CN117238744B - 晶圆刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆刻蚀设备，包括一级线圈和二级线圈、作业腔室、射频腔室、介质隔板和进气模块，一级线圈和二级线圈设于射频腔室中，反应气体能够通过进气模块进入作业腔室；工作时，一级线圈和二级线圈中的射频电流产生交变磁场，电磁效力能够透过介质隔板作用于反应气体、实现对气体电子的加速，从而产生等离子体，等离子体轰击晶圆、即可实现对晶圆的刻蚀；通过优化射频线圈的布置方式，优化了交变磁场的发生、作用范围和作用效果，能够促进反应气体离子化、促进气相沉积反应，进而优化晶圆的刻蚀效果和刻蚀均匀性。

Description

晶圆刻蚀设备

技术领域

本申请涉及半导体制造设备领域，尤其是一种晶圆刻蚀设备。

背景技术

刻蚀是半导体制造工艺中一种重要的晶圆表面处理方式。光刻腐蚀是先通过光刻对光刻胶进行曝光处理，再通过其它方式实现腐蚀、以便于去除目标部分。

简单而言，刻蚀是用化学或物理方法有选择地将晶圆表面不需要的部分去除的过程，其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。

在半导体刻蚀设备中，射频系统是核心组成部分之一，它的作用是将反应室内的工艺气体离子化，形成高密度等离子体，控制等离子体轰击芯片，执行干法刻蚀工艺。

常规的射频系统中，会设置一层或者多层射频线圈以生成交变磁场，但线圈的作用范围有限，常常导致中心辐射强、边缘辐射弱，进而影响刻蚀的均匀性。

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，提供一种晶圆刻蚀设备。

为实现以上技术目的，本申请提供了一种晶圆刻蚀设备，包括：作业腔室，用于为晶圆反应提供空间；射频腔室，设于作业腔室上方；一级线圈，沿竖直方向、呈螺旋状布置在射频腔室中；二级线圈，沿水平方向、围绕一级线圈呈螺旋状布置在射频腔室中；两个射频电源，一级线圈和二级线圈分别与一个射频电源相连，两个射频电源同频、但输出功率不同，或者，两个射频电源不同频；其中，射频腔室接地，一级线圈和二级线圈的一端连接射频腔室的壁、另一端连接射频电源；一级线圈和/或二级线圈在竖直方向上的位置可调；

晶圆刻蚀设备还包括：介质隔板，设于射频腔室和作业腔室之间，一级线圈和二级线圈处于介质隔板上方；进气模块，设于介质隔板上、并伸入作业腔室中，反应气体能够通过进气模块进入作业腔室；其中，介质隔板靠近射频腔室的一侧设有嵌槽，嵌槽环绕进气模块设置，一级线圈和/或二级线圈能够探入嵌槽中。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第一接电点，第一接电点用于连接射频电源；一级线圈包括：第一导线，第一导线的一端与第一接电点相连，第一导线的主体沿竖直方向螺旋延伸；第二导线，第二导线的一端与第一接电点相连，第二导线的主体沿竖直方向螺旋延伸；其中，第一导线和第二导线中心对称、并沿竖直方向相互交叉设置；第一导线和第二导线的输入端水平、相向延伸，第一接电点设于一级线圈的中轴线上。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第二接电点，第二接电点用于连接射频电源；二级线圈包括：第三导线，第三导线的一端与第二接电点相连，第三导线的主体沿水平方向螺旋延伸；第四导线，第四导线的一端与第二接电点相连，第四导线的主体沿水平方向螺旋延伸；其中，第三导线和第四导线中心对称、并沿径向交叉设置；第三导线和第四导线的输入端水平、相向延伸，第二接电点设于二级线圈的中轴线上。

进一步地，射频腔室的顶壁为导电板；晶圆刻蚀设备还包括：第一接电块，一级线圈的输入端通过第一接电块与射频电源相连；第二接电块，二级线圈的输入端通过第二接电块与射频电源相连；第一导电柱，一级线圈的输出端通过第一导电柱与射频腔室的顶壁相连；第二导电柱，二级线圈的输出端通过第二导电柱与射频腔室的顶壁相连。

进一步地，第一接电块和第一导电柱的长度可调，和/或，第二接电块和第二导电柱的长度可调；通过长度调节，能够调整一级线圈或者二级线圈与射频腔室顶壁的距离、从而调节一级线圈或者二级线圈在竖直方向上的位置。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第一固定件，第一固定件用于限定一级线圈的位置和形状；第一固定件上设有多个沿竖直方向间隔排布的夹孔，任一夹孔用于限位一级线圈的一层导线。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第二固定件，第二固定件用于限定二级线圈的位置和形状；第二固定件上设有多个沿水平螺旋径向间隔设置的夹孔，任一夹孔用于限位二级线圈的一圈导线。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备包括第一固定件和第二固定件，第一固定件和第二固定件可拆卸地设置在射频腔室的顶壁上；一级线圈和二级线圈悬设于射频腔室中。

