气体蚀刻装置的制作方法

本发明涉及一种以气体作为蚀刻技术的装置，尤其涉及一种可以防止有毒气体泄漏且均匀晶圆蚀刻的气体蚀刻装置。

背景技术：

在半导体制程中，有许多种处理晶圆的工艺，其中一种系蚀刻(etching)工艺，其经由干、湿的物理作用或化学反应的过程，以去除欲蚀刻物件中某特定区域，在微影步骤后，光照图案被复制在光阻层上，再以蚀刻去除光阻层上不要的部分，以便进行下一步骤的加工，现今半导体制程上常见的蚀刻方法有，干蚀刻(dryetching)及湿蚀刻(wetetching)，两者的差异在于蚀刻方式凭借液态溶液蚀刻或是电浆蚀刻。

上述的蚀刻方式都有其缺点，例如湿蚀刻系利用化学反应去除薄膜，因此当积体电路的元件尺寸越做越小时，由于湿蚀刻的化学反应没有方向性(directionalproperties)，会发生侧向蚀刻的情形，以产生一种底切(undercut)现象，导致元件线宽失真，使得湿蚀刻不适用于特征尺寸小的图型；干蚀刻虽具有很好的方向性，但选择性(selectivity)却比湿蚀刻差，而使欲蚀刻物件容易被电浆破坏。

有鉴于上述的困扰，本发明的发明人针对现有的蚀刻制程及其设备，在使用上所面临的问题深入探讨，凭借大量分析寻求解决之道以创作了中国台湾专利公开号「m441927」，其系提供了多腔体的气相蚀刻设备，以多腔体结构对晶圆进行蚀刻的设备，除了此前案之外，本发明的发明人更针对气体蚀刻的气体流向以及蚀刻后的气体流向等处理技术，进行更为丰富以及创新的设计，以揭示一种不同于以往的蚀刻装置，以改善传统蚀刻装置的缺失。

技术实现要素：

本发明的主要目的是在提供一种气体蚀刻装置，利用层层包围的通道，进行气体流向的控制，内层可以将已蚀刻气体的气体抽出，并且在最外围的通道提供高压气体输入，以避免进行气体蚀刻时，会有有毒气体外泄，以保护装置外的环境。

本发明的另一目的是在提供一种气体蚀刻装置，利用气体对于装置内的晶圆进行气体蚀刻，以提供不同于干、湿蚀刻的创新蚀刻技术，在利用气体的流向以及均匀扩散，可以提升晶圆蚀刻的蚀刻技术。

为了达到上述的目的，本发明提供一种气体蚀刻装置，包含有上盖体具有第一容置空间、第一气体抽出通道及第一气体进入通道，第一气体抽出通道环设在第一容置空间周围，第一气体进入通道环设在第一气体抽出通道周围，下盖体设置在上盖体下方，第二容置空间中可放置晶圆，下盖体可选择性移动与上盖体接合，并使第二容置空间与第一容置空间、第二气体抽出通道与第一气体抽出通道及第二气体进入通道与第一气体进入通道接合及连通，一气体喷洒元件设置在上盖体的第一容置空间中，并与上盖体相连通，当上盖体与下盖体接合后，气体喷洒元件可自上盖体外部接收蚀刻气体，并将其喷洒在第一容置空间及第二容置空间，以使得蚀刻气体与晶圆进行反应，进行完反应后的蚀刻气体会被第一气体抽出通道经由第二气体抽出通道自第一容置空间及第二容置空间中抽出，同时第一气体进入通道会持续自上盖体外部接收高压气体传输至第二气体进入通道，以避免蚀刻气体泄漏。

