[实用新型]一种适应性耦合等离子刻蚀机

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，特别是涉及一种适应性耦合等离子刻蚀机。

背景技术

一般而言，刻蚀过程，尤其是干法刻蚀过程，是使用等离子来根据半导体晶片上的光阻剂层图样或硬掩模光罩图样去除低层的预先确定部分的过程，为了使得该干法刻蚀能够进行，需要在反应腔内生成等离子。用于生成等离子的源能够分为感应耦合等离子源（Inductively Coupled Plasma，ICP）和电容耦合等离子源（Capacitively Coupled Plasma，CCP）。

图1是常规的电容耦合等离子源的剖面示意图。如图1所示，所述电容耦合等离子源包括下电极120和上电极100，下电极120位于反应腔100中的下部，上电极110位于所述反应腔100上部且面对下电极120。上电极110和下电极120都是平板状的，利用由所述两电极所形成的电容的特性在反应腔内生成等离子。在使用这种CCP源时，尽管有高的过程再现性和高的光阻剂层刻蚀选择比的优点，但是同时具有等离子密度低从而导致高能耗的缺点。

图2是常规的感应耦合等离子源的示意图，如图2所示，所述感应耦合等离子源包括位于反应腔200中下部的下电极220和位于反应腔200上部并与所述下电极220相面对的线圈组件210。下电极220是平板状，并且能够使用由线圈组件210形成的感应器的特性在反应腔内生成等离子。使用这种ICP源的优点是刻蚀速率高且等离子密度大，能耗低。另一方面，ICP的缺点是光阻剂层刻蚀选择比和过程再现性低，并且在使用铝制圆罩时可能污染铝制圆罩。

由此看来，ICP和CCP各有优缺点，无法同时保证刻蚀选择比和刻蚀速率。现有技术中，提出了一种适应性耦合等离子刻蚀机（Adaptively Coupled Plasma，ACP），如图3所示，所述适应性耦合等离子刻蚀机包括：装配在反应腔300中下部用于承载晶圆340的下电极320，设置在反应腔300上部的衬套310和线圈组件330，其中，所述线圈组件330从所述衬套310螺旋地延伸并环绕所述衬套310，所述衬套310与射频电源相连，所述下电极与一射频偏压源370相连接。这种ACP刻蚀机集成有ICP和CCP的优点。但是，经过模拟发现，ACP刻蚀机反应腔中电子温度呈现上部温度高、下部温度低、以及中心温度高、四周温度低的特点，这将会使晶圆衬底产生损伤。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于解决现有技术中ACP反应腔内电子温度分布不均匀的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种适应性耦合等离子刻蚀机，用于刻蚀晶圆，其特征在于，所述适应性耦合等离子刻蚀机至少包括：

具有反应空间并在反应空间中产生等离子体的反应腔、设置于所述反应腔中且用于支撑所述晶圆的下电极、设置于反应腔上方中心区域的螺旋型线圈组件；所述反应腔的上腔壁由石英窗口和围绕所述石英窗口的第一衬套构成。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述适应性耦合等离子刻蚀机还包括第二衬套，所述第二衬套设置于所述反应腔上方。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第二衬套设置于线圈组件上方。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第二衬套设置于线圈组件和石英窗口之间。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第一衬套、第二衬套以及下电极均为铁板。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述线圈组件的材质为银、铜、铝、金或铂中的任意一种。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第二衬套和下电极之间的距离可调。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第二衬套和下电极之间的距离范围为2～25cm。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述第二衬套与射频电源相连接；所述下电极与至少一个射频偏压源相连接。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述射频电源和射频偏压源由脉冲来驱动。

作为本实用新型适应性耦合等离子刻蚀机的一种优化的结构，所述下电极与一温度控制器相连接，所述温度控制器控制所述下电极的温度在0～100℃范围内。