CN117672843A - 晶圆刻蚀方法 - Google Patents

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CN117672843A CN202211068971.0A CN202211068971A CN117672843A CN 117672843 A CN117672843 A CN 117672843A CN 202211068971 A CN202211068971 A CN 202211068971A CN 117672843 A CN117672843 A CN 117672843A
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车东晨
彭泰彦
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Abstract

本申请实施例公开了一种晶圆刻蚀方法，包括以下步骤：S1、在晶圆和等离子刻蚀机的等离子体反应腔的进气口之间安装等离子体控流装置；S2、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台上放置晶圆；S3、设置刻蚀参数，并向等离子刻蚀机的等离子体反应腔内通入刻蚀气体对晶圆的进行刻蚀；S4、使用终点检测系统监控刻蚀过程，并进行主刻蚀阶段的刻蚀终点抓取和过刻蚀阶段的刻蚀终点抓取，主刻蚀阶段以主刻蚀膜层刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，过刻蚀阶段以停止层刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取。该方法能够提升刻蚀均一性，并能够缓解刻蚀气体直接被真空泵吸走导致浪费的问题，并能够在保证主刻蚀膜层刻蚀完全的同时，将停止层的损耗降到最低。

Description

晶圆刻蚀方法
技术领域
本申请涉及半导体生产技术领域，特别是一种晶圆刻蚀方法
背景技术
等离子刻蚀机应用于半导体行业，其基本原理是在真空低气压下，ICP射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈，以一定比例的混合刻蚀气体经耦合辉光放电，产生高密度的等离子体，在下电极的RF射频的作用下，这些等离子体对晶圆衬底进行轰击，晶圆衬底图形区域的半导体的化学键被打断，与刻蚀气体生成挥发性物质，以气体形式脱离基片，从真空管路被抽走。
目前，等离子刻蚀机工作过程中存在等离子体分布不均匀，刻蚀气体分散于等离子体反应腔各处，导致晶圆的刻蚀均一性比较差，以金属铝刻蚀为例，目前市场上的金属铝刻蚀机均一性一般在8％以上，还导致部分刻蚀气体被真空泵直接抽走，产生不必要的浪费。
因此，如何提升晶圆的刻蚀均一性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种晶圆刻蚀方法，包括以下步骤：
S1、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台和等离子刻蚀机的等离子体反应腔的进气口之间安装等离子体控流装置；所述等离子体控流装置包括靠近等离子体反应腔的进气口的第一环形体、靠近等离子体反应腔的排气口的第二环形体和连接在第一环形体和第二环形体之间的环形连接体，所述环形连接体、第一环形体和第二环形体共同围合形成控流腔，所述第一环形体的内孔形成供等离子体进入所述控流腔的进流口，所述环形连接体设有供等离子体流出所述控流腔的出流口，晶圆位于所述第一环形体的内孔在所述晶圆支撑台上的投影区域内、也位于所述第二环形体的内孔在所述晶圆支撑台上的投影区域内；
S2、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台上放置晶圆；
