CN105789088B - 一种提高晶片处理良率的蚀刻装置及其蚀刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高晶片处理良率的蚀刻装置及其蚀刻方法，蚀刻装置包含蚀刻反应腔、设置在蚀刻反应腔上部的盖衬部件、设置在盖衬部件上方的绝缘窗、设置在该蚀刻反应腔底部的排气系统、设置在排气系统上方的基座用于固定待刻蚀晶片；蚀刻反应腔的内壁与盖衬部件向下延展部分之间设有充气区域，在充气区域设有充气孔，充气孔用于将包含处理气体的填充气体充入充气区域内。通过上述设计，避免了蚀刻工艺过程中的副产物进入间隙区域中，从而避免了其他待刻蚀晶片被污染，保证并提高了晶片的蚀刻良率。

Description

一种提高晶片处理良率的蚀刻装置及其蚀刻方法

技术领域

本发明涉及提高晶片蚀刻良率的装置，具体涉及一种提高晶片处理良率的蚀刻装置及其蚀刻方法。

背景技术

使用蚀刻工具通过某些处理气体对晶片进行蚀刻工艺过程中，需要设计遮板、隔衬等，将这些具有强反应性的处理气体产生的等离子体与蚀刻反应部件进行隔离，从而保护蚀刻反应部件不被腐蚀。然而现有技术的上述设计，会导致活动部件的遮板、隔衬与蚀刻反应部件之间存在间隙，隔衬与抽气环之间存在间隙，因此在实际蚀刻过程中，蚀刻产生的副产物会进入上述间隙中；其他待刻蚀晶片在上述蚀刻工具中进行蚀刻工艺时，当其他待刻蚀晶片通过晶片传送部件从蚀刻反应部件传送经过隔衬内空间的过程中，会搅动间隙中的副产物，并可能使得副产物掉入晶片表面，从而影响晶片的蚀刻效率、蚀刻均匀度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高晶片处理良率的蚀刻装置及其蚀刻方法，包含蚀刻反应腔、设置在蚀刻反应腔上部的盖衬部件、设置在盖衬部件上方的绝缘窗、设置在该蚀刻反应腔底部的排气系统、设置在排气系统上方的基座用于固定待刻蚀晶片；蚀刻反应腔的内壁与盖衬部件向下延展部分之间设有充气区域，在充气区域设有充气孔，充气孔用于将包含处理气体的填充气体充入充气区域内。通过上述设计，避免了蚀刻工艺过程中的副产物进入间隙区域中，从而避免了其他待刻蚀晶片被污染，保证并提高了晶片的蚀刻良率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种提高晶片处理良率的蚀刻装置，所述蚀刻装置包含：蚀刻反应腔、设置在所述蚀刻反应腔上部的盖衬部件、设置在所述盖衬部件上方的绝缘窗、设置在该蚀刻反应腔底部的排气系统、设置在所述排气系统上方的基座用于固定待刻蚀晶片；其中所述盖衬部件包括上端固定在反应腔顶部和绝缘窗之间，下端向下延展；

优选地，所述蚀刻反应腔的内壁与所述盖衬部件向下延展部分之间设有充气区域，在所述充气区域设有充气孔，所述充气孔用于将包含处理气体的填充气体充入所述充气区域内。

优选地，所述盖衬部件上端包括多个气体管道向反应腔内的反应区域通入处理气体，所述多个气体管道侧壁上设有多个第二气孔作为充气孔与所述充气区域相通。

优选地，所述蚀刻反应腔内部设有进气孔；该进气孔与所述充气区域相通。

优选地，所述蚀刻反应腔侧壁顶部沿径向还设有多个进气通道作为充气孔，每个所述进气通道与所述进气孔相通。

优选地，所述盖衬部件横截面呈环形。

优选地，所述蚀刻反应腔侧壁上设有第一晶片送入孔，所述盖衬部件向下延展部上设有第二晶片送入孔； 所述第一晶片送入孔与所述第二晶片送入孔位置一一对应。

优选地，该蚀刻装置还包含一个可升降的遮板，所述遮板设置在所述第一晶片送入孔和第二晶片送入孔之间，所述遮板在第一和第二高度时分别使第一晶片送入孔和第二晶片送入孔之间处于联通和遮断状态。