进一步地，一级线圈由两组第一固定件配合限位，两组第一固定件沿一级线圈的直径方向相对设置、并通过夹孔分别夹住一级线圈的一侧；和/或，至少第一固定件设有夹孔的部位采用弹性材料制备，或者，第一固定件的夹孔中设有弹性夹块；和/或，二级线圈由三组第二固定件配合限位，三组第二固定件呈等边三角设置、并通过夹孔分别夹住二级线圈的一侧。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括磁铁，磁铁沿着作业腔室的壁、环绕载台设置。

本申请还提供了一种晶圆刻蚀设备，包括上述晶圆刻蚀设备，还包括：

进一步地，进气模块包括中心进气部和至少一组环形进气部，环形进气部环绕中心进气部设置；中心进气部和环形进气部均包括进气口和出气口，进气口连通供气设备，出气口连通作业腔室；介质隔板上设有至少两组嵌槽，其中一组嵌槽环绕中心进气部设置、并处于中心进气部和环形进气部之间，其中另一组嵌槽环绕环形进气部设置；出气口被嵌槽包围。

本申请提供了一种晶圆刻蚀设备，包括一级线圈和二级线圈、作业腔室、射频腔室、介质隔板和进气模块，一级线圈和二级线圈设于射频腔室中，反应气体能够通过进气模块进入作业腔室；工作时，一级线圈和二级线圈中的射频电流产生交变磁场，电磁效力能够透过介质隔板作用于反应气体、实现对气体电子的加速，从而产生等离子体，等离子体轰击晶圆、即可实现对晶圆的刻蚀；本申请的优点是：

（1）一级线圈沿竖直方向螺旋延伸，不仅能够增强中心区域的磁场强度、确保面向晶圆中心区域的气体高效离子化，还能够针对性促进进气模块中气体的离子化；

（2）二级线圈自中心向边缘延伸，能够扩展交变磁场的作用范围，从而优化边缘区域的等离子体浓度，两级线圈能够配合增强磁场、确保气体离子化；

（3）一级线圈的纵向加强磁场还能够通过辐射加强二级线圈的磁场，以便于二级线圈的电磁效力覆盖边缘区域、并增强等离子体的浓度；而二级线的水平扩展磁场能够强化电磁反应带来的对等离子体的向下轰击力，有利于增强等离子体的能量、促进等离子体高效轰击晶圆；

（4）一级线圈和/或二级线圈在竖直方向上的位置可调，根据反应气体的进气位置、进气流量针对性调整线圈的高度，能够优化线圈对气体离子化的作用效果；通过调节高度、使得一级线圈和二级线圈处于不同平面上时，还能够优化磁场的相互作用力，进而改进交变磁场的作用范围或者作用效力；

（5）使得一级线圈和二级线圈分别与一个射频电源相连，实际工作时，能够根据实际的晶圆的刻蚀效果，针对性调整射频电源的功率，从而改善等离子体在反应腔内的分布情况，进而调节晶圆刻蚀的均匀性；

本申请提供的晶圆刻蚀设备通过优化射频线圈的布置方式，优化了交变磁场的发生、作用范围和作用效果，能够促进反应气体离子化、促进气相沉积反应，进而优化晶圆的刻蚀效果和刻蚀均匀性。

附图说明

图1为本申请提供的一种晶圆刻蚀设备的结构示意图；

图2为图1所示的晶圆刻蚀设备的结构剖视图；

图3为本申请提供的一种射频线圈与射频电源的结构示意图；

图4为图3省略射频电源后射频线圈的结构示意图；

图5为图3所示的射频线圈中一级线圈和二级线圈的结构示意图；

图6为图3所示的射频线圈中一级线圈的结构示意图；

图7为图3所示的射频线圈中二级线圈的结构示意图；

图8为本申请提供的一种射频线圈、介质隔板和进气模块的嵌装结构示意图。

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。

本申请提供了一种晶圆刻蚀设备，包括：作业腔室10，用于为晶圆反应提供空间；射频腔室30，设于作业腔室10上方。

具体可参照图1和图2，图示实施例中，作业腔室10的一侧设有晶圆进出口，作业时，机械手能够通过晶圆进出口置入或者取出晶圆。作业腔室10的内腔相对密闭，用作晶圆刻蚀的反应腔；密闭设计以便于控制晶圆刻蚀的环境气压。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括载台100，设于作业腔室10内、用于支承晶圆。

具体可参照图2，图示实施例中，载台100设于作业腔室10的底部、并具有一定高度；载台100能够承接晶圆、并将晶圆保持在预设的作业位置处，以便于晶圆稳定、准确地接受刻蚀反应。

