用于蚀刻的方法和设备技术

本发明专利技术的实施例提供了衬底蚀刻方法和设备。在一个实施例中，提供了一种用于在等离子蚀刻反应器中蚀刻衬底的方法，包括以下步骤：使背侧处理气体在衬底与衬底支撑组件之间流动；并循环地蚀刻衬底上的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般地涉及用于蚀刻的方法和设备，更具体而言涉及适于蚀刻微机电系统(Micro-Electro-Mechanical ；MEMS)器件等的方法和设备。
技术介绍
针对微机电系统(MEMS)器件的需求已对于处理设备公司带来新的挑战。一个挑战是，提供适于针对用于制造MEMS结构的材料的有效等离子蚀刻的设备。举例来说，为了成功地以商业可行的规模制造MEMS结构，用于蚀刻的处理设备必须能够维持良好的关键尺寸控制以及掩模选择性。额外针对用于光学器件的MEMS结构，处理设备必须产生足够平滑的侧壁，以避免对获得性能目标产生抑制的效果。常用于MEMS结构的材料为硅。用于MEMS制造的硅蚀刻通常是在反应性离子蚀刻 (RIE)反应器中进行。典型的RIE反应器一般具有受限的小型等离子产生区域以及受限的功率能力，此使得难以达到较大衬底规格的良好蚀刻均一性，且亦限制了蚀刻速率。再者， RIE反应器一般在衬底中央蚀刻较快(相对于衬底边缘)，而此限制了可能的产物产率以及品质。部分的RIE反应器采用循环式蚀刻处理，其包括数个配置步骤(recipe step)， 例如蚀刻与沉积，或蚀刻、闪光(flash)和沉积。循环式蚀刻处理可采用时间复用气体调制(time multiplexed gas modulation ；TMGM)系统或是Bosch系统以连续提供蚀刻剂及沉积物质。沉积物质在先前蚀刻过的表面上提供保护性薄膜，以保护表面(通常为沟槽 〈trench〉的侧壁)免受进一步蚀刻的作用。当愈来愈深的沟槽形成，则重复上述二步骤。 对于循环式蚀刻处理的不良控制会不利地使侧壁的粗糙度增加，而导致微电子器件产生缺陷。因此，存在对改良的用于蚀刻的方法和设备的需求。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及衬底蚀刻方法和设备。在一个实施例中，提供了一种用于在等离子蚀刻反应器中蚀刻衬底的方法，包括以下步骤使背侧处理气体在衬底与衬底支撑组件之间流动；并循环地蚀刻衬底上的层。在另一实施例中，提供了一种用于在等离子蚀刻反应器中蚀刻衬底的方法，包括以下步骤循环地蚀刻衬底上的目标层；响应于正被蚀刻的特征结构的当前深宽比而调整循环蚀刻过程中的配置变量。在另一实施例中，提供了一种等离子蚀刻反应器，其包括腔室主体、衬底支撑组件、顶壁以及可更换的间隔件。衬底支撑组件位于腔室主体的处理容积中。顶壁设置在腔室主体上，并覆盖处理容积。可更换的间隔件设置在顶壁与腔室主体之间。可更换的间隔件从多种可更换的间隔件选出，其设定了顶壁相对于衬底支撑组件的倾斜度与高度中的至少一者。在另一实施例中，提供了一种等离子蚀刻反应器，其包括腔室主体、衬底支撑组件、顶壁以及挡流板。腔室组件具有抽吸管道。衬底支撑组件设置在腔室主体的处理容积中。顶壁设置在腔室主体上，并覆盖处理容积。挡流板系设置在抽吸管道中，并具有多个孔以允许气体通过挡流板而流向抽吸管道的下游。附图说明为让本专利技术的上述特征更详细易懂，可配合参考实施例给出以上简单总结的本专利技术的更具体说明，其中一些在附图中示出。但是，须注意的是，附图仅图示了本专利技术的特定实施例，而因此并非意在限定本专利技术的实旨与范围，本专利技术可适用于其他等同有效的实施例。图1衬底蚀刻反应器的一个实施例的剖视示意图。图2A示出了根据本专利技术的一个实施例的快速气体交换系统。图2B示出了根据本专利技术的一个实施例的另一快速气体交换系统。图3示出了衬底支撑组件的一个实施例的部分剖视示意图。图4A至4C是衬底蚀刻反应器的各种局部侧视图，图示了不同的间隔件。图5A至5E是间隔件的可选实施例的仰视图。图6是挡流板的一个实施例的剖面视图。图7是图6的挡流板的后视图。图8是挡流板的一个实施例的剖面视图。图9是图8的挡流板的后视图。