CN105529283B - 晶圆的双面气相刻蚀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工和制造领域。本发明提供了一种晶圆的双面气相刻蚀装置，该刻蚀装置设置有刻蚀腔并由供气系统向腔内输运刻蚀所需气体，该刻蚀装置包括晶圆基座、腔体进气孔和排放口，其中：晶圆基座朝向晶圆的面开设有出气孔，晶圆基座内通有基座进气孔，当需要对晶圆进行双面刻蚀或需要对晶圆的其中一面进行保护时，基座进气孔向晶圆基座内通入气体，基座进气孔通入的气体经由出气孔发散至晶圆朝向晶圆基座的面；腔体进气孔向晶圆背向晶圆基座的面喷气，腔体进气孔和基座进气孔分别与供气系统相连通并由供气系统供气，腔内气体由排放口排出；供气系统的通断是可控的。

Description

晶圆的双面气相刻蚀装置

技术领域

本发明涉及半导体加工和制造领域，更具体地说，涉及到一种半导体加工工艺中所使用的气相刻蚀装置。

背景技术

晶圆是指半导体集成电路制作所使用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称晶圆，行业中也常有其他叫法，如晶片、基板或基片等。一般晶圆是以单晶硅作为基材，其中可加入硼、磷、砷或锑等添加物。在制作集成电路的过程中，会对晶圆进行一系列的处理，这其中就包括晶圆的刻蚀。在现有的几种对晶圆进行刻蚀方法中，气相刻蚀独具特点，得到了广泛的应用。

气相刻蚀，顾名思义地，需要将晶圆放入刻蚀环境，具体地说，就是相应刻蚀装置的刻蚀腔，然后向刻蚀腔内通入工艺气体，按照需求对晶圆的表面进行刻蚀并最终形成所需要的晶圆形貌。在传统的刻蚀工艺中，包括刻蚀装置，对晶圆进行刻蚀时只能对晶圆的一面进行刻蚀，通常为晶圆的正面；而晶圆的背面与晶圆固持件的支撑面相抵，一般不会与工艺气体接触并反应。

然而，随着集成电路制造行业的近半个世纪的发展，人们对气相刻蚀工艺提出了新的诉求：1、新的气相刻蚀工艺需要对晶圆的正、反两面都能有所兼顾，达到双面刻蚀的效果；2、单面刻蚀时，对不需要刻蚀的另一面提供有力的保护，防止其被工艺气体误伤。上述两点符合科学发展的一般性规律，即用更少的资源完成更多的效能；同时，也符合工艺要求始终趋向于严格的规律。

面对新的挑战，传统的气相刻蚀工艺以及配套的刻蚀装置已明显捉襟见肘，难以应对：晶圆的背面不通工艺气体，导致刻蚀工艺中始终只能对晶圆的其中一面进行刻蚀处理，如果要对另一面进行刻蚀，还需在刻蚀过程中增加晶圆的翻转动作；而保护晶圆另一面所采用的手段，通常是在晶圆的非刻蚀面涂敷保护层，刻蚀结束后还需将保护层除去。

从企业的角度讲，提高效率、控制成本的意义毋庸赘言。上述现有技术所能给出的解决方案效率低、不经济，在日新月异的半导体技术革新中被淘汰不过是时间问题。

发明内容

本发明的目的即在于解决上述现有技术中存在的技术问题，以满足新形势下半导体行业对气相刻蚀所提出的更高技术要求。本发明的发明人及申请人依据多年的相关经验，悉心观察并研究之，提出了一种新的气相刻蚀装置，能够使晶圆的正反两面均与气体相接触，根据工艺要求的不同，选择双面刻蚀或在单面刻蚀中对晶圆的非刻蚀面进行气体保护。

本发明的技术方案可归纳为如下技术内容：

一种晶圆的双面气相刻蚀装置，设置有刻蚀腔并由供气系统向腔内输运刻蚀所需气体，所述刻蚀装置还包括晶圆基座、腔体进气孔和排放口，其中：

所述晶圆基座朝向晶圆的面开设有出气孔，所述晶圆基座内设置有基座进气孔，当需要对晶圆进行双面刻蚀或需要对晶圆的其中一面进行保护时，所述基座进气孔向所述晶圆基座内通入气体，所述基座进气孔通入的气体经由所述出气孔发散至晶圆朝向所述晶圆基座的表面；

