專利名稱：等離子體加工設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體加工設(shè)備和 方法。
背景技術(shù)：
薄膜沉積技術(shù)依據(jù)其反應(yīng)機制，可分為物理氣相沉積(Physical vapor deposition)和化學氣相沉積(Chemical vapor deposition)兩類?；瘜W氣相沉積是 經(jīng)由化學反應(yīng)在襯底表面生長薄膜的方法。目前應(yīng)用比較普遍的化學氣相沉 積方式包括大氣壓化學氣相沉積(Atmosphere pressure chemical vapor deposition, APCVD)、寸氐氣壓化學氣相沉積(Low pressure vapor deposition, LPCVD)和等離子體化學氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)。
等離子體化學氣相沉積能在低溫下生長出致密的、具有良好化學穩(wěn)定性 和優(yōu)良機械性能的薄膜，因而被廣泛的應(yīng)用微電子機械系統(tǒng)、集成電路、顯 示器件、太陽能電池等領(lǐng)域。目前實際生產(chǎn)中一般采用平行板電容耦合型 PECVD設(shè)備，如圖1所示，該PECVD設(shè)備包括反應(yīng)腔80，反應(yīng)腔80外 的電源10,反應(yīng)腔80內(nèi)的與電源10連接的上電極20,以及反應(yīng)腔80內(nèi)的 接地電極30。所述上電極板20中具有密布的進氣孔40,反應(yīng)腔80的下方具 有排氣口 50,待處理的襯底(圖中未標號)置于接地電極30上。
PECVD設(shè)備工作時，在適當?shù)恼婵斩认?，反?yīng)氣體從進氣孔40導入反 應(yīng)室80內(nèi)，所述反應(yīng)氣體在上電極20與接地電極30之間受電源10產(chǎn)生的 電場激勵而電離形成等離子體60，等離子體60與襯底發(fā)生復雜的物理、化學 反應(yīng)，所述反應(yīng)的生成物沉積在襯底上而形成薄膜，而反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣由排 氣口 50排出。
對于化學氣相沉積法的制備薄膜來說，薄膜的內(nèi)應(yīng)力和均勻性是檢驗工 藝質(zhì)量的重要標準。薄膜的內(nèi)應(yīng)力是薄膜沉積的過程當中，其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，分為張應(yīng)力 和壓應(yīng)力。薄膜內(nèi)應(yīng)力的存在對于不同工藝要求來說有利有弊，根據(jù)具體的 需要而定。
一方面，沉積時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對薄膜的電學性能、機械性能是不利的， 例如，對于太陽能電池器件中用作鈍化保護的氮化硅薄膜來說，當?shù)暠?膜存在一定的內(nèi)應(yīng)力時，會引起氮化硅薄膜組成的異質(zhì)結(jié)界面晶格失配，不 良的界面狀態(tài)甚至界面陷阱等缺陷，進而嚴重的影響到鈍化效果，損害器件
的性能；更有甚者，過大的張應(yīng)力將導致薄膜開裂，過大的壓應(yīng)力也使薄膜 產(chǎn)生褶鈹或剝落，均導致薄膜性能失效。但另一方面，薄膜的內(nèi)應(yīng)力也可以 被利用起來，例如，半導體晶體管就是通過覆蓋在有源區(qū)上方的薄膜的內(nèi)應(yīng) 力類型(壓應(yīng)力或張應(yīng)力)來改變有源區(qū)的晶格結(jié)構(gòu)，從而改變半導體晶體 管能帶結(jié)構(gòu)，進而提高載流子的速度?？梢姡诒∧ぶ苽涞倪^程中對內(nèi)應(yīng)力 的調(diào)控非常重要。
而薄膜的均勻性是指在整個襯底表面上沉積薄膜的厚度、成分或結(jié)構(gòu)的 一致性。通常隨著待加工的襯底面積越大，薄膜的均勻性也更差，需要相應(yīng) 增大電極板的面積來改善均勻性。
然而問題在于，薄膜的均勻性和內(nèi)應(yīng)力通常是相互關(guān)聯(lián)的，例如，均勻 性較差的薄膜往往內(nèi)應(yīng)力也較大，而目前的化學氣相沉積采用的等離子體加 工設(shè)備不僅對薄膜內(nèi)應(yīng)力的調(diào)節(jié)非常有限，通常僅能通過調(diào)整常規(guī)的沉積溫 度、壓力、功率等工藝參數(shù)來獲得期望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，而且并不能兼顧薄膜 沉積的均勻性的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種等離子體加工設(shè)備，通過調(diào)制等離子體能 夠兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性的改善。
