專利名稱：一種用于離子中性化的網板結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及中性離子刻蝕技術領域，特別涉及一種用于離子中性化的網板結構。
背景技術：
產品集成度高、精細化、高效率、低成本一直是集成電路等微細加工制造業(yè)發(fā)展的直接動力。自1970年以來，器件制造首先開始使用等離子體工藝，這使得等離子體工藝技術成為大規(guī)模集成電路等工業(yè)領域微細加工的關鍵技術。目前，等離子體刻蝕、離子注入、 清洗及沉積等離子體工藝技術，被廣泛地應用在超大規(guī)模集成電路的制造工藝中。等離子體工藝技術，主要用于Si02、SixNy等介質薄膜，Si, GaAs等半導體薄膜和Al、Cu等金屬薄膜的微細加工，該技術是唯一能有效地精確控制各種材料尺寸到亞微米級尺寸大小，且具有極高重復性的工藝技術。然而，隨著器件特征尺寸的縮小，在亞微米級尺寸以下的微細加工中，等離子體工藝技術需要解決加工材料和器件損傷的問題，尤其是等離子體刻蝕工藝所存在的問題。等離子體刻蝕工藝在解決高均勻性、高選擇比和深寬比的同時，還要滿足高刻蝕率、較低損傷的要求。在此過程中，容易產生靜電損傷、離子轟擊損傷、紫外光和X光子造成的輻照損傷、 以及電子陰影效應等主要問題。等離子體損傷等問題會影響刻蝕精度及器件性能，造成原子位移、非定域晶格、懸空鍵，以及閾值電壓漂移、跨導退化、結漏電增加等現(xiàn)象。這些問題隨著器件特征尺寸的減小變得愈加突出，尤其是在IOnm以下的精確刻蝕極為困難。因此， 集成電路的精細化對工藝與設備提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的等離子體工藝設備，難以滿足進一步精細化加工的要求。中性粒子工藝技術是一種可以解決微細加工中材料與器件損傷等問題的方法。該技術采用生成中性粒子束的方法，很好地解決了等離子體刻蝕工藝中的靜電損傷、輻照損傷等問題，提高了工藝精度和器件性能，滿足了集成電路制造中不斷提高的精細化要求。圖 1為一典型中性粒子刻蝕工藝系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一定真空條件下，工藝氣體從進氣口 111進入反應室102上部后，在平面螺旋形射頻線圈122上加載射頻功率，使工藝氣體在射頻電源 121的激發(fā)下，在反應室102上部產生等離子體131。在等離子體氣氛中產生有離子、游離基、分子和原子等。離子通過直流偏壓124加速，通過中性化網板123上的小孔后獲得能量并實現(xiàn)離子中性化。當中性化網板123上加有電壓時，反應腔內離子會在電場的作用下加速向中性化網板運動，在運動中增加能量。當離子運動到中性化網板123的小孔中時，會與孔壁發(fā)生碰撞，進行電中和，形成中性粒子束132 ；中性粒子束對放在載片臺103上的芯片 104進行處理，實現(xiàn)刻蝕等工藝，反應產物通過排氣口 112排出。在現(xiàn)有的方案中，等離子體一般都是采用感性耦合方式產生的。由于射頻線圈空間分布的關系，等離子體在腔室中的分布不均勻，并且隨著射頻電壓等參數的變化而變化， 從而導致刻蝕工藝結果的均勻性差并且工藝窗口較小，給工藝調節(jié)帶來一定難度。另外，通過中性化網板123的小孔而被中性化的離子流量，受中性化網板孔隙率的影響很大。一般中性化網板的孔隙率小于50%，大多數離子在中性化網板上表面發(fā)生碰撞而不能進入小孔中，能夠通過小孔被中性化并對芯片發(fā)生刻蝕作用的粒子大大減少，這使得工藝不均勻性更加明顯，刻蝕速率也大大降低。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有中性離子刻蝕工藝結果均勻性差、刻蝕速率低等問題，本發(fā)明提供了一種用于離子中性化的網板結構，所述網板結構包括上網板和中性化網板，所述中性化網板上設置有多個網孔，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式不同。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為凸狀弧形，下表面為水平，中間厚，邊緣薄。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為凹狀弧形，下表面為水平，中間薄，邊緣厚。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上下表面均為凸狀弧形，中間厚，邊緣薄。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上下表面為凹狀弧形，中間薄，邊緣厚。