CN2208742Y

CN2208742Y - 电子回旋共振等离子体刻蚀机

Info

Publication number: CN2208742Y
Application number: CN 94242373
Authority: CN
Inventors: 任兆吉; 史义才; 丁振峰; 李忆馥; 张束清
Original assignee: Nanjing Shuanxing High Tech Application Development Co
Current assignee: Nanjing Shuanxing High Tech Application Development Co
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2004-08-09

Abstract

本实用新型电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀机涉及的是一种集成电路制作工艺中的微电子芯片加工设备。结构具有真空室、微波系统、磁场、真空抽放气系统、配气系统、监控系统，真空抽放气系统由机械泵、扩散泵和相应管道、阀门组成，其特征是真空室由等离子体发生室，等离子体约束室，处理室组成，等离子体发生室外套有两组串接的磁场线圈，在等离子体约束室周围均布永久磁钢，处理室内装有基片架。

Description

本实用新型电子共振（ECR）等离子刻蚀机涉及的是一种集成电路制作工艺中的微电子芯片加工设备。

现有等离子体刻蚀设备是用射频放电方法产生等离子体，用于微电子芯片刻蚀线宽一般只能达到微米以上，大面积均匀也存在问题，特别是离子损份严重，无法应用于更高集成度微电子芯片的加工。分析其中的原因为射频等离子体的运行气压高，等离子体密度较低，因而电离度很低。用于刻蚀离子刻蚀的份额相对少得多，因而各向异性和选择性不能提高，这就限制了刻蚀更细线宽的元件；射频电场具有加速离子的作用，因而射频等离子体能量分布的高能尾翼不可避免；此外两个大面积平板电极之间的射频放电不容易均匀也是显而易见的。

本实用新型的目的是针对目前等离子体刻蚀设备存在不足之处，提供一种电子回旋共振（ECR）等离子体刻蚀机，可以刻蚀加工更细线宽，更高集成度的微电子芯片，提高生产率和成品率，以适应对高频器件的加工，高效方便地进行离子能量刻蚀。

电子回旋共振等离子体刻蚀机是采取以下方案实现的：电子回旋共振等离子体刻蚀机主要结构包括真空室、微波系统、磁场、真空抽放气系统、配气系统、监控系统。真空室是本机的主机构件，由等离子体发生室，等离子体约室、处理室组成，其上部为等离子体发生室，中部为等离子体约束室，下部为处理室。其上方备有微波输入窗口和工作气体输入口，等离子体发生室内壁装有水冷套，等离子体约束室备有探针窗口，观察窗口，观察窗口也可供在线监测用。处理室上方装有装卸片子用的门，其下端为真空抽气口，真空室还配有规管接口和放气阀接口，真空处理室内还装有基片架。

微波系统由微波源、激励器、环形器调配器、负载、匹配器，及过渡段和相应波导组成。本系统微波源提供2450MHZ，50～600W的连续波，传输方式为TE10模，磁控管输出与负载的匹配由调配器调整和反射功率检测得到。

磁场：本实用新型等离子体发生室外套有两组串接的磁场线圈，磁场为发散形磁场位形，其中心磁感应强度为1200～1300高斯，其共振区875高斯位于等离子体发生室下口上方。在等离子体约速室周围均布若干列永久磁钢，共位形为多极场，其作用是约束等离子体。

真空抽放气系统：电子回旋共振等离子体刻蚀机配用的真空抽放气系统由机械泵、扩散泵和相应的管道、阀门组成，配有真空计。本底真空度为6.6×10^－4Pa，除蝶阀手动控制外，所有的泵和阀门均为电动控制，因而操作十分方便。

配气系统：本实用新型具有三路配气、混合气和气流量监控系统，根据工艺要求三种配气可各路单独作用，亦可以同时取2～3种气体混合后输入使用，气流量可调范围大，并采用数字显示。

监控系统：监控系统由单片机组成的程序控制器控制基片架的移动，其工作方式有三种，可以手动控制操作，可以按刻蚀时间要求自动操作，还备有在线监测接口，在配上在线监测器后，可自动控制刻蚀终点。

