本发明专利技术公开一种刻蚀装置，可以根据不同工艺要求调整硅片与喷气头之间的距离，提高硅片刻蚀均匀性和刻蚀速率。本发明专利技术刻蚀装置包括刻蚀腔室、喷气头、托盘装置、多个导柱和驱动装置。所述刻蚀腔室具有进气口和多个排气口。所述喷气头设置在所述刻蚀腔室内并位于所述进气口下方。所述托盘装置具有一托盘本体用于承载所述硅片，所述托盘本体位于所述刻蚀腔室内并位于所述喷气头下方，所述托盘本体上开有多个导孔。所述多个导柱分别收容于所述托盘本体相应的导孔中，导柱托起所述硅片。所述驱动装置驱动所述托盘本体在所述刻蚀腔室内上下运动以调整所述托盘本体与所述喷气头之间的距离。本发明专利技术还公开一种使用该刻蚀装置刻蚀硅片的方法。
【技术实现步骤摘要】
刻蚀装置及刻蚀方法
本专利技术涉及一种用于半导体硅片刻蚀的刻蚀装置，尤其涉及一种可以根据不同工艺要求调整硅片与喷气头之间的距离以提高硅片刻蚀均匀性和刻蚀速率的刻蚀装置，同时还涉及一种使用该刻蚀装置刻蚀硅片的方法。
技术介绍
当今，气体刻蚀阻挡层是一种新型的半导体铜互连工艺中无应力阻挡层去除技术。铜互连的阻挡层去除工艺中阻挡层刻蚀的速率和刻蚀的均匀性是两个很重要的技术指标。刻蚀时，通常将需被刻蚀的硅片放置于一硅片夹盘上，所述硅片夹盘固设于一刻蚀腔室中。刻蚀气体通过一设置在刻蚀腔室中的喷气头喷射在所述硅片上，在满足气体刻蚀的工艺条件下，刻蚀气体与所述硅片上的阻挡层发生反应从而去除需被刻蚀的阻挡层。由于硅片夹盘固设在刻蚀腔室中，也就意味着放置其上的硅片与所述喷气头之间的距离是固定的。而硅片与喷气头之间的距离远近会影响硅片刻蚀的速率，甚至对局部的刻蚀均匀性也会有一定的影响。如果硅片与喷气头之间的距离偏小，比如小于4MM时，从喷气头喷射出来的刻蚀气体在没有充分均匀扩散的情况下即和硅片上的阻挡层接触反应，会导致硅片上与喷气头的喷气孔正对的部位的反应速率比与其相邻部位的反应速率快。如果硅片与喷气头之间的距离偏远，由于在刻蚀过程中，未和阻挡层发生反应的刻蚀气体以及刻蚀气体与阻挡层反应生成的副产物会不断地从刻蚀腔室的排气口排出，此种情况下，如果硅片与喷气头之间的距离较远，刻蚀气体还未来得及与硅片上的阻挡层反应即会被排出，导致刻蚀气体与硅片的反应时间和有效刻蚀气体的量都会变小，从而降低硅片的刻蚀速率，进而造成成本的增加。由此可知，硅片夹盘上硅片与喷气头之间的距离是刻蚀工艺中很关键的参数，并且根据不同的阻挡层材质和化学物质由于本征反应速率的不同，在刻蚀工艺中，硅片与喷气头之间的距离也会不尽相同，所以根据不同的工艺需求调整硅片与喷气头之间的距离是必要的。而通常的刻蚀装置不能满足硅片与喷气头之间的距离可调的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对上述
技术介绍
存在的缺陷提供一种可以根据不同工艺要求调整硅片与喷气头之间的距离，提高硅片刻蚀均匀性和刻蚀速率的刻蚀装置。为实现上述目的，本专利技术刻蚀装置包括刻蚀腔室、喷气头、托盘装置、多个导柱和驱动装置。所述刻蚀腔室具有进气口和多个排气口。所述喷气头设置在所述刻蚀腔室内并位于所述进气口下方。所述托盘装置具有一托盘本体用于承载所述硅片，所述托盘本体位于所述刻蚀腔室内并位于所述喷气头下方，所述托盘本体上开有多个导孔。所述多个导柱分别收容于所述托盘本体相应的导孔中，导柱托起所述硅片。所述驱动装置驱动所述托盘本体在所述刻蚀腔室内上下运动以调整所述托盘本体与所述喷气头之间的距离。本专利技术的又一目的是提供一种使用上述刻蚀装置刻蚀硅片的方法，包括以下步骤：驱动托盘本体向下运动，导柱的上端凸伸出所述托盘本体，将所述硅片放在所述导柱的上端，由所述导柱托住所述硅片；驱动所述托盘本体向上运动，所述硅片落在所述托盘本体上，所述托盘本体继续向上运动到设定的工艺位置；均匀的喷射刻蚀气体到硅片上，刻蚀硅片上需被刻蚀的阻挡层；排出残留的刻蚀气体和刻蚀气体与阻挡层反应生成的产物；驱动托盘本体向下运动，导柱的上端托起已被刻蚀的硅片；从导柱上取走已被刻蚀的硅片。