CN103177954B - 使用温度可控的限制环的刻蚀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置，所述限制环包括：限制部件，为圆环形，用于限制刻蚀气体流动范围；控温部件，用于控制刻蚀气体的温度，所述控温部件位于所述限制部件的外周。所述控温部件包括用于加热的加热管和用于冷却的冷却管。在刻蚀过程中，通过调节限制环的温度，提高晶圆表面的刻蚀均匀性，从而提高了半导体器件的良品率。

Description

使用温度可控的限制环的刻蚀装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地说，涉及一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置。
背景技术
随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展。半导体的制造流程涉及两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀是把晶圆曝露于刻蚀气体所产生的等离子体中，等离子体与晶圆发生物理化学反应，从而选择性地从晶圆表面去除不需要的材料。目前，可以使电路图变得更精细的干法刻蚀得到越来越广泛地使用。随着集成电路的工艺尺寸向更精细地结构发展，对加工工艺提出了更高的技术要求。然而，当业界可加工的晶圆尺寸从12英寸发展到18英寸时，刻蚀的均匀性成为刻蚀工艺的重大挑战，它会在很大程度上影响最终得到的门电路的工作性能，因此各集成电路制造工艺时都在努力寻找提高刻蚀均匀性的方法。
如图1所示，为现有技术中干法刻蚀装置100的剖面结构图。刻蚀过程发生在刻蚀腔101中，刻蚀气体从气体喷嘴102喷入，并在限制环103限定的空间内在电磁场的作用下发生电离并形成等离子体104，等离子体104向晶圆105运动进行刻蚀。现有刻蚀装置所使用的限制环有最小化记忆效应、原位处理和清洁模式操作等诸多优点，然而，它只是普通的圆环装置，仅仅起到限制刻蚀气体的作用。刻蚀装置101的下部有抽气装置真空泵106，通常晶圆边缘区域比中心区域的气体更早抽走，造成晶圆边缘的刻蚀环境更加不同于晶圆中心，即使进行刻蚀气体调节也难以精细地调整晶体极端边缘的刻蚀环境。
由于在刻蚀过程中，晶圆中心区域和边缘区域有气体分布不均匀，存在刻蚀环境差异等情况，出现中心到边缘的加载效应，从而使晶圆中心区域和晶圆边缘区域的刻蚀使速率不同，导致晶圆表面的刻蚀不均一，造成晶圆边缘区域与中心区域形成的通孔或其他器件尺寸不均一，在晶圆的极端边缘部分尤为明显，降低了半导体器件的良品率。在12英寸的晶圆加工过程中，晶圆边缘的均匀性已难以很好地控制，对于18英寸的晶圆，均匀性问题更加严重。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了解决上述问题，本发明提供了一种能够提高晶圆刻蚀均匀性的刻蚀装置，其技术方案具体如下。
本发明一方面，在一个实施例中提供了一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置，其限制环包括限制部件和控温部件。所述限制部件，为圆环形，用于限制刻蚀气体流动范围；所述控温部件，用于控制刻蚀气体的温度，所述控温部件位于所述限制部件的外周。
优选地，所述控温部件包括用于加热的加热管和用于冷却的冷却管。
优选地，所述加热管由电热材料制成，加热功率为1000-5000瓦。
优选地，所述冷却管内还有可热交换的制冷剂，用于精确调节并控制控温部件的温度。
优选地，所述冷却管中的制冷剂是水或者其他性能稳定的液体。
优选地，所述限制部件为悬置状态。
优选地，所述限制部件由绝缘材料制成。
优选地，所述限制部件由SiC制成。
优选地，所述限制部件由耐腐蚀的无金属污染的导体材料制成。
优选地，所述限制部件厚度为0.25-2英寸。
在本发明中，采用了一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置来提高晶圆刻蚀均匀性。在刻蚀过程中，通过调节限制环的温度，来精确调节并控制限制环周围以及晶圆极端边缘处的刻蚀气体的活跃程度，减小晶圆中心区域和边缘区域有气体分布和刻蚀环境的差异，进而使晶圆中心区域和晶圆边缘区域的刻蚀使速率更均一，提高晶圆表面的刻蚀均匀性，从而提高了半导体器件的良品率。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为现有技术中刻蚀装置的剖面结构图；
图2为本发明所提供的可控温度的限制环的截面图；
图3为本发明所提供的限制环内的冷却管的制冷机制示意图；
图4为使用本发明所提供的温度可控限制环的刻蚀装置的剖面结构图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便说明本发明如何改进现有技术中存在的问题。显然，本发明的实施并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明的一个实施例，提供了一种可控温度的限制环，可用于例如450mm晶圆的刻蚀装置图2为该限制环200的结构示意图。所述限制环为悬置状态，不外接任何电源装置，其主要由例如SiC的绝缘材料制成，厚度可以为0.25-2英寸，取决于所使用的材料和其他制作工艺要求。应当指出的是，该限制环200也可以由不会在刻蚀过程中被等离子体腐蚀并且不会产生金属污染的导体材料制成。该可控温度的限制环包括两部分：限制部件201和控温部件202。限制部件201与普通限制环的构造相同，也起到限制刻蚀气体流动范围的作用。在本发明的一个实施例中，控温部件202位于限制部件201的外周，是一个温度控制环，用于加热或者冷却刻蚀气体，以对温度进行控制和调节，可控温度范围为0-100摄氏度，其内部有可起到加热作用的加热管203和起到冷却作用冷却管204。加热管203由电热材料制成，用于可控电加热，其加热功率可达1000-5000瓦。冷却管204内部有可热交换的液体作为制冷剂，所述液体可以为水或者其他性质稳定的液体，其循环流动以进行热交换，起到冷却作用。