电子回旋共振等离子体刻机是利用回旋共振微波放电产生等离子体，在发散形磁场位形下进行刻蚀，其重要的特点是既可以进行能量刻蚀，又可以进行反应刻蚀。采用本实用新型技术产品进行电子回旋共振（ECR）微波放电等离子体刻蚀，可以在低气压下形成大面积均匀、高密度等离子体，刻蚀具有高的各向异性，选择性和刻蚀速率，离子能量低，分布窄、对基片损伤很轻，因而是当今超大规模集成电路中干法刻蚀的高新技术产品。

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是电子回旋共振等离子体刻蚀机示意图。

图2是本实用新型真空室结构示意图。

图3是本实用新型磁场线圈结构示意图。

图4是本实用新型，等离子体约束周围分布磁钢结构示意图。

参照附图电子回旋共振等离子体刻蚀机主要结构具有真空室（4）、微波系统（1）、磁场（3）、（5），真空抽放气系统、配气系统、监控系统。真空室（4）由等离子体发生室（10）、等离子体约束室（12）、处理室（13）构成。真空室（4）上方装有微波输入窗口（2），工作气体输入口（15）用于输入反应气体（8），水冷套（9）装在等离子体发生室内壁，等离子体约束室备有两只探针窗口（16），两只观察窗口（11）。处理室（13）装有装卸片子的门（17），处理室下端设有真空抽气口（7）与真空抽放气系统相联接，真空室还配有规管接口和放气阀接口。真空处理室内还装有一个重要机构基片架（6），基片架由一个可装6只6吋片的园盘组成，园盘可沿主轴旋转，主轴与真空室（4）采取动密封结构。真空室可由不锈钢制作，微波窗口（2）采用石英玻璃，观察窗口（11）用光学玻璃，真空法兰间的密封用真空橡胶。

参照附图本实用新型真空室（4）的等离子体发生室（10）外套有两组串接的磁场线圈（3），磁场为发散形磁场位形，磁场线圈（3）与磁场电源（18）相连。在等离子体约束室（12）周围均布有12列永久磁钢（5）其位形为变极场，其作用是约束等离子体。

参照附图1，电子回旋共振等离子体刻蚀机当微波（1）同微波窗口（2）输入真空室（4）时，磁场线圈（3）通入电源产生磁场，在满足入射的微波频率ω等于电子的回旋频率ωce＝eB／mc时，微波电场加速电子，通过共振耦合机制使电子获得能量，磁撞电离和激发中性气体形成活化的等离子体，等离子体在发散形磁场中双极扩散进入刻蚀处理室，对安装在基片架上的基片进行刻蚀，微波源采用工作频率为2.45GHZ的磁控管，输出功率可达800W，微波窗口（2）材料可选石英玻璃或AL₂O₃陶瓷，它兼有真空密封和电气绝缘两方面的作用，真空室（4）由不锈钢制作，根据工作需要内壁可配以铝皮的衬套，工作气体（8）一般为Ar、CF₄、Sf₆等，工作气压在1.3×10^－1Pa左右，根据刻蚀不同的材料，基片上可以加入直流偏置或射频偏置，分别由DC和RF偏置电源提供。

Claims

1、一种电子回旋共振等离子体刻蚀机，具有真空室、微波系统、磁场、真空抽放气系统、配气系统、监控系统，微波系统由微波源、激励器、环行器、调配器、负载、匹配器及过渡段和相应波导组成，真空抽放系统由机械泵、扩散泵、和相应的管道阀门组成，配有真空计，监控系统由单片机组成的程序控制器，其特征是真空室由等离子体发生室、等离子体约束室、处理室组成，其上部为等离子体发生室、中部为等离子体约束室、下部为处理室，等离子体发生室外套有两组串接的磁场线圈，在等离子体约束室周围均布永久磁钢，处理室内装有基片架。

2、根据权利要求1所述的电子回旋共振等离子体刻蚀机，其特征是真空室上方装有水冷套，等离子体约束室备有探针窗口，观察窗口，处理室上方装有装饰片子用的门，其下端为真空抽气口，真空室还配有规管接口、放气阀接口。

3、根据权利要求1所述的电子回旋共振等离子体刻蚀机，其特征是等离子体发生室外套有两组串接的磁场线圈，磁场为发散形磁场位形，磁场线圈与磁场电源相连。

4、根据权利要求1所述的电子回旋共振等离子体刻蚀机，其特征是等离子体约束周围均布有12列永久磁钢，其位形为变极场。