[发明专利]等离子体处理装置及其直流偏置电压控制方法

权利要求书

1.一种等离子体处理装置，其反应腔环绕一放置晶片的基座，反应腔内形成有等离子体对晶片进行工艺处理，所述晶片的周边环绕设置有边缘环；提供射频偏置功率的射频偏压电源，通过相应的射频匹配器连接到所述基座；其特征在于，所述等离子体处理装置还包含：

可变阻抗装置，连接在将射频偏置功率耦合到边缘环的电路和/或直接引导到边缘环的电路中；

探测器，对射频偏置功率施加时的直流偏置电压进行检测；

控制器，对所述可变阻抗装置提供的阻抗值进行控制，以通过所述阻抗值对晶片边缘区域的射频功率进行调整，从而消除边缘刻蚀的倾斜角问题；所述控制器还根据检测到的直流偏置电压，计算将直流偏置电压调整到设定值所需的补偿值，并形成与补偿值相应的控制信号来驱使所述射频偏压电源对射频偏置功率进行调整；

所述基座的外周围包含一台阶部，一导电部位于所述台阶部上方，一耦合环位于所述导电部上方，所述边缘环设置在所述耦合环上方；串联有所述可变阻抗装置的导线，一端连接至与射频偏置电源导电连接的基座，另一端连接至所述导电部。

2.如权利要求1所述等离子体处理装置，其特征在于，所述控制器是逻辑可编程电路，把探测到的直流偏置电压转换数字信号之后进行运算处理，再把运算好的补偿值转换模拟信号，反馈到射频偏压电源或射频匹配器，以调整输出的射频偏置功率；所述等离子体处理装置还包含图形用户界面，输入直流偏置电压的设定值，并对逻辑可编程电路进行数据转换到运算处理的过程进行监视。

3.如权利要求1-2中任意一项所述等离子体处理装置，其特征在于，所述可变阻抗装置在所述基座下方，所述反应腔底部包括一个气密隔板，可变阻抗装置位于所述气密隔板下方的大气环境中。

4.如权利要求1-2中任意一项所述等离子体处理装置，其特征在于，所述反应腔壁由接地金属组成，所述接地金属包围形成电场屏蔽空间，所述可变阻抗装置位于所述电场屏蔽空间内。

5.一种如权利要求1-4任一所述的等离子处理装置的直流偏置电压控制方法，其特征在于，提供射频偏置功率的射频偏压电源，通过相应的射频匹配器连接到放置晶片的基座；晶片周边环绕有边缘环；

在将所述射频偏置功率耦合到所述边缘环和/或直接引导到所述边缘环的电路中设置有可变阻抗装置；通过调节所述可变阻抗装置的阻抗值，对晶片边缘区域的射频功率进行调整；

在施加射频偏置功率时，对直流偏置电压进行检测；

通过调整所述射频偏压电源输出的射频偏置功率，对直流偏置电压随所述阻抗值变化而产生的变化进行补偿，将直流偏置电压保持在设定值，以使等离子体处理装置对晶片的刻蚀速率保持稳定。

6.如权利要求5所述等离子处理装置的直流偏置电压控制方法，其特征在于，进一步包含晶片刻蚀效果检测步骤：

检测晶片边缘区域的刻蚀效果，如果晶片边缘刻蚀孔倾斜角度在预设角度范围内，则继续执行晶片刻蚀效果检测步骤；

如果晶片边缘刻蚀孔倾斜超过预设角度，则通过调节所述可变阻抗装置的阻抗值对晶片边缘区域的射频功率进行调整，以及通过调整所述射频偏置功率使直流偏置电压保持在设定值，并再次进入晶片刻蚀效果检测步骤。