CN108493106B - 一种半导体晶圆刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体工艺技术领域，具体的说是一种半导体晶圆刻蚀方法，该刻蚀方法采用如下半导体晶圆刻蚀装置，该半导体晶圆刻蚀装置包括反应桶、激励线圈一、离子加速器、固定套、反应台、震荡单元和电机，激励线圈一套设在反应桶外部，激励线圈一用于将反应桶内刻蚀气体激发成等离子体；固定套固定在气体导入管下端；离子加速器用于给等离子体加速而轰击半导体晶圆；反应台位于离子加速器正下方；电机带动震荡单元转动，震荡单元驱动反应台产生多自由度震荡转动，实现半导体晶圆上的刻蚀废料氯化铝自动脱离；本发明通过使刻蚀废料被及时有效被排除，提高了半导体晶圆的刻蚀效率和刻蚀效果。
Description
技术领域
本发明属于半导体工艺技术领域，具体的说是一种半导体晶圆刻蚀方法。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，可制成高纯度的多晶硅，晶圆制造厂再把此多晶硅融解，再于融液里种入籽晶，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。晶圆表面附着一层大约2um的Al2O3和甘油混合液保护层,在制作前必须进行化学刻蚀和表面清洗。
现有技术中也出现了一些半导体晶圆刻蚀的技术方案，如申请号为CN105336563A的一项中国专利公开了一种刻蚀装置及刻蚀方法，包括“提供晶圆，将所述晶圆以待刻蚀面朝下的方式固定在反应腔的顶部；从所述晶圆的下方向所述反应腔通入刻蚀气体；以及将所述刻蚀气体激发成等离子体后在电场作用下由下至上地对所述晶圆的待刻蚀面进行轰击以进行刻蚀。”该技术方案虽然也能提高晶圆刻蚀的效率，但产生的等离子体对晶圆的轰击力度不足，无法有效去除等离子体轰击晶圆时产生的废料，使得多数等离子体轰击在晶圆表面的废料上，轰击力无法得到有效利用；当半导体晶圆厚度较大时，半导体晶圆底部刻蚀效率低，半导体晶圆刻蚀效率有待提高。
鉴于此，本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，提供了一种半导体晶圆刻蚀方法，该方法可以增强半导体晶圆的刻蚀强度，可有效去除半导体晶圆刻蚀时产生的废料，使半导体晶圆刻蚀可以持续快速进行，提高了半导体晶圆被刻蚀的效率。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种半导体晶圆刻蚀方法，本发明主要用于半导体晶圆的刻蚀，通过优化半导体晶圆刻蚀方法，提高半导体晶圆被刻蚀的效率。本发明通过增加离子加速器提高等离子体对半导体晶圆的轰击强度，通过使反应台进行多自由度震荡转动，使刻蚀废料可被及时有效被排除，实现半导体晶圆刻蚀效率和刻蚀效果的提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半导体晶圆刻蚀方法，该刻蚀方法采用如下半导体晶圆刻蚀装置，该半导体晶圆刻蚀装置包括反应桶、激励线圈一、离子加速器、固定套、反应台、震荡单元和电机，所述反应桶上设置有气体导入管、气体输出管和电磁铁；所述气体导入管位于反应桶顶端，气体导入管用于向反应桶内导入刻蚀气体，刻蚀气体为氯气；所述气体输出管位于反应桶下端，气体输出管用于将反应桶内的气体向外输送；所述电池铁设置有多个，电磁铁分布于反应桶内壁上，电磁铁用于使反应桶内产生磁场，使反应桶内的等离子体靠近反应台；所述激励线圈一套设在反应桶外部，激励线圈一用于将反应桶内刻蚀气体激发成等离子体，激励线圈一产生的电场将驱使等离子体不断向半导体晶圆轰击，使铝变为铝离子Al-3，铝离子与氯离子Cl-1结合为氯化铝，半导体晶圆上的铝减少，半导体晶圆被刻蚀；所述固定套固定在气体导入管下端，固定套用于固定离子加速器；所述离子加速器位于气体导入管正下方，离子加速器用于给等离子体加速；所述反应台位于离子加速器正下方，反应台用于放置和固定半导体晶圆，反应台上设置有静电卡盘或卡爪卡盘，用静电卡盘或卡爪卡盘固定半导体晶圆；所述震荡单元的上端与反应台连接，震荡单元的下端与电机连接，电机带动震荡单元转动，震荡单元驱动反应台产生多自由度震荡转动，实现半导体晶圆上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离；
