用于等离子体刻蚀机的边缘环

文档序号:88374 发布日期:2021-10-08 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 用于等离子体刻蚀机的边缘环 (Edge ring for plasma etcher ) 是由 王健宇 林鸿彬 洪士平 陈诗豪 吕祯祥 李秉中 于 2021-07-05 设计创作,主要内容包括:一种用于等离子体刻蚀机的边缘环可包括环形底部部分及环形顶部部分,环形底部部分具有开口,开口的大小适于接纳用于支撑半导体装置的静电吸盘,环形顶部部分成一体地连接到环形底部部分的第一顶部。边缘环可包括环形倒角部分,环形倒角部分成一体地连接到环形底部部分的第二顶部且成一体地连接到环形顶部部分的一侧。环形倒角部分可包括从开口沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。(An edge ring for a plasma etcher may include an annular bottom portion having an opening sized to receive an electrostatic chuck for supporting a semiconductor device, and an annular top portion integrally connected to a first top of the annular bottom portion. The edge ring may include an annular chamfered portion integrally connected to the second top of the annular bottom portion and integrally connected to one side of the annular top portion. The annular chamfered portion may include an inner surface that slopes radially outward from the opening by less than ninety degrees.)

用于等离子体刻蚀机的边缘环

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于等离子体刻蚀机的边缘环。

背景技术

等离子体刻蚀机(plasma etcher)或刻蚀工具是用于生产半导体装置的工具。等离子体刻蚀机使用高频电场从工艺气体(例如,含氧气体、含氟气体和/或类似气体)生成等离子体。

发明内容

本发明的一些实施例提供一种用于等离子体刻蚀机的边缘环,其特征在于,所述边缘环包括:环形底部部分,具有开口,所述开口的大小适于接纳用于支撑半导体装置的静电吸盘;环形顶部部分,成一体地连接到所述环形底部部分的第一顶部;以及环形倒角部分,成一体地连接到所述环形底部部分的第二顶部且成一体地连接到所述环形顶部部分的一侧,其中所述环形倒角部分包括从所述开口沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明,会最好地理解本公开的各个方面。应注意,根据本行业中的标准惯例,各种特征并非按比例绘制。事实上,为使论述清晰起见,可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A到图1D是本文中所述的等离子体刻蚀机及用于等离子体刻蚀机的边缘环的示例性实施方案的图。

图2是使用本文中所述的等离子体刻蚀机及边缘环产生的半导体装置的一部分的示例性实施方案的图。

图3A到图3E是与本文中所述的等离子体刻蚀机及边缘环相关联的示例性特征的图。

图4是图1A到图1D所示等离子体刻蚀机的示例性组件的图。

图5是用于产生具有等离子体刻蚀机以及具有倒角几何形状及阻抗设计的边缘环的半导体装置的示例性过程的流程图。

具体实施方式

以下公开提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然,这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说,以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例,且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征从而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外,本公开可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的,而不是自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外,为易于说明,本文中可能使用例如“在…之下(beneath)”、“在…下方(below)”、“下部的(lower)”、“在…上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向),且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。

在一些例子中,等离子体刻蚀机可实行等离子体刻蚀以制作半导体装置。等离子体刻蚀涉及以脉冲形式向半导体装置提供适当的气体混合物的高速辉光放电流(streamof glow discharge)(例如,等离子体)。被称为刻蚀物种(etch species)的等离子体源可为带电的(例如,离子)或中性的(例如,原子及自由基)。在等离子体刻蚀期间,等离子体从将被刻蚀的材料的元素与等离子体产生的反应种类物之间的化学反应产生易失性刻蚀产物。最终,等离子体的原子将自身嵌入目标(例如,半导体装置)的表面处或正下方,从而改变目标的物理性质。

边缘环是等离子体刻蚀机的组件,环绕设置在等离子体刻蚀机的静电吸盘上的半导体装置。边缘环在半导体装置正由等离子体刻蚀机处理的同时为半导体装置提供电均匀性及等离子体流体均匀性。对边缘环施加高偏置电压,以使边缘环可提供电均匀性及等离子体均匀性。然而,高偏置电压会导致当前边缘环被快速侵蚀且需要更换。更换当前边缘环需要关闭等离子体刻蚀机,此可能会严重影响半导体装置的制造生产量(throughput)。此外,当前边缘环(例如,由于侵蚀)可能导致设置在半导体装置的两个金属层之间的通孔发生偏移且影响半导体装置的性能。