本發(fā)明解決的另 一 問題是提供一種等離子體加工方法，通過調(diào)制等離子 體能夠兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性的改善。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種等離子體加工設(shè)備，包括相對設(shè)置 的第 一 電極板和第二電極板，以及與所述第 一電極板連接的電源裝置；所述第一電極板包括至少兩個子電極板，所述電源裝置包括至少兩個子 電源連4妄。
所述至少兩個子電極板位于同一個平面內(nèi)。
所述至少兩個子電極板在平行于所述第二電極板的平面內(nèi)并列分布、中 心對稱分布、軸對稱分布、或同心嵌套式分布。
所述至少兩個子電才及板的形狀可以相同也可以不同，所述子電核j反為矩 形、正方形、圓形或橢圓形。
所述至少兩個子電極板上具有通孔，每個電極板上的通孔的大小、形狀 或分布密度相同或不同。
頻電源、^f氐頻電源或高頻電源。
所述等離子體加工設(shè)備還包括第一開關(guān)部件和第二開關(guān)部件，所述子電
接，所述各個子電極板之間通過第二開關(guān)部件連接。
所述等離子體加工設(shè)備具有至少兩個分別獨立控制的氣體輸入通路，所 述至少兩個子電極板分別連接所述各個氣體輸入通路。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種等離子體加工的方法，包括
步驟A:獲得第一等離子體，利用所述第一等離子體對襯底進行第一加 工工藝，
步驟B:獲得第二等離子體，利用所述第二等離子體對第一等離子體加工 后的襯底進行第二加工工藝；其中，
所述第 一等離子體和第二等離子體具有不同的激勵頻率和分布區(qū)域。
所述方法還包括步驟C:進行步驟A至步驟B,直到達到預(yù)設(shè)的等離子 體加工目標。所述步驟B之后還包括
步驟D:獲得第三等離子體，利用所述第三等離子體對第二等離子體加 工后的襯底進行第三加工工藝。
所述步驟D之后還包括
步驟E:進行步驟A至步驟D，直到達到預(yù)設(shè)的等離子體加工目標。 上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點
由于現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體加工設(shè)備一般僅具有一個電源和該電源連接 的第一電極板，因此僅能通過調(diào)整常規(guī)的沉積溫度、壓力、功率等工藝參數(shù) 來獲得期望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，而且隨著設(shè)備的電極板面積過大，沉積形成的薄 膜很不均勻，采用這種等離子體加工設(shè)備和方法不能兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力 調(diào)控和均勻性的改善。
薄膜的內(nèi)應(yīng)力與用于沉積薄膜的等離子體的激勵頻率有關(guān)，而薄膜的均 勻性與等離子體的分布(強度、密度、粒子種類等的分布)有關(guān)，本發(fā)明技 術(shù)方案所述的等離子體加工設(shè)備中，第 一 電極板具有至少兩個分別與獨立的 子電源連接的子電極板，可以獲得具有不同等離子體的分布和激勵頻率，進 而實現(xiàn)對等離子體分布和激勵頻率的調(diào)制，因此，本發(fā)明技術(shù)方案所述的等 離子體加工設(shè)備和方法，能夠根據(jù)實際工藝的需要，依次采用不同激勵頻率
的等離子體沉積薄膜，可以獲得期望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，并且通過調(diào)整各個子電 極板的、輸入功率及輸入氣體的比例即可控制等離子體的分布，提高薄膜的 均勻性，總之，能夠兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性。
此外，所述各個子電極板還可以分別連接至氣體通路，并分別控制各子 電極板流出的氣體流量，分別控制各個子電極板流出的氣體流量，調(diào)整工作 氣體在襯底上方的氣場分布，進而調(diào)整等離子體的分布，進一步提高等離子 體加工的均勻性。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮 放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
