接地顶盖模块、气体注入装置及刻蚀设备的制作方法

本发明实施例涉及一种接地顶盖模块、气体注入装置及刻蚀设备。

背景技术：

光掩膜是用于在集成电路(integratedcircuit，ic)的制造期间膜将每一芯片层的设计转移到半导体衬底上。由于光掩膜包含用于芯片的单层的图案，因此在芯片的构造过程中通常使用一组光掩膜(15个至30个)。光掩膜是可重复利用的且通常包括衬底、反射层及吸收层。

极紫外(extremeultraviolet，euv)光刻是用于生产非常小的(例如，14纳米(nm))芯片的具有前景的新型图案化技术。与光学光刻相同，euv光刻使用对euv光进行反射的一组光掩膜在半导体衬底上形成图案化光刻胶。

用于euv光刻的光掩膜一般是通过在所述光掩膜中刻蚀芯片层图案来制造。此种工艺对误差的容忍度低，原因是光掩膜中的任何缺陷均将在euv光刻期间转移到半导体衬底。为制造光掩膜，通常在刻蚀腔室中刻蚀衬底(例如，石英)，在所述刻蚀腔室中光掩膜可暴露于各种工艺气体及等离子体。

干式刻蚀工艺(也称为等离子体刻蚀工艺)实现在半导体制造操作的各种阶段处来刻蚀各种膜并形成各种装置特征。一般需要进行多个等离子体刻蚀操作以形成半导体装置。此种等离子体刻蚀操作的一个缺点是在刻蚀腔室中会产生作为刻蚀副产物的聚合物。聚合物可能粘附到刻蚀腔室内的各种表面且逐渐离开原位进而污染腔室。

技术实现要素：

本发明实施例是针对一种接地顶盖模块、气体注入装置及刻蚀设备，其可提高通过刻蚀设备而执行的刻蚀工艺的良率并简化接地顶盖模块的装配工艺及组件。

根据本发明的实施例，一种接地顶盖模块包括主体、框架部分及顶盖部分。所述主体包括第一开口及接地部分，所述第一开口穿过所述主体，所述接地部分设置在所述主体的周边上且被配置成接地。所述框架部分设置在所述主体上且包括与所述第一开口对齐的第二开口。所述顶盖部分设置在所述框架部分上且覆盖所述第二开口，其中所述第一开口、所述第二开口及所述顶盖部分界定出容置空腔。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本发明实施例的各个方面。应注意，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1示出根据本发明一些示例性实施例的刻蚀设备的示意图。

图2示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的剖视图。

图3示出根据本发明一些示例性实施例的接地顶盖模块的分解图。

图4示出根据本发明一些示例性实施例的接地顶盖模块的示意图。

图5示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的组件的一部分的透视图。

图6示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的组件的一部分的示意图。

[符号的说明]

10：刻蚀设备

100：气体注入装置

110：主管道

112：气体入口

114：顶表面

116：屏蔽层

120：气体管

130：接地顶盖模块

132：主体

132a：第一开口

132b：接地部分

132c、154、164、h1：锁固孔

134：框架部分

134a：第二开口

136：顶盖部分

140：光学窗镜

150：盖板

152：贯穿孔

160：罩盖

162：窗镜开口

170：锁固组件

200：刻蚀腔室

210：腔室空腔

300：顶部电极

400：底部电极

500：接地电极

r1：容置空腔

具体实施方式

以下公开内容提供用于实作所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本发明实施例。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。

此外，为易于说明，本文中可能使用例如“之下(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。

另外，为易于说明，本文中可能使用例如“第一(first)”、“第二(second)”、“第三(third)”、“第四(fourth)”等用语来阐述与图中所示者相似或不同的一个或多个元件或特征，且可根据呈现次序或本说明的上下文来可互换地使用所述用语。

图1示出根据本发明一些示例性实施例的刻蚀设备的示意图。图2示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的剖视图。参照图1及图2，在一些实施例中，刻蚀设备10可为在半导体组件(例如，但不限于半导体晶片)的生产中使用的等离子体刻蚀设备(也称为干式刻蚀设备)。在一些实施例中，刻蚀设备10包括刻蚀腔室200及气体注入装置100，刻蚀腔室200界定出腔室空腔210，气体注入装置100被配置成将工艺气体(例如，氧气或含氟气体)供应到刻蚀腔室200中。因此，刻蚀设备10是用以利用高频电场从工艺气体中形成等离子体。详细来说，可将半导体晶片放置在刻蚀腔室200中，并利用例如真空泵系统从刻蚀腔室200排出空气。接着，以低压引入工艺气体，且通过介电击穿(dielectricbreakdown)将所述工艺气体激发成等离子体。在一些实施例中，等离子体刻蚀工艺(也称为干式刻蚀工艺)施行在半导体制造操作的各种阶段处来刻蚀各种膜并形成各种装置特征。一般需要进行多个等离子体刻蚀操作以形成半导体装置。

