CN103165384B - 一种等离子体刻蚀室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体刻蚀室，通过将上电极***的调节环设置为材质阻抗相差两倍以上的内圈环和外圈环，来调节等离子体刻蚀室内的射频耦合，从而影响基片边缘的刻蚀速率，调节基片刻蚀的均匀度，使得纵向刻蚀深孔和横向刻蚀沟槽能在同一刻蚀条件下完成，且保持良好的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀室。
背景技术
在等离子体刻蚀室中，通常包括一个真空处理室，真空处理室内设置一上电极和下电极，下电极上方设置一个静电吸盘，待处理的基片放置在静电吸盘上；上电极外周通常设置一调节环，用以调节真空处理室内的射频功率耦合系数和刻蚀的均匀度。在不同的应用中，调节环的材质不同，例如，在纵向刻蚀深孔时，需要使用硅或碳化硅制作的边缘环；在横向刻蚀沟槽时，需要使用石英制作的边缘环。目前，同时进行纵向刻蚀深孔和横向刻蚀沟槽(allin0ne)的刻蚀工艺成为一个趋势，尤其对于40纳米以下具有金属硬掩膜的制程。即在同一机台上先进行深孔的刻蚀，去胶，然后进行沟槽的刻蚀，在沟槽刻蚀的同时，打开深孔。纵向刻蚀深孔和横向刻蚀沟槽的刻蚀是两种完全不同的刻蚀。所以纵向刻蚀深孔和横向刻蚀沟槽在同一种刻蚀条件下会有一些问题。因为横向刻蚀沟槽对于刻蚀均匀度的要求较高，所以一般横向沟槽的刻蚀会选择上下电极间的间距较大，这时对纵向刻蚀深孔就会引起一些问题。在这种配置下，基片中心区域的刻蚀速率会比边缘快。硅或碳化硅制作的调节环和石英制作的调节环都不适用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种等离子体刻蚀室，包括一真空处理室，所述真空处理室内包括一上电极和位于所述上电极下方的基座，所述基座包括一静电吸盘和一下电极，所述下电极连接一射频功率源，待处理的基片放置在所述静电吸盘上；所述上电极上方设置一背板，所述上电极外周设置一调节环，所述调节环包括内圈环和外圈环，所述内圈环和外圈环材质不同，所述外圈环材质阻抗为内圈环材质阻抗的两倍及以上。
所述外圈环与所述内圈环的接触面为阶梯状，所述内圈环的突出面支撑所述外圈环的突出面，所述内圈环固定在所述背板下方。
所述外圈环和所述内圈环可上下移动，所述内圈环两侧和所述上电极与所述外圈环间保持接触。
所述的上电极材质为硅或碳化硅。所述的上电极接地。
所述的内圈环材质为半导体材料，所述的外圈环材质为绝缘材料。所述的内圈环材质为硅或碳化硅，所述的外圈环材质为石英。
所述内圈环宽度可以为所述调节环宽度的20％-80％；所述外圈环宽度可以为所述调节环宽度的20％-80％；
所述调节环的厚度大于所述上电极的厚度，所述调节环的下表面相对于所述上电极的下表面更靠近下电极。
本发明通过将上电极***的调节环设置为材质阻抗相差两倍以上的内圈环和外圈环，来调节等离子体刻蚀室内的射频耦合，从而影响基片边缘的刻蚀速率，调节基片刻蚀的均匀度，使得纵向刻蚀深孔和横向刻蚀沟槽能在同一刻蚀条件下完成，且保持良好的均匀性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出本发明所述的等离子体刻蚀室结构示意图；
图2示出本发明所述的上电极及其外周调节环结构示意图；
图3示出本发明所述的上电极及其调节环的横截面示意图；
图4示出本发明所述的另一实施例的上电极及其调节环的横截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
本实施例通过将上电极***的调节环设置为外圈环材质阻抗大于等于内圈环材质阻抗的两倍，来调节等离子体刻蚀室内的射频耦合。
本实施例以较佳的方式描述了一种等离子体刻蚀室，如图1所示，一种等离子体刻蚀室，包括一真空处理室100，所述真空处理室100内包括一上电极1和位于上电极1下方的基座，所述基座包括静电吸盘4和下电极2，下电极2连接一射频功率源(RF)5，待处理的基片3放置在静电吸盘4上；本实施例中上电极1材料为碳化硅，在上电极1上方设置背板6，上电极1外周设置一调节环10，调节环10包括内圈环11和外圈环12，内圈环11和外圈环12材质不同，外圈环12材质阻抗通常为内圈环11材质阻抗的两倍及以上，例如外圈环12材质为绝缘材料，内圈环11材质为半导体材料。本实施例中，外圈环材料为石英，内圈环材料为碳化硅。