根据本文中所述的一些实施方案,可由等离子体刻蚀机以及具有倒角几何形状及阻抗设计的边缘环产生半导体装置。举例来说,边缘环可包括环形底部部分及环形顶部部分,环形底部部分具有开口,开口的大小适于接纳用于支撑半导体装置的静电吸盘,环形顶部部分成一体地连接到环形底部部分的第一顶部。边缘环可包括环形倒角部分,环形倒角部分成一体地连接到环形底部部分的第二顶部且成一体地连接到环形顶部部分的一侧。环形倒角部分可包括从开口沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。

以此种方式,边缘环会增大由边缘环产生的阻抗,此会降低边缘环对等离子体刻蚀工艺的敏感性且降低边缘环的侵蚀速率。降低的侵蚀速率使得等离子体刻蚀机能够工作更长的时间周期、提高制造生产量且降低与使等离子体刻蚀机工作相关联的更换成本。此外,边缘环的倒角几何形状会改善对等离子体刻蚀机的等离子体离子角度效应的控制且确保等离子体在等离子体刻蚀期间接触半导体装置。此通过防止半导体装置的通孔在等离子体刻蚀工艺期间发生不必要的偏移而降低工艺敏感性且改善半导体装置的质量控制。

图1A到图1D是本文中所述的等离子体刻蚀机及用于等离子体刻蚀机的边缘环的示例性实施方案100的图。如图1A中所示,等离子体刻蚀机105可对半导体装置110进行处理且可包括腔室115、静电吸盘(electrostatic chuck,ESC)120、边缘环125、等离子体鞘套130及等离子体气体入口135。

等离子体刻蚀机105是用于从半导体装置110的表面移除材料的半导体处理工具。在一些实施方案中,半导体装置110的一部分被抗刻蚀的掩蔽材料保护免受刻蚀剂的影响。举例来说,掩蔽材料可包括使用光刻(photolithography)进行图案化的光刻胶。等离子体刻蚀机105可对半导体装置110实行干式(例如,等离子体)刻蚀工艺。等离子体刻蚀工艺可基于调整等离子体的参数而以若干模式工作。等离子体生成高能自由基,高能自由基带中性电且在半导体装置110的表面处发生反应。等离子体刻蚀可为各向同性的(例如,在经图案化的表面上呈现出与向下刻蚀速率近似相同的侧向底切速率)或各向异性的(例如,呈现出比向下刻蚀速率小的侧向底切速率)。

腔室115可包括接纳等离子体气体且使用等离子体气体处理半导体装置110的腔室。腔室115的大小及形状可依据将由等离子体刻蚀机105处理的半导体装置110的大小及形状而定。腔室115可为盒形形状的,以有助于等离子体刻蚀工艺,但可为其他形状,例如圆柱、球形和/或类似形状。在一些实施方案中,腔室115由一种或多种以下材料构成:所述材料对由用于产生等离子体的材料造成的磨损和/或腐蚀具有抵抗性。举例来说,腔室115可由金属(例如铝、不锈钢和/或类似金属)构成。在一些实施方案中,腔室115包括具有厚度的壁,所述壁提供能够支撑腔室115内的组件且能够在压力下容纳等离子体气体的刚性结构。

静电吸盘120可包括因被施加到静电吸盘120的电压而在静电吸盘120与半导体装置110之间产生吸引力的组件。所述电压可由向静电吸盘120提供高偏置电压的电源提供。在半导体装置110的处理期间,所述吸引力可使半导体装置110保持在静电吸盘120上并由静电吸盘120支撑。静电吸盘120的大小及形状可依据将由等离子体刻蚀机105处理的半导体装置110的大小及形状而定。举例来说,静电吸盘120可为环形形状且可支撑环形形状的半导体装置110的全部或一部分。在一些实施方案中,静电吸盘120由一种或多种以下材料构成:所述材料对由用于产生等离子体的材料造成的磨损和/或腐蚀具有抵抗性且可在静电吸盘120与半导体装置110之间产生吸引力。举例来说,腔室115可由金属(例如铝、不锈钢和/或类似金属)构成。

边缘环125可包括环绕设置在等离子体刻蚀机105的静电吸盘120上的半导体装置110的组件。边缘环125在半导体装置110正由等离子体刻蚀机105处理的同时为半导体装置110提供电均匀性及等离子体流体均匀性。向边缘环125施加高偏置电压(例如,来自电源),以使边缘环125可提供电均匀性及等离子体均匀性。边缘环125的大小及形状可依据将由等离子体刻蚀机105处理的半导体装置110的大小及形状而定。举例来说,边缘环125可为环形形状且可包括开口以使得边缘环125能够环绕半导体装置110及静电吸盘120。在一些实施方案中,边缘环125由一种或多种以下材料构成:所述材料对由用于产生等离子体的材料造成的磨损和/或腐蚀具有抵抗性且可为半导体装置110提供电均匀性及等离子体均匀性。举例来说,边缘环125可由金属(例如铝、不锈钢和/或类似金属)构成。以下结合图1B到图1D及图3A到图3E提供边缘环125的更多细节。

