[发明专利]一种改善等离子体刻蚀均匀性的装置及方法

说明书

本发明公开一种改善等离子体刻蚀均匀性的装置及方法。该装置包括直流电源和滤波器，所述直流电源一端接地，另一端通过所述滤波器与等离子体刻蚀系统的下电极的聚焦环相连接，在其上加载直流电压，所述直流电源的大小和极性可调，所述滤波器用于过滤直流中的交流成分。通过在等离子体刻蚀系统的下电极的聚焦环上加载直流电压，调整直流电压的极性和大小，使晶圆边缘部位的刻蚀速率与晶圆中心部位的刻蚀速率趋于一致。本发明简单易行，能够有效改善刻蚀均匀性，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种改善等离子体刻蚀均匀性的装置及方法。

背景技术

在半导体晶圆制造过程中，等离子体刻蚀是用来刻蚀导电和介电材料的。在半导体工艺过程中，刻蚀均匀性直接影响到设备的产量，因此，刻蚀均匀性已经成为重要需求，也是衡量设备性能的重要参数之一。

随着集成电路的发展，晶圆直径尺寸越来越大，且关键尺寸越来越小，设计的结构越来越靠近边缘，保证关键尺寸在整片晶圆的均匀性，变得越来越困难。例如，晶圆尺寸从200mm增大到300mm，晶圆的边缘损耗，在直径方向上要小于2mm。为了提高刻蚀均匀性，特别是晶圆边缘的刻蚀均匀性，人们做了很多努力，通常的做法是，在被处理晶圆周边包围一层材料，该材料物性一般与被处理晶圆类似，业界一般称为聚焦环，通过放置聚焦环，类似“扩大了”被处理晶圆的尺寸，从而改变了被处理晶圆边缘的电场分布，边缘部位可以引入更多的离子，从而改善被处理晶圆边缘刻蚀均匀性。一直以来，人们大多在对聚焦环的结构及材料进行优化，例如使用不同介电常数的材料；调整聚焦环的结构尺寸等。但是目前而言，单一的等离子体刻蚀设备，需匹配一种材料或者一种结构的聚焦环，且要开腔更换聚焦环，影响工艺稳定性。对相同的等离子体刻蚀装置，在处理晶圆时，由于工艺需求多样化，当刻蚀气体组分变化时，会导致被处理晶圆边缘部分刻蚀速率或大或小，且很难通过工艺组分参数的调整获取很好的边缘均匀性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种改善等离子体刻蚀均匀性的方法，在等离子体刻蚀系统的下电极的聚焦环上加载直流电压，通过调整直流电压的极性和大小，使晶圆边缘部位的刻蚀速率与晶圆中心部位的刻蚀速率趋于一致。

本发明的改善等离子体刻蚀均匀性的方法中，优选为，所述直流电压在

10V～500V之间。

本发明的改善等离子体刻蚀均匀性的方法中，优选为，当晶圆边缘部位的刻蚀速率比晶圆中心部位的刻蚀速率大时，在所述聚焦环上施加正电压，使晶圆边缘部位的鞘层电场强度降低，进而降低晶圆边缘部位的刻蚀速率。

本发明的改善等离子体刻蚀均匀性的方法中，优选为，当晶圆边缘部位的刻蚀速率比晶圆中心部位的刻蚀速率小时，在所述聚焦环施加负电压，使晶圆边缘部位的鞘层电场强度增强，进而提高晶圆边缘部位的刻蚀速率。

本发明还公开一种改善等离子体刻蚀均匀性的装置，包括：直流电源和滤波器，所述直流电源一端接地，另一端通过所述滤波器与等离子体刻蚀系统的下电极的聚焦环相连接，在其上加载直流电压，所述直流电源的大小和极性可调，所述滤波器用于过滤直流中的交流成分。

本发明的改善等离子体刻蚀均匀性的装置中，优选为，所述直流电压在10V～500V之间。

本发明的改善等离子体刻蚀均匀性的装置中，优选为，所述聚焦环的材料为硬质阳极氧化铝或碳化硅。

附图说明

图1是等离子体刻蚀系统的示意图。

图2是施加直流电压前的晶圆边缘部位的离子轨迹示意图。

图3是装配改善等离子体刻蚀均匀性的装置后的等离子体刻蚀系统的示意图。

图4是施加直流电压后的晶圆边缘部位的离子轨迹示意图。

图中：