圖1 一種平行板電容耦合型PECVD設(shè)備的示意圖2為實施例一中等離子體加工i殳備的示意圖3為圖2中第一電極板的仰視圖4為實施例一中另一第一電極板的示意圖5為實施例二中等離子體加工設(shè)備的示意圖6為圖5中第一電極板的仰視圖7為實施例二中另一第一電極板的示意圖8為實施例三中等離子體加工設(shè)備的示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖 對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā) 明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面 公開的具體實施例的限制。
其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便 于說明，表示裝置結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意 圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包 含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為突出本發(fā)明的特點，附圖中沒有給出與本發(fā)明的發(fā)明點必然直接相關(guān) 的部分，例如，真空獲得裝置、氣體輸入裝置、溫度控制裝置等。
對于薄膜制備工藝來說，內(nèi)應(yīng)力和均勻性是需要十分關(guān)注的問題，目前 的等離子體加工設(shè)備例如PECVD設(shè)備， 一般僅能通過調(diào)整常規(guī)的沉積溫度、 壓力、功率等工藝參數(shù)來獲得期望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，并不能兼顧大面積沉積的薄膜均勻性。
基于此，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種等離子體加工設(shè)備和方法。其基本 思想在于，通過至少兩個分別與獨立的子電源連接的子電極板，根據(jù)實際加 工工藝的需要，分別設(shè)置子電極板的輸入頻率和功率，從而獲得均勻的等離 子體分布，并交替采用不同的子電源頻率激勵等離子體，獲得期望的薄膜內(nèi)
應(yīng)力和均勻性。
以下以PECVD設(shè)備為例并結(jié)合附圖介紹本發(fā)明所述等離子體加工設(shè)備 和方法的具體實施方式
。
實施例一
圖2為本實施例中等離子體加工設(shè)備的示意圖，圖3為圖2中第一電極 板的仰視圖。
本實施例中的等離子體加工設(shè)備為PECVD設(shè)備，包括反應(yīng)室7，位于 所述反應(yīng)室7中相對設(shè)置的第一電極板3和第二電極板4，與所述第一電極板 3連接的電源裝置1,以及真空獲得裝置、氣體輸入裝置、溫度控制裝置等(圖 中未示出)。
所述第一電極板3位于反應(yīng)室7的上部，也稱為上電極；而第二電極板4 通過反應(yīng)室7的外殼與大地接通，也稱為接地電極。電源裝置1通常位于反 應(yīng)室7的外部，真空獲得裝置4吏反應(yīng)室7內(nèi)部在等離子體加工過程中獲得并 保持適當?shù)恼婵斩?，氣體輸入裝置用于將工藝氣體輸入進反應(yīng)室7中。
反應(yīng)室7還具有排氣口 6，反應(yīng)室7的進氣孔5分布在第一電極板3上。 待加工的村底(圖中未示出)位于所述第二電極板4上，朝向第一電極板3。 等離子體加工過程中，工作氣體從進氣孔5導入反應(yīng)室7內(nèi)，工作氣體在第 一電極板3與第二電極板4之間受電源激勵產(chǎn)生等離子體，等離子體與襯底 發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成物沉積在村底上生成薄膜，而反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣由排氣口 6 排出。
所述第一電極板3包括至少兩個子電極板，所述電源裝置包括至少兩個本實施例中，第一電極板包括三個子電極板，分別為第一子電極板31、 第二子電極板32和第三子電極板33;電源裝置l包括三個子電源，分別為第 一子電源ll、第二子電源12和第三子電源13。
其中，第一子電極板31通過耦合電容21與第一子電源11連接，第二子 電極板32通過耦合電容22與第二子電源12連接，第三子電極板33通過耦 合電容23與第三子電源13連接。三個子電極板互不連接，而分別與三個子 電源連接，各個子電源可提供同樣的功率，也可根據(jù)工藝的不同需要，提供 不等的功率。
