本發明涉及等離子體刻蝕，尤其涉及一種等離子體工藝方法及等離子體處理設備。

背景技術：

1、對半導體基片或襯底的微加工是一種眾所周知的技術，可以用來制造例如，半導體、平板顯示器、發光二極管(led)、太陽能電池等。微加工制造的一個重要步驟為等離子體處理工藝步驟，該工藝步驟在一反應室內部進行，工藝氣體被輸入至該反應室內。射頻源被電感和/或電容耦合至反應室內部來激勵工藝氣體，以形成和保持等離子體。

2、在數據存儲和邏輯處理能力需求逐漸提高的情況下，基片上形成的結構的深寬比(孔或槽的高度與其徑向寬度之比)也越來越高。使用等離子體刻蝕形成高深寬比結構過程中，高深寬比結構的上下徑向尺寸的差異需要控制在較小范圍內，但是現有工藝中，在高深寬比刻蝕進行到一定程度，最上部和最下部的徑向尺寸會產生較大差距，產生例如弓形、彎曲等缺陷形貌。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，提高刻蝕高深寬比結構時的上下一致性，本發明提供一種等離子體工藝方法，用于刻蝕基片，包括：

2、將所述基片移入反應腔后通入反應氣體，使用源射頻激發等離子體后施加偏置射頻進行第一處理階段，所述第一處理階段將所述基片向下刻蝕至第一深度；

3、所述第一處理階段包含第一刻蝕步驟1、第一修飾步驟1和第一刻蝕步驟2；

4、以及，

5、所述第一刻蝕步驟1的基片溫度低于第一修飾步驟1的基片溫度，所述第一刻蝕步驟2的基片溫度高于第一刻蝕步驟1的基片溫度且低于第一修飾步驟1的基片溫度。

6、可選地，還包括第二處理階段，所述第二處理階段在所述第一深度基礎上向下刻蝕至第二深度，所述第二深度大于所述第一深度，第二處理階段包含第二刻蝕步驟1、第二修飾步驟1和第二刻蝕步驟2，其中所述第二刻蝕步驟1的基片溫度低于第二修飾步驟1的基片溫度，所述第二刻蝕步驟2的基片溫度高于第二刻蝕步驟1的基片溫度且低于第二修飾步驟1的基片溫度；控制所述第一處理階段刻蝕時基片的平均溫度小于所述第二處理階段刻蝕時基片的平均溫度。

7、可選地，在所述第一處理階段和第二處理階段，所述基片的溫度小于20℃。

8、可選地，所述源射頻和/或偏置射頻為脈沖模式。

9、可選地，所述脈沖模式的占空比為5％～90％。

10、可選地，在所述第一處理階段內，還包括第一刻蝕步驟n、第一修飾步驟n和第一刻蝕步驟n+1，所述第一刻蝕步驟n的基片溫度低于第一修飾步驟n的基片溫度，所述第一刻蝕步驟n+1的基片溫度高于第一刻蝕步驟n的基片溫度且低于第一修飾步驟n的基片溫度，和/或所述第二處理階段內，還包括還包括第二刻蝕步驟n、第二修飾步驟n和第一刻蝕步驟n+1，所述第一刻蝕步驟n的基片溫度低于第二修飾步驟n的基片溫度，所述第二刻蝕步驟n+1的基片溫度高于第二刻蝕步驟n的基片溫度且低于第二修飾步驟n的基片溫度，其中n大于2。

11、在所述第二處理階段內，所述第二刻蝕步驟1和第二修飾步驟1的交替進行。

12、可選地，所述第一刻蝕步驟1、第一修飾步驟1和第一刻蝕步驟2的持續時間范圍分別為：0.5ms～100s，和/或所述第二刻蝕步驟1、所述第二修飾步驟1和第二刻蝕步驟2的持續時間范圍分別為：0.5ms～100s。

13、可選地，所述第一處理階段的持續時間范圍為：10s～1000s，和/或所述第二處理階段的持續時間范圍為：10s～1000s。

14、可選地，所述第一處理階段內所使用的反應氣體相同，和/或第二處理階段內所使用的反應氣體相同。

15、可選地，所述反應氣體包括碳氫氟氣體、氧氣、溴化氫、碳酰氟、三氟化氮、氫氣、三氟化磷中的一種或多種。

16、可選地，所述基片包括氧化硅和氮化硅的交疊層；或氧化硅和多晶硅的交疊層；或氧化硅層。

17、可選地，所述工藝方法在所述基片上形成深寬比大于40的孔。

18、可選地，在第一刻蝕步驟1，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為第一刻蝕凈功率，在所述第一修飾步驟1，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為第一修飾凈功率，所述第一刻蝕凈功率小于第一修飾凈功率；在第二刻蝕步驟1，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為第二刻蝕凈功率，在所述第二修飾步驟1，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為第二修飾凈功率，所述第二刻蝕凈功率小于第二修飾凈功率。

