一种等离子刻蚀机的制作方法

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。

技术实现要素：

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。

优选的，所述进气管包括上支管、堵块、上浮动板、下浮动板、并联伸缩杆、下支管和软管；所述上支管转动安装在转盘底部，所述上支管一端转动安装堵块；所述堵块设有扇形缺口；所述上支管内壁设有一组导气管；所述导气管开口朝向堵块，所述导气管喷出刻蚀气体使堵块旋转；堵块转动使不同的弧形叶片交替喷出刻蚀气体；所述上支管另一端固定着上浮动板；所述下浮动板通过一组并联伸缩杆连接在上浮动板底部；所述上浮动板和下浮动板中部通过软管连接，所述下浮动板底部固连着下支管；所述下支管固定在箱体底部中心并连接到供气装置上。通过设置堵块和一组导气管，刻蚀气体通过不同的导气管吹向堵块的扇形缺口，使得堵块旋转，由于气孔朝向晶圆方向倾斜，刻蚀气体喷出后的反推力存在一个向下的分推力，由于堵块的封堵，刻蚀气体交替由不同的弧形叶片喷出，使得向下的分推力由不同的弧形叶片交替产生，造成转盘向一侧倾斜，在并联伸缩杆的作用下，产生多方向的摆动，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。

优选的，所述弧形叶片内部设有垂直气孔的滑道，所述滑道内滑动安装着挡板；所述弧形叶片中内弧面的一侧通过扭簧转动安装一组导流板；所述导流板用于改变气孔喷出的刻蚀气体流向。控制刻蚀气体输入速率，能使转盘以不同的速度旋转，在离心力的作用下，挡板滑动并改变气孔的过流截面大小，相应的吹向导流板气流大小产生变化，使得导流板摆动，导流板摆动用于改变刻蚀气体流向，导流板配合转盘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

优选的，所述连杆包括第一支杆和第二支杆，所述第一支杆一端通过滚珠滑动安装在箱体内壁的凸轮槽内；所述第一支杆另一端通过弹簧连接着第二支杆的一端；所述第二支杆另一端铰接在机械卡盘外圈；所述箱体内壁固连有支板；所述支板端头设有横板，所述横板上设有一组三角块；所述第二支杆设为圆柱形。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。

优选的，所述三角块一侧的横板上设有拱起的弧形弹片。弧形弹片用于减缓第二支杆对横板冲击。

本发明的有益效果如下：

1.本发明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。

2.本发明通过调节装置设置一组弧形叶片，刻蚀气体从弧形叶片的气孔喷出，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。

3.本发明通过设置堵块和一组导气管，由于堵块的封堵，刻蚀气体交替由不同的弧形叶片喷出，造成转盘向一侧倾斜，在并联伸缩杆的作用下，产生多方向的摆动，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。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中a-a剖视图；

图4是图2中b-b剖视图；

图5是图3中c-c剖视图；

图中：箱体1、偏压装置11、机械卡盘12、抽吸管13、激励线圈14、驱动电机5、连杆6、凸轮槽61、第一支杆67、第二支杆62、支板63、横板64、三角块65、弧形弹片66、调节装置7、转盘71、弧形叶片72、挡板721、导流板722、气孔73、进气管8、上支管81、导气管811、堵块82、上浮动板83、下浮动板84、并联伸缩杆85、下支管86、晶圆9。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图5所示，本发明所述的一种等离子刻蚀机，包括箱体1、偏压装置11、机械卡盘12、抽吸管13、激励线圈14、驱动电机5、连杆6和调节装置7；所述驱动电机5安装在箱体1顶部，所述驱动电机5转轴通过万向轴连接着机械卡盘12，所述机械卡盘12用于固定晶圆9；所述连杆6一端铰接在机械卡盘12外圈；所述连杆6另一端通过滚珠滑动安装在箱体1内壁的凸轮槽61内，且凸轮槽61的截面形状呈波峰状；所述激励线圈14环绕箱体1设置，激励线圈14用于将刻蚀气体激发成等离子体；偏压装置11与箱体1相连，偏压装置11用于对机械卡盘12中的晶圆9施加偏压；所述调节装置7设置箱体1底板上，所述调节装置7用于向箱体1内注入刻蚀气体，所述抽吸管13设在箱体1底部，抽吸管13用于抽离刻蚀反应产物。通过驱动电机5控制机械卡盘12转动，通过机械卡盘12外圈设置连杆6，连杆6在凸轮槽61内滑动，使得机械卡盘12中的晶圆9摆动，便于刻蚀反应产物的排离。

