有哪些方法可以提高等离子刻蚀机的刻蚀均匀性?

 

设备设计优化

 

安装聚焦环：聚焦环安装于晶圆边缘周围，可填补晶圆边缘与电极之间的高度差，使鞘层更加平坦，确保离子能够垂直轰击晶圆表面，避免刻蚀失真现象，从而改善刻蚀均匀性。

 

优化反应气体分布：通过优化反应气体的注入方式来提升刻蚀均匀性。例如，硅刻蚀腔体可从晶圆周边注入气体的方式逐步演变为从晶圆中心上方注入。

 

调整上下极板间隔距离：在电容耦合等离子体（CCP）腔体中，阴极与阳极之间的间隙是影响离子通量均匀性的关键参数。通常间隙越小，等离子体的均匀性越好，可采用可调间隙技术根据不同工艺条件优化离子通量分布。

 

采用分区温控：晶圆温度是影响刻蚀均匀性的关键因素，静电卡盘（ESC）可通过引入不同的加热或冷却区域来优化温度均匀性，如从早期的单区控温发展为双区控温、四区控温，甚至可部署超过100个局部加热元件，进一步提升温度控制精度。

 

工艺参数调节

 

优化气体组成和注入方式：调整主要反应气体的注入位置，或者在不同位置注入调节气体，以控制晶圆上的气相化学环境，改善刻蚀均匀性。

 

增加射频功率：适当提高射频功率可以增加入射粒子的能量，使其更加垂直地轰击目标表面，从而减少侧壁的刻蚀速率差异，对于减少微沟槽效应、提高刻蚀均匀性有一定帮助。

 

实施间歇式刻蚀：通过周期性中断刻蚀过程，给予电子足够的时间逃逸，可以显著减轻充电效应，进而提高刻蚀均匀性。

 

进行补偿性工艺控制：当某一步骤的刻蚀速率在中心区域较快时，可通过增加边缘刻蚀速率来进行补偿，如借助BevelEtch机台实现精准控制。