所述腔体进气孔向晶圆背向所述晶圆基座的表面喷气，所述腔体进气孔和所述基座进气孔分别与所述供气系统相连通并由供气系统供气，通过所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔通入的气体在所述刻蚀腔内形成气流，并由所述排放口排出；

所述供气系统向所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔供气时，所述供气系统的通断是可控的。

优选地，所述晶圆基座的边缘设置有卡位针，所述卡位针至少有两个，所述卡位针上开有凹槽以嵌入并固持晶圆。

进一步地，所述卡位针沿着晶圆的径向平移以卡紧或松开晶圆；所述卡位针沿着晶圆的轴向平移以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距。

进一步地，所述晶圆基座上设置有活动立柱，所述卡位针卡紧晶圆后，所述活动立柱上升或下降以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距。

优选地，所述晶圆基座与晶圆的垂直间距控制在0mm-50mm。

优选地，所述卡位针穿过一分气罩，所述分气罩卡在所述凹槽的一端并配合所述凹槽的另一端夹持晶圆，所述分气罩沿着晶圆轴向平移的运动轨迹与所述卡位针沿着晶圆轴向平移的运动轨迹相同。

优选地，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座表面，所述出气孔在该晶圆基座边缘位置处的分布密度大于所述出气孔在该晶圆基座中心位置处的分布密度。

优选地，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座的表面，且位于所述晶圆基座边缘位置处的出气孔的孔径为位于所述晶圆基座中心位置处的出气孔的孔径的1.2-1.8倍。

优选地，所述刻蚀腔和/或晶圆基座内设置有气体均匀分布装置，向晶圆方向运动的气体在接触晶圆表面之前首先通过所述气体均匀分布装置，再由所述气体均匀分布装置平面地、均匀地发散至晶圆表面。

可选地，所述气体均匀分布装置为匀气板或散射喷嘴。

进一步地，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内通入保护气体；或者所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内不通气。

进一步地，对晶圆进行双面刻蚀时，所述腔体进气孔和所述基座进气孔均通入刻蚀气体。

进一步地，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内不通气，所述基座进气孔内通入刻蚀气体，所述排放口设置在所述刻蚀腔的竖直位置上远离所述晶圆基座的一侧。

本发明所提供的气相刻蚀装置能够满足双面刻蚀的工艺要求，并很好地在单面刻蚀过程中对晶圆的非刻蚀面进行了保全，对解决现有技术存在的技术问题作出了突出的贡献，提高了生产加工工艺的效率，为企业省下了大笔成本。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；

图3是本发明第二实施例中所使用的晶圆基座朝向晶圆的面上出气孔的布局图；

图4是根据本发明第三实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；

图5是本发明第三实施例中所使用的晶圆基座朝向晶圆的面上出气孔的布局图；

图6是根据本发明第四实施例的双面气相刻蚀装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清晰、明确地理解本发明的设计思路及发明意图，申请人特准备了如下多个翔实的具体实施例加以阐述和说明，敬请结合附图知会：

图1是本发明的第一实施例，其中介绍了一种气相刻蚀装置，该刻蚀装置具有一刻蚀腔101，以提供刻蚀过程的工艺环境和场所，并由供气系统提供刻蚀过程中所需的工艺气体。该刻蚀装置还包括腔体进气管102、晶圆基座103以及排放口104，腔体进气管102为气体由供气系统进入刻蚀腔101的腔体进气孔。图中展示使用该装置进行单面蚀刻，更进一步地说，是对晶圆103的正面进行气相刻蚀的情形。

