CN103646841B - 一种等离子体刻蚀设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀设备，该设备包括反应腔体、盖板、静电吸附盘、悬臂以及分子泵；所述盖板位于所述反应腔体的顶部，且在该盖板的中心区域设置有气体喷嘴；所述静电吸附盘悬浮于所述反应腔体内部；所述悬臂的一端固定于所述反应腔体的内侧壁，另一端与所述静电吸附盘的侧壁相连接，且所述悬臂上设置有若干个于竖直方向贯穿该悬臂的孔洞；所述分子泵位于所述反应腔体的下方。本发明通过在现有的悬臂上增加一定数量的通孔，增加了气体的均匀性，从而改善了局部气流速度偏慢的现状，进而避免了晶圆表面的刻蚀速率的不均匀性，并最终提高了产品的良率。

Description

一种等离子体刻蚀设备
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀设备。
背景技术
等离子刻蚀，是干法刻蚀中最常见的一种形式，其原理是将暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。
目前，12寸的LAM等离子刻蚀设备内部的腔体是个正圆形的对称腔，其目的是为了保证气体流动导向的对称均匀性，这种设计方法就使得静电吸附盘必须要有一个悬臂将其支撑在整个腔体的中间，但正是由于这个悬臂的设计致使气体从正上方往正下方流动时会被该悬臂阻挡，造成局部的气流速度偏慢，从而造成晶圆表面的这一部分的刻蚀速率较其他区域偏慢。
中国专利（公布号：200910158947）记载了一种多频等离子体蚀刻反应器，其中在一个真空等离子体处理舱内，通过在数个频率下激发等离子体，从而使得由数个频率所致的等离子体激发同时地导致数个不同的现象发生于等离子体中，由此用等离子体对工件进行处理。所述舱包括中央的顶电极和底电极，以及一个周围的顶电极或底电极装置，其或者由RF激励，或者由一个滤波器装置连接到一个参考电势上，其中该滤波器装置使得至少一个等离子体激发频率通过，但阻隔其它频率。该专利文献中并未记载如何解决由于悬臂的设计致使气体从正上方往正下方流动时会被该悬臂阻挡，造成局部的气流速度偏慢，而造成的晶圆表面对应部分的刻蚀速率较其他区域偏慢的问题。
中国专利（公布号：201110415354）记载了一种一种等离子体蚀刻用硅电极板，其可抑制因等离子体蚀刻产生的表面凹凸且实现均匀的蚀刻。本发明的等离子体蚀刻用硅电极板由将B和AL作为掺杂剂添加的单晶硅构成，AL的浓度在1×1013atoms/cm3以上。该等离子体蚀刻用硅电极板中，单晶硅的电特性在面内均匀化，在等离子体蚀刻中表面消耗时能够使凹凸变得极少，并且能够抑制裂纹。该专利文献中并未解决由于悬臂的设计致使气体从正上方往正下方流动时会被该悬臂阻挡，造成局部的气流速度偏慢，从而造成晶圆表面的这一部分的刻蚀速率较其他区域偏慢的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明记载了一种等离子体刻蚀设备，其中，所述设备包括反应腔体、盖板、静电吸附盘、悬臂以及分子泵；
所述盖板位于所述反应腔体的顶部，且在该盖板的中心区域设置有气体喷嘴；
所述静电吸附盘悬浮于所述反应腔体内部，并通过所述悬臂的支撑作用而水平悬浮于所述反应腔体中；
所述悬臂的一端固定于所述反应腔体的内侧壁，所述悬臂的另一端与所述静电吸附盘的侧壁相连接，且所述悬臂上设置有若干个于竖直方向贯穿该悬臂的孔洞；所述分子泵位于所述反应腔体的下方。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述反应腔体为真空反应腔体。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述反应腔体为正圆形的对称式结构。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述气体喷嘴与所述盖板之间为密封连接。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述气体喷嘴与上方的气体输入管相连接。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述气体喷嘴的喷口为可调节式结构。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述分子泵的排气导向为中心对称分布。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述反应腔体的底部为开口式结构，并与所述分子泵之间存在一定的间隙。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述悬臂为中空式结构，且所述中空式结构内设置有电线，所述电线的一端与所述静电吸附盘连接，另一端与外界电源连接。
上述的等离子体刻蚀设备，其中，所述所述孔洞与所述中空式结构没有交叠。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明一种等离子体刻蚀设备，通过在现有的悬臂上增加一定数量的通孔，让气流也可以通过该通孔贯穿所述悬臂，使得气流实现均匀的自上而下流动，进一步增加了气体的均匀性，从而改善了局部气流速度偏慢的现状，进而避免了晶圆表面的刻蚀速率的不均匀性，并最终提高了产品的良率。