本发明实施例中的刻蚀设备10适用于各种半导体晶片大小及上面形成有半导体装置的各种半导体晶片材料。在现今的半导体制造业界中，常用到的半导体晶片材料的实例为硅及砷化镓。本发明实施例的接地顶盖模块130及气体注入装置100适用于由各种装备制造商所制造的各种刻蚀设备。本发明实施例的刻蚀设备10可在用来在半导体装置制造加工顺序中的各种阶段处刻蚀各种膜的各种类型的干式刻蚀操作中使用。

在一些实施例中，刻蚀设备10还可包括顶部电极300及底部电极400。顶部电极300设置在刻蚀腔室200的上部部分上，且由气体注入装置100提供的工艺气体通过顶部电极300而被引入到腔室空腔210。在一些实施例中，顶部电极300可包括穿过顶部电极300的多个气孔以由此供工艺气体通过。底部电极400设置在刻蚀腔室200的下部部分上。顶部电极300及底部电极400进行操作以在刻蚀腔室200中引发电容效应(capacitiveeffect)。本文中，被引入到刻蚀腔室200的工艺气体经历电化学反应且因此被离子化而转变成等离子体。由此，放置在刻蚀腔室200中的半导体晶片被等离子体刻蚀且据此移除不具有光刻胶的部分。接着，可通过排放泵将等离子体及被腐蚀出的物质排出到刻蚀腔室200的外部。

在一些实施例中，气体注入装置100包括主管道110、气体管120及接地顶盖模块130。主管道110连接到刻蚀腔室200且包括气体入口112。气体管120连接到主管道110的气体入口112以将工艺气体注入主管道110中。换句话说，主管道110通过气体入口112与气体管120流体连通。在实作方案中的一者中，气体注入装置100可包括分别连接到不同的气体源的多个气体管120。因此，注入主管道110中的工艺气体是气体混合物，所述气体混合物包括例如惰性载气(inertcarriergas)、无水反应气体(anhydrousreactivegas)及使能化学化合物(enablingchemicalcompound)的使能化学气体(enablingchemicalgas)等。

在一些实施例中，无水反应气体的来源可选自能够提供稳定气流的无水含卤素气体的反应气体(例如气态氟化氢(gaseoushydrogenfluoride))、肼、氨、二氧化碳及氮的氧化物等。氟化氢的来源可在气缸中以液体的形态供应，并接着在足以确保来自所述来源的气态氟化氢可自由流动的温度下被气化。一般来说，氟化氢的来源被维持在得以确保氟化氢维持无水状态的适当温度。

在一些实施例中，刻蚀设备10中所使用的惰性载气可为对将要被处理的材料来说具有惰性的任何气体，且将在所存在的工艺条件下保持气相。适合的气体包括稀有气体，例如氮气、氩气、氖气、氦气、氪气及氙气等。在反应过程之前及在反应过程之后均可使用惰性载气来吹洗气体注入装置100及刻蚀腔室200。使能化学化合物的使能化学气体的来源可包括例如水蒸气的产生。水源应具有高纯度，例如为去离子水。除了例如水以及酒精(例如甲醇、乙醇及异丙醇)等使能化学品以外，也可使用其他使能化学品。本发明实施例并非仅限于此。

因此，经混合的工艺气体流到刻蚀腔室200中以使晶片上的膜暴露于经稀释的反应气体，且少量水蒸气使氧化物膜与无水反应气体之间的开始反应且使所述反应在刻蚀工艺的期间内持续进行。一般来说，可通过刻蚀工艺来处理的半导体晶片材料可为不会被含卤素的气态刻蚀剂介质所影响的任何类型的半导体材料。当半导体材料是将要在集成电路芯片的制造中被加工的晶片时，所述半导体材料通常由例如以下材料所构成：硅、多晶硅、石榴子石(garnet)、二元化合物(binaries)(例如，砷化镓及磷化铟)及三元化合物(ternaries)(例如cdhgte、gaalas及galnp)及四元化合物(quaternaries)(例如galnasp)。可通过此种刻蚀、清洁及/或抛光工艺来处理的其他衬底材料包括不锈钢、石英、铝、锗、镓及硒。

