[发明专利]蚀刻气体控制系统

说明书

技术领域

[0001]本发明有关一种半导体积体电路制程中的蚀刻处理所使用的蚀刻设备蚀刻气体控制系统。本发明尤其有关一种蚀刻气体控制系统，其中于一晶圆安装容室的顶部与侧部安装多个气体注射器，用以从晶圆顶部方向及侧向供应蚀刻气体；交叉连接与配置多数气体供应管，用以供应蚀刻气体与辅助气体至该等气体注射器；并选择性地以不同方式控制蚀刻气体注入与供应至容室的气量与流量；藉此控制容室内部蚀刻气体的离子密度与分布，并改进晶圆表面的蚀刻率与蚀刻均匀度。

背景技术

[0002]通常，半导体积体电路器件的电路为复结构(complexstructure)，亦即，经由选择性去除一晶圆的局部表面，而在该表面上形成所需类型的超精细结构，或在该晶圆上淀积一薄膜。制作一层薄膜须经过数种制程，诸如清洗过程、淀积过程、光刻(photolithography)过程、镀层处理、蚀刻处理等等。

[0003]在各种制程中，蚀刻处理是利用化学反应根据所需从一晶圆表面去除一目标区域；进行时，是使用一气体注射器将一蚀刻气体(CF₄、Cl₂、HBr等)注入一内部置有晶圆的容室。经由蚀刻处理，可选择性地去除一基底上未受光阻材料(photoresist，亦称光刻胶)覆盖的部份，以于基底上形成一精细的电路图形(circuit pattern)。其中所覆盖的光阻材料是光刻过程中形成作为蚀刻遮罩(mask)的光阻图形(photoresist pattern)。

[0004]因此，整个晶圆表面必须维持相同的蚀刻速率并形成直角状的蚀刻区，以形成与光阻图形相同的薄膜图形(thin-film pattern)。

[0005]然而，在蚀刻处理期间，由于蚀刻速度会因化学反应而不同，因此造成局部过度蚀刻的发生，使整个晶圆表面的蚀刻率不一致，或者电浆内的离子散射(scattering of ions)导致光阻材料下方的薄膜内出现基蚀现象(undercut phenomenon)。

[0006]为了解决此问题，习知的蚀刻气体控制装置是在蚀刻设备一容室顶部安装一气体注射器，并经由与一气体供应单元连接的流量比控制器(flow ratio controller，FRC)，将蚀刻气体供应至该气体注射器。藉此，可以控制供应至容室内部的蚀刻气体气量，并执行蚀刻。

[0007]然而，习知的蚀刻气体控制装置有以下问题。

[0008]第一，蚀刻气体是经由气体注射器注入与供应，而气体注射器仅安装于容室顶部，位于容室内部，且蚀刻气体是由与气体供应管连接的流量比控制器控制其气量。因此，对于具有宽广表面的12”(300mm)大尺寸晶圆而言，要提供最佳蚀刻率与蚀刻均匀度时，将有所限制。第二，无法独立控制辅助性气体(auxiliary gas)，诸如氩气(Ar)、氦气(He)、及氙气(Xe)、电浆活化气体；此外，也无法以不同方式控制蚀刻气体的气量与流量。因此，无法在容室内保持最理想的蚀刻气体离子密度或分布。

发明内容

[0009]本发明典型实施例的一层面是解决至少前述问题及/或缺点，并至少提供下述优点。因此，本发明典型实施例的一层面是提供一种蚀刻气体控制系统，其中是在一晶圆安装容室的侧壁及顶部安装多个气体注射器，并选择性地以不同方式控制从晶圆顶部方向及侧向注入的蚀刻气体的气量与流量。

[0010]本发明典型实施例的另一层面是提供一种蚀刻气体控制系统，其中包括一可以独立控制的辅助气体供应单元，并以交叉连接与配置多数气体供应管，用以供应蚀刻气体与辅助气体，更以不同方式控制蚀刻气体与辅助气体的气量与流量，藉此控制容室内的蚀刻气体离子密度与分布，并使晶圆表面的蚀刻率与蚀刻均匀度最佳化。

[0011]根据本发明的一层面，其中提供一蚀刻气体控制系统。该系统包括一气体注射器、一气体供应管、一流量比控制器、及一气体供应单元。气体注射器是安装在一容室内，并于该容室内部供应气体。该容室内是安装有一晶圆。气体注射器包括一顶部注射器及一侧部注射器。顶部注射器是安装在容室顶部，并从晶圆顶部方向供应气体；侧部注射器是安装在容室的一侧部，并从晶圆的侧向供应气体。气体供应管是与气体注射器连接，并供应气体至气体注射器。流量比控制器与气体供应管连接，并控制气体的供应。气体供应单元则供应气体至流量比控制器。

[0012]气体供应管可包括一第一供应管与一第二供应管，分别与顶部注射器及侧部注射器连接。