等离子体鞘套130是以下组件:所述组件的大小及形状适于在半导体装置110由等离子体刻蚀机105处理期间使等离子体维持于邻近半导体装置110的表面。在一些实施方案中,根据等离子体刻蚀机105的大小及形状、由等离子体刻蚀机105处理的半导体装置110的大小及形状和/或类似大小及形状来确定等离子体鞘套130的大小及形状。举例来说,等离子体鞘套130可为环形形状且可包括开口以使得等离子体能够到达半导体装置110的表面。在一些实施方案中,等离子体鞘套130由一种或多种以下材料构成:所述材料对由用于产生等离子体的材料造成的磨损和/或腐蚀具有抵抗性且可使等离子体维持于邻近半导体装置110的表面。举例来说,等离子体鞘套130可由金属(例如铝、不锈钢和/或类似金属)构成。

等离子体气体入口135可包括腔室115中的开口,所述开口允许等离子体气体提供到腔室115。等离子体气体可为包含富含氯或氟的小分子的等离子体的源气体。举例来说,四氟化碳(carbon tetra fluorine)可用作对硅进行刻蚀的等离子体气体且氯可用作对铝进行刻蚀的等离子体气体,三氟甲烷(trifluoro methane)可用于对二氧化硅及氮化硅和/或类似材料进行刻蚀。等离子体气体还可包括用于使光刻胶氧化且促进光刻胶的移除的氧气。在一些实施方案中,等离子体气体基于经由等离子体气体入口135向等离子体气体施加高频电场(例如,由电源提供)而被转换成等离子体。

在工作中,等离子体刻蚀机105可使用高频电场从等离子体气体生成等离子体。可将半导体装置110放置在等离子体刻蚀机105中且可使用一个或多个真空泵从腔室115排出空气。可在低压下经由等离子体气体入口135将等离子体气体引入到腔室115中。可通过介电质击穿(dielectric breakdown)而将等离子体气体激发成等离子体。等离子体可生成高能自由基,高能自由基带中性电且在半导体装置110的表面处发生反应并对所述表面进行刻蚀。等离子体刻蚀可为各向同性的(例如,在经图案化的表面上呈现出与向下刻蚀速率近似相同的侧向底切速率)或各向异性的(例如,呈现出比向下刻蚀速率小的侧向底切速率)。

图1B提供边缘环125的剖视图及俯视图。如剖视图中所示,边缘环125可包括倒角部分(例如,结合图1D阐述的倒角部分),倒角部分具有从边缘环125的中心部分沿径向向外倾斜的表面。如俯视图中所示且如参考编号140所示,边缘环125包括具有开口145的环形形状。开口145可使得边缘环125能够环绕半导体装置110及静电吸盘120。倒角部分的表面可从开口145沿径向向外倾斜。

图1C是半导体装置110的部分、静电吸盘120的部分、边缘环125的部分及等离子体鞘套130的部分的剖视图。如图所示,边缘环125可被设置成围绕半导体装置110及静电吸盘120的外围。边缘环125及等离子体鞘套130可确保等离子体被维持于邻近半导体装置110的表面。以此种方式,边缘环125及等离子体鞘套130可确保等离子体以均匀的方式处理(例如,刻蚀)半导体装置110的表面且不损坏半导体装置110。

图1D是半导体装置110的部分、静电吸盘120的部分及边缘环125的部分的剖视图。如图所示,边缘环125可包括底部部分150、顶部部分155及倒角部分160。底部部分150、顶部部分155及倒角部分160可由材料(例如,铝、不锈钢和/或类似材料)成一体地形成,以创建边缘环125。底部部分150可为由图1D中的点A1、A2、A3及A4界定的矩形形状。顶部部分155可为由图1D所示点B2、A3、C1及B3界定的矩形形状。倒角部分160可为由图1D中的点B1、B2及B3以及角度θ界定的三角形形状。倒角部分160的内表面(例如,由点B1及B3界定)可从边缘环125的开口沿径向向外倾斜角度θ。