该刻蚀装置的晶圆基座103固定在刻蚀腔101的底部，晶圆基座103内部通有一根基座进气管106，该基座进气管106即为气体经由供气系统进入晶圆基座103的基座进气孔。该晶圆基座103朝向晶圆105的面，也即图中晶圆基座103的顶面开设有若干出气孔，当需要由晶圆基座103向晶圆105的底面喷气时，气体会由供气系统输运至基座进气管106并进入晶圆基座103的内部。另外，晶圆基座103能够固持晶圆105，具体的固持方式可以采用卡槽或晶圆夹等方式，使晶圆105紧贴晶圆基座103的顶面，不发生漂移或颤动。该实施例中的晶圆基座103本身不能够上下升降，放置在其上的晶圆105在刻蚀过程中通常也是不会随便移动或改变位置的。

由于是单面刻蚀，而且是仅针对晶圆105的正面进行刻蚀，可以按常规的刻蚀方法，经晶圆105固持于晶圆基座103上，并按照正常的放置方法，使晶圆105的正面朝上，背面朝下地放置在晶圆基座103上。之后，控制供气系统向腔体进气管102内通入刻蚀气体108，更具体地说，是酒精和HF的混合气体，对晶圆105的正面进行刻蚀。至于晶圆105的背面，因为不需要刻蚀，所以也无需通入刻蚀气体108。另外，晶圆105固持于晶圆基座103时会通常会由晶圆基座103上的固持装置固定，且与晶圆基座103紧贴在一起，也就是说晶圆基座103与晶圆105之间的垂直间距是0mm，所以通常是不用担心刻蚀气体108会误伤晶圆105的背面的。但是出于保险起见，图1中所示的单面刻蚀过程中还是向晶圆105的背面通入了保护气体109，更具体地说是氮气。保护气体109同样由供气系统提供，并通过基座进气管106通入到晶圆基座103内，最终通过出气孔打至晶圆105的背面。

进一步地，出于对刻蚀速率更好的控制，该刻蚀装置在晶圆基座103内安装了温度控制器107，对晶圆基座103表面的温度进行调控，进而控制晶圆105的温度，起到调节刻蚀速率的作用。

为了使腔体进气管102喷出的刻蚀气体108能够更均匀地、以一种平面的形式与晶圆105接触，而不是像集束式地仅作用于晶圆105上的某一点或某一小的圆形区域，在刻蚀腔101的顶部、腔体进气管102的末端加装了一套气体均匀分布装置，更具体地说是一块匀气板110。该匀气板110上开有若干个细小的孔，当腔体进气管102喷出的刻蚀气体108抵达匀气板110后，由于匀气板110上的孔比较小，气体一次性的全部通过孔排出，因此会有一个向周围扩散的过程，最终平面式的从整个匀气板110上各处的小孔较均匀地排出并流向晶圆105的正面。

上述匀气板110也可以同时安装在晶圆基座103内、基座进气管106之后并起相同的作用，不过本实施例中没有加入这一设计，而是通过保护气体109自身的扩散作用以及持续地充入保护气体109的方式来促使保护气体109通过出气孔与晶圆105背面接触的。

而该装置的供气系统上配置有开关阀和气体流量控制器，能够控制气体的通断，并调节流向腔体进气管102或基座进气管106内的气体流量。在刻蚀腔101的下方开设有两个排放口104，图1中可以看到，排放口104在竖直位置上位于刻蚀腔101的靠近晶圆基座103的一侧，这主要是出于气流流向的考虑。图1中的直线箭头标出了气体流动的方向。为了使反应更加充分、高效，通常会在排放口外接抽气泵进行抽气，使刻蚀腔101内的气体较快的流动、更新并反应。图中并未对前述的开关阀、气体流量控制器以及抽气泵进行标示，因为本领域技术人员对这些器件本身及其常规使用方法应当是比较熟悉的。

下面将介绍图2及图3所示的本发明第二实施例的具体结构及特征。该图主要展示了第二实施例中的刻蚀装置在单面刻蚀过程中，尤其是对晶圆的正面进行刻蚀且背面通有保护气体时的具体情形。

第二实施例中的刻蚀装置同样具有一刻蚀腔201，并由供气系统提供刻蚀过程中所需要的气体。刻蚀装置还包括作为腔体进气孔的腔体进气管202、晶圆基座203以及排放口204。