一般来说，作为刻蚀副产物的聚合物可能粘附到刻蚀腔室200内的各种表面且逐渐离开原位进而污染刻蚀腔室200。因此，在一些实施例中，气体管120被配置成接地以减少作为蚀刻副产物的聚合物在气体注入装置100及刻蚀腔室200内的产生。在实作方案中的一者中，气体管120连接到图1中所示接地电极500。在一些实施例中，主管道110可包括屏蔽层(shieldinglayer)116，屏蔽层116设置在主管道110的内壁上以减少主管道110中的聚合物残留物。在一些情况下，聚合物残留物可能仍积聚在主管道110的上部部分上，所述上部部分位于气体入口112上方。此种聚合物残留物可能从顶表面114跌落并落在形成于半导体晶片上的装置上，进而导致所述装置中有大量缺陷。

因此，在一些实施例中，接地顶盖模块130设置在主管道110的顶表面114上，顶表面114位于气体入口112上方。接地顶盖模块130覆盖顶表面114且包括接地部分132b，接地部分132b连接到被接地的气体管120。在一些实施例中，接地部分132b可通过例如螺杆或任何其他适合的锁固工具固定到气体管120。另外，接地顶盖模块130的材料包含金属，例如银、镍、或其他适合的金属材料。通过接地顶盖模块130的配置，可解决聚合物残留物积聚在主管道110的顶表面114上的问题，且可提高形成在半导体晶片上的装置的良率。

在一些实施例中，气体注入装置100还可包括光学窗镜140，以供操作者通过光学窗镜140进行观测。光学窗镜140设置在主管道110的顶表面114上。光学窗镜140从主管道110的顶表面114突出且是由例如蓝宝石所制成。换句话说，光学窗镜140可为但不限于蓝宝石窗镜。因此，接地顶盖模块130可包括用于容置及覆盖光学窗镜140的容置空腔r1。

图3示出根据本发明一些示例性实施例的接地顶盖模块的分解图。图4示出根据本发明一些示例性实施例的接地顶盖模块的示意图。参照图3及图4，在一些实施例中，接地顶盖模块130可包括主体132、框架部分134及顶盖部分136。如图3中所示，主体132包括第一开口132a及接地部分132b。第一开口132a穿过主体132，且接地部分132b设置在主体132的周边上。换句话说，接地部分132b从主体132的外边缘突出且通过气体管120连接到接地电极500，使得接地顶盖模块130通过接地部分132b接地。在一些实施例中，接地部分132b可具有供锁固工具(例如螺杆)从中穿过的锁固孔h1，以使接地部分132b锁固到气体管120。

在一些实施例中，如图3中所示，框架部分134设置在主体132上且包括第二开口134a。第二开口134a与第一开口132a对齐。在本发明实施例中，框架部分134可环绕且竖立在主体132的围绕第一开口132a的部分上，且第二开口134a的侧壁与第一开口132a的侧壁大体上共平面。在实作方案中的一者中，第一开口132a与第二开口134a可均呈具有相同直径的圆形形状。在此种实施例中，框架部分134可呈环形形状，但本发明实施例并非仅限于此。

在一些实施例中，第一开口132a的尺寸与第二开口134a的尺寸可大体上相同。在其他实施例中，第一开口132a的深度(高度)可与第二开口134a的深度(高度)大体上不同。在其他实施例中，第一开口132a的直径也可与第二开口134a的直径大体上不同。在此种实施例中，第二开口134a的侧壁可不与第一开口132a的侧壁大体上共平面。应注意，可根据光学窗镜140的形状及尺寸来调整第一开口132a及第二开口134a的形状及尺寸，使得光学窗镜140可配合在第一开口132a及第二开口134a中。

在一些实施例中，顶盖部分136设置在框架部分134上且覆盖第二开口134a。通过此种配置，第一开口132a、第二开口134a及顶盖部分136可联合地界定出用于容置及覆盖光学窗镜140的容置空腔r1(如图2中所示)。通过此种配置，接地顶盖模块130可在不变更气体注入装置100的原始结构的情况下应用于气体注入装置100上以满足接地要求。因此，可解决聚合物残留物积聚在主管道110的顶表面114上的问题而不会变更气体注入装置100的原始配置，且可提高形成在半导体晶片上的装置的良率。

