CN103474320B

CN103474320B - 等离子蚀刻装置

Info

Publication number: CN103474320B
Application number: CN201210184024.8A
Authority: CN
Inventors: 陈逸男; 徐文吉; 叶绍文; 刘献文
Original assignee: Nanya Technology Corp
Current assignee: Nanya Technology Corp
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-06-06
Also published as: CN103474320A

Abstract

本发明提供一种等离子蚀刻装置，其包括一处理室、一气体注射器、多个导管以及至少一气体供应系统。气体注射器设置于处理室的顶面。导管面对气体注射器并设置于处理室的底面。气体供应系统耦接于每一导管，其中气体供应系统通过导管供应加工气体至处理室，以增加蚀刻均匀性。本发明的等离子蚀刻装置于处理室底面增加设置多个导管，并通过导管提供加工气体，以维持半导体晶圆边缘的等离子的理想状态，达到一致的蚀刻均匀性。

Description

等离子蚀刻装置

技术领域

本发明涉及一种等离子蚀刻装置，特别涉及一种可增加蚀刻均匀性的等离子蚀刻装置。

背景技术

在半导体工艺（制程）应用上，经常针对半导体晶圆进行等离子蚀刻的处理。影响等离子蚀刻品质的重要因素之一即加工气体供应的参数，例如：加工气体的浓度、加工气体的供给速度或是加工气体的种类。举例而言，通过保持加工气体中的分子于两电极间保持一定的浓度，该加工气体的分子对半导体晶圆表面的任一位置所进行等离子蚀刻的效果将可以维持。

然而，在对半导体晶圆进行蚀刻时，半导体晶圆的边缘的加工气体的浓度通常不同于半导体晶圆中央加工气体的浓度，进而使得两个区域的等离子蚀刻的效果不均。由于蚀刻效率是影响产品产量率的关键因素之一，因此如何有效维持蚀刻效率的一致性即成为本发明在此欲解决的一重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种可增加蚀刻均匀性的等离子蚀刻装置。

为达到上述目的，本发明提供一种等离子蚀刻装置，包括一处理室、一气体注射器、多个导管以及至少一气体供应系统。气体注射器设置于处理室的顶面。导管面对气体注射器并设置于处理室的底面。气体供应系统耦接于每一导管，其中气体供应系统通过导管供应加工气体至处理室。

具体而言，一加工区域限定于气体注射器与导管之间，加工区域同时接收来自气体注射器与导管所供应的加工气体，其中气体注射器所供应的加工气体相同或不同于导管所供应的加工气体。

在一实施例中，等离子蚀刻装置包括一第一导管以及一第二导管，其中第一导管与第二导管皆为螺旋状，且第一导管围绕第二导管的外侧。另一方面，第一导管以及第二导管分别包括多个开孔，使得来自气体供应系统的加工气体经由开孔进入处理室内部。

在上述实施例中，气体供应系统是个别且独立地对每一导管供应加工气体，且每一导管供应相同的加工气体至处理室，然而并不限至于此。在另一实施例中，气体供应系统是个别且独立地对每一导管供应加工气体，且每一导管供应不同的加工气体至处理室

为了实施不同的蚀刻反应，等离子蚀刻装置可包括多个气体供应系统，分别供应不同的加工气体，其中每一导管至少耦接于气体供应系统之一。

本发明的等离子蚀刻装置于处理室底面增加设置多个导管，并通过导管提供加工气体，以维持半导体晶圆边缘的等离子的理想状态，达到一致的蚀刻均匀性。

附图说明

图1显示本发明的优选实施例的等离子蚀刻装置的示意图；

图2显示本发明的优选实施例的承载座的示意图；

图3显示本发明的优选实施例的部分元件的示意图；

图4显示本发明的另一实施例的等离子蚀刻装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、1’～等离子蚀刻装置；

10～处理室；

11～侧壁；

15～顶面；

17～底面；

20～气体注射器；

21～管道；

30～承载座；

31～第一导管；

310～开孔；

311～进气口；

33～第二导管；

330～开孔；

311～进气口；

35～柱体；

37～本体；

39～承载盘；

40、42、44～气体供应系统；

41、43～气体通道；

50～控制器；

60～排除通道；

100～加工区域；

W～半导体晶圆。

具体实施方式

现配合附图来说明优选实施例。

请参阅图1，本发明的较佳实施例的等离子蚀刻装置1包括一处理室10、一气体注射器20、一承载座30、一气体供应系统40、一控制器50以及一排除通道60。

处理室10包括一侧壁11、一顶面15以及一底面17。侧壁11、顶面15以及底面17共同限定出一空间于处理室10内部。气体注射器20设置于处理室10的顶面15，来自管道21的加工气体可通过气体注射器20布满处理室10当中。

请参阅图2，图2显示承载座30的示意图，其中为方便说明，本体37以及承载盘39的部分结构省略绘制。承载座30包括一第一导管31、一第二导管33、多个柱体35、一本体37以及一承载盘39。第一导管31以及第二导管33以及柱体35位于本体37内部，其中柱体35设置于底面17上，且第一导管31以及第二导管33通过柱体35设置于底面17上。如图1所示，一加工区域100限定于气体注射器20与第一导管31以及第二导管33之间，其中待加工的半导体晶圆W设置于承载座30的承载盘39（图2）的上方并面对加工区域100。