该实施例中的晶圆基座203同样通有作为基座进气孔的基座进气管206，且在晶圆基座203正对晶圆205的面开有若干出气孔213。进一步地，该实施例中的晶圆基座203内并没有设置温度控制器，这是由于该实施例中刻蚀速率并没有作为关注的重点，即使取消掉温度控制器最终还是能够实现刻蚀晶圆205的目的，只是刻蚀速率会受到影响。还有，晶圆基座203是固定在刻蚀腔201的底部的，通常不会发生移动。

所不同的是，该晶圆基座203在边缘处设置有两个卡位针212，两个卡位针212在晶圆205的一条直径上。当然，卡位针212的个数还可以更多，排布方式也比较多样，比如，可以是三个卡位针212以120°角分别分布于晶圆基座203的边缘。

卡位针212与传动等机械装置相连，例如可以是传动马达，能够在一定范围内沿着晶圆205的径向、也即晶圆基座203的径向水平移动；同时，还能够沿着晶圆205的轴向、也即晶圆基座203的轴向上下平移。当两个卡位针212同时向晶圆205的中心水平移动时，卡位针212将抵住晶圆205，起到夹紧晶圆205的作用；相反的，当两个卡位针212背离晶圆205的中心水平移动时，卡位针212自然地会松开晶圆205。而通过调节传动马达，控制卡位针212沿着晶圆205的轴向上升或下降，则可以调节晶圆205与晶圆基座203之间的垂直间距，达到抬起或放下晶圆205的目的。

晶圆205的中心和晶圆基座203的中心应当是对齐的，所以晶圆205和晶圆基座203之间的垂直间距即晶圆205的中心与晶圆基座203的中心之间的距离。该垂直间距的可选范围为0-50mm。在刻蚀过程中，无论是单面刻蚀还是双面刻蚀，将晶圆205抬起使其与晶圆基座203之间存在一定距离是有好处的，这样可以使通过基座进气管206进入晶圆基座203并由出气孔213喷出的气体在接触到晶圆205后能够向晶圆205周围运动，并与由腔体进气管202通入的气体汇合形成刻蚀腔201内的气流一起由排放口204排出。流动的气流能够使新鲜的刻蚀气体208和保护气体209充分地接触晶圆205，持续的刻蚀或保护晶圆205的相应的表面。当然，该垂直间距也不是越高越好：垂直间距过高有可能导致由晶圆基座203表面发散出的气体难以甚至无法抵达晶圆205的背面，从而失去了保护晶圆203的作用和意义。

卡位针212的内侧设置有一个凹槽207用于嵌入并固持晶圆205。该凹槽207有点类似一个直立的订书针的形状，其宽度(从上到下)略微的大于晶圆205的厚度为宜，图2中为了表示清楚，在实际大小的基础上有所夸张。当晶圆205被卡位针212所夹持并卡在凹槽207时，晶圆205的位置即会被较好的固定，刻蚀过程中正面和背面均通气，不会发生漂移，通常也不会剧烈地颤动。

该实施例中的刻蚀装置，不仅在刻蚀腔201的顶部、腔体进气管202的末端设置了气体均匀分布装置，即匀气板210，同时也在晶圆基座203的内部、基座进气管206的末端设置了匀气板211，以使气体均匀地、平面地喷至晶圆205的表面。其工作原理在介绍图1时已有所阐释，在此不再赘述。

图2主要展示的是该装置在对晶圆205的正面进行刻蚀时，同时晶圆205的背面通保护气体209保护晶圆205的情形。其具体过程为供气系统分别向腔体进气管202和基座进气管206内通入刻蚀气体208和保护气体209，所述的刻蚀气体208为酒精和HF，所述的保护气体209为He。腔体进气管202和基座进气管206喷出的气体分别通过匀气板210和匀气板211的扩散，打至晶圆205的正、反两面，然后沿着晶圆205的径向向外运动，形成气流并最终由排气口204逸出。图2中的直线箭头标明了气流运动的形式及方向。另外，本实施例的供气系统同样接有开关阀和气体流量控制器，对刻蚀腔201内的气体流量进行控制。而设置于晶圆基座203竖直方向近端、刻蚀腔201下方的排放口204后面并没有使用抽气泵进行抽气，而是利用刻蚀腔201内自然形成的气流和内压来排出气体的。当然，这种方式相比于直接抽气刻蚀的速率会有所减慢，但时间足够的情况下同样能够达到刻蚀目的。

