专利名称：等离子体处理腔室及电极的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体加工处理设备，更具体地说，涉及一种用于等离子体处理腔室的电极。
背景技术：
等离子体处理工艺多用于加工半导体衬底、显示平板。在制造这些产品的过程中，可以采用多个沉积和/或刻蚀步骤，在刻蚀过程中，材料被有选择地从衬底表面上的预定区域清除，从而形成通路、触点或沟槽等。等离子体处理工艺是在处理腔室中进行，处理腔室底部和顶部分别设置有下电极和上电极，其中一个电极连接一射频电源，另一电极接地，从而在上、下电极之间形成射频电场，向处理腔室中导入由多种原料气体混合成的反应气体后，反应气体在射频电场的作用下产生等离子体，等离子体与衬底进行刻蚀反应。通常情况下，处理腔室中的射频电场处于不均匀分布的状态，相应地，等离子体也处于不均匀分布的状态，从而导致衬底中心区域和边缘区域的反应程度不同，甚至于衬底边缘通常被丢弃、不用作制造芯片。射频电场是通过从上、下电极馈入射频电源而形成的，当向电极馈入不同相位的射频电源信号时，处理腔室中的等离子体分布的均匀程度会有改善；即使如此，采用常规的圆盘状的电极结构，衬底边缘部分的等离子体分布仍难以得到明显改善，因此，业界期望获得一种可以使处理腔室中射频电场均匀分布，进而使等离子体均匀分布的电极结构。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于等离子体处理腔室的电极，其可使处理腔室中等离子体分布更加均匀。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:一种用于等离子体处理腔室的电极，用于向等离子体处理腔室施加射频电场，其包括:第一连接部，第一连接部连接第一射频电源；第二连接部，第二连接部连接第二射频电源，第二射频电源与第一射频电源的信号频率相同；以及多个枝部，枝部均匀分布于第一连接部和第二连接部之间，其一端连接第一连接部，另一端连接第二连接部；其中，第一连接部、第二连接部与枝部呈片状。优选地，第一连接部、第二连接部为宽度均匀、呈圆弧形的薄片，且相互对称，枝部为宽度均匀的条形薄片，各薄片厚度均匀。优选地，其包括如下结构中的至少一种:第一连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接第一射频电源；第二连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接第二射频电源。优选地，第一连接部为宽度均匀的圆环形薄片、第二连接部为圆形薄片，圆环形薄片和圆形薄片具有共同的圆心，第一连接部的外圆直径远大于第二连接部的圆直径，枝部为沿圆环径向设置、宽度均匀的条形薄片，各薄片厚度均匀。优选地，第一连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接第一射频电源，第二连接部通过一个信号接入点连接第二射频电源。优选地，第一射频电源与第二射频电源的信号相位差大于等于-90度，小于等于90度。优选地，第一、第二射频电源信号为相位可调的信号。本实用新型提供的电极，使处理腔室中射频电场均匀分布，进而使等离子体均匀分布，从而衬底各区域与等离子体的反应程度接近，有利于提升产品良率；且结构简单、实施便利。本实用新型还公开了一种等离子体处理腔室，包括上述的电极，该电极设置于等离子体处理腔室中，用于向其施加射频电场。
图1示出本实用新型第一实施例的电极结构示意图；图2示出本实用新型第二实施例的电极结构示意图；图3示出本实用新型第一实施例优选情况下的第一射频电源与第二射频电源的信号波形。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。需要说明的是，根据本实用新型的任一实施例，电极用于等离子体刻蚀工艺所用的处理腔室中，用于外接射频电源，射频电源为交流电源，向处理腔室施加射频电场，以作用于反应气体而产生等离子体。如图1所示，本实用新型第一实施例的电极包括第一连接部101、第二连接部102和多个枝部103，其中，第一连接部101外接第一射频电源，第二连接部102外接第二射频电源，第一射频电源与第二射频电源频率相同，以向处理腔室中施加同频率的射频电场。