优选地，该蚀刻装置还包含：晶片传送部件，所述晶片传送部件通过所述第一晶片送入孔、第二晶片送入孔进入所述盖衬部件内；所述晶片传送部件将待刻蚀晶片通过所述第一晶片送入孔、第二晶片送入孔送入到所述基座上。

优选地，每个所述气体管道的直径大于对应的所述第二气孔直径。

优选地，所述排气系统包含：

抽气环，设置在所述蚀刻反应腔内；

涡轮泵，设置在所述蚀刻反应腔底部下方；

干式真空泵，与所述涡轮泵连接。

优选地，所述抽气环设置在所述蚀刻反应腔内部的下端，包含一水平延展部，位于所述基座上的待刻蚀晶片下方，且环绕所述基座，所述水平延展部上还包括多个气体通道使水平延展部上方的反应区域与下方的排气区域相联通；该抽气环的水平延展部外边缘还包括一向上延伸部与所述盖衬部件的向下延展部位置对应，与反应腔内壁共同形成所述充气区域，抽气环向上延伸部和盖衬部件向下延伸部之间包括通气缝，充气区域的气体通过所述通气缝流入反应区域。

一种提高晶片处理良率的蚀刻方法，其特点是，所述蚀刻方法包含如下步骤：

S1，待刻蚀晶片通过晶片传送部件送入蚀刻装置的基座上；

S2，将遮板移动到第二晶片送入孔对应位置处遮断第二晶片送入孔；

S3，在盖衬部件与蚀刻反应腔之间的充气区域内充入包含处理气体的填充气体；

S4，通过送气装置将反应气体送入由盖衬部件、抽气环和绝缘窗围绕形成的反应区域，对待刻蚀晶片进行蚀刻处理。

优选地，保持所述步骤S4中反应区域的压强低于所述步骤S3中所述充气区域内的压强。

优选地，将多个气体管道作为所述送气装置，或在绝缘窗上设有送气孔作为所述送气装置，或将多个所述气体管道及送气孔作为所述送气装置。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的一种提高晶片处理良率的蚀刻装置，通过将处理气体或氦气充入蚀刻反应部件与盖衬部件之间的间隙中，并使得该间隙中的压强高于反应腔内的压强。通过上述设计，避免了蚀刻工艺过程中的副产物进入间隙区域中，从而避免了其他待刻蚀晶片被污染，保证并提高了晶片的蚀刻良率。

附图说明

图1为本发明一种提高晶片处理良率的蚀刻装置的整体结构示意图之一。

图2为本发明一种提高晶片处理良率的蚀刻装置的整体结构示意图之二。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

实施例1

如图1所示，本发明的第一个实施例中提供一种提高晶片处理良率的蚀刻装置。该蚀刻装置包含：蚀刻反应腔10、盖衬部件20、绝缘窗30、排气系统40、基座50。

其中，盖衬部件20设置在蚀刻反应腔10内部；绝缘窗30设置在盖衬部件20上端，绝缘窗30设有送气孔31；排气系统40设置在该蚀刻反应腔10底端；基座50设置在排气系统40上。

蚀刻反应腔10上设有第一晶片送入孔，盖衬部件20上设有第二晶片送入孔22； 第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22位置一一对应。

该蚀刻装置还包含一个可升降的遮板60，遮板60设置在第一晶片送入孔和第二晶片送入孔22之间，遮板60在第一和第二高度时分别使第一晶片送入孔和第二晶片送入孔之间处于联通和遮断状态。

该蚀刻装置还包含：晶片传送部件。晶片传送部件通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22进入盖衬部件20内；晶片传送部件将待刻蚀晶片通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22送入到基座50上。

蚀刻反应腔10的内壁与盖衬部件20向下延展部分之间设有充气区域111。

所述盖衬部件20上端包括多个气体管道23向反应腔内的反应区域21通入处理气体，在充气区域111设有充气孔，充气孔用于将包含处理气体的填充气体充入所述充气区域111内。

多个气体管道23侧壁上设有多个第二气孔24作为充气孔与所述充气区域111相通。本实施例中，每个气体管道23的直径大于对应的第二气孔24直径。

如图1所示，排气系统40包含：抽气环41、涡轮泵42及干式真空泵43。抽气环41设置在蚀刻反应腔10内；涡轮泵42设置在蚀刻反应腔10底部；干式真空泵43与涡轮泵42连接。

