專利名稱：一種等離子體刻蝕室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種等離子體刻蝕室。
背景技術(shù)：
在等離子體刻蝕室中，通常包括一個(gè)真空處理室，真空處理室內(nèi)設(shè)置一上電極和下電極，下電極上方設(shè)置一個(gè)靜電吸盤，待處理的基片放置在靜電吸盤上；上電極外周通常設(shè)置一調(diào)節(jié)環(huán)，用以調(diào)節(jié)真空處理室內(nèi)的射頻功率耦合系數(shù)和刻蝕的均勻度。在不同的應(yīng)用中，調(diào)節(jié)環(huán)的材質(zhì)不同，例如，在縱向刻蝕深孔時(shí)，需要使用硅或碳化硅制作的邊緣環(huán)；在橫向刻蝕溝槽時(shí)，需要使用石英制作的邊緣環(huán)。目前，同時(shí)進(jìn)行縱向刻蝕深孔和橫向刻蝕溝槽(all in One)的刻蝕工藝成為一個(gè)趨勢(shì)，尤其對(duì)于40納米以下具有金屬硬掩膜的制程。即在同一機(jī)臺(tái)上先進(jìn)行深孔的刻蝕，去膠，然后進(jìn)行溝槽的刻蝕，在溝槽刻蝕的同時(shí)，打開深孔。縱向刻蝕深孔和橫向刻蝕溝槽的刻蝕是兩種完全不同的刻蝕。所以縱向刻蝕深孔和橫向刻蝕溝槽在同一種刻蝕條件下會(huì)有一些問題。因?yàn)闄M向刻蝕溝槽對(duì)于刻蝕均勻度的要求較高，所以一般橫向溝槽的刻蝕會(huì)選擇上下電極間的間距較大，這時(shí)對(duì)縱向刻蝕深孔就會(huì)引起一些問題。在這種配置下，基片中心區(qū)域的刻蝕速率會(huì)比邊緣快。硅或碳化硅制作的調(diào)節(jié)環(huán)和石英制作的調(diào)節(jié)環(huán)都不適用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕室，包括一真空處理室，所述真空處理室內(nèi)包括一上電極和位于所述上電極下方的基座，所述基座包括一靜電吸盤和一下電極，所述下電極連接一射頻功率源，待處理的基片放置在所述靜電吸盤上；所述上電極上方設(shè)置一背板，所述上電極外周設(shè)置一調(diào)節(jié)環(huán)，所述調(diào)節(jié)環(huán)包括內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)，所述內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)材質(zhì)不同，所述外圈環(huán)材質(zhì)阻抗為內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)阻抗的兩倍及以上。所述外圈環(huán)與所述內(nèi)圈環(huán)的接觸面為階梯狀，所述內(nèi)圈環(huán)的突出面支撐所述外圈環(huán)的突出面，所述內(nèi)圈環(huán)固定在所述背板下方。所述外圈環(huán)和所述內(nèi)圈環(huán)可上下移動(dòng)，所述內(nèi)圈環(huán)兩側(cè)和所述上電極與所述外圈環(huán)間保持接觸。所述的上電極材質(zhì)為硅或碳化硅。所述的上電極接地。所述的內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)為半導(dǎo)體材料，所述的外圈環(huán)材質(zhì)為絕緣材料。所述的內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)為硅或碳化硅，所述的外圈環(huán)材質(zhì)為石英。所述內(nèi)圈環(huán)寬度可以為所述調(diào)節(jié)環(huán)寬度的20% -80% ;所述外圈環(huán)寬度可以為所述調(diào)節(jié)環(huán)寬度的20% -80% ；所述調(diào)節(jié)環(huán)的厚度大于所述上電極的厚度，所述調(diào)節(jié)環(huán)的下表面相對(duì)于所述上電極的下表面更靠近下電極。本發(fā)明通過將上電極外圍的調(diào)節(jié)環(huán)設(shè)置為材質(zhì)阻抗相差兩倍以上的內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)，來調(diào)節(jié)等離子體刻蝕室內(nèi)的射頻耦合，從而影響基片邊緣的刻蝕速率，調(diào)節(jié)基片刻蝕的均勻度，使得縱向刻蝕深孔和橫向刻蝕溝槽能在同一刻蝕條件下完成，且保持良好的均勻性。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1示出本發(fā)明所述的等離子體刻蝕室結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出本發(fā)明所述的上電極及其外周調(diào)節(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出本發(fā)明所述的上電極及其調(diào)節(jié)環(huán)的橫截面示意圖；圖4示出本發(fā)明所述的另一實(shí)施例的上電極及其調(diào)節(jié)環(huán)的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。