[發明專利]等離子體刻蝕裝置

有效

• 申請號: 201410345048.6
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN105336561B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 楊俊;李俊良
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

技術領域

本發明涉及半導體加工設備，特別涉及一種等離子體刻蝕裝置。

背景技術

隨著集成電路集成度的提高和元件線寬的減小，等離子體刻蝕(Plasma Etching)工藝得到了極為廣泛的應用。等離子體刻蝕工藝是通過在等離子體刻蝕裝置的反應腔室內配置電極，以蝕刻氣體作為反應氣體提供給反應腔室內，利用在電極上施加射頻而在反應腔室內形成反應氣體的等離子體，通過由該等離子體生成的原子團、離子等完成蝕刻的干法刻蝕工藝。

近年來，利用等離子體刻蝕工藝形成高深寬比結構，如TSV硅通孔技術，正越來越受到廣泛的重視和研究。高深寬比結構的形成，典型地是利用圖形刻蝕制程在晶圓表面形成圖形化的光刻膠作為掩膜層，然后以合適的反應氣體產生等離子體并將其用到未被掩膜層保護的蝕刻區域，從而刻蝕出深溝槽。通常來說，在刻蝕出深溝槽之后，還可能會執行不需要掩膜層的無圖形刻蝕(blanket etching)制程以對所形成的深溝槽進行減薄最終形成所希望的深度的高深寬比結構。然而，在無圖形刻蝕制程中，由于晶圓的邊緣區域與中間區域刻蝕速率不同，邊緣區域的刻蝕速率偏快，這將造成整個晶圓范圍內各高深寬比結構刻蝕深度、頂部特征尺寸和底部特征尺寸的不一致，進而影響產品良率。而若在不同腔室中分別進行高深寬比結構的圖形刻蝕和無圖形刻蝕，又會造成工藝效率的降低和成本的增加。

為解決上述問題，現有技術中在晶圓周圍設置一遮蔽環，以減小邊緣區域等離子體的轟擊，從而改善無圖形刻蝕時的刻蝕均勻性。如圖1所示，等離子體刻蝕裝置包括反應腔室10，其中引入有刻蝕氣體作為反應氣體；反應腔室10的頂部設置有反應氣體噴淋頭11，其中包含上電極15；反應腔室10底部設置有用于夾持待處理基片W的靜電夾盤12，其中設置有與上電極15相對的下電極16。射頻源RF施加在下電極16上，在上電極15和下電極16之間形成射頻電場，對刻蝕氣體電離生成等離子體。聚焦環13設于基片W的周圍，其頂面與基片W的頂面平齊，用于收斂基片W表面的等離子體。遮蔽環14環繞聚焦環外周設置，用于掩蔽或遮蔽基片周緣處的一部分等離子體以使基片邊緣部分等離子體的密度減小，從而降低晶圓30邊緣處的刻蝕速率。

然而，采用遮蔽環雖然能夠提高無圖形刻蝕制程中整個基片范圍內的刻蝕均勻性，但遮蔽環也同時影響了邊緣區域的等離子體密度，又會導致圖形刻蝕制程中深溝槽剖面形貌控制不佳。

因此，需要提出一種等離子體刻蝕裝置能夠同時改善高深寬比結構形貌控制以及無圖形刻蝕的均勻性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種能夠原位執行圖形刻蝕和無圖形刻蝕制程且不影響各刻蝕制程的刻蝕均一性和刻蝕形貌的等離子體刻蝕裝置。

為達成上述目的，本發明提供一種等離子體刻蝕裝置，用于原位執行深溝槽圖形刻蝕制程和無圖形刻蝕制程，其包括反應腔室，其具有用于夾持待處理基片的靜電夾盤以及可移動的環狀遮蔽部件，環狀遮蔽部件設于所述基片外周側并位于所述基片的上方；驅動單元，用于驅動所述環狀遮蔽部件在垂直方向上移動；以及控制單元，與所述驅動單元相連，其在待進行所述深溝槽圖形刻蝕制程時控制所述驅動單元驅動所述環狀遮蔽部件定位于遠離所述基片的第一位置，在待進行所述無圖形刻蝕制程時控制所述驅動單元驅動所述環狀遮蔽部件定位于鄰近所述基片的第二位置。

優選的，所述反應腔室還包括環繞所述基片的聚焦環，所述聚焦環位于環狀遮蔽部件下方。

優選的，所述反應腔室還包括環繞所述聚焦環的覆蓋環，所述覆蓋環位于所述環狀遮蔽部件下方且其上表面與所述聚焦環的上表面平齊。

優選的，所述環狀遮蔽部件為遮蔽環或氣體導向環。

優選的，所述遮蔽環的內周面為自上向下徑向向外延伸的錐形面。

優選的，所述氣體導向環的截面形狀為矩形。

優選的，所述環狀遮蔽部件定位于所述第二位置時，其下表面與所述基片上表面的距離為1～2mm。

優選的，所述遮蔽環定位于所述第一位置時，其下表面與所述基片上表面的距離為15～30mm；所述氣體導向環定位于所述第一位置時，其下表面與所述基片上表面的距離為30～60mm。

優選的，所述環狀遮蔽部件在水平方向上自所述基片的邊緣徑向向內延伸-5mm～5mm。

優選的，所述聚焦環和所述覆蓋環的上表面突出于所述基片的上表面1～2mm。

優選的，所述環狀遮蔽部件定位于所述第二位置時，其下表面貼合于所述聚焦環和所述覆蓋環的上表面。