进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括：射频线圈210，设于射频腔室30内、用于连接射频电源220；介质隔板230，设于射频腔室30和作业腔室10之间，射频线圈210设于介质隔板230上方；进气模块300，设于介质隔板230上、并伸入反应腔中，反应气体能够通过进气模块300进入反应腔。

具体地，反应时，反应气体通过进气模块300进入作业腔室10；射频电源220工作，射频线圈210中的射频电流产生交变磁场，电磁效力透过介质隔板230进入反应腔、作用于反应气体、实现对气体电子的加速，从而产生等离子体，等离子体轰击晶圆、实现对晶圆的刻蚀。

本申请提供的晶圆刻蚀设备中，射频腔室30和射频线圈210构成一种两级扩散射频装置，其中，射频线圈210包括：一级线圈211，沿竖直方向、呈螺旋状布置在射频腔室30中；二级线圈212，沿水平方向、围绕一级线圈211呈螺旋状布置在射频腔室30中。

具体可参照图2，图示实施例中，一级线圈211设于射频腔室30的中央、正对进气模块300和载台100中心；二级线圈212绕一级线圈211向射频腔室30的边缘螺旋延伸。

其中，一级线圈211沿竖直方向螺旋延伸，不仅能够增强中心区域的磁场强度、确保面向晶圆中心区域的气体高效离子化，还能够针对性促进进气模块300中气体的离子化。二级线圈212自中心向边缘延伸，能够扩展交变磁场的作用范围，从而优化边缘区域的等离子体浓度。两级线圈能够配合增强磁场、确保气体离子化；同时，一级线圈211的纵向加强磁场还能够通过辐射加强二级线圈212的磁场，以便于二级线圈212的电磁效力覆盖边缘区域、并增强等离子体的浓度；而二级线圈212的水平扩展磁场能够强化电磁反应带来的对等离子体的向下轰击力，有利于增强等离子体的能量、促进等离子体高效轰击晶圆。

进一步地，射频腔室30接地，一级线圈211和二级线圈212的一端连接射频腔室30的壁、另一端连接射频电源220。

具体可参照图1，图示实施例中，射频腔室30采用金属材料制备，具有导电性；与此同时，作业腔室10的壁亦采用金属材料制备，具有导电性；射频腔室30与作业腔室10相连，作业腔室10布置在工位或者地面上时，工作过程中射频线圈210内流经的电流能够金属壁接地流通出去。

其他实施例中，若射频线圈210中流经的工作电流较大，还可以通过外接电容等结构实现电流的安全流通。

综上，本申请提供的晶圆刻蚀设备通过优化射频线圈的布置方式，优化了交变磁场的发生、作用范围和作用效果，能够促进反应气体离子化、促进气相沉积反应，进而优化晶圆的刻蚀效果和刻蚀均匀性。

进一步地，一级线圈211和/或二级线圈212在竖直方向上的位置可调。

通过设置一级线圈211和/或二级线圈212在竖直方向上的位置可调，可以根据反应气体的进气位置、进气流量针对性调整线圈的高度，进而优化线圈对气体离子化的作用效果。通过调节高度、使得一级线圈211和二级线圈212处于不同平面上时，还能够优化磁场的相互作用力，进而改进交变磁场的作用范围或者作用效力。

本申请并不限定线圈（一级线圈211或者二级线圈212）高度的调节方式。

一实施例中，线圈通过接电块和导电柱（接电块和导电柱的相关描述见下文）吊装在射频腔室30中时，可以设置接电块或者导电柱的长度可调，从而通过调节它们的长度改变线圈的设置高度。

另一实施例中，设置气缸、电缸等自动驱动件连接线圈，即可自动化调节线圈的高度。

一具体实施例中，介质隔板230面向射频线圈210的一面设有可供一级线圈211和/或二级线圈212探入的嵌槽231，嵌槽231围绕进气模块300设置；需要时，使得一级线圈211或者二级线圈212下降至进入嵌槽231中，线圈即可包围进气模块300进行作业，进而调控交变磁场对反应气体的作用位置。该实施例中，使得进气模块300的出气口被嵌槽231包围，嵌槽231能够在出气口前形成引导通道；引导通道既能够限定反应气体的流向、有利于反应气体准确作用于晶圆，当一级线圈211或者二级线圈212处于嵌槽231内时，引导通道还是磁性加强通道，有利于促进反应气体离子化。

更进一步地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括两个射频电源220，一级线圈211和二级线圈212分别与一个射频电源220相连。

容易理解的，使得一级线圈211和二级线圈212分别与一个射频电源220相连，实际工作时，还能够根据实际的晶圆的刻蚀效果，针对性调整射频电源220的功率（如正常刻蚀时，晶圆中心刻蚀速率快、边缘刻蚀速率慢，则增大二级线圈212的功率、通过二级线圈促进边缘气体等离子化），从而改善等离子体在反应腔内的分布情况，进而调节晶圆刻蚀的均匀性。

