CN110416052A - 具有共振电路的晶圆支撑座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆支撑座，包含：多个电极及多个共振电路电性耦接至各自的电极，每一共振电路配置成至少根据连接电极的一讯号调整一阻抗，藉此于一处理期间改变该电极对应的等离子体分布。

Description

具有共振电路的晶圆支撑座
技术领域
本发明是关于制造半导体结构的晶圆支撑座，尤其是适用于等离子体处理的晶圆支撑座，其一般装配有射频电路的部分组件。
背景技术
等离子体处理被使用于如集成电路、光罩、等离子体显示及太阳能科技的制造。在集成电路的制造中，晶圆由等离子体腔体处理，例如蚀刻、化学气相沉积PECVD或物理气相沉积PEPVD。针对尺寸更微小的集成电路而言，处理参数的控制需要更精确，像是等离子体能量频谱、等离子体能量径向分布、等离子体密度及等离子体密度径向分布。尤其是等离子体密度，其决定了晶圆表面的沉积率和蚀刻率。而等离子体密度径向分布和等离子体能量径向分布更影响沉积和蚀刻的均匀性。已知的半导体处理装置提供有一上电极和一下电极，其可在两者之间产生等离子体。然而，已知的配置仍不容易达到这些精确的控制，甚至限制了等离子体调整的自由度。
因此，有必要发展一种半导体处理装置或者射频组件，可提供不同的射频控制策略，以满足工艺设计的自由度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆支撑座，包含：一盘体；一第一电极及一第二电极，嵌入于该盘体，其中该第一电极位于该盘体的一内径范围，该第二电极位于相对于该盘体的内径范围的一外径范围；及一第一共振电路及一第二共振电路，分别电性耦接至该第一电极及该第二电极，其中该第一共振电路配置成至少根据该第一电极的一讯号调整一第一阻抗，该第二共振电路配置成至少根据该第二电极的一讯号调整一第二阻抗。
在一具体实施例中，该盘体具有一晶圆承载面，该第一电极与该晶圆承载面之间的一距离小于该第二电极与该晶圆承载面之间的一距离。
在一具体实施例中，该盘体具有十个电极，包含该第一电极和该第二电极。
在一具体实施例中，晶圆支撑座更包含一电源供应，电性耦接至该第一电极并配置成供应用于静电吸附的一讯号至该第一电极。
在一具体实施例中，晶圆支撑座，更包含一射频阻挡电路，电性连接于该第一电极和该电源供应之间，并配置成抑制与该第一电极有关的射频讯号传递至该电源供应。
在一具体实施例中，该第一共振电路包含一可变电容、一第一电感及一第二电感，其中该可变电容的一上游端电性耦接该第一电极，该可变电容的一下游端电性连接该第一电感的一上游端，该第二电感与串联的该可变电容和该第一电感并联。
在一具体实施例中，该第二共振电路包含一可变电容、一第一电感及一第二电感，其中该可变电容的一上游端电性耦接该第一电极，该可变电容的一下游端电性连接该第一电感的一上游端，该第二电感与串联的该可变电容和该第一电感并联。
在一具体实施例中，该可变电容配置成根据输入该第一电极或该第二电极的讯号调整，以改变该第一阻抗或该第二阻抗。
在一具体实施例中，该射频阻挡电路包含一第一电容、一第二电容和一电感，该第一电容的一上游端电性耦接该第一电极，该第一电容的一下游端电性连接该第二电容的一上游端，该第一电容的一下游端电性连接该电感的一上游端。
本发明的另一目的在于提供一种半导体处理装置，用于半导体制造的射频处理，装置包含：一腔体；一喷淋组件，位于该腔体的一顶部且具有一电极；一射频产生器及一匹配器，电性耦接至该喷淋组件；及所述之晶圆支撑座，位于该喷淋组件的下方。
在以下本发明的说明书以及藉由本发明原理所例示的图式当中，将更详细呈现本发明的这些与其他特色和优点。
附图说明
参照下列图式与说明，可更进一步理解本发明。非限制性与非穷举性实例系参照下列图式而描述。在图式中的构件并非必须为实际尺寸；重点在于说明结构及原理。
图1显示本发明晶圆支撑座及其电路连接示意图。
图2例示本发明晶圆支撑座的一电极安排。
【符号说明】
10 半导体处理装置 200 第一共振电路
100 晶圆支撑座 200a 可变电容
101 腔体 200b 第一电感
102 喷淋组件 200c 第二电感
103 射频产生器 201 电源供应
104 匹配器 202 第二共振电路
105 第一电极 202a 可变电容
106 第二电极 202b 第一电感
