CN103854944A - 刻蚀设备腔体的气体导入结构和气体导入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刻蚀设备腔体的气体导入结构，气体导入板的整个平面上设置有均匀分布的孔，在气体导入板和进气孔之间设置有气体挡板，该气体挡板的中间区域设置为无孔，周围区域设置有孔。本发明能避免在气体导入板的中央形成堆积物，从而能提高刻蚀的均匀性、降低堆积物脱落时造成背压报警和光刻胶烧焦等故障、以及降低清扫频率，还能提高气体流入腔体后分布的均匀性、从而能进一步提高刻蚀工艺的均匀性。本发明还公开了一种刻蚀设备腔体的气体导入方法。

Description

刻蚀设备腔体的气体导入结构和气体导入方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种刻蚀设备腔体的气体导入结构。本发明还涉及一种刻蚀设备腔体的气体导入方法。

背景技术

在半导体集成电路制造工艺中，需要多次采用刻蚀工艺对硅片进行刻蚀，如图1A所示，为现有刻蚀设备腔体的气体导入结构示意图，在刻蚀设备腔体101的上腔盖102的中央位置设置有进气孔103，在进气孔103的正下方设置有气体导入板104，所述进气孔103的中心和所述气体导入板104的中心对齐。气体导入板104固定在上腔盖102上，并在气体导入板104和上腔盖102之间形成一空间。

如图1B所示，是现有刻蚀设备腔体的气体导入板的俯视图，所述气体导入板104的中央区域104b没有开孔，在中央区域104b的外周的环形区域中设置有均匀排布的孔104a。在刻蚀设备腔体101的底部设置有硅片放置平台106，硅片107放置于硅片放置平台106上。所述气体导入板104的大小和硅片107的大小一致，进气孔103对准于硅片107的中央位置。

当需要流通气体对硅片107进行刻蚀时，气体从进气孔103流入，气体进入到所述气体导入板104上方后，气体分布到气体导入板104的四周并穿过气体导入板104四周的孔104a流入到腔体内部，并最后在硅片107表面形成一个比较均匀的气体分布，使刻蚀反应能在硅片107上均匀进行，提高刻蚀的均匀性。

刻蚀工艺一般需要用到腐蚀性的气体，如含氟的气体，利用含氟气体形成氟离子实现对硅片107上的膜层的刻蚀。气体导入板104一般要求选用耐腐蚀性的材料，如硅材料。

上述气体导入板104虽然能够实现气体均匀分配，使硅片107的刻蚀均匀性稳定，但是由于气体导入板104中央区域104b没有孔，该中央区域104b无气体流通，故经过较长时间的刻蚀工艺后，刻蚀工艺中产生的生成物容易堆积在气体导入板104的中央区域104b即形成堆积物105；而气体导入板104的外周的孔中由于有气体流通，在气体导入板104的外周形成的生成物会被流通的气体及时带走，所以在气体导入板104的外周不易形成堆积物。中央区域104b的堆积物105的增多会使中央区域104b的散热性变差后，从而会使硅片107中间区域的刻蚀速率加快，使硅片的刻蚀均匀性变差。堆积物105积累一定程度后需要及时清洗，这会增加清洗的频率。同时堆积物105未被及时清扫时，会掉落到硅片107的表面，会造成设备的背压报警以及使硅片107上的光刻胶烧焦，降低刻蚀成功率。

如果将气体导入板104的中央区域也设置孔，则气体在穿过气体导入板104时，由于进气孔103是位于上腔盖102的中央位置，故气体从进气孔103流入腔体后，气体在气体导入板104的中央区域的下方的流量大于气体导入板104的周围区域的流量，从而使到达硅片107表面的气体流量不均匀，使得硅片107中间区域的刻蚀速率要大于周围区域的刻蚀速率，故刻蚀的均匀性会变差，所以不能通过在气体导入板104的中央区域设置孔的方式来解决上述在气体导入板104的中央区域会形成堆积物105的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种刻蚀设备腔体的气体导入结构，能避免在气体导入板的中央形成堆积物，从而能提高刻蚀的均匀性、降低堆积物脱落时造成背压报警和光刻胶烧焦等故障、以及降低清扫频率，还能提高气体流入腔体后分布的均匀性、从而能进一步提高刻蚀工艺的均匀性。为此，本发明还提供一种刻蚀设备腔体的气体导入方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的刻蚀设备腔体的气体导入结构设置在刻蚀设备腔体的上腔盖上，进气孔设置在所述上腔盖的中央位置，所述气体导入结构包括：

气体挡板，设置在所述进气孔下方、且所述进气孔的中心和所述气体挡板的中心对齐，所述气体挡板分为中央圆形区域一和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一，所述气体挡板用于将从所述进气孔流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一中流向下方。

