CN116190282A - 刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法 - Google Patents

刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法，刻蚀装置包括刻蚀腔，刻蚀腔上设有第一进气通道、第二进气通道和出气通道，第一进气通道和第二进气通道的出气端高于晶圆，出气通道低于晶圆，通过第一进气通道输入工艺气体、第二进气通道输入辅助气体，能够提高晶圆刻蚀的均匀性；检测刻蚀均匀度的方法通过在晶圆表面确定九个测试点，检测九个测试点的刻蚀速率后，通过公式(Max‑Min)/2Avg计算晶圆的刻蚀均匀性，由此确认晶圆的刻蚀情况；均匀刻蚀晶圆的方法通过反应气体促进晶圆边缘反应、惰性气体妨碍晶圆边缘反应，从而提高晶圆刻蚀的均匀性。

Description

刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法
技术领域
本申请涉及半导体刻蚀设备领域，尤其是一种刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法。
背景技术
半导体的干法刻蚀需要在真空或超真空环境下进行，也就需要设备腔体与抽真空系统相连。因此，参照图1，刻蚀过程中，当工艺气体从设备腔体顶部通入腔体与晶圆发生反应时，工艺气体受抽真空系统的影响、会向晶圆的外边缘流动；工艺气体的外流会导致其在晶圆边缘区域和中心区域的分布存在差异，最终影响晶圆的刻蚀工艺均匀性、导致同心圆效应，即刻蚀速率呈现同心圆分布，边缘与中心刻蚀速率相差较大。
晶圆刻蚀不均匀既会影响自身质量，又会影响后续的使用。
发明内容
本申请的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种刻蚀装置、检测刻蚀均匀度的方法及均匀刻蚀晶圆的方法。
为实现以上技术目的，本申请提供了一种刻蚀装置，包括刻蚀腔，刻蚀腔用于供晶圆进行刻蚀，刻蚀腔上设有：第一进气通道，工艺气体能够通过第一进气通道进入刻蚀腔、并作用于晶圆；第二进气通道，反应气体或者惰性气体能够通过第二进气通道进入刻蚀腔，反应气体能够促进晶圆反应，惰性气体能够减缓晶圆反应；出气通道，抽真空设备能够通过出气通道抽出刻蚀腔内的气体；其中，第一进气通道和第二进气通道的出气端高于处于刻蚀腔内的晶圆，而出气通道低于处于刻蚀腔内的晶圆；经由第一进气通道通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道通入的反应气体或者惰性气体能够作用于晶圆边缘，从而增加或者减小晶圆边缘的刻蚀速率；和/或，经由第一进气通道通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道通入的反应气体或者惰性气体能够阻碍工艺气体的扩散，以便于工艺气体作用于晶圆。
进一步地，刻蚀装置还包括载片台，载片台设于刻蚀腔内、用于承托晶圆；第一进气通道设于载片台正上方；出气通道设于载片台下方。
进一步地，第一进气通道包括：主通道；副通道，环绕主通道设置；其中，副通道的出气端向远离主通道的方向延伸设置。
进一步地，主通道的出气端设有多个密集布置的出气孔；和/或，主通道和副通道均包括一个进气端，进气端用于连通供气设备；和/或，刻蚀装置还包括第一进气管，第一进气管连通刻蚀腔，第一进气通道设于第一进气管中。
进一步地，刻蚀腔上设有多个第二进气通道，多个第二进气通道环绕第一进气通道设置。
进一步地，刻蚀腔上设有八个第二进气通道，刻蚀装置还包括第二进气管，第二进气管包括八个出气口；第二进气管包括：第一管道，第一管道包括第一支路和第二支路，第一支路和第二支路的气路长度相同，进气口设于第一支路和第二支路之间；第二管道，第二管道包括第三支路、第四支路、第五支路和第六支路，第三支路、第四支路、第五支路和第六支路的气路长度相同，第一支路连通第三支路和第四支路，第二支路连通第五支路和第六支路；第三管道，第三管道包括第七支路、第八支路、第九支路、第十支路、第十一支路、第十二支路、第十三支路和第十四支路，第七支路、第八支路、第九支路、第十支路、第十一支路、第十二支路、第十三支路和第十四支路的气路长度相同，第三支路连通第七支路和第八支路，第四支路连通第九支路和第十支路，第五支路连通第十一支路和第十二支路，第六支路连通第十三支路和第十四支路；任一第二进气通道与一个第三管道的支路的出气口相连通。
进一步地，刻蚀腔包括：顶盖，第一进气通道和第二进气通道设于顶盖上；箱体，箱体中设有载片台，载片台用于承托晶圆；其中，箱体的顶部开口，顶盖用于密封开口。
