[发明专利]一种等离子刻蚀装置

说明书

本发明公开了一种等离子刻蚀装置，包括：真空腔体、上电极、下电极和上下电极运动装置；其中所述上电极和所述下电极均位于所述真空腔体内，上下电极运动装置包括传动杆和直线电机。在刻蚀的整个过程中，既需要加热又需要冷却，由于在刻蚀时，离子要轰击硅片表面及其周边，使表面产生高温，这样在开始和结束时硅片表面温度变化比较大，加热管路和冷却管路使温度保持在一个稳定范围，在刻蚀开始时加热管路起主要作用，结束时冷却管路起主要作用。本发明通过调节电极距离硅片的距离和RF电源的功率来控制磁场、电场的分布和大小，调节温度、反应气体浓度，有效实现刻蚀的均一性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体的说是涉及一种等离子刻蚀装置。

背景技术

由于各种电器设备向着集成化、简单化的方向发展，因此对集成电路、集成光路以及各种固体电子器件的加工工艺要求越来越高。在集成元件的制造过程中，需要对硅片进行前清洗-涂覆(在硅片表面均匀涂上一层光刻胶)-烘干(使光刻胶的溶剂挥发，形成固体的PR层)-曝光(用紫外线照射，使被照射部分的光刻胶发生反应)-显影(用弱KOH溶液去除表面被照射部分的光刻胶)-坚膜-刻蚀，这样就制成了所需的集成元件，此工艺称为光刻工艺。

本发明主要涉及刻蚀这一步骤，等离子刻蚀是一种理想的加工工艺，属于干法刻蚀中最常见的一种形式，采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。

该方法的优势在于获得快速的刻蚀速率同时能获得良好的物理形貌。理想的刻蚀工艺要求能获得完整精细的图形，并且随着电子器件的高度集成化，尺寸要求已达到亚微米级别，因此刻蚀过程中需保证精确的结构和轮廓，并且避免出现明显的钻蚀现象，同时要求刻蚀均匀。

因此，如何提供一种刻蚀过程中保证精确结构和轮廓，并且避免钻蚀现象，同时要求刻蚀均匀的等离子刻蚀装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种等离子刻蚀装置，以解决上述背景技术部分所提到的问题，采用本发明的电极设计方式，通过调节电极距离硅片的距离和RF电源的功率来控制磁场、电场的分布和大小，调节温度、反应气体浓度，有效实现刻蚀的均一性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种等离子刻蚀装置，包括：真空腔体、上电极、下电极和上下电极运动装置；其中所述上电极和所述下电极均位于所述真空腔体内；所述上下电极运动装置包括传动杆和直线电机；

所述上电极由四个同心设置的环状电极构成，四个所述环状电极的上方分别对应连接有环形陶瓷片，所述环形陶瓷片分别通过连接杆连接有固定盘；四个所述环状电极由内而外依次为第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极；所述第一上电极上方对应设置的所述固定盘通过固定杆连接在所述真空腔体顶部；所述第二上电极、所述第三上电极和所述第四上电极上方对应设置的固定盘分别连接有所述传动杆，并且传动杆伸出至所述真空腔体顶板外与所述直线电机传动连接，使所述第二上电极、所述第三上电极和所述第四上电极能够上下移动，通过改变各圈电极与硅片的距离，使刻蚀反应更加均匀；所述第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极外侧均环绕有用于提供反应气体的上电极绝缘充气环，上电极绝缘充气环提供反应气体，还可以调整反应气体浓度，以便在刻蚀时使反应气体电离而形成的等离子体均匀与硅片表面发生反应；所述第一上电极、第二上电极、第三上电极和第四上电极内部均设置有上下布置的上电极加热管路和上电极冷却管路；