可选地，两个射频电源220同频、但输出功率不同。如此设置，既能够保证射频系统的工作精度和稳定性，又能很好地调控晶圆刻蚀的均匀性。

可选地，两个射频电源220不同频。如此设置，还能够解决同频干扰等问题，进一步优化射频系统的工作情况。

一实施方式中，一级线圈211和/或二级线圈212通过一根导线沿预设螺旋方向绕设而成。

另一实施方式中，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第一接电点213，第一接电点213用于连接射频电源220；一级线圈211包括：第一导线211a，第一导线211a的一端与第一接电点213相连，第一导线211a的主体沿竖直方向螺旋延伸；第二导线211b，第二导线211b的一端与第一接电点213相连，第二导线211b的主体沿竖直方向螺旋延伸；其中，第一导线211a和第二导线211b中心对称、并沿竖直方向相互交叉设置。

该实施方式中，一级线圈211由两个导线配合绕设而成。

具体可参照图3至图6，图示实施例中，第一接电点213同时连接第一导线211a和第二导线211b的输入端；通电后，第一导线211a和第二导线211b能够同时接收电流，有利于交变磁场的快速作用；又由于第一导线211a和第二导线211b中心对称布置，二者的构型、长度近似甚至完全相等，经由两组导线对称、螺旋交叉构成的线圈结构能够在一定程度上抵抗电流衰减、保证磁场强度、并均衡磁场力分布；同时，尽管电流分别流向第一导线211a和第二导线211b，但电流沿导线流动至螺旋主体后、两根导线内的电流流向是相同的，线圈中同向流动的电流能够加强交电磁场、并强化电磁效力，进一步增强等离子体的浓度和能量。

可选地，第一导线211a和第二导线211b的输入端水平、相向延伸，第一接电点213设于一级线圈211的中轴线上。

具体可参照图5和图6，图示实施例中，第一导线211a和第二导线211b设置在上的一端为其输入端，两个输入端朝线圈轴心水平、相向延伸，保持中心对称的形式与第一接电点213相连。第一接电点213采用导电材料设置，由于输入端主动向轴心延伸，第一接电点213的构型较小，再满足接电需要的情况下，整体构型更小巧美观。

另一实施方式中，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第二接电点214，用于连接射频电源220；二级线圈212包括：第三导线212a，第三导线212a的一端与第二接电点214相连，第三导线212a的主体沿水平方向螺旋延伸；第四导线212b，第四导线212b的一端与第二接电点214相连，第四导线212b的主体沿水平方向螺旋延伸；其中，第三导线212a和第四导线212b中心对称、并沿径向交叉设置。

该实施方式中，二级线圈212由两个导线配合绕设而成。

区别于一级线圈211，二级线圈212的导线在水平面内螺旋延伸。具体可参照图7，图示实施例中，第三导线212a和第四导线212b的交叉布置类似于盘绕在一起的蚊香。

如此设置，尽管电流分别流向第三导线212a和第四导线212b，但电流沿导线流动至螺旋主体后、两根导线内的电流流向是相同的，线圈中同向流动的电流能够加强交电磁场、并强化电磁效力，进一步增强等离子体的浓度和能量。同时，由于二级线圈212由两道导线对称设置而成，能够在一定程度上克服电流衰减，进而确保电流流经导线生成稳定、均衡的交变磁场。

可选地，第三导线212a和第四导线212b的输入端水平、相向延伸，第二接电点214设于二级线圈212的中轴线上。

进一步地，为避免二级线圈212的设置影响一级线圈211面向作业腔室10的一侧的电磁效力。一实施例中，参照图4和图5，第二接电点214设于第一接电点213正上方；此时，第三导线212a和第四导线212b的输入端设置呈L型、包括竖直避位段和水平延伸段，竖直避位段与螺旋主体相连、并沿竖直方向延伸至高于一级线圈211；水平延伸段设于竖直避位段的顶端、并向线圈的轴心延伸至连接第二接电点214。此时，一级线圈211被包围在第三导线212a和第四导线212b的输入端之间，整个射频线圈210中心对称设置，结构可靠、磁场作用效果稳定。

当第一接电点213与第二接电点214同轴设置时，使得第一接电点213与第二接电点214相连，仅采用一个射频电源220即可同时对两组线圈进行通电。

若有需要，还可以设置两个甚至更多个射频电源220，使得第一接电点213和第二接电点214分别与不同的射频电源220相连，即可实现多样的通电效果。

可选地，射频腔室30的顶壁为导电板；一级线圈211和二级线圈212的输出端分别与射频腔室30的顶壁相连。

其中，导电板采用金属等导电材料制备。通过导电板接地或者接电容，即可实现电流的安全流通。

图2所示的实施例中，射频腔室30的顶壁和侧壁均采用导电材料制备而成，射频线圈210的输入端连通射频电源220、输出端连通射频腔室30的顶壁，电流能够通过顶壁、流经射频腔室30的侧壁和作业腔室10的侧壁，最终通过接地的作业腔室10流出。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括：第一接电块241，一级线圈211的输入端通过第一接电块241与射频电源220相连；第二接电块242，二级线圈212的输入端通过第二接电块242与射频电源220相连。

