一种等离子体刻蚀反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体集成电路制造技术领域，公开了一种等离子体刻蚀反应器。通过本发明专利技术创造，提供了一种具有刻蚀高对称性的刻蚀反应器，即包括同轴设置的射频馈入杆、下电极基座、静电吸盘、气体喷淋盘、腔壁、桥连环、射频屏蔽环和射频隔离环，其中，所述射频隔离环包括一体成型的下部隔离环体和上部隔离环体，由此可以在起到对射频信号进行有效隔离的基础上，通过隔离环的一体化设计使得对地寄生电容在径向分布更加均匀，从而降低对地寄生电容对刻蚀对称性的敏感性，实现腔内等离子体均匀分布，特别是高频等离子体的高对称性分布。此外，还可通过屏蔽环的一体化设计，优化射频电流在整个环面流通的一致性，进一步实现腔内等离子体均匀分布。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体刻蚀反应器
本技术属于半导体集成电路制造
，具体地涉及一种等离子体刻蚀反应器。
技术介绍
刻蚀技术是一种在半导体制造工艺中按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术，其不仅是半导体器件和集成电路的基本制造工艺，而且还应用于薄膜电路、印刷电路和其他微细图形的加工。在典型的等离子体刻蚀工艺中，不同的工艺气体组合(如CxFy、O2和Ar等气体)在射频(Radiofrequency)环境中经过射频激励作用形成等离子体，然后在刻蚀腔体(典型的刻蚀腔体包括容性耦合腔体和感性耦合腔体两种)的上下电极电场作用下，使形成的等离子体与晶圆表面发生物理轰击和化学反应，完成对晶圆表面设计图案和关键工艺的处理过程。但是在晶圆的等离子体刻蚀过程中，特别是在高频刻蚀过程(如60MHz和40MHz等高频功率源占主导的刻蚀过程)中不可避免地会遇到刻蚀不对称性问题。这种不对称性主要来自于高频对刻蚀腔体寄生电容以及腔体射频主回路阻抗不均匀的高选择性，具体表现为：高频源的射频电流在整个刻蚀腔体中的流动存在不对称性，导致等离子体密度分布的不均匀，最终出现刻蚀效果的不对称性。
技术实现思路
为了解决现有等离子体刻蚀设备所存在的刻蚀不对称性问题，本技术目的在于提供一种新型的等离子体刻蚀反应器，通过对腔体寄生电容/和射频主回路进行对称性优化，可以实现腔内等离子体均匀分布，特别是高频等离子体的高对称性分布。本技术第一方面所采用的技术方案为：一种等离子体刻蚀反应器，包括同轴设置的射频馈入杆、下电极基座、静电吸盘、气体喷淋盘、腔壁、桥连环、射频屏蔽环和射频隔离环；所述射频馈入杆、所述下电极基座、所述静电吸盘和所述气体喷淋盘沿轴向依次设置，其中，所述射频馈入杆、所述下电极基座和所述静电吸盘依次连接；所述腔壁包括顶板和环形侧壁体，并使所述顶板、所述环形侧壁体、所述桥连环、所述射频屏蔽环的顶部、所述射频隔离环的顶部和所述静电吸盘围成一个等离子体刻蚀腔体；所述气体喷淋盘位于所述等离子体刻蚀腔体的顶部且连接所述顶板，所述顶板连接所述环形侧壁体的顶部，所述环形侧壁体通过所述桥连环连接所述射频屏蔽环；所述射频隔离环包括一体成型的下部隔离环体和上部隔离环体，其中，所述下部隔离环体的内径小于所述上部隔离环体的内径，所述下部隔离环体隔空地包裹所述射频馈入杆，所述上部隔离环体包裹所述下电极基座和所述静电吸盘；所述射频屏蔽环电连接地且隔空地包裹所述射频馈入杆，以及包裹所述射频隔离环。基于上述
技术实现思路
，提供了一种具有刻蚀高对称性的新型等离子体刻蚀反应器，可以在起到对射频信号进行有效隔离的基础上，通过隔离环的一体化设计使得对地寄生电容在径向分布更加均匀，从而降低对地寄生电容对刻蚀对称性的敏感性，实现腔内等离子体均匀分布，特别是高频等离子体的高对称性分布。在一个可能的设计中，所述射频屏蔽环包括一体成型的下部屏蔽环体、中部屏蔽环体和上部屏蔽环体；所述下部屏蔽环体和所述中部屏蔽环体隔空地包裹所述射频馈入杆，所述上部屏蔽环体包裹所述射频隔离环。通过上述可能设计，还可通过屏蔽环的一体化设计，优化射频电流在整个环面流通的一致性，进一步实现腔内等离子体均匀分布。在一个可能的设计中，所述下部屏蔽环体、所述中部屏蔽环体和所述上部屏蔽环体的径向厚度分别介于5～20mm之间。在一个可能的设计中，所述上部隔离环体的径向厚度大于或等于10mm。在一个可能的设计中，所述上部隔离环体的径向厚度为20mm。在一个可能的设计中，所述射频隔离环采用陶瓷、石英、Vespel型塑料、ULTEM型塑料或Teflon型塑料制成。在一个可能的设计中，还包括射频电源和匹配器，其中，所述射频电源、所述匹配器和所述射频馈入杆依次电连接。在一个可能的设计中，还包括晶圆边缘调节环，其中，所述晶圆边缘调节环设置在所述射频隔离环的顶面上且与所述射频隔离环同轴。在一个可能的设计中，还包括腔壁保护环，其中，所述腔壁保护环位于所述等离子体刻蚀腔体的外周边缘区域且与所述环形侧壁体同轴。在一个可能的设计中，还包括等离子体约束环，其中，所述等离子体约束环位于所述桥连环的正上方且与所述桥连环同轴。