作为本发明的一种实施方式，所述调节装置7包括转盘71、弧形叶片72、气孔73和进气管8；所述进气管8安装在箱体1底板中心；所述转盘71转动安装在进气管8端头；所述转盘71外圈设有一组弧形叶片72；所述弧形叶片72中内弧面的一侧设有一组气孔73；所述气孔73的轴向与转盘71的同心圆相切且向晶圆9方向倾斜。通过设置一组弧形叶片72，刻蚀气体从气孔73喷出，在反推力的作用下，使得转盘71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9不同区域刻蚀程度不同。

作为本发明的一种实施方式，所述进气管8包括上支管81、堵块82、上浮动板83、下浮动板84、并联伸缩杆85、下支管86和软管；所述上支管81转动安装在转盘71底部，所述上支管8一端转动安装堵块82；所述堵块82设有扇形缺口；所述上支管81内壁设有一组导气管811；所述导气管811开口朝向堵块82，所述导气管811喷出刻蚀气体使堵块82旋转；堵块82转动使不同的弧形叶片72交替喷出刻蚀气体；所述上支管81另一端固定着上浮动板83；所述下浮动板84通过一组并联伸缩杆85连接在上浮动板83底部；所述上浮动板83和下浮动板84中部通过软管连接，所述下浮动板84底部固连着下支管86；所述下支管86固定在箱体1底部中心并连接到供气装置上。通过设置堵块82和一组导气管811，刻蚀气体通过不同的导气管811吹向堵块82的扇形缺口，使得堵块82旋转，由于气孔73朝向晶圆9方向倾斜，刻蚀气体喷出后的反推力存在一个向下的分推力，由于堵块82的封堵，刻蚀气体交替由不同的弧形叶片72喷出，使得向下的分推力由不同的弧形叶片72交替产生，造成转盘71向一侧倾斜，在并联伸缩杆85的作用下，产生多方向的摆动，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9不同区域刻蚀程度不同。

作为本发明的一种实施方式，所述弧形叶片72内部设有垂直气孔73的滑道，所述滑道内滑动安装着挡板721；所述弧形叶片72中内弧面的一侧通过扭簧转动安装一组导流板722；所述导流板722用于改变气孔73喷出的刻蚀气体流向。控制刻蚀气体输入速率，能使转盘71以不同的速度旋转，在离心力的作用下，挡板721滑动并改变气孔73的过流截面大小，相应的吹向导流板722气流大小产生变化，使得导流板722摆动，导流板722摆动用于改变刻蚀气体流向，导流板722配合转盘71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9不同区域刻蚀程度不同

作为本发明的一种实施方式，所述连杆6包括第一支杆67和第二支杆62，所述第一支杆67一端通过滚珠滑动安装在箱体1内壁的凸轮槽61内；所述第一支杆67另一端通过弹簧连接着第二支杆62的一端；所述第二支杆62另一端铰接在机械卡盘12外圈；所述箱体1内壁固连有支板63；所述支板63端头设有横板64，所述横板64上设有一组三角块65；所述第二支杆62设为圆柱形。连杆6移到到横板64的位置，第二支杆62沿三角块65的斜坡逐渐上升，到达三角块65顶部后坠落，使得机械卡盘12振动，便于刻蚀反应产物的排离。

作为本发明的一种实施方式，所述三角块65一侧的横板64上设有拱起的弧形弹片66。弧形弹片66用于减缓第二支杆62对横板64冲击。

工作时，在对晶圆9进行刻蚀时，通过驱动电机5控制机械卡盘12转动，通过机械卡盘12外圈设置连杆6，连杆6在凸轮槽61内滑动，使得机械卡盘12中的晶圆9摆动，连杆6移到到横板64的位置，第二支杆62沿三角块65的斜坡逐渐上升，到达三角块65顶部后坠落，使得机械卡盘12振动，便于刻蚀反应产物的排离；通过设置一组弧形叶片72，刻蚀气体从气孔73喷出，在反推力的作用下，使得转盘71旋转；同时，通过在上支管81内壁设有一组导气管811，刻蚀气体通过不同的导气管811吹向堵块82的扇形缺口，使得堵块82旋转，由于气孔73朝向晶圆9方向倾斜，刻蚀气体喷出后的反推力存在一个向下的分推力，由于堵块82的封堵，刻蚀气体交替由不同的弧形叶片72喷出，使得向下的分推力由不同的弧形叶片72交替产生，造成转盘71向一侧倾斜，在并联伸缩杆85的作用下，产生多方向的摆动，使刻蚀气体均匀的充盈反应腔；还可以控制刻蚀气体输入速率，能使转盘71以不同的速度旋转，在离心力的作用下，挡板721滑动并改变气孔73的过流截面大小，相应的吹向导流板722气流大小产生变化，使得导流板722摆动，导流板722摆动用于改变刻蚀气体流向，导流板722配合转盘71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9不同区域刻蚀程度不同。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。