[发明专利]使用温度可控的限制环的刻蚀装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地说，涉及一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置。

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100的剖面结构图。刻蚀过程发生在刻蚀腔101中，刻蚀气体从气体喷嘴102喷入，并在限制环103限定的空间内在电磁场的作用下发生电离并形成等离子体104，等离子体104向晶圆105运动进行刻蚀。现有刻蚀装置所使用的限制环有最小化记忆效应、原位处理和清洁模式操作等诸多优点，然而，它只是普通的圆环装置，仅仅起到限制刻蚀气体的作用。刻蚀装置101的下部有抽气装置真空泵106，通常晶圆边缘区域比中心区域的气体更早抽走，造成晶圆边缘的刻蚀环境更加不同于晶圆中心，即使进行刻蚀气体调节也难以精细地调整晶体极端边缘的刻蚀环境。

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，出现中心到边缘的加载效应，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使用温度可控的限制环的刻蚀装置，其限制环包括限制部件和控温部件。所述限制部件，为圆环形，用于限制刻蚀气体流动范围；所述控温部件，用于控制刻蚀气体的温度，所述控温部件位于所述限制部件的外周。

优选地，所述控温部件包括用于加热的加热管和用于冷却的冷却管。

优选地，所述加热管由电热材料制成，加热功率为1000-5000瓦。

优选地，所述冷却管内还有可热交换的制冷剂，用于精确调节并控制控温部件的温度。

优选地，所述冷却管中的制冷剂是水或者其他性能稳定的液体。

优选地，所述限制部件为悬置状态。

优选地，所述限制部件由绝缘材料制成。

优选地，所述限制部件由SiC制成。

优选地，所述限制部件由耐腐蚀的无金属污染的导体材料制成。

优选地，所述限制部件厚度为0.25-2英寸。

在本发明中，采用了一种使用温度可控的限制环的刻蚀装置来提高晶圆刻蚀均匀性。在刻蚀过程中，通过调节限制环的温度，来精确调节并控制限制环周围以及晶圆极端边缘处的刻蚀气体的活跃程度，减小晶圆中心区域和边缘区域有气体分布和刻蚀环境的差异，进而使晶圆中心区域和晶圆边缘区域的刻蚀使速率更均一，提高晶圆表面的刻蚀均匀性，从而提高了半导体器件的良品率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为现有技术中刻蚀装置的剖面结构图；

图2为本发明所提供的可控温度的限制环的截面图；

图3为本发明所提供的限制环内的冷却管的制冷机制示意图；

图4为使用本发明所提供的温度可控限制环的刻蚀装置的剖面结构图。

具体实施方式