S3、设置刻蚀参数，并向等离子刻蚀机的等离子体反应腔内通入刻蚀气体对晶圆进行刻蚀；所述刻蚀参数包括：等离子刻蚀机的上射频功率、等离子刻蚀机的下射频功率、等离子刻蚀机的冷水机温度、等离子体反应腔的腔压、刻蚀气体及其流量。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，安装好所述等离子体控流装置后，其第一环形体的外周以及第二环形体的外周与等离子刻蚀机的等离子体反应腔的腔体侧壁或者与等离子刻蚀机的等离子体反应腔的内衬侧壁之间有间隙。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，所述等离子控流装置表面材质可氧化铝、氧化钇、硬氧、铝等。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，所述晶圆包括AlN层或者ScXAlN层，主刻蚀阶段刻蚀的膜层为晶圆的AlN层或者ScXAlN层。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，所述刻蚀气体为Cl2、BCl3、Ar、N2的一种或多种混合。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，所述等离子控流装置的第一环形体的内孔直径范围为：200mm≤D1≤260mm，第二环形体的外周直径范围为：250mm≤D2≤350mm，环形连接体的高度尺寸范围为20mm≤H≤70mm。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，所述等离子刻蚀机的上射频功率范围为：800W≤P1≤1500W，下射频功率范围为：300W≤P2≤800W，等离子体反应腔的腔压范围为：5mTorr≤P≤20mTorr，冷水机温度范围为：20℃≤T≤80℃，刻蚀气体流量范围为：100sccm≤L≤250sccm。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，还包括以下步骤：
S4、使用终点检测系统监控刻蚀过程，并进行主刻蚀阶段的刻蚀终点抓取和过刻蚀阶段的刻蚀终点抓取。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，主刻蚀阶段和过刻蚀阶段均以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取。
晶圆刻蚀方法的一种实施方式，主刻蚀阶段以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，过刻蚀阶段以停止层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取。
本申请，进行刻蚀前，在晶圆和等离子刻蚀机的等离子体反应腔的进气口之间安装等离子体控流装置，刻蚀时，刻蚀气体先自进气口进入等离子体反应腔内部，由于第一环形体靠近等离子体反应腔的进气口布置，所以绝大部分刻蚀气体自第一环形体的内孔进入控流腔内部，由于晶圆位于第一环形体的内孔在晶圆支撑台上的投影区域内和第二环形体的内孔在晶圆支撑台上的投影区域内，所以第一环形体的内孔能将刻蚀气体更密集地集中在正对晶圆的区域，被集中起来的刻蚀气体中的等离子体能集中落到晶圆上，高密度地对晶圆进行刻蚀，同时在控流腔的腔壁的阻挡作用下，等离子体会在晶圆上停留较长时间，从而能充分地参与刻蚀，因此能够提升刻蚀均一性并能够缓解刻蚀气体直接被真空泵吸走导致浪费的问题。
附图说明
图1为本申请提供的晶圆刻蚀方法的流程图；
图2为等离子刻蚀机的等离子体反应腔内安装着等离子体控流装置和晶圆的剖视图；
图3为图2中部分结构的立体剖面图；
图4为采用本申请提供的晶圆刻蚀方法刻蚀一种晶圆的AlN层时的刻蚀速率分布图；
图5为一种晶圆刻蚀前后的膜层结构对比图；
图6为图5所示的晶圆采用两种刻蚀方法刻蚀后Mo层的显微对比图，图中A-center、A-edge分别为加装等离子体控流装置对应的刻蚀后晶圆中心区域、边缘区域的断面显微图，图中B-center、B-edge分别为不加装等离子体控流装置对应的刻蚀后晶圆中心区域、边缘区域的断面显微图。
图7为刻蚀同种晶圆的过程中，采用两种抓取方式抓取刻蚀终点的结果对比图，图中A是单信号抓取对应的抓取结果，图中B是双信号抓取对应的抓取结果。
附图标记说明如下：
101第一环形体，102第二环形体，103环形连接体，103a连接柱，103b出流口。
200等离子体反应腔，201腔体，201a排气口，201b支撑套，202腔盖，202a进气口，203内衬；
301晶圆支撑台，302晶圆，303晶圆聚焦环；
401偏压电极，402偏压电极罩，403偏压射频电源，404偏压匹配网络；
501导流罩，502压力控制阀，503真空泵；
600屏蔽罩；