进一步地，顶盖包括圆盘顶部和圆筒连接部，圆筒连接部用于连接箱体，第一进气通道设于圆盘顶部的圆心处，多个第二进气通道环绕设置在圆筒连接部上；和/或，箱体上设有真空压力计接口；和/或，箱体上设有密封安装口。
本申请还提供了一种检测刻蚀均匀度的方法，包括如下步骤：在晶圆表面确定九个测试点，直径a上等间隔地分布有五个测试点，直径b上等间隔地分布有五个测试点，直径a垂直于直径b，其中一个测试点处于晶圆的圆心处；检测九个测试点的刻蚀速率；通过公式(Max-Min)/2Avg计算晶圆的刻蚀均匀性；其中，Max为九个测试点的刻蚀速率中的最大值，Min为九个测试点的刻蚀速率中的最小值，Avg为九个测试点的刻蚀速率的平均值。
本申请还提供了一种均匀刻蚀晶圆的方法，包括如下步骤：当晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送反应气体；当晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送惰性气体。
本申请提供了一种刻蚀装置，包括刻蚀腔，刻蚀腔上设有第一进气通道、第二进气通道和出气通道，第一进气通道和第二进气通道的出气端高于晶圆，出气通道低于晶圆；经由第一进气通道通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道通入的反应气体或者惰性气体能够作用于晶圆边缘，从而增加或者减小晶圆边缘的刻蚀速率；和/或，经由第一进气通道通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道通入的反应气体或者惰性气体能够阻碍工艺气体的扩散，以便于工艺气体作用于晶圆；由此，提高晶圆刻蚀的均匀性。
本申请还提供了一种检测刻蚀均匀度的方法，通过在晶圆表面确定九个测试点，检测九个测试点的刻蚀速率后，通过公式(Max-Min)/2Avg计算晶圆的刻蚀均匀性；通过该方法，能够确认刻蚀后的晶圆是否存在同心圆效应，还能够确认晶圆的均匀性是否符合标准；调整辅助气体的流量、种类等，再次进行测试，比较检测到的数值，还能够优化辅助气体的输入参数、进一步提高刻蚀效率和刻蚀均匀性。
本申请还提供了一种均匀刻蚀晶圆的方法，包括如下步骤：当晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送反应气体；当晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送惰性气体。通过反应气体促进晶圆边缘反应、通过惰性气体妨碍晶圆边缘反应，由此，能够有效提高晶圆刻蚀的均匀性。
附图说明
图1为一种现有的刻蚀装置的结构示意图；
图2为本申请提供的一种刻蚀装置的结构示意图；
图3为本申请提供的另一种刻蚀装置的结构示意图；
图4为本申请提供的一种第二进气管的结构示意图；
图5为本申请提供的一种在晶圆表面确定九个测试点的示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
首先参照图1，图示了一种现有的刻蚀装置，该刻蚀装置包括刻蚀腔10’，刻蚀腔10’的顶部设有第一进气通道11’；刻蚀过程中，第一进气通道11’正对晶圆，能够向晶圆输送工艺气体、以便于实现晶圆的刻蚀。
继续参照图1，刻蚀腔10’的底部设有出气通道13’，出气通道13’连通抽真空设备；刻蚀过程中，抽真空设备通过出气通道13’抽出刻蚀腔10’内的气体，使得刻蚀腔10’内具备真空或者超真空环境。
容易理解的，受到抽气的影响，工艺气体会迅速向晶圆的边缘外流、并通过出气通道13’被抽走。由于工艺气体的这种流动是非正常扩散，极易造成晶圆中心和边缘的刻蚀不均匀。尤其是在一些设备中，出气通道13’设于晶圆一侧，当抽真空设备的吸力较大时，输入刻蚀腔10’内的工艺气体可能会直接流向设有出气通道13’的一侧，导致晶圆远离出气通道13’的一侧无法接触工艺气体、最终严重影响刻蚀速率和刻蚀均匀性。
为此，本申请提供了一种刻蚀装置，包括刻蚀腔10，刻蚀腔10用于供晶圆进行刻蚀，刻蚀腔10上设有：第一进气通道11，工艺气体能够通过第一进气通道11进入刻蚀腔10、并作用于晶圆；第二进气通道12，反应气体或者惰性气体能够通过第二进气通道12进入刻蚀腔10，反应气体能够促进晶圆反应，惰性气体能够减缓晶圆反应；出气通道13，抽真空设备能够通过出气通道13抽出刻蚀腔10内的气体。
为确保工艺气体、反应气体和惰性气体作用于晶圆，第一进气通道11和第二进气通道12的出气端高于处于刻蚀腔10内的晶圆，而出气通道13低于处于刻蚀腔10内的晶圆。由此，通入刻蚀腔10的气体不易直接通过出气通道13被抽走。
