0014]图3是本发明给基座和边缘补偿环供应射频和直流电源的电路结构图；
[0015]图4是应用本发明后等离子浓度分布图。
【具体实施方式】
[0016]请参考图2a，2b理解本发明方案，图2a所示为图1中基座33的放大结构图。本发明基座33内包括多个冷却液管道以维持基座的温度，基座33与图3所示的电路中的A输出端相连接。基座33顶部防置有静电夹盘34，待处理基片30固定在静电夹盘34上方。一个调节环36围绕在静电夹盘外周围，并且与静电夹盘34和基片之间存在间隙。该调节环36的材料可以是石英或者硅、碳化硅、氧化铝等，其形状与材料的选择以获得更均一的电场分布为目的，可以根据不同的应用场合具有不同的设计。调节环36通过一个边缘补偿环32放置在基座33的延展部上。围绕在基座33和聚焦环外侧的还包括绝缘材料制成的绝缘环38，绝缘环38之外还包括导电屏蔽层39，通过绝缘层和导电屏蔽层能够限制射频电场只在反应区域内扩散不会扩散到基座外侧壁与反应腔内壁之间的区域。本发明边缘补偿环32可以有陶瓷材料制成，典型的如氧化铝。边缘补偿环32内部还包括一个电极321，该电极321与图3所示的电路中的B输出端相连接。
[0017]如图3所示为本发明可选的电源供应电路结构图，本发明电源供应电路包括第一射频电源如图中RFl通过第一匹配电路Ml和一个隔离电路20输出射频功率到A输出端。第一匹配电路Ml包括一个可变电容Cvl与固定电容Cl，以及一个电感LI，通过调节可变电容Cvl使得射频电源RFl输出的射频功率尽可能多的输出到反应腔内的A或B输出端。本发明还包括第二射频电源RF2通过匹配电路M2连接到A输出端。第二匹配电路M2包括一个第二可变电容Cv2和互相串联的第二电感L2第二电容C2，第二匹配电路M2与第一匹配电路具有相类似的功能，只不过调节的是第二射频电源的匹配阻抗。隔离电路20包括一个第三电感L3和第三电容C3，通过隔离电路可以防止第二射频电源RF2的输出功率反向流入第一射频电源中造成过热烧毁电源。一个第一直流电源DCl通过一个射频滤波电路(RFfilter)连接到A输出端。第一射频电源RFl还通过一个分配电容Ca连接到输出端B，通过调节可变的分配电容可以分配输出到A和B之间的射频功率比例。第一射频电源RFl和B输出端之间还包括电感L4和切换电路S0，切换电路SO可以使L4的输出端选择性的连接到输出端B和Lp之一，切换到LP时可以使输出到B的射频电场相位与RFl输出的不同，实现输出到A端和B端之间的射频电场相位调节。电感L4的输入端还通过一个射频滤波电路连接到第二直流电源DC2。其中第一直流电源DCl能够提供高达几百甚至上千伏特的直流电压使得静电夹盘34内的电极能够在基片上感应出电荷，基片被静电吸力牢固吸附在静电夹盘上。第二直流电源DC2提供相似幅度的直流电压，使得边缘补偿环32内的电极321产生足够的直流电压，调节环36被牢固的吸附在边缘补偿环32上。
[0018]本发明电源供应电路中第一射频