在本发明中，上盖体及下盖体周围还可埋设加热元件，以维持蚀刻反应温度，加热元件是管状热交换器。

在本发明中，下盖体的第二容置空间底部还包含有支撑柱，以支撑晶圆。

在本发明中，下盖体的第二容置空间底部还包含有抽气槽道，其连通第二容置空间及第二气体抽出通道，以使反应后的蚀刻气体经抽气槽道抽出。

在本发明中，下盖体可凭借升降装置进行移动。

在本发明中，还可包含抽气组，经管路连接上盖体的第一气体抽出通道，经由第一气体抽出通道及第二气体抽出通道将第一容置空间及第二容置空间中的蚀刻气体抽出。

在本发明中，第二气体抽出通道与第一气体抽出通道的接合处及第二气体进入通道与第一气体进入通道的接合处设有缓冲阻漏元件，以使第二气体抽出通道与第一气体抽出通道及第二气体进入通道与第一气体进入通道接合连通后，避免气体渗漏。

在本发明中，上盖体还包含有气体进入孔，设置在第一容置空间底部与气体喷洒元件相连通，气体进入孔可自上盖体外接收蚀刻气体，传输至气体喷洒元件。

本发明所揭示的腔体结构，并且利用喷洒的方式，可以均匀充满在容置空间中与晶圆进行气体蚀刻反应。也可以在上、下盖体装设侦测有毒气体或是气体压力的侦测器，当发生有毒气体渗漏时，最外围的高压气体也能先一步防止气体流出腔体外，以保护周围作业的人员安全。本发明凭借分离上、下盖体的方式，也可以方便晶圆的进出，只需要在装置外设置机器手臂即可轻易将晶圆移入移出。

底下凭借具体实施例配合所付的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明中上盖体与下盖体分离的示意图。

图2为本发明中上盖体的立体示意图。

图3为本发明中下盖体的立体示意图。

图4为本发明中上盖体显示加热元件的示意图。

图5为本发明中下盖体显示加热元件的示意图。

图6为本发明中上盖体与下盖体接合的示意图。

附图标记说明：10气体蚀刻装置；12上盖体；122第一容置空间；124第一气体抽出通道；126第一气体进入通道；128气体进入孔；14下盖体；142第二容置空间；144第二气体抽出通道；146第二气体进入通道；148抽气槽道；16气体喷洒元件；18加热元件；20支撑柱；22晶圆；24缓冲阻漏元件。

具体实施方式

本发明的气体蚀刻装置设计，可以凭借化学液体转换为化学气体，例如蒸气或水雾的状态，经流动后，充满于欲蚀刻晶圆的四周，再以蒸气或水雾的方式进行蚀刻，以提供一种不同于干、湿蚀刻的气体蚀刻技术，并且本发明主要是为了解决实际应用在气体蚀刻时，可能会造成有毒气体外漏，以形成特殊的结构设计。

首先，请参照本发明图1、图2及图3所示，一种气体蚀刻装置10包含有一上盖体12、一下盖体14及一气体喷洒元件16。上盖体12中具有一第一容置空间122、一第一气体抽出通道124、一第一气体进入通道126及一气体进入孔128，第一气体抽出通道124环设在第一容置空间122周围，第一气体进入通道126则是环设在第一气体抽出通道124周围，气体喷洒元件16设置在第一容置空间122底部。下盖体14设置在上盖体12下方，下盖体14具有一第二容置空间142、一第二气体抽出通道144及一第二气体进入通道146，第二气体抽出通道144环设在第二容置空间142周围，第二气体进入通道146则是环设在第二气体抽出通道144周围，第二容置空间142的底部还具有复数抽气槽道148，其系用于连通第二容置空间142及第二气体抽出通道144。气体喷洒元件16设置在上盖体12的第一容置空间122中，并与上盖体12中的气体进入孔128相连通。

承接上段，并请同时参照本发明图4及图5所示，在上盖体12及下盖体14的周围，例如上盖体12及下盖体14的底部可以埋设至少一加热元件18，在本实施例中系以管状热交换器(heatexchanger)作为加热元件18，并且分别在上盖体12及下盖体14的底部埋设十只，本发明并不限制加热元件18的种类及数量。另外，在下盖体14的第二容置空间142底部可以设有至少三支撑柱20，本实施例以三根为例说明。

