CN101922611B - 气体输送装置以及干法刻蚀装置 - Google Patents
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Abstract
一种气体输送装置，包括：多个连接管，所述多个连接管为在一个平面内相互嵌套的封闭环路，每个连接管都设置有多个气体喷嘴；以及多个供气管路，所述多个供气管路各自连接至不同的连接管，所述连接管的相邻连接管之间通过隔离阀相互连接，所述隔离阀用于控制相邻连接管之间的通断状态。本发明进一步提供了一种干法刻蚀装置。本发明的优点在于，可以采用隔离阀调节气体的输出位置，因此能够调节通过不同的供气管路通入反应室的多种气体的分界位置，从而更好的提高刻蚀工艺的一致性。
Description
【技术领域】
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及气体输送装置以及干法刻蚀装置。
【背景技术】
集成电路制造领域中，干法刻蚀是一种常见的刻蚀工艺。干法刻蚀是将特定的刻蚀气体通入至于反应室中的样品表面，在特定的条件下，气体同样品表面的物质发生化学反应，从而达到刻蚀的目的。
刻蚀所用的气体采用专门的气体输送装置输送至反应室中。为了保证刻蚀所用的气体可以在晶圆表面形成均匀稳定的气流，以保证刻蚀厚度和线宽的均匀性，刻蚀气体通常被分为不同的气路，通过反应室上方的气体喷嘴进入反应室。常见的输送方法是将刻蚀气体分为内层气体和外层气体。内层气体的喷嘴主要分布在晶圆中心部位的上方，而外层气体的喷嘴主要分布在晶圆外圈部位的上方。内外两层气体的流量和成分根据实际刻蚀的要求而略有不同，外层气体主要用于补充内层气体经过晶圆中心区域而使刻蚀有效成分的浓度降低，从而保证在晶圆表面可以形成稳定的气流。
附图1所示是现有技术中的一种气体输送装置10的俯视图，附图2是对应的仰视图，附图3是附图1与附图2沿着A-A方向的剖视图。参考附图1至附图3，所述气体输送装置10包括内层供气管路110与外层供气管路120。所述气体输送装置10还包括多个连接管，此处以连接管131～136表示。所述连接管131～136为多个同心排布的圆环，并且分为内层连接管131～134和外层连接管135与136。内层连接管131～134通过多个串接管151彼此串接，且每个内层连接管在靠近反应室一侧都设置有多个气体喷嘴140。内层供气管路110连接至内层连接管131(也可以是其他任意一个内层连接管)，进而与所有的内层连接管连通，内层气体通过内层供气管路110进入至内层连接管131～134并进一步通过设置于内层连接管上的多个喷嘴140进入反应室。
外层连接管135与136以及外层供气管路120之间同样有类似的设置，通过串接管152串接。内层连接管131～134与外层连接管135和136之间彼此互不连通。
所述气体输送装置10置于反应室的上极板上方，在上极板与气体输送装置10中多个喷嘴140位置相对应的位置上也开有空洞，以使气体可以流入反应室中。
随着晶圆尺寸的不断扩大以及线宽的不断降低，对同一晶圆上的工艺均匀性要求越来越高。附图4所示是采用现有技术所述气体输送装置10对直径300mm晶圆进行刻蚀后，刻蚀线宽分布的测试结果，横坐标是测试位置与晶圆中心的距离，纵坐标是线宽。从图中可以看出，刻蚀的线宽分布很不均匀，采用现有技术中的气体输送装置进行刻蚀气体的供给，晶圆的边缘与中心的工艺偏差已经无法满足要求。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种气体输送装置以及干法刻蚀装置，能够提高晶圆表边缘与中心区域的工艺偏差程度，改善刻蚀线宽的均匀性。
为了解决上述问题，本发明提供了一种气体输送装置，包括：多个连接管，所述多个连接管为在一个平面内相互嵌套的封闭环路，每个连接管都设置有多个气体喷嘴；以及多个供气管路，所述多个供气管路各自连接至不同的连接管，所述连接管的相邻连接管之间通过隔离阀相互连接，所述隔离阀用于控制相邻连接管之间的通断状态。
作为可选的技术方案，所述供气管路的数目为两个。
作为可选的技术方案，所述多个供气管路中包括一连接至最内层连接管的供气管路以及一连接至最外层连接管的供气管路。
