干刻机台的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种干刻机台。

背景技术：

刻蚀是半导体制造工艺中一种重要的工艺步骤。广义上讲，刻蚀为通过溶液、反应离子或其它机械方法剥离、去除材料的一种统称。刻蚀通常分为干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀选择比高，可控性、灵活性、重复性好，易实现自动化，无化学废液产生。

干法刻蚀是在干法刻蚀机台的反应腔室内进行的。在进行干刻的过程中，需要将刻蚀气体通入反应腔室中，反应气体和待刻蚀材料反应后的副产物通过和腔室连接的管道排出。

然而，现有技术的干刻机台腔室环境的稳定性较差，干法刻蚀的刻蚀均匀性较差。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种干刻机台，以提高干刻机台腔室环境的稳定性和刻蚀均匀性。

为解决上述问题，本发明提供一种干刻机台，包括：反应腔体，所述反应腔体具有腔底板，所述腔底板包括中心区域和包围中心区域的边缘区域，所述中心区域包括第一中心区和包围第一中心区的第二中心区，第一中心区具有贯穿腔底板的第一排气孔，边缘区域具有贯穿腔底板的若干第二排气孔；位于所述反应腔体中相互分立的若干晶圆载台，若干晶圆载台位于腔底板第二中心区上且位于第一排气孔周围；第一排气管，第一排气管通过第一排气孔与所述反应腔体内连通；若干第二排气管，第二排气管分别通过第二排气孔与所述反应腔体内连通；排气泵，第一排气管和第二排气管与所述排气泵连接。

可选的，所述边缘区域呈圆环形或椭圆环形；所述第二排气孔沿所述边缘区域的周向平均分布。

可选的，所述第二排气孔的数量为2个～5个。

可选的，所述第二排气孔的孔径和第一排气孔孔径的比值为1～1.2。

可选的，所述第二排气孔的孔径为50mm～150mm；所述第一排气孔的孔径为50mm～150mm。

可选的，所述第一排气孔位于所述腔底板的中心且位于第一中心区的中心。

可选的，所述第二中心区呈圆环形或椭圆环形；所述若干晶圆载台沿所述第二中心区的周向平均分布。

可选的，所述若干晶圆载台的数量和若干第二排气孔的数量相同；所述晶圆载台位于第二排气孔与第一排气孔之间的第二中心区上。

可选的，所述排气泵为分子泵或干泵。

本发明还提供一种干刻机台，包括：反应腔体，所述反应腔体具有腔底板，所述腔底板包括第一区和包围第一区的第二区，第一区具有贯穿腔底板的第一排气孔；位于所述反应腔体中相互分立的若干晶圆载台，若干晶圆载台位于腔底板第二区上且位于第一排气孔周围；贯穿腔底板第二区的若干第二排气孔，且第二排气孔分别位于各晶圆载台周围；第一排气管，第一排气管通过第一排气孔与所述反应腔体内连通；若干第二排气管，第二排气管分别通过第二排气孔与所述反应腔体内连通；排气泵，第一排气管和第二排气管与所述排气泵连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的干刻机台中，不仅在腔底板第一中心区具有贯穿腔底板的第一排气孔，还在腔底板边缘区域具有贯穿腔底板的若干第二排气孔，因此使每个晶圆载台的周围能够具有多个排气孔。在干刻机台工作过程中，不仅能够将反应腔体中分布在中心区域上的副产气体及时排出，也能够将反应腔体中分布在边缘区域上的副产气体及时排出，避免边缘区域堆积较多的副产气体，因此提高了反应腔体中副产气体分布的均匀性，反应腔体的环境较为稳定，相应的，能够提高刻蚀均匀性。

本发明技术方案提供的干刻机台中，不仅在腔底板第一区具有贯穿腔底板的第一排气孔，还在腔底板第二区具有贯穿腔底板的若干第二排气孔，第二排气孔分别位于各晶圆载台周围。因此使每个晶圆载台的周围能够具有多个排气孔。在干刻机台工作过程中，不仅能够将反应腔体中分布在第一区上的副产气体及时排出，也能够将反应腔体中分布在第二区上的副产气体及时排出，避免第二区堆积较多的副产气体，因此提高了反应腔体中副产气体分布的均匀性，反应腔体的环境较为稳定，相应的，能够提高刻蚀均匀性。

