專利名稱：一種提高刻蝕均勻性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刻蝕裝置，尤其涉及一種提高刻蝕均勻性的裝置。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的集成度提高，半導(dǎo)體器件的線寬越來越小，關(guān)鍵尺寸的控制也越來越重要，對刻蝕工藝的要求亦越來越高。目前經(jīng)常采用的刻蝕技術(shù)是干法刻蝕，干法刻蝕即為等離子刻蝕。干法刻蝕中，均勻性是不同刻蝕位置的刻蝕速率差異的重要指標(biāo)，較好的均勻性會得到較佳的良率，尤其是當(dāng)刻蝕晶圓的面積增大時，均勻性的控制就顯得更加重要。然而,如E-max (Applied Materials (簡稱:AMAT)公司生產(chǎn)的等離子刻蝕設(shè)備的一種型號)等離子刻蝕設(shè)備，工藝氣體從腔體頂部的氣體噴射(Gas inject)進(jìn)入腔體后,在高頻電場和磁場的作用下，工藝氣體被激化成為等離子體。由于E-max等離子刻蝕設(shè)備的腔體容積較大，為了滿足工藝所需要的等離子體的濃度，需要使用較多氣體以產(chǎn)生足夠多的等離子體，同時需要提高電場和磁場的強(qiáng)度。但僅有部分等離子體作用于晶圓片(wafer)表面。這樣導(dǎo)致晶圓片表面關(guān)鍵區(qū)域的等離子體均勻性較難控制。同時為了維持工藝低壓的要求，需要使用高抽氣速率的分子泵，但是過高的抽氣速率會影響工藝氣體的均勻性和等離子體的均勻性。因此，E-max等離子刻蝕設(shè)備使用2個不對稱的分子泵(從2個不對稱的方向抽氣)以減小影響。這樣，E-max等離子刻蝕設(shè)備的腔體同一平面內(nèi)各處受排氣的影響并不相同，對刻蝕均勻性有不良影響，尤其是在需要大流量氣體的工藝條件下，均勻性明顯變差。中國專利(申請?zhí)?200510126293.9)公開了一種提高刻蝕均勻性等離子體刻蝕裝置，在反應(yīng)腔體上方設(shè)置一個具有多個進(jìn)氣孔的石英蓋，進(jìn)氣孔一個在石英蓋中心位置，其余的均勻分布在四周。使得工藝氣體通過進(jìn)氣孔進(jìn)入反應(yīng)腔體，從而提高反應(yīng)腔室內(nèi)氣體的均勻性。雖然如上述那樣可以提高進(jìn)入腔體氣體的均勻性，但是在工藝條件需要較大量氣體的情況下，通過進(jìn)氣孔來激發(fā)氣體，會僅有部分氣體被離子化，部分等離子體作用于晶圓片表面，這樣導(dǎo)致晶圓片表面關(guān)鍵區(qū)域的等離子體均勻性較難控制；并且無法減小由于過高的抽氣速率影響工藝氣體的均勻性和刻蝕均勻性的影響。中國專利(申請?zhí)?201120564198.8)公開了一種提高干法刻蝕薄膜均勻性的托盤，托盤上均勻分布多個通孔，刻蝕玻璃基板固定于凸起錐形的托盤上并壓緊，刻蝕過程中通孔通入冷卻媒介氣體；解決了由于通入冷卻媒介氣體使玻璃基板凸起而引起的刻蝕不均勻的問題。雖然如上述那樣可以解決由于冷卻媒介氣體造成的玻璃基板凸起而引起刻蝕不均勻的問題，但是，在工藝條件需要大量氣體的情況下，僅有部分等離子體作用于晶圓片表面，導(dǎo)致晶圓片表面關(guān)鍵區(qū)域的等離子體均勻性較難控制，并且也無法減小由于過高的抽氣速率影響工藝氣體的均勻性和刻蝕均勻性的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種提高刻蝕均勻性的裝置，以改善現(xiàn)有等離子刻蝕過程中均勻性難控制的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種提高刻蝕均勻性的裝置，應(yīng)用于刻蝕工藝中，包括一刻蝕腔體，所述刻蝕腔體包括腔體側(cè)壁和陰極襯墊，且所述陰極襯墊的側(cè)壁上固定設(shè)置有一緩沖環(huán)，其特征在于，所述刻蝕腔體的內(nèi)部設(shè)置有一整流護(hù)套，所述整流護(hù)套套設(shè)在所述陰極襯墊上，并與所述緩沖環(huán)固定連接，以將所述刻蝕腔體的反應(yīng)腔室隔離為上部刻蝕區(qū)和下部排氣區(qū)；所述整流護(hù)套上設(shè)置有多個通孔，所述上部刻蝕區(qū)與所述下部排氣區(qū)通過所述多個通孔貫通；所述通孔為圓形孔或矩形孔或網(wǎng)狀孔的任一種或者多種。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套包括環(huán)形平面結(jié)構(gòu)和空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)固定套設(shè)在所述空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)的外表面的側(cè)壁上；所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)和空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)可以是連接的不可拆分的結(jié)構(gòu)，也可以是可拆分的結(jié)構(gòu)。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)套設(shè)在所述陰極襯墊的外表面?zhèn)缺谏?，且該空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)的支撐面與所述緩沖環(huán)的上表面相接。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述多個通孔均勻設(shè)置在所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)上，且通孔的多少和孔徑的大小可以確保上部刻蝕區(qū)的等離子體可以均勻平緩的流入到下部抽氣區(qū)。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁緊貼于所述腔體內(nèi)側(cè)壁上。