[发明专利]一种改善刻蚀均匀性的双挡板装置

说明书

本发明公开了一种改善刻蚀均匀性的双挡板装置，包括均安装在刻蚀反应腔内的第一挡板和第二挡板；第一挡板为整圆板，能在第一挡板驱动装置的作用下，对离子源产生的离子束进行全遮挡；晶圆采用两次刻蚀，一次刻蚀为无挡板遮挡下的刻蚀，二次刻蚀为采用第二挡板遮挡的刻蚀；第二挡板的结构根据刻蚀工况进行选择，能在第二挡板驱动装置的作用下，对一次刻蚀时晶圆表面刻蚀速率快的区域进行遮挡，使得晶圆表面刻蚀速率保持一致。刻蚀工况包括低能工况、中能工况和高能工况。本发明通过两块挡板的配合刻蚀，从而提高晶圆成品的整体刻蚀均匀性，增加晶圆的利用率。

技术领域

本发明涉及离子束刻蚀领域，特别是一种改善刻蚀均匀性的双挡板装置。

背景技术

离子束刻蚀是利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。刻蚀过程是把Ar等惰性气体充入离子源放电室，经电离形成等离子体，通过栅极将等离子体以离子束的形式传送至目标基板，射向固体表面轰击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的。离子束刻蚀可广泛用于刻蚀加工各种金属及其合金，以及非金属、氧化物、氮化物、碳化物、半导体、聚合物、陶瓷、红外和超导等材料。

离子束刻蚀均匀性主要取决于离子源性能，由于RF离子源为圆筒形，当射频电源加载在射频线圈上时，由于电流的趋肤效应，电流主要在放电腔腔壁内流过，在趋肤层内逐渐衰减，故放电腔内的等离子体密度一般呈现两边高，中间低的趋势。受射频功率和工作压力的影响，放电腔内的等离子体密度分布也会出现马鞍形趋势，由于等离子体密度分布不均匀，导致刻蚀速率不均，影响刻蚀均匀性。如图1所示，当离子源在低能工况下工作时，晶圆表面刻蚀速率中间区域大于边缘区域，随着栅极加载电压增加，刻蚀速率较快的区域逐渐向外移动，当在高能情况下时，刻蚀速率明显呈现边缘区域大于中心区域。现有晶圆在计算刻蚀均匀性时，一般是对晶圆进行切边后计算，如何节约成本，增加晶圆的利用率是一个丞待解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种改善刻蚀均匀性的双挡板装置，该改善刻蚀均匀性的双挡板装置通过两块挡板的配合刻蚀，从而提高晶圆成品的整体刻蚀均匀性，增加晶圆的利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种改善刻蚀均匀性的双挡板装置，包括均安装在刻蚀反应腔内的第一挡板和第二挡板。

第一挡板为整圆板，能在第一挡板驱动装置的作用下，对离子源产生的离子束进行全遮挡。

晶圆采用两次刻蚀，一次刻蚀为无挡板遮挡下的刻蚀，二次刻蚀为采用第二挡板遮挡的刻蚀。

第二挡板的结构根据刻蚀工况进行选择，能在第二挡板驱动装置的作用下，对一次刻蚀时晶圆表面刻蚀速率快的区域进行遮挡，使得晶圆表面刻蚀速率保持一致。

刻蚀工况包括低能工况、中能工况和高能工况。

当刻蚀工况为低能工况时，第二挡板包括中心圆板和沿中心圆板周向均匀布设的若干块扇形块一；其中，中心圆板用于遮挡晶圆表面刻蚀速率快的低能中心区域。

相邻两个扇形块一之间形成扇形间隙一，假设在半径r处，扇形块一的弧长为L1，扇形间隙一的弧长为L2，则L1＜L2，且L1与L2的比值，沿径向从内至外逐渐减小。

第二挡块还包括同心套设在中心圆板外周的连接环一，若干块扇形块一沿周向均匀设置在中心圆板和连接环一之间。

当刻蚀工况为中能工况时，第二挡板包括连接环二和若干块扇形块二；若干块扇形块二沿周向均匀布设在连接环二的内侧，每块扇形块二直接或通过连接筋与连接环二的内壁面相连接；相邻两块扇形块二之间形成扇形间隙二。

假设在半径r处，扇形块二的弧长为L3，扇形间隙二的弧长为L4，则L3＞L4。

每个扇形块二的拐角均为圆弧倒角。