具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的減小、液晶顯示器和硅晶圓尺寸的增加，等離子體刻蝕逐漸成為微米量級(jí)的半導(dǎo)體器件制備、微納制造工藝和微電子制造工藝中廣泛應(yīng)用的刻蝕技術(shù)。
[0003]等離子體刻蝕是指利用輝光放電方式，產(chǎn)生包含等離子、電子等帶電粒子及具有高度化學(xué)活性的中性原子與分子及自由基的等離子，這些活性離子擴(kuò)散到需要刻蝕的部位與被刻蝕的材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除，從而完成圖案轉(zhuǎn)印的刻蝕技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中的微細(xì)圖形高保真地從光刻模板轉(zhuǎn)移到晶圓上的不可替代的工藝過(guò)程。
[0004]但是，傳統(tǒng)的等離子刻蝕設(shè)備之頂部圓盤(pán)與腔體側(cè)壁之間通過(guò)密封圈連接，并在非密封圈連接處不可避免的形成略微縫隙。顯然地，在等離子體刻蝕的過(guò)程中所產(chǎn)生的大量Cl基、F基等活性自由基，便會(huì)在對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行刻蝕的同時(shí)，亦經(jīng)由所述頂部圓盤(pán)與具有防腐蝕涂層的腔體側(cè)壁之略微縫隙處對(duì)所述頂部圓盤(pán)進(jìn)行刻蝕。
[0005]容易知曉地，由于所述略微縫隙處的化學(xué)刻蝕近似各向同性，所述密封圈之緊鄰所述密封腔室一側(cè)的密封面便會(huì)從側(cè)面逐漸刻蝕。當(dāng)所述密封面由于側(cè)面被刻蝕而表面不平整時(shí)，所述密封圈的密封效果降低，甚至無(wú)法保持真空，導(dǎo)致需要更換所述頂部圓盤(pán)。然而，所述頂部圓盤(pán)的壽命以頂部測(cè)溫孔下方區(qū)域被刻蝕穿計(jì)算，通常為2500射頻小時(shí)，而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常因密封面被刻蝕，導(dǎo)致漏氣時(shí)進(jìn)行更換，其頂部圓盤(pán)的使用壽命則縮短到1000?1500射頻小時(shí)，不僅增加了設(shè)備保養(yǎng)維修的頻次，而且極大的增加了生產(chǎn)成本。
[0006]尋求一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、成本低廉，并可有效提高頂部圓盤(pán)使用壽命的具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0007]故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研宄改良，于是有了本發(fā)明一種具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的等離子體刻蝕設(shè)備之密封圈緊鄰所述密封腔室一側(cè)的密封面會(huì)從側(cè)面逐漸刻蝕，導(dǎo)致密封效果降低，甚至無(wú)法保持真空，需要更換所述頂部圓盤(pán)，增加了生產(chǎn)成本等缺陷提供一種具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備，所述具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備，包括:石英頂部圓盤(pán)，為石英材質(zhì)制備，并構(gòu)成等離子體刻蝕設(shè)備之腔體頂部；腔體側(cè)壁，與所述石英頂部圓盤(pán)形成密封面，且進(jìn)一步與腔體底板圍閉形成真空腔室；密封圈，設(shè)置在所述石英頂部圓盤(pán)與所述腔體側(cè)壁之間，且所述石英頂部圓盤(pán)之于所述腔體側(cè)壁緊鄰所述真空腔室一側(cè)形成的凸起阻擋裝置設(shè)置在所述密封圈之面向所述真空腔室的一側(cè)。
[0010]可選地，所述石英頂部圓盤(pán)上設(shè)置測(cè)溫孔。
[0011]可選地，所述石英頂部圓盤(pán)之異于所述腔體側(cè)壁一側(cè)設(shè)置射頻系統(tǒng)。
[0012]可選地，所述石英頂部圓盤(pán)之于所述腔體側(cè)壁緊鄰所述真空腔室一側(cè)形成的凸起阻擋裝置為塊體阻擋件，且所述凸起阻擋裝置之側(cè)壁與所述腔體側(cè)壁呈面向設(shè)置，并在所述凸起阻擋裝置之側(cè)壁與所述腔體側(cè)壁之間形成狹縫。
[0013]可選地，所述凸起阻擋裝置之側(cè)壁與所述石英頂部圓盤(pán)之面向所述真空腔室的下底面呈垂直設(shè)置。
[0014]可選地，所述凸起阻擋裝置之側(cè)壁與所述石英頂部圓盤(pán)之面向所述真空腔室的下底面呈傾斜角度設(shè)置。
[0015]可選地，所述石英頂部圓盤(pán)之凸起阻擋裝置與所述腔體側(cè)壁之間形成的所述狹縫處設(shè)置密封環(huán)。
[0016]可選地，所述石英頂部圓盤(pán)之于所述腔體側(cè)壁緊鄰所述真空腔室一側(cè)形成的凸起阻擋裝置為隔絕密封圈，以及設(shè)置在所述石英頂部圓盤(pán)上且用于容置所述隔絕密封圈的凹槽。
[0017]可選地，所述隔絕密封圈更換使用，直至所述石英頂部圓盤(pán)之面向所述真空腔室一側(cè)被刻蝕至所述測(cè)溫孔底端時(shí)更換所述石英頂部圓盤(pán)。
[0018]可選地，所述等離子體刻蝕設(shè)備之石英頂部圓盤(pán)的使用壽命增加至少60%。