在一些实施方案中,边缘环125的几何形状不同于当前边缘环的几何形状。举例来说,当前边缘环的几何形状不包括倒角部分。因此,当前边缘环的底部部分及顶部部分相对于当前边缘环的开口形成九十度的角度。此外,当前边缘环的高度短于边缘环125的高度,且当前边缘环的顶部部分与半导体装置的边缘之间的距离大于边缘环125的倒角部分160与半导体装置110的边缘之间的距离。以此种方式,与当前边缘环相比,边缘环125的几何形状会增大由边缘环125产生的阻抗,此会降低边缘环125对等离子体刻蚀工艺的敏感性且降低边缘环125的侵蚀速率。降低的侵蚀速率使得等离子体刻蚀机105能够工作更长的时间周期(例如,在维修之前)、提高制造生产量且降低与使等离子体刻蚀机105工作相关联的更换成本。此外,边缘环125的几何形状会改善对等离子体刻蚀机105的等离子体离子角度效应的控制且确保等离子体在等离子体刻蚀期间接触半导体装置110。此通过防止半导体装置110的通孔在等离子体刻蚀工艺期间发生不必要的偏移而降低工艺敏感性且改善半导体装置110的质量控制,如以下结合图2所述。

在一些实施方案中,倒角部分160的角度θ可小于九十度,可处于从近似十度到近似七十度的范围内(例如,θ=40°±30°),可处于从近似三十度到近似五十度的范围内(例如,θ=40°±10°)和/或处于本公开范围内的其他范围内。倒角部分160的角度θ可减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且可增加等离子体刻蚀机105的工作时长(例如,通过减少等离子体刻蚀机105的停机时间),如以下结合图3E所述。举例来说,小于九十度的角度θ所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长可小于处于从近似十度到近似七十度的范围内的角度θ所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长;且处于从近似十度到近似七十度的范围内的角度θ所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长可小于处于从近似三十度到近似五十度的范围内的角度θ所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长。在另一实例中,小于九十度的角度θ所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移可小于处于从近似十度到近似七十度的范围内的角度θ所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移;且处于从近似十度到近似七十度的范围内的角度θ所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移可小于处于从近似三十度到近似五十度的范围内的角度θ所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移。

如图1D中进一步所示,倒角部分160的点B1与半导体装置110的边缘之间的间隙165(例如,距离)可处于从近似零毫米(millimeter,mm)到近似两毫米的范围内(例如,间隙=1±1mm),可处于从近似零毫米到近似四毫米的范围内(例如,2±2mm),和/或处于本公开范围内的其他范围内。间隙165可减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且可增加等离子体刻蚀机105的工作时长(例如,通过减少等离子体刻蚀机105的停机时间),如以下结合图3D所述。举例来说,处于从近似零毫米到近似四毫米的范围内的间隙165所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长可小于处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内的间隙165所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长。在另一实例中,处于从近似零毫米到近似四毫米的范围内的间隙165所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移可小于处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内的间隙165所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移。

如图1D中进一步所示,底部部分150的厚度(例如,由点A2及A3界定)及顶部部分155的厚度(例如,由点A3及C1界定)可界定边缘环125的高度170。边缘环125的高度170与半导体装置110的顶表面之间的厚度175(例如,作为距离)可处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内(例如,0.75±0.75mm),可处于从近似零毫米到近似3.75毫米的范围内(例如,0.75±3mm),和/或处于本公开范围内的其他范围内。厚度175可减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且可增加等离子体刻蚀机105的工作时长(例如,通过减少等离子体刻蚀机105的停机时间),如以下结合图3C所述。举例来说,处于从近似零毫米到近似3.75毫米的范围内的厚度175所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长可小于处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内的厚度175所增加的等离子体刻蚀机105的工作时长。在另一实例中,处于从近似零毫米到近似3.75毫米的范围内的厚度175所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移可小于处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内的厚度175所减小的半导体装置110的通孔轮廓偏移。

如上所述,提供图1A到图1D仅作为一个或多个实例。其他实例可与针对图1A到图1D所阐述的实例不相同。

图2是使用本文中所述的等离子体刻蚀机105及边缘环125产生的半导体装置110的一部分的示例性实施方案200的图。如图所示,半导体装置110的边缘部分可包括第一金属层210、第二金属层220及连接第一金属层210与第二金属层220的通孔230。具有边缘环125的等离子体刻蚀机105可产生与第一金属层210及第二金属层220对准的通孔230(在图2中以实线示出)。如图2中进一步所示且如参考编号240所示,由于当前边缘环被侵蚀,使用当前边缘环的等离子体刻蚀机将生成偏移的通孔轮廓(在图2中以虚线示出),偏移的通孔轮廓不与第一金属层210及第二金属层220对准。此种未对准可能导致半导体装置110发生故障、完全不起作用和/或类似问题。

