[发明专利]一种等离子体刻蚀机用抽气环结构、调节装置及调节方法

说明书

本发明公开了一种等离子体刻蚀机用抽气环结构，包括至少两个抽气环：上层抽气环及下层抽气环；所述抽气环设置于刻蚀腔的内部，上层抽气环与下层抽气环形成为上下堆叠结构；所述上层抽气环的结构包括水平的抽气环主体，与内衬形成一体式结构，通过内衬上端的安装部安装在刻蚀腔体上，所述上层抽气环内圈设置有向上延伸的弯折部；所述下层抽气环的结构包括抽气环主体，所述抽气环主体内圈和外圈设置有向上延伸的弯折部。本发明还公开了一种等离子体刻蚀机用抽气环调节装置，包括抽气环结构、转动机构、控制系统。本发明还公开了一种等离子体刻蚀机用抽气环的调节方法。

技术领域

本发明属于半导体芯片加工制造过程中的电感耦合等离子体刻蚀技术领域，涉及一种等离子体刻蚀机用抽气环结构、调节装置及调节方法。

背景技术

在半导体刻蚀加工领域，ICP刻蚀是干法刻蚀中的一种较新型的刻蚀技术。该技术使用真空环境下等离子体与被刻蚀材料的反应作为刻蚀机制。在应用ICP刻蚀技术的等离子刻蚀机内部，通入的混合刻蚀气体于真空环境下在耦合线圈内发生高频辉光放电反应产生等离子体；进一步地，这些等离子体在电场作用下冲击到被刻蚀材料表面与材料发生反应；随后使用特定溶液进行表面清洗或直接完成刻蚀过程。

等离子刻蚀机应用于半导体芯片的刻蚀加工过程。等离子刻蚀的步骤包括刻蚀气体的导入，等离子体的生成，等离子体扩散至待刻蚀样品表面，等离子体在待刻蚀表面的扩散，等离子体与表面物质的反应以及反应产物的解吸附并排出等过程。在这个过程中，为了保证刻蚀过程的效率及稳定性，刻蚀机腔体内的气氛状态十分重要；其中抽气环的效率及能力对于满足刻蚀要求的腔体气氛的形成起到关键作用。

抽气环的作用是提供一定的流动通道，使得刻蚀腔体的流场能够更均匀，这些通道需根据腔体中的流场来设计，起到分配气流的作用；在腔体气流极不均匀的情况下，单侧抽气环并不能完全达到使气流均匀的目的，那么通过多层抽气环调节可以使气流更均匀。

在目前的ICP刻蚀机中，一般采用单层结构制造真空抽气环，如图1所示，图中200为抽气环，310为腔体，320为晶圆基座，330为晶圆。真空环境一般依靠抽气泵通过抽气环吸走腔体内气体以形成。现有技术可以通过调整抽气泵(摆法)制刻蚀腔体内的状态。

在应用现有技术的刻蚀过程中，存在腔体压力下降速度慢以及腔体内刻蚀气体排出困难的问题。其一，现有技术在应用时仅能通过调整真空泵参数调整腔体的抽真空效率，可以控制的条件相对较少；其二，在腔体刚一通入气体时产生压力变化时，真空泵很难快速做出响应调整对应的抽气压力。

发明内容

为了解决现有技术在刻蚀过程中可能发生的累积的刻蚀废弃产物堵塞抽气孔的问题，本发明的目的是提供了一种等离子体刻蚀机用抽气环结构、调节装置及调节方法。通过对真空抽气环结构进行改进的方式，使抽真空过程更加容易控制，降低了废弃产物造成堵塞的风险。应用本发明能够极大提高刻蚀过程的可靠性，提供了一种发生堵塞时更简易的维护方式，降低了设备的使用成本。

在ICP刻蚀过程中使用的等离子体刻蚀机主要包括预真空室、刻蚀腔、供气系统、真空系统；

所述预真空室用于确保刻蚀腔内维持在设定的真空度，刻蚀腔中的环境不受包括粉尘、水汽等外界环境的影响，将危险性气体与洁净厂房隔离开来。所述预真空腔中的结构包括盖板、机械手、传动机构、隔离门等；

所述刻蚀腔是ICP刻蚀设备的核心结构，它对刻蚀速率、刻蚀的垂直度以及粗糙度都有直接的影响。所述刻蚀腔中的结构包括腔体、基座、介质窗、线圈、散热装置、等离子体发生器、排气系统等；

所述排气系统包括抽气环、分子泵等；用于将刻蚀过程中产生的副产物从腔体内排出。

所述供气系统包括气源瓶、气体输送管道、控制系统、混合单元；