701耦合线圈，702激发源射频电源，703激发源匹配网络；
800陶瓷介质窗；
901喷嘴，902气体源。
具体实施方式
以往的等离子刻蚀机工作过程中存在等离子体分布不均匀，刻蚀气体分散于等离子体反应腔各处，导致晶圆的刻蚀均一性比较差(以金属铝Al刻蚀为例，目前市场上的金属铝刻蚀机均一性一般在8％以上)，还导致部分刻蚀气体被真空泵直接抽走，产生不必要的浪费。
为此，本申请提供一种晶圆刻蚀方法，采用该晶圆刻蚀方法，能够提升晶圆的刻蚀均一性，还能缓解刻蚀气体直接被真空泵抽走导致的浪费。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本申请提供的晶圆刻蚀方法作进一步的详细说明。
如图1和图2，该实施例中，晶圆刻蚀方法至少包括步骤S1、S2和S3。
S1、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台和等离子刻蚀机的等离子体反应腔200的进气口202a之间安装等离子体控流装置。
如图2，等离子刻蚀机包括等离子体反应腔200。晶圆支撑台301设置在等离子体反应腔200内部。
等离子体反应腔200具有腔体201、腔盖202和内衬203。腔体201的底壁设有排气口201a。腔盖202设有进气口202a。内衬203嵌装在等离子体反应腔200的腔体201内部，内衬203的底壁将等离子体反应腔200的腔体201内部分隔成上下两个腔室，上腔室和下腔室通过内衬203底壁上的通孔(图中未展示出来)连通。当然，一些实施例中，也可不设内衬203。
如图2和图3，等离子体控流装置包括第一环形体101、第二环形体102和环状连接体103。
第一环形体101、第二环形体102和环形连接体103均环绕直线A设置。第一环形体101和第二环形体102沿直线A相互间隔，之间形成间隔空间。第一环形体101和第二环形体102可以采用板状结构，以方便布置。
环形连接体103位于第一环形体101和第二环形体102之间的间隔空间中并连接第一环形体101和第二环形体102。环形连接体103与第一环形体101和第二环形体102共同围合形成控流腔。
第一环形体101的内孔形成供等离子体进入控流腔的进流口。环形连接体103设有供等离子体流出控流腔的出流口103b，图3中，环形连接体103为分体结构，包括多个连接柱103a，各连接柱103a环绕直线A依次间隔布置，相邻连接柱103a之间形成所述出流口103b，当然，环形连接体103也可以设置成一体结构。
安装好等离子体控流装置后，第一环形体101靠近等离子体反应腔200的进气口202a，第二环形体102靠近等离子体反应腔200的排气口201a，更确切地说是靠近晶圆支撑台301。
具体的，等离子控流装置的表面材质可以为氧化铝、氧化钇、硬氧、铝等。
S2、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台301上放置晶圆302。
放置好后，晶圆302位于等离子体反应腔200的进气口202a和排气口201a之间，并且位于第一环形体101的内孔在晶圆支撑台301上的投影区域内，也位于第二环形体102的内孔在晶圆支撑台301上的投影区域内。
S3、设置刻蚀参数，并向等离子刻蚀机的等离子体反应腔200内通入刻蚀气体对晶圆302进行刻蚀。
具体的，刻蚀参数包括：等离子刻蚀机的上射频功率、等离子刻蚀机的下射频功率、等离子刻蚀机的冷水机温度、等离子体反应腔200的腔压、刻蚀气体及其流量等。
上述晶圆刻蚀方法，由于进行刻蚀前，在晶圆302和等离子刻蚀机的等离子体反应腔200的进气口202a之间安装了等离子体控流装置，这样，在进行刻蚀时，刻蚀气体先自进气口202a进入等离子体反应腔200内部，由于第一环形体101靠近等离子体反应腔200的进气口202a布置，所以绝大部分刻蚀气体自第一环形体101的内孔进入控流腔内部，刻蚀气体中的等离子体穿过第二环形体102的内孔落到晶圆上，对晶圆进行刻蚀，然后这部分刻蚀气体经环形连接体103的出流口103b排出控流腔，然后自等离子体反应腔200的排气口201a排出。
并且由于晶圆302位于第一环形体101的内孔在晶圆支撑台301上的投影区域内和第二环形体102的内孔在晶圆支撑台301上的投影区域内，所以第一环形体101的内孔能将刻蚀气体更密集地集中在正对晶圆的区域，被集中起来的刻蚀气体中的等离子体能集中落到晶圆上，高密度地对晶圆进行刻蚀，同时在控流腔的腔壁的阻挡作用下，等离子体会在晶圆上停留较长时间，从而能充分地参与刻蚀，因此能够提升刻蚀均一性并能够缓解刻蚀气体直接被泵吸走导致浪费的问题。