其中，接电块采用金属等导电材料制备。

图4所示的实施例中，第一接电块241采用折弯的板结构，以便于连接具有高度差的射频电源220接头和一级线圈211输入端、并便于避位其他构件。第二接电块242采用直板结构，能够直接连接等高设置的射频电源220接头和二级线圈212输入端。

继续参照图4，接电块（第一接电块241或者第二接电块242）的一端连接线圈、另一端设有腰孔；射频电源220接头处设有螺孔；使得接电块端部的腰孔对准射频电源220接头的螺孔，栓入螺钉即可紧固二者；由于腰孔具备一定活动空间，更便于安装时找准螺孔。

通过设置两个接电块，两组线圈既能够与同一射频电源220的两个接头相连，又能够与不同射频电源220的接头相连，调试安装更方便。同时，接电块与射频电源220接头可拆卸地连接，使用时可以根据需要更换射频电源220或者连接方式，以满足更多样的刻蚀需要。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括：第一导电柱243，一级线圈211的输出端通过第一导电柱243与射频腔室30的顶壁相连；第二导电柱244，二级线圈212的输出端通过第二导电柱244与射频腔室30的顶壁相连。

其中，导电柱采用金属等导电材料制备。

导电柱既能够实现电流流通、构成电路的一部分，又能够校准线圈输出端的位置、确保线圈安装在所需位置、并保持螺旋形状。同时，由于导电柱的一端设置在射频腔室30的顶壁上，导电柱相对作业腔室10倒装，能够方便的挂装线圈。

具体可结合参照图2至图4，图示实施例中，一级线圈211的输入端与第一接电块241相连、输出端与第一导电柱243相连，第一接电块241和第一导电柱243配合、将一级线圈211挂装在射频腔室30的顶壁上。二级线圈212的输入端与第二接电块242、输出端与第二导电柱244相连，第二接电块242和第二导电柱244配合、将二级线圈212挂装在射频腔室30的顶壁上。

可选地，第一接电块241和第一导电柱243的长度可调，和/或，第二接电块242和第二导电柱244的长度可调；通过长度调节，能够调整一级线圈211或者二级线圈212与射频腔室30顶壁的距离、从而调节一级线圈211或者二级线圈212在竖直方向上的位置。

以导电柱长度可调进行说明。

例如，导电柱包括两个柱段，其中一个柱段内设有内螺纹孔、其中另一个柱段上设有外螺纹，两个柱段能够通过内、外螺纹结构实现长度可调的接连。

又例如，导电柱设置为折叠结构，通过翻折或者展开导电柱，即可改变导电柱的长度。

又例如，导电柱设置为充气机构，通过充入不同量的气体，即可改变导电柱的长度。

本申请并不限定导电柱长度调节的方式。

通过调整导电柱的长度，即可调整导电柱挂装的线圈的高度，进而调整线圈的作用位置和作用效果。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第一固定件251，第一固定件251用于限定一级线圈211的位置和形状。

需要解释的是，一级线圈211呈竖直螺旋状，为确保一级线圈211正常工作、保证交电磁场发生效果，需要保持一级线圈211的状态、避免一级线圈211位移或者变形。

一实施例中，第一固定件251上设有多个沿竖直方向间隔排布的夹孔，任一夹孔用于限位一级线圈211的一层导线。

具体可参照图3和图4，图示实施例中，第一固定件251的顶部设置为梯形，且顶面设有螺孔；第一固定件251与射频腔室30的顶壁相连，射频腔室30的顶壁设有安装孔，使得射频腔室30顶壁的安装孔与第一固定件251顶面的螺孔相对，栓入螺钉，即可紧固第一固定件251、使得第一固定件251悬装在射频腔室30的腔顶上。第一固定件251的主体呈柱状，主体靠近一级线圈211的一侧开有四个夹孔，四个夹孔沿竖直方向布置；一级线圈211的主体绕设成四层，使得每一层导线都被夹在对应的一个夹孔中，即可通过夹孔限位一级线圈211；此时，夹孔既能够夹住导线、防止线圈在使用过程中位移，又能够限定导线的位置、避免导线相互干扰并保证导线保持竖直螺旋状。

进一步地，图3和图4所示的实施例中，一级线圈211由两组第一固定件251配合限位。两组第一固定件251沿线圈的一直径方向相对设置、并通过夹孔分别夹住一级线圈211的一侧。此时，两组第一固定件251还能够配合限定一级线圈211的构型，避免一级线圈211未受固定的部位变形。

可选地，至少第一固定件251设有夹孔的部位采用弹性材料制备，或者，夹孔中设有弹性夹块。此时，夹孔具有弹性，夹持导线时，夹孔能够通过形变夹紧导线，从而避免导线在夹孔内位移或者因为夹紧力过大而导致导线变形。

