[發(fā)明專利]用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)及具有其的等離子體刻蝕裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410053269.6
• 申請(qǐng)日: 2014-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN103811247A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓文彬;馮涓;段文睿;田凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J37/02
• 分類號(hào): H01J37/02;H01J37/32
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子體設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)及具有其的等離子體刻蝕裝置。

背景技術(shù)

目前，在集成電路制造工藝中，一般采用等離子體轟擊裝置進(jìn)行刻蝕。所述等離子體轟擊裝置是利用等離子轟擊原理將被轟擊材料表面的原子轟出從而達(dá)到刻蝕的目的，該裝置一般包括載片臺(tái)（同時(shí)作為下電極）和聚焦環(huán)等配件。如圖1所示，將需要進(jìn)行等離子體刻蝕加工的晶圓2’放置在載片臺(tái)1’的上表面，為了防止刻蝕過程中等離子體腐蝕載片臺(tái)1’從而縮短其使用壽命，載片臺(tái)1’小端圓柱直徑通常略小于晶圓2’的直徑，使晶圓2’完全覆蓋載片臺(tái)小端圓柱。在載片臺(tái)1’周圍環(huán)繞放置聚焦環(huán)3’，聚焦環(huán)3’內(nèi)側(cè)部分延伸到晶圓2’邊緣背面之下。引入聚焦環(huán)3’的作用是為了調(diào)節(jié)晶圓上表面空間的電場(chǎng)強(qiáng)度，保證晶圓邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的刻蝕均勻性。

然而，由于聚焦環(huán)3’暴露在等離子體中，隨著等離子體刻蝕的進(jìn)行聚焦環(huán)3’將逐漸被腐蝕掉。由于聚焦環(huán)3’在刻蝕過程中高度的變化，晶圓2’邊緣的電場(chǎng)分布發(fā)生較大變化，使得離子入射角度嚴(yán)重偏斜于垂直方向，如圖2所示，從而造成等離子體刻蝕剖面發(fā)生偏移現(xiàn)象，最終導(dǎo)致晶圓邊緣區(qū)域的良品率大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述等離子體刻蝕晶圓過程中難以保持垂直刻蝕的技術(shù)問題。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種具有該聚焦環(huán)的等離子體刻蝕裝置。

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)，包括：下環(huán)，所述下環(huán)采用耐等離子體腐蝕的絕緣體制成；中環(huán)，所述中環(huán)位于所述下環(huán)之上，采用導(dǎo)體制成；上環(huán)，所述上環(huán)位于所述中環(huán)之上，采用半導(dǎo)體或絕緣體制成。

該實(shí)施例的用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)，導(dǎo)體材料制成的中環(huán)可以加載電壓，可以在等離子體刻蝕腔室中起到調(diào)節(jié)并維持電場(chǎng)分布的作用，解決等離子體刻蝕晶圓過程中難以保持垂直刻蝕的技術(shù)問題。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)還可以具有如下附加技術(shù)特征：

可選地，所述下環(huán)的材料為三氧化二鋁。

可選地，所述中環(huán)的材料為鋁。

可選地，所述上環(huán)的材料為硅、碳化硅或石英。

根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置，包括：載片臺(tái)，所述載片臺(tái)用于承托待刻蝕的晶圓；上文公開的聚焦環(huán)，所述聚焦環(huán)環(huán)繞設(shè)置在所述載片臺(tái)周圍，且所述聚焦環(huán)與所述晶圓不接觸，其中，所述中環(huán)加載有預(yù)設(shè)電壓，所述預(yù)設(shè)電壓的大小等于等離子體放電過程中的周期平均電壓的近似最大值。

該實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置中，對(duì)聚焦環(huán)的中環(huán)加載電壓，可以調(diào)節(jié)并維持電場(chǎng)分布的作用，解決等離子體刻蝕晶圓過程中難以保持垂直刻蝕的技術(shù)問題。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)還可以具有如下附加技術(shù)特征：

可選地，所述聚焦環(huán)的中環(huán)與下環(huán)之間的界面高于進(jìn)行等離子體刻蝕時(shí)鞘層的頂面。

可選地，所述中環(huán)的厚度為0.2-0.5mm。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是傳統(tǒng)的用于等離子體刻蝕的聚焦環(huán)的裝配示意圖；

圖2是晶圓表面離子入射角度發(fā)生偏移的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5（a）是采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣等電勢(shì)線分布圖（上環(huán)厚度為1.5mm）；

圖5（b）是采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣等電勢(shì)線分布圖（上環(huán)厚度為0.5mm）；

圖5（c）是采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣離子入射角度分布圖；

圖6（a）是未采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣等電勢(shì)線分布圖（上環(huán)厚度為1.5mm）；

圖6（b）是未采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣等電勢(shì)線分布圖（上環(huán)厚度為0.5mm）；

圖6（c）是未采用本發(fā)明實(shí)施例的等離子體刻蝕裝置的晶圓邊緣離子入射角度分布圖。

具體實(shí)施方式