CN115954302B - 晶边刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶边刻蚀设备，腔体内部包括晶圆承载区域和位于晶圆承载区域一侧的晶边刻蚀区域；等离子体产生装置设置于腔体的对应晶边刻蚀区域的外部，用于激发晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体；卡盘设置于晶圆承载区域中，且卡盘能够旋转，并能够水平移动，以使不同尺寸的晶圆的局部边缘部分均能够伸入晶边刻蚀区域中，并阻挡晶边刻蚀区域中的等离子体进入晶圆承载区域中，并转动；遮挡盘位于晶圆承载区域中，且相对设置于卡盘上方。本发明提供的晶边刻蚀设备，可以兼容不同尺寸的晶圆，从而可以扩大兼容范围，降低生产成本。

Description

晶边刻蚀设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种晶边刻蚀设备。

背景技术

晶边刻蚀是一种采用等离子体刻蚀去除晶圆边缘处不需要的薄膜的方法。如图1所示，晶圆的边缘部分需要关注五个区域：上边缘(topedge)、上斜面(upperbevel)、顶点(apex)、下斜面(bottombevel)和下边缘(bottomedge)。在常规刻蚀工艺中，晶圆边缘的等离子体密度较低，容易引起聚合物(一般由碳、氧、氮、氟等元素组成)在晶边(晶圆的边缘部分)的顶部表面和底部表面积累,这些聚合物将会在后面的处理过程中发生剥离或脱落，例如集成层间介电层(integratedlayerdielectric，ILD)步骤的残余物就主要来自不良的光刻去边。除了防止颗粒掉落形成缺陷，晶边刻蚀还用于避免晶圆电弧放电、微掩蔽等的问题。

在晶边刻蚀中，如图2所示，遮挡盘(即，图2中的上板)和卡盘(即，图2中的下板)用于分别遮挡晶圆的上表面和下表面的中心部分，以保护晶圆的除图2所示的上表面刻蚀区域和下表面刻蚀区域之外的部分不被刻蚀，即，在进行晶边刻蚀时，晶圆边缘是晶圆唯一暴露的部分。目前，集成电路制造的主流晶圆包括诸如12英寸和8英寸等的多种不同尺寸的晶圆，但是，现有的晶边刻蚀设备中的卡盘只能兼容比其适配的晶圆尺寸更小的晶圆，这里的兼容，是指无需更换整个腔体，只需更换尺寸与晶圆相适配的卡盘和遮挡盘，例如，对于适配12英寸晶圆的设备，其可以兼容8英寸晶圆，但是无法兼容大于12英寸的晶圆，导致兼容性较差，而且，现有的晶边刻蚀设备是将刻蚀气体通入腔室中，以对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀，当使用较大尺寸的设备来兼容较小尺寸的晶圆生产时，由于较大尺寸的设备采用的腔室尺寸较大，其在生产小尺寸的晶圆时所需消耗的资源(如气体、电器功率等)，相对于小尺寸的设备采用非兼容的方式生产小尺寸的晶圆会更高，导致使用较大尺寸的设备来兼容较小尺寸的晶圆进行生产的成本，相比于小尺寸的设备采用非兼容的方式生产小尺寸的晶圆进行生产的成本会增加。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶边刻蚀设备，其可以兼容不同尺寸的晶圆，从而可以扩大兼容范围，降低生产成本。

为实现本发明的目的而提供一种晶边刻蚀设备，包括：

腔体，所述腔体内部包括晶圆承载区域和位于所述晶圆承载区域一侧的晶边刻蚀区域；所述腔体设置有进气口，用于向所述晶边刻蚀区域通入工艺气体；

等离子体产生装置，设置于所述腔体的对应所述晶边刻蚀区域的外部，用于激发所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体；

卡盘，设置于所述晶圆承载区域中，所述卡盘的用于承载晶圆的承载部能够旋转，并能够水平移动，以使不同尺寸的所述卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的所述晶圆的局部边缘部分均能够伸入所述晶边刻蚀区域中，并转动；以及

遮挡盘，所述遮挡盘位于所述晶圆承载区域中，且相对设置于所述卡盘上方，用于遮挡所述晶圆的中心区域；所述遮挡盘的局部边缘部分位于所述晶边刻蚀区域中，且所述遮挡盘、所述卡盘的承载部和所述晶圆共同阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

可选的，所述腔体包括构成所述晶圆承载区域的第一子腔体，和构成所述晶边刻蚀区域的第二子腔体，其中，所述第二子腔体与所述第一子腔体连接，且二者之间具有对接口，所述对接口将所述晶圆承载区域与所述晶边刻蚀区域连通；

所述对接口在平行于水平面的方向上的长度小于所述晶圆的直径，且在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述晶圆、所述卡盘和所述遮挡盘各自与所述对接口之间的相对位置被设置为：能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

可选的，在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第一径向间距，所述遮挡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第二径向间距；所述第一径向间距和所述第二径向间距均满足：在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的边缘和所述遮挡盘的边缘均与所述对接口在平行于水平面的方向上的两侧边缘之间的间距小于等于能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中的预设间距。

可选的，还包括：磁增强装置，所述磁增强装置设置于所述腔体的外部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够改变所述等离子体的运动路径的磁场，以增强等离子体对所述晶圆的局部边缘的刻蚀作用。

可选的，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述晶边刻蚀区域的顶部或侧部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体朝向所述晶圆的边缘部分偏转的磁场。

可选的，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述腔体外部的对应所述晶边刻蚀区域的位置处，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体中的电子作螺旋形运动的磁场。

可选的，所述腔体的构成所述晶边刻蚀区域的顶壁采用绝缘材质；

所述等离子体产生装置包括射频线圈，所述射频线圈设置于所述晶边刻蚀区域顶部，且用于与第一射频源电连接，用于通过所述顶壁向所述晶边刻蚀区域提供射频能量。

可选的，所述等离子体产生装置包括上电极板，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁或侧壁，或者所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述上电极板接地；

所述卡盘用于与第二射频源电连接。

可选的，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁，且所述侧壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

所述上电极板作为所述第二子腔体的侧壁，且所述顶壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述第二子腔体的顶壁、侧壁和底壁均采用绝缘材质。

可选的，所述腔体还包括金属屏蔽外壳，所述金属屏蔽外壳将所述第一子腔体和所述第二子腔体包围在其中；或者，所述金属屏蔽外壳的一部分作为所述第一子腔体，另一部分将所述第二子腔体包围在其中。

可选的，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上均设置有排气口，且相互对应，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上的所述排气口位于所述晶边刻蚀区域的底部，用于与抽真空装置连接，用于控制所述腔体内的压力。

