單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，包括：射頻電源、匹配器、自偏壓生成電路、線圈組件、載片電極和反應(yīng)腔室，其中，所述線圈組件位于所述反應(yīng)腔室上方，所述載片電極位于所述反應(yīng)腔室中且用于支撐晶圓；所述射頻電源、所述匹配器及所述線圈組件依次串聯(lián)，且所述線圈組件的另一端接地；所述自偏壓生成電路包括第一電容器、第二電容器、第一扼流圈、第一可調(diào)電容器，所述第一電容的一端與所述匹配器的輸出端相連接，另一端與所述第一扼流圈、所述第一可調(diào)電容器、所述第二電容器的一端相連接，所述第一扼流圈、第一可調(diào)電容器的另一端接地，所述第二電容器另一端與所述載片電極相連接。
【專利說明】
單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域，具體涉及一種單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕機(jī)是一種高精度、高效率的干法刻蝕設(shè)備。常規(guī)的感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)采用兩套射頻電源，一套射頻電源稱為激勵(lì)電源，向位于反應(yīng)腔室上部的線圈組件供電，用于電離反應(yīng)氣體以產(chǎn)生高密度的等離子體;另一套射頻電源稱為偏壓電源，向位于反應(yīng)腔室中下部的載片電極供電，用于產(chǎn)生一個(gè)小的自偏壓，引導(dǎo)反應(yīng)腔室里的正離子垂直地向被刻蝕的晶圓表面運(yùn)動(dòng)，從而獲得陡直的刻蝕效果。同時(shí)，為了減小離子對(duì)晶圓表面轟擊帶來的晶格損傷，后者的功率往往取得很小(一般只有前者的1/10或更低)，自偏壓僅為幾伏到幾十伏。例如在刻蝕深硅時(shí)，激勵(lì)電源功率為1000?2000W，而偏壓電源功率只需10?20W。
[0003]射頻電源的造價(jià)往往較高并且使刻蝕機(jī)設(shè)備體積增加，基于這種情況，本發(fā)明提供一種單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，在降低成本、縮小體積、簡化操作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述兩套射頻電源的功能，并且可以預(yù)先設(shè)定所需自偏壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制使得在整個(gè)刻蝕過程中保持恒定的自偏壓，從而有利于控制刻蝕選擇比和提高刻蝕的重復(fù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開一種單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，包括:射頻電源、匹配器、自偏壓生成電路、線圈組件、載片電極和反應(yīng)腔室，其中，所述線圈組件位于所述反應(yīng)腔室上方，所述載片電極位于所述反應(yīng)腔室中且對(duì)晶圓進(jìn)行支撐;所述射頻電源、所述匹配器及所述線圈組件依次串聯(lián)，且所述線圈組件的另一端接地;所述自偏壓生成電路包括第一電容器、第二電容器、第一扼流圈和第一可調(diào)電容器，所述第一電容的一端與所述匹配器的輸出端相連接，另一端與所述第一扼流圈、所述第一可調(diào)電容器、所述第二電容器的一端相連接，所述第一扼流圈、第一可調(diào)電容器的另一端接地，所述第二電容器另一端與所述載片電極相連接。
[0005]優(yōu)選地，還包括自偏壓測(cè)量電路，其包括第二扼流圈、第三電容器和電壓表，其中，所述第二扼流圈的一端與所述載片電極相連接，另一端與所述第三電容器相連接，所述第三電容器的另一端接地，所述電壓表與所述第三電容器并聯(lián)連接。
[0006]優(yōu)選地，所述第二電容器為可調(diào)電容器。
[0007 ] 優(yōu)選地，所述射頻電源的頻率為13.56MHz，功率為500?2000W。
[0008]優(yōu)選地，所述匹配器功率為1000?2500W。
[0009]優(yōu)選地，所述第一電容器的電容值為10?10pf，耐壓值為3000V。
[0010]優(yōu)選地，第二電容器的電容值為O?400pf。
[0011]優(yōu)選地，所述第一可調(diào)電容器的電容值為O?400pf。
[0012]優(yōu)選地，第三電容器的電容值為lOOOpf。
[0013]優(yōu)選地，線圈組件的電感值為0.2?2μΗ，第一扼流圈和第二扼流圈的電感值為50μH。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠在降低成本、縮小體積、簡化操作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)感應(yīng)耦合刻蝕機(jī)中兩套射頻電源的功能，并且可以預(yù)先設(shè)定所需自偏壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制使得在整個(gè)刻蝕過程中保持恒定的自偏壓，從而有利于控制刻蝕選擇比和提高刻蝕的重復(fù)性。
【附圖說明】