如图2中进一步所示,通孔230可包括直径(或宽度)250及深度260。不同类型的半导体装置可包括不同的通孔性质,如图2的表格中所示。举例来说,第一类型的半导体装置110可包括小于四十二纳米(nanometer,nm)的通孔直径250,且第二类型的半导体装置110可包括小于三十纳米的通孔直径250。第一类型的半导体装置110及第二类型的半导体装置110二者均可包括大于二百七十纳米的通孔深度260。因此,第一类型的半导体装置110可包括大于六的通孔高宽比(例如,等于通孔深度除以通孔直径),且第二类型的半导体装置110可包括为九的通孔高宽比。

如上所述,提供图2仅作为一个或多个实例。其他实例可与针对图2所述的实例不相同。

图3A到图3E是与本文中所述的等离子体刻蚀机105及边缘环125相关联的示例性特征的图300。如图3A中所示,边缘环125可从电源(例如,从图1A中所示的高偏置电压电源)接收射频(radio frequency,RF)电流。由边缘环125基于RF电流产生的电容(C)可由以下方程式确定:

其中ε0可对应于恒定值(例如,自由空间的介电常数),εr可对应于边缘环125的材料的绝对介电常数,S可对应于边缘环125的面积,且d可对应于边缘环125的高度170。由边缘环125产生的阻抗(Z)可由以下方程式确定:

其中R可对应于边缘环125的材料的电阻且ω可对应于RF电流的2*π*频率。因此,随着边缘环125(d)的高度170增大,电容(C)减小,此会增大由边缘环125产生的阻抗(Z),如图3A中的参考编号310所示。增大的阻抗会降低边缘环125对等离子体刻蚀工艺的敏感性且降低边缘环125的侵蚀速率。

如图3B中所示,图表可对先前设计320(例如,上述当前边缘环的设计)的通孔轮廓偏移(例如,以纳米为单位且如以上结合图2所述)及等离子体刻蚀机105的工作时长与边缘环设计330(例如,边缘环125的设计)的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长进行比较。如进一步所示且如参考编号340所示,与先前设计320相比,边缘环设计330会减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。举例来说,与表示先前设计320的线相比,表示边缘环设计330的线向下偏移(例如,减小通孔轮廓偏移)且向右偏移(例如,增加等离子体刻蚀机105的工作时长)。

如图3C中的左侧所示,图表可对先前设计320的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长与边缘环设计330的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长进行比较。如进一步所示且如参考编号350所示,边缘环设计330的增大的厚度(例如,图1D所示厚度175)会增大边缘环设计330的高度,此会减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。举例来说,与表示先前设计320的线相比,表示边缘环设计330的线向下偏移(例如,减小通孔轮廓偏移)且向右偏移(例如,增加等离子体刻蚀机105的工作时长)。图3C中的右侧示出用于先前设计320及边缘环设计330的等离子体刻蚀机105的等离子体的离子方向的模拟实例。如图所示,边缘环设计330的等离子体的离子方向从半导体装置110的中心向外,此有助于控制半导体装置110的等离子体占用面积、减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。

如图3D中的左侧所示,图表可对先前设计320的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长与边缘环设计330的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长进行比较。如进一步所示且如参考编号360所示,边缘环设计330与半导体装置110的边缘之间的间隙距离(例如,图1D所示间隙165)会减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。举例来说,与表示先前设计320的线相比,表示边缘环设计330的线向下偏移(例如,减小通孔轮廓偏移)且向右偏移(例如,增加等离子体刻蚀机105的工作时长)。图3D中的右侧示出用于先前设计320及边缘环设计330的等离子体刻蚀机105的等离子体的离子方向的模拟实例。如图所示,边缘环设计330的等离子体的离子方向从半导体装置110的中心向外,此有助于控制半导体装置110的等离子体占用面积、减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。

如图3E中的左侧所示,图表可对先前设计320的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长与边缘环设计330的通孔轮廓偏移及等离子体刻蚀机105的工作时长进行比较。如进一步所示且如参考编号370所示,边缘环设计330的倒角角度(例如,图1D所示角度θ)会减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的操作时长。举例来说,与表示先前设计320的线相比,表示边缘环设计330的线向下偏移(例如,减小通孔轮廓偏移)且向右偏移(例如,增加等离子体刻蚀机105的工作时长)。图3E中的右侧示出用于先前设计320及边缘环设计330的等离子体刻蚀机105的等离子体的离子方向的模拟实例。如图所示,用于边缘环设计330的等离子体的离子方向朝半导体装置110的中心向内,此有助于控制半导体装置110的等离子体占用面积、减小半导体装置110的通孔轮廓偏移且增加等离子体刻蚀机105的工作时长。

