[發明專利]等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 201310077674.7
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN104051212A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李俊杰;韋剛
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及微機電加工領域，尤其涉及一種等離子體處理裝置。

背景技術

隨著MEMS(Micro-Electro-Mechanical?Systems，微機電系統)器件和MEMS系統被越來越廣泛的應用于汽車和消費電子領域，以及TSV(Through?Silicon?Etch，通孔刻蝕)技術在未來封裝領域的廣闊前景，深硅刻蝕工藝逐漸成為MEMS加工領域及TSV技術中最重要的工藝之一。

目前，深硅刻蝕工藝包括兩個步驟：刻蝕步驟和沉積步驟，其中刻蝕步驟的工藝氣體通常為六氟化硫(SF6)，該氣體刻蝕硅基底盡管具有很高的刻蝕速率，但由于是各項同性刻蝕，因此很難控制側壁形貌；為了減少對側壁的刻蝕，還需要進行沉積步驟：在側壁沉積一層聚合物保護膜來保護側壁不被刻蝕，從而得到只在垂直方向上的刻蝕，通常沉積氣體以碳氟化合物(CxFy)或氧氣(O2)為主。但是由于使用的工藝氣體自身的電負性特點，導致在反應腔內部的工藝氣體被電離后產生的等離子體在待加工晶片上方的分布不均勻，所以容易導致晶片中心和邊緣刻蝕結果在存在差異。

現有深硅刻蝕設備多采用等離子體處理裝置，圖1示出了該裝置的結構：反應室11和介質窗12形成一個密閉空間，設置在該反應室11內底部中心處的靜電卡盤13上面裝載被加工的晶片14，聚焦環15位于靜電卡盤13的四周，起到固定晶片14和約束等離子體的作用；設置在該反應室11頂壁中心處的注入口16與反應室11外的注入系統(圖中未示出)連通，以將刻蝕氣體和沉積氣體交替或同時注入反應室11內；電感耦合線圈17位于介質窗12上，電感耦合線圈17通電后能將反應氣體電離形成等離子體；設置在反應室11側壁底部的排氣孔18與反應室11外的空氣泵連通，以將反應副產物氣體抽出反應室11。使用上述等離子體處理裝置對晶片14進行刻蝕時，由于使用的工藝氣體SF6等離子體有很強的電負性，而CxFy或O2等離子體電負性較弱，因此SF6等離子體和CxFy等離子體、O2等離子體的分布有很大的區別。強電負性SF6等離子體在晶片上方的分布基本上是中心密度低，邊緣比中心強，所以刻蝕速率中心比邊緣慢，刻蝕深度晶片邊緣高于中心；而較弱電負性CxFy等離子體或O2等離子體在晶片上方是中心密度高，邊緣密度低，所以晶片中心的刻蝕剖面鈍化效果優于邊緣，導致中心刻蝕剖面陡直的同時，晶片邊緣刻蝕剖面因側壁鈍化不足而不陡直。

發明內容

本發明的實施例提供了一種等離子體處理裝置，解決了使用現有的等離子體處理裝置對晶片進行刻蝕時由于晶片邊緣和晶片中心的等離子體密度不一致導致的晶片邊緣的刻蝕深度與晶片中心的刻蝕深度不一致的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種等離子體處理裝置，包括等離子體處理裝置，包括反應室及設置于所述反應室內的待處理晶片，其中，所述裝置還包括設置在所述反應室內的噴射單元，用于根據工藝氣體被離化后的等離子體在所述待處理晶片上的分布特點，向所述待處理晶片上方、待補充等離子體的區域噴射等離子體。

具體地，所述等離子體處理裝置，包括設置在所述反應室頂壁中心處的注入口及設置在所述反應室內底部中心處的靜電卡盤，所述待處理晶片設置在所述靜電卡盤上；所述噴射單元包括：環繞所述注入口的第一噴嘴，所述第一噴嘴所在圓的圓心正對所述待處理晶片的圓心。

其中，所述第一噴嘴的材質為石英，所述第一噴嘴用于噴射刻蝕氣體的等離子體。

具體地，所述刻蝕氣體為六氟化硫。

優選地，所述第一噴嘴為中空環形。

進一步地，所述等離子體處理裝置，包括設置在所述靜電卡盤四周的聚焦環，所述噴射單元，還包括：設置在所述聚焦環內部的第二噴嘴，所述第二噴嘴朝向所述靜電卡盤。

其中，所述第二噴嘴的材質為氧化鋁，用于噴射鈍化氣體的等離子體。

具體地，所述鈍化氣體為碳氟化合物氣體或氧氣。

優選地，所述第二噴嘴為中空環形。

進一步地，所述等離子體處理裝置，包括設置于所述反應室外的等離子體發生單元，所述等離子體發生單元與所述噴射單元連通，用于將工藝氣體被離化后的等離子體輸送至所述噴射單元。

優選地，所述等離子體發生單元為自動等離子源。