本實(shí)施例通過將上電極外圍的調(diào)節(jié)環(huán)設(shè)置為外圈環(huán)材質(zhì)阻抗大于等于內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)阻抗的兩倍，來調(diào)節(jié)等離子體刻蝕室內(nèi)的射頻耦合。本實(shí)施例以較佳的方式描述了一種等離子體刻蝕室，如圖1所示，一種等離子體刻蝕室，包括一真空處理室100，所述真空處理室100內(nèi)包括一上電極I和位于上電極I下方的基座，所述基座包括靜電吸盤4和下電極2，下電極2連接一射頻功率源(RF) 5，待處理的基片3放置在靜電吸盤4上；本實(shí)施例中上電極I材料為碳化硅，在上電極I上方設(shè)置背板6，上電極I外周設(shè)置一調(diào)節(jié)環(huán)10，調(diào)節(jié)環(huán)10包括內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12材質(zhì)不同，外圈環(huán)12材質(zhì)阻抗通常為內(nèi)圈環(huán)11材質(zhì)阻抗的兩倍及以上，例如外圈環(huán)12材質(zhì)為絕緣材料，內(nèi)圈環(huán)11材質(zhì)為半導(dǎo)體材料。本實(shí)施例中，外圈環(huán)材料為石英，內(nèi)圈環(huán)材料為碳化娃。本實(shí)施例中，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12接觸面呈階梯狀，內(nèi)圈環(huán)11的突出面支撐外圈環(huán)12的突出面，內(nèi)圈環(huán)11通過螺釘固定在背板6上。調(diào)節(jié)環(huán)10的材料的不同會(huì)影響RF的耦合，從而影響基片邊緣區(qū)域的刻蝕速率。如在刻蝕橫向溝槽的刻蝕配置中，用石英材料制作調(diào)節(jié)環(huán)正是為了降低基片邊緣的刻蝕速率。但是在用石英材料制作調(diào)節(jié)環(huán)時(shí)，縱向刻蝕深孔的刻蝕均勻度變差，中心區(qū)域較快，邊緣區(qū)域較慢。反之，如果用碳化硅材料制作調(diào)節(jié)環(huán)，則縱向深孔刻蝕速率均勻度變好，但橫向溝槽刻蝕均勻度會(huì)變差。為了在兩者之間取得平衡，采用本實(shí)施例的技術(shù)方案，將調(diào)節(jié)環(huán)設(shè)置為內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12，內(nèi)圈環(huán)11采用碳化硅材料，外圈環(huán)12采用石英材料。通過調(diào)節(jié)兩種材料的寬度來調(diào)節(jié)RF的稱合,從而改善all in one刻蝕的均勻度。內(nèi)圈環(huán)11的寬度可以為整個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)10的20% -80%，外圈環(huán)12的寬度也可以為整個(gè)調(diào)節(jié)環(huán)10的20% -80%，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12的寬度之和為調(diào)節(jié)環(huán)的寬度。內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)的寬度需要根據(jù)不同應(yīng)用條件確定，當(dāng)應(yīng)用條件變化時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用條件采用合適寬度的內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)組合。本實(shí)施例中，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12的寬度各為50%。實(shí)施例2，本實(shí)施例公開了一種等離子體刻蝕室，如圖1所示,一種等離子體刻蝕室，包括一真空處理室100，所述真空處理室100內(nèi)包括一上電極I和位于上電極I下方的基座，所述基座包括靜電吸盤4和下電極2，下電極2連接一射頻功率源(RF) 5，待處理的基片3放置在靜電吸盤4上；本實(shí)施例中上電極I材料為硅，在上電極I上方設(shè)置背板6，上電極I外周設(shè)置一調(diào)節(jié)環(huán)10，調(diào)節(jié)環(huán)包括內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12材質(zhì)不同，外圈環(huán)12材質(zhì)阻抗通常為內(nèi)圈環(huán)11材質(zhì)阻抗的兩倍及以上，例如外圈環(huán)12材質(zhì)為絕緣材料，內(nèi)圈環(huán)11材質(zhì)為半導(dǎo)體材料。本實(shí)施例中，外圈環(huán)材料為石英，內(nèi)圈環(huán)材料為硅。