综上所述，本专利技术刻蚀装置及刻蚀方法通过驱动装置带动托盘本体上下运动，进而调节托盘本体与喷气头之间的距离到设定的工艺位置，因此，根据不同的工艺需求，硅片的刻蚀速率可以得到很好的调整，同时，硅片刻蚀的均匀性也得到显著地提高。导柱的设置，不仅可以引导托盘本体上下运动，而且在刻蚀前后均托起硅片，方便硅片的取放，提高了工艺处理的速度。附图说明图1是本专利技术刻蚀装置的第一实施例的正视剖面图。图2是图1中A部位的局部放大图。图3是本专利技术刻蚀装置的牺牲环的第一实施例的俯视图。图4是图3沿IV-IV线的剖视图。图5是本专利技术刻蚀装置的牺牲环的第二实施例的俯视图。图6是图5沿VI-VI线的剖视图。图7是本专利技术刻蚀装置的第二实施例的正视剖面图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。请参阅图1，图1是本专利技术刻蚀装置100的第一实施例的正视剖面图。本专利技术刻蚀装置100包括刻蚀腔室10、托盘装置30和驱动装置60。刻蚀腔室10具有一进气口11、一腔室门12及多个排气口13。进气口11设置在刻蚀腔室10的顶部，腔室门12设置在刻蚀腔室10的侧部，多个排气口13均匀设置在刻蚀腔室10的底部以利于刻蚀气体均匀分布在刻蚀腔室10内。刻蚀腔室10的底部居中的位置开有一穿孔(图中未标示)。多个定位凹槽14开设于刻蚀腔室10内的底部，优选的，定位凹槽14有三个且围绕穿孔均匀分布。一喷气头20横向设置于刻蚀腔室10内并位于进气口11的正下方。托盘装置30的材质为铝，且其表面经过氧化处理或者用涂层保护，涂层可以是特氟龙，以防止托盘装置30与刻蚀气体反应。托盘装置30具有一圆盘状的托盘本体31用于承载需被刻蚀的硅片W，托盘本体31位于刻蚀腔室10内并位于喷气头20的正下方。托盘本体31的顶部开有收容槽32，多个导孔33贯穿托盘本体31并与相对应的收容槽32相通，优选的，导孔33有三个。托盘本体31的底部的中部向下延伸形成一支撑臂34用于支撑托盘本体31。支撑臂34的底部从刻蚀腔室10的穿孔穿出并与一托盘底座35固接。若干可伸缩的弹性件40设置在刻蚀腔室10外的底部与托盘底座35之间。多个导柱50分别收容于托盘本体31相应的导孔33中，导柱50的顶部具有凸部51，所述凸部51置于托盘本体31的收容槽32中，导柱50的底部从导孔33中伸出，优选的，导柱50有三个。驱动装置60具有一马达61和与马达61连接的丝杆62。所述丝杆62穿过托盘装置30的托盘底座35并与刻蚀腔室10的底部固定。驱动装置60通过马达61带动托盘底座35沿丝杆62上下运动，进而带动托盘本体31在刻蚀腔室10内靠近或者远离喷气头20。请参阅图1及图2至图4。一牺牲环70安放在托盘装置30的托盘本体31上并环绕着硅片W。牺牲环70上开有安装孔71以便将牺牲环70固定在托盘本体31上或者从托盘本体31上拆卸。牺牲环70的内侧面为一倾斜的斜面，以引导硅片W准确的放置于托盘本体31上。在本专利技术牺牲环70的第一实施例中，牺牲环70为单层结构，且其刻蚀速率与硅片W上阻挡层的刻蚀速率相同或相近，通常，牺牲环70的刻蚀速率是阻挡层的刻蚀速率的0.8倍至1.2倍，优选的是0.9倍至1.1倍，因而牺牲环70与刻蚀气体反应，解决了硅片W刻蚀过程中的边缘效应，提高了硅片W表面阻挡层刻蚀的均匀性。请参阅图5至图6，为本专利技术牺牲环70的第二实施例示意图。在本实施例中，牺牲环70为双层结构，包括底层72和表层73。牺牲环70的底层72由铝、不锈钢、铜之一或以上三者的合金构成。