具体地，经由第一进气通道11通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道12通入的反应气体或者惰性气体能够作用于晶圆边缘，从而增加或者减小晶圆边缘的刻蚀速率；和/或，经由第一进气通道11通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由第二进气通道12通入的反应气体或者惰性气体能够阻碍工艺气体的扩散，以便于工艺气体作用于晶圆。
具体可参照图2，图示实施例中，第一进气通道11的出气端正对晶圆、能够向晶圆的中心输送工艺气体，受到吸力（来自抽真空设备）的影响，工艺气体会从晶圆中心向晶圆边缘扩散，最终导致晶圆中心的刻蚀速率与晶圆边缘的刻蚀速率不均衡。
该实施例中，使得第二进气通道12的出气端面向晶圆的边缘；当晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率时，通过第二进气通道12向晶圆边缘输送反应气体，从而增加晶圆边缘的刻蚀速率；当晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率时，通过第二进气通道12向晶圆边缘输送惰性气体，从而减小晶圆边缘的刻蚀速率；由此提高晶圆刻蚀的均匀性。
或者，继续参照图2，使得第二进气通道12的出气端水平延伸、并指向第一进气通道11，通过第二进气通道12输出的反应气体或者惰性气体，受自重和吸力的影响，既能够作用于晶圆边缘、从而优化晶圆边缘的刻蚀效率，又能够冲击经由第一进气通道11输出的工艺气体、从而阻碍并减缓工艺气体向晶圆外流动，如此，工艺气体能够很好地保留在晶圆上，从而保证反应时间、优化刻蚀效果。
需要解释的是，晶圆的中心指晶圆上靠近圆心的部分，晶圆的边缘指晶圆上远离圆心、靠近外边的部分。
还需要解释的是，工艺气体为刻蚀工艺所需的气体，如CF4；反应气体为能够辅助晶圆进行反应的气体，如O2；惰性气体为不易与晶圆反应的气体，如Ar。三种气体的具体品种可以根据实际的刻蚀工艺进行选择。
为准确地确定晶圆各处的刻蚀速率，本申请还提供了一种检测刻蚀均匀度的方法，包括如下步骤：
在晶圆表面确定九个测试点，直径a上等间隔地分布有五个测试点，直径b上等间隔地分布有五个测试点，直径a垂直于直径b，其中一个测试点处于圆心处；
检测九个测试点的刻蚀速率；
通过公式(Max-Min)/2Avg计算晶圆的刻蚀均匀性。
具体地，参照图5，图示实施例中，晶圆待刻蚀的面为圆面，在圆面上确定九个测试点P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8，其中，P0处于圆心处，P1、P2、P0、P3、P4处于直径a上、并沿上下方向顺序排列，P5、P6、P0、P7、P8处于直径b上、并沿左右方向顺序排列。其中，P1、P5、P4和P8接近晶圆的外边，P2、P6、P3和P7处于晶圆的中部；如此，九个测试点能够较为均匀的覆盖晶圆，通过获知九个测试点的刻蚀速率，既能够确认晶圆中心与边缘的刻蚀速率，又能够确认晶圆表面的整体刻蚀均匀度；通过中心到边缘的刻蚀速率的变化，还能够反推工艺气体的流动倾向、主要作用位置、实际作用效果，从而根据实际情况调整第二进气通道12的出气端朝向、作用位置、出气流量、出气流速等，进而准确地在刻蚀工艺中辅以反应气体或者惰性气体、最终实现晶圆均匀地实现刻蚀。
本申请并不限定检测测试点刻蚀速率的方法。
一实施方式中，刻蚀前，先对晶圆表面的膜厚度进行测量，获得第一膜厚度H1；完成刻蚀后，再次对晶圆表面的膜厚度进行测量，获得第二膜厚度H2；将两次膜厚度的差值除以刻蚀时间t、即可得到刻蚀速率V。具体为：V＝(H1-H2)/t。基于此方式，可以得到晶圆上各测试点的刻蚀速率。
一具体实施例中，进行PI（Polyimide，聚酰亚胺）刻蚀工艺；此时，工艺气体为CF4、O2。
进行第一次刻蚀试验，密封第二进气通道12，通过第一进气通道11向晶圆输送工艺气体，刻蚀装置正常运行；完成刻蚀，获得九个测试点的刻蚀速率如下：
Figure SMS_1
通过上图可知，第一次刻蚀后，晶圆圆心处的刻蚀速率（Etch Rate）为4646A/Min（1A=0.1nm），中部四点（P2、P6、P3和P7）的刻蚀速率为4691A/Min、4665A/Min、4653A/Min和4684A/Min，边部四点（P1、P5、P4和P8）的刻蚀速率为4880A/Min、4968A/Min、4974A/Min和4969A/Min。
比较数据可知，愈远离晶圆的圆心，刻蚀速率愈大，刻蚀速率的变化率愈大——晶圆中部的刻蚀速率大于晶圆圆心的刻蚀速率、但差值较小；而晶圆边部的刻蚀速率远大于晶圆圆心的刻蚀速率。
根据上述数据计算第一次刻蚀后的晶圆表面均匀性，Unif=(Max-Min)/2Avg=（4974-4646）/（2*4792.22）=3.42%。