图3为本发明所提供的可控温度的限制环200的控温部件202内的冷却管203的制冷机制示意图，其包括泵301、冷凝器302、加热器303和冷却管204。泵301用于为制冷剂的流动提供动力，冷凝器302使用冷却液对制冷剂进行冷却，加热器303可调节地对制冷剂进行加热，以精确调节制冷剂的温度，所述制冷剂进入冷却管204内，用于供限制环的控温部件202进行制冷，可以通过调节控温部件202中的冷却管204中制冷剂的温度来控制等离子体的温度。
本发明的另一个实施例，提供了一种使用温度可控的限制环200的刻蚀装置400，图4为使用了温度可控的限制环200的刻蚀装置400的剖视图，所述刻蚀装置包括：刻蚀腔401、气体喷嘴402、限制环限制部件403、限制环控温部件406、等离子体404。刻蚀过程发生在刻蚀腔401中，刻蚀气体从气体喷嘴402喷入，并在限制环403限定的空间内在电感线圈产生的电磁场的作用下发生电离并形成等离子体404，等离子体404向晶圆405运动进行刻蚀。本发明所提供的刻蚀装置与传统的刻蚀装置相比，其限制环由限制部件403和控温部件406两部分构成，限制部件403与传统刻蚀装置中的限制环构造相同，控温部件406为控温部件，它可以比较精确地调节并控制刻蚀气体即等离子体的温度。
众所周知，温度越高，等离子体的活跃程度越高，所以晶圆边缘的刻蚀速率可以通过调节等离子体的活跃程度来进行控制。通过限制环中的加热管203和冷却管204的作用，限制环可以对在感应电磁场的作用下发生电离而形成的等离子体进行加热或者冷却，从而调节并控制作为刻蚀气体的等离子体的活跃程度。由于限制环周围附近的温度对晶圆边缘的等离子体的影响最大，所以，可以通过调节限制环的温度，来控制限制环周围刻蚀气体的活跃程度，从而控制刻蚀气体对晶圆边缘的刻蚀速率，使其与晶圆中心区域的刻蚀气体对晶圆的刻蚀速率相一致，克服传统刻蚀装置所刻蚀的晶圆表面刻蚀不均一的问题。
可见，在本发明中，采用一种使用温度可控的限制环200的刻蚀装置300来提高晶圆刻蚀均匀性。在刻蚀过程中，通过调节限制环的温度，来精确调节并控制限制环周围以及晶圆极端边缘处的刻蚀气体的活跃程度，减小晶圆中心区域和边缘区域有气体分布和刻蚀环境的差异，进而使晶圆中心区域和晶圆边缘区域的刻蚀使速率更均一，提高晶圆表面的刻蚀均匀性，从而提高了半导体器件的良品率。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置，所述限制环包括：
限制部件，为圆环形，用于限制刻蚀气体流动范围；
控温部件，用于控制刻蚀气体的温度，
所述控温部件位于所述限制部件的外周，所述控温部件是一个温度控制环，所述控温部件包括用于加热的加热管和用于冷却的冷却管；
所述刻蚀装置提高晶圆刻蚀均匀性。
2.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述加热管由电热材料制成，加热功率为1000-5000瓦。
3.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述冷却管内还设置有可热交换的制冷剂，用于精确调节并控制控温部件的温度。
4.如权利要求3所述的刻蚀装置，其特征在于，所述制冷剂是水或者其他性能稳定的液体。
5.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述限制部件为悬置状态。
6.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述限制部件由绝缘材料制成。
7.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述限制部件由SiC制成。
8.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述限制部件由耐腐蚀的无金属污染的导体材料制成。
9.如权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述限制部件厚度为0.25-2英寸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1319247A (zh) * 1998-09-25 2001-10-24 兰姆研究公司 低污染、高密度等离子蚀刻腔体及其加工方法
CN101196750A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0590214A (ja) * 1991-09-30 1993-04-09 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 同軸型プラズマ処理装置
JP3341965B2 (ja) * 1995-10-19 2002-11-05 東京応化工業株式会社 縦型同軸プラズマ処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1319247A (zh) * 1998-09-25 2001-10-24 兰姆研究公司 低污染、高密度等离子蚀刻腔体及其加工方法
CN101196750A (zh) * 2006-12-07 2008-06-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室

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