具体的，图示实施例中，等离子刻蚀机还包括偏压电极401、偏压电极罩402、偏压射频电源403、偏压匹配网络404。偏压电极401、偏压匹配网络404和偏压射频电源403通过导线依次连接，由偏压电极401提供刻蚀所需的偏压。
还包括导流罩501、压力控制阀502和真空泵503，导流罩501的入口与等离子体反应腔200的排气口201a连通，导流罩501的出口与压力控制阀502连通，压力控制阀502与真空泵503连通。由真空泵503提供刻蚀所需的负压，由压力控制阀502进行压力调节。
还包括屏蔽罩600。屏蔽罩600固定在等离子体反应腔200外并罩住等离子体反应腔200的进气口202a。屏蔽罩600和等离子体反应腔200围合形成屏蔽腔室。
还包括耦合线圈701、激发源射频电源702，激发源匹配网络703，耦合线圈701、激发源匹配网络703和激发源射频电源702依次通过导线连接。耦合线圈701设置在屏蔽腔室内。
还包括陶瓷介质窗800、喷嘴901和气源902。陶瓷介质窗800设置在屏蔽腔室内并位于耦合线圈701和等离子体反应腔200的进气口202a之间。喷嘴901穿设于陶瓷介质窗800，并与气源902连通，以向等离子体反应腔内部喷入刻蚀气体。刻蚀气体在耦合线圈701的作用下生成等
具体的，上述晶圆刻蚀方法中，安装好等离子体控流装置后，优选使其第一环形体101的外周以及第二环形体102的外周与等离子体反应腔200的腔体201侧壁或者等离子体反应腔200的内衬203侧壁之间有间隙。也就是说，当等离子体反应腔不设内衬203时，间隙形成在第一环形体101的外周和第二环形体102的外周与等离子体反应腔200的腔体201侧壁之间，当等离子体反应腔200设有内衬203时，间隙形成在第一环形体101的外周和第二环形体102的外周与等离子体反应腔200的内衬203侧壁之间。
让第一环形体101的外周以及第二环形体102的外周与等离子体反应腔200的腔体201侧壁或者等离子体反应腔200的内衬203侧壁之间有间隙，刻蚀过程中颗粒可以自该间隙落下，能避免颗粒堆积，更利于提升刻蚀均一性。
具体的，通过调整等离子体控流装置的第一环形体101的内孔尺寸，可以改变等离子体控流装置对刻蚀气体的聚集程度。通过调整等离子体控流装置的第二环形体102的外周尺寸，可以改变刻蚀气体在等离子体控流装置的控流腔中的停留时长。通过调整等离子体控流装置的环形连接体103的高度尺寸，可以改变刻蚀气体自控流腔向外排出的速度。聚集程度、停留时长和刻蚀气体的排出速度均能对刻蚀均一性产生影响。
优选的，当主刻蚀阶段刻蚀的膜层是晶圆的AlN层或者ScXAlN层时，等离子控流装置的第一环形体的内孔直径的优选范围为：200mm≤D1≤260mm，第二环形体的外周直径的优选范围为：250mm≤D2≤350mm，环形连接体的高度尺寸(即沿直线A的尺寸)的优选范围为20mm≤H≤70mm，这样更利于提升刻蚀均一性。
优选的，当主刻蚀阶段刻蚀的膜层是晶圆的AlN层或者SCXAlN层时，等离子刻蚀机的上射频功率优选范围为：800W≤P1≤1500W，下射频功率优选范围为：300W≤P2≤800W，等离子体反应腔的腔压优选范围为：5mTorr≤P≤20mTorr，冷水机温度优选范围为：20℃≤T≤80℃，刻蚀气体流量优选范围为：100sccm≤L≤250sccm，这样更利于提升刻蚀均一性。
具体的，当主刻蚀阶段刻蚀的晶圆的膜层是AlN层或者SCXAlN层时，刻蚀气体可以选择Cl2、BCl3、Ar、N2的一种或多种组合。
具体的，图4展示了利用上述晶圆刻蚀方法刻蚀一种晶圆的AlN层时的刻蚀速率分布图。该晶圆的衬底层上依次设有SiO2绝缘层和AlN层。刻蚀该晶圆时，选用的等离子控流装置的第一环形体的内孔直径为230mm，第二环形体的外周直径为310mm，环形连接体的高度尺寸为30mm。设定等离子刻蚀机的上射频功率为1000W，下射频功率为500W，等离子体反应腔的腔压为10mTorr，冷水机温度为40℃。刻蚀气体为BCl3、Cl2、Ar的混合，其中BCl3的流量为45sccm，Cl2的流量为80sccm，Ar的流量为10sccm。如图4，采用上述尺寸的等离子控流装置和上述刻蚀参数，刻蚀均匀性可达2％。