一些工艺标准或者客户标准会要求均匀性，例如，均匀性不大于2%，比较标准数值和实际数值，可知，第一次刻蚀工艺获得的晶圆不满足需求。
同时，根据测试获得的数据可知，减小晶圆边缘的刻蚀速率才能优化晶圆的刻蚀均匀性。
因此，进行第二次刻蚀试验，通过第一进气通道11向晶圆输送工艺气体、并通过第二进气通道12向晶圆边缘输送惰性气体Ar；完成刻蚀，获得九个测试点的刻蚀速率如下：
Figure SMS_2
通过比较边部四点的数值，可知晶圆边部的刻蚀速率下降。
通过比较圆心和中部四点的数值，可知晶圆中部的刻蚀速率比较稳定、甚至有所上升。
根据上述数据计算第二次刻蚀后的晶圆表面均匀性，Unif=(Max-Min)/2Avg=（4811-4653）/（2*4737.22）=1.67%。
可知，晶圆的表面均匀性显著提升。
另外，比较两侧试验的平均刻蚀速率，还能够发现，加入惰性气体后，虽然平均刻蚀速率有一定下降，但下降的幅度很小，对工艺效率、节拍的影响也很小。也就是说，设置第二进气通道12在刻蚀工艺期间通入辅助气体，既有利于刻蚀均匀性，又不至于显著影响刻蚀效率。
另一具体实施例中，进行Oxide（氧化层）刻蚀工艺；此时，反应气体为CF4、O2、N2。
进行第一次刻蚀试验，密封第二进气通道12，通过第一进气通道11向晶圆输送工艺气体，刻蚀装置正常运行；完成刻蚀，获得九个测试点的刻蚀速率如下：
Figure SMS_3
通过上图可知，第一次刻蚀后，晶圆圆心处的刻蚀速率（Etch Rate）为939/Min（1A=0.1nm），中部四点（P2、P6、P3和P7）的刻蚀速率为933A/Min、927A/Min、931A/Min和928A/Min，边部四点（P1、P5、P4和P8）的刻蚀速率为875A/Min、891A/Min、895A/Min和896A/Min。
比较数据可知，愈远离晶圆的圆心、刻蚀速率愈小、刻蚀速率的变化率愈大——晶圆中部的刻蚀速率小于晶圆圆心的刻蚀速率、但差值基本小于10，而晶圆边部的刻蚀速率与晶圆圆心的刻蚀速率的差值基本大于40。
根据上述数据计算第二次刻蚀后的晶圆表面均匀性，Unif=(Max-Min)/2Avg=（939-875）/（2*912.78）=3.51%。
根据测试获得的数据可知，增加晶圆边缘的刻蚀速率或者减小晶圆中心的刻蚀速率，才能优化晶圆的刻蚀均匀性。
因此，进行第二次刻蚀试验，通过第一进气通道11向晶圆输送工艺气体、并通过第二进气通道12向晶圆边缘输送反应气体O2；完成刻蚀，获得九个测试点的刻蚀速率如下：
Figure SMS_4
根据上述数据计算第二次刻蚀后的晶圆表面均匀性，Unif=(Max-Min)/2Avg=（904-875）/（2*891.33）=1.63%。
可知，晶圆表面均匀性显著提升。
又一实施例中，采用现有的AMAT和Lam金属刻蚀设备进行Al的刻蚀，与上述两个实施例类似，进而两次刻蚀试验，获得的数据如下：
Figure SMS_5
通过第一次刻蚀试验可知，不通入辅助气体的情况下，Al的刻蚀速率的均匀性为7.64%，且同心圆效应实际表现为晶圆边缘的刻蚀速率大于晶圆中心的刻蚀速率。进行第二刻蚀试验，通过第二进气通道12通入惰性气体Ar，能够有效减缓晶圆边缘的刻蚀速率、并实现晶圆刻蚀均匀性的显著提升。
另外，当晶圆的构型较大，或者，需要提高检测精度时，可以增加处于同一直径上的测试点，也可以增加设置有测试点的直径。
为方便晶圆刻蚀，本申请提供的刻蚀装置还包括载片台20，载片台20设于刻蚀腔10内、用于承托晶圆。
可选地，载片台20上设有吸附孔，吸附孔连通负压设备；使得孔内负压、载片台20能够吸附晶圆，从而保证晶圆在载片台20上的稳定性。
可选地，载片台20内设有加热棒和热电偶；加热棒和热电偶配合，能够调控载片台20的温度，以便于晶圆在合适的温度下实现刻蚀。
为确保工艺气体作用于晶圆，第一进气通道11设于载片台20正上方。如此，经由第一进气通道11通入刻蚀腔10的工艺气体能够直接喷向晶圆。
为避免工艺气体未与晶圆进行反应就通过出气通道13被抽走，出气通道13设于载片台20下方。
图2所示的实施例中，出气通道13设于刻蚀腔10的底部；图3所示的实施例中，出气通道13设于刻蚀腔10的侧面。本申请并不限定出气通道13的具体位置，只要保证出气通道13低于载片台20用于承接晶圆的面即可。
为保证工艺气体对晶圆的覆盖，可选地，第一进气通道11包括：主通道11a；副通道11b，环绕主通道11a设置；其中，副通道11b的出气端向远离主通道11a的方向延伸设置。
一具体实施例中，刻蚀装置还包括第一进气管30，第一进气管30连通刻蚀腔10，第一进气通道11设于第一进气管30中。第一进气管30插入刻蚀腔10的部分大致呈圆柱状；主通道11a设于第一进气管30的中部、呈直径较大的圆管状通气通道；副通道11b为环绕主通道11a设置、呈圆环状通气通道。
