一种适应性耦合等离子刻蚀机制造技术

本实用新型专利技术提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，其至少包括：具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于所述反应腔上部中心区域的衬套、以及从所述衬套螺旋地延伸形成的凸面线圈组件；所述衬套与一射频电源相连接；所述下电极与至少一个射频偏压源相连接；所述衬套和下电极均由同步脉冲控制。本实用新型专利技术提供的适应性耦合等离子刻蚀机中的衬套和下电极均由同步脉冲控制，实现同时开关的功能，可以降低反应腔内的电子温度；并且凸面的线圈组件可以调节反应腔中的电子温度，使电子温度更加均匀。另外，与下电极连接射频电源可以不止一个，当连接高频射频时，可以进行硅刻蚀；当连接中频或低频射频时，可以进行电介质刻蚀。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体设备领域，特别是涉及一种适应性耦合等离子刻蚀机。
技术介绍
一般而言，刻蚀过程，尤其是干法刻蚀过程，是使用等离子来根据半导体晶片上的光阻剂层图样或硬掩模光罩图样去除低层的预先确定部分的过程，为了使得该干法刻蚀能够进行，需要在反应腔内生成等离子。用于生成等离子的源能够分为感应耦合等离子源（Inductively Coupled Plasma，ICP）和电容耦合等离子源（Capacitively Coupled Plasma，CCP）。图1是常规的电容耦合等离子源的剖面示意图。如图1所示，所述电容耦合等离子源包括下电极120和上电极100，下电极120位于反应腔100中的下部，上电极110位于所述反应腔100上部且面对下电极120。上电极110和下电极120都是平板状的，利用由所述两电极所形成的电容的特性在反应腔内生成等离子。在使用这种CCP源时，尽管有高的过程再现性和高的光阻剂层刻蚀选择比的优点，但是同时具有等离子密度低从而导致高能耗的缺点。图2是常规的感应耦合等离子源的示意图，如图2所示，所述感应耦合等离子源包括位于反应腔200中下部的下电极220和位于反应腔200上部并与所述下电极220相面对的线圈组件210。下电极220是平板状，并且能够使用由线圈组件210形成的感应器的特性在反应腔内生成等离子。使用这种ICP源的优点是刻蚀速率高且等离子密度大，能耗低。另一方面，ICP的缺点是光阻剂层刻蚀选择比和过程再现性低，并且在使用铝制圆罩时可能污染铝制圆罩。由此看来，ICP和CCP各有优缺点，无法同时保证刻蚀选择比和刻蚀速率。现有技术中，提出了一种适应性耦合等离子刻蚀机（Adaptively Coupled Plasma，ACP），如图3所示，所述适应性耦合等离子刻蚀机包括：装配在反应腔300中下部用于承载晶圆340的下电极320，设置在反应腔300上部的衬套310和线圈组件330，其中，所述线圈组件330从所述衬套310螺旋地延伸并环绕所述衬套310，所述衬套310与射频电源360相连，所述下电极320与一射频偏压源370相连接，从而在反应腔300中形成等离子350。这种ACP刻蚀机集成有ICP和CCP的优点。但是，该刻蚀机中的一般仅连接一个射频偏压源，不能同时对硅和电介质层进行刻蚀，并且这种刻蚀机产生的电子温度很高，容易损伤晶圆。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于解决现有技术中ACP反应腔内不能同时对硅和介质层进行刻蚀，并且反应腔内电子温度高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于刻蚀晶圆，其特征在于，所述适应性耦合等离子刻蚀机至少包括：具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于所述反应腔上部中心区域的衬套、以及从所述衬套螺旋地延伸形成的凸面线圈组件；所述衬套与一射频电源相连接；所述下电极与至少一个射频偏压源相连接；所述衬套和下电极均由同步脉冲控制。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述衬套为可旋转型衬套，其旋转轴与反应腔的上壁垂直。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述衬套和下电极均为铁板。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述线圈组件的材质为银、铜、铝、金或铂中的任意一种。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述衬套和下电极之间的距离可调。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述衬套和下电极之间的距离范围为2～25cm。作为本技术适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述下电极与一温度控制器相连接，所述温度控制器控制所述下电极的温度在0～100℃范围内。如上所述，本技术的适应性耦合等离子刻蚀机，包括结构：具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于所述反应腔上部中心区域的衬套、以及从所述衬套螺旋地延伸形成的凸面线圈组件；所述衬套与一射频电源相连接；所述下电极与至少一个射频偏压源相连接；所述衬套和下电极均由同步脉冲控制。本技术的适应性耦合等离子刻蚀机中的衬套和下电极均由同步脉冲控制，实现同时开关的功能，可以降低反应腔内的电子温度，另外，与下电极连接射频电源可以不止一个，当连接高频射频时，可以进行硅刻蚀；当连接中频或低频射频时，可以进行电介质刻蚀。附图说明图1为现有技术中的电容耦合等离子源的示意图。图2为现有技术中的感应耦合等离子源的示意图。图3为现有技术中的适应性耦合等离子刻蚀机的结构示意图。图4为本技术的适应性耦合等离子刻蚀机的结构剖面图。图5为本技术的适应性耦合等离子刻蚀机的结构俯视图。元件标号说明100,200,300,400  反应腔310,410          衬套120,220,320,420  下电极110              上电极210,330,430,     线圈组件340,440          晶圆450              石英窗口460              射频偏压源具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。如图4所示，本技术体提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，所述适应性等离子刻蚀机至少包括：反应腔400、下电极420、衬套（bushing）410、线圈组件430、以及射频偏压源460。所述反应腔400具有一反应空间，在该反应空间中可以容置产生的等离子及其他部件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于刻蚀晶圆，其特征在于，所述适应性耦合等离子刻蚀机包括： 具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于所述反应腔上部中心区域的衬套、以及从所述衬套螺旋地延伸形成的凸面线圈组件； 所述衬套与一射频电源相连接；所述下电极与一个或一个以上的射频偏压源相连接；所述衬套和下电极均由同步脉冲控制。

【技术特征摘要】
1.一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于刻蚀晶圆，其特征在于，所述适应性耦合等离子刻蚀机包括： 
具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于所述反应腔上部中心区域的衬套、以及从所述衬套螺旋地延伸形成的凸面线圈组件； 
所述衬套与一射频电源相连接；所述下电极与一个或一个以上的射频偏压源相连接；所述衬套和下电极均由同步脉冲控制。 
2.根据权利要求1所述的适应性耦合等离子刻蚀机，其特征在于：所述衬套为可旋转型衬套，其旋转轴与反应腔的上壁垂直。 
3.根据权利要求1所述的适应性耦合等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，张城龙，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11