一种边缘刻蚀设备及使用方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种边缘刻蚀设备及使用方法。

背景技术：

1、在晶圆刻蚀工艺中，可以利用等离子体在晶圆表面加工出预设图案；由于晶圆边缘附近的等离子体密度较低，这可能导致多晶硅层、氮化物层、金属层等多余膜层在晶圆边缘的产生堆积，当堆积到一定程度容易破裂，致使晶圆污染并影响晶圆制备的良品率，因此需要通过边缘刻蚀工艺将晶圆边缘的多余膜层去除。

2、然而，现有的边缘蚀刻设备中，其腔体结构复杂并且非对称(比如仅在腔体侧壁某处设置传片口)，容易导致腔体内气流分布及压力分布不均匀，从而影响晶圆边缘刻蚀的效果。同时，由于晶圆上需要刻蚀的区域很小，在没有约束机构的情况下可能会在不需要刻蚀的空间产生放电甚至形成等离子体，从而增加了不必要的反应气体消耗。此外，因为边缘刻蚀时上电极组件与晶圆的距离很近，所以上电极组件需要设置升降机构以便于晶圆的取放。因此上电极组件与顶盖之间需要留出上电极组件升降运动的空间，而现有边缘蚀刻设备中，真空泵从腔体底部抽气，进气在上电极组件的底面，导致上部留出来的空间不容易有气体循环，容易堆积反应副产物。因此，有必要对边缘刻蚀设备的结构进行调整或改动。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种边缘刻蚀设备及使用方法，可以在晶圆边缘区域形成约束空间，既能够对等离子体进行约束，还能使等离子体分布均匀，从而保证晶圆边缘刻蚀的均匀性。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种边缘刻蚀设备，包括反应腔，所述反应腔上部设有上电极组件，所述反应腔的下部设有用于承载晶圆的基座，所述基座的外围设有下电极环和接地环；

4、所述上电极组件包括：安装基板，用于安装上电极环；所述安装基板的外缘设有第一抵接部，所述第一抵接部位于所述上电极环的径向外侧；

5、所述接地环的外缘设有第二抵接部，所述第二抵接部位于所述下电极环的径向外侧；

6、在刻蚀过程中，所述第二抵接部与所述第一抵接部抵接以在所述晶圆边缘区域形成约束空间，其中所述约束空间设有第一抽气通道。

7、优选地，所述第一抵接部和/或所述第二抵接部为在竖直方向延伸的环状部。

8、优选地，所述第一抵接部或所述第二抵接部上设置有第一抽气口或者所述第一抵接部与所述第二抵接部之间形成有第一抽气口，以形成所述第一抽气通道。

9、优选地，所述边缘刻蚀设备，还包括：移动装置，使所述上电极组件在高位和低位之间移动；且所述低位使所述第一抵接部和所述第二抵接部抵接，所述高位使所述第一抵接部和所述第二抵接部分离。

10、优选地，所述第一抵接部和所述第二抵接部中一个设有定位销，另一个设有与所述定位销匹配的定位孔。

11、优选地，所述反应腔的顶部设置有第二抽气口。

12、优选地，所述第一抽气口和所述第二抽气口之间形成有第二抽气通道。

13、优选地，所述第一抽气口的孔径不同，以适配所述第二抽气口使抽气均匀。

14、优选地，所述第一抽气口的孔径为3mm～10mm。

15、优选地，所述第一抽气口周向均匀布置或者不均匀布置，以适配所述第二抽气口使抽气均匀。

16、优选地，所述接地环与所述下电极环接触，以使所述下电极环通过所述接地环接地。

17、优选地，所述接地环与所述反应腔壁接触以接地。

18、优选地，所述下电极环与所述基座之间设置有绝缘环。

19、优选地，所述第一抵接部经过阳极化处理，其与所述第二抵接部抵接时，使所述上电极环通过所述安装基板和所述接地环射频接地。

20、优选地，所述安装基板和所述接地环的材料为金属材料。

21、另一方面，本发明还提供一种如上述的边缘刻蚀设备的使用方法，包括：

22、使安装基板的第一延伸部和接地环的第二延伸部分离，以将晶圆放置于基座上；

23、使所述第一延伸部和所述第二延伸部抵接，以在晶圆边缘区域形成约束空间；

24、在所述约束空间内将工艺气体电离为等离子体；以及

25、通过第一抽气通道对形成有所述等离子体的约束空间进行抽气，以使形成有所述等离子体的约束空间内压力和气流分布均匀。

26、本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：

27、本发明提供的一种边缘刻蚀设备及使用方法，刻蚀设备反应腔的上部设有安装基板，下部设有接地环；安装基板的外缘设有位于上电极环径向外侧的第一抵接部，接地环的外缘则设有位于下电极环径向外侧的第二抵接部，且在刻蚀过程中，第二抵接部与第一抵接部抵接以在晶圆边缘区域形成约束空间，从而能够将在上电极环和下电极环作用下形成的等离子体约束在该约束空间内，进而在规则的空间形成等离子体进行刻蚀。