抽气环41设置在蚀刻反应腔10内部的下端，包含一水平延展部，位于所述基座上的待刻蚀晶片下方，且环绕所述基座，；该抽气环41内部与盖衬部件20的内部匹配设置形成反应区域21；基座50设置在反应腔内的抽气环41上。抽气环41底部设有多个气体通道411，多个气体通道411使水平延展部上方的反应区域21与下方的排气区域11相联通；该抽气环41的水平延展部外边缘还包括一向上延伸部与所述盖衬部件20的向下延展部位置对应，与反应腔内壁共同形成所述充气区域，抽气环41向上延伸部和盖衬部件向下延伸部之间包括通气缝，充气区域111的气体通过所述通气缝流入反应区域21。

如图1所示，本实施例提供的一种提高晶片处理良率的蚀刻装置具体工作原理如下：

当待刻蚀晶片通过晶片传送部件穿过第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22送入反应腔内时，遮板60处于下降状态，保证待刻蚀晶片顺利通过第二晶片送入孔22并放置在基座50上。遮板60升起至与第二晶片送入孔22匹配，将反应腔与蚀刻反应腔10隔离。

通过送气孔31和/或气体管道23将处理气体充入反应腔内；通过第二气孔24将处理气体充入充气区域111内，并保持充气区域111内气压高于反应区域21内气压。

当处理气体产生的等离子体对待刻蚀晶片进行蚀刻时，会产生相应的副产物；副产物可以沉积或悬浮在反应腔内。由于充气区域111内气压高于反应腔内气压，从而使得副产物及反应腔内的处理气体不会通过盖衬部件20与抽气环41的间隙、第二晶片送入孔22与遮板60的间隙流入充气区域111内，而是通过抽气环41底部的多个气体通道411、涡轮泵42及干式真空泵43排出蚀刻装置。

当其他待刻蚀晶片通过晶片传送部件穿过第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22送入反应腔内时，由于充气区域111内气压高于反应腔内气压，则残留的副产物不会混入充气区域111内，从而避免了其他待刻蚀晶片被送入反应腔的过程中于副产物接触，降低了由于上述因素造成的晶片污染以及提高了晶片蚀刻良率。

实施例2

如图2所示，本发明的第二个实施例中提供一种用于提高晶片处理良率蚀刻装置，蚀刻装置包含：蚀刻反应腔10、设置在蚀刻反应腔10内部的盖衬部件20、设置在盖衬部件20上端的绝缘窗30、设置在该蚀刻反应腔10底端的排气系统40、设置在排气系统40上基座50。

其中，盖衬部件20设置在蚀刻反应腔10内部；绝缘窗30设置在盖衬部件20上端，绝缘窗30设有送气孔31；排气系统40设置在该蚀刻反应腔10底端；基座50设置在排气系统40上。

蚀刻反应腔10上设有第一晶片送入孔，盖衬部件20上设有第二晶片送入孔22； 第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22位置一一对应。

该蚀刻装置还包含一个可升降的遮板60，遮板60设置在第一晶片送入孔和第二晶片送入孔22之间，遮板60在第一和第二高度时分别使第一晶片送入孔和第二晶片送入孔之间处于联通和遮断状态。

本发明中的第一高度为第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22相贯通时遮板60的高度。第二高度为将第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22相互阻隔状态时遮板60的高度。

该蚀刻装置还包含：晶片传送部件。晶片传送部件通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22进入盖衬部件20内；晶片传送部件将待刻蚀晶片通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22送入到基座50上。

其中，蚀刻反应腔10内部设有排气区域11、进气孔12。蚀刻反应腔10的内壁与盖衬部件20向下延展部分之间设有充气区域111。进气孔12设置在该蚀刻反应腔10顶部，该进气孔12与排气区域11相贯通。进气孔12作为充气孔，用于将包含处理气体的填充气体充入所述充气区域111内。