牺牲环70的表层73的刻蚀速率与硅片W上的阻挡层的刻蚀速率相同或相近，通常，牺牲环70的表层73的刻蚀速率是阻挡层的刻蚀速率的0.8倍至1.2倍，优选的是0.9倍至1.1倍，牺牲环70的表层73可以通过溅射等方法制备在牺牲环70的底层72上。牺牲环70的表层73在刻蚀过程中被消耗后，可以再次在牺牲环70的底层72上制备表层73，因而节省成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种刻蚀装置，用于刻蚀硅片，包括：刻蚀腔室，具有进气口和多个排气口；喷气头，设置在所述刻蚀腔室内并位于所述进气口下方；托盘装置，具有一托盘本体用于承载所述硅片，所述托盘本体位于所述刻蚀腔室内并位于所述喷气头下方，所述托盘本体上开有多个导孔；多个导柱，分别收容于所述托盘本体相应的导孔中，导柱托起所述硅片；驱动装置，驱动所述托盘本体在所述刻蚀腔室内上下运动以调整所述托盘本体与所述喷气头之间的距离。
【技术特征摘要】
1.一种刻蚀装置，用于刻蚀硅片，包括：刻蚀腔室，具有进气口和多个排气口；喷气头，设置在所述刻蚀腔室内并位于所述进气口下方；托盘装置，具有一托盘本体用于承载所述硅片，所述托盘本体位于所述刻蚀腔室内并位于所述喷气头下方，所述托盘本体上开有多个导孔；多个导柱，分别收容于所述托盘本体相应的导孔中，导柱托起所述硅片；驱动装置，驱动所述托盘本体在所述刻蚀腔室内上下运动以调整所述托盘本体与所述喷气头之间的距离；牺牲环，所述牺牲环安放在所述托盘本体上并环绕着所述硅片，所述牺牲环的刻蚀速率与所述硅片上的阻挡层的刻蚀速率相同或相近。2.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述刻蚀腔室内的底部开有多个定位凹槽，所述导柱的下端位于所述定位凹槽内。3.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述托盘本体的顶部开有多个收容槽，所述导孔分别与其对应的收容槽相通，所述导柱的顶部具有凸部，所述凸部置于所述收容槽内。4.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述导柱的下端固定在所述刻蚀腔室内的底部。5.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环为单层结构。6.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环的刻蚀速率是所述阻挡层的刻蚀速率的0.8倍至1.2倍。7.根据权利要求6所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环的刻蚀速率是所述阻挡层的刻蚀速率的0.9倍至1.1倍。8.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环为双层结构，所述牺牲环的底层由铝、不锈钢、铜之一或以上三者的合金构成，所述牺牲环的表层的刻蚀速率与所述硅片上的阻挡层的刻蚀速率相同或相近。9.根据权利要求8所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环表层的刻蚀速率是所述阻挡层的刻蚀速率的0.8倍至1.2倍。10.根据权利要求9所述的刻蚀装置，其特征在于：所述牺牲环表层的刻蚀速率是所述阻挡层的刻蚀速率的0.9...
【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，贾照伟，张怀东，杨青，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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