具体地，第一连接部101、第二连接部102均为宽度及厚度均匀的圆弧形薄片，枝部103为宽度及厚度均匀的条形薄片，组合起来成为片状的电极。第一连接部101、第二连接部102关于处理腔室的一径向轴线相互对称，分别设置于处理腔室的两端。枝部103分为多个，均匀分布于第一连接部101、第二连接部102之间，每个枝部103 —端连接第一连接部101，另一端连接第二连接部102。进一步地，第一连接部101、第二连接部102的圆弧直径可以是400_450mm，例如430mm,宽度可以是2_8mm,例如5mm,枝部103的宽度可以是2_8mm,例如5mm ;圆弧形薄片和条形薄片的厚度可以为2-8mm。第一连接部101可通过一个信号接入点连接第一射频电源，第二连接部102可通过一个信号接入点连接第二射频电源。进一步地，第一连接部101上可均匀分布多个信号接入点，分别连接第一射频电源，即第一射频电源以多个接入端同时馈入第一连接部101，以便于使处理腔室中射频电场均匀分布。同理，第二连接部102上也可均匀分布多个信号接入点，分别连接第二射频电源。例如，第一射频电源、第二射频电源的接入端可为2路、4路、6路、8路等。进一步地，第一射频电源信号与第二射频电源信号具有相位差，相位差可以为-90度到90度之间的任何数值，以根据需要改善处理腔室中射频电场的分布。进一步地，第一、第二射频电源信号为相位可调的信号，从而使第一射频电源与第二射频电源的信号相位差可调。图3示出第一射频电源的信号波形X和第二射频电源的信号波形Y，优选情况下，第一射频电源与第二射频电源的信号相位差可以在一个时间段A内为0度,下一个时间段B内变为90度，再下一个时间段C内变为-90度，随后，以循环的方式继续在0度、90度、-90度之间变化。这种不断变化的相位差有利于进一步改善处理腔室中射频电场的分布。其中，第一射频电源、第二射频电源的信号频率可以为2MHZ、13.56MHZ、60MHZ、120MHZ 等。第一射频电源、第二射频电源的功率不高于11KW。进一步地，本实施例中的电极为处理腔室中的上电极，该电极结构应用于相位调制等离子体处理腔室中。这种电极结构会使处理腔室中的射频电场更加均匀地分布，从而使等离子体均匀分布于处理腔室中，以使衬底各区域与等离子体的反应程度一致，提升产品良率。如图2所示，本实用新型第二实施例的电极包括第一连接部101、第二连接部102和多个枝部103，其中，第一连接部101外接第一射频电源，第二连接部102外接第二射频电源，第一射频电源与第二射频电源频率相同，以向处理腔室中施加同频率的射频电场。具体地，第一连接部101为宽度、厚度均匀的圆环形薄片，第二连接部102为厚度均匀的圆形薄片，枝部103为宽度均匀的条形薄片，组合起来成为片状的电极。第一连接部101、第二连接部102的薄片具有共同的圆心，第一连接部101的外圆直径远大于第二连接部102的圆直径。枝部103分为多个，沿第一连接部圆环的径向设置并均匀分布，其一端连接第一连接部101，另一端连接第二连接部102。进一步地，第一连接部101的外圆直径可以是400-450mm，例如430mm，第二连接部102的圆直径可以是8-20mm,例如15mm,第一连接部101圆环形薄片的宽度可以是
例如2.5mm,枝部103的宽度可以是例如2.5mm ;圆环形薄片和圆形薄片的厚度可以为 2_8mm。枝部可以是18条，相互之间的径向夹角为20度；枝部也可以是12、16、20或24条等，枝部数量与相互之间的径向夹角的乘积为360度。进一步地，第一连接部101上均匀分布多个信号接入点，分别连接第一射频电源，即第一射频电源以多个接入端同时馈入第一连接部101，以使处理腔室中射频电场均匀分布。例如，共有6个信号接入点，均匀分布于第一连接部101的圆环上，相互之间径向夹角为60度。第一射频电源的信号接入端也可为2路、4路、8路、16路等。第二连接部102通过一个信号接入点连接第二射频电源。进一步地，第一射频电源信号与第二射频电源信号具有一相位差，为-90度到90度之间的任一数值，以进一步改善射频电场的分布。进一步地，第一、第二射频电源信号为相位可调的信号，从而使第一射频电源与第二射频电源的信号相位差可调。优选情况下，第一射频电源与第二射频电源的信号相位差在0度、90度和-90度之间交替循环变化。其中，第一射频电源、第二射频电源的信号频率可以为2MHZ、13.56MHZ、60MHZ、120MHZ 等。第一射频电源、第二射频电源的功率不高于11KW。