作为可选的技术方案，所述连接管为圆环或者多边形
作为可选的技术方案，所述相互嵌套设置的多个连接管是一组半径互不相同的同心圆。
本发明进一步提供了一种干法刻蚀装置，包括：反应室，用于放置晶圆进行干法刻蚀操作；上电极板与下电极板，所述上电极板与下电极板相对设置于反应室中；以及多个连接管，所述多个连接管为在一个平面内相互嵌套的封闭环路，每个连接管在靠近上极板一侧设置有多个气体喷嘴，上电极板在与喷嘴对应的位置设置有通孔；所述气体输送装置还包括多个供气管路，所述多个供气管路各自连接至不同的连接管；所述连接管的相邻连接管之间通过隔离阀相互连接，所述隔离阀用于控制相邻连接管之间的通断状态。
作为可选的技术方案，所述供气管路的数目为两个。
作为可选的技术方案，所述多个供气管路中包括一连接至最内层连接管的供气管路以及一连接至最外层连接管的供气管路。
作为可选的技术方案，所述连接管为圆环或者多边形
作为可选的技术方案，所述相互嵌套设置的多个连接管是一组半径互不相同的同心圆。
本发明的优点在于，可以采用隔离阀调节气体的输出位置，因此能够调节通过不同的供气管路通入反应室的多种气体的分界位置，从而更好的提高刻蚀工艺的一致性。
【附图说明】
附图1至附图3是本发明现有技术中一种气体输送装置的结构示意图；
附图4是采用现有技术中所述气体输送装置对直径300mm晶圆进行刻蚀后，刻蚀线宽的分布测试结果；
附图5与附图6是本发明所述气体输送装置具体实施方式的结构示意图；
附图7是本发明所述干法刻蚀装置具体实施方式的结构示意图；
附图8是采用本发明所述具体实施方式所提供的干法刻蚀装置对直径300mm晶圆进行刻蚀后，刻蚀线宽分布的测试结果。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的气体输送装置以及干法刻蚀装置的具体实施方式做详细说明。
首先结合附图给出本发明所述气体输送装置的结构示意图，附图5所示是本具体实施方式所述气体输送装置的俯视图，附图6是附图5沿着A-A方向的剖面图。附图5所示结构的仰视图与附图3并无大异，故而省略。
参考附图5与附图6，本具体实施方式所述的气体输送装置20包括多个连接管，此处以231～236表示，在其他的具体实施方式中，也可以布置其他数目的连接管。所述多个连接管231～236为在一个平面内相互嵌套的圆环，每个连接管231～236都设置有多个气体喷嘴240。所述连接管231～236的形状也可以是多边形或者其他形状的封闭环路。
继续参考附图5与附图6，所述气体输送装置20还包括多个供气管路，多个供气管路各自连接至不同的连接管。本具体实施方式中为一连接至最内层连接管231的内层供气管路210以及一连接至最外层连接管236的外层供气管路220。在其他的具体实施方式中，也可以采用三个或者更多的供气管路，每个供气管路分别连接到不同的连接管上，即每个连接管至多连接一个供气管路。例如还可以有一个连接至连接管233的供气管路。
继续参考附图5与附图6，本具体实施方式中，所述多个相互嵌套的连接管231～236由内向外依次通过多个隔离阀250相互串接。本具体实施方式中，相邻的两个连接管之间通过两个隔离阀相互串接，在其他的具体实施方式中，也可以通过一个或者更多的隔离阀相互连接。当两个相邻连接管之间设置的隔离阀处于开启状态的情况下，则被该隔离阀连接的两个连接管之间即处于连通状态，反之当连接两个相邻连接管的所有隔离阀处于关闭状态的情况下，所述的两个连接管即处于隔断的状态。在相邻连接管之间设立隔离阀的作用在于可以根据需要控制相邻连接管之间的通断状态。
本具体实施方式所述的气体输送装置20在实际使用时，内层供气管路210与外层供气管路220均有气体通入，并进而进入与其相连通的连接管中，并通过连接管上的喷嘴240输送至反应室。所通入的气体包括刻蚀气体和辅助气体等，气体的种类和成分比例可以根据实际情况进行调整。并且为了保证刻蚀的均匀性，内层供气管路210与外层供气管路220中的气体成分和流量并不相同。进一步的，由于采用了本具体实施方式所述的气体输送装置20，因此可以通过隔离阀250调整连接管232～235与内层供气管路210或者外层供气管路220相连接。