如图2所示，蚀刻反应腔10沿径向还设有多个进气通道13，每个进气通道13分别与进气孔12相贯通。

盖衬部件20横截面呈环形。蚀刻反应腔10上设有第一晶片送入孔，盖衬部件20的盖衬部件20上设有第二晶片送入孔22； 第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22位置一一对应。

蚀刻装置还包含：晶片传送部件，晶片传送部件通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22进入盖衬部件20内；晶片传送部件将待刻蚀晶片通过第一晶片送入孔、第二晶片送入孔22送入到基座50上。

盖衬部件20设置在蚀刻反应腔10内的部分与蚀刻反应腔10之间设有充气区域111。盖衬部件20直径大的一端沿径向设有多个气体管道23，每个气体管道23与盖衬部件20内部相通。

排气系统40包含：抽气环41、涡轮泵42及干式真空泵43。抽气环41设置在蚀刻反应腔10内；涡轮泵42设置在蚀刻反应腔10底部；干式真空泵43与涡轮泵42连接。

抽气环41设置在蚀刻反应腔10内部的下端，包含一水平延展部，位于所述基座上的待刻蚀晶片下方，且环绕所述基座，；该抽气环41内部与盖衬部件20的内部匹配设置形成反应区域21；基座50设置在反应腔内的抽气环41上。抽气环41底部设有多个气体通道411，多个气体通道411使水平延展部上方的反应区域21与下方的排气区域11相联通；该抽气环41的水平延展部外边缘还包括一向上延伸部与所述盖衬部件20的向下延展部位置对应，与反应腔内壁共同形成所述充气区域，抽气环41向上延伸部和盖衬部件向下延伸部之间包括通气缝，充气区域111的气体通过所述通气缝流入反应区域21。

本实施例中一种提高晶片处理良率的蚀刻方法，蚀刻方法包含如下步骤：

S1，待刻蚀晶片通过晶片传送部件送入蚀刻装置的基座50上。当待刻蚀晶片通过晶片传送部件穿过第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22送入反应腔内时，遮板60处于下降状态，保证待刻蚀晶片顺利通过第二晶片送入孔22并放置在基座50上。

S2，将遮板60移动到第二晶片送入孔22对应位置处遮断第二晶片送入孔22。将遮板60匹配设置在第二晶片送入孔22上。遮板60升起至与第二晶片送入孔22匹配，将反应腔与蚀刻反应腔10隔离。

S3，在盖衬部件20与蚀刻反应腔10之间设有充气区域111内充入包含处理气体的填充气体。通过多个进气通道13将包含处理气体的填充气体通入充气区域111内。

S4，通过送气装置将反应气体送入由盖衬部件20、抽气环41和绝缘窗围绕形成的反应区域21，对待刻蚀晶片进行蚀刻处理。通过送气孔31、气体管道23将处理气体充入盖衬部件20的反应腔内、抽气环41内，保持反应腔内、抽气环41内的压强低于步骤S3中充气区域111内的压强。

本实施例中，可以将多个气体管道23作为送气装置，或在绝缘窗30上设有送气孔31作为送气装置，或将多个气体管道23及送气孔31作为送气装置。

当处理气体产生的等离子体对待刻蚀晶片进行蚀刻时，会产生相应的副产物；副产物可以沉积或悬浮在反应腔内。由于充气区域111内气压高于反应腔内气压，从而使得副产物及反应腔内的处理气体不会通过盖衬部件20与抽气环41的间隙、第二晶片送入孔22与遮板60的间隙流入充气区域111内，而是通过抽气环41底部的多个气体通道411、涡轮泵42及干式真空泵43排出蚀刻装置。

当其他待刻蚀晶片通过晶片传送部件穿过第一晶片送入孔与第二晶片送入孔22送入反应腔内时，由于充气区域111内气压高于反应区域21内气压，则残留的副产物不会混入充气区域111内，从而避免了其他待刻蚀晶片被送入反应腔的过程中于副产物接触，降低了由于上述因素造成的晶片污染以及提高了晶片蚀刻良率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种提高晶片处理良率的蚀刻装置，所述蚀刻装置包含：蚀刻反应腔（10）、设置在所述蚀刻反应腔（10）上部的盖衬部件（20）、设置在所述盖衬部件（20）上方的绝缘窗（30）、设置在该蚀刻反应腔（10）底部的排气系统（40）、设置在所述排气系统（40）上方的基座（50）用于固定待刻蚀晶片；其中所述盖衬部件（20）包括上端固定在反应腔顶部和绝缘窗之间，下端向下延展；