本技术的有益效果为：(1)本专利技术创造提供了一种具有刻蚀高对称性的新型等离子体刻蚀反应器，即包括同轴设置的射频馈入杆、下电极基座、静电吸盘、气体喷淋盘、腔壁、桥连环、射频屏蔽环和射频隔离环，其中，所述射频隔离环包括一体成型的下部隔离环体和上部隔离环体，由此可以在起到对射频信号进行有效隔离的基础上，通过隔离环的一体化设计使得对地寄生电容在径向分布更加均匀，从而降低对地寄生电容对刻蚀对称性的敏感性，实现腔内等离子体均匀分布，特别是高频等离子体的高对称性分布；(2)还可通过屏蔽环的一体化设计，优化射频电流在整个环面流通的一致性，进一步实现腔内等离子体均匀分布。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术提供的等离子体刻蚀反应器的截面结构示意图。图2是本技术提供的等离子体刻蚀反应器在工作时的等效射频回路示意图。上述附图中:1-射频馈入杆；2-下电极基座；3-静电吸盘；4-气体喷淋盘；5-腔壁；51-顶板；52-环形侧壁体；6-桥连环；7-射频屏蔽环；71-下部屏蔽环体；72-中部屏蔽环体；73-上部屏蔽环体；8-射频隔离环；81-下部隔离环体；82-上部隔离环体；9-射频电源；10-匹配器；11-晶圆边缘调节环；12-腔壁保护环；13-等离子体约束环；300-晶圆；500-等离子体刻蚀腔体。具体实施方式下面结合附图及具体实施例来对本技术作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本技术，但并不构成对本技术的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本技术的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本技术，并且不应当理解为本技术限制在本文阐述的实施例中。应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本技术的示例实施例的范围。应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体刻蚀反应器，其特征在于，包括同轴设置的射频馈入杆(1)、下电极基座(2)、静电吸盘(3)、气体喷淋盘(4)、腔壁(5)、桥连环(6)、射频屏蔽环(7)和射频隔离环(8)；/n所述射频馈入杆(1)、所述下电极基座(2)、所述静电吸盘(3)和所述气体喷淋盘(4)沿轴向依次设置，其中，所述射频馈入杆(1)、所述下电极基座(2)和所述静电吸盘(3)依次连接；/n所述腔壁(5)包括顶板(51)和环形侧壁体(52)，并使所述顶板(51)、所述环形侧壁体(52)、所述桥连环(6)、所述射频屏蔽环(7)的顶部、所述射频隔离环(8)的顶部和所述静电吸盘(3)围成一个等离子体刻蚀腔体(500)；/n所述气体喷淋盘(4)位于所述等离子体刻蚀腔体(500)的顶部且连接所述顶板(51)，所述顶板(51)连接所述环形侧壁体(52)的顶部，所述环形侧壁体(52)通过所述桥连环(6)连接所述射频屏蔽环(7)；/n所述射频隔离环(8)包括一体成型的下部隔离环体(81)和上部隔离环体(82)，其中，所述下部隔离环体(81)的内径小于所述上部隔离环体(82)的内径，所述下部隔离环体(81)隔空地包裹所述射频馈入杆(1)，所述上部隔离环体(82)包裹所述下电极基座(2)和所述静电吸盘(3)；/n所述射频屏蔽环(7)电连接地且隔空地包裹所述射频馈入杆(1)，以及包裹所述射频隔离环(8)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种等离子体刻蚀反应器，其特征在于，包括同轴设置的射频馈入杆(1)、下电极基座(2)、静电吸盘(3)、气体喷淋盘(4)、腔壁(5)、桥连环(6)、射频屏蔽环(7)和射频隔离环(8)；
所述射频馈入杆(1)、所述下电极基座(2)、所述静电吸盘(3)和所述气体喷淋盘(4)沿轴向依次设置，其中，所述射频馈入杆(1)、所述下电极基座(2)和所述静电吸盘(3)依次连接；
所述腔壁(5)包括顶板(51)和环形侧壁体(52)，并使所述顶板(51)、所述环形侧壁体(52)、所述桥连环(6)、所述射频屏蔽环(7)的顶部、所述射频隔离环(8)的顶部和所述静电吸盘(3)围成一个等离子体刻蚀腔体(500)；
所述气体喷淋盘(4)位于所述等离子体刻蚀腔体(500)的顶部且连接所述顶板(51)，所述顶板(51)连接所述环形侧壁体(52)的顶部，所述环形侧壁体(52)通过所述桥连环(6)连接所述射频屏蔽环(7)；
所述射频隔离环(8)包括一体成型的下部隔离环体(81)和上部隔离环体(82)，其中，所述下部隔离环体(81)的内径小于所述上部隔离环体(82)的内径，所述下部隔离环体(81)隔空地包裹所述射频馈入杆(1)，所述上部隔离环体(82)包裹所述下电极基座(2)和所述静电吸盘(3)；
所述射频屏蔽环(7)电连接地且隔空地包裹所述射频馈入杆(1)，以及包裹所述射频隔离环(8)。


2.如权利要求1所述的等离子体刻蚀反应器，其特征在于，所述射频屏蔽环(7)包括一体成型的下部屏蔽环体(71)、中部屏蔽环体(72)和上部屏蔽环体(73)；
所述下部屏蔽环体(71)和所述中部屏蔽环体(72)隔空地包裹所述射频馈入杆(1)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴堃，杨猛，
申请(专利权)人：上海邦芯半导体设备有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31