[发明专利]等离子体刻蚀设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体刻蚀设备领域，特别是涉及一种刻蚀深度较大的等离子体刻蚀设备及等离子体刻蚀方法。

背景技术

现有技术中，等离子体干法刻蚀技术中，多采用SF6、C4F8、C5F8等氟基气体作为刻蚀反应气体，为了得到所需要的图形，需要采用其他材料作为刻蚀的掩膜，掩膜材料包含光刻胶、硅、金属等。

由于MEMS器件多要求刻蚀深度较大，因此在刻蚀工艺设计中，需要考虑到晶片与掩膜之间的刻蚀选择比。为了在有限的掩膜厚度下达到更大的刻蚀深度，需要尽可能提高刻蚀选择比。提高刻蚀选择比的方式可以通过掩膜材料的选择或优化刻蚀工艺流程。

在追求刻蚀选择比的同时，为了保障产能，降低生产成本，刻蚀速率也是需要考虑的重要因素。而通常在保障刻蚀形貌的前提下，提高刻蚀速率的方向一般与提高刻蚀选择比的方向相反。

单一步骤进行刻蚀所能达到的最大的刻蚀选择比约为30:1左右，无法满足刻蚀深度较高的应用。

鉴于上述缺陷，本发明人经过长时间的研究和实践终于获得了本发明创造。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够获得较高的晶片相对于掩膜的刻蚀选择比和较高的刻蚀速率的等离子体刻蚀设备及刻蚀方法。

本发明的一种等离子体刻蚀设备，包括综合工艺腔室；

所述综合工艺腔室包括转台、转台轴、升降卡盘、沉积反应腔室与刻蚀反应腔室；

所述转台上设置多个晶片卡槽，所述晶片卡槽用于放置晶片；

每个所述沉积反应腔室或每个刻蚀反应腔室分别对应一个所述升降卡盘；

所述转台轴带动所述转台将所述晶片卡槽中的晶片分别多次交替转到所述沉积反应腔室和所述刻蚀反应腔室，并由所述升降卡盘将晶片推进所述沉积反应腔室和所述刻蚀反应腔室；

在所述沉积反应腔室内，晶片进行薄膜沉积；在所述刻蚀反应腔室内，晶片进行刻蚀。

在其中一种实施例中，所述沉积反应腔室包括第一底座、第一内壁与上电极气体分配板；

所述第一底座与所述上电极气体分配板分别置于所述第一内壁的两端开口上；

所述上电极气体分配板通过第一射频匹配器与第一射频源相连接，用于导入射频功率；所述上电极气体分配板上罩设用于提供稳定的射频功率的第一射频屏蔽盒；所述上电极气体分配板还连接用于提供工艺气体的第一气体盒；

所述第一内壁上连接第一真空管道。

在其中一种实施例中，所述刻蚀反应腔室包括第二底座、第二内壁与射频线圈；

所述第二底座与所述射频线圈分别置于所述第二内壁的两端开口上；

所述射频线圈通过第二射频匹配器与第二射频源相连接，用于导入射频功率；所述射频线圈上罩设用于提供稳定的射频功率的第二射频屏蔽盒；所述射频线圈还连接用于提供工艺气体的第二气体盒；

所述第二内壁上连接第二真空管道。

在其中一种实施例中，所述第一底座上设置第一定位孔；所述第二底座上设置第二定位孔；

所述第一定位孔和所述第二定位孔的下方分别设置一个所述升降卡盘；

所述升降卡盘上升时，将所述转台的晶片卡槽中的晶片分别推进所述第一定位孔或所述第二定位孔中；

所述升降卡盘下降时，将晶片从所述第一定位孔或所述第二定位孔送回所述转台的晶片卡槽中；

在所述第一定位孔和所述第二定位孔处分别设置第一密封圈和第二密封圈。

在其中一种实施例中，所述的等离子体刻蚀设备还包括装卸腔室与传输腔室；

晶片置于所述装卸腔室内，通过所述传输腔室送入所述综合工艺腔室；

晶片在所述综合工艺腔室内经多次薄膜沉积与刻蚀后，再通过所述传输腔室送回所述装卸腔室。

在其中一种实施例中，所述晶片卡槽的数量为四的倍数；

每四个所述晶片卡槽为一组，每组所述晶片卡槽分别对应一个所述沉积反应腔室和一个所述刻蚀反应腔室。

本发明的一种等离子体刻蚀方法，工作步骤如下：

步骤A，晶片送入到所述综合工艺腔室的所述转台的所述晶片卡槽；

步骤B，驱动所述综合工艺腔室的所述转台轴转动，交替带动所述转台到对应于所述综合工艺腔室中的所述沉积反应腔室或者所述刻蚀反应腔室的位置，所述综合工艺腔室的所述升降卡盘将晶片推进到所述沉积反应腔室或所述刻蚀反应腔室；

步骤C，晶片在所述沉积反应腔室内，进行薄膜沉积；或者晶片在所述刻蚀反应腔室内，进行刻蚀；

重复步骤B和步骤C，直至达到所需的刻蚀深度。