该刻蚀方法包括如下步骤：
步骤一：将嵌入有铝材料的半导体晶圆放入反应台中央，并固定半导体晶圆，闭合反应桶；
步骤二：待步骤一的反应桶闭合后，用气体导入管向反应桶内通入氯气，通过加热器给反应桶内气体升温，使半导体晶圆跟随升温，同时，给激励线圈一和激励线圈二41通电，将氯气激发成等离子体，激励线圈一产生的电场使等离子体不断轰击半导体晶圆，激励线圈二产生的电场使等离子体进入离子加速器内，开启离子加速器，用离子加速器给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆，对半导体晶圆开始刻蚀；
步骤三：待步骤二中对半导体晶圆开始刻蚀后，开启电机，用电机驱动反应台使反应台产生多自由度震荡转动，反应台进行多自由度震荡转动可使刻蚀产生的废料氯化铝快速散开，氯化铝与半导体晶圆分离，氯离子更容易与铝离子结合反应，加快半导体晶圆刻蚀；
步骤四：待步骤三中半导体晶圆刻蚀完成后，抽走氯气，打开反应桶，取出刻蚀完成后的半导体晶圆。
所述震荡单元为设置的震荡轴一；所述震荡轴一包括轴套、上轴、弹性平衡组件、浮板、叶轮一、下轴、转动体和滚体，所述轴套内充有液体，液体为海水或盐水或清水以及比清水密度高且无毒的液体；所述上轴安装于轴套上部，上轴的上端与反应台固定连接，上轴的下端设置有球头；所述弹性平衡组件位于上轴的上部，弹性平衡组件与上轴固定连接，弹性平衡组件用于使上轴处于弹性平衡状态；所述浮板位于液体的液面处，浮板与上轴固定连接，浮板用于使上轴浮起；所述叶轮一位于液体中，叶轮一与上轴固定连接，叶轮一用于带动上轴转动；所述下轴位于轴套的下部，下轴与电机固定连接；所述转动体位于上轴下端，转动体与下轴的上端固定连接，转动体的中央设置有圆滑的凹槽，转动体的边缘均布有多片转动叶片，转动体用于带动液体转动并使转动的液体液面升高；所述凹槽用于支撑上轴下端的球头滑动；所述滚体位于轴套的底部与转动体之间，滚体用于减少转动体与轴套之间的摩擦力。工作时，电机带动下轴转动，下轴带动转动体转动，转动体带动液体旋转，当电机转动高时，液体转动会起漩涡，液体总体液面将升高，转动的液体带动叶轮一转动，叶轮一带动上轴转动，同时，液体的液面上升，使浮板浮起，浮板带动上轴上升，由于上轴与转动体上的凹槽不是固定连接，上轴会产生多自由度转动，弹性平衡组件将限制上轴在有限范围内自由转动，使上轴不会与轴套产生碰撞，使得上轴多自由度转动时安全可靠，改变电机转速可改变液体液面的高度，使得上轴不断来回上下震荡、多自由度转动，上轴将运动方式传给了反应台，使反应台产生了多自由度震荡转动，实现半导体晶圆上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离，有利于半导体晶圆刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆的刻蚀效率。
所述弹性平衡组件包括弹性本体、弹簧一和球头杆，所述弹性本体为圆饼状，弹性本体内均设有多个盲孔；所述球头杆的一端伸入盲孔内，球头杆的另一端位于弹性本体外部；所述弹簧一位于盲孔内，弹簧一的一端与盲孔的孔底固定连接，弹簧一的另一端与球头杆固定连接，弹簧一被压缩，球头杆向弹性本体中心移动。工作时，弹性本体跟随上轴上下运动，球头杆的球头在轴套的内壁上下滑动，上轴倾斜摆动时，球头杆被上轴挤压向轴套内壁，弹簧一被压缩，实现上轴的多自由度摆动，液体带动上轴转动，实现上轴多自由度转动。
所述震荡单元为设置的震荡轴二；所述震荡轴二包括外轴套、内轴套、下转轴和弹性摆动组件，所述外轴套套设在内轴套外部；所述弹性摆动组件位于外轴套和内轴套之间，弹性摆动组件用于外轴套和内轴套之间产生弹性摆动，弹性摆动组件包括支撑弹簧和摆动弹簧；所述支撑弹簧的一端与外轴套的下部固定连接，支撑弹簧的下端与内轴套的上端固定连接，支撑弹簧用于支撑外轴套；所述摆动弹簧位于外轴套的内壁与内轴套的外壁之间，摆动弹簧的一端为自由端，摆动弹簧的自由端设置有半球形的滑头，有利于摆动弹簧与外轴套内壁之间相对滑动，摆动弹簧的另一端与内轴套的外壁垂直固定连接；所述内轴套的内侧布置有上升或下降趋势的螺旋滑槽；所述下转轴与内轴套相适配，下转轴的上部设置有滑销；所述滑销与下转轴固定连接，滑销与螺旋滑槽相适配，下转轴转动带动滑销在螺旋滑槽内上下滑动，实现内轴套在下转轴上下降或上升。