尽管图3C到图3E分别绘示了与边缘环125的厚度175、间隙165及角度θ相关联的益处,然而在一些实施方案中,厚度175、间隙165及角度θ可单独使用或者与边缘环125结合使用,以实现这些图中所绘示的益处。

如上所述,提供图3A到图3E仅作为一个或多个实例。其他实例可与针对图3A到图3E所述的实例不相同。

图4是可与等离子体刻蚀机105对应的装置400的示例性组件的图。在一些实施方案中,等离子体刻蚀机105可包括一个或多个装置400和/或装置400的一个或多个组件。如图4中所示,装置400可包括总线410、处理器420、存储器430、存储组件440、输入组件450、输出组件460及通信组件470。

总线410包括能够在装置400的组件之间进行有线通信和/或无线通信的组件。处理器420包括中央处理器(central processing unit)、图形处理单元(graphicsprocessing unit)、微处理器、控制器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列(field-programmable gate array)、应用专用集成电路(application-specificintegrated circuit)和/或另一类型的处理组件。处理器420以硬件、固件或硬件与软件的组合来实施。在一些实施方案中,处理器420包括能够被编程以实行功能的一个或多个处理器。存储器430包括随机存取存储器(random access memory)、唯读存储器(read onlymemory)和/或另一类型的存储器(例如,闪存存储器(flash memory)、磁性存储器和/或光存储器)。

存储组件440存储与装置400的操作相关的信息和/或软件。举例来说,存储组件440可包括硬盘驱动器(hard disk drive)、磁盘驱动器(magnetic disk drive)、光盘驱动器(optical disk drive)、固态盘驱动器(solid state disk drive)、光盘(compactdisc)、数字通用光盘(digital versatile disc)和/或另一类型的非暂时性计算机可读介质。输入组件450使得装置400能够接收输入,例如用户输入和/或感测的输入。举例来说,输入组件450可包括触摸屏、键盘、小键盘(keypad)、鼠标、按钮、麦克风、开关、传感器、全球定位系统(global positioning system)组件、加速度计、陀螺仪(gyroscope)、致动器和/或类似装置。输出组件460使得装置400能够例如经由显示器、扬声器和/或一个或多个发光二极管来提供输出。通信组件470使得装置400能够例如经由有线连接和/或无线连接与其他装置进行通信。举例来说,通信组件470可包括接收器、发射器、收发器、调制解调器(modem)、网络接口卡、天线和/或类似装置。

装置400可实行本文中阐述的一个或多个工艺。举例来说,非暂时性计算机可读介质(例如,存储器430和/或存储组件440)可存储一组指令(例如,一个或多个指令、代码、软件代码、程序代码和/或类似代码)以供处理器420执行。处理器420可执行所述一组指令来实行本文中阐述的一个或多个工艺。在一些实施方案中,由一个或多个处理器420执行所述一组指令使所述一个或多个处理器420和/或装置400实行本文中阐述的一个或多个工艺。在一些实施方案中,可使用硬布线电路系统(hardwired circuitry)来代替指令或者与指令结合来实行本文中所述的一个或多个工艺。因此,本文中所述的实施方案并不限于硬件电路系统与软件的任何特定组合。

提供图4中所示的组件的数目及排列作为实例。装置400可包括附加组件、更少的组件、不同的组件或与图4中所示的组件具有不同排列的组件。另外地或作为另外一种选择,装置400的一组组件(例如,一个或多个组件)可实行被阐述为由装置400的另一组组件实行的一个或多个功能。

图5是用于产生具有等离子体刻蚀机以及具有倒角几何形状及阻抗设计的边缘环的半导体装置(例如,本文中所述的半导体装置和/或其他类型的半导体装置)的示例性过程500的流程图。在一些实施方案中,图5所示一个或多个过程区块可由装置(例如,等离子体刻蚀机105)实行。在一些实施方案中,图5所示一个或多个过程区块可由与所述装置分离或包括所述装置的另一装置或装置群组来实行。另外地或作为另外一种选择,图5所示一个或多个过程区块可由装置400的一个或多个组件(例如处理器420、存储器430、存储组件440、输入组件450、输出组件460、通信接口470和/或类似组件)实行。