可选的，所述卡盘包括用于承载所述晶圆的绝缘主体，和设置于所述绝缘主体下方的下电极，所述绝缘主体用作所述承载部；所述下电极用于与第二射频源电连接。

可选的，所述下电极的侧壁上，且与所述对接口相对的一侧设置有切口部，所述切口部用于在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，能够使所述绝缘主体的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中。

可选的，所述遮挡盘的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面之间的间隔被设置为使等离子体无法进入所述晶圆承载区域中；所述遮挡盘、所述卡盘与所述晶圆的中心区域尺寸相适配。

可选的，所述遮挡盘包括多个分体，多个所述分体共同构成形状和尺寸与所述晶圆相适配的圆盘；多个所述分体中的至少一部分为能够相对于所述卡盘独立升降的可升降分体；

所述可升降分体上设置有距离检测装置，用于检测所述可升降分体的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面的与该可升降分体对应区域之间的间隔。

可选的，所述距离检测装置为电磁波检测装置，且设置于所述可升降分体的内部。

可选的，所述晶边刻蚀设备还包括晶圆位置检测装置，用于在所述卡盘的承载部水平移动时，检测置于所述卡盘的承载部上的晶圆的边缘部分是否移动至所述晶边刻蚀区域中的指定位置。

可选的，所述晶圆位置检测装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器和信号接收器沿水平方向或竖直方向相对设置，且分别位于所述晶边刻蚀区域的两侧。

可选的，所述腔体为多个，多个所述腔体在圆周方向上环绕设置，且多个所述腔体中的所述晶边刻蚀区域均朝向所述腔体所在圆周的中心，以共用所述等离子体产生装置，使所述等离子体产生装置能够同时激发多个所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的晶边刻蚀设备，其通过使卡盘的承载部能够旋转，且能够水平移动，可以使不同尺寸的卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆的局部边缘部分均能够伸入晶边刻蚀区域中，并转动，而且可以根据不同尺寸的晶圆更换与之相适配的遮挡盘和卡盘，而无需更换整个腔体，从而可以适用于多种不同尺寸的晶圆的晶边刻蚀，即，在腔体内部空间足够的前提下，既可以兼容尺寸较小的晶圆，又可以兼容尺寸较大的晶圆，从而可以扩大兼容范围。此外，遮挡盘的局部边缘部分位于晶边刻蚀区域中，且遮挡盘、卡盘的承载部和晶圆共同阻挡晶边刻蚀区域中的等离子体进入晶圆承载区域中，也就是说，只在晶边刻蚀区域中产生等离子体，并结合使卡盘的承载部带动晶圆转动，可以实现一边使晶圆旋转，一边对晶圆暴露在晶边刻蚀区域中的局部边缘部分进行刻蚀，这与现有技术中对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀的腔室相比，既可以使晶圆在其周向上的所有边缘部分均能够暴露于晶边刻蚀区域中，以保证刻蚀均匀性，又可以大幅减小晶边刻蚀区域的体积，从而无论兼容的是大尺寸的晶圆，还是小尺寸的晶圆，都采用体积很小的晶边刻蚀区域进行晶边刻蚀工艺，进而可以避免现有技术中因大尺寸设备生产小尺寸晶圆而造成的资源浪费，从而可以降低生产成本。

附图说明

图1为晶圆的边缘部分的五个分区的示意图；

图2为遮挡盘和卡盘遮挡晶圆的示意图；

图3A为本发明第一实施例提供的晶边刻蚀设备的一种剖面示意图；

图3B为本发明第一实施例采用的遮挡盘和晶圆各自在腔体中的相对位置的俯视示意图；

图3C为本发明第一实施例采用的下电极的俯视示意图；

图4为本发明第一实施例提供的晶边刻蚀设备的另一种剖面示意图；

图5为本发明第一实施例采用的用于实现卡盘移动的驱动装置的结构示意图；

图6A为本发明第一实施例采用的遮挡盘的一种俯视图；

图6B为本发明第一实施例采用的遮挡盘的另一种俯视图；

图7为本发明第一实施例采用的遮挡盘的各分体的高度调节过程图；

图8为本发明第一实施例采用的第一永磁铁和第二永磁铁产生的磁场与一种尺寸的晶圆的位置关系图；

图9为本发明第一实施例采用的第一永磁铁和第二永磁铁产生的磁场与另一种尺寸的晶圆的位置关系图；

图10A为本发明第一实施例提供的晶边刻蚀设备的又一种剖面示意图；

图10B为图10A中电感线圈产生的磁场与晶圆的在俯视方向上的位置关系图；

图11为本发明第一实施例采用的信号发射器和信号接收器沿水平方向相对设置的位置关系图；

图12为本发明第一实施例采用的信号发射器和信号接收器沿竖直方向相对设置的位置关系图；

图13A为本发明第一实施例采用的多个腔体的分布示意图；

图13B为图13A中其中两个腔体的剖面示意图；

图14A为本发明第二实施例提供的晶边刻蚀设备的一种剖面示意图；

图14B为本发明第二实施例提供的晶边刻蚀设备的另一种剖面示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的晶边刻蚀设备进行详细描述。

第一实施例

请参阅图3A，本实施例提供的晶边刻蚀设备，包括：腔体1、等离子体产生装置、卡盘4和遮挡盘6。其中，腔体1采用非对称结构，即，腔体内部包括晶圆承载区域14a和位于晶圆承载区域14a一侧的晶边刻蚀区域14b；腔体1设置有进气口15，用于向晶边刻蚀区域14b通入工艺气体，可选的，该进气口位于晶边刻蚀区域14b的顶部。另外，可选的，腔体1在晶圆承载区域14a顶部还设置有中心进气孔16，用于向晶圆承载区域14a输送吹扫气体，以在晶圆承载区域14a中产生正压，用于阻挡晶边刻蚀区域14b中产生的颗粒物进入晶圆承载区域14a。该吹扫气体例如为惰性气体。

等离子体产生装置设置于腔体1的对应晶边刻蚀区域14b的外部，用于激发晶边刻蚀区域14b中的工艺气体形成等离子体。在本实施例中，等离子体产生装置包括射频线圈31，该射频线圈31设置于晶边刻蚀区域14b顶部，且用于与第一射频源32电连接，用于向晶边刻蚀区域14b提供射频能量。可选的，腔体1包括构成晶边刻蚀区域14b的顶壁11、侧壁12和底壁13，顶壁11、侧壁12和底壁13均采用绝缘材质，例如为石英；射频线圈31设置于顶壁11上方，用于通过顶壁11将射频能量耦合入晶边刻蚀区域14b。该射频线圈31例如为平面螺旋线圈。但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，等离子体产生装置还可以采用其他结构的电感耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma，ICP)产生装置。