具体的，图5为一种晶圆刻蚀前后的膜层结构对比图。该晶圆的衬底层上依次设有SiO2绝缘层、Mo金属层、SCxAlN层。刻蚀该晶圆时，选用的等离子控流装置的第一环形体的内孔直径为240mm，第二环形体的外周直径为300mm，环形连接体的高度尺寸为50mm。设定等离子刻蚀机的上射频功率为1500W，下射频功率为650W，等离子体反应腔的腔压为12mTorr，冷水机温度为50℃。刻蚀气体为BCl3、Cl2、N2的混合，其中BCl3的流量为65sccm，Cl2的流量为60sccm，N2的流量为10sccm。
图6为图5所示的晶圆采用两种刻蚀方法刻蚀后Mo层的显微对比图，图中A-center、A-edge分别为加装等离子体控流装置对应的刻蚀后晶圆中心区域、边缘区域的断面显微图，图中B-center、B-edge分别为不加装等离子体控流装置对应的刻蚀后晶圆中心区域、边缘区域的断面显微图。
从图6中A-center、A-edge可以看出，刻蚀前加装等离子体控流装置，刻蚀后晶圆中心区域的损耗量为33nm，边缘区域的损耗量为66nm，均匀性为8.8％。
从图6中B-center、B-edge可以看出，刻蚀前不加装等离子体控流装置，刻蚀后晶圆中心区域的损耗量为40nm，边缘区域的损耗量为132nm，均匀性为26.7％。
对比可见，加装上述等离子体控流装置能大幅提升刻蚀均匀性。
进一步的，如图1，本申请提供的晶圆刻蚀方法还可以包括步骤S4。
S4、使用终点检测系统-例如光学发射光谱仪(Optical Emission Spectrometer，OES)监控刻蚀过程监控刻蚀过程，并进行主刻蚀阶段的刻蚀终点抓取和过刻蚀阶段的刻蚀终点抓取。
具体的，主刻蚀阶段和过刻蚀阶段可以均以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，即单信号抓取。
或者，主刻蚀阶段以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，过刻蚀阶段以停止层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，即双信号抓取。
图7为刻蚀同种晶圆的过程中，采用上述两种抓取方式抓取刻蚀终点的结果对比图，图中A是单信号抓取对应的抓取结果，图中B是双信号抓取对应的抓取结果。
该晶圆的衬底层上依次设有SiO2绝缘层、Mo金属层、AlN层。刻蚀该晶圆时，选用的等离子控流装置的第一环形体的内孔直径为250mm，第二环形体的外周直径为300mm，环形连接体的高度尺寸为40mm。设定等离子刻蚀机的上射频功率为1200W，下射频功率为600W，等离子体反应腔的腔压为12mTorr，冷水机温度为50℃。刻蚀气体为BCl3、Cl2、N2的混合，其中BCl3的流量为65sccm，Cl2的流量为60sccm，N2的流量为10sccm。
如图7中A所示，采用单信号抓取刻蚀终点对应的抓取结果为：主刻蚀终点为136.2S，过刻蚀终点为174.1S，过刻量为27.8％。
如图7中B所示，采用双信号抓取刻蚀终点对应的抓取结果为：主刻终点为136.2S，过刻终点为161.6S，过刻量为18.6％。
对比可见，采用双信号抓取刻蚀终点比采用单信号抓取刻蚀终点，过刻量降低了9.2个百分点。采用双信号抓取刻蚀终点抓取结果更准确，更利于降低过刻量，能够在保证主刻蚀膜层刻蚀完全的同时，将停止层的损耗降到最低。
综上，本申请的一个核心思想是：刻蚀前在等离子刻蚀机的等离子体反应腔内部安装等离子体控流装置，通过合理选择等离子体控流装置的尺寸和合理设定刻蚀参数达到提升刻蚀均一性和缓解刻蚀气体浪费的效果。另一核心思想是：刻蚀过程中，在主刻蚀阶段和过刻蚀阶段分别采用不同信号实现刻蚀终点的精确抓取，这样能够在保证主刻蚀膜层刻蚀完全的同时，将停止层的损耗降到最低。
以上应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.晶圆刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台和等离子刻蚀机的等离子体反应腔的进气口之间安装等离子体控流装置；所述等离子体控流装置包括靠近等离子体反应腔的进气口的第一环形体、靠近等离子体反应腔的排气口的第二环形体和连接在第一环形体和第二环形体之间的环形连接体，所述环形连接体、第一环形体和第二环形体共同围合形成控流腔，所述第一环形体的内孔形成供等离子体进入所述控流腔的进流口，所述环形连接体设有供等离子体流出所述控流腔的出流口，晶圆位于所述第一环形体的内孔在所述晶圆支撑台上的投影区域内、也位于所述第二环形体的内孔在所述晶圆支撑台上的投影区域内；