图3给出了第二实施例中晶圆基座203的俯视图。图中看到的面也即晶圆基座203朝向晶圆205的面，晶圆基座203在这一面开设了许多出气孔213，以使经由基座进气管206通入晶圆基座203内、并由匀气板211扩散后的保护气体209能够抵达晶圆205的背面，起到保护晶圆205的作用。图中可以看到，该晶圆基座203大约开有80个左右的出气孔213，且位于晶圆基座203中心区域内的出气孔213偏小，孔径约在0.5mm(图3中有所放大)；而中心区域以外的出气孔213略大于中心区域的出气孔213，孔径约在0.75mm(图3中有所放大)，孔径为中心区域的1.5倍。这种大小不一的设计的原因是为了保证打至晶圆205背面的保护气体209的均匀性，因为由晶圆基座203边缘打出的保护气体209由于靠近排放口204，容易较快的流逝而造成晶圆基座203边缘的保护气体209不足；而中心区域的保护气体209相对会比较充足，对晶圆205背面所产生的气压也会相对较大，所以应该让晶圆基座203中心区域的出气孔213小于中心区域以外的出气孔，这样有利于对晶圆205的背面形成均匀的保护气体209。

图4是本发明第三实施例的结构示意图。该实施例中的刻蚀装置与第二实施例基本相同，同样具有刻蚀腔301，并包括了腔体进气管302、晶圆基座303以及排放口304。在晶圆基座303中同样通有基座进气管306，晶圆基座303的顶面开有若干出气孔313用以向晶圆305喷气。晶圆基座303内还设置有气体均匀分布装置，更具体的说，是一种散射喷嘴310。该散射喷嘴310是由多个小喷头阵列排布于一块平板上共同构成的，且每个小喷头具有一定的发散作用，能够使喷射出去的气体/液体的表面积相比于喷头自身的面积成倍的扩张。由于小喷头数目较多且扩张后气体/液体的面积基本互补，相当于将若干个小面积拼成了一个平面。使用这种散射喷嘴310，有利于将由基座进气管306内通入的气体通过散射喷嘴310以平面地、均匀地方式喷出并打至晶圆305的背面，其效果和作用与第二实施例中的匀气板211基本是相同的。该散射喷嘴310也可以在腔体进气管302的末端加装一个，不过本实施例中没有安装。

另外，本实施例中的晶圆基座303为了调节与晶圆305之间的垂直间距，除设计有带有凹槽307的卡位针312以外，另外追加了活动立柱的设计，更具体地说，是在晶圆基座303的底部安装了两个波纹管314。这样，通过波纹管314的伸展或收缩，就可以抬高或降低晶圆基座303，进而缩短或扩大晶圆基座303与晶圆305之间的垂直间距。如果采用这种带波纹管314的设计，那么卡位针312就无需具有沿着晶圆305的轴向平移的自由度了，其调节晶圆305与晶圆基座303之间的垂直间距的作用由波纹管314取代，这样可以简化传动等机械装置的设计难度。

在图4中具体展示了用本实施例中的刻蚀装置进行单面刻蚀，具体的说是通过基座进气管306对晶圆305的背面进行刻蚀的工艺过程。此时，供气系统向基座进气管306内通入的是刻蚀气体309，而向腔体进气管308内通入的是保护气体308。由于主要是对晶圆305的背面进行刻蚀，所以喷向晶圆305背面的刻蚀气体309的量通常会大于喷向晶圆305正面的保护气体的量，即晶圆305背面的气压会高于正面的，所以气流方向会自下而上的运动，如图中直线箭头所标示的。此时如果继续采用第一或第二实施例中的设计，将排气口304设置在刻蚀腔301的下方是不合理的。而且，当晶圆305和晶圆基座303之间的间距比较大的情况下，有可能使部分刻蚀气体309并没有接触到晶圆305的背面就直接由排放口304逸出或被抽走。为此，本实施例将排气口304设置在了刻蚀腔301的上方，也即在刻蚀腔301的竖直方向上远离晶圆基座303的一侧。还有，腔体进气管302内也可完全不通气，也即不通过保护气体308去保护晶圆305的正面。那么这时就有必要采用传统的方法，在晶圆正面涂保护层予以保护，待背面刻蚀工艺完成后再将保护层除去。