卡盘4设置于晶圆承载区域14a中，该卡盘4的用于承载晶圆S的承载部能够旋转，并能够水平移动，以使不同尺寸的卡盘4的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆S的局部边缘部分均能够伸入移动至晶边刻蚀区域14b中，并转动。容易理解，卡盘4的外径小于晶圆S的直径，以能够暴露晶圆S的下表面边缘区域。由于卡盘4的承载部上的晶圆S在静止时只有局部边缘部分(即，图3A中示出的区域A中的部分)暴露于晶边刻蚀区域14b中，为了能够使晶圆S在其圆周方向上的所有边缘部分均能够暴露于晶边刻蚀区域14b中，就需要在进行晶边刻蚀工艺时使卡盘4的承载部旋转，以使置于卡盘4的承载部上的晶圆S在其圆周方向上的所有边缘部分均能够被刻蚀到，从而可以保证刻蚀均匀性。实现卡盘的承载部旋转的装置可以有多种，例如，可以利用旋转磁流体轴81分别与卡盘4和旋转驱动源82连接，以带动卡盘4的承载部旋转，同时旋转磁流体轴81还可以起到密封作用，以保证腔体1内部处于真空环境。但是本发明实施例对实现卡盘旋转的装置没有特别的限制。需要说明的是，图3A仅示意性地用线条示出了旋转磁流体轴81，由于旋转磁流体轴81的旋转和密封功能属于公知技术，本发明实施例不再赘述。

在一些可选的实施例中，上述卡盘4包括用于承载晶圆S的绝缘主体41，和设置于该绝缘主体41下方的下电极42，该绝缘主体41即为上述承载部；下电极42用于与第二射频源43电连接，用于向置于绝缘主体41上的晶圆S加载射频功率，以能够在晶圆表面形成射频偏压，以吸引等离子体向下运动。并且，绝缘主体41单独旋转，且绝缘主体41和下电极42被设置为同步水平移动。

通过使卡盘4能够水平移动，可以使不同尺寸的晶圆S的局部边缘部分能够伸入晶边刻蚀区域14b中，以保证不同尺寸的晶圆S的局部边缘部分均能够被晶边刻蚀区域14b中的等离子体刻蚀到。具体地，请一并参阅图3A和图4，不同尺寸的晶圆在被放入腔体1中，且其左侧边缘与相邻的腔体内壁之间的径向间距相同时，不同尺寸的晶圆的右侧边缘与相邻的腔体内壁之间的径向间距不同，即，如图3A所示，大尺寸晶圆S的右侧边缘与相邻的腔体内壁之间的径向间距为D1，而小尺寸晶圆S’的右侧边缘与相邻的腔体内壁之间的径向间距为D2，且D2大于D1，在这种情况下，在将不同尺寸的晶圆放入同一腔体中的同一放片位置(晶圆右侧边缘与相邻的腔体内壁之间的径向间距相同)之后，较大尺寸晶圆的边缘部分能够位于晶边刻蚀区域14b中，而较小尺寸晶圆的边缘部分不一定能够位于晶边刻蚀区域14b中，此时通过使卡盘4水平移动，可以使较小尺寸晶圆的边缘部分朝靠近晶边刻蚀区域14b的方向移动，直至移入晶边刻蚀区域14b中，也就是说，不论晶圆的尺寸如何(腔体内部空间足够的条件下)，都可以通过水平移动卡盘来使卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆的局部边缘部分均伸入至晶边刻蚀区域14b中的指定位置，从而可以保证对不同尺寸的晶圆的边缘部分均能够达到同样的刻蚀效果。

在一些可选的实施例中，晶边刻蚀设备还包括顶针装置5，该顶针装置5设置于卡盘4下方，且包括多个顶针51(图3A和图4仅示意性地示出了一个顶针51)和用于驱动多个顶针51升降的顶针驱动装置52，并且在卡盘4中设置有多个通孔44，多个顶针51能够一一对应地穿过多个通孔44，并上升至顶端高于卡盘4的承载面的位置，或者下降至顶端低于卡盘4的承载面的位置，从而可以与机械手配合实现对晶圆S的取放片操作。

遮挡盘6位于晶圆承载区域14a中，且相对设置于卡盘4上方，用于遮挡晶圆S的中心区域。在一些可选的实施例中，如图3A所示，遮挡盘6采用绝缘材料制作，或者遮挡盘6的外表面设置有绝缘层。该遮挡盘6位于晶圆承载区域14a中，且相对设置于卡盘4上方，遮挡盘6的局部边缘部分位于晶边刻蚀区域14b中，且遮挡盘6、卡盘4的承载部(例如绝缘主体41)和晶圆S共同阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中。

可选的，遮挡盘6的下表面与置于卡盘4上的晶圆上表面之间的间隔被设置为使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中。根据帕邢定律(表征均匀电场气体间隙击穿电压、间隙距离和气压间关系的定律)，狭小空间有利于湮灭等离子体，基于此，通过设定上述间隔的大小，可以使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中，同时还可以在设置有中心进气口16时，不会使自中心进气口16进入晶圆承载区域14a的吹扫气体形成等离子体，从而可以保证晶圆S的中心区域不会被刻蚀。可选的，能够实现湮灭等离子体的效果的上述间隔大于0，且小于等于1mm，优选为0.35mm。

所谓晶圆的中心区域，是指晶圆上表面、下表面的位于待刻蚀的边缘区域的内周边界内侧的区域。

通过使卡盘4的承载部能够旋转，且能够水平移动，可以使不同尺寸的卡盘4的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆的局部边缘部分均能够伸入晶边刻蚀区域14b中，并转动，而且，通过使遮挡盘6、卡盘4与晶圆的中心区域尺寸相适配，可以对晶圆的上、下表面的中心区域进行遮挡，而只有晶圆的边缘部分暴露未被遮挡，以使晶圆的局部边缘部分暴露于晶边刻蚀区域14b，此外，可以根据不同尺寸的晶圆更换与之相适配的遮挡盘6和卡盘(例如，卡盘主体41)，以保证各晶圆的上表面、下表面的中心区域能够分别被遮挡盘6和卡盘4完全遮挡，不会被等离子体刻蚀，而无需更换整个腔体，从而可以适用于多种不同尺寸的晶圆的晶边刻蚀，即，在腔体内部空间足够的前提下，既可以兼容尺寸较小的晶圆，又可以兼容尺寸较大的晶圆，从而可以扩大兼容范围。此外，遮挡盘6的局部边缘部分位于晶边刻蚀区域14b中，且遮挡盘6、卡盘4的承载部和晶圆S共同阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中，也就是说，只在晶边刻蚀区域14b中产生等离子体，并结合使卡盘4的承载部带动晶圆S转动，可以实现一边使晶圆旋转，一边对晶圆暴露在晶边刻蚀区域中的局部边缘部分进行刻蚀，这与现有技术中对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀的腔室相比，既可以使晶圆S在其周向上的所有边缘部分均能够暴露于晶边刻蚀区域14b中，以保证刻蚀均匀性，又可以大幅减小晶边刻蚀区域14b的体积，从而无论兼容的是大尺寸的晶圆，还是小尺寸的晶圆，都采用体积很小的晶边刻蚀区域14b进行晶边刻蚀工艺，进而可以避免现有技术中因大尺寸设备生产小尺寸晶圆而造成的资源浪费，从而可以降低生产成本。