结合参照图2，自上而下，主通道11a的出气端直线延伸、副通道11b的出气端向外倾斜。当主通道11a正对晶圆中心时，经由主通道11a输出的工艺气体能够直接喷向晶圆中心、在向下流动的过程中向晶圆边缘扩散；但经由副通道11b输出的工艺气体会直接向晶圆边缘流动，由此，第一进气通道11能够较为全面地向晶圆供应工艺气体。
可选地，主通道11a和副通道11b均包括一个进气端，进气端用于连通供气设备。供气设备能够通过对应的进气端分别连通主通道11a和副通道11b；由此，供气时，能够独立调节进入主通道11a和副通道11b的气体流量或者流速，从而更好地控制工艺气体的输入；需要时，主通道11a和副通道11b还能够通入不同的工艺气体。
可选地，主通道11a的出气端设有多个密集布置的出气孔11c。
一具体实施例中，刻蚀装置还包括第一进气管30，第一进气管30伸入刻蚀腔10的末端为主通道11a的出气端；第一进气管30的末端设有多个出气孔11c；主通道11a呈圆管状通气通道，多个出气孔11c阵列布置呈圆形。
通过将主通道11a的出气端设置为多个出气孔11c，一方面，通过缩小出气端的流通面积，能够在一定程度上加速工艺气体的输出，以便于加速气体向晶圆流动；另一方面，多个出气部位能够很好地分散工艺气体、避免工艺气体集中输出、影响对晶圆的覆盖。
可选地，第一进气管30与刻蚀腔10可拆卸地连接。
例如，刻蚀腔10上开有安装孔，安装孔内设有内螺纹，第一进气管30的外圆设有外螺纹，第一进气管30能够与刻蚀腔10螺纹连接。
又例如，刻蚀腔10和第一进气管30上均设有螺孔，使得二者的螺孔正对，栓入螺钉、即可锁紧第一进气管30与刻蚀腔10。
本申请并不限定第一进气管30与刻蚀腔10的连接方式，只要二者密封连接（如加装密封圈）即可。
通过使得第一进气管30与刻蚀腔10可拆卸地连接，能够方便对第一进气管30进行检修、维护、更换等操作。
其他实施例中，第一进气通道11可以直接开设在刻蚀腔10的腔壁上（不装第一进气管30）。
容易理解的，本申请通过设置第二进气通道12，输入反应气体时，能够促进晶圆边缘的刻蚀速率；输入惰性气体时，能够减缓晶圆边缘的刻蚀速率。或者，本申请通过设置第二进气通道12，经由第一进气管30输入的工艺气体向晶圆边缘扩散时，经由第二进气通道12的输入的辅助气体能够阻碍工艺气体外流，从而促使工艺气体与晶圆作用。
为保证辅助气体的作用效果，一实施方式中，第二进气通道12设置为圆环状，圆环状的第二进气通道12环绕第一进气通道11设置；第一进气通道11和第二进气通道12均设于晶圆正上方；第一进气通道11正对晶圆的中心，第二进气通道12正对晶圆的边缘。
该实施方式中，经由第二进气通道12输出的辅助气体能够直接喷向晶圆边缘、从而促进或抑制晶圆边缘反应，还能够形成“外墙”、阻碍工艺气体扩散。
该实施方式中，第二进气通道12还可以设置为环形圆台状，第二进气通道12朝向第一进气通道11倾斜；由此，经由第二进气通道12输出的气体能够更好地冲击第一进气通道11输出的反应气体。
另一实施方式中，第二进气通道12设置为圆环状，圆环状的第二进气通道12环绕第一进气通道11设置；第一进气通道11设于晶圆正上方；第二进气通道12环设于刻蚀腔10的侧壁上、并高于晶圆；第一进气通道11正对晶圆的中心，第二进气通道12设于晶圆外、能够朝向晶圆喷气。
该实施方式中，经由第二进气通道12输出的辅助气体能够很好地冲击外流的工艺气体，能够阻碍工艺气体扩散，还能够增加或者稀释晶圆边缘的工艺气体的浓度、从而优化晶圆边缘的刻蚀效率。
又一实施方式中，刻蚀腔10上设有一个第二进气通道12，刻蚀腔10内设有载片台20，载片台20可旋转；刻蚀工艺期间，载片台20能够通过旋转，使得晶圆不同的位置靠近第二进气通道12、受到辅助气体的影响。
本申请并不限定第二进气通道12的具体构型和位置。
一具体实施方式中，刻蚀腔10上设有多个第二进气通道12，多个第二进气通道12环绕第一进气通道11设置。通过设置多个第二进气通道12，能够较好地控制每个第二进气通道12的气体流速和/或流量；若有需要，还能够单独控制各个第二进气通道12的气体流速和/或流量，由此保证第二进气通道12出气效果和辅助气体的作用效果。
该实施方式中，多个第二进气通道12能够沿一圆周间隔设置在刻蚀腔10的顶部，也能够环绕刻蚀腔10的侧壁间隔设置。
可选地，刻蚀装置还包括第二进气管40，第二进气管40连通供气设备和第二进气通道12。
一实施例中，刻蚀腔10上设有两个第二进气通道12，第二进气管40包括两个出气口，出气口与第二进气通道12一一对应连接。
需要解释的是，当辅助气体经由第二进气管40通向不同的第二进气通道12时、辅助气体的行程相同，那么，不同的第二进气通道12能够同时输出辅助气体、并且辅助气体具备基本相同的流量和流速、均匀性好。