如图5中所示,过程500可包括在等离子体刻蚀机的静电吸盘上提供半导体装置(区块510)。举例来说,可在等离子体刻蚀机105的静电吸盘120上提供半导体装置110,如上所述。

如图5中进一步所示,过程500可包括提供围绕半导体装置及静电吸盘的边缘环,其中边缘环包括环绕半导体装置的边缘的倒角部分,其中倒角部分防止因使用等离子体刻蚀机而对边缘环造成的侵蚀(区块520)。举例来说,可在半导体装置110及静电吸盘120周围设置边缘环125,如上所述。在一些实施方案中,边缘环125包括环绕半导体装置110的边缘的倒角部分160。在一些实施方案中,倒角部分160防止因使用等离子体刻蚀机105而对边缘环125造成的侵蚀。

如图5中进一步所示,过程500可包括使等离子体提供到半导体装置,其中等离子体对半导体装置的一个或多个部分进行刻蚀(区块530)。举例来说,可向半导体装置110提供等离子体,如上所述。在一些实施方案中,等离子体对半导体装置110的一个或多个部分进行刻蚀。

过程500可包括附加的实施方案,例如以下阐述的实施方案和/或结合本文中别处阐述的一个或多个其他工艺的任何单个实施方案或任意组合。

在第一实施方案中,过程500包括在向半导体装置110提供等离子体的同时向边缘环125提供高偏置电压。

在第二实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案结合的实施方案)中,倒角部分160控制与等离子体的离子相关联的离子角度效应。

在第三实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案及第二实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,倒角部分160包括在从近似三十度到近似五十度的范围内从半导体装置110的边缘沿径向向外倾斜的内表面。

在第四实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第三实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,半导体装置110的边缘与倒角部分160的内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内。

在第五实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第四实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,倒角部分160包括从半导体装置110的边缘沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。

在第六实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第五实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,内表面在从近似十度到近似七十度的范围内倾斜。

在第七实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第六实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,半导体装置110的顶表面与环形顶部部分155的顶表面之间的距离处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内。

在第八实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第七实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,半导体装置110的顶表面与环形顶部部分155的顶表面之间的距离处于从近似零毫米到近似3.75毫米的范围内。

在第九实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第八实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,半导体装置110的边缘与环形倒角部分160的内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似四毫米的范围内。

在第十实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第九实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,环形底部部分150的厚度及环形顶部部分155的厚度界定边缘环125的高度,且边缘环125的高度影响边缘环125的阻抗。

在第十一实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第十实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,等离子体刻蚀机105包括等离子体鞘套130,以使等离子体气体保持邻近半导体装置110的顶表面。

在第十二实施方案(单独的实施方案或与第一实施方案到第十一实施方案中的一者或多者结合的实施方案)中,等离子体刻蚀机105包括高偏置电压电源,以向边缘环125提供高偏置电压。

尽管图5示出过程500的示例性区块,然而在一些实施方案中,过程500可包括附加区块、更少的区块、不同的区块或者与图5中所绘示的区块具有不同排列的区块。另外地或作为另外一种选择,可并行实行过程500的区块中的两者或更多者。

以此种方式,边缘环125的设计会增大由边缘环125产生的阻抗,与当前边缘环设计相比,此会降低边缘环125对等离子体刻蚀工艺的敏感性且降低边缘环125的侵蚀速率。降低的侵蚀速率使得等离子体刻蚀机105能够工作更长的时间周期、提高制造生产量且降低与使等离子体刻蚀机105工作相关联的更换成本。此外,边缘环125的倒角部分160会改善对等离子体刻蚀机105的等离子体离子角度效应的控制且确保等离子体在等离子体刻蚀期间接触半导体装置110。此通过防止半导体装置110的通孔230在等离子体刻蚀工艺期间发生不必要的偏移而降低工艺敏感性且改善半导体装置110的质量控制。

如以上所更详细阐述,本文中所述的一些实施方案提供一种用于等离子体刻蚀机的边缘环。所述边缘环可包括环形底部部分及环形顶部部分,所述环形底部部分具有开口,所述开口的大小适于接纳用于支撑半导体装置的静电吸盘,所述环形顶部部分成一体地连接到所述环形底部部分的第一顶部。所述边缘环可包括环形倒角部分,所述环形倒角部分成一体地连接到所述环形底部部分的第二顶部且成一体地连接到所述环形顶部部分的一侧。所述环形倒角部分可包括从所述开口沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。