在说明完本发明的结构后，接着详细说明本发明的作动方式，并请参照本发明图6所示，并请同时参照图1，本发明的气体蚀刻装置10像是半导体装置中用于蚀刻的腔体(chamber)，不限制应该要如何将晶圆22移入气体蚀刻装置10中，当晶圆22移入气体蚀刻装置10，可放置在下盖体14的第二容置空间142中，例如凭借三支撑柱20撑起晶圆22，当晶圆22放置在支撑柱20上之后，下盖体14可以选择性移动与上盖体12接合，在本实施例中，下盖体14可以凭借一升降装置(图中未示)进行上升、下降的移动，以使下盖体14与上盖体12接合，升降装置可以是一般的气压缸或油压缸升降装置，本发明则不限制升降装置的种类。另外，在第一气体抽出通道124与第二气体抽出通道144的接合处，以及第一气体进入通道126与第二气体进入通道146的接合处，可以分别设有一缓冲阻漏元件24，在本实施例中，缓冲阻漏元件24是o型环(oring)，当上盖体12与下盖体14接合时可以作为缓冲的元件，并且还可以避免第一气体抽出通道124与第二气体抽出通道144以及第一气体进入通道126与第二气体进入通道146接合时的接合处，因为尺寸公差造成缝隙，进而阻止气体的渗漏。

当上盖体12与下盖体14接合后，第一容置空间122及第二容置空间142会接合及连通，第一气体抽出通道124与第二气体抽出通道144也会接合及连通，第一气体进入通道126及第二气体进入通道146也会接合及连通，此时晶圆22则位在第一容置空间122及第二容置空间142中。气体喷洒元件16可自上盖体12的气体进入孔128接收蚀刻气体，此时的蚀刻气体由上盖体12外部传输，经气体进入孔128传输至气体喷洒元件16喷洒，本发明不限制蚀刻气体的种类，也不限制上盖体12的外部管路。当气体喷洒元件16喷洒出蚀刻气体，蚀刻气体会因为气体的扩散方式均匀充满在第一容置空间122及第二容置空间142中，同时凭借上盖体12与下盖体14周围所设置的加热元件18，维持第一容置空间122及第二容置空间142的温度，维持气体蚀刻的制程温度，同时也避免蚀刻气体液化，蚀刻气体则可与支撑柱20上的晶圆22进行气体蚀刻反应。

当进行蚀刻反应后，蚀刻气体会自第一容置空间122及第二容置空间142中，再经由第二气体抽出通道144流向第一气体抽出通道124，以自第一气体抽出通道124抽出，本发明是凭借一抽气组(图中未示)，例如抽气组是泵(pump)，以管路连接方式连接上盖体12的第一气体抽出通道124，利用抽气组进行抽气，以使第一容置空间122及第二容置空间142中的蚀刻气体，经由抽气槽道148传输至第二气体抽出通道144，再经由第一气体抽出通道124被抽气组抽出至气体蚀刻装置10外。同时，当第一容置空间122及第二容置空间142中的晶圆22进行蚀刻反应时，或是抽气组将蚀刻反应后的蚀刻气体抽出时，第一气体进入通道126会持续从上盖体12的外部接收高压气体，例如洁净干空气(cleandryair，cda)，以持续传输至第二气体进入通道146，以避免蚀刻反应时的蚀刻气体泄漏，或是蚀刻反应后的蚀刻气体泄漏至上盖体12与下盖体14外。

本发明所揭示的腔体结构，并且利用喷洒的方式，可以均匀充满在容置空间中与晶圆进行气体蚀刻反应。也可以在上、下盖体装设侦测有毒气体或是气体压力的侦测器，当发生有毒气体渗漏时，最外围的高压气体也能先一步防止气体流出腔体外，以保护周围作业的人员安全。本发明凭借分离上、下盖体的方式，也可以方便晶圆的进出，只需要在装置外设置机器手臂即可轻易将晶圆移入移出，有关本发明气体蚀刻装置外的设计，就不多做限制。

以上所述的实施例仅是说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围。