等离子体刻蚀机台的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种等离子体刻蚀机台，所述等离子体刻蚀机台包括：反应腔室；设置于所述反应腔室顶部的顶盘；设置于所述顶盘上的径向线槽天线；设置于所述顶盘上的脉冲电感耦合线圈；以及设置于所述反应腔室底部的静电吸盘。在本实用新型提供的等离子体刻蚀机台中，通过使用径向线槽天线执行刻蚀工艺能够使得衬底/晶圆表面的损伤程度较低；同时，通过使用脉冲电感耦合线圈能够达到较好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。
【专利说明】等离子体刻蚀机台
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及集成电路制造【技术领域】，特别涉及一种等离子体刻蚀机台。
【背景技术】
[0002] 在过去的40年中，等离子体干法刻蚀工艺在半导体集成电路制造领域一直扮演 着极为重要的角色。逻辑产品及存储器件能够在不增加功耗的基础上获得越来越高的性 能，这些高性能和大容量产品的制造，很大程度上便依赖于等离子体刻蚀技术能够对集成 电路的心脏--栅电极，实现精密准确的控制，能够对集成电路的互连及深槽刻蚀获得垂 直的形貌控制，从而，使得晶体管得以克服一系列限制，按照摩尔定律持续微缩。
[0003] 随着集成电路进入45nm及以下节点，单位晶圆上芯片密度的增加需要集成更多 的器件，沟槽特征尺寸（Critical Dimension，⑶）的宽度将进一步缩小，而深度却不能持续 微缩，结果，沟槽的深宽比（Aspect Ratio, AR)不断增加。因此，采用常规等离子体工艺实 现高深宽比（High Aspect Ratio, HAR)沟槽的刻蚀将面临越来越多的困难，诸如均匀性、微 负载效应及刻蚀的深宽比依赖效应（Aspect Ratio Depended Effect, ARDE)等。
[0004] 特别的，对于ARDE效应，由于刻蚀速度和深宽比有强烈的依赖效应，即在线宽高 密集区域（Dense)因为拥有较小的线宽尺寸，相对较高的沟槽深度，导致刻蚀速度相对稀 疏区域（ISO)迅速降低。当要在整个晶圆上都保证刻蚀到所需深度时，即当稀疏区域已经 刻蚀完成而密集区域仍未刻蚀完成的情况下，如果对衬底选择比不足够高的话，继续刻蚀 将会导致已完成刻蚀的部分出现过刻蚀。因此，控制器件密集区域与器件稀疏区域的不同 刻蚀程度变得非常重要。
[0005] 此外，刻蚀出的线宽粗糙度（Line Width Roughness，LWR)以及刻蚀后的衬底/晶 圆表面的损伤程度，对于刻蚀工艺而言，都是非常重要的评价指标。但是，现有的刻蚀机台 在上述参数上的表现并不佳，因此，亟需提供一种等离子体刻蚀机台以达到更好的密集区 域与稀疏区域的刻蚀控制程度、更优的线宽粗糙度及更低的衬底/晶圆表面的损伤程度。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种等离子体刻蚀机台，以解决现有的等离子体刻蚀 机台难以达到较好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度、较优的线宽粗糙度及较低的衬 底/晶圆表面的损伤程度的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种等离子体刻蚀机台，所述等离子体刻 蚀机台包括：反应腔室；设置于所述反应腔室顶部的顶盘；设置于所述顶盘上的径向线槽 天线；设置于所述顶盘上的脉冲电感耦合线圈；以及设置于所述反应腔室底部的静电吸 盘。
[0008] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，还包括脉冲电源，所述脉冲电源与所述静 电吸盘连接。
[0009] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述脉冲电源的频率为ΙΟΟΚΗζ? ΙΟΟΜΗζο
[0010] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述径向线槽天线、脉冲电感耦合线圈以 及脉冲电源能够被同步或者异步开启。
[0011] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，还包括喷淋盘，所述喷淋盘固定于所述顶 盘上。
[0012] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述喷淋盘的材质为石英。
[0013] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述静电吸盘分为多个独立温控区。
[0014] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，每个独立温控区的温度调节范围为o°c? 200。。。
[0015] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述顶盘与静电吸盘之间的距离能够调 节。
[0016] 可选的，在所述的等离子体刻蚀机台中，所述顶盘与静电吸盘之间的距离的调节 范围为ICtam?5Ctam。
[0017] 在本实用新型提供的等离子体刻蚀机台中，通过使用径向线槽天线执行刻蚀工艺 能够使得衬底/晶圆表面的损伤程度较低；同时，通过使用脉冲电感耦合线圈能够达到较 好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型实施例的等离子体刻蚀机台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的等离子体刻蚀机台作进一步详 细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附 图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新 型实施例的目的。
[0020] 请参考图1，其为本实用新型实施例的等离子体刻蚀机台的结构示意图。如图1 所示，在本申请实施例中，所述等离子体刻蚀机台1包括：反应腔室（图1中未示出）；设置 于所述反应腔室顶部的顶盘10 ;设置于所述顶盘10上的径向线槽天线（Radial Line Slot Antenna，RLSA) 11 ;设置于所述顶盘10上的脉冲电感耦合线圈12 ;以及设置于所述反应腔 室底部的静电吸盘13。