气体导入板，设置在所述气体挡板下方，所述气体导入板的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二，所述气体导入板用于将从所述气体挡板流出的气体经所述多个孔二分布后流向刻蚀设备腔体中。

进一步的改进是，所述刻蚀设备腔体设置有硅片放置平台，所述硅片放置平台位于所述气体导入板正下方，所述气体导入板流出的气体在所述硅片放置平台上方形成均匀分布。

进一步的改进是，所述气体挡板的材料为硅，石英，陶瓷。

进一步的改进是，所述气体导入板的材料为硅，石英，陶瓷。

进一步的改进是，所述孔一的直径大于所述孔二的直径，所述孔二的排列密度大于所述孔一的排列密度。

为解决上述技术问题，本发明提供的刻蚀设备腔体的气体导入方法包括如下步骤：

步骤一、气体从设置在刻蚀设备腔体的上腔盖的中央位置处的进气孔流入。

步骤二、从所述进气孔流出的气体穿过设置在所述进气孔下方的气体挡板，所述进气孔的中心和所述气体挡板的中心对齐，所述气体挡板分为中央圆形区域一和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一，所述气体挡板将从所述进气孔流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一中流向下方。

步骤三、从所述气体挡板流出的气体穿过设置在所述气体挡板下方的气体导入板，所述气体导入板的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二，所述气体导入板将从所述气体挡板流出的气体经所述多个孔二分布后流向刻蚀设备腔体中。

进一步的改进是，在所述刻蚀设备腔体设置有硅片放置平台，所述硅片放置平台位于所述气体导入板正下方，步骤三中所述气体导入板流出的气体在所述硅片放置平台上方形成均匀分布并对放置在所述硅片放置平台上的硅片进行刻蚀。

进一步的改进是，所述气体挡板的材料为硅，石英，陶瓷。

进一步的改进是，所述气体导入板的材料为硅，石英，陶瓷。

进一步的改进是，所述孔一的直径大于所述孔二的直径，所述孔二的排列密度大于所述孔一的排列密度。

本发明刻蚀设备腔体的气体导入结构通过在进气孔和气体导入板之间设置一个气体挡板，且将该气体挡板的中间区域设置为无孔，周围区域设置有孔，能使气体穿过气体挡板后形成一个较为均匀的分布，该较均匀的分布能使得气体导入板采用孔在整个平面均匀分布的结构，从而能够避免现有技术中采用中间区域为无孔区时在气体导入板的中间区域易形成生产物堆积的问题，从而也能消除堆积物带来的不利影响，如：能够降低堆积物的清扫频率，从而提高设备的使用率并能节约人力；能够消除堆积物所造成的中间区域的散热性差而造成的硅片的中间区域刻蚀速率变快的问题，从而能提高刻蚀的均匀型；从而消除堆积物脱落时造成背压报警和光刻胶烧焦等故障。

另外，本发明结构能够使气体经过两级分布，气体在穿过气体挡板时能形成一个初步的均匀分布，而在穿过气体导入板时能够形成一个较为精确的均匀分布，从而能提高气体流入腔体后分布的均匀性、从而能进一步提高刻蚀工艺的均匀性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:

图1A是现有刻蚀设备腔体的气体导入结构的剖面图；

图1B是现有刻蚀设备腔体的气体导入板的俯视图；

图2A是本发明实施例刻蚀设备腔体的气体导入结构的剖面图；

图2B是本发明实施例刻蚀设备腔体的气体挡板的俯视图；

图2C是本发明实施例刻蚀设备腔体的气体导入板的俯视图。

具体实施方式

如图2A所示，是本发明实施例刻蚀设备腔体1的气体导入结构的剖面图；在本发明实施例的刻蚀设备腔体1的上腔盖2的中央位置设置有进气孔3，所述气体导入结构包括：

气体挡板4，设置在所述进气孔3下方、且所述进气孔3的中心和所述气体挡板4的中心对齐。如图2B所示，是本发明实施例刻蚀设备腔体的气体挡板的俯视图；所述气体挡板4分为中央圆形区域一4b和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一4b的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一4a，所述气体挡板4用于将从所述进气孔3流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一4a中流向下方，并使气体形成一个较为初步的均匀分布，气体分布所述气体挡板4下方的箭头所示。

气体导入板5，设置在所述气体挡板4下方。如图2C所示，是本发明实施例刻蚀设备腔体的气体导入板的俯视图；所述气体导入板5的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二5a，所述气体导入板5用于将从所述气体挡板4流出的气体经所述多个孔二5a分布后流向刻蚀设备腔体1中。所述孔一4a的直径大于所述孔二5a的直径，所述孔二5a的排列密度大于所述孔一4a的排列密度，使气体穿过所述气体导入板5后具有更高的分布均匀性，气体分布所述气体导入板5下方的箭头所示。