參照圖3所示，所述第一子電極板31、第二子電極板32和第三子電極板 33處于同一平面內(nèi)，即該三個子電極板31, 32和33與所述第二電極板4垂 直距離相等。第二子電極板32位于中間，第一子電極板31和第三子電極板 33位于第二子電極板32的兩邊。
三個子電極板的形狀均為矩形，大小可以相同也可以不同，在平行于所 述第二電極板4的平面內(nèi)并列分布。
三個子電極板上具有通孔5 (進氣孔5),所述氣體輸入裝置通過子電極 板上的通孔5將工作氣體輸入到反應(yīng)室7內(nèi)。通孔5在三個子電極板上的分 布密度可以相同，也可以不同，優(yōu)選的，中間的第二子電極板32上的通孔5 分布相對4交疏，兩邊的第一子電核il 31和第三子電招il 33上的通孔5分布 較密。三個電極板上通孔5的孔徑和形狀可以相同，也可以不同?？傊?，通 孔5的形狀、孔徑大小及分布密度與三個子電源的輸入功率的選擇有關(guān)，可 以通過有限次的試驗獲得。
源，所述子電源可以為包括但不限于射頻電源、低頻電源、高頻電源中的一 種，例如，第一子電源11、第二子電源12和第三子電源13均為高頻電源； 或者，所述三個子電源也可以第二子電源12為射頻電源、第一子電源11和第三子電源13為低頻電源，根據(jù)實際工藝的需要選擇。
本實施例中，每個子電極板所連接的電抗元件或者由電抗元件組成的電 ^各為一個耦合電容，除此以外，還可以為電感或電感與電容組成的電路，用 來將各個子電源的功率分別輸入到對應(yīng)的子電極板。
傳統(tǒng)技術(shù)中，由于PECVD設(shè)備一般僅具有一個電源和該電源連接的電極 板，因此僅能通過調(diào)整常規(guī)的沉積溫度、壓力、功率等工藝參數(shù)來獲得期望 的薄膜內(nèi)應(yīng)力，而且隨著設(shè)備的電極板面積過大，沉積形成的薄膜很不均勻，
時，駐波效應(yīng)會十分明顯，由此引發(fā)鍍膜均勻性問題；此外，對于大面積的 PECVD設(shè)備，高頻電場在電極板邊緣的非均勻變化在一定程度上向電極板中 部延伸，從而導致大面積電極板所激發(fā)電場的非均勻性，使得薄膜沉積速率 隨著襯底上的不同位置而發(fā)生變化?？傊?，傳統(tǒng)的PECVD設(shè)備不能夠兼顧薄 膜沉積的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性。
本實施例所述的等離子體加工設(shè)備，具有至少兩個分別與獨立的子電源 連接的子電極板，根據(jù)實際加工工藝的需要，通過交替采用連接獨立子電源 的各個子電極板進行薄膜沉積，設(shè)置各個子電源為不同的頻率，從而獲得期 望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，并且，分別設(shè)置子電極板的輸入功率和耦合電容，使子電 源分別提供不同的功率，在每個子電極板和第二電極板之間獲得獨立的電場 分布，從而實現(xiàn)對大面積襯底上方的不同區(qū)域電場強度的控制，使等離子體 在整個襯底上方的分布可調(diào)，能夠提高大面積等離子體加工的均勻性?？傊?， 所述等離子體加工設(shè)備可以兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性。
此外，所述各個子電極板還可以分別連接不同的氣體輸入通路，分別控 制各個子電極板流出的氣體流量，調(diào)整工作氣體在襯底上方的氣場分布，進 而調(diào)整等離子體的分布，進一步提高等離子體加工的均勻性。
本實施例還提供一種等離子體加工的方法，利用以上所述的等離子體加 工設(shè)備制備氮化硅薄膜，結(jié)合圖2所示，所述方法包括
步驟A:獲得第一等離子體，利用所述第一等離子體對襯底進行第一加工工藝。
具體的，將反應(yīng)氣體SiH4和NH3通入反應(yīng)室7,兩種氣體比例為 SiH4/NH3=0.75,調(diào)節(jié)反應(yīng)室內(nèi)的壓力為100Pa;通過溫度控制裝置(圖中未 示出)使反應(yīng)室7的溫度為400°C;打開第二子電源12，以13.56MHz的頻率 向第二子電極板32輸入功率1000W,在高頻的狀態(tài)下，以第二子電極板32 和第二電極板4之間的電場激勵出并維持第一等離子體，利用該第一等離子 體沉積氮化硅薄膜5秒鐘。
步驟B:獲得第二等離子體，利用所述第二等離子體對第一等離子體加 工后的襯底進行第二加工工藝。
