【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子制造和纳米加工领域，尤其涉及一种降低刻蚀不均匀度的icp装置及调节方法。
技术介绍
1、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、ar等）在射频（radio frequency）环境中经过射频激励作用形成等离子体，形成的等离子体在刻蚀腔体上下电极电场作用下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。其中，典型的刻蚀腔体包括容性耦合腔体（ccp）和感性耦合腔体（icp）两种。
2、在现有的模式中，icp设备为了均匀气体和等离子体，如图1~图3所示，会在等离子体生成区下方加入一个网格栅，网格栅与接地的金属壁固定连接，过滤等离子体减少刻蚀损伤的同时，使接触晶圆表面的等离子体分布的更均匀。目前这种网格栅结构的部件多采用单层或者多层上下垂直通孔的结构，同时也达到了匀气的作用。但是在部分制程中，反应腔内反应在高温条件下进行，晶圆放置在一个圆形的加热平台上，加热平台使晶圆加热到数百摄氏度的高温，但是受到加热平台的限制，温度在晶圆的边缘迅速的降低，有着明显的梯度变化，导致该刻蚀过程在反应气体均匀分布的情况下，温度更高的中间区域的刻蚀速率会高于温度较低的边缘区域，即整体会呈现出中部高边缘低的刻蚀速率差异。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种降低刻蚀不均匀度的icp装置及调节方法，通过伺服电机控制斜向通孔的网格栅的位置，影响气体流向和分布，从而影响刻蚀均匀。
2、一种降低刻蚀不均匀度
3、进一步地，所述斜向通孔的倾斜角度越大且网格栅与待刻蚀晶圆之间的距离越短，通过斜向通孔之后的反应气体的斜向扩散性越强。
4、进一步地，所述网格栅的侧面还设置有金属轮，且金属轮凸出壳体外部与接地的金属壁连接。
5、进一步地，所述斜向通孔在网格栅上均匀分布。
6、进一步地，以斜向通孔上部的开口的起点，下部的开口为终点，则斜向通孔的开孔方向有两种，第一种：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆心指向圆周，第二种：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆周指向圆心。
7、进一步地，所述移动模块为伺服电机、气动阀门或者多气路气缸。
8、一种降低刻蚀不均匀度的icp装置的调节方法，以斜向通孔上部的开口的起点，下部的开口为终点，斜向通孔的开孔方向为：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆心指向圆周，则根据待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率来调节网格栅下表面与待刻蚀晶圆上表面之间的距离h1；同时，接触晶圆表面的气体流量变成均匀流时，将网格栅下表面与待刻蚀晶圆上表面之间的距离记为分界距离；
9、其中，当所述h1大于分界距离时，所述h1越大，通过斜向通孔之后的反应气体的横向扩散性越强，则反应气体的流量更均匀分布于待刻蚀晶圆的表面，且待刻蚀晶圆中部的刻蚀速率大于边缘的刻蚀速率；当所述h1小于分界距离时，所述h1越大，通过斜向通孔之后的反应气体的斜向扩散性越强，则反应气体的流量更集中于待刻蚀晶圆的边缘，且待刻蚀晶圆中部的刻蚀速率随着h1的增大而变小，待刻蚀晶圆边缘的刻蚀速率随着h1的增大而变大。
10、进一步地，在所述h1小于分界距离的情况下：
11、当待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率为中间高、两边低时，缩短所述h1，使所述h1处于第一区间，此时，气体流量为中间低、两边高，且中部低流量气体区域面积最小；
12、当待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率为均匀速度时，增大所述h1，使增大后的h1处于第二区间，其中，第二区间的取值大于第一区间的取值，此时，气体流量为中间低、两边高，且中部低流量气体区域面积大于第一区间对应的中部低流量气体区域面积；
13、当待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率为中间低、两边高时，继续增大所述h1，使增大后的h1处于第三区间，其中，第三区间的取值大于第二区间的取值，此时，气体流量为中间低、两边高，且中部低流量气体区域面积大于第二区间对应的中部低流量气体区域面积；
14、在所述h1于分界距离的情况下：
15、当待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率为中间高、两边低时，继续增大所述h1，使增大后的h1处于第四区间，其中，第四区间的取值大于第三区间的取值，此时，气体流量为均匀流。
16、进一步地，当所需的气体流量为中间低、两边高时，待刻蚀晶圆中部处气体流量小于设定阈值的区域直径δ的计算方法如下：
17、δ=2(d+d1)=2(h+h1)tanθ
18、其中，d为网格栅上的斜向通孔在网格栅下表面上的投影长度，d1为从斜向通孔喷出的气流方向在待刻蚀晶圆上表面的投影长度，h为网格栅的高度，h1为网格栅下表面与待刻蚀晶圆上表面之间的距离，θ为网格栅上的斜向通孔的俯角。
19、有益效果：