为此，该实施例中，使得第二进气管40包括第一管道，第一管道包括第一支路41a和第二支路41b，第一支路41a和第二支路41b的气路长度相同，进气口设于第一支路41a和第二支路41b之间；任一第二进气通道12与一个第一管道的支路的出气口相连通，如此，即可满足输向不同的第二进气通道12的辅助气体的行程相同。
另一实施例中，刻蚀腔10上设有三个或者四个第二进气通道12，第二进气管40包括四个出气口，任一第二进气通道12与一个出气口相连。
该实施例中，第二进气管40包括：第一管道，第一管道包括第一支路41a和第二支路41b，第一支路41a和第二支路41b的气路长度相同，进气口设于第一支路41a和第二支路41b之间；第二管道，第二管道包括第三支路42a、第四支路42b、第五支路42c和第六支路42d，第三支路42a、第四支路42b、第五支路42c和第六支路42d的气路长度相同，第一支路41a连通第三支路42a和第四支路42b，第二支路41b连通第五支路42c和第六支路42d；任一第二进气通道12与一个第二管道的支路的出气口相连通，如此，即可满足输向不同的第二进气通道12的辅助气体的行程相同。
容易理解的，第二管道包括四个支路，四个支路分别有一个出气口。当刻蚀腔10上设有三个第二进气通道12，或者，刻蚀腔10上设有四个第二进气通道12、但仅需使用其中三个时，堵住其中一个支路的出气口，即可满足使用需要。由于四个支路的气路长度相同，第一支路41a和第二支路41b的气路长度亦相同，经由进气口进入第二进气管40的气体会通过同样长度的路径、最终输入对应的第二进气通道12、进入刻蚀腔10。
又一实施例中，刻蚀腔10上设有五个、六个、七个或者八个第二进气通道12，第二进气管40包括八个出气口，任一第二进气通道12与一个出气口相连。
具体可参照图4，该实施例中，第二进气管40包括：第一管道，第一管道包括第一支路41a和第二支路41b，第一支路41a和第二支路41b的气路长度相同，进气口设于第一支路41a和第二支路41b之间；第二管道，第二管道包括第三支路42a、第四支路42b、第五支路42c和第六支路42d，第三支路42a、第四支路42b、第五支路42c和第六支路42d的气路长度相同，第一支路41a连通第三支路42a和第四支路42b，第二支路41b连通第五支路42c和第六支路42d；第三管道，第三管道包括第七支路43a、第八支路43b、第九支路43c、第十支路43d、第十一支路43e、第十二支路43f、第十三支路43g和第十四支路43h，第七支路43a、第八支路43b、第九支路43c、第十支路43d、第十一支路43e、第十二支路43f、第十三支路43g和第十四支路43h的气路长度相同，第三支路42a连通第七支路43a和第八支路43b，第四支路42b连通第九支路43c和第十支路43d，第五支路42c连通第十一支路43e和第十二支路43f，第六支路42d连通第十三支路43g和第十四支路43h；任一第二进气通道12与一个第三管道的支路的出气口相连通，如此，即可满足输向不同的第二进气通道12的辅助气体的行程相同。
容易理解的，第三管道包括八个支路，八个支路分别有一个出气口。当刻蚀腔10上设有八个或者八个以下的第二进气通道12时，根据需要选择是否堵住部分支路的出气口，即可满足多种使用需要。
由于第一管道的支路的气路长度彼此相同、第二管道的支路的气路长度彼此相同、第三管道的支路的气路长度亦彼此相同，经由进气口进入第二进气管40的辅助气体能够通过同样长度的路径、最终输入对应的第二进气通道12、进入刻蚀腔10。
同理，当刻蚀腔10上设有更多第二进气通道12时，通过在第二进气管40上增设具有多个气路长度相同的支路的第四管道、第五管道……由此，满足更多样的使用需要。具体不再赘述。
可选地，刻蚀腔10包括：顶盖10a，第一进气通道11和第二进气通道12设于顶盖10a上；箱体10b，箱体10b中设有载片台20，载片台20用于承托晶圆；其中，箱体10b的顶部开口，顶盖10a用于密封开口。
分体设置刻蚀腔10，有利于后续的检修、维护、更换等操作。将第一进气通道11和第二进气通道12设置在顶盖10a，安装第一进气管30和第二进气管40时，操作更方便，后期的维护成本更低。
可选地，顶盖10a和箱体10b可拆卸地连接。例如，图3所示的实施例中，刻蚀腔10还包括四个连接块10c，四个连接块10c分设在刻蚀腔的四角处，任一连接块10c用于紧固顶盖10a的上表面和箱体10b的下表面；连接块10c通过螺钉与顶盖10a和箱体10b固定连接。
可选地，顶盖10a和箱体10b之间设有密封圈，以保证刻蚀腔10整体的密封性。
一具体实施例中，参照图3，顶盖10a包括圆盘顶部和圆筒连接部，圆筒连接部用于连接箱体10b，第一进气通道11设于圆盘顶部的圆心处，多个第二进气通道12环绕设置在圆筒连接部上。