本实施例中，内圈环11和外圈环12接触面呈阶梯状，内圈环11的突出面支撑外圈环12的突出面，内圈环11通过螺钉固定在背板6上。
调节环10的材料的不同会影响RF的耦合，从而影响基片边缘区域的刻蚀速率。如在刻蚀横向沟槽的刻蚀配置中，用石英材料制作调节环正是为了降低基片边缘的刻蚀速率。但是在用石英材料制作调节环时，纵向刻蚀深孔的刻蚀均匀度变差，中心区域较快，边缘区域较慢。反之，如果用碳化硅材料制作调节环，则纵向深孔刻蚀速率均匀度变好，但横向沟槽刻蚀均匀度会变差。为了在两者之间取得平衡，采用本实施例的技术方案，将调节环设置为内圈环11和外圈环12，内圈环11采用碳化硅材料，外圈环12采用石英材料。通过调节两种材料的宽度来调节RF的耦合，从而改善allinone刻蚀的均匀度。
内圈环11的宽度可以为整个调节环10的20％-80％，外圈环12的宽度也可以为整个调节环10的20％-80％，内圈环11和外圈环12的宽度之和为调节环的宽度。内圈环和外圈环的宽度需要根据不同应用条件确定，当应用条件变化时，可以根据应用条件采用合适宽度的内圈环和外圈环组合。本实施例中，内圈环11和外圈环12的宽度各为50％。
实施例2，本实施例公开了一种等离子体刻蚀室，如图1所示，一种等离子体刻蚀室，包括一真空处理室100，所述真空处理室100内包括一上电极1和位于上电极1下方的基座，所述基座包括静电吸盘4和下电极2，下电极2连接一射频功率源(RF)5，待处理的基片3放置在静电吸盘4上；本实施例中上电极1材料为硅，在上电极1上方设置背板6，上电极1外周设置一调节环10，调节环包括内圈环11和外圈环12，内圈环11和外圈环12材质不同，外圈环12材质阻抗通常为内圈环11材质阻抗的两倍及以上，例如外圈环12材质为绝缘材料，内圈环11材质为半导体材料。本实施例中，外圈环材料为石英，内圈环材料为硅。
本实施例中，内圈环11和外圈环12分别与背板6连接，连接方式为可调，从而能够调整内圈环11和外圈环12上下移动，如图4所示，在调整过程中，始终保持内圈环11两侧和外圈环12及上电极1有接触。
调节环材料和距离基片的高度都会影响RF的耦合，采用本实施例所述的技术方案，可以同时采用设置不同宽度的内圈环和外圈环及调整内圈环和外圈环在刻蚀室中的高低位置来调整RF的耦合，实现在特定应用场合下的最佳条件。
本实施例中，内圈环11的宽度为调节环宽度的70％，外圈环12的宽度为调节环宽度的30％。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种等离子体刻蚀室，包括一真空处理室，所述真空处理室内包括一上电极和位于所述上电极下方的基座，所述基座包括一静电吸盘和一下电极，
所述下电极连接一射频功率源，待处理的基片放置在所述静电吸盘上；
所述上电极上方设置一背板，所述上电极外周设置一调节环，其特征在于：
所述调节环包括内圈环和外圈环，所述内圈环和外圈环材质不同，所述外圈环材质阻抗为内圈环材质阻抗的两倍及以上；
所述外圈环和所述内圈环可上下移动，所述内圈环两侧和所述上电极与所述外圈环间保持接触。
2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的上电极材质为硅或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的内圈环材质为半导体材料，所述的外圈环材质为绝缘材料。
4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的内圈环材质为硅或碳化硅，所述的外圈环材质为石英。
5.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述内圈环宽度为所述调节环宽度的20％-80％；所述外圈环宽度为所述调节环宽度的20％-80％。
6.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述调节环的厚度大于所述上电极的厚度，所述调节环的下表面相对于所述上电极的下表面更靠近所述基座。
7.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀室，其特征在于：所述的上电极接地。
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