[发明专利]用于蚀刻轮廓控制的气体注入系统

说明书

技术领域

本发明涉及等离子蚀刻设备所具备的气体注入系统，尤其是涉及如下的用于蚀刻轮廓控制的气体注入系统，使调解气体近距离喷射到晶圆(wafer)的边缘部(edge)，从而使使用者能够精确地控制蚀刻率(etch rate)或CD(Critical Dimension)均匀度或轮廓，通过均匀地形成晶圆整体的CD(Critical Dimension)和轮廓，能够提高蚀刻均匀度(Etching Uniformity)从而最小化工程不良。

背景技术

通常，用于半导体集成电路组件的大口径晶圆(wafer)或作为用于液晶显示装置(LCD：liquid crystal display)的主要部件的玻璃基板等在表面形成有多个薄膜层，并选择性地去除薄膜的一部分，从而在表面形成所需形态的超细小结构的电路或图案。这种细小电路或图案的制造一般通过清洗工程、蒸镀工程、光刻(photolithography)工程、镀金工序、蚀刻(etching)工程等多个制造工程而形成。

上述的各种处理工序是将晶圆或基板放在能够与外部隔离的隔室(chamber)或反应炉内进行处理。

上述工序中尤其是蚀刻(etching)工序是如下述的工序，向隔室或反应炉内喷射适当的反应气体(CxFx系、SxFx系、HBr、O₂、Ar等)，通过在等离子状态下的物理反应或化学反应，从晶圆表面选择性地去除所需的物质，从而在基板表面形成细小电路。

在这种蚀刻工序中，在晶圆的整体表面使CD(Critical Dimension)或轮廓均匀，从而维持蚀刻均匀度(Etching Uniformity)最为重要，因此，重要的是使反应气体均匀地扩散到隔室内从而使等离子均匀地分布在隔室内。

但是，一般来说，不仅晶圆中心部与外轮廓(边缘，edge)部的蚀刻率(etch rate)不相同，而且CD(Critical Dimension)均匀度或轮廓形成为不相同，存在边缘部的芯片成品率明显降低的问题，尤其是随着晶圆的大口径化趋势和半导体设备的高集成化，边缘部的CD均匀度或轮廓控制成了更为重要的问题。

因此，以前为了解决上述问题，将冷却剂冷却装置(coolant chiller)分为内部(inner)和外部(outer)，利用晶圆上的温度差来控制CD，或者将供给反应气体的喷头(shower head)分为内部(inner)和外部(outer)区分反应气体供给区域，从而调节在晶圆中心部和边缘部的等离子的分布来控制CD。

除此之外，还使用了通过向晶圆追加供给O₂气体，从而控制CD的方法。

但是上述的现有的控制方法具有如下的问题。

第一、在控制晶圆的温度的情况下，与氧化膜蚀刻工序(oxide工序)同时使用高功率(high power)的时候，利用温度控制的CD控制效果不足；第二、在将喷头分为内部和外部或向晶圆追加供给O₂气体的情况下，像使用高密度ICP(Inductively Coupled Plasma)源(source)的蚀刻装置那样，隔室容积(chamber volume)大的时候，气体供给部与晶圆边缘部之间的间距变大，因此，因反应气体或O₂气体达到晶圆的边缘部的过程中产生的气体的扩散差难以精确地控制等离子的分布，并且由于CD控制效果显着地降低，还存在无法确保边缘部的蚀刻均匀度的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于，使用于控制等离子的调节气体近距离喷射到晶圆的边缘部，通过最小化调节气体的扩散(diffusion)现象来最优化喷射效果，从而有效地控制晶圆边缘部的CD均匀度或轮廓。

本发明的另一目的在于，沿着晶圆的边缘部放射状地设置多个调节气体喷射口，使调节气体均匀地喷射到晶圆的边缘部整体，从而有效地补偿晶圆的中心部和边缘部的蚀刻率及CD之差。

本发明的又一目的在于，有效地去除在晶圆的边缘部产生的聚合物之类的反应副产物，并去除附着在边缘部的外侧面或下侧部等的有机物或异物等，从而最小化工程不良。

本发明的再一目的在于，通过等离子的迅速、均匀的扩散及控制，缩短工程时间，并确保晶圆整个表面上的蚀刻均匀度，从而显着提高边缘部的芯片成品率。