工作时，电机带动下转轴正反转动，下转轴驱动内轴套在下转轴上上下滑动，因内轴套未被固定，内轴套与下转轴之间摩擦力的作用，内轴套上下滑动的一部分动力会转化为内轴套转动的动力，使得内轴套在上下运动的同时，内轴套相应的也会转动，内轴套运动驱动外轴套运动，因内轴套和外轴套之间通过支撑弹簧和摆动弹簧连接，使得外轴套在继承内轴套的上下运动和转动的同时，还具有多自由度摆动，上下抖动，使得外轴套最终获得多自由度震荡转动运动，外轴套将运动方式传给反应台，使得反应台产生了多自由度震荡转动运动，实现半导体晶圆上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离，有利于半导体晶圆刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆的刻蚀效率。
所述固定套上套设有激励线圈二，激励线圈二嵌入于固定套内，激励线圈二与激励线圈一结构相同，激励线圈二用于将固定套内的刻蚀气体激发成等离子体；所述固定套上还开设有多个通气孔；所述通气孔的一端孔径大，通气孔的另一端孔径小，且通气孔孔径小的一端位于固定套外侧，固定套内的氯气容易通过通气孔溢出到固定套外，通过激励线圈二作用，使反应桶内充满等离子体，在电场的作用下不断轰击半导体晶圆，对半导体晶圆刻蚀；通过通气孔孔径的设置使固定套外的等离子体难以进入固定套内，确保固定套外的等离子体浓度不会降低。工作时，激励线圈二通电，激励线圈二将固定套内的氯气激发成等离子体，等离子体进入离子加速器，离子加速器给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆，提高等离子体对半导体晶圆的轰击力度，提高半导体晶圆的刻蚀速度。
所述反应台为圆饼状，反应台的边缘均布有多片叶片一，反应台的中部为下凹的圆槽，反应台的中部用于放置和固定半导体晶圆。工作时，反应台转动，反应台上的叶片一不断将反应桶内的热气集中于反应台中央，使反应台的温度升高，叶片一转动产生的风可使刻蚀产生的产物氯化铝产生晃动，并将氯化铝吹走，有利于半导体氯离子与铝离子不断深入反应，反应持续进行。
所述反应桶外还设置有气体加热管路，气体加热管路的一端与反应桶上部连通，气体加热管路的另一端与反应桶的下部连通，气体加热管路用于对反应桶内气体加热使半导体晶圆跟随升温；所述气体加热管路上设置有加热器和空气滤清器，所述加热器位于反应桶和空气滤清器之间，加热器用于给气体加热管路内的气体加热；所述空气滤清器用于将气体加热管路内的杂质过滤。工作时，气体加热管路不断的将反应桶内的气体加热，使反应桶内的温度升高，使半导体晶圆上的铝材料温度升高，提高铝离子与氯离子的结合率，提高半导体晶圆被刻蚀的速度。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，本发明通过优化半导体晶圆刻蚀方法，提高半导体晶圆被刻蚀的效率。本发明通过用离子加速器提高等离子体对半导体晶圆的轰击强度，通过震荡单元驱动反应台进行多自由度震荡转动，使刻蚀废料及时有效被排除，提高了半导体晶圆的刻蚀效率和刻蚀效果，有利于半导体晶圆生产的产量的提高以及半导体晶圆品质的提升。
2.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，所述本发明通过气体加热管路、激励线圈一、离子加速器和激励线圈二的相互配合工作，气体加热管路为反应桶加热，提高氯离子与铝离子的结合速率，激励线圈一和激励线圈二共同激发氯气转换为等离子体，提高反应桶内等离子体的浓度，离子加速器加速等离子体轰击半导体晶圆的速度，共同提高半导体晶圆被刻蚀的速度，增加半导体晶圆生产的产量。
3.本发明所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，所述本发明通过反应台、震荡单元和电机的相互配合工作，反应台用于聚热和固定半导体晶圆，电机驱动震荡单元带动反应台产生多自由度震荡转动，实现半导体晶圆上的刻蚀废料氯化铝自动脱离半导体晶圆，使半导体晶圆的刻蚀效率提高以及刻蚀品质的提高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的半导体晶圆刻蚀方法流程图；
图2是本发明的半导体晶圆刻蚀装置结构示意图；
图3是本发明的震荡轴一结构示意图；