所述刻蚀设备腔体1的底部设置有硅片放置平台6，硅片7放置在硅片放置平台6上，所述进气孔3和所述硅片7的中央区域对准，所述硅片放置平台6位于所述气体导入板5正下方，所述气体导入板5流出的气体在所述硅片放置平台6的硅片7上方形成均匀分布，进而能对硅片7形成均匀的刻蚀。

刻蚀工艺一般需要用到腐蚀性的气体，如含氟的气体，利用含氟气体形成氟离子实现对硅片7上的膜层的刻蚀。所述气体挡板4和所述气体导入板5一般要求选用耐腐蚀性的材料，如硅，石英，陶瓷等；其中选择陶瓷材料又要好于硅或石英，因为陶瓷材料基本和刻蚀气体不发生反应，不易损耗；如果选择硅和石英材料的话，就属于易耗品，需要定期更换。

参考如图2A所示，本发明实施例刻蚀设备腔体的气体导入方法包括如下步骤：

步骤一、气体从设置在刻蚀设备腔体1的上腔盖2的中央位置处的进气孔3流入。

步骤二、从所述进气孔3流出的气体穿过设置在所述进气孔3下方的气体挡板4，所述进气孔3的中心和所述气体挡板4的中心对齐，所述气体挡板4分为中央圆形区域一4b和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一4b的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一4a，所述气体挡板4将从所述进气孔3流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一4a中流向下方。

步骤三、从所述气体挡板4流出的气体穿过设置在所述气体挡板4下方的气体导入板5，所述气体导入板5的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二5a，所述气体导入板5将从所述气体挡板4流出的气体经所述多个孔二5a分布后流向刻蚀设备腔体1中。所述气体导入板5流出的气体在所述硅片放置平台6上方形成均匀分布并对放置在所述硅片放置平台6上的硅片7进行刻蚀。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种刻蚀设备腔体的气体导入结构，气体导入结构设置在刻蚀设备腔体的上腔盖上，进气孔设置在所述上腔盖的中央位置，其特征在于，所述气体导入结构包括：

气体挡板，设置在所述进气孔下方、且所述进气孔的中心和所述气体挡板的中心对齐，所述气体挡板分为中央圆形区域一和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一，所述气体挡板用于将从所述进气孔流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一中流向下方；

气体导入板，设置在所述气体挡板下方，所述气体导入板的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二，所述气体导入板用于将从所述气体挡板流出的气体经所述多个孔二分布后流向刻蚀设备腔体中。

2.如权利要求1所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述刻蚀设备腔体设置有硅片放置平台，所述硅片放置平台位于所述气体导入板正下方，所述气体导入板流出的气体在所述硅片放置平台上方形成均匀分布。

3.如权利要求1所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述气体挡板的材料为硅，石英，陶瓷。

4.如权利要求1所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述气体导入板的材料为硅，石英，陶瓷。

5.如权利要求1所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述孔一的直径大于所述孔二的直径，所述孔二的排列密度大于所述孔一的排列密度。

6.一种刻蚀设备腔体的气体导入方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、气体从设置在刻蚀设备腔体的上腔盖的中央位置处的进气孔流入；

步骤二、从所述进气孔流出的气体穿过设置在所述进气孔下方的气体挡板，所述进气孔的中心和所述气体挡板的中心对齐，所述气体挡板分为中央圆形区域一和外周环形区域二，所述中央圆形区域不开孔，所述外周环形区域二环绕在所述中央圆形区域一的外部、且所述外周环形区域二中均匀设置有多个孔一，所述气体挡板将从所述进气孔流入的气体从所述外周环形区域二的所述孔一中流向下方；

步骤三、从所述气体挡板流出的气体穿过设置在所述气体挡板下方的气体导入板，所述气体导入板的整个平面上设置有均匀分布的多个孔二，所述气体导入板将从所述气体挡板流出的气体经所述多个孔二分布后流向刻蚀设备腔体中。

7.如权利要求6所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：在所述刻蚀设备腔体设置有硅片放置平台，所述硅片放置平台位于所述气体导入板正下方，步骤三中所述气体导入板流出的气体在所述硅片放置平台上方形成均匀分布并对放置在所述硅片放置平台上的硅片进行刻蚀。

8.如权利要求6所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述气体挡板的材料为硅，石英，陶瓷。

9.如权利要求6所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述气体导入板的材料为硅，石英，陶瓷。

10.如权利要求6所述的刻蚀设备腔体的气体导入结构，其特征在于：所述孔一的直径大于所述孔二的直径，所述孔二的排列密度大于所述孔一的排列密度。

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