图5展示了第三实施例中所使用的晶圆基座303的俯视图，可以看到晶圆基座303的顶面开设有许多出气孔313，这些出气孔313排在若干个同心圆上，一圈一圈的呈环形波纹状扩散开来。这些出气孔313的大小相同，均在0.5mm左右，且每一圈圆环之间径向间距约10mm。所不同的是，位于中心区域的出气孔313的分布的较稀疏，出气孔313的数目较少，即中心区域出气孔313的分布密度较小；而越往边缘区域，气孔313的分布密度也愈大。这样做的目的与第二实施例中采用不同孔径的出气孔213的目的是相同的，都是为了保证喷向晶圆305的气体能够更加均匀，只不过方式有所不同。

图6是本发明的第四实施例。该实施例相对来讲，是对前面所有实施例的一个综合，并有额外增加的设计，考虑到的因素也最全面。具体来讲，本实施例中的刻蚀装置具有一个刻蚀腔401,刻蚀腔401提供刻蚀所需的工艺环境和场所，并由供气系统提供刻蚀所需的工艺气体。该刻蚀装置还包括作为腔体进气孔的腔体进气管402、用于承载并固定晶圆405的晶圆基座403以及用于排出气体的排放口404。

在晶圆基座403朝向晶圆405的面上，开设有许多出气孔。同时，在晶圆基座403的内部通有一根作为基座进气口的基座进气管406。晶圆基座403的内部还安装有一个温度控制器413对晶圆基座403表面的温度进行调节和控制，以及一个安装在基座进气管406后方的散射喷嘴411，以使由基座进气管406通入的气体通过散射喷嘴411更均匀地、平面式地穿过晶圆基座403顶面的出气孔，抵达晶圆405的背面。散射喷嘴410在刻蚀腔401的顶部、腔体进气管402的下方也有所应用。

另外地，在晶圆基座403的边缘位置设置有两根卡位针412，该卡位针412在朝向晶圆405的一侧开有凹槽407。与两根卡位针412配套的，设计了一个可供卡位针412穿过的分气罩415。该分气罩415具有顶面和侧壁，顶面为一个圆环面，而侧壁为一圆柱面。在分气罩415的顶面，其内圆的大小与晶圆405的大小相宜，且略小于晶圆405，这样晶圆405就可以放置在其上。且分气罩415的顶面开有两个小圆洞，供卡位针412穿过。固定晶圆405时，卡位针412由小圆洞穿入分气罩415，分气罩415与凹槽407的下端相抵，再将晶圆405置于分气罩415上，同时晶圆405的边缘也将卡入凹槽407，由分气罩415的顶面和凹槽407的上端限制固定，并具有一定的气密性。之所以设计这个分气罩415，是担心基座进气管406和腔体进气管402都向晶圆405吹气时，有可能出现气压不稳而造成乱流的状况，而有了分气罩415的设计，向上和向下的气流就不太会冲突，一起运动到分气罩415外后才会汇合，并由排放口404排出。而且，分气罩415与卡位针412在晶圆405的轴向，也即图中的竖直方向上的运动轨迹和方式是相同的，因此通过调节卡位针412，能够改变晶圆405与晶圆基座403之间的垂直间距。当然，也可以通过设置在晶圆基座403底部的两个波纹管414来调节晶圆基座403与晶圆405之间的垂直间距。该实施例中的垂直间距设置在50mm左右。

对于晶圆基座403顶面出气孔的开设，本实施例中同时采用了两种方式来保证出气的均匀性：即中心的出气孔尺寸小，边缘的出气孔尺寸大的方式；以及中心的出气孔分布密度小，边缘的出气孔尺寸大的方式。具体来讲，位于中心区域的出气孔孔径约在0.4mm左右，而中心区域以外的出气孔孔径约为7.2mm，为中心区域出气孔孔径的1.8倍。

