[发明专利]刻蚀装置及刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体硅片刻蚀的刻蚀装置，尤其涉及一种可以根据不同工艺要求调整硅片与喷气头之间的距离以提高硅片刻蚀均匀性和刻蚀速率的刻蚀装置，同时还涉及一种使用该刻蚀装置刻蚀硅片的方法。

背景技术

当今，气体刻蚀阻挡层是一种新型的半导体铜互连工艺中无应力阻挡层去除技术。铜互连的阻挡层去除工艺中阻挡层刻蚀的速率和刻蚀的均匀性是两个很重要的技术指标。

刻蚀时，通常将需被刻蚀的硅片放置于一硅片夹盘上，所述硅片夹盘固设于一刻蚀腔室中。刻蚀气体通过一设置在刻蚀腔室中的喷气头喷射在所述硅片上，在满足气体刻蚀的工艺条件下，刻蚀气体与所述硅片上的阻挡层发生反应从而去除需被刻蚀的阻挡层。由于硅片夹盘固设在刻蚀腔室中，也就意味着放置其上的硅片与所述喷气头之间的距离是固定的。而硅片与喷气头之间的距离远近会影响硅片刻蚀的速率，甚至对局部的刻蚀均匀性也会有一定的影响。如果硅片与喷气头之间的距离偏小，比如小于4M M时，从喷气头喷射出来的刻蚀气体在没有充分均匀扩散的情况下即和硅片上的阻挡层接触反应，会导致硅片上与喷气头的喷气孔正对的部位的反应速率比与其相邻部位的反应速率快。如果硅片与喷气头之间的距离偏远，由于在刻蚀过程中，未和阻挡层发生反应的刻蚀气体以及刻蚀气体与阻挡层反应生成的副产物会不断地从刻蚀腔室的排气口排出，此种情况下，如果硅片与喷气头之间的距离较远，刻蚀气体还未来得及与硅片上的阻挡层反应即会被排出，导致刻蚀气体与硅片的反应时间和有效刻蚀气体的量都会变小，从而降低硅片的刻蚀速率，进而造成成本的增加。由此可知，硅片夹盘上硅片与喷气头之间的距离是刻蚀工艺中很关键的参数，并且根据不同的阻挡层材质和化学物质由于本征反应速率的不同，在刻蚀工艺中，硅片与喷气头之间的距离也会不尽相同，所以根据不同的工艺需求调整硅片与喷气头之间的距离是必要的。而通常的刻蚀装置不能满足硅片与喷气头之间的距离可调的需求。

发明内容

本发明的目的之一是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种可以根据不同工艺要求调整硅片与喷气头之间的距离，提高硅片刻蚀均匀性和刻蚀速率的刻蚀装置。

为实现上述目的，本发明刻蚀装置包括刻蚀腔室、喷气头、托盘装置、多个导柱和驱动装置。所述刻蚀腔室具有进气口和多个排气口。所述喷气头设置在所述刻蚀腔室内并位于所述进气口下方。所述托盘装置具有一托盘本体用于承载所述硅片，所述托盘本体位于所述刻蚀腔室内并位于所述喷气头下方，所述托盘本体上开有多个导孔。所述多个导柱分别收容于所述托盘本体相应的导孔中，导柱托起所述硅片。所述驱动装置驱动所述托盘本体在所述刻蚀腔室内上下运动以调整所述托盘本体与所述喷气头之间的距离。

本发明的又一目的是提供一种使用上述刻蚀装置刻蚀硅片的方法，包括以下步骤：

驱动托盘本体向下运动，导柱的上端凸伸出所述托盘本体，将所述硅片放在所述导柱的上端，由所述导柱托住所述硅片；

驱动所述托盘本体向上运动，所述硅片落在所述托盘本体上，所述托盘本体继续向上运动到设定的工艺位置；

均匀的喷射刻蚀气体到硅片上，刻蚀硅片上需被刻蚀的阻挡层；

排出残留的刻蚀气体和刻蚀气体与阻挡层反应生成的产物；

驱动托盘本体向下运动，导柱的上端托起已被刻蚀的硅片；

从导柱上取走已被刻蚀的硅片。

综上所述，本发明刻蚀装置及刻蚀方法通过驱动装置带动托盘本体上下运动，进而调节托盘本体与喷气头之间的距离到设定的工艺位置，因此，根据不同的工艺需求，硅片的刻蚀速率可以得到很好的调整，同时，硅片刻蚀的均匀性也得到显著地提高。导柱的设置，不仅可以引导托盘本体上下运动，而且在刻蚀前后均托起硅片，方便硅片的取放，提高了工艺处理的速度。

附图说明

图1是本发明刻蚀装置的第一实施例的正视剖面图。

图2是图1中A部位的局部放大图。

图3是本发明刻蚀装置的牺牲环的第一实施例的俯视图。

图4是图3沿IV-IV线的剖视图。

图5是本发明刻蚀装置的牺牲环的第二实施例的俯视图。

图6是图5沿VI-VI线的剖视图。

图7是本发明刻蚀装置的第二实施例的正视剖面图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。

请参阅图1，图1是本发明刻蚀装置100的第一实施例的正视剖面图。本发明刻蚀装置100包括刻蚀腔室10、托盘装置30和驱动装置60。