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的上表面距離所述刻蝕腔體的底部的高度小于所述陰極襯墊的頂部表面距離所述刻蝕腔體的底部的高度；所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)有一定的厚度，可以使得上部刻蝕區(qū)的等離子體在通過通孔進(jìn)入下部抽氣區(qū)時，在通孔里的流程較長，從而使得等離子體可以被隔離在刻蝕區(qū)且不影響等離子體的排出。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的材料為金屬或陶瓷。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的材料為鋁。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的表面上設(shè)置有抗腐蝕層，所述抗腐蝕層的材質(zhì)為氧化鋁或三氧化二釔。上述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述刻蝕腔體為E-max等離子刻蝕設(shè)備中的刻蝕腔體。上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或者有益效果:通過在E-max等離子刻蝕設(shè)備內(nèi)部加入一個整流護(hù)套，工藝氣體從刻蝕腔體頂部的Gas inject進(jìn)入刻蝕腔體,在高頻電場和磁場的作用下,被激化產(chǎn)生等離子體，由于整流護(hù)套上均勻分布若干通孔，將等離子體一定作用的限制在上部刻蝕腔體的內(nèi)部，等離子體被聚集在靠近晶圓片的區(qū)域，均勻性更容易掌控；另外，在更小的空間里，等離子濃度提高，從而可以在刻蝕過程中得到更快的刻蝕速率；更進(jìn)一步的，由于等離子體通過整流護(hù)套上的通孔均勻分流，經(jīng)過分子泵的作用，等離子體被抽走，整流護(hù)套起到排氣的緩沖作用，這樣減少了下部的分子泵抽氣對刻蝕均勻性的影響。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中整流護(hù)套上表面與陰極襯墊上表面的高度對比示意圖；圖3是本發(fā)明實施例中應(yīng)用整流護(hù)套的E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示。E-max的刻蝕腔體I包括陰極襯墊(Cathode Liner) 2、分子泵氣體排出口 5和分子泵氣體排出口 6 ;陰極襯墊2設(shè)置在E-max的刻蝕腔體I的內(nèi)部，晶圓片3放置在陰極襯墊2上，分子泵氣體排出口 5和分子泵氣體排出口 6設(shè)置在E-max的刻蝕腔體I的底部，并且不對稱；陰極襯墊2包括一個緩沖環(huán)(buffer)4 ;當(dāng)工藝氣體從頂部的Gas inject進(jìn)入腔體后,在高頻電場和磁場的作用下，工藝氣體被激化成為等離子體。由于E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體I的容積較大，為了滿足工藝所需要的等離子體的濃度，需要使用較多氣體以產(chǎn)生足夠多的等離子體，同時需要提高電場和磁場的強(qiáng)度。但僅有部分等離子體作用于晶圓片3表面。這樣導(dǎo)致晶圓片3表面關(guān)鍵區(qū)域的等離子體均勻性較難控制。同時為了維持工藝低壓的要求，需要使用高抽氣速率的分子泵，但是過高的抽氣速率會影響工藝氣體的均勻性和等離子體的均勻性。因此，E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體3使用2個不對稱的分子泵經(jīng)過氣體排出口 5和6抽出氣體以減小影響。這樣，E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體3同一平面內(nèi)各處受排氣的影響并不相同，對刻蝕均勻性有不良影響，尤其是在需要大流量氣體的工藝條件下，均勻性明顯變差。圖2是本發(fā)明實施例中整流護(hù)套上表面與陰極襯墊上表面的高度對比示意圖；如圖2所示，整流護(hù)套7的上表面與刻蝕腔體I的底部的距離為hl，陰極襯墊2的上表面與刻蝕腔體I的底部的距離為h2，hl小于h2，即整流護(hù)套7的上表面低于陰極襯墊2的上表面，可以將等離子體控制在晶圓片附近，使得晶圓片附近的等離子體均勻分布，從而提高刻蝕均勻性。圖3是本發(fā)明實施例中應(yīng)用整流護(hù)套的E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示，整流護(hù)套7包括空心圓柱狀的支撐結(jié)構(gòu)和套設(shè)在空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)上的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)，環(huán)形平面結(jié)構(gòu)上均勻分布若干通孔8 ;整流護(hù)套7套設(shè)在陰極襯墊2上，空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)的下方與緩沖環(huán)4相接，環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁緊貼于E-max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體I的內(nèi)側(cè)壁；工藝氣體從刻蝕腔體頂部的Gas inject進(jìn)入E_max等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體1，在高頻電場和磁場的作用下，被激化產(chǎn)生等離子體，由于整流護(hù)套I上均勻分布若干通孔8，將等離子體一定作用的限制在上部刻蝕區(qū)，等離子體被聚集在靠近晶圓片3的區(qū)域，均勻性更容易掌控；另外，在更小的空間里，等離子濃度提高，從而可以在刻蝕過程中得到更快的刻蝕速率；更進(jìn)一步的，由于等離子體通過整流護(hù)套7上的通孔8均勻分流，經(jīng)過分子泵的作用，通過分子泵氣體排出口 5和分子泵氣體排出口 6，等離子體被抽走，整流護(hù)套7起到排氣的緩沖作用，這樣減少了下部的分子泵抽氣對刻蝕均勻性的影響。