20、1、本专利技术提供一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，通过引入一个斜向通孔结构的网格栅，并配备一个支持网格栅上下移动的移动模块，通过两者结合，达到通过软件控制移动模块改变网格栅的位置来调整晶圆表面气体接触流量分布的效果，从而提升或者抑制部分区域的刻蚀速率，提高刻蚀的均匀度。
21、2、本专利技术提供一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，网格栅的侧面还设置有金属轮，且金属轮凸出壳体外部与接地的金属壁连接，从而保证任何位置的网格栅均能够保持接地状态，提高icp装置的安全性。
22、3、本专利技术提供一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，斜向通孔在网格栅上均匀分布，能够进一步降低刻蚀不均匀度。
23、4、本专利技术提供一种基于降低刻蚀不均匀度的icp装置的调节方法，通过伺服电机调整网格栅的不同工作位置，从而引导反应气体流向和分布，可以明显改变晶圆表面反应气体的分布和流向，进而达到优化调整刻蚀速率和降低刻蚀不均匀度的结果。
24、5、本专利技术提供一种基于降低刻蚀不均匀度的icp装置的调节方法，移动模块可以采用伺服电机、气动阀门或者多气路气缸来实现，适用性广且结构简单。
25、6、本专利技术提供一种基于降低刻蚀不均匀度的icp装置的调节方法，给出当所需的气体流量为中间低、两边高时，待刻蚀晶圆中部气体流量较小区域的直径的计算方法，能够为在特定的刻蚀系统和工艺条件下对刻蚀速率与晶圆表面反应气体接触程度之间的关系的研究提供了理论支撑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，包括壳体、网格栅以及移动模块，其中，安装于壳体内部的网格栅将壳体划分为上部的等离子体生成区以及下部的反应腔，同时，所述网格栅上开有斜向通孔，且网格栅在移动模块的驱动下可沿壳体内壁上下移动。
2.如权利要求1所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，所述斜向通孔的倾斜角度越大且网格栅与待刻蚀晶圆之间的距离越短，通过斜向通孔之后的反应气体的斜向扩散性越强。
3.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，所述网格栅的侧面还设置有金属轮，且金属轮凸出壳体外部与接地的金属壁连接。
4.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，所述斜向通孔在网格栅上均匀分布。
5.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，以斜向通孔上部的开口的起点，下部的开口为终点，则斜向通孔的开孔方向有两种，第一种：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆心指向圆周，第二种：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆周指向圆心。
6.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置，其特征在于，所述移动模块为伺服电机、气动阀门或者多气路气缸。
7.一种基于权利要求1所述的一种降低刻蚀不均匀度的ICP装置的调节方法，其特征在于，以斜向通孔上部的开口的起点，下部的开口为终点，斜向通孔的开孔方向为：起点到终点的方向矢量在壳体底部的投影方向为从圆心指向圆周，则根据待刻蚀晶圆所需的刻蚀速率来调节网格栅下表面与待刻蚀晶圆上表面之间的距离h1；同时，接触晶圆表面的气体流量变成均匀流时，将网格栅下表面与待刻蚀晶圆上表面之间的距离记为分界距离；
8.一种如权利要求7所述的调节方法，其特征在于，在所述h1小于分界距离的情况下：
9. 一种如权利要求7或8所述的调节方法，其特征在于，当所需的气体流量为中间低、两边高时，待刻蚀晶圆中部处气体流量小于设定阈值的区域直径Δ的计算方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，其特征在于，包括壳体、网格栅以及移动模块，其中，安装于壳体内部的网格栅将壳体划分为上部的等离子体生成区以及下部的反应腔，同时，所述网格栅上开有斜向通孔，且网格栅在移动模块的驱动下可沿壳体内壁上下移动。
2.如权利要求1所述的一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，其特征在于，所述斜向通孔的倾斜角度越大且网格栅与待刻蚀晶圆之间的距离越短，通过斜向通孔之后的反应气体的斜向扩散性越强。
3.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，其特征在于，所述网格栅的侧面还设置有金属轮，且金属轮凸出壳体外部与接地的金属壁连接。
4.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，其特征在于，所述斜向通孔在网格栅上均匀分布。
5.如权利要求1或2所述的一种降低刻蚀不均匀度的icp装置，其特征在于，以斜向通孔上部的开口的起点，下部的开口为终点，则斜向通孔的开孔方向有两种，第一种：起点到终点的方向矢量在壳体底...
【专利技术属性】
技术研发人员：桂智谦，涂乐义，梁洁，王兆祥，
申请(专利权)人：上海邦芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。