[0021] 在本申请实施例中，当执行刻蚀工艺时，将待刻蚀晶圆2置于静电吸盘13上，接 着，便可开启径向线槽天线11和/或脉冲电感耦合线圈12,以实现对于待刻蚀晶圆2的刻 蚀。具体的，所述径向线槽天线11能够将刻蚀气体解离成气浆形态，并将气浆均匀的分布 在所述待刻蚀晶圆2的表面，从而能够使得刻蚀过程中待刻蚀晶圆2表面的损伤程度较低； 同时,通过所述脉冲电感耦合线圈12对刻蚀气体较好的深度控制能力，能够实现较好的密 集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。由此，通过所述径向线槽天线 11与脉冲电感耦合线圈12之间的配合，能够使得待刻蚀晶圆2表面的损伤程度较低、达到 较好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。
[0022] 在本申请实施例中，所述等离子体刻蚀机台1还包括脉冲电源14,所述脉冲电源 14与所述静电吸盘13连接。所述脉冲电源14的频率为ΙΟΟΚΗζ?100MHz，例如，所述脉冲 电源14的频率为13. 56MHz、2MHz、40MHz或者60MHz等。在此，所述径向线槽天线11、脉冲 电感耦合线圈12以及脉冲电源14能够被同时或者分别开启。其中，当所述脉冲电感耦合 线圈12和脉冲电源14同步开启时，所述等离子体刻蚀机台1能够实现同步脉冲刻蚀；当所 述脉冲电感耦合线圈12和脉冲电源14异步开启时，所述等离子体刻蚀机台1能够实现异 步脉冲刻蚀。相对而言，当所述等离子体刻蚀机台1实现异步脉冲刻蚀时，其对于刻蚀气体 有更好的深度控制能力，能够实现更好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及更优的 线宽粗糙度。
[0023] 进一步的，所述等离子体刻蚀机台1还包括喷淋盘15,所述喷淋盘15固定于所述 顶盘10上。所述喷淋盘15的材质可以为石英。具体的，所述喷淋盘15可以由如下方式形 成：提供一整块石英盘；在所述整块石英盘上形成多个孔洞，从而形成喷淋盘15。在本申请 实施例中，在使用同步或者异步脉冲刻蚀时，可同时通过紫外（UV)光经过所述喷淋盘15对 待刻蚀晶圆2进行紫外光照射。通过同时进行紫外光照射，能够使得待刻蚀晶圆2得到更 优的线宽粗糙度。
[0024] 在本申请实施例中，所述静电吸盘13分为多个独立温控区。其中，每个独立温控 区的温度调节范围为〇°C?200°C。温度对于刻蚀效率具有一定的影响，在此，通过将静电 吸盘13分为多个独立温控区，可以更加细化的控制每个独立温控区上的待刻蚀晶圆2的刻 蚀量，从而进一步使得待刻蚀晶圆2表面的损伤程度较低、达到较好的密集区域与稀疏区 域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。
[0025] 进一步的，所述顶盘10与静电吸盘13之间的距离能够调节。优选的，所述顶盘10 与静电吸盘13之间的距离的调节范围为10mm?50mm。通过所述顶盘10与静电吸盘13之 间的距离的调节，可实现所述径向线槽天线11与静电吸盘13之间的距离的调节。由于所 述径向线槽天线11与所述静电吸盘13之间的距离能够影响所形成的气浆在所述待刻蚀晶 圆2表面的均匀性是否良好，因此，为了满足不同工艺的需求，在本申请实施例中，所述顶 盘10与静电吸盘13之间的距离能够调节，特别的，所述顶盘10与静电吸盘13之间的距离 的调节范围优选为10mm?50mm。
[0026] 综上可见，在本实用新型实施例提供的等离子体刻蚀机台中，通过使用径向线槽 天线执行刻蚀工艺能够使得衬底/晶圆表面的损伤程度较低；同时，通过使用脉冲电感耦 合线圈能够达到较好的密集区域与稀疏区域的刻蚀控制程度以及较优的线宽粗糙度。
[0027] 上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限 定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要 求书的保护范围。
【权利要求】
1. 一种等离子体刻蚀机台，其特征在于，包括：反应腔室；设置于所述反应腔室顶部的 顶盘；设置于所述顶盘上的径向线槽天线；设置于所述顶盘上的脉冲电感耦合线圈；以及 设置于所述反应腔室底部的静电吸盘。
2. 如权利要求1所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，还包括脉冲电源，所述脉冲电 源与所述静电吸盘连接。
3. 如权利要求2所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述脉冲电源的频率为 ΙΟΟΚΗζ ?100MHz。
4. 如权利要求2所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述径向线槽天线、脉冲电感 耦合线圈以及脉冲电源能够被同步或者异步开启。
5. 如权利要求1所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，还包括喷淋盘，所述喷淋盘固 定于所述顶盘上。
6. 如权利要求5所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述喷淋盘的材质为石英。
7. 如权利要求1?6中任一项所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述静电吸盘分 为多个独立温控区。
8. 如权利要求7所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，每个独立温控区的温度调节 范围为0°C?200°C。
9. 如权利要求1?6中任一项所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述顶盘与静电 吸盘之间的距离能够调节。
10. 如权利要求9所述的等离子体刻蚀机台，其特征在于，所述顶盘与静电吸盘之间的 距离的调节范围为10mm?50mm。
【文档编号】H01L21/3065GK203895414SQ201420235205
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】张海洋, 张城龙 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司