一种刻蚀机的制作方法

【】本发明涉及半导体刻蚀技术，尤其涉及一种刻蚀机及其刻蚀机。

背景技术

0、
背景技术：

1、电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，即射频icp)具有放电气压低、密度高、装置简单以及空间均匀性易于控制等优点，因此在工业上广泛应用于微电子芯片和大尺寸平面显示器的刻蚀工艺、半导体与光电子功能薄膜沉积、宽束强流离子源、全方位离子注入、化学合成以及晶体生长等领域。

2、现有的电感耦合等离子体(icp)刻蚀机器，工作时，把射频功率输入到非谐振感应线圈，线圈中的射频电流(即运动电荷)激发产生交变磁场b(t)，根据法拉第电磁感应定律，交变磁场b(t)又感应产生有旋的交变电场e(t)。由这种通过电感感应产生的有旋的交变电场e(t)加速电子电离中性气体而产生的等离子体就是感性耦合等离子体(inductivelycoupled plasma，简写为icp)。常见的icp源有两种：平面型和柱面型，平面型icp源的天线是从放电腔室轴线附近沿放电腔室半径方向螺旋绕成，放置在石英介质窗口之上；柱面型icp源的天线缠绕在放电腔室侧面。

3、但是，由于利用等离子体进行刻蚀的干法刻蚀工艺能有效地控制刻蚀开口的尺寸而成为目前最主流的刻蚀工艺，通常利用辉光放电、射频信号、电晕放电等形成等离子体；其中，利用射频信号形成等离子体时，可以通过调控处理气体成分、射频功率的频率、射频功率的耦合模式、气压、温度等参数，控制形成的等离子体的密度和能量，从而优化等离子体处理效果。

4、另外，在半导体刻蚀过程中，为了在刻蚀腔中有旋的交变电场e(t)作用下控制等离子体形成、并保护处理腔壁，一般采用由诸如硅、多晶硅、碳化硅、碳化硼、陶瓷、铝等导电物质制成限制环来对刻蚀腔环形腔壁进行保护。但是，在刻蚀过程中，由于需要不断的对刻蚀腔抽真空和充注惰性反应气体，以及向刻蚀腔中不断的取放待刻蚀及刻蚀加工后的半导体器件，所以不可避免的造成腔壁密封环开设进出气通道口和物料进出通道口，这就必然造成腔壁密封环的壁面不完整，影响有旋的交变电场的磁场对称性，进而造成刻蚀腔空间内等离子体的密度及能量均匀性不达标，影响刻蚀加工的精度。以及，刻蚀时，由于刻蚀废气不能够进行有序、稳流的排放，反而会扰乱有旋的交变电场的磁场，影响蚀腔空间内的等离子体密度。

5、因此，在射频icp刻蚀机的研发过程中，如何提高等离子体空间均匀性一直是一个重要问题。

技术实现思路

0、
技术实现要素：

1、本发明提供一种刻蚀机，用于sic刻蚀或深槽刻蚀，通过各自独立控制、且呈阶梯形间隔错位后环形分布的两个射频源，对应两组气源分别等离子体处理，在刻蚀腔的空间中形成密度及能量均匀的等离子体，提高刻蚀的均匀性。

2、本发明至少一个实施例所采用的技术方案是：

3、一种刻蚀机，用于sic刻蚀或深槽刻蚀，包括：

4、底架座，用于整机的支撑定位及管路的铺设；

5、抽真空及惰性气体充注装置，安装于底架座后侧上部、用于刻蚀过程中对刻蚀腔抽真空和充注刻蚀用的惰性气体；

6、真空刻蚀箱，其中心形成的刻蚀腔后侧壁上开设与所述抽真空及惰性气体充注装置通过管路连通、对刻蚀腔抽真空以及充注惰性反应气体的进出气通道口，刻蚀腔前侧壁上开设向刻蚀腔中不断的送给待刻蚀半导体器件及取出刻蚀加工后半导体器件的物料进出通道口；

7、料口密封装置，设置于所述真空刻蚀箱的物料进出通道口处、用于控制物料进出通道口的打开和闭合；

8、射频源组件，安装于刻蚀腔上侧对应的所述真空刻蚀箱顶侧，并采用两个环形阶梯形错位分布的射频源、在刻蚀腔的空间中形成密度及能量均匀分布的等离子体；

9、下电极组件，位于所述底架座前侧上部、并承托安装于所述刻蚀腔下侧对应的所述真空刻蚀箱底侧，所述射频源组件与所述下电极组件正对应设置、且两者之间形成对半导体器件加工的刻蚀工作区。

