[发明专利]改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对晶圆进行等离子处理的等离子反应腔结构，特别涉及一种改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环。

背景技术

在等离子体刻蚀腔体中，聚焦环设置在静电吸盘一侧，是一个对晶片的边缘蚀刻率有重要影响的部件。聚焦环的形状、结构、位置材料均对基片边缘区域的电场分布，温度分布产生重要影响。现有技术采用硅或者碳化硅作为基材制作气体喷淋头，在等离子刻蚀过程中这些材料会随着时间的推移被等离子腐蚀掉，厚度逐渐变薄直到不能再使用需要新的部件替换，或者原有部件需要重新加工以满足基本功能需求。由于碳化硅之类部件，主要是通过化学气相沉积（CVD）生长产生，生产条件很苛刻，而且生产速度极慢，比如需要几天才能生长一个部件，所以现有喷淋头的成本很高，经济性差。现有等离子处理器中与硅或者碳化硅材料的气体喷淋头配套的聚焦环材料是主要是硅，碳化硅或者氧化硅或者氮化硅等硅化合物，由于和基片材料类似，在等离子处理过程中即使被轰击溅射到刻蚀中基片表面也不会形成污染造成芯片失效。现有技术通过在硅或硅化合物作为上电极和聚焦环材料能够获得较均一的等离子刻蚀效果，但是这些材料在等离子处理过程中很容易被腐蚀，所以维护成本高昂。所以业内需要一种更低维护成本的部件，在保证刻蚀均一性的基础上，减少部件更换的周期和成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环，有效地提高了晶片边缘蚀刻速率的均匀性。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环，其设置于一等离子体蚀刻室中的基座上方的基片的外周侧，所述的基片的上方设置喷淋头，所述聚焦环包括第一部分围绕所述基片，和第二部分在外侧围绕所述第一部分，其中第一部分上表面为含硅材料制成，第二部分为含钇材料制成。

所述的喷淋头的材料为导电金属，其表面覆盖有含钇化合物材料。

所述聚焦环的基体材料为含钇的化合物，第一部分上表面处覆盖有一层含硅材料层。

所述的聚焦环的基体材料为硅或者含硅化合物，第二部分上表面覆盖有一层含钇材料层。

所述第一部分的基体材料为硅或者含硅化合物，第二部分的基体材料为含钇化合物，第一部分和第二部分固定连接构成聚焦环。

所述聚焦环第二部分上表面高于所述基片上表面。

所述聚焦环还包括一个具有较低高度的平台伸入基片下方。

所述第一部分还包括一个过渡斜面连接在所述平台和第二部分之间。

所述的含硅化合物主要成分为SiC。

所述的含钇的化合物主要成分为Y₂O₃或YF₃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：有效地提高了晶片边缘蚀刻速率的均匀性，改善聚焦环的使用寿命。

附图说明

图1为本发明改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环的等离子刻蚀腔体的横截面视图；

图2为本发明改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环的实施例之一的原理示意图；

图3为本发明改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环的实施例之二的原理示意图；

图4为本发明改善晶片边缘蚀刻速率均匀性的聚焦环的实施例之三的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

在本发明中，喷淋头2的材料选用铝等导电材料，其表面设有含钇的化合物，由于铝的成本比较低廉，且加工方便，因此大大降低了生产成本。而含钇的化合物不易腐蚀，涂覆在喷淋头2的表面能够避免被等离子腐蚀，所以可以保证喷淋头2具有较长的使用周期。在气体喷淋头2使用过程中，气体喷淋头2背面的加热装置（图中未示出）会加热气体喷淋头2，Y₂O₃材料还需要进行一个升温过程，经历从60~120℃的缓慢升温过程，同时通入含氟气体，将Y₂O₃材料替换为YF₃使得喷淋头表面具有耐等离子腐蚀的特性。由于本发明的气体喷淋头2的基材是用铝等材料的，相对现有技术具有不同的电学特性，所以采用现有技术的Si或SiC作为聚焦环材料时，刻蚀速率分布会呈现边缘部分刻蚀速率显著偏低的情况。为此本发明提出一种新型的适合用于铝基材气体喷淋头的聚焦环结构。

实施例之一：