附图说明

图1是一种干刻机台的结构示意图；

图2是本发明一实施例中干刻机台的结构示意图；

图3为图2中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的一种分布示意图；

图4为图2中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的另一种分布示意图；

图5为本发明另一实施例中干刻机台的结构示意图；

图6为图5中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的分布示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中的干刻机台的刻蚀性能较差。

一种干刻机台，参考图1，包括：反应腔体100，所述反应腔体100的腔底板中心具有贯穿腔底板的排气孔110；位于所述反应腔体100中相互分立的第一晶圆载台120和第二晶圆载台130，第一晶圆载台120和第二晶圆载台130位于反应腔体100腔底板上且位于排气孔110周围；排气管140，排气管140通过排气孔110与所述反应腔体100内连通；排气泵，所述排气泵与排气管140连接。

所述排气泵通过排气管与排气孔连接，用于将反应腔体中在刻蚀过程中产生的副产气体排出反应腔体外。

反应腔体100用于同时对两个晶圆进行刻蚀。因此通常将排气孔110设置在第一晶圆载台120和第二晶圆载台130之间，使排气孔110能够兼顾排出刻蚀两个晶圆所产生的副产气体。

然而，上述干刻机台的刻蚀性能较差，经研究发现，原因在于：

由于排气孔仅位于所述反应腔体的腔底板中心，因此第一晶圆载台周围靠近排气孔区域的气流速度大于远离排气孔区域的气流速度，第二晶圆载台周围靠近排气孔区域的气流速度大于远离排气孔区域的气流速度。因此，第一晶圆载台和第二晶圆载台周围靠近排气孔区域的副产气体容易排出反应腔体外，而第一晶圆载台和第二晶圆载台周围远离排气孔区域的副产气体难以排出反应腔体外。导致第一晶圆载台和第二晶圆载台周围远离排气孔区域堆积较多的副产气体，进而使反应腔体环境的稳定性差，刻蚀均匀性较差。

在此基础上，本发明提供一种干刻机台，中心区域包括第一中心区和包围第一中心区的第二中心区，第一中心区具有贯穿腔底板的第一排气孔，边缘区域具有贯穿腔底板的若干第二排气孔；位于反应腔体中相互分立的若干晶圆载台，若干晶圆载台位于腔底板第二中心区上且位于第一排气孔周围；通过第一排气孔与反应腔体内连通的第一排气管；分别通过第二排气孔与反应腔体内连通的若干第二排气管；排气泵，第一排气管和第二排气管与排气泵连接。提高了干刻机台的腔室环境的稳定性和刻蚀均匀性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2是本发明一实施例中干刻机台的结构示意图，干刻机台包括：

反应腔体200，所述反应腔体200具有腔底板，所述腔底板包括中心区域a和包围中心区域a的边缘区域b，所述中心区域a包括第一中心区a1和包围第一中心区a1的第二中心区a2，第一中心区a1具有贯穿腔底板的第一排气孔210，边缘区域b具有贯穿腔底板的若干第二排气孔220；

位于所述反应腔体200中相互分立的若干晶圆载台230，若干晶圆载台230位于腔底板第二中心区a2上且位于第一排气孔210周围；

第一排气管240，第一排气管240通过第一排气孔210与所述反应腔体200内连通；

若干第二排气管250，第二排气管250分别通过第二排气孔220与所述反应腔体200内连通；

排气泵，第一排气管240和第二排气管250与所述排气泵连接。

所述干刻机台用于进行干法刻蚀工艺，如等离子体干刻工艺或反应离子刻蚀工艺。

所述晶圆载台230用于承载晶圆。所述反应腔体200中具有若干晶圆载台230，好处包括：能够同时对若干晶圆进行相同工艺的刻蚀，提高工艺效率。

图2中以所述反应腔体200中具有两个晶圆载台230为示例进行说明。

本实施例中，所述边缘区域呈圆环形或椭圆环形，第二中心区a2呈圆环形或椭圆环形。

本实施例中，若干晶圆载台230沿所述第二中心区a2的周向平均分布，使在刻蚀晶圆过程中，反应腔体200中产生的副产气体沿所述第二中心区a2的周向的分布较为均匀，避免反应腔体200在第二中心区a2不同处产生的副产气体的浓度差过大，利于及时将反应腔体200的副产气体排出。