另外，主体132的材料、框架部分134的材料及顶盖部分136的材料可包含金属。在一些实施例中，主体132的材料、框架部分134的材料及顶盖部分136的材料可相同且可包含但不限于银、镍、或任何其他适合的金属或合金。在本发明实施例中，为简化接地顶盖模块130的制造，接地顶盖模块130是由多个分开的构件(例如，主体132、框架部分134及顶盖部分136)所制成。并且，接地顶盖模块130的生产成本可有效地降低。当然，本发明实施例并非仅限于此。另外，在其他实施例中，可一体地形成接地顶盖模块。换句话说，接地顶盖模块可被整体地(onepiece)制成，其中接地部分132b延伸到被接地的气体管120，且整体式的接地顶盖模块可具有用于容置光学窗镜140的容置空腔r1。

图5示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的组件的一部分的透视图。图6示出根据本发明一些示例性实施例的气体注入装置的组件的一部分的示意图。参照图5及图6，在一些实施例中，气体注入装置100还可包括盖板150，盖板150设置在接地顶盖模块130的主体132上。如图5中所示，盖板150包括贯穿孔152。如图2及图5中所示，顶盖部分136及框架部分134配合在贯穿孔152中。在一些实施例中，盖板150的贯穿孔152原本被配置成容置光学窗镜140，但由于现在光学窗镜140被接地顶盖模块130容置，因此如图2中所示贯穿孔152被配置成在贯穿孔152中容置接地顶盖模块130及光学窗镜140。

在一些实施例中，盖板150可通过多个锁固组件170(例如，但不限于螺杆)固定到主管道110的顶表面。在本发明实施例中，如图5中所示，盖板150可包括多个锁固孔154。对应地，如图4中所示，主体132可包括多个锁固孔132c。盖板150的锁固孔154分别与主体132的锁固孔132c对齐。通过此种配置，如图6中所示，锁固组件170穿过盖板150的锁固孔154及主体132的锁固孔132c且接着锁固到主管道110的顶表面。由此，主体132可使用气体注入装置100的盖板150及用于固定盖板150的同一些锁固组件170固定到主管道110的顶表面上，而不使用任何额外的锁固工具。

在一些实施例中，气体注入装置100还可包括设置在盖板150上的罩盖(coverlid)160。如图5中所示，罩盖160覆盖接地顶盖模块130的顶盖部分136的至少一部分以将顶盖部分136及框架部分134固定在贯穿孔152中。在实作方案中的一者中，罩盖160可包括多个锁固孔164。对应地，盖板150还可包括分别与锁固孔164对齐的多个锁固孔。通过此种配置，如图6中所示，锁固组件170穿过罩盖160的锁固孔164及盖板的对应锁固孔以将罩盖160锁固到所述盖板上。由此，由于罩盖160至少局部地覆盖接地顶盖模块130的顶盖部分136，因此顶盖部分136及框架部分134可在不使用任何额外的锁固工具的条件下固定在贯穿孔152中。此外，顶盖部分136可简单地放置在框架部分134上，其中在顶盖部分136与框架部分134之间不设置有任何粘着剂或锁固工具，且顶盖部分136及框架部分134的位置可通过简单地将罩盖160锁固到盖板150上而在贯穿孔152中固定。因此，可简化接地顶盖模块130的装配工艺及组件。

在一些实施例中，罩盖160可包括窗镜开口162，窗镜开口162暴露出顶盖部分136的一部分。在一些实施例中，罩盖160的窗镜开口162原本被配置成暴露出光学窗镜140，而由于现在光学窗镜140被顶盖部分136覆盖，因此如图6中所示窗镜开口162被配置成暴露出顶盖部分136的一部分。在本发明实施例中，窗镜开口162的大小大体上小于顶盖部分136的大小。在窗镜开口162及顶盖部分136的形状为圆形的实施例中，窗镜开口162的直径大体上小于顶盖部分136的直径。由此，罩盖160可仍然局部地覆盖顶盖部分136以在不使用任何额外的锁固工具的条件下使顶盖部分136及框架部分134保持在贯穿孔152中。

如此一来，本发明实施例中的接地顶盖模块130可解决聚合物残留物积聚在主管道110的顶表面114上的问题而不会变更气体注入装置100的原始配置且不须使用任何额外的锁固工具。因此，可提高通过刻蚀设备10而执行的刻蚀工艺的良率且也会简化接地顶盖模块130的装配工艺及组件。

根据本发明的一些实施例，一种接地顶盖模块包括主体、框架部分及顶盖部分。所述主体包括第一开口及接地部分，所述第一开口穿过所述主体，所述接地部分设置在所述主体的周边上且被配置成接地。所述框架部分设置在所述主体上且包括与所述第一开口对齐的第二开口。所述顶盖部分设置在所述框架部分上且覆盖所述第二开口，其中所述第一开口、所述第二开口及所述顶盖部分界定出容置空腔。