图4是本发明的弹性平衡组件结构示意图；
图5是本发明的震荡轴二结构示意图；
图6是本发明的转动体结构示意图；
图7是本发明的反应台结构示意图；
图中：反应桶1、气体导入管11、气体输出管12、气体加热管路13、激励线圈一2、离子加速器3、固定套4、激励线圈二41、通气孔42、反应台5、叶片一51、震荡单元6、轴套61、上轴62、弹性平衡组件63、弹性本体631、弹簧一632、球头杆633、浮板64、叶轮一65、下轴66、转动体67、凹槽671、转动叶片672、滚体68、外轴套71、内轴套72、下转轴73、滑销731、支撑弹簧74、摆动弹簧75、电机8、半导体晶圆9。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，一种半导体晶圆刻蚀方法，该刻蚀方法采用如下半导体晶圆刻蚀装置，该半导体晶圆刻蚀装置包括反应桶1、激励线圈一2、离子加速器3、固定套4、反应台5、震荡单元6和电机8，所述反应桶1上设置有气体导入管11、气体输出管12和电磁铁；所述气体导入管11位于反应桶1顶端，气体导入管11用于向反应桶1内导入刻蚀气体，刻蚀气体为氯气；所述气体输出管12位于反应桶1下端，气体输出管12用于将反应桶1内的气体向外输送；所述电池铁设置有多个，电磁铁分布于反应桶1内壁上，电磁铁用于使反应桶1内产生磁场，使反应桶1内的等离子体靠近反应台5；所述激励线圈一2套设在反应桶1外部，激励线圈一2用于将反应桶1内刻蚀气体激发成等离子体，激励线圈一2产生的电场将驱使等离子体不断向半导体晶圆9轰击，使铝变为铝离子Al-3，铝离子与氯离子Cl-1结合为氯化铝，半导体晶圆9上的铝减少，半导体晶圆9被刻蚀；所述固定套4固定在气体导入管11下端，固定套4用于固定离子加速器3；所述离子加速器3位于气体导入管11正下方，离子加速器3用于给等离子体加速；所述反应台5位于离子加速器3正下方，反应台5用于放置和固定半导体晶圆9，反应台5上设置有静电卡盘或卡爪卡盘，用静电卡盘或卡爪卡盘固定半导体晶圆9；所述震荡单元6的上端与反应台5连接，震荡单元6的下端与电机8连接，电机8带动震荡单元6转动，震荡单元6驱动反应台5产生多自由度震荡转动，实现半导体晶圆9上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离；
该刻蚀方法包括如下步骤：
步骤一：将嵌入有铝材料91的半导体晶圆9放入反应台5中央，并固定半导体晶圆9，闭合反应桶1；
步骤二：待步骤一的反应桶1闭合后，用气体导入管11向反应桶1内通入氯气，通过加热器给反应桶1内气体升温，使半导体晶圆9跟随升温，同时，给激励线圈一2和激励线圈二41通电，将氯气激发成等离子体，激励线圈一2产生的电场使等离子体不断轰击半导体晶圆9，激励线圈二41产生的电场使等离子体进入离子加速器3内，开启离子加速器3，用离子加速器3给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆9，对半导体晶圆9开始刻蚀；
步骤三：待步骤二中对半导体晶圆9开始刻蚀后，开启电机8，用电机8驱动反应台5使反应台5产生多自由度震荡转动，反应台5进行多自由度震荡转动可使刻蚀产生的废料氯化铝快速散开，氯化铝与半导体晶圆9分离，氯离子更容易与铝离子结合反应，加快半导体晶圆9刻蚀；
步骤四：待步骤三中半导体晶圆9刻蚀完成后，抽走氯气，打开反应桶1，取出刻蚀完成后的半导体晶圆9。
所述震荡单元6为设置的震荡轴一；所述震荡轴一包括轴套61、上轴62、弹性平衡组件63、浮板64、叶轮一65、下轴66、转动体67和滚体68，所述轴套61内充有液体，液体为海水或盐水或清水以及比清水密度高且无毒的液体；所述上轴62安装于轴套61上部，上轴62的上端与反应台5固定连接，上轴62的下端设置有球头；所述弹性平衡组件63位于上轴62的上部，弹性平衡组件63与上轴62固定连接，弹性平衡组件63用于使上轴62处于弹性平衡状态；所述浮板64位于液体的液面处，浮板64与上轴62固定连接，浮板64用于使上轴62浮起；所述叶轮一65位于液体中，叶轮一65与上轴62固定连接，叶轮一65用于带动上轴62转动；所述下轴66位于轴套61的下部，下轴66与电机8固定连接；所述转动体67位于上轴62下端，转动体67与下轴66的上端固定连接，转动体67的中央设置有圆滑的凹槽671，转动体67的边缘均布有多片转动叶片672，转动体67用于带动液体转动并使转动的液体液面升高；所述凹槽671用于支撑上轴62下端的球头滑动；所述滚体68位于轴套61的底部与转动体67之间，滚体68用于减少转动体67与轴套61之间的摩擦力。