[发明专利]使用极端边缘气体管道的刻蚀装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地说，涉及一种使用极端边缘气体管道的刻蚀装置。

背景技术

随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展。半导体的制造流程涉及两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀是把晶圆曝露于刻蚀气体所产生的等离子体中，等离子体与晶圆发生物理化学反应，从而选择性地从晶圆表面去除不需要的材料。目前，可以使电路图变得更精细的干法刻蚀得到越来越广泛地使用。随着集成电路的工艺尺寸向更精细地结构发展，对加工工艺提出了更高的技术要求。然而，当业界可加工的晶圆尺寸从12英寸发展到18英寸时，刻蚀的均匀性成为刻蚀工艺的重大挑战，它会在很大程度上影响最终得到的门电路的工作性能，因此各集成电路制造工艺时都在努力寻找提高刻蚀均匀性的方法。

如图1所示，为现有技术中干法刻蚀装置的结构示意图。现有的刻蚀装置的气体供应系统109有两个供气管道，即边缘供气管道110和中心供气管道111，分别为气体喷头(shower)的中心和边缘部分供应气体，并且可以通过边缘供气管道110和中心供气管道111分别简便地控制中心和边缘的气体分布。在刻蚀过程中，通过射频功率发生器101在电感线圈102上施加射频功率，从而在电感线圈102的周围产生电磁场，刻蚀气体在电磁场的作用下发生电离并形成等离子体，气体喷头(shower)105上具有多个圆形开口用于将等离子体喷入下部腔体106。刻蚀装置101的下部有抽气装置真空泵108，通常晶圆边缘区域比中心区域的气体更早抽走，而且传统的气体喷头105的底视图如图2所示，通常为布满圆形喷气孔120的扁平状，这都造成了晶圆边缘的刻蚀环境非常不同于晶圆中心，难以精细地调整晶圆的极端边缘处的刻蚀环境。

由于在刻蚀过程中，晶圆中心区域和边缘区域有气体分布不均匀，存在刻蚀环境差异等情况，出现中心到边缘的负载效应(load effect)，从而使晶圆中心区域和晶圆边缘区域的刻蚀使速率不同，导致晶圆表面的刻蚀不均一，造成晶圆边缘区域与中心区域形成的通孔或其他器件尺寸不均一，在晶圆的极端边缘部分尤为明显，降低了半导体器件的良品率。在12英寸的晶圆加工过程中，晶圆边缘的均匀性已难以很好地控制，对于18英寸的晶圆，均匀性问题更加严重。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够提高晶圆刻蚀均匀性的刻蚀装置，其技术方案具体如下。

本发明一方面，在一个实施例中提供了一种刻蚀装置，所述刻蚀装置包括：气体供应系统和刻蚀反应腔室，所述刻蚀反应腔室包括与所述双气体管道装置和所述极端边缘气体管道装置相连接的气体喷头。所述气体供应系统包括用于供应气体到被蚀刻的晶圆的中心部分和边缘部分的双气体管道装置和用于向被蚀刻的晶圆的极端边缘处供应刻蚀反应气体的极端边缘气体管道装置。

优选地，所述刻蚀反应腔室内的极端边缘气体管道位于气体喷头附近的靠近腔壁的极端边缘处。

优选地，所述极端边缘气体管道由SiC制成。

优选地，所述气体喷头中心部分设置有多个圆形喷气孔，气体喷头的外周分布有多个长条状喷气管。

优选地，所述极端边缘供气管道内的气体均匀分布到所述气体喷头的多个长条状喷气管。

优选地，所述多个长条状喷气管的喷射角度可以调节。

优选地，所述双气体管道装置和所述极端边缘气体管道装置输出的气体的流量和组分分别调整，相互独立。

优选地，所述极端边缘气体管道装置输出的气体为不易产生聚合物的蚀刻气体。

优选地，所述极端边缘气体管道装置输出的气体为易产生聚合物的蚀刻气体。

优选地，所述不易产生聚合物的蚀刻气体为O₂或者CF₄或者其混合气体。

优选地，所述易产生聚合物的蚀刻气体为C₄F₈或者CHF₃或者CH₂F₂或者其混合气体。