本實(shí)施例中，內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12分別與背板6連接，連接方式為可調(diào)，從而能夠調(diào)整內(nèi)圈環(huán)11和外圈環(huán)12上下移動(dòng)，如圖4所不，在調(diào)整過程中，始終保持內(nèi)圈環(huán)11兩側(cè)和外圈環(huán)12及上電極I有接觸。調(diào)節(jié)環(huán)材料和距離基片的高度都會(huì)影響RF的耦合，采用本實(shí)施例所述的技術(shù)方案，可以同時(shí)采用設(shè)置不同寬度的內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)及調(diào)整內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)在刻蝕室中的高低位置來調(diào)整RF的耦合，實(shí)現(xiàn)在特定應(yīng)用場(chǎng)合下的最佳條件。本實(shí)施例中，內(nèi)圈環(huán)11的寬度為調(diào)節(jié)環(huán)寬度的70%，外圈環(huán)12的寬度為調(diào)節(jié)環(huán)寬度的30%。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種等離子體刻蝕室，包括一真空處理室，所述真空處理室內(nèi)包括一上電極和位于所述上電極下方的基座，所述基座包括一靜電吸盤和一下電極，所述下電極連接一射頻功率源，待處理的基片放置在所述靜電吸盤上； 所述上電極上方設(shè)置一背板，所述上電極外周設(shè)置一調(diào)節(jié)環(huán)，其特征在于: 所述調(diào)節(jié)環(huán)包括內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)，所述內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)材質(zhì)不同，所述外圈環(huán)材質(zhì)阻抗為內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)阻抗的兩倍及以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述外圈環(huán)與所述內(nèi)圈環(huán)的接觸面為階梯狀，所述內(nèi)圈環(huán)的突出面支撐所述外圈環(huán)的突出面，所述內(nèi)圈環(huán)固定在所述背板下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述外圈環(huán)和所述內(nèi)圈環(huán)可上下移動(dòng)，所述內(nèi)圈環(huán)兩側(cè)和所述上電極與所述外圈環(huán)間保持接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述的上電極材質(zhì)為硅或碳化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述的內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)為半導(dǎo)體材料，所述的外圈環(huán)材質(zhì)為絕緣材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述的內(nèi)圈環(huán)材質(zhì)為硅或碳化硅，所述的外圈環(huán)材質(zhì)為石英。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述內(nèi)圈環(huán)寬度可以為所述調(diào)節(jié)環(huán)寬度的20% -80% ;所述外圈環(huán)寬度可以為所述調(diào)節(jié)環(huán)寬度的20% -80% ；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述調(diào)節(jié)環(huán)的厚度大于所述上電極的厚度，所述調(diào)節(jié)環(huán)的下表面相對(duì)于所述上電極的下表面更靠近所述基座。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕室，其特征在于:所述的上電極接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體刻蝕室，通過將上電極外圍的調(diào)節(jié)環(huán)設(shè)置為材質(zhì)阻抗相差兩倍以上的內(nèi)圈環(huán)和外圈環(huán)，來調(diào)節(jié)等離子體刻蝕室內(nèi)的射頻耦合，從而影響基片邊緣的刻蝕速率，調(diào)節(jié)基片刻蝕的均勻度，使得縱向刻蝕深孔和橫向刻蝕溝槽能在同一刻蝕條件下完成，且保持良好的均勻性。
文檔編號(hào)H01J37/32GK103165384SQ20111042478
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者王兆祥, 李俊良, 劉志強(qiáng), 黃智林 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司