[发明专利]一种提高刻蚀均匀性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种刻蚀装置，尤其涉及一种提高刻蚀均匀性的装置。

背景技术

随着集成电路的发展，半导体器件的集成度提高，半导体器件的线宽越来越小，关键尺寸的控制也越来越重要，对刻蚀工艺的要求亦越来越高。目前经常采用的刻蚀技术是干法刻蚀，干法刻蚀即为等离子刻蚀。干法刻蚀中，均匀性是不同刻蚀位置的刻蚀速率差异的重要指标，较好的均匀性会得到较佳的良率，尤其是当刻蚀晶圆的面积增大时，均匀性的控制就显得更加重要。

然而，如E-max（Applied Materials（简称：AMAT）公司生产的等离子刻蚀设备的一种型号）等离子刻蚀设备，工艺气体从腔体顶部的气体喷射（Gas inject）进入腔体后，在高频电场和磁场的作用下，工艺气体被激化成为等离子体。由于E-max等离子刻蚀设备的腔体容积较大，为了满足工艺所需要的等离子体的浓度，需要使用较多气体以产生足够多的等离子体，同时需要提高电场和磁场的强度。但仅有部分等离子体作用于晶圆片（wafer）表面。这样导致晶圆片表面关键区域的等离子体均匀性较难控制。同时为了维持工艺低压的要求，需要使用高抽气速率的分子泵，但是过高的抽气速率会影响工艺气体的均匀性和等离子体的均匀性。因此，E-max等离子刻蚀设备使用2个不对称的分子泵（从2个不对称的方向抽气）以减小影响。这样，E-max等离子刻蚀设备的腔体同一平面内各处受排气的影响并不相同，对刻蚀均匀性有不良影响，尤其是在需要大流量气体的工艺条件下，均匀性明显变差。

中国专利（申请号：200510126293.9）公开了一种提高刻蚀均匀性等离子体刻蚀装置，在反应腔体上方设置一个具有多个进气孔的石英盖，进气孔一个在石英盖中心位置，其余的均匀分布在四周。使得工艺气体通过进气孔进入反应腔体，从而提高反应腔室内气体的均匀性。

虽然如上述那样可以提高进入腔体气体的均匀性，但是在工艺条件需要较大量气体的情况下，通过进气孔来激发气体，会仅有部分气体被离子化，部分等离子体作用于晶圆片表面，这样导致晶圆片表面关键区域的等离子体均匀性较难控制；并且无法减小由于过高的抽气速率影响工艺气体的均匀性和刻蚀均匀性的影响。

中国专利（申请号：201120564198.8）公开了一种提高干法刻蚀薄膜均匀性的托盘，托盘上均匀分布多个通孔，刻蚀玻璃基板固定于凸起锥形的托盘上并压紧，刻蚀过程中通孔通入冷却媒介气体；解决了由于通入冷却媒介气体使玻璃基板凸起而引起的刻蚀不均匀的问题。

虽然如上述那样可以解决由于冷却媒介气体造成的玻璃基板凸起而引起刻蚀不均匀的问题，但是，在工艺条件需要大量气体的情况下，仅有部分等离子体作用于晶圆片表面，导致晶圆片表面关键区域的等离子体均匀性较难控制，并且也无法减小由于过高的抽气速率影响工艺气体的均匀性和刻蚀均匀性的影响。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种提高刻蚀均匀性的装置，以改善现有等离子刻蚀过程中均匀性难控制的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种提高刻蚀均匀性的装置，应用于刻蚀工艺中，包括一刻蚀腔体，所述刻蚀腔体包括腔体侧壁和阴极衬垫，且所述阴极衬垫的侧壁上固定设置有一缓冲环，其特征在于，

所述刻蚀腔体的内部设置有一整流护套，所述整流护套套设在所述阴极衬垫上，并与所述缓冲环固定连接，以将所述刻蚀腔体的反应腔室隔离为上部刻蚀区和下部排气区；

所述整流护套上设置有多个通孔，所述上部刻蚀区与所述下部排气区通过所述多个通孔贯通；所述通孔为圆形孔或矩形孔或网状孔的任一种或者多种。

上述的提高刻蚀均匀性的装置，其特征在于，所述整流护套包括环形平面结构和空心圆柱状支撑结构，所述环形平面结构固定套设在所述空心圆柱状支撑结构的外表面的侧壁上；所述环形平面结构和空心圆柱状支撑结构可以是连接的不可拆分的结构，也可以是可拆分的结构。

上述的提高刻蚀均匀性的装置，其特征在于，所述空心圆柱状支撑结构套设在所述阴极衬垫的外表面侧壁上，且该空心圆柱状支撑结构的支撑面与所述缓冲环的上表面相接。

上述的提高刻蚀均匀性的装置，其特征在于，所述多个通孔均匀设置在所述环形平面结构上，且通孔的多少和孔径的大小可以确保上部刻蚀区的等离子体可以均匀平缓的流入到下部抽气区。

上述的提高刻蚀均匀性的装置，其特征在于，所述环形平面结构的外侧壁紧贴于所述腔体内侧壁上。