10、优选地，所述射频源装置包括：

11、腔体上盖，安装于刻蚀腔的顶端；

12、绝缘顶盖，呈“凸”字形的台阶状结构、且承接安装于所述腔体上盖的等离子注入口处；

13、第一射频源组件，连接单独独立的第一射频匹配器、且呈环状的套装于所述绝缘顶盖中部上侧，所述绝缘顶盖内对应的形成由所述第一射频源组件环状包围的第一射频腔；

14、第二射频源组件，连接单独独立的第二射频匹配器、且呈环状的套装于所述绝缘顶盖外围下侧，所述绝缘顶盖外围内对应的形成由所述第二射频源组件环状包围、且呈环状包围于所述第一射频腔外围的第二射频腔；

15、所述第二射频腔相对所述第一射频腔间隔设置、且沿轴向降低一定高度后环状包围于所述第一射频腔的外围，所述第二射频源组件相对所述第一射频源组件沿轴向降低一定高度后、错位间隔设置；

16、第一等离子气源组件，位于所述第一射频腔上侧、且设置于所述绝缘顶盖中心顶侧；

17、所述第一射频腔的中心以及顶侧周向外围对应的绝缘顶盖上分别沿轴向设有两组与所述第一等离子气源组件连通、便于气源均匀分散于第一射频腔对应空间中的第一气源通道；

18、第二等离子气源组件，位于所述第二射频腔上侧、且设置于所述绝缘顶盖顶侧周向外围；

19、所述第二射频腔的顶侧以及下侧两边沿的环状周向对应的绝缘顶盖上分别沿轴向设有三组与所述第二等离子气源组件连通、便于气源均匀分散于第二射频腔对应空间中的第二气源通道。

20、优选地，所述第一射频腔呈环状设置，且在所述绝缘顶盖中心沿轴向延伸的设置有末端延伸至所述第一射频腔底部的第一气源导柱，一个或多个对应的第一气源通道在所述第一气源导柱的中心设置、并与第一等离子气源组件连通。

21、优选地，所述第一气源通道包括第一气源周向管路和第一气源中心管路；

22、所述第一气源周向管路位于所述第一射频腔顶侧周向，多个第一气源周向管路在周向呈圆环状均匀分布且与所述第一等离子气源组件的一路供气管路连通；

23、所述第一气源中心管路在所述第一气源导柱的中心设置、并与第一等离子气源组件的另一路供气管路连通。

24、优选地，所述绝缘顶盖的顶端中心盖设有便于所述第一等离子气源组件的两路供气管路分别与所述第一气源周向管路、所述第一气源中心管路连通的第一气源分流盖板，所述第一气源分流盖板的中心沿轴向设有与所述第一气源中心管路连通的第一中心通道；所述第一气源分流盖板的下端面沿外缘环形周向设有与多个所述第一气源周向管路同时连通的第一环路通道，所述第一环路通道沿轴向开设有与所述第一等离子气源组件上一路供气管路连通的第一通道孔。

25、优选地，所述第一射频源组件包括呈圆环形的第一电感线圈和呈圆环形的第一线圈支架，所述第一线圈支架用于第一电感线圈圆环形的套装固定安装于所述绝缘顶盖“凸”字形结构上侧；

26、所述第一射频匹配器驱动所述第一电感线圈按设定的电压在所述第一射频腔中形成有旋的交变电场来加速电子电离第一气源通道供给的气体并产生等离子体。

27、优选地，所述第二射频源组件包括呈圆环形的第二电感线圈和呈圆环形的第二线圈支架，所述第二线圈支架用于第二电感线圈圆环形的套装固定安装于所述绝缘顶盖“凸”字形结构下侧外缘；

28、所述第二射频匹配器驱动所述第二电感线圈按设定的电压在所述第二射频腔中形成有旋的交变电场来加速电子电离第二气源通道供给的气体并产生等离子体。

29、优选地，所述第二气源通道包括两组第二气源周向管路和一组第二气源圆环管路；

30、两组所述第二气源周向管路分别位于所述第二射频腔下侧的两边沿处，两组所述第二气源周向管路中的每组多个管道在周向分别呈圆环状均匀分布、且顶端并联后与所述第二等离子气源组件的一路供气管路连通；

31、多个所述第二气源圆环管路在所述第二射频腔的顶侧的呈圆环状均匀设置、并与第二气源组件的另一路供气管路连通。

32、优选地，所述绝缘顶盖的顶端周向外缘盖设有便于所述第二等离子气源组件的两路供气管路分别与两组所述第二气源周向管路、一组所述第二气源圆环管路连通的第二气源分流盖板；