其他实施例中，第一固定件251还可以采用多层托班、多层夹具等结构，本申请并不限定第一固定件251的具体构型。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括第二固定件252，第二固定件252用于限定二级线圈212的位置和形状。

同理，二级线圈212呈水平螺旋状，为确保二级线圈212正常工作、保证交电磁场发生效果，需要保持二级线圈212的状态、避免二级线圈212位移或者变形。

一实施例中，第二固定件252上设有多个沿水平螺旋径向间隔设置的夹孔，任一夹孔用于限位二级线圈212的一圈导线。

具体可参照图3和图4，图示实施例中，第二固定件252的主体呈T型，T型主体的顶面设有螺孔；第二固定件252与射频腔室30的顶壁相连，射频腔室30的顶壁设有安装孔，使得射频腔室30顶壁的安装孔与第二固定件252顶面的螺孔相对，栓入螺钉，即可紧固第二固定件252、使得第二固定件252悬装在射频腔室30的腔顶上。第二固定件252的底部有四个夹孔，四个夹孔沿水平螺旋的径向布置；二级线圈212的主体绕设有四圈，使得每一圈导线都被夹在对应的一个夹孔中，即可通过夹孔限位二级线圈212。

夹孔既能够夹住导线、防止线圈在使用过程中位移，又能够限定导线的位置、避免导线相互干扰并保证导线保持竖直螺旋状。

进一步地，图3和图4所示的实施例中，二级线圈212由三组第二固定件252配合限位。三组第二固定件252呈等边三角设置、并通过夹孔分别夹住二级线圈212的一侧。容易理解的，二级线圈212的径向尺寸较大，增设第二固定件252有利于稳定二级线圈212的构型，避免二级线圈212未受固定的部位变形。

第二固定件252的构型与第一固定件251的构型类似，具体不在赘述。

一具体实施例中，本申请提供的晶圆刻蚀设备包括第一固定件251和第二固定件252，第一固定件251和第二固定件252可拆卸地设置在射频腔室30的顶壁上；一级线圈211和二级线圈212悬设于射频腔室30中。

其中，第一固定件251和第二固定件252可以通过螺接、卡接、插接等方式与射频腔室30的顶壁可拆卸地连接。通过拆装固定件（第一固定件251或者第二固定件252），即可简单、便捷地对射频线圈210进行检修、更换等作业。同时，悬设射频线圈210，能够避免射频线圈210接触射频腔室30的壁和介质隔板230，有利于射频线圈210正常工作。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括磁铁，磁铁沿着作业腔室10的壁、环绕载台100设置。

其中，磁铁可设置在作业腔室10内，直接对等离子体进行吸引。但磁铁直接、长期暴露在等离子体环境中时，容易被腐蚀甚至击穿，因此，一实施例中，磁铁设置在作业腔室的侧壁内。

磁铁能够吸引等离子体，从而为等离子体提供一个向下的力，进一步促进等离子体轰击晶圆。

本申请提供的晶圆刻蚀设备还包括引流腔室20，设于作业腔室10上方、并与作业腔室10密封连接，引流腔室20连通作业腔室10，射频腔室30设于引流腔室20上方。

具体可参照图1和图2，引流腔室20设于作业腔室10上，二者的连接处通过密封圈密封连接；引流腔室20和作业腔室10的内腔连通，构成一个相对密闭的反应腔；密闭设计以便于控制晶圆刻蚀的环境气压。射频腔室30设于引流腔室20上，二者的内腔互不相通。

反应时，反应气体通过进气模块300进入引流腔室20、并通过引流腔室20进入作业腔室10；射频电源220工作，射频线圈210中的射频电流产生交变磁场，电磁效力透过介质隔板230进入反应腔、作用于反应气体、实现对气体电子的加速，从而产生等离子体，等离子体轰击晶圆、实现对晶圆的刻蚀。

一具体实施方式中，介质隔板230靠近射频腔室30的一侧设有嵌槽231，嵌槽231环绕进气模块300设置，一级线圈211和/或二级线圈212能够探入嵌槽231中。

可选地，介质隔板230上设有一组嵌槽231，仅一级线圈211或者二级线圈212能够伸入嵌槽231，从而使得两组线圈的高低错落设置。

可选地，介质隔板230上设有一组嵌槽231，该组嵌槽231的槽径较大，一级线圈211或者二级线圈212均能够进入其中，安装时，可以根据射频强度等需要适应性调节线圈的高度位置。

可选地，介质隔板230上设有两组嵌槽231、分别用于供一级线圈211或者二级线圈212伸入，嵌槽231独立设置，能够避免线圈高度调节时相互干扰，同时，嵌槽231的限定作用更具有针对性，能够校准线圈的设置位置，有利于线圈准确工作。