附图说明
图1是本发明的等离子体刻蚀设备的结构示意图；
图2是本发明的等离子体刻蚀设备的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的等离子体刻蚀设备进行详细说明：
图1是本发明的等离子体刻蚀设备的结构示意图；如图1所示，一种等离子体刻蚀设备，包括反应腔体1、盖板2、静电吸附盘3、悬臂4以及分子泵5；所述盖板2位于所述反应腔体1的顶部，且在该盖板2的中心区域设置有气体喷嘴（图中未标出）,所述气体喷嘴与其上方的气体输入管（图中未标出）相连接，并通过该气体输入管将气体输入到所述反应腔体1内。
优选的，所述气体喷嘴的喷口为可调节式结构，即通过调节喷口的大小，而从可以控制喷出气流的大小，以满足实际工艺中对气流大小的需求。
进一步的，所述静电吸附盘3位于所述反应腔体1的内部，通过将所述悬臂4的一端固定于反应腔体1的内侧壁，另一端固定于所述静电吸附盘3的外侧壁，从而实现将所述静电吸附盘3通过支撑作用悬浮于所述反应腔体1的内部，所述悬臂4的内部设置有电线等结构，该电线将所述静电吸附盘3与外界电源（图中未标出）相连接，以此为静电吸附盘3提供运作时所需要的电能。所述悬臂4上还设置有若干个于竖直方向贯穿该悬臂的通孔6，该若干个通孔6应在避开悬臂4内部电线等结构，即不影响所述悬臂4正常运作的前提下进行布置。
其中，所述反应腔体1底部的开口与分子泵5之间存在一定的间隙，从而可以通过分子泵5将反应腔体1内部的多余气体抽走。
下面结合具体的实施例来详细介绍本发明一种等离子体刻蚀设备在现实工艺中的使用过程：
图2是本发明的等离子体刻蚀设备的原理示意图；如图2所示：
首先，将需要进行刻蚀工艺的硅片放置于静电吸附盘3的上表面，即放置在反应腔体1的内部，该静电吸附盘3通过在其正、负电极基体上接通直流电压后，在电极体表面产生库仑引力，对硅片产生吸附作用，以此对硅片起到固定作用，从而为接下来的刻蚀工艺做好准备。
然后，将位于反应腔体1顶部的气体喷嘴打开，并通过调节该气体喷嘴开口的大小，使气体的气流以适合工艺的速度进入所述反应腔体1内部，并对被刻蚀材料的表面分子进行轰击（bombard）或溅射（sputter），从而形成易挥发物质，以此实现刻蚀的目的。
其中，由于支撑所述静电吸附盘3的悬臂4上设置有若干的通孔6，且该若干个通孔6均于竖直方向贯穿所述悬臂，使得自上而下流动的气体不必绕过所述悬臂4，而可以从通孔6中穿过，从而保证了整个气体流通的均匀性。
进一步的，位于反应腔体1下方的分子泵5利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使得工艺中产生的易挥发物质在分子泵5的作用下，通过反应腔体1底部的开口与分子泵5之间的空隙而从反应腔体1内抽出，并最终完成刻蚀工艺。
由于采用了上述技术方案，本发明等离子体刻蚀设备，通过在现有的悬臂上增加一定数量的通孔，让气流也可以通过该通孔穿过所述悬臂，使得气流实现均匀的自上而下流动，进一步增加了气体的均匀性，从而改善了局部气流速度偏慢的现状，进而避免了晶圆表面的刻蚀速率的不均匀性，并最终提高了产品的良率。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述设备包括反应腔体、盖板、静电吸附盘、悬臂以及分子泵；
所述盖板位于所述反应腔体的顶部，且在该盖板的中心区域设置有气体喷嘴；
所述静电吸附盘悬浮于所述反应腔体内部，并通过所述悬臂的支撑作用而水平悬浮于所述反应腔体中；
所述悬臂的一端固定于所述反应腔体的内侧壁，所述悬臂的另一端与所述静电吸附盘的侧壁相连接，且所述悬臂上设置有若干个于竖直方向贯穿该悬臂的孔洞；所述分子泵位于所述反应腔体的下方；
其中所述悬臂为中空式结构，且所述中空式结构内设置有电线，所述电线的一端与所述静电吸附盘连接，另一端与外界电源连接。
2.如权利要求1所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述反应腔体为真空反应腔体。
3.如权利要求2所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述反应腔体为正圆形的对称式结构。
4.如权利要求1所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述气体喷嘴与所述盖板之间为密封连接。
5.如权利要求4所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述气体喷嘴与上方的气体输入管相连接。
6.如权利要求5所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述气体喷嘴的喷口为可调节式结构。
7.如权利要求1所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述分子泵的排气导向为中心对称分布。
8.如权利要求1所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述反应腔体的底部为开口式结构，并与所述分子泵之间存在一定的间隙。
9.如权利要求1所述的等离子体刻蚀设备，其特征在于，所述孔洞与所述中空式结构没有交叠。
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