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凸狀弧形。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為水平。所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凹狀弧形。所述中性化網板的厚度為0. 1 500mm ；所述中性化網板由低濺射導電材料制成； 所述網孔為圓柱形網孔，所述圓柱形網孔的直徑為0. l-50mm;所述網孔的間距為O-IOmm ； 所述上網板和中性化網板的電阻率為0. 5 μ Ωπι 100μ Ωm，抗折強度為IOMpa 200Mpa， 表面光潔度為RaO. 2 Ra 6. 3 μ m。所述中性化網板的厚度為0. l-500mm ；所述低濺射導電材料為石墨、碳纖維、碳化硅或鉬；所述圓柱形網孔的直徑為0. l-3mm ；所述網孔的間距為0. l_5mm。本發(fā)明通過改變中性化網板的厚度分布，來調節(jié)芯片上方不同區(qū)域中性粒子與離子的流量比例，改變中性粒子束的密度分布，從而調節(jié)刻蝕結果的均勻性，提高了刻蝕速率。


圖1是現(xiàn)有技術中性粒子刻蝕工藝系統(tǒng)結構示意圖2-圖8是本發(fā)明實施例提供的不同厚度分布形式的 中性化網板結構示意圖； 圖9是使用本發(fā)明實施例提供的中性化網板的中性粒子刻蝕工藝系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明技術方案作進一步描述。
本發(fā)明實施例通過改變中性化網板的厚度分布，來調節(jié)中性粒子與離子的流量比例(中性化率)，改變中性粒子束的密度分布，從而調節(jié)刻蝕結果的均勻性，提高了刻蝕速率。本發(fā)明實施例的中性網板結構適用于集成電路、微電子機械系統(tǒng)、太陽能電池等薄膜及體材料表面工藝的微細加工技術領域。參見圖2，本發(fā)明實施例提供了一種用于離子中性化的網板結構，包括上網板127 和中性化網板223，中性化網板223由多個網孔223a和固定邊223b構成。中性化網板223 的厚度呈現(xiàn) 不均勻分布，其橫截面上表面為凸狀弧形，下表面為水平，中間厚，邊緣薄。中性化網板223的材料一般采用碳元素為主的板材，例如石墨、碳纖維、碳化硅或鉬等低濺射導電材料。中性化網板223的厚度為0. 1 500mm。網孔223a的形狀可以但不局限于圓柱形， 圓柱形網孔的直徑為0. l-50mm，優(yōu)選為0. l_3mm ；網孔間距為O-lOmm，優(yōu)選為0. l_5mm。實際應用中，網孔亦可采用其他形狀的網孔，例如六角形、菱形；網孔分布在直徑為5-5000mm 的圓形中性化網板的打孔區(qū)域內，可以根據中性化網板大小與刻蝕芯片的大小進行調節(jié)； 上網板和中性化網板的電阻率為0. 5μ Ωπι ΙΟΟμ Ωπι，抗折強度為IOMpa 200Mpa，表面光潔度為RaO. 2 Ra 6. 3 μ m。在實際應用中，中性化網板的厚度還可以為其他形式的分布，具體如下
1)如圖3所示，中性化網板323由多個網孔323a和固定邊323b構成，中性化網板橫截面上表面為凹狀弧形，下表面為水平，中間薄，邊緣厚。2)如圖4所示，中性化網板423由多個網孔423a和固定邊423b構成，中性化網板橫截面上下表面均為凸狀弧形，中間厚，邊緣薄。當下表面為凸狀弧形表面時，增強了中性化網板邊緣的粒子密度。3)如圖5所示，中性化網板523由多個網孔523a和固定邊523b構成，中性化網板橫截面上下表面為凹狀弧形，中間薄，邊緣厚。當下表面為凹狀弧形表面時，中性粒子束收縮有一定的作用，尤其是中性粒子流速增大時比較明顯。4)如圖6所示，中性化網板623由多個網孔623a和固定邊623b構成，中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凸狀弧形。波浪狀是根據ICP離子源，在徑向方向成波峰波谷狀分布，從而調整了離子穿過中性化中性化網板的厚度變化。當下表面為凸狀弧形表面時，增強了邊緣的粒子密度；
5)如圖7所示，中性化網板723由多個網孔723a和固定邊723b構成，中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為水平。離子通過中性化網板723上的網孔723a，實現(xiàn)中性化。波浪狀是根據ICP離子源，在徑向方向成波峰波谷狀分布，從而調整了離子穿過中性化網板的厚度變化。6)如圖8所示，中性化網板823由多個網孔823a和固定邊823b構成，中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凹狀弧形。離子通過中性化網板823上的網孔823a，實現(xiàn)中性化。波浪狀是根據ICP離子源，在徑向方向成波峰波谷狀分布，從而調整了離子穿過中性化網板的厚度變化。當下表面為凹狀弧形表面時，中性粒子在徑向有一定的分布變化，中性粒子束收縮有一定的作用，尤其是中性粒子流速增大時比較明顯。除了上述幾種典型的中性化網板結構外，中性化網板橫截面上下表面還可以為拋物線形、橢圓形、雙曲線等弧形或折線等其它形狀，或不同形狀的組合等，根據工藝均勻性要求進行調整。