在一些可选的实施例中，在腔体1上设置有可供晶圆、卡盘(例如，卡盘主体41)和遮挡盘6移入或移出的开口23，可以经由该开口23对卡盘4和遮挡盘6进行更换，无需开腔，也无需更换整个腔体，从而可以提高工艺效率。需要说明的是，上述卡盘(即，卡盘主体41)和遮挡盘6在腔体1中的安装方式均是可分离的，以便于更换。

在一些可选的实施例中，如图3B所示，腔体1包括构成晶圆承载区域14a的第一子腔体14a1，和构成晶边刻蚀区域14b的第二子腔体14b1，其中，该第二子腔体14b1例如为立方体，具体可以包括顶壁11、侧壁12和底壁13。第二子腔体14b1与第一子腔体14a1连接，且二者之间具有对接口141，该对接口141将晶圆承载区域14a与晶边刻蚀区域14b连通；并且，对接口141在平行于水平面的方向上的长度B1小于晶圆S的直径，这样，只有晶圆S的局部边缘部分可以伸入晶边刻蚀区域14b中。而且，在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，晶圆S、卡盘4和遮挡盘6各自与对接口141之间的相对位置被设置为：能够阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中。也就是说，在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，晶圆S、卡盘4和遮挡盘6可以对等离子体起到阻挡作用，使之无法从上述对接口141泄漏至晶圆承载区域14a中，从而可以保证晶圆S的中心区域不会被刻蚀。

进一步可选的，在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，卡盘4的外周轮廓与置于卡盘4上的晶圆S的外周轮廓之间的径向间距为第一径向间距，遮挡盘6的外周轮廓与置于卡盘4上的晶圆S的外周轮廓之间的径向间距为第二径向间距(如图3B中的径向间距B3所示)，上述第一径向间距和第二径向间距均满足：在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，卡盘4的边缘和遮挡盘6的边缘均与对接口141在平行于水平面的方向上的两侧边缘之间的间距(如图3B中的径向间距B2所示)小于等于能够阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中的预设间距。可选的，该预设间距为2mm。

为了暴露出晶圆S的边缘部分，卡盘4和遮挡盘6的外径均小于晶圆S的直径，在此基础上，在晶圆S到达伸入晶边刻蚀区域14b的预设位置时，卡盘4的边缘和遮挡盘6的边缘无法接触到对接口14的边缘，为了避免等离子体从卡盘4的边缘和遮挡盘6的边缘处泄漏，通过设计上述第一径向间距和第二径向间距，可以使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中，即，具有湮灭等离子体的效果。在实际应用中，上述第一径向间距和第二径向间距可以相等，也可以不等。

进一步来说，上述第一径向间距和第二径向间距应小于最大间距，该最大间距被设置为，在晶圆S的边缘与对接口141在平行于水平面的方向上的两侧边缘相接触时，接触位置如图3B中的位置C所示，上述第一径向间距和第二径向间距的能够使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中的最大值。需要说明的是，在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，晶圆S的边缘与对接口141的边缘具有一定的间隙，以保证晶圆S可以正常旋转，该间隙的大小应满足：使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中，即，具有湮灭等离子体的效果。

在一些可选的实施例中，如图3A和图3C所示，下电极42的侧壁上，且与对接口141相对的一侧设置有切口部421，该切口部421例如为将圆盘形的下电极沿其厚度方向切掉一部分之后，在切口处的结构，用于在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中时，能够使绝缘主体41的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中，即，下电极42利用切口部421为绝缘主体41伸入晶边刻蚀区域14b中留出避让空间。可选的，在晶圆S到达伸入晶边刻蚀区域14b的预设位置时，上述切口部421与第二子腔体14b1的底壁13相对的表面与该底壁13相抵，此时绝缘主体41的局部边缘部分(即，相对于上述切口部421与第二子腔体14b1的底壁13相对的表面凸出的部分)伸入晶边刻蚀区域14b中。在进行晶边刻蚀工艺时，绝缘主体41单独旋转，下电极42不转动，以实现一边使晶圆旋转，一边对晶圆暴露在晶边刻蚀区域14b中的局部边缘部分进行刻蚀。

需要说明的是，如图3A所示，晶圆S、卡盘4的承载部(例如绝缘主体41)和遮挡盘6在垂直于水平面的方向上的厚度之和与对接口141在垂直于水平面的方向上的长度大致相同，以能够在阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中的同时，保证卡盘4能够旋转，并能够水平移动。

在一些可选的实施例中，实现卡盘(例如，卡盘主体41)水平移动的方式可以是手动，也可以利用驱动装置提供动力，该驱动装置例如包括驱动杆71和用于驱动该驱动杆71水平移动的直线电机72，该驱动杆71可以通过上述开口23伸入腔体1中，并与卡盘主体41的一侧可拆卸或者可分离的连接，在直线电机72的驱动下，驱动杆71带动卡盘主体41水平移动。进一步可选的，如图5所示，上述驱动杆71包括两个推杆711、一个把手712以及两个滑动导轨713，其中，两个推杆711设置于卡盘4的底部，且与之固定连接，并且两个推杆711分别与两个滑动导轨713滑动连接，两个滑动导轨713用于对两个推杆711起到导向作用。把手712可在手动或驱动装置的驱动下，带动两个推杆711以及卡盘4水平移动。当然，在实际应用中，还可以采用其他任意结构的驱动装置，例如，可以通过将水平直线电机与旋转驱动源82连接，来驱动该旋转驱动源82和与之连接的旋转磁流体轴81和卡盘主体41同步水平移动，本发明实施例对此没有特别的限制。

在一些可选的实施例中，遮挡盘6的至少一部分能够相对于卡盘4升降。这样可以调节遮挡盘6的下表面与置于卡盘4上的晶圆上表面之间的间隔，从而可以适用于不同厚度的晶圆，扩大使用范围。实现遮挡盘6升降的方式可以是手动，也可以利用驱动装置提供动力，该驱动装置例如包括驱动杆73和用于驱动该驱动杆73水平移动的直线电机74，该驱动杆73可以通过设置于腔体顶部的通孔伸入腔体1中，并与遮挡盘6可拆卸或者可分离的连接，在直线电机74的驱动下，驱动杆73带动遮挡盘6的至少一部分升降。当然，在实际应用中，还可以采用其他任意结构的驱动装置，本发明实施例对此没有特别的限制。