根据一些实施例,其中所述内表面在从近似三十度到近似五十度的范围内倾斜。

根据一些实施例,其中所述内表面在从近似十度到近似七十度的范围内倾斜。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的顶表面与所述环形顶部部分的顶表面之间的距离处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的顶表面与所述环形顶部部分的顶表面之间的距离处于从近似零毫米到近似3.75毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的边缘与所述环形倒角部分的所述内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的边缘与所述环形倒角部分的所述内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似四毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述环形底部部分的厚度及所述环形顶部部分的厚度界定所述边缘环的高度,其中所述边缘环的所述高度影响所述边缘环的阻抗。

如以上更详细的阐述所示,本文中所述的一些实施方案提供一种使用等离子体刻蚀机处理半导体装置的方法。所述方法可包括:在所述等离子体刻蚀机的静电吸盘上提供所述半导体装置;以及提供围绕所述半导体装置及所述静电吸盘的边缘环。所述边缘环可包括环绕所述半导体装置的边缘的倒角部分,且所述倒角部分可防止因使用所述等离子体刻蚀机而对所述边缘环造成的侵蚀。所述方法可包括使等离子体提供到所述半导体装置,其中所述等离子体可对所述半导体装置的一个或多个部分进行刻蚀。

根据一些实施例,提供一种使用等离子体刻蚀机处理半导体装置的方法,所述方法包括:在所述等离子体刻蚀机的静电吸盘上提供所述半导体装置;提供围绕所述半导体装置及所述静电吸盘的边缘环,其中所述边缘环包括环绕所述半导体装置的边缘的倒角部分,其中所述倒角部分防止因使用所述等离子体刻蚀机而对所述边缘环造成的侵蚀;以及使等离子体提供到所述半导体装置,其中所述等离子体对所述半导体装置的一个或多个部分进行刻蚀。

根据一些实施例,所述的方法,还包括:在向所述半导体装置提供所述等离子体的同时,向所述边缘环提供高偏置电压。

根据一些实施例,其中所述倒角部分控制与所述等离子体的离子相关联的离子角度效应。

根据一些实施例,其中所述倒角部分包括从所述半导体装置的所述边缘在从近似三十度到近似五十度的范围内沿径向向外倾斜的内表面。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的所述边缘与所述倒角部分的内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述倒角部分包括从所述半导体装置的所述边缘沿径向向外倾斜小于九十度的内表面。

如以上更详细的阐述所示,本文中所述的一些实施方案提供一种等离子体刻蚀机。所述等离子体刻蚀机可包括腔室及等离子体气体入口,所述等离子体气体入口附接到所述腔室且接收等离子体气体。所述等离子体刻蚀机可包括:静电吸盘,设置在所述腔室中且支撑半导体装置;以及边缘环,设置在所述腔室中且环绕所述静电吸盘及所述半导体装置。所述边缘环可包括倒角部分,所述倒角部分环绕所述半导体装置的边缘,且所述倒角部分可包括内表面,所述内表面从所述半导体装置的所述边缘沿径向向外倾斜以防止所述边缘环被所述等离子体气体侵蚀。

根据一些实施例,提供一种等离子体刻蚀机,包括:腔室;等离子体气体入口,附接到所述腔室且接收等离子体气体;静电吸盘,设置在所述腔室中且支撑半导体装置;以及边缘环,设置在所述腔室中且环绕所述静电吸盘及所述半导体装置,其中所述边缘环包括倒角部分,所述倒角部分环绕所述半导体装置的边缘,其中所述倒角部分包括内表面,所述内表面从所述半导体装置的所述边缘沿径向向外倾斜以防止所述边缘环被所述等离子体气体侵蚀。

根据一些实施例,其中所述内表面在从近似三十度到近似五十度的范围内倾斜。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的顶表面与所述边缘环的顶表面之间的距离处于从近似零毫米到近似1.5毫米的范围内。

根据一些实施例,其中所述半导体装置的所述边缘与所述倒角部分的所述内表面之间的距离处于从近似零毫米到近似两毫米的范围内。

根据一些实施例,所述的等离子体刻蚀机,还包括:等离子体鞘套,使所述等离子体气体保持靠近所述半导体装置的顶表面。

根据一些实施例,所述的等离子体刻蚀机,还包括:高偏置电压电源,向所述边缘环提供高偏置电压。

以上概述了若干实施例的特征,以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的各个方面。所属领域中的技术人员应理解,他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到,这些等效构造并不背离本公开的精神及范围,而且所属领域中的技术人员可在不背离本公开的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。

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