[0015]圖1是單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2是單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，術(shù)語〃第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二 "的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。
[0018]實(shí)施例一
[0019]圖1是單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，包括:射頻電源10、匹配器11、自偏壓生成電路12、線圈組件13、載片電極14和反應(yīng)腔室15。其中，線圈組件13位于所述反應(yīng)腔室15上方，載片電極14位于反應(yīng)腔室15中且對(duì)晶圓進(jìn)行支撐。射頻電源10、匹配器11及線圈組件13依次串聯(lián)，且線圈組件13的另一端接地。
[0020]自偏壓生成電路12包括第一電容器121、第二電容器122、第一扼流圈123、和第一可調(diào)電容器124，其中，第一電容器121的一端與匹配器11的輸出端相連接，另一端與第一扼流圈123、第一可調(diào)電容器124、第二電容器122的一端相連接，第一扼流圈123、第一可調(diào)電容器124的另一端接地，第二電容器122另一端與載片電極14相連接。其中，第二電容器122優(yōu)選為可調(diào)電容器。
[0021]該單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的工作原理如下:射頻電源10的射頻成分經(jīng)由匹配器11輸出到線圈組件13和自偏壓生成電路12。射頻電源10的主要的射頻成分加到了線圈組件13上，從而使反應(yīng)腔室內(nèi)氣體產(chǎn)生高密度的等離子體。射頻電源10的一部分射頻成分施加到由自偏壓生成電路12中第一電容器121和第一可調(diào)電容器124串聯(lián)聯(lián)連接所形成的分壓電路的兩端，通過設(shè)計(jì)第一可調(diào)電容器124的電容值，可以使得由分壓所得到的射頻功率較小，經(jīng)過串聯(lián)連接的第二電容器122將該射頻功率輸送到載片電極14上，從而產(chǎn)生離子轟擊所需的自偏壓。通過調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器124，或者通過一并調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器124和第二電容器122，能夠在載片電極上可獲得不同的射頻成分和直流自偏壓成分。
[0022]其中，射頻電源10的頻率優(yōu)選為13.56MHz，功率優(yōu)選為500?2000W。匹配器11功率優(yōu)選為1000?2500W。線圈組件13的電感值優(yōu)選為0.2?2μΗ，更優(yōu)選為0.3?ΙμΗ。第一電容器121的電容值優(yōu)選為10?10pf的耐高壓電容器，更優(yōu)選為，電容值20pf，耐壓3000V。第二電容器122的電容值優(yōu)選為O?400pf。第一扼流圈123的電感值優(yōu)選為50μΗ。第一可調(diào)電容器124的電容值優(yōu)選為0?400?€。
[0023]實(shí)施例二
[0024]圖2是單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，包括:射頻電源10、匹配器11、自偏壓生成電路12、線圈組件13、載片電極14、反應(yīng)腔室15和自偏壓測(cè)量電路16。其中，線圈組件13位于所述反應(yīng)腔室15上方，載片電極14位于反應(yīng)腔室15中且用于對(duì)晶圓進(jìn)行支撐。射頻電源10、匹配器11及線圈組件13依次串聯(lián)，且線圈組件13的另一端接地。
[0025]自偏壓生成電路12包括第一電容器121、第二電容器122、第一扼流圈123、和第一可調(diào)電容器124，其中，第一電容器121的一端與匹配器11的輸出端相連接，另一端與第一扼流圈123、第一可調(diào)電容器124、第二電容器122的一端相連接，第一扼流圈123、第一可調(diào)電容器124的另一端接地，第二電容器122另一端與載片電極14相連接。其中，第二電容器122優(yōu)選為可調(diào)電容器。
[0026]自偏壓測(cè)量電路16包括第二扼流圈161、第三電容器162和電壓表163，其中，第二扼流圈161的一端與載片電極14相連接，另一端與第三電容器162連接，第三電容器162的另一端接地，電壓表163與第三電容器162并聯(lián)連接。也就是說，自偏壓測(cè)量電路16的一端與第二電容器122和接載片電極14，另一端接地。