进一步可选的，遮挡盘6包括多个分体，多个分体共同构成形状和尺寸与晶圆相适配的圆盘；多个分体中的至少一部分为能够相对于卡盘4独立升降的可升降分体。并且，该可升降分体上设置有距离检测装置(图中未示出)，用于检测可升降分体的下表面与置于卡盘上的晶圆上表面的与该可升降分体对应区域之间的间隔。在进行晶边刻蚀工艺的过程中，在卡盘旋转时，可以利用距离检测装置实时检测可升降分体对应的上述间隔，以能够根据检测到的上述间隔的大小实时控制可升降分体作升降运动，以使该间隔的大小始终保持在预设阈值。可选的，如图7所示，上述距离检测装置例如为电磁波检测装置，电磁波检测装置设置于可升降分体的内部。当然，在实际应用中，也可以根据具体需要，在所有的分体中均设置上述距离检测装置。

通过使多个分体中的至少一部分为可升降分体，并在进行晶边刻蚀工艺的过程中，在卡盘旋转时，实时检测可升降分体对应的上述间隔，可以根据各可升降分体与晶圆上表面对应区域之间的厚度差异，独立地分别调节各可升降分体的下表面与晶圆上表面对应区域之间的间隔，从而可以保证各可升降分体的下表面与晶圆上表面对应区域之间的间隔大小，均满足使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中，即，可以实现上述间隔的分区控制。

在一些可选的实施例中，多个分体中对应晶圆上表面的边缘区域的分体为上述可升降分体。通过这样设置，可以在进行晶边刻蚀工艺的过程中，保证对应晶圆上表面的边缘区域的分体的上述间隔保持在预设阈值，从而可以有效地使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中。当然，在实际应用中，也可以根据具体需要，将所有的分体设定为可升降分体，如图7所示。

上述多个分体的形状和布局方式可以有多种，例如，如图6A所示，多个分体包括圆形分体61和环绕在圆形分体61周围的一个或多个同心、且半径不同的圆环形分体62，且圆环形分体62由沿其周向均匀分布的至少两个圆弧形子分体621共同构成。并且，半径最大的圆环形分体中的圆弧形子分体均为上述可升降分体。这样，可以保证对应晶圆上表面的边缘区域的分体的上述间隔保持在预设阈值，从而可以有效地使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中。

在此基础上，可选的，上述圆形分体也可以为可升降分体，以能够保证对应晶圆上表面的中心区域的分体的上述间隔保持在预设阈值。和/或，除半径最大的圆环形分体之外的其余圆环形分体中，至少一个圆环形分体中的圆弧形子分体均为可升降分体。这样，可以针对晶圆的多个半径不同的环形区域之间的厚度差异，独立地分别调节各圆环形分体中的圆弧形子分体的上述间隔的大小。在实际应用中，可以根据具体需要设计圆形分体61的半径、圆环形分体62的数量和径向宽度以及构成每个圆环形分体62的圆弧形子分体621的数量，例如，如图6A所示，圆形分体61的半径较小，圆环形分体62的数量较多(例如5个)，每个环形分体62的圆弧形子分体621的数量较少(例如2个)；或者，与之相反的，如图6B所示，也可以圆形分体61的半径较大，圆环形分体62的数量较少(例如1个)，每个圆环形分体62的圆弧形子分体621的数量较多(例如8个)，这样，可以通过将圆环形分体62中的圆弧形子分体621均设定为可升降分体，来保证对应晶圆上表面的边缘区域的分体的上述间隔保持在预设阈值，从而可以有效地使等离子体无法进入晶圆承载区域14a中。

本实施例提供的晶边刻蚀设备，由于是在局部区域(即，晶边刻蚀区域14b)产生等离子体，相比现有技术同一时间由刻蚀全域变成局域，造成整体的刻蚀速率相对下降，为了解决该问题，在一些可选的实施例中，晶边刻蚀设备还包括磁增强装置，该磁增强装置设置于腔体的外部，用于在晶边刻蚀区域14b中产生能够改变等离子体的运动路径的磁场，以增强等离子体对晶圆的局部边缘的刻蚀作用。借助磁增强装置，可以增强等离子体对晶圆的局部边缘的刻蚀作用，从而可以提高刻蚀速率，保证刻蚀产能。

在一些可选的实施例中，磁增强装置包括磁体结构，该磁体结构设置于晶边刻蚀区域14b的顶部或侧部，用于在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体朝向晶圆的边缘部分偏转的磁场。该磁场可以使等离子体中的带电粒子朝向晶圆的边缘部分偏转，以提升刻蚀速率，避免产能损失。

上述磁体结构可以采用多种结构，例如，如图8所示，磁体结构包括磁极方向相反的第一永磁铁91和第二永磁铁92，第一永磁铁91和第二永磁铁92沿水平方向相对设置，且位于晶边刻蚀区域14b的顶部或侧部，用于在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体朝向晶圆S1的边缘部分偏转的磁场。具体来说，如图8所示，第一永磁铁91和第二永磁铁92可以位于晶边刻蚀区域14b的侧部，例如位于晶边刻蚀区域14b在水平方向上相对的两侧。或者，第一永磁铁91和第二永磁铁92也可以均位于晶边刻蚀区域14b的顶部，只要能够在晶边刻蚀区域14b中产生上述磁场即可。第一永磁铁91和第二永磁铁92产生的磁场的方向平行于晶圆S1的表面，该磁场可以使等离子体中的带电粒子朝向晶圆S1的边缘部分偏转，以提升刻蚀速率，避免产能损失。进一步可选的，如图9所示，第一永磁铁91和第二永磁铁92能够朝彼此靠近的方向(即，图9中的X2方向)移动，以能够更接近晶圆的边缘部分，从而可以提供更强的磁场，进一步提高刻蚀效率。实现第一永磁铁91和第二永磁铁92的移动的方式可以是手动，也可以利用驱动装置提供动力，本发明实施例对该驱动装置的结构没有特别的限制。

需要说明的是，图9中的X1方向为卡盘的移动方向，上述第一永磁铁91和第二永磁铁92朝彼此靠近的方向，即X2方向与X1方向相互垂直。当尺寸较小的晶圆S2沿X1方向移动至与尺寸较大的晶圆S1内切的位置时，晶圆S2的边缘部分可以位于第一永磁铁91和第二永磁铁92产生的磁场中。