图10是蚀刻处理的一个实施例的流程图。图11是蚀刻处理的另一实施例的流程图。为了便于理解，在合适处使用相同的附图标记表示附图中相同的元件。然而，须注意的是，虽然附图仅图示了本专利技术的特定实施例，但其并非用以限定本专利技术的范围，本专利技术可适用于其他等同有效的实施例。。具体实施例方式本专利技术一般地涉及用于蚀刻的设备和方法。虽然此处所述的设备及方法对于MEMS 应用的硅进行蚀刻而言是特别有利的，但亦可预期到本专利技术的实施例不限于使用硅蚀刻的应用，而是可有利地用于蚀刻其它类型材料及/或用于其它蚀刻反应器中。为了对本专利技术的设备及其使用方法的新颖性有更佳的了解，此后参照附加图式来进行说明。图1是蚀刻反应器100的一个实施例的剖视图。蚀刻反应器100包括下腔室主体 102、上腔室主体104、及顶壁106，它们围绕出处理容积108。顶壁106可以为平坦或是具有其它几何形状。在一实施例中，顶壁106为穹顶状。可更换的间隔件110设置在顶壁106 与上腔室主体104之间，由此，可以选择性地改变顶壁相对于上腔室主体104的倾斜度及/ 或高度，将于下文进一步描述。RF线圈112设置在顶壁106上方，并通过匹配电路116而耦合至RF源114。顶壁 106可传导RF功率，使得施加至线圈112的功率可以电感耦合至反应器100的处理容积108 中所设置的气体并将其激发，以维持等离子170。照惯例，施加至线圈112的功率已知为源功率。可以以介于从约10瓦至约5000瓦的范围内的功率、以在约12MHz至约13. 5MHz 的范围内的射频的方式提供源功率。上腔室主体104包括抽气通道118，该抽气通道118将反应器100的处理容积108 经由节流阀122连接到泵120。可操作泵120与节流阀122以控制反应器100的处理容积 108中的压力。泵120亦移除蚀刻副产物。挡流板180布置在抽气通道118中以使泵120 的污染最小化。反应器100具有与其耦接的快速气体交换系统124，该快速气体交换系统IM透过喷嘴1 而提供处理气体及/或其它气体至处理容积108，而喷嘴1 设置在上腔室主体 104的内部周围或其它适合位置。快速气体交换系统IM选择性地允许任何单一气体或是气体组合以提供至处理容积108。在一实施例中，快速气体交换系统IM具有三个输送管线 128，且各输送管线1 耦接至不同的气体源。输送管线1 可以耦接至相同或不同的喷嘴 126。在图1所示的实施例中，各输送管线1 包括一第一阀130、质量流量计132以及第二阀134。第二阀134耦接至一共用T形管(tee) 138，且该T形管138耦接至喷嘴126。 气体由质量流量计132流至内部容积所流经的管道的长度小于约2. 5m，藉此，允许气体之间较快速的切换时间。快速气体交换系统1 可以藉由布置在T形管138与喷嘴1 之间的隔离阀136而与反应器100的处理容积108相隔离。排气管道166耦接于隔离阀136与T形管138之间，以允许残留的气体由快速气体交换系统1 清除，而不会进入反应器100。设置关断阀164，以当气体输送至反应器100 的处理容积时108，关闭排气管道166。图2A及2B图示了快速气体交换系统的可选实施例。在图2A的实施例中，快速气体交换系统260包括用于将气体导入第一输送管道沈8及第二输送管道269的第一气体面板(gas panel) 261(具有第一流量控制器沈幻、第二气体面板沈3(具有第二流量控制器 264)、数个流量限制器265及本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在等离子蚀刻反应器中蚀刻衬底的方法，包括以下步骤：使背侧处理气体在衬底与设置在等离子处理腔室中的衬底支撑组件之间流动；以及在所述等离子处理腔室中循环地蚀刻所述衬底上的硅层，其中所述背侧处理气体是含氧气体，所述含氧气体在所述腔室中通过与材料反应而影响蚀刻循环过程中的蚀刻或聚合速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·切斯里，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US