其特征在于，所述蚀刻反应腔（10）的内壁与所述盖衬部件（20）向下延展部分之间设有充气区域（111），在所述充气区域（111）设有充气孔，所述充气孔用于将包含处理气体的填充气体充入所述充气区域（111）内；所述盖衬部件（20）上端包括多个气体管道（23）向反应腔内的反应区域通入处理气体；所述反应区域的压强低于所述充气区域（111）内的压强。

2.如权利要求1所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述多个气体管道（23）侧壁上设有多个第二气孔（24）作为充气孔与所述充气区域（111）相通。

3.如权利要求1所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述蚀刻反应腔（10）内部设有进气孔（12）；该进气孔（12）与所述充气区域（111）相通。

4.如权利要求3所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述蚀刻反应腔（10）侧壁顶部沿径向还设有多个进气通道（13）作为充气孔，每个所述进气通道（13）与所述进气孔（12）相通。

5.如权利要求1所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述盖衬部件（20）横截面呈环形。

6.如权利要求1所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述蚀刻反应腔（10）侧壁上设有第一晶片送入孔，所述盖衬部件（20）向下延展部上设有第二晶片送入孔（22）； 所述第一晶片送入孔与所述第二晶片送入孔（22）位置一一对应。

7.如权利要求6所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，该蚀刻装置还包含一个可升降的遮板（60），所述遮板（60）设置在所述第一晶片送入孔和第二晶片送入孔（22）之间，所述遮板在第一高度和第二高度时分别使第一晶片送入孔和第二晶片送入孔之间处于联通和遮断状态。

8.如权利要求7所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，该蚀刻装置还包含：晶片传送部件，所述晶片传送部件通过所述第一晶片送入孔、第二晶片送入孔（22）进入所述盖衬部件（20）内；所述晶片传送部件将待刻蚀晶片通过所述第一晶片送入孔、第二晶片送入孔（22）送入到所述基座（50）上。

9.如权利要求2所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，每个所述气体管道（23）的直径大于对应的所述第二气孔（24）直径。

10.如权利要求1所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述排气系统（40）包含：

抽气环（41），设置在所述蚀刻反应腔（10）内；

涡轮泵（42），设置在所述蚀刻反应腔（10）底部下方；

干式真空泵（43），与所述涡轮泵（42）连接。

11.如权利要求10所述的提高晶片处理良率的蚀刻装置，其特征在于，所述抽气环（41）设置在所述蚀刻反应腔（10）内部的下端，包含一水平延展部，位于所述基座上的待刻蚀晶片下方，且环绕所述基座，所述水平延展部上还包括多个气体通道（411）使水平延展部上方的反应区域与下方的排气区域（11）相联通；该抽气环（41）的水平延展部外边缘还包括一向上延伸部与所述盖衬部件（20）的向下延展部位置对应，与反应腔内壁共同形成所述充气区域，抽气环（41）向上延伸部和盖衬部件向下延伸部之间包括通气缝，充气区域的气体通过所述通气缝流入反应区域。

12.一种提高晶片处理良率的蚀刻方法，其特征在于，所述蚀刻方法包含如下步骤：

S1，待刻蚀晶片通过晶片传送部件送入蚀刻装置的基座（50）上；

S2，将遮板（60）移动到第二晶片送入孔（22）对应位置处遮断第二晶片送入孔（22）；

S3，在盖衬部件（20）与蚀刻反应腔（10）之间的充气区域（111）内充入包含处理气体的填充气体；

S4，通过送气装置将反应气体送入由盖衬部件（20）、抽气环（41）和绝缘窗围绕形成的反应区域，对待刻蚀晶片进行蚀刻处理；

保持所述步骤S4中反应区域的压强低于所述步骤S3中所述充气区域（111）内的压强。

13.如权利要求12所述的提高晶片处理良率的蚀刻方法，其特征在于，将多个气体管道（23）作为所述送气装置，或在所述绝缘窗（30）上设有送气孔（31）作为所述送气装置，或将多个气体管道（23）及送气孔（31）作为所述送气装置。