[發(fā)明專利]等離子刻蝕設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410441419.0
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104299881B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 潘無忌
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發(fā)明涉及半導體領域，具體涉及一種等離子刻蝕設備。

背景技術

隨著半導體集成電路、集成光路和其它光電子器件向微形化和高密度化方向發(fā)展，對刻蝕的工藝要求亦越來越高。傳統(tǒng)的濕法刻蝕由于其刻蝕的各向同性產生嚴重的鉆蝕，使得圖形刻蝕后的邊緣比較粗糙，要刻蝕3μm以下線寬的圖形十分困難。反應離子刻蝕(Reactive?Ion?Etching，簡稱RIE)即是干法刻蝕技術中近年來日漸成熟的方法之一，由于其良好的各向異性刻蝕特性和可靈活控制的工藝因素，是一種將抗蝕劑圖形精確轉移到基體上的有效方法，目前已被國內外同行廣泛采用，普遍認為它是今后微細圖形刻蝕的主要發(fā)展方向。

同時隨著MEMS(Micro-Electromechanical?Systems，微電子機械系統(tǒng))和IC(Integrated?Circuit，集成電路)三維技術的不斷發(fā)展，靠進一步縮小線寬來提高性能的方式受到材料物理特性和現有設備工藝的限制，二維互連線的電阻電容延遲逐漸成為限制半導體芯片性能提高的瓶頸，對具有高深寬比的通孔刻蝕需求也愈發(fā)強烈。目前，利用反應離子刻蝕來形成高深寬比的通孔被稱之為深反應離子刻蝕(Deep?Reactive?Ion?Etching，簡稱DRIE)。

圖1為現有DRIE刻蝕設備的主要部件構成圖，1為上接地環(huán)(Upper?Ground?Ring)，2為基座，3為噴頭(Shower?Head)，4為加熱器，5為吸盤，6為晶圓。

上接地環(huán)1位于基座2周圍，是關鍵的工藝部件。在上接地環(huán)1和基座2之間，一般是靠螺絲簡單的固定連接，有明顯的縫隙。

繼續(xù)參照圖1所示，由于上接地環(huán)1靠近氣體出口，其與基座2和噴頭3之間存在縫隙不利于氣體均勻性控制。由于上接地環(huán)1緊鄰刻蝕反應區(qū)，這里非常容易積累聚合物，在刻蝕過程中，產生聚合物較多時，腔體的縫隙容易殘留聚合物，這些聚合物積累到一定的程度，容易掉落至晶圓6的表面，引起Defect(缺陷)或宕機。噴頭3正下方的直線箭頭表示正常氣體流向，但是噴頭3周邊區(qū)域存在空隙，導致少量氣體可能從邊緣處流走。

另一方面，上接地環(huán)1靠螺絲與基座2相連接，這種固定方式面接觸非常不均勻。這導致上接地環(huán)1的導熱不均勻。而上接地環(huán)1溫度不均勻會直接影響刻蝕均勻性。同時在溫度差異較大的區(qū)域，聚合物容易積聚在溫度較低處。聚合物的分布不均會造成：1、聚合物容易掉落；2、影響腔體氛圍和刻蝕均勻性。

目前，由于MTBC(Mean?Time?Between?Clean，上一次clean到這次clean所經過的時間，即腔室的保養(yǎng)間隔時間)和時間關系，約4次PM(Preventive?Maintenance，預防性維護)就需要更換一次上接地環(huán)。在不更換上接地環(huán)的刻蝕過程中，約60％的情況下PM由于聚合物掉落在吸盤導致宕機，需要重新開腔進行清理。約30％的情況下PM需要開腔2次。每次開腔需要消耗2小時。在刻蝕中如果能完全消除間隙所產生的聚合物，平均每個PM周期減少2小時人力及PM時間。

目前每個PM周期后期容易發(fā)生PA過多問題2-3次，需要使用控片和干法清洗(Dry?Clean)復機平均需要4小時。導致PA的原因主要為聚合物掉落，上接地環(huán)的影響約占到1/3。因此改善上接地環(huán)的聚合物能夠減少PA過多問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明根據現有技術的不足，提供了一種等離子刻蝕設備，可有效避免在進行DRIE刻蝕過程中，腔室內容易聚集聚合物的問題，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種等離子刻蝕設備，其中，所述等離子刻蝕設備包括一圓形的加熱裝置，所述加熱裝置下方固定設置有一圓形的噴頭，所述加熱裝置與所述噴頭的外側被一環(huán)形的基座所包圍；

所述基座的正下方設置有一上接地環(huán)，位于所述上接地環(huán)與所述基座之間設置有一環(huán)形的填隙片，利用所述填隙片將所述上接地環(huán)與所述環(huán)形基座之間的間隙進行填充。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述填隙片采用具有良好延展性能的彈性材料。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述填隙片采用具有良好的導熱能力的耐高溫材料。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述填隙片的材料為石墨或硅膠。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述填隙片為可拆卸式的填隙片。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述等離子刻蝕設備應用于深反應離子刻蝕工藝中。

上述的等離子刻蝕設備，其中，所述上接地環(huán)與所述填隙片之間均設置有螺紋孔，通過螺栓將所述上接地環(huán)與所述填隙片固定在所述基座下方。