具體的，關(guān)閉第二子電源12,停止維持所述第一等離子體，打開第一子 電源11和第三子電源13(或只打開第一子電源ll和第三子電源13中的任意 一個)，以400KHz的頻率分別向第一子電極板31和第三子電極板33輸入功 率1000W,在低頻的狀態(tài)下，以第二子電極板32和第三子電極板33與第二 電極板4之間(也可以第二子電極板32和第三子電極板33中之一與第二電 極板4)的電場激勵出并維持第二等離子體，利用該第二等離子體沉積氮化硅 薄膜5秒鐘。
因為所述第 一等離子體和第二等離子體對應(yīng)于不同的子電極板，而且各
出功率和輸出頻率即為所述子電極板的輸入功率和輸入頻率，即為等離子體 的激勵功率和激勵頻率,所以所述第 一等離子體和第二等離子體具有不同的 分布區(qū)域、激勵功率和激勵頻率。
具體的，當期望薄膜中的張應(yīng)力較大時，可采用頻率較高的高頻輸入， 例如頻率值為13.56MHz;當希望薄膜中壓應(yīng)力較大時，可采用頻率較低的低 頻輸入，例如頻率值為400KHz,同時釆用高、低兩種頻率的混合沉積薄膜， 則可獲得內(nèi)應(yīng)力極低的氮化硅薄膜。
薄膜的內(nèi)應(yīng)力與用于沉積薄膜的等離子體的激勵頻率有關(guān)，而薄膜的均 勻性與等離子體的分布(強度、密度、粒子種類等的分布)有關(guān)，根據(jù)實際 工藝的需要，依次采用不同激勵頻率的第一等離子體和第二等離子體沉積薄膜，可以獲得期望的薄膜內(nèi)應(yīng)力，并且通過調(diào)整各個子電極板的、輸入功率 及輸入氣體的種類即可控制等離子體的分布，提高薄膜的均勻性。
在本實施例另一等離子體加工方法中，根據(jù)實際工藝的需要，例如薄膜
厚度的要求，可以還包括步驟C:重復進行上述步驟A至步驟B，直到達到 預(yù)設(shè)的薄膜厚度。也就是說，交替利用沉積所述第一等離子體和第二等離子 體進行薄膜沉積，直到達到預(yù)設(shè)的等離子體加工目標。
在本實施例又一等離子體加工方法中，在步驟B之后還包括
步驟D:獲得第三等離子體，利用所述第三等離子體對第二等離子體加 工后的襯底進行第三加工工藝。其中，所述第三等離子體與第二等離子體和 第 一等離子體具有不同的分布區(qū)域和激勵頻率。
具體的，結(jié)合圖2所示，先打開第二子電源12,在第二子電極板32和第 二電極板4之間獲得第一等離子體，進行第一加工工藝沉積氮化硅薄膜；而 后關(guān)閉第二子電源12，再打開第一子電源11，在第一子電極板31和第二電 極板4之間獲得第二等離子體，進行第二加工工藝沉積氮化硅薄膜，接著關(guān) 閉第一子電源11,打開第三子電源13，在第三子電極板13和第二電極板4 之間獲得第三等離子體，進行第三加工工藝沉積氮化硅薄膜。
與前述實施例類似，也可以重復進行上述的三個等離子體加工工藝，直 到達到預(yù)設(shè)的目標。
以上實施例中，三個子電極板在同一平面內(nèi)并列分布，此外，子電極板 還可以為中心對稱分布、軸對稱分布，例如，本實施例的另一第一電核il如 圖4所示，四個矩形的子電極板排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，且與第二電極板垂 直距離相等。各個子電極板上的通孔的孔徑大小、形狀和分布密度與上述實 施例相同。
除此以外，所述至少兩個子電招il還可以為中心對稱的方式分布，具體 在實施例二中介紹。
實施例二
圖5為本實施例中等離子體加工設(shè)備的示意圖，圖6為圖5中第一電極板的仰視圖。
如圖5所示，該等離子體加工設(shè)備與實施例一基本相似，區(qū)別在于，所
述第一電極板3，包括兩個子電極板，即第一子電極板3l，和第二子電極板32，。 所述兩個子電極板分別通過耦合電容21'、 g2，與第一子電源ll，和第二子電源 12，連接。
如圖6所示，第一子電極板31，為矩形框，第二子電極板32，為與第一子 電極板31，形狀相同的矩形，兩個子電極板的排布方式為同心嵌套式，第二子 電極板32，位于第 一子電極板31，的空心區(qū)域內(nèi)。
所述兩個子極板31，、 32，上也具有通孔5，，每個子電極板上的通孔的大 小、形狀或分布密度相同或不同，其設(shè)計思想與實施例一類似，在此不再贅 述。
通過控制第一子電源ir和第二子電源12，的輸入功率，并調(diào)節(jié)相應(yīng)的耦 合電容與之匹配，可以使第一電極板的外圍和中央具有不同的電場強度分布， 避免大面積電極板的電場分布的邊緣效應(yīng)，能夠獲得均勻的等離子體分布， 改善等離子體加工的均勻性。
除此以外，所述第一電極板也可以為圓形嵌套式，例如，參照圖7所示，
三個同心的圓形子電極板相互嵌套設(shè)置，按照半徑的大小放射狀排列，半徑 最小的圓形子電極板位于中央位置，通孔的分布密度由內(nèi)到外逐漸增大。
另外，所述至少兩個電極板之間還可以通過開關(guān)部件連接，以實現(xiàn)各個 子電源的靈活控制，具體在以下實施例中介紹。
實施例三
圖8為本實施例中等離子體加工設(shè)備的示意圖。