33、所述第二气源分流盖板的下端面沿内外侧外缘分别环形周向设有与两组多个所述第二气源周向管路分别连通的第二环路内通道和第二环路外通道；

34、所述第二气源分流盖板的下端面沿中间部分环形周向设有与一组多个所述第二气源圆环管路连通的第二环路中间通道。

35、优选地，所述真空刻蚀箱中还设置有在动力驱动组件驱动下上下升降运动的封闭和打开刻蚀腔外围的进出气通道口和物料进出通道口、且周向对称的环状封闭的围拢于射频源组件与下电极组件之间刻蚀工作区外围的腔壁密封环，该腔壁密封环为升起时顶侧抵触于射频源组件底侧的圆环形限制圈。

36、优选地，所述动力驱动组件包括至少一个动力源、支撑板架和多个导向立柱，多个导向立柱沿所述腔壁密封环周向均匀分布、且穿套通过所述下电极组件下侧周围部件后每个导向立柱的顶端分别承托的连接于所述腔壁密封环底端，每个导向立柱底端分别固定连接于所述支撑板架上，一个或多个对称分置于所述支撑板架两侧的动力源通过支撑板架及多个导向立柱推动所述腔壁密封环上下升降运动。

37、优选地，所述刻蚀腔周向外缘的所述真空刻蚀箱与所述下电极组件之间形成用于刻蚀腔内废气排放的环状流道；

38、所述环状流道底侧设置有用于刻蚀腔内刻蚀后废气、沿所述下电极组件周向外围均匀缓流排出的缓流格栅板；

39、所述环状流道下侧还设有相对上侧的缓流格栅板平行间隔设置的分流导向板，所述分流导向板沿所述下电极组件中部周向外围均匀分布的设置有多个用于将所述缓流格栅板排出废气分别分流导向后排出的分流导向孔。

40、优选地，所述环状流道内壁设有环状包套所述下电极组件顶端部分的环状封套，所述环状封套底端径向沿周向外延延伸形成所述缓流格栅板，所述环状封套与所述缓流格栅板一体成形为圆环凸台形结构。

41、优选地，所述环状流道为圆形环绕于所述下电极组件外围的圆环形流道，对应的所述缓流格栅板为封盖于圆环形流道上侧的圆环状格栅圈；所述圆环状格栅圈沿周向均匀分布有多个沿径向延伸、且上下竖直贯通的条状缓流通孔。

42、优选地，所述分流导向板由四个圆弧板首尾对接形成的圆环圈组成，每个圆弧板中心开设有一个用于废气分流导出的长圆形分流导向孔。

43、本发明的有益效果是：

44、本发明中，通过各自连接独立射频电源的第一射频源组件和第二射频源组件，在第一射频腔和第二射频腔中分别对第一等离子气源组件、第二等离子气源组件供给的两组等离子气源进行等离子体处理，最终在刻蚀腔的空间中形成密度及能量均匀的等离子体，有效提高刻蚀的均匀性。

45、而且，由于腔壁密封环周向对称的围拢于射频源组件与下电极组件之间刻蚀腔外围，刻蚀工作前，当需要向刻蚀腔中不断的送给待刻蚀半导体器件时，通过动力驱动组件控制腔壁密封环下降，物料进出通道口和进出气通道口打开，半导体器件送入射频源组件与下电极组件之间刻蚀工作区的工作平台后，物料进出通道口的料口密封装置封闭物料进出通道口，抽真空及惰性气体充注装置通过进出气通道口对刻蚀腔抽真空以及充注惰性反应气体，然后，动力驱动组件控制腔壁密封环升起，在刻蚀过程中有效保证的刻蚀腔中有旋交变电场对应磁场处于圆环状的对称性密封空间中，有效防止缺口扰乱磁场，有效保证刻蚀空间中等离子体的密度及能量均匀性。

46、另外，在真空刻蚀箱与下电极组件之间形成用于刻蚀腔内废气排放的环状流道，环状流道底侧设置有用于刻蚀后废气、沿下电极组件周向外围均匀缓流排出的缓流格栅板，环状流道下侧还设有相对上侧的缓流格栅板平行间隔设置的分流导向板，分流导向板沿下电极组件中部周向外围均匀分布的设置有多个用于将排出废气分别分流导向后排出的分流导向孔，通过缓流格栅板和分流导向板的共同作用，有效保证刻蚀过程中的废气舒缓稳流的排出，有效保证刻蚀腔中有旋交变电场的磁场稳定，进一步的提高刻蚀精度。