S2、在等离子刻蚀机的晶圆支撑台上放置晶圆；
S3、设置刻蚀参数，并向等离子刻蚀机的等离子体反应腔内通入刻蚀气体对晶圆进行刻蚀；所述刻蚀参数包括：等离子刻蚀机的上射频功率、等离子刻蚀机的下射频功率、等离子刻蚀机的冷水机温度、等离子体反应腔的腔压、刻蚀气体及其流量。
2.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，安装好所述等离子体控流装置后，其第一环形体的外周以及第二环形体的外周与等离子刻蚀机的等离子体反应腔的腔体侧壁或者与等离子刻蚀机的等离子体反应腔的内衬侧壁之间有间隙。
3.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，所述等离子控流装置表面材质为氧化铝、氧化钇、硬氧、铝。
4.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，所述晶圆包括AlN层或者ScXAlN层，主刻蚀阶段刻蚀的膜层为晶圆的AlN层或者ScXAlN层。
5.根据权利要求4所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀气体为Cl2、BCl3、Ar、N2的一种或多种混合。
6.根据权利要求4所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，所述等离子控流装置的第一环形体的内孔直径范围为：200mm≤D1≤260mm，第二环形体的外周直径范围为：250mm≤D2≤350mm，环形连接体的高度尺寸范围为20mm≤H≤70mm。
7.根据权利要求4所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，所述等离子刻蚀机的上射频功率范围为：800W≤P1≤1500W，下射频功率范围为：300W≤P2≤800W，等离子体反应腔的腔压范围为：5mTorr≤P≤20mTorr，冷水机温度范围为：20℃≤T≤80℃，刻蚀气体流量范围为：100sccm≤L≤250sccm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4、使用终点检测系统监控刻蚀过程，并进行主刻蚀阶段的刻蚀终点抓取和过刻蚀阶段的刻蚀终点抓取。
9.根据权利要求8所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，主刻蚀阶段和过刻蚀阶段均以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取。
10.根据权利要求8所述的晶圆刻蚀方法，其特征在于，主刻蚀阶段以主刻蚀膜层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取，过刻蚀阶段以停止层的刻蚀产物的光学信号进行刻蚀终点抓取。
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US8349128B2 (en) * 2004-06-30 2013-01-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for stable plasma processing
JP4810281B2 (ja) * 2006-03-31 2011-11-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2010199310A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sharp Corp プラズマエッチング方法
CN113571399A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 北京鲁汶半导体科技有限公司 一种等离子刻蚀机及其使用方法

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