在另一些可选的实施例中，如图10A和图10B所示，上述磁体结构还可以包括电感线圈93，该电感线圈93设置于晶边刻蚀区域14b的顶部或侧部，用于与直流电源电连接。电感线圈93的轴线O沿水平方向设置，可选的，图10B中的X1方向为卡盘的移动方向，该轴线O水平设置，且与X1方向相互垂直。电感线圈93用于在通电时，在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体朝向晶圆的边缘部分偏转的电磁场，偏转方向如图10A中的箭头所示。也就是说，可以采用电感线圈93代替第一永磁铁91和第二永磁铁92形成电磁场，该电磁场的方向平行于晶圆表面，可以起到与上述第一永磁铁91和第二永磁铁92相同的作用，即同样能够使等离子体朝向晶圆的边缘部分偏转，从而可以起到对等离子体的聚焦作用。容易理解，上述第一永磁铁91和第二永磁铁92产生的磁场使等离子体的偏转方向与图10A中的箭头所示方向相类似。可选的，电感线圈93也可以朝靠近腔体内部的方向移动，即沿图10B中的X3方向移动，以能够更接近晶圆的边缘部分，从而可以提供更强的磁场，进一步提高刻蚀效率。需要说明的是，当腔体1的顶壁11上方设置有射频线圈31的情况下，电感线圈93也可以设置于腔体1的顶壁上方，因为电感线圈93通入的是直流电，其与射频线圈31之间不会产生干扰。

还需要说明的是，在电感线圈93设置于晶边刻蚀区域14b的侧部的情况下，腔体1中构成晶边刻蚀区域14b的侧壁12也可以采用金属材质，这是因为金属侧壁不会屏蔽平行于侧壁表面的磁感线。

在一些可选的实施例中，腔体1还包括金属屏蔽外壳2，该金属屏蔽外壳2可以将第一子腔体14a1和第二子腔体14b1包围在其中；或者，还可以使金属屏蔽外壳2的一部分作为第一子腔体14a1，另一部分将第二子腔体14b1(例如包括顶壁11、侧壁12和底壁13)包围在其中。这样，金属屏蔽外壳2可以将等离子体产生装置、卡盘4和遮挡盘6包围在其中。借助金属屏蔽外壳2，可以防止射频泄漏。

在一些可选的实施例中，第二子腔体14b1和金属屏蔽外壳2上均设置有排气口(17、22)，且相互对应，第二子腔体14b1和金属屏蔽外壳2上的排气口(17、22)位于晶边刻蚀区域14b的底部，用于与抽真空装置连接，用于控制所述腔体内的压力。另外，金属屏蔽外壳2上还设置有中心进气孔21，其与遮挡盘6上的中心进气孔16同轴设置，且相互连通。上述开口23开设于金属屏蔽外壳2的与晶边刻蚀区域14b相背离的一侧。

在一些可选的实施例中，晶边刻蚀设备还包括晶圆位置检测装置，用于在卡盘的承载部水平移动时，检测置于卡盘的承载部上的晶圆的边缘部分是否移动至晶边刻蚀区域14b中的指定位置。在需要对不同尺寸的晶圆进行切换的时候，就需要对卡盘进行水平移动，以使更换后的晶圆的边缘部分均能够移动至晶边刻蚀区域14b中，在此过程中，利用晶圆位置检测装置，可以检测置于卡盘的承载部上的晶圆的边缘部分是否移动至晶边刻蚀区域14b中的指定位置，如图11所示，该晶圆位置检测装置例如包括信号发射器75和信号接收器76，二者沿水平方向相对设置，且分别位于晶边刻蚀区域14b在水平方向上的两侧，以采用上述第一永磁铁91和第二永磁铁92为例，信号发射器75和信号接收器76分别位于第一永磁铁91和第二永磁铁92的靠近卡盘4的一侧，即，图11中的第一永磁铁91和第二永磁铁92的左侧。需要说明的是，本发明实施例并不局限于此，如图12所示，上述信号发射器75和信号接收器76也可以沿竖直方向相对设置于晶边刻蚀区域14b在竖直方向上的两侧，这同样可以检测置于卡盘上的晶圆的边缘部分是否移动至晶边刻蚀区域14b中的指定位置。

信号发射器75用于向信号接收器76发射光信号(例如激光)，在卡盘4的承载部上的晶圆S的边缘部分水平移动至信号发射器75与信号接收器76之间的位置时，信号接收器76无法接收到光信号，此时可以确定卡盘4的承载部上的晶圆的边缘部分移动至晶边刻蚀区域14b中的指定位置，或者移动至距离该指定位置预设距离处。在实际应用中，可以根据晶圆的尺寸、腔体的内部空间尺寸等参数，对上述预设距离进行设定。可选的，上述指定位置被设定为：在晶圆S的局部边缘部分伸入晶边刻蚀区域14b中的预设位置时，卡盘4的边缘和遮挡盘6的边缘均与对接口141在平行于水平面的方向上的两侧边缘之间的间距(如图3B中的径向间距B2所示)小于等于能够阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中的预设间距。可选的，该预设间距为2mm。

在一些可选的实施例中，为了提高产能，同一晶边刻蚀设备中，腔体可以为多个，多个腔体在圆周方向上环绕设置，且多个腔体中的晶边刻蚀区域14b均朝向该腔体所在圆周的中心，以共用等离子体产生装置，使该等离子体产生装置能够同时激发多个晶边刻蚀区域14b中的工艺气体形成等离子体。也就是说，多个腔体中的晶边刻蚀区域14b可以集中分布，以达到共用等离子体产生装置的目的。在这种情况下，多个腔体中的晶边刻蚀区域14b之间仍然保持独立设置。例如，图13A和图13B示出了相对于腔体所在圆周的中心对称分布的四个腔体1，图13A和图13B未示出金属屏蔽外壳2，多个腔体1可以共用该金属屏蔽外壳2，或者也可以为每个腔体1单独设置一个金属屏蔽外壳2。四个腔体1的晶边刻蚀区域14b均朝向该腔体1所在圆周的中心，以等离子体产生装置包括射频线圈31为例，四个腔体1的晶边刻蚀区域14b顶部均设置有射频线圈31，且四个腔体1的射频线圈31均用于与第一射频源32电连接，该第一射频源32用于通过四个射频线圈31同时向四个腔体1的晶边刻蚀区域14b提供射频能量。当然，在实际应用中，还可以使多个腔体共用同一晶边刻蚀区域，这同样可以实现同时对多个腔体中的晶圆进行晶边刻蚀工艺。

需要说明的是，在本实施例中，等离子体产生装置采用电感耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma，ICP)产生装置，但是本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，也可以采用容性耦合等离子体(CapacitivelyCoupledPlasma，CCP)产生装置等。