19、可選地，所述第二修飾步驟1的持續時間大于第一修飾步驟1的持續時間。

20、可選地，所述第一刻蝕步驟1和第二刻蝕步驟1的凈功率范圍為3000w-8000w；所述第一修飾步驟1和第二修飾步驟1的凈功率范圍為8000w-14000w。

21、可選地，所述第一刻蝕步驟1的縱向刻蝕速率大于所述第一修飾步驟1的縱向刻蝕速率；第二刻蝕步驟1的縱向刻蝕速率大于所述第二修飾步驟1的縱向刻蝕速率；第一刻蝕步驟1的橫向刻蝕速率小于第一修飾步驟1的橫向刻蝕速率；第二刻蝕步驟1的橫向刻蝕速率小于第二修飾步驟1的橫向刻蝕速率。

22、可選地，第二處理階段后還包括多個第n處理階段，其中n大于二，第n處理階段包括第n刻蝕步驟1、第n修飾步驟1和第n刻蝕步驟2，所述第n刻蝕步驟1的基片溫度低于第n修飾步驟1的基片溫度，所述第n刻蝕步驟2的基片溫度高于第n刻蝕步驟1的基片溫度且低于第n修飾步驟1的基片溫度。

23、可選地，通過所述基片和基座之間氦氣的熱傳導率和\或基座的溫度來改變基片的溫度。

24、可選地，所述第二處理階段的基座溫度大于所述第一處理階段的基座溫度。

25、進一步地，本發明還提供了一種等離子體工藝方法，用于處理基片，包括：

26、將所述基片移入反應腔的基座上，然后通入反應氣體，使用源射頻激發等離子體后施加偏置射頻，并交替進行多次刻蝕步驟和修飾步驟；所述修飾步驟的基片溫度大于所述刻蝕步驟的基片溫度，每進行一次刻蝕步驟和修飾步驟后提高下一次的刻蝕步驟的基片溫度，且該下一次的刻蝕步驟的基片溫度低于上一次的修飾步驟的基片溫度。

27、可選地，在所述刻蝕步驟，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為刻蝕凈功率，在所述修飾步驟，向所述反應腔施加的源射頻功率和偏置射頻功率之和為修飾凈功率，所述刻蝕凈功率小于修飾凈功率。

28、可選地，所述刻蝕步驟的進行時間范圍為：100ms～100s，和/或所述修飾步驟的進行時間范圍為：100ms～100s。

29、可選地，每交替進行刻蝕步驟和修飾步驟的時間范圍為10s～1000s后提高所述基座的溫度后繼續交替進行所述刻蝕過程和修飾過程。

30、可選地，所述基座的溫度范圍小于-30℃。

31、可選地，提高所述基座的溫度的值的范圍為：1℃～40℃。

32、進一步地，本發明還提供了一種等離子體處理設備，包括：

33、反應腔體，其內部形成一反應空間用于執行等離子體處理；

34、進氣結構，其連接有多個氣源，用于向所述反應空間通入反應氣體；

35、射頻源，包括源射頻和偏置射頻；

36、基座，其位于所述反應腔體的內部，所述基座上表面用于承載基片；

37、控制器，用于控制所述處理設備執行如權利要求1-24任一種工藝方法。

38、可選地，所述基座設置有溫度調節器，其調節范圍為-80℃～30℃。

39、上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果：通過刻蝕步驟在縱向快速推進刻蝕深度，通過修飾步驟在徑向修整目標結構的側壁保護層；利用刻蝕步驟和修飾步驟的循環，使修飾步驟的修整結果可以輔助下一刻蝕步驟的進度，相對于不進行修飾步驟，使刻蝕步驟可以更快進行向下的刻蝕進度；通過控制刻蝕步驟和修飾步驟的進行時間，兼顧形貌的上下一致性和刻蝕效率，在優化的時間長度內完成目標結構的刻蝕；在技術方案中，通過對基片溫度的控制，在刻蝕步驟使基片在相對低的溫度，在修飾步驟使基片在相對高的溫度，當修飾步驟和刻蝕步驟交替一次后，相對前一次刻蝕步驟，提高下一次刻蝕步驟的溫度且低于上一次修飾步驟的基片溫度，使基片的溫度在時間上成階梯上升，這樣適應不同刻蝕深度下對刻蝕和修飾程度的要求。同時，結合凈功率控制，升高基片溫度，相比于在整個工藝階段維持恒定溫度條件時需要的凈功率，降低在刻蝕同等深度的目標時所需凈功率的大小，在保證刻蝕和修飾效果不變的情況下，降低腔室內部件的所處的電壓環境，防止發生放電損壞部件或基片。在一些技術方案中，從一個處理階段到另一個處理階段時，隨著刻蝕深度增加到一定程度，只靠刻蝕步驟和修飾步驟的變溫不足以獲得更好的刻蝕效果，此時提高基座的溫度，來適應更深的刻蝕結構，或者相應的增加刻蝕步驟和修飾步驟的凈功率，可以在孔的深處獲得和淺處相同的刻蝕效果，與溫度調整結合，可以減小凈功率增加的程度，甚至在一些處理階段，可以通過溫度調整，保持對應步驟的凈功率不變。