[0027]該單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)的工作原理如下:射頻電源10的射頻成分經(jīng)過匹配器11輸出到線圈組件13和自偏壓生成電路12。射頻電源10的主要的射頻成分加到了線圈組件13上，從而使反應(yīng)腔室內(nèi)氣體產(chǎn)生高密度的等離子體。射頻電源10的一部分射頻成分施加到由自偏壓生成電路12中第一電容器121和第一可調(diào)電容器124串聯(lián)聯(lián)連接所形成的分壓電路的兩端，通過設(shè)計(jì)第一可調(diào)電容器124的電容值，可以使得由分壓所得到的射頻功率較小，經(jīng)過串聯(lián)連接的第二電容器122將該射頻功率輸送到載片電極14上，從而產(chǎn)生離子轟擊所需的自偏壓。通過調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器124，或者通過一并調(diào)節(jié)第一可調(diào)電容器124和第二電容器122，能夠在載片電極上可獲得不同的射頻功率和直流自偏壓。第二扼流圈161和第三電容162組成濾波回路，由此使射頻成分通過第三電容162短路而接地，從而能夠使用電壓表163測(cè)量載片電極14上的自偏壓。根據(jù)該自偏壓生成電路12，可以通過設(shè)定所需要的偏壓，控制刻蝕選擇比，從而使得在多次刻蝕過程中等離子刻蝕能夠有很好的重復(fù)性。
[0028]其中，射頻電源1的頻率優(yōu)選為13.56MHz，功率優(yōu)選為500?2000W。匹配器11優(yōu)選為功率1000?2500W的自動(dòng)匹配器。線圈組件13的電感值優(yōu)選為0.2?2μΗ，更優(yōu)選地為0.3?ΙμΗ。第一電容器121的電容值優(yōu)選為10?10pf的耐高壓電容器，更優(yōu)選為，電容值20pf，耐壓3000V。第二電容器122的電容值優(yōu)選為O?400pf。第一扼流圈123的電感值優(yōu)選為50μ
H。第一可調(diào)電容器124的電容值優(yōu)選為O?400pf。第二扼流圈161的電感值優(yōu)選為50μΗ。第三電容器的電容值162優(yōu)選為lOOOpf。
[0029]根據(jù)本發(fā)明能夠在降低成本、縮小體積、簡化操作的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)感應(yīng)耦合刻蝕機(jī)中兩套射頻電源的功能，并且可以預(yù)先設(shè)定所需自偏壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制使得在整個(gè)刻蝕過程中保持恒定的自偏壓。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單射頻電源感應(yīng)親合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 包括: 射頻電源、匹配器、自偏壓生成電路、線圈組件、載片電極和反應(yīng)腔室， 其中，所述線圈組件位于所述反應(yīng)腔室上方，所述載片電極位于所述反應(yīng)腔室中且對(duì)晶圓進(jìn)行支撐；所述射頻電源、所述匹配器及所述線圈組件依次串聯(lián)，且所述線圈組件的另一端接地；所述自偏壓生成電路包括第一電容器、第二電容器、第一扼流圈和第一可調(diào)電容器，所述第一電容的一端與所述匹配器的輸出端相連接，另一端與所述第一扼流圈、所述第一可調(diào)電容器、所述第二電容器的一端相連接，所述第一扼流圈、第一可調(diào)電容器的另一端接地，所述第二電容器另一端與所述載片電極相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 還包括自偏壓測(cè)量電路，其包括第二扼流圈、第三電容器和電壓表， 其中，所述第二扼流圈的一端與所述載片電極相連接，另一端與所述第三電容器相連接，所述第三電容器的另一端接地，所述電壓表與所述第三電容器并聯(lián)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 所述第二電容器為可調(diào)電容器。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 所述射頻電源的頻率為13.56MHz，功率為500?2000W。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 所述匹配器功率為1000?2500W。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 所述第一電容器的電容值為10?10pf，耐壓值為3000V。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 第二電容器的電容值為O?400pf。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 所述第一可調(diào)電容器的電容值為O?400pf。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 第三電容器的電容值為100pf。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單射頻電源感應(yīng)耦合等離子體刻蝕機(jī)，其特征在于， 線圈組件的電感值為0.2?2μΗ，第一扼流圈和第二扼流圈的電感值為50μΗ。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK106098524SQ201610479489
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】劉訓(xùn)春
【申請(qǐng)人】江蘇魯汶儀器有限公司