第二实施例

本实施例提供的晶边刻蚀设备，其与上述第一实施例相比，区别在于，磁增强装置的结构和原理不同，以及等离子体产生装置的结构不同。

具体地，磁增强装置包括磁体结构，该磁体结构设置于腔体外部的对应晶边刻蚀区域14b的位置处，用于在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体中的电子作螺旋形运动的磁场。该磁场与等离子体的运动方向一致，即竖直向下，从而可以使等离子体中的电子作螺旋形运动(如图14A中的螺旋箭头所示)，延长了等离子体的路径，进而可以增加电子撞击次数，使得更多工艺气体被离化，从而可以进一步增强刻蚀作用，提高刻蚀速率。

上述磁体结构可以采用多种结构，例如，如图13A所示，磁体结构包括磁极方向相反的第一永磁铁91’和第二永磁铁92’，第一永磁铁91’和第二永磁铁92’沿竖直方向相对设置，且分别位于晶边刻蚀区域14b的顶部和底部，用于在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体中的电子作螺旋形运动的磁场。第一永磁铁91’和第二永磁铁92’产生的磁场的方向垂直于晶圆表面，该磁场与等离子体的运动方向一致，即竖直向下，从而可以使等离子体中的电子作螺旋形运动(如图14A中的螺旋箭头所示)，延长了等离子体的路径，进而可以增加电子撞击次数，使得更多工艺气体被离化，从而可以进一步增强刻蚀作用，提高刻蚀速率。

在另一些可选的实施例中，请参阅图14B，上述磁体结构还可以包括电感线圈93’，该电感线圈93’设置于晶边刻蚀区域14b的顶部或侧部(例如图14B中电感线圈93’设置于晶边刻蚀区域14b的侧部)，电感线圈93’的轴线沿竖直方向设置，电感线圈93’用于在通电时，在晶边刻蚀区域14b中产生能够使等离子体中的电子作螺旋形运动(如图14B中的螺旋箭头所示)的电磁场。也就是说，可以采用电感线圈93’代替第一永磁铁91’和第二永磁铁92’形成电磁场，该电磁场的方向垂直于晶圆表面，同样能够使等离子体中的电子作螺旋形运动，从而可以起到延长了等离子体的路径，进一步增强刻蚀的作用。需要说明的是，本实施例采用的电感线圈93’，其轴线方向与上述第一实施例中的电感线圈93的轴线方向相互垂直。

需要说明的是，在本实施例中，等离子体产生装置采用电感耦合等离子体(InductiveCoupledPlasma，ICP)产生装置，但是本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，也可以采用容性耦合等离子体(CapacitivelyCoupledPlasma，CCP)产生装置。无论使用ICP还是CCP，在加上上述磁场后均形成电子回旋共振等离子体(ElectronCyclotronResonance，ECR)产生装置。

以等离子体产生装置采用容性耦合等离子体(Capacitively CoupledPlasma，CCP)装置为例，等离子体产生装置包括接地的上电极板，该上电极板可作为第二子腔体14b1的顶壁或侧壁，可选的，若上电极板作为第二子腔体14b1的顶壁，则第二子腔体14b1的侧壁和底壁均采用绝缘材质；若上电极板作为第二子腔体14b1的侧壁，且第二子腔体14b1顶壁和底壁均采用绝缘材质。或者，上电极板还可以设置于第二子腔体14b1的顶壁或侧壁的朝向晶边刻蚀区域14b一侧(即，内侧)，可选的，第二子腔体14b1的顶壁、侧壁和底壁均采用绝缘材质。并且，卡盘4(的下电极42)，用于与用于提供射频能量的第二射频源电连接。接地的上电极板与连接于第二射频源的卡盘4构成了上述CCP装置。

在一些可选的实施例中，腔体1包括构成晶边刻蚀区域14b的顶壁11、侧壁12和底壁13，顶壁11、侧壁12和底壁13均采用绝缘材质，在这种情况下，上述上电极板可以设置于顶壁11内侧或外侧，或者设置于侧壁12内侧或外侧；或者，在另一些可选的实施例中，腔体1包括构成晶边刻蚀区域14b的顶壁11、侧壁12和底壁13，腔体1的顶壁11或侧壁12采用金属材质，用作该上电极板，其余采用绝缘材质。

在采用CCP装置的基础上，在一些可选的实施例中，卡盘4包括用于承载晶圆的绝缘主体41，和设置于绝缘主体41下方的下电极42，下电极42用于与第二射频源43电连接，用于向置于绝缘主体41上的晶圆加载射频功率，以激发晶边刻蚀区域14b中的工艺气体形成等离子体；绝缘主体41被设置为能够相对于下电极42旋转和水平移动。

需要说明的是，为了保证第一永磁铁91’和第二永磁铁92’产生的磁场不会被上电极板屏蔽，如果上电极板与第一永磁铁91’和第二永磁铁92’中的一者均位于晶边刻蚀区域14b的顶部，则上电极板与第一永磁铁91’和第二永磁铁92’中的一者应在竖直方向上相互错开。优选的，如果采用第一永磁铁91’和第二永磁铁92’，且二者分别位于晶边刻蚀区域14b的顶部和底部，则可以使上电极板设置于晶边刻蚀区域14b的侧部；如果采用电感线圈，该电感线圈设置于晶边刻蚀区域14b的侧部，则可以使上电极板设置于晶边刻蚀区域14b的顶部；如果采用电感线圈，该电感线圈设置于晶边刻蚀区域14b的顶部，则可以使上电极板设置于晶边刻蚀区域14b的侧部。

本实施例提供的晶边刻蚀设备的其他结构和功能与上述第一实施例相同，在此不再赘述。另外需要说明的是，无论等离子体产生装置为CCP装置还是ICP装置，其可以适用于上述第一、第二实施例提供的晶边刻蚀设备中的任意一者。