所述等離子體加工設(shè)備與實施例二相似，區(qū)別之處在于，所述等離子體 加工設(shè)備還包括第一開關(guān)部件和第二開關(guān)部件；所述子電源與對應(yīng)的耦合 電容通過所述第一開關(guān)部件連接，所述各個子電源之間通過第二開關(guān)部件連 接。如圖8所示，第一子電源11"通過第一開關(guān)部件26和耦合電容21"與第 一子極板31"連接，同樣的，第二子電源12"通過第一開關(guān)部件27和耦合電 容22"與第二子極板32"連接，而第一子極板31"與第二子極板32"之間通過 第二開關(guān)部件24連接，即，第二開關(guān)部件24連接第一開關(guān)部件26和27的 輸出端。
可見，本實施例的等離子體加工設(shè)備中，第一電極板3"的結(jié)構(gòu)與實施例 二中的第 一 電極板3，相同，即第 一子極板31"與第二子極板32"同心放射狀 分布。第一子電極板31"通過耦合電容21"及第一開關(guān)部件26與第一子電 源ll"連接，且相鄰的第一子極板31"和第二子極板32"間有第二開關(guān)部件 24可使各個子極板間互相導通。根據(jù)圖示的這種結(jié)構(gòu)，可通過控制第二開關(guān) 部件24的斷開與閉合，使各個子極板既可共用同一子電源加電，也可分開使 用對應(yīng)的子電源單獨加電。
例如，在閉合第一開關(guān)部件27、第二開關(guān)部件24,斷開第一開關(guān)部件26 的狀態(tài)下，兩個子電極板均由第二子電源12，，輸入功率；在閉合第一開關(guān)部件 26、第二開關(guān)部件24，斷開第一開關(guān)部件27的狀態(tài)下，兩個子電極板均由第 一子電源ll"輸入功率。
與實施例二相比，本實施例相當于每一個子電源所控制的等離子體分布 面積更大，所產(chǎn)生的電場也更為均勻，從而能夠更進一步提高頻率和功率分 配的靈活性。
以下以沉積氮化硅薄膜為例說明本實施例中所述的等離子體加工方法。
首先，將SiH4和NH3通入反應(yīng)室，氣體比例為SiH4/NH3=0.75。調(diào)節(jié)氣 體壓力為100Pa。反應(yīng)室溫度設(shè)定為400°C。
步驟Al,閉合第一開關(guān)部件27、第二開關(guān)部件24,斷開第一開關(guān)部件 26,并打開第一子電源12",以13.56MHz的頻率在第一電極板3，，的兩個子電 極板輸入同一功率1000W,在第一電極板3，，和第二電極板4，，之間以高頻的狀 態(tài)獲得第一等離子體，利用該第一等離子體沉積氮化硅薄膜5秒鐘。
步驟B1，關(guān)閉第一子電源12",并斷開第一開關(guān)部件27，閉合第一開關(guān)部件26,打開第一子電源11"，以400KHz的頻率在第一電極板3"的兩個子 電極板輸入同一功率1000W,在第一電極板3，，和第二電極板4，，之間以低頻的 狀態(tài)獲得第二等離子體，利用該第二等離子體沉積氮化硅薄膜5秒鐘。
步驟C1，關(guān)閉第一子電源11"，并斷開第一開關(guān)部件26，重復步驟A1 至步驟Bl,直到達到預(yù)設(shè)的氮化硅薄膜厚度或沉積時間，完成薄膜沉積過程。
所述第 一等離子體和第二等離子體分別由不同的電源激勵產(chǎn)出，兩者僅 激勵頻率不同。
可見，通過上述方法，可實現(xiàn)采用不同的激勵頻率下的等離子體沉積薄 膜，由于薄膜的內(nèi)應(yīng)力與等離子體的激勵頻率有關(guān)，因此，通過采用不同的 激勵頻率下的等離子體交替沉積薄膜，根據(jù)實際需要調(diào)整第一等離子體和第 二等離子體各自的頻率大小和工藝時間，則可實現(xiàn)對薄膜內(nèi)應(yīng)力的調(diào)控。
當然，本實施例中的第一開關(guān)部件和第二開關(guān)部件及其連接關(guān)系也適用 于實施例一和實施例二中的等離子體設(shè)備。
為矩形、正方形、圓形、橢圓形或其組合，或者其他基于本發(fā)明的思想所作 的等同替代和明顯變型。
以為并列分布、中心對稱分布、軸對稱分布或同心嵌套式分布，或者其他基 于本發(fā)明的思想所作的等同替代和明顯變型。