28、本发明中第一抵接部或第二抵接部上设置有第一抽气口或者第一抵接部与第二抵接部之间形成有第一抽气口，以形成对约束空间进行抽气的第一抽气通道；同时，反应腔的顶部设置有第二抽气口，且第一抽气口和第二抽气口之间形成第二抽气通道；通过第一抽气通道和第二抽气通道则可以对约束空间进行抽气，使得约束空间内气流和压力分布均匀，从而使得约束空间内的等离子体分布均匀，进而保证晶圆边缘刻蚀的均匀性。

29、本发明中第二抽气口设置于反应腔的顶部，使得上电极组件中安装基板和反应腔之间的空间成为第二抽气通道的一部分，以有效减少不利于抽气的死区，避免反应物沉积污染反应腔。

30、本发明中第一抽气口周向均匀布置或者不均匀布置，且第一抽气口的孔径可以不同，以适配第二抽气口使抽气均匀，从而进一步保证约束空间内气流和压力分布较为均匀。

31、本发明中下电极环可以依次通过接地环和反应腔壁接地，上电极环则可以在第一抵接部和第二抵接部抵接时依次通过安装基板、接地环和反应腔壁射频接地，以形成射频回路，简化上电极环接地的结构设置。

技术特征：

1.一种边缘刻蚀设备，包括反应腔，所述反应腔上部设有上电极组件，所述反应腔的下部设有用于承载晶圆的基座，所述基座的外围设有下电极环和接地环；其特征在于，

2.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抵接部和/或所述第二抵接部为在竖直方向延伸的环状部。

3.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抵接部或所述第二抵接部上设置有第一抽气口，

4.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，还包括：移动装置，使所述上电极组件在高位和低位之间移动；且所述低位使所述第一抵接部和所述第二抵接部抵接，所述高位使所述第一抵接部和所述第二抵接部分离。

5.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抵接部和所述第二抵接部中一个设有定位销，另一个设有与所述定位销匹配的定位孔。

6.如权利要求3所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述反应腔的顶部设置有第二抽气口。

7.如权利要求6所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抽气口和所述第二抽气口之间形成有第二抽气通道。

8.如权利要求7所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抽气口的孔径不同，以适配所述第二抽气口使抽气均匀。

9.如权利要求8所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抽气口的孔径为3mm～10mm。

10.如权利要求9所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抽气口周向均匀布置或者不均匀布置，以适配所述第二抽气口使抽气均匀。

11.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述接地环与所述下电极环接触，以使所述下电极环通过所述接地环接地。

12.如权利要求11所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述接地环与所述反应腔壁接触以接地。

13.如权利要求11所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述下电极环与所述基座之间设置有绝缘环。

14.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述第一抵接部经过阳极化处理，其与所述第二抵接部抵接时，使所述上电极环通过所述安装基板和所述接地环射频接地。

15.如权利要求1所述的边缘刻蚀设备，其特征在于，所述安装基板和所述接地环的材料为金属材料。

16.一种如权利要求1～15中任意一项所述的边缘刻蚀设备的使用方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种边缘刻蚀设备及使用方法，所述刻蚀设备包括反应腔，反应腔上部设有上电极组件，反应腔的下部设有用于承载晶圆的基座，基座的外围设有下电极环和接地环；上电极组件包括：安装基板，用于安装上电极环；安装基板的外缘设有第一抵接部，第一抵接部位于上电极环的径向外侧；接地环的外缘设有第二抵接部，第二抵接部位于下电极环的径向外侧；在刻蚀过程中，第二抵接部与第一抵接部抵接以在晶圆边缘区域形成约束空间，其中约束空间设有第一抽气通道。本发明既能够对等离子体进行约束，还能使等离子体分布均匀，从而保证晶圆边缘刻蚀的均匀性。

技术研发人员：王恒阳,连增迪,吴狄
受保护的技术使用者：中微半导体设备（上海）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11