[发明专利]一种等离子刻蚀机

说明书

本发明属于半导体芯片制造技术领域，具体的说是一种等离子刻蚀机，包括箱体、偏压装置、机械卡盘、抽吸泵、激励线圈、驱动电机、连杆和调节装置；驱动电机转轴通过万向轴连接着机械卡盘，机械卡盘用于固定晶圆；连杆一端铰接在机械卡盘外圈；连杆另一端通过滚珠滑动安装在箱体内壁的凸轮槽内，激励线圈用于将刻蚀气体激发成等离子体；偏压装置用于对机械卡盘中的晶圆施加偏压；调节装置用于向箱体内注入刻蚀气体，抽吸管设在箱体底部，抽吸管用于抽离刻蚀反应产物。通过驱动电机控制机械卡盘转动，通过机械卡盘外圈设置连杆，连杆在凸轮槽内滑动，使得机械卡盘中的晶圆摆动，便于刻蚀反应产物的排离。

技术领域

本发明属于半导体芯片制造技术领域，具体的说是一种等离子刻蚀机。

背景技术

等离子刻蚀机，又叫等离子蚀刻机、等离子平面刻蚀机、等离子体刻蚀机、等离子表面处理仪、等离子清洗系统等。等离子刻蚀，是干法刻蚀中最常见的一种形式，其原理是暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。某种程度来讲，等离子清洗实质上是等离子体刻蚀的一种较轻微的情况。进行干式蚀刻工艺的设备包括反应室、电源、真空部分。工件送入被真空泵抽空的反应室。气体被导入并与等离子体进行交换。等离子体在工件表面发生反应，反应的挥发性副产物被真空泵抽走。

现有技术中也出现了一些等离子刻蚀机的技术方案，如申请号为2014103562551的一项中国专利公开了刻蚀装置及刻蚀方法，其中刻蚀装置包括：反应腔；晶圆固定装置，晶圆固定装置用于将晶圆固定在反应腔的顶部且晶圆的待刻蚀面朝向反应腔的底部；气体注入口，气体注入口设置在反应腔底部，用于向反应腔通入刻蚀气体；激励线圈，激励线圈环绕反应腔设置，用于将刻蚀气体激发成等离子体；以及偏压提供装置，偏压提供装置与晶圆固定装置相连，用于对晶圆固定装置中的晶圆施加偏压。

该技术方案能够提高刻蚀反应产物的排离速度，但是该方案是依靠刻蚀反应产物的自重下落，其效率较低；同时由于注气口位置固定，刻蚀气体输入反应腔不能快速充盈整个反应腔，造成局部区域气体浓度较高，造成晶圆不同区域刻蚀程度不同，从而影响产品质量。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种等离子刻蚀机，通过机械卡盘外圈设置连杆，连杆在凸轮槽内滑动，使得机械卡盘中的晶圆摆动，连杆移到到横板的位置，第二支杆沿三角块的斜坡逐渐上升，到达三角块顶部后坠落，使得机械卡盘振动，便于刻蚀反应产物的排离。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种等离子刻蚀机，包括箱体、偏压装置、机械卡盘、抽吸管、激励线圈、驱动电机、连杆和调节装置；所述驱动电机安装在箱体顶部，所述驱动电机转轴通过万向轴连接着机械卡盘，所述机械卡盘用于固定晶圆；所述连杆一端铰接在机械卡盘外圈；所述连杆另一端通过滚珠滑动安装在箱体内壁的凸轮槽内，且凸轮槽的截面形状呈波峰状；所述激励线圈环绕箱体设置，激励线圈用于将刻蚀气体激发成等离子体；偏压装置与箱体相连，偏压装置用于对机械卡盘中的晶圆施加偏压；所述调节装置设置箱体底板上，所述调节装置用于向箱体内注入刻蚀气体，所述抽吸管设在箱体底部，抽吸管用于抽离刻蚀反应产物。通过驱动电机控制机械卡盘转动，通过机械卡盘外圈设置连杆，连杆在凸轮槽内滑动，使得机械卡盘中的晶圆摆动，便于刻蚀反应产物的排离。

优选的，所述调节装置包括转盘、弧形叶片、气孔和进气管；所述进气管安装在箱体底板中心；所述转盘转动安装在进气管端头；所述转盘外圈设有一组弧形叶片；所述弧形叶片中内弧面的一侧设有一组气孔；所述气孔的轴向与转盘的同心圆相切且向晶圆方向倾斜。通过设置一组弧形叶片，刻蚀气体从气孔喷出，在反推力的作用下，使得转盘旋转，使刻蚀气体均匀的充盈反应腔，避免局部刻蚀气体浓度较高，造成晶圆不同区域刻蚀程度不同。