對比圖1和圖3，本發(fā)明通過在現(xiàn)有的等離子刻蝕設(shè)備的刻蝕腔體內(nèi)，加入整流護(hù)套，將整個刻蝕腔體的反應(yīng)腔室分為上下兩個部分，其中上部為晶圓片刻蝕區(qū)，下部為真空排氣區(qū)；整流護(hù)套將等離子體限制在上部晶圓片附近的關(guān)鍵區(qū)域，使等離子體控制區(qū)域減小，均勻性更容易控制；在更小的空間里，等離子濃度提高，從而可以在刻蝕過程中得到更快的刻蝕速率；整流護(hù)套上均勻設(shè)置有通孔，使得上部氣體被均勻分流后，經(jīng)過分子泵的作用通過不對稱的兩個氣體排出口被抽走，整流護(hù)套起到排氣的緩沖作用，減小了分子泵抽氣對刻蝕均勻性的影響。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的申請專利范圍，所以凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等效變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高刻蝕均勻性的裝置，應(yīng)用于刻蝕工藝中，包括一刻蝕腔體，所述刻蝕腔體包括腔體側(cè)壁和陰極襯墊，且所述陰極襯墊的側(cè)壁上固定設(shè)置有一緩沖環(huán)，其特征在于， 所述刻蝕腔體的內(nèi)部設(shè)置有一整流護(hù)套，所述整流護(hù)套套設(shè)在所述陰極襯墊上，并與所述緩沖環(huán)固定連接，以將所述刻蝕腔體的反應(yīng)腔室隔離為上部刻蝕區(qū)和下部排氣區(qū)； 所述整流護(hù)套上設(shè)置有多個通孔，所述上部刻蝕區(qū)與所述下部排氣區(qū)通過所述多個通孔貫通。
2.如權(quán)利要求1所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套包括環(huán)形平面結(jié)構(gòu)和空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)固定套設(shè)在所述空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)的外表面的側(cè)壁上。
3.如權(quán)利要求2所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)套設(shè)在所述陰極襯墊的外表面?zhèn)缺谏?，且該空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)的支撐面與所述緩沖環(huán)的上表面相接。
4.如權(quán)利要求2所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述多個通孔均勻設(shè)置在所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)上。
5.如權(quán)利要求2所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁緊貼于所述腔體內(nèi)側(cè)壁上。
6.如權(quán)利要求2所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述環(huán)形平面結(jié)構(gòu)的上表面距離所述刻蝕腔體的底部的高度小于所述陰極襯墊的頂部表面距離所述刻蝕腔體的底部的高度。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的材料為金屬或陶瓷。
8.如權(quán)利要求7所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的材料為招。
9.如權(quán)利要求1-6中任意一項所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述整流護(hù)套的表面上設(shè)置有抗腐蝕層，所述抗腐蝕層的材質(zhì)為氧化鋁或三氧化二釔。
10.如權(quán)利要求1-6中任意一項所述的提高刻蝕均勻性的裝置，其特征在于，所述刻蝕腔體為E-max等離子刻蝕設(shè)備中的刻蝕腔體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高刻蝕均勻性的裝置，所述整流護(hù)套設(shè)置在刻蝕腔內(nèi)部，整流護(hù)套是一個下部為空心圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)和上部為套設(shè)在支撐結(jié)構(gòu)上的具有一定厚度的耐腐蝕的環(huán)形平面結(jié)構(gòu)；整流護(hù)套將整個刻蝕腔體反應(yīng)腔室分為上部的晶圓片刻蝕區(qū)和下部的真空排氣區(qū)；整流護(hù)套將等離子體限制在上部晶圓片附近的關(guān)鍵區(qū)域，使等離子控制區(qū)域減小，均勻性更易控制；在更小的空間里，等離子濃度提高，從而可以得到更快的刻蝕速率；整流護(hù)套上均勻設(shè)置有若干通孔，使得上部氣體被均勻分流后，經(jīng)過分子泵通過不對稱的兩個氣體排出口被抽走，新型整流護(hù)套起到排氣的緩沖作用，減小了分子泵抽氣對刻蝕均勻性的影響。
文檔編號H01J37/32GK103151235SQ201310055078
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者潘無忌, 馬斌 申請人:上海華力微電子有限公司