继续参照图2，为使第一导管31以及第二导管33所供应的气体均匀的分布于加工区域100内，第一导管31以及第二导管33，举例而言，具有围绕于加工区域100的中心的螺旋状的结构。在另一未图示的实施例中，第一导管以及第二导管具有矩形的结构或任何形状的结构。另外，第二导管33较靠近加工区域100的中心，第一导管31围绕第二导管33。在另一未图示的实施例中，承载座包括三个以上的导管，三个导管以加工区域100的中心同心地设置于本体37的内部。或者，多个导管依序沿一圆形的圆周，围绕该加工区域100的中心。导管的排列型态并不限于上述实施方式，可依照需求加以改变。

请同时参照图2、图3，其中图3显示第一导管31以及第二导管33的俯视图，其中第一导管31以及第二导管33连接于气体供应系统40。第一导管31包括一进气口311以及多个开孔310，其中进气口311通过气体通道41连结于气体供应系统40。第二导管33包括一进气口331以及多个开孔330，其中进气口331通过气体通道43连结于气体供应系统40。气体供应系统40是个别且独立地对第一导管31以及第二导管33供应加工气体。在此实施例中，气体供应系统40供应单一加工气体至第一导管31以及第二导管33，来自气体供应系统40的加工气体经由开孔310以及330进入处理室10。在另一实施例中，气体供应系统40供应不同的加工气体至第一导管31以及第二导管33，不同的加工气体经由开孔310以及330进入处理室10内部，并于其中相互混合。

请再次参照图1。控制器50耦接于气体供应系统40并配置为用于分别调整、控制或监控第一导管31以及第二导管33中加工气体的供应。举例而言，控制器50调整气体供应系统40供应至第一导管31以及第二导管33的加工气体的流速、浓度或是种类（当气体供应系统40供应多种不同的加工气体时）。在一实施例中，控制器50可共同连结于气体注射器20而配置为用于调整、控制或监控气体注射器20中加工气体的供应。

排除通道60形成于处理室10的底面17，并连结于真空泵（图1未示）。排除通道60调整处理室10的压力，使半导体晶圆W在既定的环境下进行等离子蚀刻。

等离子蚀刻装置1还包括一位于加工区域100上方的上电极、以及一位于加工区域下方的下电极，上、下电极分别连结于交流射频电源，以激发来自气体注射器20、第一导管31以及第二导管33的加工气体，使等离子中的离子撞击半导体晶圆W的表面，完成等离子蚀刻的工艺。

请图4，图4显示本发明的另一实施例的等离子蚀刻装置1’的示意图。在此实施例中，与等离子蚀刻装置1相同的元件将施予相同的标号，且其特征将不再说明。等离子蚀刻装置1’与等离子蚀刻装置1不同的地方在于，等离子蚀刻装置1’还包括多个分别供应不同的加工气体的气体供应系统40、42、44，其中第一导管31与第二导管33至少耦接于气体供应系统40、42、44之一。举例而言，第一导管31连结气体供应系统40、42，而第二导管33连结气体供应系统40、44。由于每一气体供应系统40、42、44供应不同的加工气体，因此第一导管31与第二导管33将提供不同的混合加工气体至处理室10内部，由此进一步控制等离子浓度，提升半导体晶圆的加工品质。

由于本发明的等离子蚀刻装置在加工区域的上、下两侧皆供应有加工气体，因此可进一步对处理室内部的加工气体进行调控，进而提高等离子浓度的均匀性，增加半导体晶圆边缘的蚀刻均匀性。

虽然本发明已以优选实施例揭露于上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作许多更动与变化，因此本发明的保护范围当视随附权利要求书界定的范围为准。

Claims

1.一种等离子蚀刻装置，包括：

一处理室；

一气体注射器，设置于该处理室的顶面；

多个导管，面对该气体注射器，设置于该处理室的底面；以及

至少一气体供应系统，耦接于所述导管，其中该气体供应系统通过所述导管供应加工气体至该处理室，其中所述导管包括一第一导管以及一第二导管，该第一导管围绕该第二导管。

2.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中该第一导管为螺旋状。

3.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中该第二导管为螺旋状。

4.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中所述导管分别包括多个开孔，来自该气体供应系统的加工气体经由所述开孔进入该处理室的内部。

5.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中该气体供应系统个别且独立地对每一所述导管供应加工气体，且每一所述导管供应相同的加工气体至该处理室。

6.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中该气体供应系统个别且独立地对每一所述导管供应加工气体，且每一所述导管供应不同的加工气体至该处理室。

7.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，所述至少一气体供应系统包括多个分别供应不同的加工气体的气体供应系统，其中每一所述导管至少耦接于所述气体供应系统之一。

8.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中一加工区域限定于该气体注射器与所述导管之间，该加工区域同时接收来自该气体注射器与所述导管所供应的加工气体。

9.如权利要求1所述的等离子蚀刻装置，其中该气体注射器所供应的加工气体不同于所述导管所供应的加工气体。