[發明專利]等離子體刻蝕設備及方法

有效

• 申請號: 201310541608.0
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104616956B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 楊盟
• 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;B81C1/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 陳振

技術領域

本發明涉及等離子體刻蝕設備領域，特別是涉及一種刻蝕深度較大的等離子體刻蝕設備及等離子體刻蝕方法。

背景技術

現有技術中，等離子體干法刻蝕技術中，多采用SF6、C4F8、C5F8等氟基氣體作為刻蝕反應氣體，為了得到所需要的圖形，需要采用其他材料作為刻蝕的掩膜，掩膜材料包含光刻膠、硅、金屬等。

由于MEMS器件多要求刻蝕深度較大，因此在刻蝕工藝設計中，需要考慮到晶片與掩膜之間的刻蝕選擇比。為了在有限的掩膜厚度下達到更大的刻蝕深度，需要盡可能提高刻蝕選擇比。提高刻蝕選擇比的方式可以通過掩膜材料的選擇或優化刻蝕工藝流程。

在追求刻蝕選擇比的同時，為了保障產能，降低生產成本，刻蝕速率也是需要考慮的重要因素。而通常在保障刻蝕形貌的前提下，提高刻蝕速率的方向一般與提高刻蝕選擇比的方向相反。

單一步驟進行刻蝕所能達到的最大的刻蝕選擇比約為30:1左右，無法滿足刻蝕深度較高的應用。

鑒于上述缺陷，本發明人經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明創造。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠獲得較高的晶片相對于掩膜的刻蝕選擇比和較高的刻蝕速率的等離子體刻蝕設備及刻蝕方法。

本發明的一種等離子體刻蝕設備，包括綜合工藝腔室；

所述綜合工藝腔室包括轉臺、轉臺軸、升降卡盤、沉積反應腔室與刻蝕反應腔室；

所述轉臺上設置多個晶片卡槽，所述晶片卡槽用于放置晶片；

每個所述沉積反應腔室或每個刻蝕反應腔室分別對應一個所述升降卡盤；

所述轉臺軸帶動所述轉臺將所述晶片卡槽中的晶片分別多次交替轉到所述沉積反應腔室和所述刻蝕反應腔室，并由所述升降卡盤將晶片推進所述沉積反應腔室和所述刻蝕反應腔室；

在所述沉積反應腔室內，晶片進行薄膜沉積；在所述刻蝕反應腔室內，晶片進行刻蝕。

在其中一種實施例中，所述沉積反應腔室包括第一底座、第一內壁與上電極氣體分配板；

所述第一底座與所述上電極氣體分配板分別置于所述第一內壁的兩端開口上；

所述上電極氣體分配板通過第一射頻匹配器與第一射頻源相連接，用于導入射頻功率；所述上電極氣體分配板上罩設用于提供穩定的射頻功率的第一射頻屏蔽盒；所述上電極氣體分配板還連接用于提供工藝氣體的第一氣體盒；

所述第一內壁上連接第一真空管道。

在其中一種實施例中，所述刻蝕反應腔室包括第二底座、第二內壁與射頻線圈；

所述第二底座與所述射頻線圈分別置于所述第二內壁的兩端開口上；

所述射頻線圈通過第二射頻匹配器與第二射頻源相連接，用于導入射頻功率；所述射頻線圈上罩設用于提供穩定的射頻功率的第二射頻屏蔽盒；所述射頻線圈還連接用于提供工藝氣體的第二氣體盒；

所述第二內壁上連接第二真空管道。

在其中一種實施例中，所述第一底座上設置第一定位孔；所述第二底座上設置第二定位孔；

所述第一定位孔和所述第二定位孔的下方分別設置一個所述升降卡盤；

所述升降卡盤上升時，將所述轉臺的晶片卡槽中的晶片分別推進所述第一定位孔或所述第二定位孔中；

所述升降卡盤下降時，將晶片從所述第一定位孔或所述第二定位孔送回所述轉臺的晶片卡槽中；

在所述第一定位孔和所述第二定位孔處分別設置第一密封圈和第二密封圈。

在其中一種實施例中，所述的等離子體刻蝕設備還包括裝卸腔室與傳輸腔室；

晶片置于所述裝卸腔室內，通過所述傳輸腔室送入所述綜合工藝腔室；

晶片在所述綜合工藝腔室內經多次薄膜沉積與刻蝕后，再通過所述傳輸腔室送回所述裝卸腔室。

在其中一種實施例中，所述晶片卡槽的數量為四的倍數；

每四個所述晶片卡槽為一組，每組所述晶片卡槽分別對應一個所述沉積反應腔室和一個所述刻蝕反應腔室。

本發明的一種等離子體刻蝕方法，工作步驟如下：

步驟A，晶片送入到所述綜合工藝腔室的所述轉臺的所述晶片卡槽；

步驟B，驅動所述綜合工藝腔室的所述轉臺軸轉動，交替帶動所述轉臺到對應于所述綜合工藝腔室中的所述沉積反應腔室或者所述刻蝕反應腔室的位置，所述綜合工藝腔室的所述升降卡盤將晶片推進到所述沉積反應腔室或所述刻蝕反應腔室；

步驟C，晶片在所述沉積反應腔室內，進行薄膜沉積；或者晶片在所述刻蝕反應腔室內，進行刻蝕；

重復步驟B和步驟C，直至達到所需的刻蝕深度。