进一步地，本实施例中的电极为处理腔室中的上电极，应用于相位调制等离子体处理腔室中。可以理解，在满足使处理腔室中射频电场均匀分布的构思下，本实用新型的电极结构可以有各种变形，例如将枝部103设置为网格状等，均落入本实用新型的保护范围。本实用新型第三实施例提供一种等离子体处理腔室，包括上述第一实施例、或第二实施例或其他变形的电极，该电极设置于处理腔室中，用于向处理腔室施加射频电场。这种等离子体处理腔室，使等离子体更均匀地分布于其中，从而使衬底各区域与等离子体的反应程度一致，提升产品良率。以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种用于等离子体处理腔室的电极，用于向所述等离子体处理腔室施加射频电场，其特征在于，其包括: 第一连接部，所述第一连接部连接第一射频电源； 第二连接部，所述第二连接部连接第二射频电源，所述第二射频电源与所述第一射频电源的信号频率相同；以及 多个枝部，所述枝部均匀分布于所述第一连接部和所述第二连接部之间，其一端连接所述第一连接部，另一端连接所述第二连接部； 其中，所述第一连接部、第二连接部与所述枝部呈片状。
2.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一连接部、第二连接部为宽度均匀、呈圆弧形的薄片，且相互对称，所述枝部为宽度均匀的条形薄片，所述各薄片厚度均匀。
3.如权利要求2所述的电极，其特征在于，所述圆弧形薄片的直径为400-450mm，所述圆弧形薄片、所述条形薄片的宽度为2-8mm,厚度为2_8mm。
4.如权利要求2或3所述的电极，其特征在于，其包括如下结构中的至少一种: 所述第一连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接所述第一射频电源； 所述第二连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接所述第二射频电源。
5.如权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一连接部为宽度均匀的圆环形薄片、所述第二连接部为圆形薄片，所述圆环形薄片和所述圆形薄片具有共同的圆心，所述第一连接部的外圆直径远大于所述第二连接部的圆直径，所述枝部为沿所述圆环径向设置、宽度均匀的条形薄片，所述各薄片厚度均匀。
6.如权利要求5所述的电极，其特征在于，所述第一连接部的外圆直径为400-450mm，所述第二连接部的圆直径为8-20mm，所述第一连接部圆环形薄片的宽度为l_4mm。
7.如权利要求5或6所述的电极，其特征在于，所述第一连接部通过一个信号接入点或均匀分布的多个信号接入点连接所述第一射频电源，所述第二连接部通过一个信号接入点连接所述第二射频电源。
8.如权利要求1、2、3、5或6所述的电极，其特征在于，所述第一射频电源与所述第二射频电源的信号相位差大于等于-90度，小于等于90度。
9.如权利要求8所述的电极，其特征在于，所述第一、第二射频电源信号为相位可调的信号。
10.如权利要求8所述的电极，其特征在于，所述等离子体处理腔室为相位调制等离子体处理腔室，所述电极为其上电极。
11.一种等离子体处理腔室，包括如权利要求1、2、3、5或6所述的电极，其特征在于，所述电极设置于所述等离子体处理腔室中，用于向其施加射频电场。
专利摘要本实用新型涉及一种等离子体处理腔室及电极，该电极用于向等离子体处理腔室施加射频电场，其包括第一连接部，第一连接部连接第一射频电源；第二连接部，第二连接部连接第二射频电源，第二射频电源与第一射频电源的信号频率相同；以及多个枝部，枝部均匀分布于第一连接部和第二连接部之间，其一端连接第一连接部，另一端连接第二连接部；其中，第一连接部、第二连接部与枝部呈片状。其使处理腔室中射频电场均匀分布，进而使等离子体均匀分布，从而衬底各区域与等离子体的反应程度接近，有利于提升产品良率；且结构简单、实施便利。
文档编号H01J37/32GK203038891SQ20122072692
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者陈金元, 崔强, 高颖, 尹志尧, 杜志游 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司