CN102543644A

CN102543644A - 干法刻蚀设备反应腔的上部电极

Info

Publication number: CN102543644A
Application number: CN2010105963322A
Authority: CN
Inventors: 李顺义
Original assignee: Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种干法刻蚀设备反应腔的上部电极，采用碳、碳化硅、硅、和/或石英材料制造，在所述上部电极内部嵌入金属，或者在所述上部电极表面覆盖金属。本发明可以减少或避免反应生成物粘附在上部电极周围，延长上部电极使用寿命，加快刻蚀速率。

Description

干法刻蚀设备反应腔的上部电极

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路中的干法刻蚀设备的反应腔。

背景技术

干法刻蚀是半导体集成电路制造中一种常见的刻蚀方法，其原理是利用等离子体放电来去除硅片表面的材料。图1显示了一种现有的干法刻蚀设备的反应腔。在腔体10之上为上部电极11，在腔体11之中有下部电极12，硅片13放置于下部电极12之上。通常采用C(碳)、SiC(碳化硅)、Si(硅)、石英(SiO₂，氧化硅)等材料制造上部电极11。在真空环境的腔体10内通入反应气体，通过加射频电源形成等离子，等离子体去刻蚀吸附在下部电极的硅片，形成需要的图形。

在干法刻蚀过程中，上部电极11周边会粘上许多生成物或颗粒111，造成硅片制品良率低下，所以需要定期清扫上部电极11。等离子体也刻蚀上部电极11，使它变薄，首先在中间部位产生凹陷处110，影响刻蚀速率和均匀性。到一定程度上部电极11还可能发生碎裂。所以必须定期更换上部电极11。

随着硅片尺寸的增加，上部电极11的尺寸也被迫增大、变厚，对上部电极11的品质要求也越高，价格也会倍增。因此如何以最小成本使用上部电极11成为一项值得研究的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种干法刻蚀设备反应腔的上部电极，可以延长上部电极的清扫时间和使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明干法刻蚀设备反应腔的上部电极，采用碳、碳化硅、硅、和/或石英材料制造，在所述上部电极内部嵌入金属，或者在所述上部电极表面覆盖金属。

进一步地，所述金属为条状或板状。

本发明干法刻蚀设备反应腔的上部电极可以减少或避免反应生成物粘附在上部电极周围，延长上部电极使用寿命，加快刻蚀速率。

附图说明

图1是现有的干法刻蚀设备反应腔的示意图；

图2～图4是本发明所述上部电极的各个实施例的示意图。

图中附图标记说明：

10为腔体；11为上部电极；110为凹陷处；111为生成物或颗粒；112为条状金属；12为下部电极；13为硅片。

具体实施方式

传统的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，就是采用碳、碳化硅、硅、和/或石英材料制造的一整块。本发明在传统上部电极的基础上进行了改进，或者在上部电极内部嵌入金属，或者在上部电极表面覆盖金属。

当在上部电极的表面覆盖(贴敷)金属时，优选在上部电极的上表面(即远离腔体一侧的表面)覆盖。如果在上部电极的下表面(即腔体内壁的顶部)覆盖金属，或者在上部电极内部嵌入的金属与工艺腔连通时，则要防止该金属与工艺腔的气体发生反应。

在上部电极内部嵌入或表面覆盖的金属，最常见的是条状、板状，当然还可以是任意形状。

当射频电磁波经过上部电极时，这些在上部电极内部嵌入或表面覆盖的金属会感应出额外的电磁场，这会带来如下有益效果：

其一，额外的电磁场让等离子体远离上部电极，这可以减少或避免刻蚀反应生成物质粘附在上部电极周围，从而减少工艺腔体内的颗粒、改善刻蚀均匀性、提高产品质量、提高产品良率、延长平均清扫时间。

其二，额外的电磁场让等离子体远离上部电极，这可以保护上部电极不受或少受等离子体的刻蚀，减少或避免上部电极凹陷的速度，达到延长上部电极使用寿命、减低产品缺陷、提高产品质量的效果。

其三，额外的电磁场让等离子体远离上部电极，更加靠近下电极，等离子体的下移可以加快刻蚀速率、提高产量。

在上部电极内部或表面增加的金属可以为任意金属，优选为：射频环境下金属内部产生的感应涡电流越小越好。这些金属要能够产生感应电磁场，产生的电磁场强度以保护上部电极为目的。下面示意性地给出本发明的一些实施例。

请参阅图2，这是本发明所述上部电极的一个实施例。在上部电极11的内部嵌入或表面覆盖有数个条状金属112。这些条状金属112在圆形的上部电极11上大致呈现径向分布(沿着圆的半径分布)。

请参阅图3，这是图2所示实施例的具体体现。上部电极11采用石英材料制造，其直径为400毫米，厚度为20毫米。在上部电极11的表面黏贴有8个金属条112，为避免感应高电压放电，所有金属条112的表面都需要涂层绝缘材料。这些金属条112长150毫米，宽10毫米，厚度0.5毫米。成45度径向分布于上部电极11，所有金属条112的一端距离上部电极11的圆心均为25毫米。

本实施例中，在上部电极11新增加的金属条112表面涂一层绝缘材料，这是由于金属在射频环境下会产生感应电压，该瞬间感应电压很高，为了防止击穿或击坏上部电极，所以在新增加的金属表面涂一层绝缘材料。在其他实施例中，上部电极内部或表面新增加的金属表面也可以采用同样措施处理。

请参阅图4，这是本发明所述上部电极的一个实施例。在上部电极11的内部嵌入或表面覆盖有数个条状金属112。这些条状金属112在圆形的上部电极11平行分布。

图2～图4所示实施例均为示意，在上部电极11上可任意布置条状或板状金属112，只要其能对射频感应出电磁场即可。

本发明所述上部电极可以应用于所有干法刻蚀设备。对于非干法刻蚀设备，只要因为使用射频而造成某些部件容易损耗的，也可以适用本发明。

Claims

1.一种干法刻蚀设备反应腔的上部电极，采用碳、碳化硅、硅、和/或石英材料制造，其特征是，在所述上部电极内部嵌入金属，或者在所述上部电极表面覆盖金属。

2.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，所述金属为条状或板状。

3.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，在所述上部电极的上表面覆盖金属。

4.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，所述金属表面涂有一层绝缘材料。

5.根据权利要求2所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，在所述上部电极内部嵌入或表面覆盖条状金属，所述条状金属沿着圆形上部电极呈现径向分布。

6.根据权利要求5所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，所述上部电极的直径为400毫米，厚度为20毫米；在上部电极的表面黏贴有8个金属条，这些金属条长150毫米，宽10毫米，厚度0.5毫米。成45度径向分布于所述上部电极，所有金属条的一端距离上部电极的圆心均为25毫米。

7.根据权利要求2所述的干法刻蚀设备反应腔的上部电极，其特征是，在所述上部电极内部嵌入或表面覆盖条状金属，所述条状金属在上部电极上平行分布。