107 外加热器 202c 第二电感
108 内加热器 203 电容
W 晶圆 204 射频阻挡电路
S1 讯号 205 控制器
S2 讯号 206 低通滤波器
S3 启闭讯号 207 射频接地电路
401 第一电极 208 交流讯号产生器
402 第二电极 209 固态继电器
403 第三电极
具体实施方式
底下将参考图式更完整说明本发明，并且藉由例示显示特定范例具体实施例。不过，本主张主题可具体实施于许多不同形式，因此所涵盖或申请主张主题的建构并不受限于本说明书所揭示的任何范例具体实施例；范例具体实施例仅为例示。同样，本发明在于提供合理宽阔的范畴给所申请或涵盖之主张主题。除此之外，例如主张主题可具体实施为方法、装置或***。因此，具体实施例可采用例如硬件、软件、韧体或这些的任意组合(已知并非软件)之形式。
本说明书内使用的词汇「在一实施例」并不必要参照相同具体实施例，且本说明书内使用的「在其他(一些/某些)实施例」并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。
图1显示一半导体处理装置10及包含于其中的本发明晶圆支撑座100示意图。特别地，所述半导体处理装置10为用于制造半导体的射频处理装置，其具有射频组件。所述射频组件包含了位于半导体处理装置10的一腔体101顶部喷淋组件102的一上电极(未显示)和晶圆支撑座100的多个下电极以及射频产生器103和匹配器104的组合。其中，射频产生器103和匹配器104电性耦接至喷淋组件102的上电极，以提供射频讯号。所述下电极则经由各别的下游电路接地，其电路细节说明如后。在其他可能的实施例中，所述电极的下游端可额外地电性连接至各别的反馈电路，其配置成将下电极的射频讯号反馈给射频产生器103或匹配器104，以满足各种射频讯号的调整。
尽管未具体各个细节，一般而言，典型的腔体101具有一腔室，其由一顶部、一底部及一壁部所定义。顶部通常具有复杂的进气歧管、气体分配气、气体通道及喷淋头。在典型的配置中，上电极包含在喷淋头的结构中。腔体101的顶部或喷淋头电性耦接至射频产生器103和匹配器104使上电极接收来自射频源的讯号。
本发明晶圆支撑座100典型地与腔体101的底部连接，使一晶圆W可被支撑在腔室中的一高度。一等离子体区域可被形成在包含上电极的喷淋组件102与包含下电极的晶圆支撑座100之间。
虽然未显示，在一实施例中，射频产生器103可包含一低频射频源、一射频高频源或两者的组合，而匹配器104中的匹配器可包含低频专用的匹配网络、高频专用的匹配网络或两者的组合。所述匹配网络包含一或多个电容器、电感器及一些电子组件，其详细组成不在此赘述。依据不同处理，选择低频或高频射频操作为已知的，亦不在此赘述。在已知的手段中，射频产生器103及/或匹配器104配置成根据某些与射频有关的回馈讯号据此调整所述低频或高频射频源的输出频率及/或所述匹配网络中的可变组件，例如可变电容。
如同已知的配置，本发明晶圆支撑座100也具有一盘体未标号，其具有面对于喷淋组件102的一晶圆承载面，用于承载和将一待处理晶圆W暴露于腔体的处理区域中。本发明盘体具有复数个下电极，用于接收来自上游的射频讯号。在一实施例中，所述下电极包含一第一电极105及一第二电极106。如图1所示，第一电极105的位置略高于第二电极106的位置。意即，第一电极105与晶圆承载面之间的距离小于第二电极106与晶圆承载面之间的距离。
此外，第一电极105位于盘体的一内径范围，而第二电极106相对地位于盘体的一外径范围。在一实施例中，第一电极105可配置成具有一圆型面积的电极，第二电极106可配置成具有一环型面积的电极。据此，第一电极105至少涵盖晶圆(W)的中央部分，而第二电极106则涵盖晶圆的(W)的周围部分。第一电极105除了接收射频讯号，还可配置成作为静电吸附器以将晶圆(W)定位于承载面上。在一具体实施例中，环型第二电极106的内径大于晶圆(W)的外径。
盘体还可包含一或多个加热器，包含针对晶圆中央部分的一内加热器107及针对晶圆***的一外加热器108。内加热器107和外加热器108根据一控制器相互配合，以实现弹性的盘面温度控制。
第一电极105和第二电极106经由包含于支撑座中的金属棒或缆线各自电性耦接至接地端的电路。如图1所示，第一电极105电性至少耦接至一第一共振电路200及用于所述静电吸附的一电源供应201，第二电极106则电性耦接至一第二共振电路202。在其他实施例中，第二共振电路202可被省略，第二电极106直接接地而成为接地电极。