本申请并不限定嵌槽231的具体构型。

通过设置嵌槽231，线圈进行高度调节时、其运动的范围更大；此时，线圈既能够悬在介质隔板230上方，又能够嵌设于介质隔板230中，根据实际工艺的不同，线圈的可调节性更高、适应性更强、作用效果更具有针对性。

可选地，进气模块300包括中心进气部310和至少一组环形进气部320，环形进气部320环绕中心进气部310设置；中心进气部310和环形进气部320均包括进气口和出气口，进气口连通供气设备，出气口连通作业腔室10。

其中，中心进气部310和环形进气部320呈同心圆布置；中心进气部310正对载台100的中心，载台100承接晶圆时，通过中心进气部310通入腔内的反应气体主要作用于晶圆的中心部位；环形进气部320环设于中心进气部310外，通过环形进气部320通入腔内的反应气体主要作用于晶圆的中部及边缘部位。

分设中心进气部310和环形进气部320，能够很好地保证通入的反应气体的分布均匀性，从而提高晶圆刻蚀的均匀性。

可选地，环形进气部320包括多个进气结构，任一进气结构连通供气设备和作业腔室10，多个进气结构沿圆周方向等间隔设置。

可选地，环形进气部320的主体设置呈圆环状，环形进气部320靠近作业腔室10一端设有多个出气口，多个出气口沿圆周方向等间隔设置。

使得环形进气部320具有多个出气口，并使得多个出气口适应晶圆的形状均匀分布，更有利于供气的均匀性。

本申请并不限定进气模块300的具体构型。

可选地，供气设备独立地对中心进气部310和环形进气部320进行供气。此时，供气设备还能够调控对二者的供气流量，通过优化中心和边缘的气体浓度、提高刻蚀的均匀性。

当晶圆尺寸较大，或者需要进一步控制刻蚀均匀性时，可以增设环形进气部320，使得多组环形进气部320以中心进气部310的轴心为圆心呈同心圆分布，能够更大范围、更精准地优化从晶圆中心到边缘的反应气体浓度。

进一步地，介质隔板230上设有至少两组嵌槽231，其中一组嵌槽231环绕中心进气部310设置、并处于中心进气部310和环形进气部320之间，其中另一组嵌槽231环绕环形进气部320设置；出气口被嵌槽231包围。

具体可参照图8，图示实施例中，介质隔板230上设有三组嵌槽231，任一组嵌槽231设置呈圆环状、以便于容纳线圈，三组嵌槽231呈同心圆布置。进气模块300包括一组中心进气部310和两组环形进气部320，进气模块300亦呈同心圆布置。中心进气部310设于第一组嵌槽231之间，靠近中心进气部310一组环形进气部320设于第一组和第二组嵌槽231之间，远离中心进气部310一组环形进气部320设于第二组和第三组嵌槽231之间。任一组嵌槽231向下延伸、包围进气模块300的出气口，在出气口前形成引导通道；当线圈处于嵌槽231中时，引导通道还用作磁性加强通道，能够促进气体离子化；由于每一出气口前均形成了引导通道，能够保证气体离子化的可靠性、全面性和分布均匀性，由此优化射频效果。

可选地，本申请提供的晶圆刻蚀设备包括多组二级线圈212，多组二级线圈212分别设置在一组嵌槽231中。

可选地，嵌槽231的构型与二级线圈212的导线盘绕形式相适应，二级线圈212的每一圈导线均处于对应的嵌槽231中，环形进气部320分设于不同的嵌槽231之间。

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)

1.一种晶圆刻蚀设备，其特征在于，包括：

作业腔室（10），用于为晶圆反应提供空间；

射频腔室（30），设于所述作业腔室（10）上方；

一级线圈（211），沿竖直方向、呈螺旋状布置在所述射频腔室（30）中；

二级线圈（212），沿水平方向、围绕所述一级线圈（211）呈螺旋状布置在所述射频腔室（30）中；

两个射频电源（220），所述一级线圈（211）和所述二级线圈（212）分别与一个所述射频电源（220）相连，两个所述射频电源（220）同频、但输出功率不同，或者，两个所述射频电源（220）不同频；

其中，所述射频腔室（30）接地，所述一级线圈（211）和所述二级线圈（212）的一端连接所述射频腔室（30）的壁、另一端连接射频电源（220）；

所述一级线圈（211）和/或所述二级线圈（212）在竖直方向上的位置可调；

所述晶圆刻蚀设备还包括：

介质隔板（230），设于所述射频腔室（30）和所述作业腔室（10）之间，所述一级线圈（211）和所述二级线圈（212）处于所述介质隔板（230）上方；

进气模块（300），设于所述介质隔板（230）上、并伸入所述作业腔室（10）中，反应气体能够通过所述进气模块（300）进入所述作业腔室（10）；

其中，所述介质隔板（230）靠近所述射频腔室（30）的一侧设有嵌槽（231），所述嵌槽（231）环绕所述进气模块（300）设置，所述一级线圈（211）和/或所述二级线圈（212）能够探入所述嵌槽（231）中。

