深硅刻蚀方法和用于深硅刻蚀的设备的制造方法_3

文档序号:8423434阅读:来源:国知局
[0063]如图5a、图5b和图6中所示,作为本发明的一种实施方式,所述设备可以包括第一导管50,所述等离子体发生装置可以包括套在第一导管50外部的射频线圈40,第一导管50能够将所述刻蚀工艺气体源和所述第一前驱体源与反应腔32连通。
[0064]在进行所述等离子刻蚀的步骤时,打开刻蚀工艺气体源,使刻蚀工艺气体(例如,SF6)通过第一导管50进入反应腔32中,在原子层沉积步骤中,关闭所述刻蚀工艺气体源,打开所述第一前驱体源,使第一前驱体通过第一导管50进入反应腔32中。或者,在整个深硅刻蚀方法中,所述第一前驱体源保持持续开启,具体控制方法将在下文中介绍。
[0065]所述设备还可以包括第二导管60,该第二导管60可以将所述第二前驱体源与反应腔32连通。为了使第二前驱体分布更均匀,优选地,可以设置多个第二导管60,图5a、图5b和图6中所示的实施方式中,所述设备包括两个第二导管60,该两个第二导管60关于所述腔室的中心轴线对称。在所述原子层沉积的步骤中,第二导管60将第二前驱体源与反应腔32连通,在所述等离子刻蚀步骤中,第二导管60不与反应腔32相通,具体控制方法将在下文中详细介绍。
[0066]为了实现所述等离子刻蚀的步骤与所述原子层沉积的步骤交替进行,优选地,所述腔室可以包括选择机构,该选择机构使得第一导管50和第二导管60交替地与所述反应腔相通。
[0067]具体地,所述选择机构包括隔板71和挡气板72,隔板71上设置有对应于第一导管50的第一通孔71a和对应于第二导管60的第二通孔71b,隔板71将所述腔室分隔层隔离腔31和反应腔32,挡气板72上设置有与第一通孔71a对应的第三通孔72a和与第二通孔71b对应的第四通孔72b,挡气板72可以在第一位置(图5a)和第二位置(图5b和图6)之间滑动。第二通孔71b和第四通孔72b的数量与第二导管60的数量相同,即,在图5a至图6中所示的实施方式中,设置有两第二导管60、两个第二通孔71b和两个第四通孔72b。
[0068]如图5a所不,当挡气板72在所述第一位置时,第一通孔71a和第三通孔72a相通,第二通孔71b和第四通孔72b错开。当挡气板72位于第一位置时,如果刻蚀工艺气体源是打开的,则通过第一导管50释放的刻蚀工艺气体通过第一通孔71a和第三通孔72a进入反应腔32内,从而可以进行所述等离子刻蚀步骤;如果刻蚀工艺气体源是关闭的,而第一前驱体源是打开的,则可以通过第一导管50、第一通孔71a和第三通孔72a向反应腔32中通入所述原子层沉积的步骤中所需要的第一前驱体。由于射频线圈40套在第一导管50的外部,则经过第一导管50的刻蚀工艺气体以及第一前驱体均被等离子解离。
[0069]如图5b和图6所示,当挡气板72在所述第二位置时,第二通孔71b与第四通孔72b相通,第一通孔71a与第三通孔72a错开,此时,第二前驱体源打开,第二前驱体通过第二导管60、第二通孔71b和第四通孔72b进入反应腔32内。
[0070]当利用图5a至图6中所示的设备实施图4中所示的深硅刻蚀方法时,在所述原子层沉积步骤中的每个沉积周期中,第一前驱体和第二前驱体交替地通入反应腔32内,当挡气板72所述第二位置时,该挡气板72可以将第一导管50密封,以防止向反应腔32内通入第二前驱体源时,第一前驱体源的等离子体(例如,O*)进入隔离腔31中,从而可以避免第一前驱体和第二前驱体在隔离腔31中发生空间反应,并进而避免形成在基片上的保护膜厚度不均匀。