工作时，电机8带动下轴66转动，下轴66带动转动体67转动，转动体67带动液体旋转，当电机8转动高时，液体转动会起漩涡，液体总体液面将升高，转动的液体带动叶轮一65转动，叶轮一65带动上轴62转动，同时，液体的液面上升，使浮板64浮起，浮板64带动上轴62上升，由于上轴62与转动体67上的凹槽671不是固定连接，上轴62会产生多自由度转动，弹性平衡组件63将限制上轴62在有限范围内自由转动，使上轴62不会与轴套61产生碰撞，使得上轴62多自由度转动时安全可靠，改变电机8转速可改变液体液面的高度，使得上轴62不断来回上下震荡、多自由度转动，上轴62将运动方式传给了反应台5，使反应台5产生了多自由度震荡转动，实现半导体晶圆9上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离，有利于半导体晶圆9刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆9的刻蚀效率。
所述弹性平衡组件63包括弹性本体631、弹簧一632和球头杆633，所述弹性本体631为圆饼状，弹性本体631内均设有多个盲孔；所述球头杆633的一端伸入盲孔内，球头杆633的另一端位于弹性本体631外部；所述弹簧一632位于盲孔内，弹簧一632的一端与盲孔的孔底固定连接，弹簧一632的另一端与球头杆633固定连接，弹簧一632被压缩，球头杆633向弹性本体631中心移动。工作时，弹性本体631跟随上轴62上下运动，球头杆633的球头在轴套61的内壁上下滑动，上轴62倾斜摆动时，球头杆633被上轴62挤压向轴套61内壁，弹簧一632被压缩，实现上轴62的多自由度摆动，液体带动上轴62转动，实现上轴62多自由度转动。
所述震荡单元6为设置的震荡轴二；所述震荡轴二包括外轴套71、内轴套72、下转轴73和弹性摆动组件，所述外轴套71套设在内轴套72外部；所述弹性摆动组件位于外轴套71和内轴套72之间，弹性摆动组件用于外轴套71和内轴套72之间产生弹性摆动，弹性摆动组件包括支撑弹簧74和摆动弹簧75；所述支撑弹簧74的一端与外轴套71的下部固定连接，支撑弹簧74的下端与内轴套72的上端固定连接，支撑弹簧74用于支撑外轴套71；所述摆动弹簧75位于外轴套71的内壁与内轴套72的外壁之间，摆动弹簧75的一端为自由端，摆动弹簧75的自由端设置有半球形的滑头，有利于摆动弹簧75与外轴套71内壁之间相对滑动，摆动弹簧75的另一端与内轴套72的外壁垂直固定连接；所述内轴套72的内侧布置有上升或下降趋势的螺旋滑槽；所述下转轴73与内轴套72相适配，下转轴73的上部设置有滑销731；所述滑销731与下转轴73固定连接，滑销731与螺旋滑槽相适配，下转轴73转动带动滑销731在螺旋滑槽内上下滑动，实现内轴套72在下转轴73上下降或上升。工作时，电机8带动下转轴73正反转动，下转轴73驱动内轴套72在下转轴73上上下滑动，因内轴套72未被固定，内轴套72与下转轴73之间摩擦力的作用，内轴套72上下滑动的一部分动力会转化为内轴套72转动的动力，使得内轴套72在上下运动的同时，内轴套72相应的也会转动，内轴套72运动驱动外轴套71运动，因内轴套72和外轴套71之间通过支撑弹簧74和摆动弹簧75连接，使得外轴套71在继承内轴套72的上下运动和转动的同时，还具有多自由度摆动，上下抖动，使得外轴套71最终获得多自由度震荡转动运动，外轴套71将运动方式传给反应台5，使得反应台5产生了多自由度震荡转动运动，实现半导体晶圆9上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离，有利于半导体晶圆9刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆9的刻蚀效率。