第一共振电路200和第二共振电路202分别配置成根据自第一电极105和第二电极106接收的讯号改变一第一阻抗及一第二阻抗，藉此调节靠近所述晶圆承载面附近的等离子体分布情形。在一实施例中，第一共振电路200经由一电容203电性耦接第一电极105。第一共振电路200可包含至少一可变电子组件。例如，在一实施例中，第一共振电路200具有一可变电容200a、一第一电感200b和一第二电感200c。可变电容200a的一上游端电性连接至电容203，可变电容200a的一下游端电性连接至第一电感200b的一上游端。因此，可变电容200a和第一电感200b为串联连接。第二电感200c与串联的可变电容200a和第一电感200b并联连接，且第一电感200b和第二电感200c的一下游端接地。可变电容200a配置成根据第一共振电路200接收的一讯号S1，藉此改变第一共振电路200的阻抗，从而调节第一电极105所对应的等离子体分布情形，即靠近晶圆中央的区域。所述讯号S1与第一电极105接收的射频功率有关。

Claims (11)

1.一种晶圆支撑座，其特征在于，包含：
一盘体；
一第一电极及一第二电极，嵌入于该盘体，其中该第一电极位于该盘体的一内径范围，该第二电极位于相对于该盘体的内径范围的一外径范围；及
一第一共振电路及一第二共振电路，分别电性耦接至该第一电极及该第二电极，其中该第一共振电路配置成至少根据该第一电极的一讯号调整一第一阻抗，该第二共振电路配置成至少根据该第二电极的一讯号调整一第二阻抗。
2.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该盘体具有一晶圆承载面，该第一电极与该晶圆承载面之间的一距离小于该第二电极与该晶圆承载面之间的一距离。
3.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该盘体具有十个电极，包含该第一电极和该第二电极。
4.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，更包含一电源供应，电性耦接至该第一电极并配置成供应用于静电吸附的一讯号至该第一电极。
5.如权利要求4所述的晶圆支撑座，其特征在于，更包含一射频阻挡电路，电性连接于该第一电极和该电源供应之间，并配置成抑制与该第一电极有关的射频讯号传递至该电源供应。
6.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该第一共振电路包含一可变电容、一第一电感及一第二电感，其中该可变电容的一上游端电性耦接该第一电极，该可变电容的一下游端电性连接该第一电感的一上游端，该第二电感与串联的该可变电容和该第一电感并联。
7.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该第二共振电路包含一可变电容、一第一电感及一第二电感，其中该可变电容的一上游端电性耦接该第一电极，该可变电容的一下游端电性连接该第一电感的一上游端，该第二电感与串联的该可变电容和该第一电感并联。
8.如权利要求7或8所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该可变电容配置成根据输入该第一电极或该第二电极的讯号调整，以改变该第一阻抗或该第二阻抗。
9.如权利要求5所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该射频阻挡电路包含一第一电容、一第二电容和一电感，该第一电容的一上游端电性耦接该第一电极，该第一电容的一下游端电性连接该第二电容的一上游端，该第一电容的一下游端电性连接该电感的一上游端。
10.如权利要求1所述的晶圆支撑座，其特征在于，其中该第二电极为一环型电极，该第二电极的一内径大于晶圆的一外径。
11.一种半导体处理装置，用于半导体制造的射频处理，其特征在于，包含：
一腔体；
一喷淋组件，位于该腔体的一顶部且具有一电极；
一射频产生器及一匹配器，电性耦接至该喷淋组件；及如权利要求1所述的晶圆支撑座，位于该喷淋组件的下方。
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