本实施例中，所述第一排气孔210位于所述反应腔体200腔底板的中心且位于第一中心区a1的中心。

本实施例中，不仅在腔底板第一中心区a1具有贯穿腔底板的第一排气孔210，还在腔底板边缘区域b具有贯穿腔底板的若干第二排气孔220，因此使每个晶圆载台230的周围能够具有多个排气孔。在干刻机台工作过程中，不仅能够将反应腔体200中分布在中心区域a上的副产气体及时排出，也能够将反应腔体200中分布在边缘区域b上的副产气体及时排出，避免边缘区域b堆积较多的副产气体，因此提高了反应腔体200中副产气体分布的均匀性，反应腔体200的环境较为稳定，相应的，能够提高刻蚀均匀性。

所述第二排气孔220沿所述边缘区域b的周向平均分布，进一步提高了反应腔体200的环境稳定性和刻蚀的均匀性。

所述第二排气孔220的数量为2个～5个，如2个、3个、4个或5个。在其它实施例中，第二排气孔的数量还可以选择其它数值。

图3为图2中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的一种分布示意图，第二排气孔220的数量为2个，所述第二排气孔220沿所述边缘区域b的周向平均分布。

图4为图2中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的一种分布示意图，第二排气孔220的数量为4个，所述第二排气孔220沿所述边缘区域b的周向平均分布。

在一个实施例中，所述若干晶圆载台230的数量和若干第二排气孔220的数量相同，所述晶圆载台230位于第二排气孔220与第一排气孔210之间的第二中心区a2上。

所述第二排气孔220的孔径和第一排气孔210孔径的比值为1～1.2，好处包括：充分利用边缘区域b空间的基础上，尽量的提高第二排气孔220对边缘区域b上副产气体的排气能力。

在一个实施例中，所述第二排气孔220的孔径为50mm～150mm；所述第一排气孔210的孔径为50mm～150mm。

所述排气泵为分子泵或干泵。本实施例中，所述排气泵为分子泵，好处包括：能够提供高真空，提高排气能力。

本实施例中，第二排气管250和第一排气管240均连接在排气泵上，即第二排气管250和第一排气管240共用一个排气泵，充分利用排气泵。且由于无需给第二排气孔220设置多个排气泵，因此使干刻机台的成本降低。

在其它实施例中，第二排气管250和第一排气管240连接在不同的排气泵上，即干刻机台具有多个排气泵用于排出刻蚀过程中反应腔体200中的副产气体。

本实施例中，第二排气管250和第一排气管240共用一个排气泵，因此需要在原有设计的基础上增加排气泵和反应腔体200腔底板之间的距离，使第二排气管250和第一排气管240和排气泵的连接较为容易实现。在一个实施例中，排气泵和反应腔体200腔底板之间的距离为5公分～10公分，如7公分或9公分。

本实施例中，干刻机台还包括：第一气流调节装置，第一气流调节装置设置在第一排气管240上，第一气流调节装置用于调节第一排气管240中的气流流速；第二气流调节装置，第二气流调节装置分别设置在第二排气管250上，第二气流调节装置用于调节第二排气管250中的气流流速。通过第一气流调节装置和第二气流调节装置分别调节第一排气管240中和第二排气管250中的气流流速，进而控制反应腔体200中副产气体的分布均匀性，能够进一步提高反应腔体中副产气体分布的均匀性，提高刻蚀的均匀性。

