【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种能够降低等离子体损伤的晶圆刻蚀装置及其刻蚀方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的发展，半导体器件的特征尺寸越来越小，特别是半导体工艺进入到深亚微米阶段后，为实现高集成、高性能的器件，沟槽隔离技术就变得越来越重要。
2、多年以来，沿着摩尔定律提供的途径，人们一直采用对金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，简称mosfet)进行等比例微缩来增加器件速度。然而随着mosfet尺寸的缩小，常规的等比例微缩方法遇到了以关键尺寸(critical dimension，简称cd)精准控制等一系列问题，特别是传统刻蚀设备中电极在高温高压下激发等离子体轰击晶圆，会损坏晶圆上的结构，造成良率损失。因此，对于这种器件结构，需要精准地去除目标材料而不损坏其它部分，同时也对cd均匀性提出了更加严苛的要求。因此，原子层刻蚀(atomic layer etching，简称ale)工艺开始应用于先进刻蚀制程。
3、现有的ale工艺单刻蚀循环一般包含四步：(1)表面原子修饰：通入刻蚀或沉积型气体，刻蚀气体与最表面的原子结合，使得表面层原子化学性质改变，相比于体原子更易于脱附；(2)腔室清洁：停止活性刻蚀气体供应，用泵将刻蚀气体完全抽出，使腔室回到洁净状态；(3)表面原子脱附(刻蚀)：对经过改性的表面层原子施加能量，此能量值需要进行精确的控制，使其大于表面层原子脱附能，从而让表面层原子脱附，而体原子不发生
4、现有ale工艺存在以下问题：(1)通常ale工艺的表面原子转化过程分为两种，无等离子体和有等离子体，无等离子体的膜层表面发生单原子转化过程，此过程非常缓慢，无法满足实际量产需求；而有等离子体的膜层表面发生多原子层转化过程，此转化过程较快，但是存在提前刻蚀反应发生的风险。(2)表面原子脱附步骤通常使用不发生化学刻蚀反应的等离子体物理轰击的方法，如氩(ar)等离子体，此方法的离子能量比较大，很容易导致对衬底的等离子体损伤(plasma induce damage，简称pid)，导致器件良率损失，如何避免刻蚀过程中的pid成为了ale工艺亟需解决的问题。(3)现有的刻蚀反应过程都是在同一个腔室11内完成的，如图1所示；由于原子层刻蚀步骤较多，步骤与步骤间的转换花费了很长时间，另外由于多个步骤在同一个腔室内完成，会存在多个步骤残余产物相互污染风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种晶圆刻蚀装置及其刻蚀方法，能够节省步骤与步骤间的转换所花费的时间，实现精确控制需要刻蚀的膜层厚度，表面原子脱附步骤可以有效避免对晶圆的等离子体损伤，且能避免刻蚀过程中多步骤的工艺副产物相互污染等风险，提高器件良率。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种晶圆刻蚀装置，包括传送机构以及至少一组第一腔室与第二腔室；所述第一腔室用于采用表面吸附反应方式对置于所述第一腔室内的晶圆执行表面修饰工艺，以使所述晶圆表面吸附生成表面生成物；所述第二腔室独立于所述第一腔室设置，所述第二腔室用于采用分解升华方式对表面修饰工艺完成后的晶圆执行表面生成物去除工艺，将所述表面生成物分解升华，以完成对所述晶圆的刻蚀；所述传送机构分别与所述第一腔室以及第二腔室连接，所述传送机构能够将置于所述第一腔室内的晶圆送入到所述第二腔室，以及能够取出置于所述第二腔室内的晶圆。
3、在一些实施例中，所述装置还包括远程等离子体源产生模块，所述远程等离子体源产生模块用于将反应气体解离后提供至所述第一腔室，以与置于所述第一腔室内的晶圆表面的含硅物质发生反应，生成所述表面生成物。
4、在一些实施例中，所述分解升华方式为电热丝加热分解升华、红外辐射加热分解升华或紫外光照射分解升华的其中之一。
5、为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种晶圆刻蚀刻蚀方法，采取本专利技术所述的晶圆刻蚀装置，所述晶圆刻蚀方法包括如下步骤：将待刻蚀的晶圆置于所述第一腔室内，于所述第一腔室内采用表面吸附反应方式对所述晶圆执行表面修饰工艺，以使所述晶圆表面吸附生成表面生成物；通过所述传送机构将置于所述第一腔室内的晶圆送入到所述第二腔室；于所述第二腔室内采用分解升华方式对表面修饰工艺完成后的晶圆执行表面生成物去除工艺，以使所述表面生成物分解升华。
6、在一些实施例中，所述方法进一步包括：多次循环执行所述表面修饰工艺以及所述表面生成物去除工艺，使得所述晶圆的刻蚀厚度达到目标厚度。
7、上述技术方案，将晶圆的表面修饰工艺与表面生成物去除工艺分成两个独立腔室分别进行，即在第一腔室执行完表面修饰工艺后，可以将晶圆传到第二腔室直接进行表面生成物去除工艺，节省了现有同一个腔室内完成表面修饰工艺与表面生成物去除工艺间转换所必须的腔室清洁工作所需要花费的时间，特别是由于原子层刻蚀步骤较多，本实施例大大节省了工艺步骤与步骤间的转换所花费的时间，能大幅度的提高生产产能。另外由于本实施例分成两个独立腔室分别进行，避免了现有多个步骤在同一个腔室内完成所存在的多个步骤残余产物相互污染风险。同时，表面生成物采用表面吸附反应方式生成，当表面反应达到饱和后，该表面生成物便会阻止进一步反应，从而可以精确控制刻蚀厚度。进一步的，表面生成物去除采用的是分解升华方式，可以有效避免等离子体轰击对晶圆的损伤，大大提高了器件良率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种晶圆刻蚀装置，其特征在于，包括传送机构以及至少一组第一腔室与第二腔室；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括远程等离子体源产生模块，所述远程等离子体源产生模块用于将反应气体解离后提供至所述第一腔室，以与置于所述第一腔室内的晶圆表面的含硅物质发生反应，生成所述表面生成物。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反应气体为NH3，NF3或HF。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远程等离子体源产生装置通过波导管将解离获取的氟化铵离子通入到所述第一腔室，所述氟化铵离子与置于所述第一腔室内的晶圆表面的含硅物质发生反应，生成硅氟氨络合物作为所述表面生成物。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分解升华方式为电热丝加热分解升华、红外辐射加热分解升华或紫外光照射分解升华的其中之一。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一腔室内每次执行所述表面修饰工艺，能够在所述晶圆表面吸附生成的所述表面生成物的膜层厚度在5～15埃范围内。
7.根据权利要求1所述的装置，
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括多组所述第一腔室与第二腔室，多组所述第一腔室与第二腔室能够并行执行相应工艺。
9.一种晶圆刻蚀方法，其特征在于，采取如权利要求1～8任一项所述的晶圆刻蚀装置，所述晶圆刻蚀方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆刻蚀装置，其特征在于，包括传送机构以及至少一组第一腔室与第二腔室；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括远程等离子体源产生模块，所述远程等离子体源产生模块用于将反应气体解离后提供至所述第一腔室，以与置于所述第一腔室内的晶圆表面的含硅物质发生反应，生成所述表面生成物。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反应气体为nh3，nf3或hf。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远程等离子体源产生装置通过波导管将解离获取的氟化铵离子通入到所述第一腔室，所述氟化铵离子与置于所述第一腔室内的晶圆表面的含硅物质发生反应，生成硅氟氨络合物作为所述表面生成物。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分解升华方式为电热丝加热分解升...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，储郁冬，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。