CN102446738A - 一种等离子体刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体刻蚀装置，包括刻蚀腔体和设置在所述刻蚀腔体上部的上电极，其中，所述上电极区域分为若干独立温度控制区域且所述每个独立温度控制区域内设置有对应的加热器和冷却管道。通过上电极的温度分区控制，能够对等离子体中心和边缘的电/离子温度和密度产生不同的影响，从而影响中心和边缘的刻蚀速率等工艺特性；同时，由于温度高的上电极区域吸附的聚合物少，温度低得上电极区域吸附的聚合物多，上电极的温度分区控制还能使等离子体中的聚合物浓度发生区域的变化，影响晶圆表面的聚合物沉积，从而实现对刻蚀均匀度的调节。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域的一种刻蚀装置，尤其涉及一种等离子体刻蚀装置。
背景技术
随着半导体制造的不断发展,刻蚀的均匀性要求越来越严格，而刻蚀温度对于刻蚀工艺的均匀性控制非常重要。为了提高刻蚀的均匀性，针对刻蚀设备作了较大程度的改进：从简单的下电极ESC(静电卡盘)温度单一控制，到静电卡盘的分区控制(中心和边缘)，再到增加刻蚀腔体侧壁（chamber wall）的温度控制，到最新的增加上电极（upper electrode）温度单一控制。这些对刻蚀设备的改进基本使暴露在等离子体周围的腔体都实现了温度的可控。
已有的下电极静电卡盘温度分区控制的设计，由于晶圆直接放置于静电卡盘之上，所以能对晶圆表面温度起到很大的调节作用，从而改善刻蚀工艺的均匀度。但随着刻蚀腔体的设计都向窄间隙(narrow gap)腔体发展（即上下电极的间隙越来越小，一般在20mm~30mm左右），这种趋势使得上电极温度的控制方式对等离子体环境的影响变得更加重要和敏感，特别在纳米级刻蚀工艺中就显得更为重要。这对如何完善上电极的温度控制提出了更高的要求，伴随着半导体制造工艺的发展，这种矛盾更加突出。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种等离子体刻蚀装置， 以利于提高刻蚀工艺的均匀性。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种等离子体刻蚀装置，包括刻蚀腔体和设置在所述刻蚀腔体上部的上电极，其中，所述上电极区域分为若干独立温度控制区域且所述每个独立温度控制区域内设置有对应的加热器和冷却管道。
上述的等离子体刻蚀装置，其中，所述上电极区域分为中心和边缘两个同心圆区域，所述同心圆区域半径以所述上电极半径的中间点为划分点均分。
上述的等离子体刻蚀装置，其中，所述冷却管道内的冷却液专用高电阻值冷却液。
上述的等离子体刻蚀装置，其中，所述加热器为电偶加热头。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：通过上电极的温度分区控制，能够对等离子体中心和边缘的电/离子温度和密度产生不同的影响，从而影响中心和边缘的刻蚀速率等工艺特性；同时，由于温度高的上电极区域吸附的聚合物少，温度低得上电极区域吸附的聚合物多，上电极的温度分区控制还能使等离子体中的聚合物浓度发生区域的变化，影响晶圆表面的聚合物沉积，从而实现对刻蚀均匀度的调节。
附图说明
图1是本发明等离子体刻蚀装置刻蚀腔体结构示意图。
图2是本发明等离子体刻蚀装置刻蚀腔体上电极分区控温示意图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明离子体刻蚀装置，包括刻蚀腔体（1）和设置在所述刻蚀腔体上部的上电极（2），其中，所述上电极（2）区域分为若干独立温度控制区域（3）且所述每个独立温度控制区域（3）内设置有对应的加热器和冷却管道。由于不同的温度控制区域均设置有对应的加热器，从而可以对相应区域的温度进行调节，进而达到合理地调节所述上电极（2）区域温度的目的。当温度过高时，可以通过在冷却管道里通入冷却的专用高电阻值冷却液对电极进行冷却。通过对上电极区域温度分区控制，可以调节不同区域电/离子温度和密度从而影响刻蚀速率等；同时可以对聚合物浓度产生影响。从而实现对刻蚀均匀度的调节。
可以将等离子体刻蚀设备上电极分成两个不同且独立的温度控制区域：中心区域和边缘区域,同时可以设置为中间和边缘为同心圆方式，半径以上电极半径的中间点为划分点均分。
在本发明等离子刻蚀装置中，上电极分区温度控制的加热器可以采用电偶加热头。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (5)
1.一种等离子体刻蚀装置，包括刻蚀腔体（1）和设置在所述刻蚀腔体上部的上电极（2），其特征在于，所述上电极（2）区域分为若干独立温度控制区域（3）且所述每个独立温度控制区域（3）内设置有对应的加热器和冷却管道。
2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述上电极（3）区域分为两个同心圆区域，所述同心圆区域半径以所述上电极半径的中间点为划分点均分。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述冷却管道内的冷却液为专用高电阻值冷却液。
4.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述加热器为电偶加热头。
5.根据权利要求3所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述加热器为电偶加热头。
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