接下来结合附图给出本发明所述干法刻蚀装置的具体实施方式。
附图7所示是本具体实施方式所述干法刻蚀装置30的剖面结构示意图，该装置采用前一个具体实施方式所述的气体输送装置20(图中虚线框所包括的部分)，还包括反应室310、上电极320和下电极330。上电极320和下电极330相对设置于反应室310中。气体输送装置20固定于上电极板320远离下电极板330一侧的表面上，上电极320板在与气体输送装置20的喷嘴240所对应的位置亦设置有通孔。刻蚀气体通过气体输送装置20以及上极板320上的通孔进入干法刻蚀装置中。通过调节隔离阀250，可以控制气体的分布状态，从而提高刻蚀的均匀性。
附图8所示是采用所述干法刻蚀装置30对直径300mm晶圆进行刻蚀后，刻蚀线宽的分布测试结果，横坐标是与晶圆中心的距离，纵坐标是线宽。对比附图8与附图4的结果可以看出，刻蚀的线宽分布的均匀性得到了提高，采用该装置进行刻蚀，晶圆的边缘与中心的工艺偏差大为降低。
从上面的叙述可以看出，与现有技术相比，以上气体输送装置以及干法刻蚀装置具体实施方式的优点在于不仅可以将通入的气体分为外层气体和内层气体分别输出，并且还可以通过调解隔离阀的状态调节每个连接管以及喷嘴是用于输送内层气体还是外层气体，从而可以调节通入反应室的两种气体的分界位置。在其他的具体实施方式中，也可以采用更多的供气管路，从而获得使气体从中心向外的分布具有更多的梯度，并且可以采用隔离阀调节气体的输出位置，更好的提高刻蚀工艺的一致性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种气体输送装置，包括：
多个连接管，所述多个连接管为在一个平面内相互嵌套的封闭环路，每个连接管都设置有多个气体喷嘴；以及
多个供气管路，所述多个供气管路各自连接至不同的连接管，其特征在于：所述连接管的所有相邻连接管之间都通过隔离阀相互连接，所述隔离阀用于控制相邻连接管之间的通断状态。
2.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述供气管路的数目为两个。
3.根据权利要求1或2所述的气体输送装置，其特征在于，所述多个供气管路中包括一连接至最内层连接管的供气管路以及一连接至最外层连接管的供气管路。
4.根据权利要求1或2所述的气体输送装置，其特征在于，所述连接管为圆环或者多边形。
5.根据权利要求4所述的气体输送装置，其特征在于，所述相互嵌套设置的多个连接管是一组半径互不相同的同心圆。
6.一种干法刻蚀装置，包括：
反应室，用于放置晶圆进行干法刻蚀操作；
上电极板与下电极板，所述上电极板与下电极板相对设置于反应室中；以及
气体输送装置，所述气体输送装置固定于上电极板远离下电极板一侧的表面上，包括多个连接管，所述多个连接管为在一个平面内相互嵌套的封闭环路，每个连接管在靠近上极板一侧设置有多个气体喷嘴，上电极板在与喷嘴对应的位置设置有通孔；所述气体输送装置还包括多个供气管路，所述多个供气管路各自连接至不同的连接管；
其特征在于，所述连接管的所有相邻连接管之间都通过隔离阀相互连接，所述隔离阀用于控制相邻连接管之间的通断状态。
7.根据权利要求6所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述供气管路的数目为两个。
8.根据权利要求6或7所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述多个供气管路中包括一连接至最内层连接管的供气管路以及一连接至最外层连接管的供气管路。
9.根据权利要求6或7所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述连接管为圆环或者多边形。
10.根据权利要求9所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述相互嵌套设置的多个连接管是一组半径互不相同的同心圆。
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