更具体地，继续参照图3，圆盘顶部设有安装孔，第一进气管30插设于安装孔中、以便于第一进气通道11正对载片台20。第二进气管40盘绕设置在圆筒连接部上，圆筒连接部的外径小于圆盘顶部的外径、还小于箱体10b的外径，能够隐藏并保护第二进气管40，并能够保证第二进气管40的安装稳定性；使得多个第二进气通道12环绕设置在圆筒连接部上，还能够很好地保证经由第二进气通道12输出的辅助气体均匀作用于晶圆边缘，并形成均匀的环状气墙、阻碍工艺气体外流。
可选地，箱体10b上设有真空压力计接口14，用于安装真空压力计。真空压力计能够实时监测刻蚀腔10内的真空度。当刻蚀腔10内的真空度不稳定时，真空压力计能够将信息反馈给控制系统，控制系统根据需要增大或者减小抽真空设备的抽气强度。
可选地，箱体10b上设有密封安装口15，抽真空设备通过密封安装口15与箱体10b相连。此时，出气通道13可以处于密封安装口15中（低于晶圆），实现侧面出气。密封安装口15处设有密封圈，用以保证刻蚀腔10的密封。
本申请还提供了一种均匀刻蚀晶圆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
当晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送反应气体；
当晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率时，向晶圆的中心输送工艺气体的同时、向晶圆的边缘输送惰性气体。
结合上述刻蚀装置和检测刻蚀均匀度的方法，一实施方式中，不确定晶圆的同心圆效应是中心刻蚀速率大、还是边缘刻蚀速率大时，通过检测刻蚀均匀度的方法，进行一次或者多次试验，确认存在同心圆效应、并确定同心圆效应的具体情况；若同心圆效应表现为晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率，同时启用第一进气通道11和第二进气通道12，第一进气通道11输出工艺气体，第二进气通道12输出反应气体，由此促进晶圆边缘反应；若同心圆效应表现为晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率，同时启用第一进气通道11和第二进气通道12，第一进气通道11输出工艺气体，第二进气通道12输出惰性气体，由此减缓晶圆边缘反应；刻蚀后，可以再次通过检测刻蚀均匀度的方法获知晶圆的均匀性，若均匀性不满足预设要求，调整第二进气通道12的气体流量或者流速，从而改善对晶圆边缘反应的促进或者抑制效果，直至均匀性满足预设要求后，即可批量进行同一批次、同一要求的晶圆的刻蚀工艺；若通过检测刻蚀均匀度的方法获知晶圆部分位置存在明显的刻蚀速率差，还可以调整对应位置处的第二进气通道12的通气量，进一步均匀晶圆整体的刻蚀效果。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种刻蚀装置，其特征在于，包括刻蚀腔（10），所述刻蚀腔（10）用于供晶圆进行刻蚀，所述刻蚀腔（10）上设有：
第一进气通道（11），工艺气体能够通过所述第一进气通道（11）进入所述刻蚀腔（10）、并作用于晶圆；
第二进气通道（12），反应气体或者惰性气体能够通过所述第二进气通道（12）进入所述刻蚀腔（10），所述反应气体能够促进晶圆反应，所述惰性气体能够减缓晶圆反应；
出气通道（13），抽真空设备能够通过所述出气通道（13）抽出所述刻蚀腔（10）内的气体；
其中，所述第一进气通道（11）和所述第二进气通道（12）的出气端高于处于所述刻蚀腔（10）内的晶圆，而所述出气通道（13）低于处于所述刻蚀腔（10）内的晶圆；
经由所述第一进气通道（11）通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由所述第二进气通道（12）通入的反应气体或者惰性气体能够作用于所述晶圆边缘，从而增加或者减小所述晶圆边缘的刻蚀速率；和/或，经由所述第一进气通道（11）通入的工艺气体向晶圆的边缘扩散时，经由所述第二进气通道（12）通入的反应气体或者惰性气体能够阻碍所述工艺气体的扩散，以便于所述工艺气体作用于晶圆。
2.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，还包括载片台（20），所述载片台（20）设于所述刻蚀腔（10）内、用于承托晶圆；
所述第一进气通道（11）设于所述载片台（20）正上方；
所述出气通道（13）设于所述载片台（20）下方。
3.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述第一进气通道（11）包括：