根据本发明的一些实施例，所述主体的材料、所述框架部分的材料及所述顶盖部分的材料包含金属。

根据本发明的一些实施例，所述第一开口及所述第二开口呈具有相同直径的圆形形状。

根据本发明的一些实施例，所述框架部分呈环形形状。

根据本发明的一些实施例，所述接地部分从所述主体的外边缘突出且连接到接地电极。

根据本发明的一些实施例，所述接地顶盖模块是一体形成的。根据本发明的一些实施例，一种气体注入装置包括主管道、气体管、光学窗镜及接地顶盖模块。所述主管道包括气体入口。所述气体管连接到所述气体入口以将工艺气体注入所述主管道中，其中所述气体管被接地。所述光学窗镜设置在所述主管道的顶表面上，其中所述顶表面位于所述气体入口上方。所述接地顶盖模块设置在所述顶表面上且包括容置空腔及接地部分，所述容置空腔用于容置及覆盖所述光学窗镜，所述接地部分连接到所述气体管以被接地。

根据本发明的一些实施例，所述接地顶盖模块还包括：主体，设置在所述顶表面上且包括第一开口及所述接地部分，所述第一开口穿过所述主体，所述接地部分从所述主体的外边缘突出；框架部分，设置在所述主体上且包括与所述第一开口对齐的第二开口；以及顶盖部分，设置在所述框架部分上且覆盖所述第二开口，其中所述第一开口、所述第二开口及所述顶盖部分界定出所述容置空腔。

根据本发明的一些实施例，所述的气体注入装置还包括盖板，所述盖板设置在所述主体上且固定到所述主管道，其中所述盖板包括贯穿孔，且所述顶盖部分及所述框架部分配合在所述贯穿孔中。

根据本发明的一些实施例，所述的气体注入装置还包括多个锁固组件，所述多个锁固组件穿过所述主体及所述盖板以将所述主体及所述盖板固定到所述主管道的所述顶表面上。

根据本发明的一些实施例，所述的气体注入装置还包括罩盖，所述罩盖设置在所述盖板上且覆盖所述顶盖部分。

根据本发明的一些实施例，所述罩盖包括窗镜开口，所述窗镜开口暴露出所述顶盖部分的一部分，且所述窗镜开口的大小小于所述顶盖部分的大小。

根据本发明的一些实施例，所述接地顶盖模块的材料包含金属。

根据本发明的一些实施例，所述接地顶盖模块是一体形成的。

根据本发明的一些实施例，一种刻蚀设备包括刻蚀腔室及气体注入装置。所述刻蚀腔室界定出腔室空腔。所述气体注入装置包括主管道、气体管、光学窗镜及接地顶盖模块。所述主管道连接到所述刻蚀腔室。所述气体管连接到所述主管道，以将工艺气体注入所述主管道中，其中所述气体管被接地。所述接地顶盖模块设置在所述主管道的顶表面上且包括接地部分，所述接地部分连接到所述气体管以被接地。

根据本发明的一些实施例，所述的刻蚀设备还包括设置在所述刻蚀腔室上的顶部电极，其中所述工艺气体通过所述顶部电极被引入到所述腔室空腔。

根据本发明的一些实施例，所述气体注入装置还包括设置在所述顶表面上的光学窗镜，且所述接地顶盖模块还包括用于容置及覆盖所述光学窗镜的容置空腔。

根据本发明的一些实施例，所述接地顶盖模块还包括：主体，设置在所述顶表面上且包括穿过所述主体的第一开口及从所述主体的外边缘突出的所述接地部分；框架部分，设置在所述主体上且包括与所述第一开口对齐的第二开口；以及顶盖部分，设置在所述框架部分上且覆盖所述第二开口，其中所述第一开口、所述第二开口及所述顶盖部分界定出所述容置空腔。

根据本发明的一些实施例，所述气体注入装置还包括盖板，所述盖板设置在所述主体上且固定到所述主管道，其中所述盖板包括贯穿孔，且所述顶盖部分及所述框架部分配合在所述贯穿孔中。

根据本发明的一些实施例，所述气体注入装置还包括罩盖，所述罩盖设置在所述盖板上且覆盖所述顶盖部分。

以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本发明实施例的各个方面。所属领域中的技术人员应知，其可容易地使用本发明实施例作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的及/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本发明实施例的精神及范围，而且他们可在不背离本发明实施例的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。