圖9為使用本實施例提供的中性化網板223結構的中性粒子刻蝕工藝系統(tǒng)，其工作原理是工藝氣體由進氣口 111進入反應腔室102后，在射頻線圈122上加載功率，在射頻電源121激發(fā)下反應腔室內氣體啟輝，產生等離子體131 ；在中性化網板223和上網板 127上加載直流電源124，使網板之間產生電場；等離子體中的離子在電場的作用下向中性化網板223表面運動，當上網板127加正電壓時，中性化網板223接地時，等離子體中的正離子將被加速而向中性化網板223運動，離子通過網孔223a被中性化形成中性粒子束132 后轟擊放在基座103上的硅片104，形成中性粒子刻蝕作用，101為絕緣體起隔離作用。在某些的放電參數下，等離子密度會表現(xiàn)出中心低邊緣高的分布。由于中性化網板223厚度的不同，在中性化網板厚的地方網孔比較深，中性化網板薄的地方網孔比較淺，經過深網孔的中性粒子與離子的比例要高于經過淺網孔的中性粒子與離子的比例，這樣就可以補償由于等離子體分布不均勻而造成的工藝的不均勻性，從而改善了刻蝕工藝結果。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于離子中性化的網板結構，所述網板結構包括上網板和中性化網板，其特征在于，所述中性化網板上設置有多個網孔，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式不同。
2.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為凸狀弧形， 下表面為水平，中間厚，邊緣薄。
3.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為凹狀弧形， 下表面為水平，中間薄，邊緣厚。
4.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上下表面均為凸狀弧形，中間厚，邊緣薄。
5.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上下表面為凹狀弧形，中間薄，邊緣厚。
6.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凸狀弧形。
7.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為水平。
8.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式為所述中性化網板橫截面上表面為波浪狀，下表面為凹狀弧形。
9.如權利要求1所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板的厚度為0. 1 500mm ；所述中性化網板由低濺射導電材料制成；所述網孔為圓柱形網孔，所述圓柱形網孔的直徑為0. 1 50mm ；所述網孔的間距為O-IOmm ；所述上網板和中性化網板的電阻率為0. 5 μ Ω m 100 μ Ω m，抗折強度為IOMpa 200Mpa，表面光潔度為RaO. 2 Ra 6. 3 μ m0
10.如權利要求9所述的用于離子中性化的網板結構，其特征在于，所述中性化網板的厚度為0. l-500mm ；所述低濺射導電材料為石墨、碳纖維、碳化硅或鉬；所述圓柱形網孔的直徑為0. l-3mm ；所述網孔的間距為0. l_5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于離子中性化的網板結構，屬于中性離子刻蝕技術領域。所述網板結構包括上網板和中性化網板，中性化網板上設置有多個網孔，中性化網板橫截面的上下表面不同區(qū)域的厚度分布形式不同。本發(fā)明通過改變中性化網板的厚度分布，來調節(jié)芯片上方不同區(qū)域中性粒子與離子的流量比例，改變中性粒子束的密度分布，從而調節(jié)刻蝕結果的均勻性。
文檔編號H01J37/32GK102332385SQ20111028900
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者夏洋, 席峰, 張慶釗, 李勇滔, 李楠 申請人:中國科學院微電子研究所