[0019]綜上所述，本發(fā)明具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備通過(guò)在所述石英頂部圓盤(pán)和所述腔體側(cè)壁之間設(shè)置密封圈，且在所述石英頂部圓盤(pán)與所述腔體側(cè)壁之間，并位于所述密封圈之面向所述真空腔室的一側(cè)間隔設(shè)置所述凸起阻擋裝置，不僅有效避免緊鄰所述密封圈處的石英頂部圓盤(pán)被刻蝕，維持密封特性，而且延緩石英頂部圓盤(pán)的更換時(shí)間，提升其使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施方式具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2所示為本發(fā)明第一實(shí)施方式具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備截面圖；
[0022]圖3所示為本發(fā)明等離子體刻蝕設(shè)備之腔體密封面的刻蝕原理圖；
[0023]圖4所示為本發(fā)明第二實(shí)施方式具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5所示為本發(fā)明等離子體刻蝕設(shè)備之腔體密封面的刻蝕原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]第一實(shí)施方式
[0027]請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施方式具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。所述具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備1，包括:石英頂部圓盤(pán)11，所述石英頂部圓盤(pán)11為石英材質(zhì)制備，并構(gòu)成所述等離子體刻蝕設(shè)備之腔體頂部；腔體側(cè)壁12，所述腔體側(cè)壁12與所述石英頂部圓盤(pán)11形成密封面10，且進(jìn)一步與腔體底板13圍閉形成真空腔室14 ;密封圈15，所述密封圈15設(shè)置在所述石英頂部圓盤(pán)11與所述腔體側(cè)壁12之間，且所述石英頂部圓盤(pán)11之于所述腔體側(cè)壁12緊鄰所述真空腔室14 一側(cè)形成的凸起阻擋裝置111設(shè)置在所述密封圈15之面向所述真空腔室12的一側(cè)。
[0028]在本發(fā)明中，所述石英頂部圓盤(pán)11與所述腔體側(cè)壁12之材料不同，且由于加工精度因素影響，所述石英頂部圓盤(pán)11與所述腔體側(cè)壁12形成的密封面10處具有略微縫隙16。為使得本發(fā)明所述等離子體刻蝕設(shè)備具有適當(dāng)?shù)恼婵展に嚟h(huán)境，在所述石英頂部圓盤(pán)11與所述腔體側(cè)壁12之間設(shè)置密封圈15。
[0029]同時(shí)，為了避免緊鄰所述密封圈15，且位于所述密封圈15之面向所述真空腔室14一側(cè)的石英頂部圓盤(pán)11被刻蝕，則將所述石英頂部圓盤(pán)11之于所述腔體側(cè)壁12緊鄰所述真空腔室14 一側(cè)形成的凸起阻擋裝置111設(shè)置在所述密封圈15之面向所述真空腔室12的一側(cè)。
[0030]請(qǐng)參閱圖2，并結(jié)合參閱圖1，圖2所示為本發(fā)明第一實(shí)施方式具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備截面圖。作為具體的實(shí)施方式，非限制性的列舉，例如所述石英頂部圓盤(pán)11之于所述腔體側(cè)壁12緊鄰所述真空腔室14 一側(cè)形成的凸起阻擋裝置111為塊體阻擋件，且所述凸起阻擋裝置111之側(cè)壁112與所述腔體側(cè)壁12呈面向設(shè)置，并在所述凸起阻擋裝置111之側(cè)壁112與所述腔體側(cè)壁12之間形成狹縫113。
[0031]作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，容易理解地，所述凸起阻擋裝置111之側(cè)壁112與所述腔體側(cè)壁12呈面向設(shè)置，所述凸起阻擋裝置111之側(cè)壁112與所述石英頂部圓盤(pán)11之面向所述真空腔室12的下底面114可呈垂直設(shè)置?；蛘咚鐾蛊鹱钃跹b置111之側(cè)壁112亦可與所述石英頂部圓盤(pán)11之面向所述真空腔室12的下底面114呈傾斜角度設(shè)置。
[0032]明顯地，在高真空的工藝環(huán)境下，氣體狀態(tài)為分子流，氣體分子呈自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。本發(fā)明所述石英頂部圓盤(pán)11之凸起阻擋裝置111與所述腔體側(cè)壁12之間形成所述狹縫113，增加分子運(yùn)動(dòng)距離，減小活性自由基進(jìn)入所述密封面10的幾率，降低邊緣刻蝕速率，延長(zhǎng)所述石英頂部圓盤(pán)11之使用壽命。
[0033]為了更好的實(shí)施本發(fā)明之技術(shù)方案，更優(yōu)選地，在所述石英頂部圓盤(pán)11之凸起阻擋裝置111與所述腔體側(cè)壁12之間形成的所述狹縫113處設(shè)置密封環(huán)115，以進(jìn)一步阻止活性自由基進(jìn)入所述密封面10，避免對(duì)所述密封面10進(jìn)行腐蝕。可選地，所述密封環(huán)115之表面具有耐腐蝕涂層，所述密封環(huán)115之耐腐蝕涂層包括但不限于Al2O3涂層、Y2O3涂層、Y3Al5O12涂層、B 4C涂層、Zr02/Y203涂層、YSZ涂層等。
[0034]在具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明所述等離子體刻蝕設(shè)備I進(jìn)行等離子體刻蝕工藝所采用的反應(yīng)氣體包括但不限于CF4/02、NF3、C12、CH4/Ar等。同時(shí)，在所述等離子體刻蝕過(guò)程中所生成的活性自由基包括但不限于Cl基、F基。
[0035]請(qǐng)參閱圖3，并結(jié)合參閱圖1，圖3所示為本發(fā)明等離子體刻蝕設(shè)備之腔體密封面的刻蝕原理圖。所述具有降低邊緣刻蝕速率之頂部圓盤(pán)的等離子體刻蝕設(shè)備1，包括:石英頂部圓盤(pán)11，所述石英頂部圓盤(pán)11為石英材質(zhì)