综上所述，本发明上述各个实施例提供的晶边刻蚀设备，其通过使卡盘4的承载部能够旋转，且能够水平移动，可以使不同尺寸的卡盘4的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆的局部边缘部分均能够伸入晶边刻蚀区域14b中，并转动，而且，通过使遮挡盘6、卡盘4与晶圆的中心区域尺寸相适配，可以对晶圆的上、下表面的中心区域进行遮挡，而只有晶圆的边缘部分暴露未被遮挡，以使晶圆的局部边缘部分暴露于晶边刻蚀区域14b，此外，可以根据不同尺寸的晶圆更换与之相适配的遮挡盘6和卡盘(例如，卡盘主体41)，以保证各晶圆的上表面、下表面的中心区域能够分别被遮挡盘6和卡盘4完全遮挡，不会被等离子体刻蚀，而无需更换整个腔体，从而可以适用于多种不同尺寸的晶圆的晶边刻蚀，即，在腔体内部空间足够的前提下，既可以兼容尺寸较小的晶圆，又可以兼容尺寸较大的晶圆，从而可以扩大兼容范围。此外，遮挡盘6的局部边缘部分位于晶边刻蚀区域14b中，且遮挡盘6、卡盘4的承载部和晶圆S共同阻挡晶边刻蚀区域14b中的等离子体进入晶圆承载区域14a中，也就是说，只在晶边刻蚀区域14b中产生等离子体，并结合使卡盘4的承载部带动晶圆S转动，可以实现一边使晶圆旋转，一边对晶圆暴露在晶边刻蚀区域中的局部边缘部分进行刻蚀，这与现有技术中对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀的腔室相比，既可以使晶圆S在其周向上的所有边缘部分均能够暴露于晶边刻蚀区域14b中，以保证刻蚀均匀性，又可以大幅减小晶边刻蚀区域14b的体积，从而无论兼容的是大尺寸的晶圆，还是小尺寸的晶圆，都采用体积很小的晶边刻蚀区域14b进行晶边刻蚀工艺，进而可以避免现有技术中因大尺寸设备生产小尺寸晶圆而造成的资源浪费，从而可以降低生产成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种晶边刻蚀设备，其特征在于，包括：

腔体，所述腔体内部包括晶圆承载区域和位于所述晶圆承载区域一侧的晶边刻蚀区域；所述腔体设置有进气口，用于向所述晶边刻蚀区域通入工艺气体；

等离子体产生装置，设置于所述腔体的对应所述晶边刻蚀区域的外部，用于激发所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体；

卡盘，设置于所述晶圆承载区域中，所述卡盘包括用于承载晶圆的承载部以及设置于所述承载部下方的下电极，所述下电极用于向所述承载部上的晶圆加载射频功率，所述承载部能够旋转，并且所述承载部和所述下电极被设置为能够同步水平移动，以使不同尺寸的所述卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的所述晶圆的局部边缘部分均能够伸入所述晶边刻蚀区域中，并转动；以及

遮挡盘，所述遮挡盘位于所述晶圆承载区域中，且相对设置于所述卡盘上方，用于遮挡所述晶圆的中心区域；所述遮挡盘的局部边缘部分位于所述晶边刻蚀区域中，且所述遮挡盘、所述卡盘的承载部和所述晶圆共同阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

2.根据权利要求1所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述腔体包括构成所述晶圆承载区域的第一子腔体，和构成所述晶边刻蚀区域的第二子腔体，其中，所述第二子腔体与所述第一子腔体连接，且二者之间具有对接口，所述对接口将所述晶圆承载区域与所述晶边刻蚀区域连通；

所述对接口在平行于水平面的方向上的长度小于所述晶圆的直径，且在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述晶圆、所述卡盘和所述遮挡盘各自与所述对接口之间的相对位置被设置为：能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

3.根据权利要求2所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第一径向间距，所述遮挡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第二径向间距；所述第一径向间距和所述第二径向间距均满足：在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的边缘和所述遮挡盘的边缘均与所述对接口在平行于水平面的方向上的两侧边缘之间的间距小于等于能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中的预设间距。

4.根据权利要求1所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，还包括：磁增强装置，所述磁增强装置设置于所述腔体的外部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够改变所述等离子体的运动路径的磁场，以增强等离子体对所述晶圆的局部边缘的刻蚀作用。

5.根据权利要求4所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述晶边刻蚀区域的顶部或侧部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体朝向所述晶圆的边缘部分偏转的磁场。

6.根据权利要求4所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述腔体外部的对应所述晶边刻蚀区域的位置处，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体中的电子作螺旋形运动的磁场。

7.根据权利要求2所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述第二子腔体的顶壁采用绝缘材质；

所述等离子体产生装置包括射频线圈，所述射频线圈设置于所述晶边刻蚀区域顶部，且用于与第一射频源电连接，用于通过所述顶壁向所述晶边刻蚀区域提供射频能量。

8.根据权利要求2所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述等离子体产生装置包括上电极板，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁或侧壁，或者所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述上电极板接地；

所述卡盘用于与第二射频源电连接。

9.根据权利要求8所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁，且所述侧壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

所述上电极板作为所述第二子腔体的侧壁，且所述顶壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述第二子腔体的顶壁、侧壁和底壁均采用绝缘材质。

10.根据权利要求2所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述腔体还包括金属屏蔽外壳，所述金属屏蔽外壳将所述第一子腔体和所述第二子腔体包围在其中；或者，所述金属屏蔽外壳的一部分作为所述第一子腔体，另一部分将所述第二子腔体包围在其中。

11.根据权利要求10所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上均设置有排气口，且相互对应，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上的所述排气口位于所述晶边刻蚀区域的底部，用于与抽真空装置连接，用于控制所述腔体内的压力。

12.根据权利要求2所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述卡盘包括用于承载所述晶圆的绝缘主体，和设置于所述绝缘主体下方的所述下电极，所述绝缘主体用作所述承载部；所述下电极用于与第二射频源电连接。

13.根据权利要求12所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述下电极的侧壁上，且与所述对接口相对的一侧设置有切口部，所述切口部用于在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，能够使所述绝缘主体的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中。

14.根据权利要求1-13中任意一项所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述遮挡盘的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面之间的间隔被设置为使等离子体无法进入所述晶圆承载区域中；所述遮挡盘、所述卡盘与所述晶圆的中心区域尺寸相适配。

15.根据权利要求14所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述遮挡盘包括多个分体，多个所述分体共同构成形状和尺寸与所述晶圆相适配的圆盘；多个所述分体中的至少一部分为能够相对于所述卡盘独立升降的可升降分体；

所述可升降分体上设置有距离检测装置，用于检测所述可升降分体的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面的与该可升降分体对应区域之间的间隔。

16.根据权利要求15所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述距离检测装置为电磁波检测装置，且设置于所述可升降分体的内部。

17.根据权利要求1所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述晶边刻蚀设备还包括晶圆位置检测装置，用于在所述卡盘的承载部水平移动时，检测置于所述卡盘的承载部上的晶圆的边缘部分是否移动至所述晶边刻蚀区域中的指定位置。

18.根据权利要求17所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述晶圆位置检测装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器和信号接收器沿水平方向或竖直方向相对设置，且分别位于所述晶边刻蚀区域的两侧。

19.根据权利要求1所述的晶边刻蚀设备，其特征在于，所述腔体为多个，多个所述腔体在圆周方向上环绕设置，且多个所述腔体中的所述晶边刻蚀区域均朝向所述腔体所在圆周的中心，以共用所述等离子体产生装置，使所述等离子体产生装置能够同时激发多个所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体。