本实施例中，干刻机台还包括：若干射频功率发生装置，射频功率发生装置用于为干刻机台提供射频功率；气体分配盘(showerhead)，气体分配盘安装在反应腔体200中的上部，气体分配盘中具有若干贯穿气体分配盘的若干通孔，刻蚀采用的反应气体通过气体分配盘进入反应腔体200中，进而被等离子体化。

在一个实施例中，晶圆载台为静电吸附盘(esc)。

本发明另一实施例还提供一种干刻机台，参考图5，包括：

反应腔体300，所述反应腔体300具有腔底板，所述腔底板包括第一区n和包围第一区n的第二区m，第一区n具有贯穿腔底板的第一排气孔310；

位于所述反应腔体300中相互分立的若干晶圆载台330，若干晶圆载台330位于腔底板第二区m上且位于第一排气孔310周围；

贯穿腔底板第二区m的若干第二排气孔320，且第二排气孔320分别位于各晶圆载台330周围；

第一排气管340，第一排气管340通过第一排气孔310与所述反应腔体300内连通；

若干第二排气管350，第二排气管350分别通过第二排气孔320与所述反应腔体300内连通；

排气泵，第一排气管340和第二排气管350与所述排气泵连接。

所述干刻机台用于进行干法刻蚀工艺，如等离子体干刻工艺或反应离子刻蚀工艺。

所述晶圆载台330用于承载晶圆。所述反应腔体300中具有若干晶圆载台330，好处包括：能够同时对若干晶圆进行相同工艺的刻蚀，提高工艺效率。

图5中以所述反应腔体300中具有两个晶圆载台330为示例进行说明。

本实施例中，所述第二区m呈圆环形或椭圆环形。

本实施例中，若干晶圆载台330沿所述第二区m的周向平均分布，使在刻蚀晶圆过程中，反应腔体300中产生的副产气体沿所述第二区m的周向的分布较为均匀，避免反应腔体300在第二区m不同处产生的副产气体的浓度差过大，利于及时将反应腔体300的副产气体排出。

本实施例中，所述第一排气孔310位于所述反应腔体300腔底板的中心且位于第一区n的中心。

本实施例中，不仅在腔底板第一区n具有贯穿腔底板的第一排气孔310，还在腔底板第二区m具有贯穿腔底板的若干第二排气孔320，第二排气孔320分别位于各晶圆载台330周围。因此使每个晶圆载台330的周围能够具有多个排气孔。在干刻机台工作过程中，不仅能够将反应腔体300中分布在第一区n上的副产气体及时排出，也能够将反应腔体300中分布在第二区m上的副产气体及时排出，避免第二区m堆积较多的副产气体，因此提高了反应腔体300中副产气体分布的均匀性，反应腔体300的环境较为稳定，相应的，能够提高刻蚀均匀性。

在一个实施例中，对于各个晶圆载台330，晶圆载台330周围的第二排气孔320和第一排气孔310沿着各个晶圆载台330周围平均分布，进一步提高了反应腔体200的环境稳定性和刻蚀的均匀性。

图6为图5中第一排气孔和第二排气孔在腔底板中的一种分布示意图，各个晶圆载台330周围分布3个第二排气孔320，晶圆载台330周围的第二排气孔320和第一排气孔310沿着各个晶圆载台330周围平均分布。

在其它实施例中，各个晶圆载台330周围分布其它数值的第二排气孔320。

所述排气泵参考前述实施例中的排气泵。

第一排气管340与排气泵的连接、第二排气管350与排气泵的连接方式参照前述实施例，不再详述。

本实施例中，干刻机台还包括：第一气流调节装置，第一气流调节装置设置在第一排气管340上，第一气流调节装置用于调节第一排气管340中的气流流速；第二气流调节装置，第二气流调节装置分别设置在第二排气管350上，第二气流调节装置用于调节第二排气管350中的气流流速。通过第一气流调节装置和第二气流调节装置分别调节第一排气管340中和第二排气管350中的气流流速，进而控制反应腔体300中副产气体的分布均匀性，能够进一步提高反应腔体中副产气体分布的均匀性，提高刻蚀的均匀性。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。