所述固定套4上套设有激励线圈二41，激励线圈二41嵌入于固定套4内，激励线圈二41与激励线圈一2结构相同，激励线圈二41用于将固定套4内的刻蚀气体激发成等离子体；所述固定套4上还开设有多个通气孔42；所述通气孔42的一端孔径大，通气孔42的另一端孔径小，且通气孔42孔径小的一端位于固定套4外侧，固定套4内的氯气容易通过通气孔42溢出到固定套4外，通过激励线圈二41作用，使反应桶1内充满等离子体，在电场的作用下不断轰击半导体晶圆9，对半导体晶圆9刻蚀；通过通气孔42孔径的设置使固定套4外的等离子体难以进入固定套4内，确保固定套4外的等离子体浓度不会降低。工作时，激励线圈二41通电，激励线圈二41将固定套4内的氯气激发成等离子体，等离子体进入离子加速器3，离子加速器3给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆9，提高等离子体对半导体晶圆9的轰击力度，提高半导体晶圆9的刻蚀速度。
所述反应台5为圆饼状，反应台5的边缘均布有多片叶片一51，反应台5的中部为下凹的圆槽，反应台5的中部用于放置和固定半导体晶圆9。工作时，反应台5转动，反应台5上的叶片一51不断将反应桶1内的热气集中于反应台5中央，使反应台5的温度升高，叶片一51转动产生的风可使刻蚀产生的产物氯化铝产生晃动，并将氯化铝吹走，有利于半导体氯离子与铝离子不断深入反应，反应持续进行。
所述反应桶1外还设置有气体加热管路13，气体加热管路13的一端与反应桶1上部连通，气体加热管路13的另一端与反应桶1的下部连通，气体加热管路13用于对反应桶1内气体加热使半导体晶圆9跟随升温；所述气体加热管路13上设置有加热器和空气滤清器，所述加热器位于反应桶1和空气滤清器之间，加热器用于给气体加热管路13内的气体加热；所述空气滤清器用于将气体加热管路13内的杂质过滤。工作时，气体加热管路13不断的将反应桶1内的气体加热，使反应桶1内的温度升高，使半导体晶圆9上的铝材料91温度升高，提高铝离子与氯离子的结合率，提高半导体晶圆9被刻蚀的速度。
具体实施例一：通过反应台5固定好半导体晶圆9，闭合反应桶1后；用气体导入管11向反应桶1内通入氯气，气体加热管路13不断的将反应桶1内的气体加热，使反应桶1内的温度升高，使半导体晶圆9上的铝材料91温度升高，同时，给激励线圈一2和激励线圈二41通电，激励线圈一2将固定套4外的氯气激发成等离子体，激励线圈一2产生的电场使等离子体不断轰击半导体晶圆9，激励线圈二41将固定套4内的氯气激发成等离子体，等离子体进入离子加速器3；开启离子加速器3，离子加速器3给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆9，对半导体晶圆9开始刻蚀；
此时，电机8带动下轴66转动，下轴66带动转动体67转动，转动体67带动液体旋转，当电机8转动高时，液体转动会起漩涡，液体总体液面将升高，转动的液体带动叶轮一65转动，叶轮一65带动上轴62转动；同时，液体的液面上升，使浮板64浮起，浮板64带动上轴62上升，由于上轴62与转动体67上的凹槽671不是固定连接，上轴62会产生多方向摇摆转动；弹性本体631跟随上轴62上下运动，球头杆633的球头在轴套61的内壁上下滑动，上轴62倾斜摆动时，球头杆633被上轴62挤压向轴套61内壁，弹簧一632被压缩，液体通过带动叶轮一65而驱动上轴62转动，实现上轴62多自由度转动；弹性平衡组件63限制了上轴62在有限范围内自由转动，使上轴62不会与轴套61产生碰撞，使得上轴62多自由度转动时安全可靠，改变电机8转速可改变液体液面的高度，使得上轴62不断来回上下震荡、多自由度转动；上轴62将运动方式传给了反应台5，使反应台5产生了多自由度震荡转动，反应台5上的叶片一51不断将反应桶1内的热气集中于反应台5中央，使反应台5的温度升高，叶片一51转动产生的风可使刻蚀产生的产物氯化铝产生晃动，并将氯化铝吹走，实现半导体晶圆9上的刻蚀废料氯化铝自动脱离，氯离子更容易与铝离子结合反应，有利于半导体晶圆9刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆9的刻蚀效率；半导体晶圆9刻蚀完成后，抽走氯气，打开反应桶1，取出刻蚀完成后的半导体晶圆9。