图6展示的是利用该刻蚀装置对晶圆405进行双面刻蚀的过程，这对于传统的刻蚀装置来说尚未见有能够实现的。

由于晶圆405被抬起，而除了腔体进气管402可以向晶圆405的正面喷射刻蚀气体408外，基座进气管406也可以向晶圆405的背面喷射刻蚀气体409，从而实现对晶圆405的正反两面都进行刻蚀的目的。图中的直线箭头标明了刻蚀腔401内气流运动的方向。一般来讲，刻蚀气体408和刻蚀气体409最好是相同，比如可以都是酒精和HF的混合气体，以避免意外的反应。

基座进气管406和腔体进气管402内的刻蚀气体都是由供气系统提供的，所述的供气系统上设置有开关阀和气体流量控制器。另外，排放口404外连接有抽气泵对刻蚀腔401内持续抽气。

本发明所给出的技术方案，其突出的实质性特点和卓越的进步效果是显而易见的，附图及具体实施例所描述的技术细节也是清晰和可重现的。在权责对等的原则之上，申请人请求获得的保护范围合理且明确，希望国家知识产权局依据专利法崇高的立法精神授予本发明以切实际的保护。

Claims (10)

1.一种晶圆的双面气相刻蚀装置，设置有刻蚀腔并由供气系统向腔内输运刻蚀所需气体，其特征在于，所述刻蚀装置还包括晶圆基座、腔体进气孔和排放口，其中：

所述晶圆基座朝向晶圆的面开设有出气孔，所述晶圆基座内设置有基座进气孔，当需要对晶圆进行双面刻蚀或需要对晶圆的其中一面进行保护时，所述基座进气孔向所述晶圆基座内通入气体，所述基座进气孔通入的气体经由所述出气孔发散至晶圆朝向所述晶圆基座的表面；

所述晶圆基座的边缘设置有卡位针，所述卡位针至少有两个，所述卡位针上开有凹槽以嵌入并固持晶圆；

所述卡位针沿着晶圆的径向平移以卡紧或松开晶圆；所述卡位针沿着晶圆的轴向平移以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距；

所述卡位针穿过一分气罩，所述分气罩卡在所述凹槽的一端并配合所述凹槽的另一端夹持晶圆，所述分气罩沿着晶圆轴向平移的运动轨迹与所述卡位针沿着晶圆轴向平移的运动轨迹相同；

所述腔体进气孔向晶圆背向所述晶圆基座的表面喷气，所述腔体进气孔和所述基座进气孔分别与所述供气系统相连通并由供气系统供气，通过所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔通入的气体在所述刻蚀腔内形成气流，并由所述排放口排出；

所述供气系统向所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔供气时，所述供气系统的通断是可控的。

2.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述晶圆基座上设置有活动立柱，所述卡位针卡紧晶圆后，所述活动立柱上升或下降以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距。

3.根据权利要求1或2所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述晶圆基座与晶圆的垂直间距控制在0mm-50mm。

4.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座表面，所述出气孔在该晶圆基座边缘位置处的分布密度大于所述出气孔在该晶圆基座中心位置处的分布密度。

5.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座的表面，且位于所述晶圆基座边缘位置处的出气孔的孔径为位于所述晶圆基座中心位置处的出气孔的孔径的1.2-1.8倍。

6.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀腔和/或晶圆基座内设置有气体均匀分布装置，向晶圆方向运动的气体在接触晶圆表面之前首先通过所述气体均匀分布装置，再由所述气体均匀分布装置平面地、均匀地发散至晶圆表面。

7.根据权利要求6所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，所述气体均匀分布装置为匀气板或散射喷嘴。

8.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内通入保护气体；或者所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内不通气。

9.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，对晶圆进行双面刻蚀时，所述腔体进气孔和所述基座进气孔均通入刻蚀气体。

10.根据权利要求1所述的双面气相刻蚀装置，其特征在于，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内不通气，所述基座进气孔内通入刻蚀气体，所述排放口设置在所述刻蚀腔的竖直位置上远离所述晶圆基座的一侧。

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