2.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，还包括第一接电点（213），所述第一接电点（213）用于连接所述射频电源（220）；

所述一级线圈（211）包括：

第一导线（211a），所述第一导线（211a）的一端与所述第一接电点（213）相连，所述第一导线（211a）的主体沿竖直方向螺旋延伸；

第二导线（211b），所述第二导线（211b）的一端与所述第一接电点（213）相连，所述第二导线（211b）的主体沿竖直方向螺旋延伸；

其中，所述第一导线（211a）和所述第二导线（211b）中心对称、并沿竖直方向相互交叉设置；

所述第一导线（211a）和所述第二导线（211b）的输入端水平、相向延伸，所述第一接电点（213）设于所述一级线圈（211）的中轴线上。

3.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，还包括第二接电点（214），所述第二接电点（214）用于连接所述射频电源（220）；

所述二级线圈（212）包括：

第三导线（212a），所述第三导线（212a）的一端与所述第二接电点（214）相连，所述第三导线（212a）的主体沿水平方向螺旋延伸；

第四导线（212b），所述第四导线（212b）的一端与所述第二接电点（214）相连，所述第四导线（212b）的主体沿水平方向螺旋延伸；

其中，所述第三导线（212a）和所述第四导线（212b）中心对称、并沿径向交叉设置；

所述第三导线（212a）和所述第四导线（212b）的输入端水平、相向延伸，所述第二接电点（214）设于所述二级线圈（212）的中轴线上。

4.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，所述射频腔室（30）的顶壁为导电板；

所述晶圆刻蚀设备还包括：

第一接电块（241），所述一级线圈（211）的输入端通过所述第一接电块（241）与所述射频电源（220）相连；

第二接电块（242），所述二级线圈（212）的输入端通过所述第二接电块（242）与所述射频电源（220）相连；

第一导电柱（243），所述一级线圈（211）的输出端通过所述第一导电柱（243）与所述射频腔室（30）的顶壁相连；

第二导电柱（244），所述二级线圈（212）的输出端通过所述第二导电柱（244）与所述射频腔室（30）的顶壁相连。

5.根据权利要求4所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，所述第一接电块（241）和所述第一导电柱（243）的长度可调，和/或，所述第二接电块（242）和所述第二导电柱（244）的长度可调；

通过长度调节，能够调整所述一级线圈（211）或者所述二级线圈（212）与所述射频腔室（30）顶壁的距离、从而调节所述一级线圈（211）或者所述二级线圈（212）在竖直方向上的位置。

6.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，还包括第一固定件（251），所述第一固定件（251）用于限定所述一级线圈（211）的位置和形状，所述第一固定件（251）上设有多个沿竖直方向间隔排布的夹孔，任一所述夹孔用于限位所述一级线圈（211）的一层导线；

和/或，第二固定件（252），所述第二固定件（252）用于限定所述二级线圈（212）的位置和形状，所述第二固定件（252）上设有多个沿水平螺旋径向间隔设置的夹孔，任一所述夹孔用于限位所述二级线圈（212）的一圈导线。

7.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，还包括第一固定件（251）和第二固定件（252），所述第一固定件（251）和所述第二固定件（252）可拆卸地设置在所述射频腔室（30）的顶壁上；

所述一级线圈（211）和所述二级线圈（212）悬设于所述射频腔室（30）中。

8.根据权利要求6或7所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，所述一级线圈（211）由两组第一固定件（251）配合限位，两组所述第一固定件（251）沿所述一级线圈（211）的直径方向相对设置、并通过夹孔分别夹住所述一级线圈（211）的一侧；

和/或，至少第一固定件（251）设有夹孔的部位采用弹性材料制备，或者，第一固定件（251）的夹孔中设有弹性夹块；

和/或，所述二级线圈（212）由三组第二固定件（252）配合限位，三组所述第二固定件（252）呈等边三角设置、并通过夹孔分别夹住所述二级线圈（212）的一侧。

9.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，还包括磁铁，所述磁铁沿着所述作业腔室（10）的壁、环绕用于支撑晶圆的载台（100）设置。

10.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀设备，其特征在于，所述进气模块（300）包括中心进气部（310）和至少一组环形进气部（320），所述环形进气部（320）环绕所述中心进气部（310）设置；

所述中心进气部（310）和所述环形进气部（320）均包括进气口和出气口，所述进气口连通供气设备，所述出气口连通所述作业腔室（10）；

所述介质隔板（230）上设有至少两组所述嵌槽（231），其中一组所述嵌槽（231）环绕所述中心进气部（310）设置、并处于所述中心进气部（310）和所述环形进气部（320）之间，其中另一组所述嵌槽（231）环绕所述环形进气部（320）设置；

所述出气口被所述嵌槽（231）包围。