主通道（11a）；
副通道（11b），环绕所述主通道（11a）设置；
其中，所述副通道（11b）的出气端向远离所述主通道（11a）的方向延伸设置。
4.根据权利要求3所述的刻蚀装置，其特征在于，所述主通道（11a）的出气端设有多个密集布置的出气孔（11c）；
和/或，所述主通道（11a）和所述副通道（11b）均包括一个进气端，所述进气端用于连通供气设备；
和/或，所述刻蚀装置还包括第一进气管（30），所述第一进气管（30）连通所述刻蚀腔（10），所述第一进气通道（11）设于所述第一进气管（30）中。
5.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀腔（10）上设有多个第二进气通道（12），多个所述第二进气通道（12）环绕所述第一进气通道（11）设置。
6.根据权利要求1或5所述的刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀腔（10）上设有八个第二进气通道（12），所述刻蚀装置还包括第二进气管（40），所述第二进气管（40）包括八个出气口；
所述第二进气管（40）包括：
第一管道，所述第一管道包括第一支路（41a）和第二支路（41b），所述第一支路（41a）和所述第二支路（41b）的气路长度相同，进气口设于所述第一支路（41a）和所述第二支路（41b）之间；
第二管道，所述第二管道包括第三支路（42a）、第四支路（42b）、第五支路（42c）和第六支路（42d），所述第三支路（42a）、所述第四支路（42b）、所述第五支路（42c）和所述第六支路（42d）的气路长度相同，所述第一支路（41a）连通所述第三支路（42a）和所述第四支路（42b），所述第二支路（41b）连通所述第五支路（42c）和所述第六支路（42d）；
第三管道，所述第三管道包括第七支路（43a）、第八支路（43b）、第九支路（43c）、第十支路（43d）、第十一支路（43e）、第十二支路（43f）、第十三支路（43g）和第十四支路（43h），所述第七支路（43a）、所述第八支路（43b）、所述第九支路（43c）、所述第十支路（43d）、所述第十一支路（43e）、所述第十二支路（43f）、所述第十三支路（43g）和所述第十四支路（43h）的气路长度相同，所述第三支路（42a）连通所述第七支路（43a）和所述第八支路（43b），所述第四支路（42b）连通所述所述第九支路（43c）和所述第十支路（43d），所述第五支路（42c）连通所述所述第十一支路（43e）和所述第十二支路（43f），所述第六支路（42d）连通所述第十三支路（43g）和所述第十四支路（43h）；
任一所述第二进气通道（12）与一个所述第三管道的支路的出气口相连通。
7.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀腔（10）包括：
顶盖（10a），所述第一进气通道（11）和所述第二进气通道（12）设于所述顶盖（10a）上；
箱体（10b），所述箱体（10b）中设有载片台（20），所述载片台（20）用于承托晶圆；
其中，所述箱体（10b）的顶部开口，所述顶盖（10a）用于密封所述开口。
8.根据权利要求7所述的刻蚀装置，其特征在于，所述顶盖（10a）包括圆盘顶部和圆筒连接部，所述圆筒连接部用于连接所述箱体（10b），所述第一进气通道（11）设于所述圆盘顶部的圆心处，多个所述第二进气通道（12）环绕设置在所述圆筒连接部上；
和/或，所述箱体（10b）上设有真空压力计接口（14）；
和/或，所述箱体（10b）上设有密封安装口（15）。
9.一种检测刻蚀均匀度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
在晶圆表面确定九个测试点，直径a上等间隔地分布有五个所述测试点，直径b上等间隔地分布有五个所述测试点，所述直径a垂直于所述直径b，其中一个所述测试点处于晶圆的圆心处；
检测九个所述测试点的刻蚀速率；
通过公式(Max-Min)/2Avg计算所述晶圆的刻蚀均匀性；
其中，Max为九个所述测试点的刻蚀速率中的最大值，Min为九个所述测试点的刻蚀速率中的最小值，Avg为九个测试点的刻蚀速率平均值。
10.一种均匀刻蚀晶圆的方法，其特征在于，包括如下步骤：
当晶圆中心的刻蚀速率大于晶圆边缘的刻蚀速率时，向所述晶圆的中心输送工艺气体的同时、向所述晶圆的边缘输送反应气体；
当晶圆中心的刻蚀速率小于晶圆边缘的刻蚀速率时，向所述晶圆的中心输送工艺气体的同时、向所述晶圆的边缘输送惰性气体。
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