上面僅給出PECVD設(shè)備的示例，實際上，所述至少兩個子電極板分別連 接至少兩個子電源的結(jié)構(gòu)，也可以適用于其他等離子體加工設(shè)備，例如本發(fā) 明的再一實施例中所述等離子體加工設(shè)備為等離子體刻蝕設(shè)備，其結(jié)構(gòu)與圖2 所示的類似，在此不再贅述。所述等離子體刻蝕設(shè)備通過分別連接各個子電 源的子電極板，能夠獲得均勻的等離子體分布，從而提高刻蝕工藝的均勻性。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上 的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上 述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或 修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容， 依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何筒單修改、等同變化及修飾， 均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種等離子體加工設(shè)備，包括相對設(shè)置的第一電極板和第二電極板，以及與所述第一電極板連接的電源裝置；其特征在于，所述第一電極板包括至少兩個子電極板，所述電源裝置包括至少兩個子電源，所述每個子電極板通過電抗元件或者由電抗元件組成的電路與一個子電源連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述至少兩 個子電才及板位于同一個平面內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述至少兩 個子電極板在平行于所述第二電極板的平面內(nèi)并列分布、中心對稱分布、軸 對稱分布、或同心嵌套式分布。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，正方形、圓形或橢圓形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述至少兩 個子電極板上具有通孔，每個電極板上的通孔的大小、形狀或分布密度相同 或不同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述至少兩 個子電源可以為相同頻率或不同頻率電源，所述子電源為射頻電源、低頻電 源或高頻電源。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，還包括第一 開關(guān)部件和第二開關(guān)部件，所述子電源與對應(yīng)的電抗元件或者由電抗元件組 成的電路通過所述第一開關(guān)部件連接，所述各個子電極板之間通過第二開關(guān) 部件連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體加工設(shè)備，其特征在于，所述等離子 體加工設(shè)備具有至少兩個分別獨立控制的氣體輸入通路，所述至少兩個子電 極板分別連接所述各個氣體輸入通路。
9、 一種等離子體加工的方法，其特征在于，包括步驟A:獲得第一等離子體，利用所述第一等離子體對村底進行第一加 工工藝，步驟B:獲得第二等離子體，利用所述第二等離子體對第一等離子體加 工后的襯底進行第二加工工藝；其中，所述第 一等離子體和第二等離子體具有不同的激勵頻率和分布區(qū)域。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體加工的方法，其特征在于，還包括 步驟C:進行步驟A至步驟B，直到達到預(yù)設(shè)的等離子體加工目標。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體加工的方法，其特征在于，所述步 驟B之后還包括步驟D:獲得第三等離子體，利用所述第三等離子體對第二等離子體加工后 的襯底進行第三加工工藝。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子體加工的方法，其特征在于，所述步 驟D之后還包括步驟E:進行步驟A至步驟D，直到達到預(yù)設(shè)的等離子體加工目標。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體加工設(shè)備和方法，所述設(shè)備包括相對設(shè)置的第一電極板和第二電極板，以及與所述第一電極板連接的電源裝置；所述第一電極板包括至少兩個子電極板，所述電源裝置包括至少兩個子電源，所述每個子電極板通過電抗元件或者由電抗元件組成的電路與一個子電源連接。本發(fā)明所述的等離子體加工設(shè)備和方法，通過調(diào)制等離子體能夠兼顧沉積薄膜的內(nèi)應(yīng)力調(diào)控和均勻性的改善。
文檔編號C23C16/50GK101442873SQ200810239799
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者胡立瓊 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司