[0071]优选地,所述设备可以包括冲洗气体源,隔离腔31的侧壁上可以设置有出气孔,所述冲洗气体源与隔离腔31相通。当第一导管50与反应腔32隔离时,冲洗气体源释放的冲洗气体可以将参与在隔离腔31中的第一前驱体源通过出气孔冲洗出隔离腔31。如图所示,可以在第二导管60上设置与该第二导管60导通的第三导管61,冲洗气体与第二前驱体可以在第二导管60中混合,此时,冲洗气体还起到稀释第二前驱体的功能。如图3和图4中所示,在整个深硅刻蚀方法中,冲洗气体源是持续打开的。
[0072]为了防止第一前驱体存在于隔离腔31内,优选地,所述选择机构还包括可以使得第一导管50沿该第一导管50的轴线方向上下移动的第一驱动模块和使得所述挡气板沿所述隔板滑动的第二驱动模块。
[0073]当第二驱动模块驱动挡气板72处于第一位置后,第一驱动模块驱动第一导管50向下移动,并穿过第三通孔72a和第一通孔71a进入反应腔32中,使得经过等离子解离的第一前驱体和刻蚀工艺气体尽量全部通入反应腔32中。第一前驱体通入完毕后,利用第一驱动模块驱动第一导管50向上移动,当第一导管50离开第三通孔72a后,利用第二驱动模块驱动挡气板72至第二位置,通过第二导管60和第三导管61向所述腔室内通入冲洗气体和第二前驱体。
[0074]具体地,所述第一驱动模块可以包括设置在所述腔室外部的丝杠组件(未示出)和第一电机(未不出),所述丝杠组件与第一导管50相连,所述第一电机与所述丝杠组件相连。利用第一电机驱动丝杠组件的丝杠转动,从而可以带动第一导管上下移动。
[0075]或者第一驱动模块可以包括活塞缸,通过活塞杆的伸缩带动第一导管50的上下移动。再者,所述第一驱动模块可以包括齿轮齿条机构,齿条与第一导管相连,通过齿轮齿条的啮合移动可以带动第一导管50的上下移动。
[0076]为了便于设置射频线圈40,优选地,可以在第一导管50的上部设置法兰41,所述等离子体发生装置的射频线圈40套在所述第一导管的上部,且设置在所述法兰上。于此同时,所述第一驱动模块还可以包括套在第一导管50的上部的波纹管73,该波纹管73位于法兰41和所述腔室的顶面之间。当挡气板72处于第一位置时,波纹管73处于压缩状态,当挡气板72处于第二位置时,波纹管73处于拉伸状态。设置波纹管73在一定程度上有利于第一导管50的上下移动。
[0077]下面介绍第二驱动模块的一种实施方式,如图5a至图6所示,所述第二驱动模块可以包括驱动轴81、凸轮82、一对限位件83和第二电机84,第二电机84固定在所述腔室的顶壁上,驱动轴81的一端与凸轮82相连,另一端与第二电机84相连,限位件83设置在挡气板72的上表面上,当挡气板72处于第一位置和第二位置时,一对限位件83分别位于凸轮82的两侧,且与凸轮82侧表面接触。如图所示,当挡气板72处于第一位置时,两个限位件83分别位于凸轮82的两侧,其中,一个限位件83距离凸轮82的旋转轴(即,驱动轴81)较近,另一个限位件83距离凸轮82的旋转轴较远。当第二电机84带动驱动轴81转动时,凸轮82转动,凸轮82转动会推动距离驱动轴81较近的一个限位件83,利用该限位件83带动挡气板72滑动。当凸轮82带动挡气板72滑动至第二位置时停止转动。此时,在第一位置距离驱动轴81较近的限位件83变得距离驱动轴81较远,而在第一位置距离驱动轴81较远的限位件83变得距离驱动轴81较近。将第二驱动模块设置成上述结构的优点在于,结构简单,易于控制,整个过程中第二电机84仅需按照同一方向转动即可。
[0078]为了限制挡气板72的移动方向,优选地,可以在隔板71上设置导向滑槽85,挡气板72可以在导向滑槽85内移动。
[0079]下面介绍利用图5a至图6中所示的设备进行图4中所述的深硅刻蚀方法的过程。
[0080]首先进行第I次等离子刻蚀的步骤,刻蚀工艺气体源以及第一前驱体源均打开,挡气板72处于第一
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