具体实施例二：通过反应台5固定好半导体晶圆9，闭合反应桶1后；用气体导入管11向反应桶1内通入氯气，气体加热管路13不断的将反应桶1内的气体加热，使反应桶1内的温度升高，使半导体晶圆9上的铝材料91温度升高，同时，给激励线圈一2和激励线圈二41通电，激励线圈一2将固定套4外的氯气激发成等离子体，激励线圈一2产生的电场使等离子体不断轰击半导体晶圆9，激励线圈二41将固定套4内的氯气激发成等离子体，等离子体进入离子加速器3，开启离子加速器3，离子加速器3给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆9，对半导体晶圆9开始刻蚀；
此时，电机8带动下转轴73正反转动，下转轴73驱动内轴套72在下转轴73上上下滑动，因内轴套72未被固定，内轴套72与下转轴73之间摩擦力的作用，内轴套72上下滑动的一部分动力会转化为内轴套72转动的动力，使得内轴套72在上下运动的同时，内轴套72相应的也会转动，内轴套72运动驱动外轴套71运动，因内轴套72和外轴套71之间通过支撑弹簧74和摆动弹簧75连接，使得外轴套71在继承内轴套72的上、下运动和转动的同时，还具有多自由度摆动和上、下抖动，使得外轴套71最终获得多自由度震荡转动运动，外轴套71将运动方式传给反应台5，使得反应台5产生了多自由度震荡转动运动，反应台5上的叶片一51不断将反应桶1内的热气集中于反应台5中央，使反应台5的温度升高，叶片一51转动产生的风可使刻蚀产生的产物氯化铝产生晃动，并将氯化铝吹走，实现半导体晶圆9上的刻蚀废料氯化铝AlCl3自动脱离，氯离子更容易与铝离子结合反应，有利于半导体晶圆9刻蚀的快速进行，提高了半导体晶圆9的刻蚀效率；半导体晶圆9刻蚀完成后，抽走氯气，打开反应桶1，取出刻蚀完成后的半导体晶圆9。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：该刻蚀方法采用如下半导体晶圆刻蚀装置，该半导体晶圆刻蚀装置包括反应桶(1)、激励线圈一(2)、离子加速器(3)、固定套(4)、反应台(5)、震荡单元(6)和电机(8)，所述反应桶(1)上设置有气体导入管(11)和气体输出管(12)；所述气体导入管(11)位于反应桶(1)顶端，气体导入管(11)用于向反应桶(1)内导入刻蚀气体；所述气体输出管(12)位于反应桶(1)下端，气体输出管(12)用于将反应桶(1)内的气体向外输送；所述激励线圈一(2)套设在反应桶(1)外部，激励线圈一(2)用于将反应桶(1)内刻蚀气体激发成等离子体；所述固定套(4)固定在气体导入管(11)下端，固定套(4)用于固定离子加速器(3)；所述离子加速器(3)位于气体导入管(11)正下方，离子加速器(3)用于给等离子体加速；所述反应台(5)位于离子加速器(3)正下方，反应台(5)用于放置和固定半导体晶圆(9)；所述震荡单元(6)的上端与反应台(5)连接，震荡单元(6)的下端与电机(8)连接，电机(8)带动震荡单元(6)转动，震荡单元(6)驱动反应台(5)产生多自由度震荡转动，实现半导体晶圆(9)上的刻蚀废料自动脱离；
所述固定套(4)上套设有激励线圈二(41)，激励线圈二(41)嵌入于固定套(4)内，激励线圈二(41)与激励线圈一(2)结构相同，激励线圈二(41)用于将固定套(4)内的刻蚀气体激发成等离子体；所述固定套(4)上还开设有多个通气孔(42)；所述通气孔(42)的一端孔径大，通气孔(42)的另一端孔径小，且通气孔(42)孔径小的一端位于固定套(4)外侧；
该刻蚀方法包括如下步骤：
步骤一：将嵌入有铝材料(91)的半导体晶圆(9)放入反应台(5)上，并固定半导体晶圆(9)，闭合反应桶(1)；
步骤二：待步骤一的反应桶(1)闭合后，用气体导入管(11)向反应桶(1)内通入氯气，并给反应桶(1)内气体升温，同时，给激励线圈一(2)通电，将氯气激发成等离子体，开启离子加速器(3)，用离子加速器(3)给等离子体加速并使等离子体轰击半导体晶圆(9)，对半导体晶圆(9)开始刻蚀；
步骤三：待步骤二中对半导体晶圆(9)开始刻蚀后，开启电机(8)，用电机(8)驱动反应台(5)产生多自由度震荡转动，使反应产生的氯化铝快速散开，使氯离子与铝充分反应，加快半导体晶圆(9)刻蚀；
步骤四：待步骤三中半导体晶圆(9)刻蚀完成后，抽走氯气，打开反应桶(1)，取出刻蚀完成后的半导体晶圆(9)。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：所述震荡单元(6)为设置的震荡轴一；所述震荡轴一包括轴套(61)、上轴(62)、弹性平衡组件(63)、浮板(64)、叶轮一(65)、下轴(66)、转动体(67)和滚体(68)，所述轴套(61)内充有液体；所述上轴(62)安装于轴套(61)上部，上轴(62)的上端与反应台(5)固定连接，上轴(62)的下端设置有球头；所述弹性平衡组件(63)位于上轴(62)的上部，弹性平衡组件(63)用于使上轴(62)处于弹性平衡状态；所述浮板(64)位于液体的液面处，浮板(64)与上轴(62)固定连接，浮板(64)用于使上轴(62)浮起；所述叶轮一(65)位于液体中，叶轮一(65)与上轴(62)固定连接，叶轮一(65)用于带动上轴(62)转动；所述下轴(66)位于轴套(61)的下部，下轴(66)与电机(8)固定连接；所述转动体(67)位于上轴(62)下端，转动体(67)与下轴(66)的上端固定连接，转动体(67)的中央设置有圆滑的凹槽(671)，转动体(67)的边缘均布有多片转动叶片(672)，转动体(67)用于带动液体转动并使转动的液体液面升高；所述凹槽(671)用于支撑上轴(62)下端的球头滑动；所述滚体(68)位于轴套(61)的底部与转动体(67)之间，滚体(68)用于减少转动体(67)与轴套(61)之间的摩擦力。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：所述弹性平衡组件(63)包括弹性本体(631)、弹簧一(632)和球头杆(633)，所述弹性本体(631)为圆饼状，弹性本体(631)内均设有多个盲孔；所述球头杆(633)的一端伸入盲孔内，球头杆(633)的另一端位于弹性本体(631)外部；所述弹簧一(632)位于盲孔内，弹簧一(632)的一端与盲孔的孔底固定连接，弹簧一(632)的另一端与球头杆(633)固定连接，弹簧一(632)被压缩，球头杆(633)向弹性本体(631)中心移动。
4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：所述震荡单元(6)为设置的震荡轴二；所述震荡轴二包括外轴套(71)、内轴套(72)、下转轴(73)和弹性摆动组件，所述外轴套(71)套设在内轴套(72)外部；所述弹性摆动组件位于外轴套(71)和内轴套(72)之间，弹性摆动组件用于外轴套(71)和内轴套(72)之间产生弹性摆动，弹性摆动组件包括支撑弹簧(74)和摆动弹簧(75)；所述支撑弹簧(74)的一端与外轴套(71)的下部固定连接，支撑弹簧(74)的下端与内轴套(72)的上端固定连接，支撑弹簧(74)用于支撑外轴套(71)；所述摆动弹簧(75)位于外轴套(71)的内壁与内轴套(72)的外壁之间，摆动弹簧(75)的一端为自由端，摆动弹簧(75)的另一端与内轴套(72)的外壁垂直固定连接；所述内轴套(72)的内侧布置有上升或下降趋势的螺旋滑槽；所述下转轴(73)与内轴套(72)相适配，下转轴(73)的上部设置有滑销(731)；所述滑销(731)与下转轴(73)固定连接，滑销(731)与螺旋滑槽相适配，下转轴(73)转动带动滑销(731)在螺旋滑槽内上下滑动，实现内轴套(72)在下转轴(73)上下降或上升。
5.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：所述反应台(5)为圆饼状，反应台(5)的边缘均布有多片叶片一(51)，反应台(5)的中部为下凹的圆槽，反应台(5)的中部用于放置和固定半导体晶圆(9)。
6.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆刻蚀方法，其特征在于：所述反应桶(1)外还设置有气体加热管路(13)，气体加热管路(13)的一端与反应桶(1)上部连通，气体加热管路(13)的另一端与反应桶(1)的下部连通，气体加热管路(13)用于对反应桶(1)内气体加热使半导体晶圆(9)跟随升温；所述气体加热管路(13)上设置有加热器和空气滤清器，所述加热器位于反应桶(1)和空气滤清器之间，加热器用于给气体加热管路(13)内的气体加热；所述空气滤清器用于将气体加热管路(13)内的杂质过滤。
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2018
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