CN208433366U - 一种刻蚀设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种刻蚀设备，包括：石英管，反应气体在所述石英管中产生等离子体；聚四氟乙烯管，与所述石英管通过隔离阀连接；反应腔，与所述聚四氟乙烯管相连接，所述等离子体自所述石英管、隔离阀及聚四氟乙烯管通入所述反应腔中。通过位于石英管与聚四氟乙烯管之间的隔离阀，实现在更换石英管时，减少聚四氟乙烯管占用的空间，可减少破真空空间，从而减少破真空所需的时间，进而减少PM时间；同时可降低在破真空后，聚四氟乙烯管中的颗粒风险，避免将颗粒带进反应腔中，从而避免对待刻蚀晶圆造成缺陷，提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体加工设备领域，涉及一种刻蚀设备。
背景技术
刻蚀，是半导体制造工艺中的一种相当重要的步骤，是与光刻相联系的图形化(pattern)处理的一种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀，处理掉所需除去的部分。
刻蚀最简单最常用分类是：干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，湿法刻蚀的优点是：选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低，缺点是：钻刻严重、对图形的控制性较差、不能用于小的特征尺寸、会产生大量的化学废液；干法刻蚀的优点是：各向异性好、选择比高、可控性，灵活性，重复性好、细线条操作安全、易实现自动化、无化学废液、处理过程未引入污染、洁净度高，缺点是：成本高、设备复杂。
干法刻蚀主要形式有纯化学过程、纯物理过程、物理化学过程，常用的干法刻蚀包括等离子体刻蚀(PE)、反应离子刻蚀(RIE)及化学干法刻蚀(CDE)。
传统的CDE设备包括石英管、聚四氟乙烯管及反应腔，聚四氟乙烯管与反应腔之间通过隔离阀相连接。但由于石英管的污染、损坏，在更换石英管的时候，需要先将连接聚四氟乙烯管和反应腔的隔离阀关闭，将反应腔及聚四氟乙烯管隔绝开来，以减少破真空的空间，而减少破真空所需的时间。但是由于聚四氟乙烯管及石英管里面仍然有较大的空间，仍需较多的时间用以破真空，因此PM时间较长；而且在破真空后，聚四氟乙烯管会存在颗粒的风险，在后续进程中，会将聚四氟乙烯管里面的颗粒带进反应腔中，对待刻蚀晶圆造成污染、划伤、碎片等缺陷，降低产品质量。
基于以上所述，提供一种刻蚀设备，用以在更换石英管时，减少设备破真空所需的时间，从而减少PM时间；同时降低在破真空后，聚四氟乙烯管中的颗粒风险，避免将颗粒带进反应腔中，从而避免对待刻蚀晶圆造成的污染、划伤、碎片等缺陷，提高产品质量，已成为本领域亟待解决的问题。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种刻蚀设备，用于解决现有技术中CDE设备在更换石英管时，仍需较多的时间用以破真空，从而使得PM时间较长；而且在破真空后，聚四氟乙烯管会存在颗粒的风险，在后续进程中，会将聚四氟乙烯管里面的颗粒带进反应腔中，对待刻蚀晶圆造成污染、划伤、碎片等缺陷，降低产品质量的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种刻蚀设备，包括：
石英管，反应气体在所述石英管中产生等离子体；
聚四氟乙烯管，与所述石英管通过隔离阀连接；
反应腔，与所述聚四氟乙烯管相连接，所述等离子体自所述石英管、隔离阀及聚四氟乙烯管通入所述反应腔中。
优选地，所述刻蚀设备还包括微波等离子体反应器，为所述石英管提供微波。
优选地，所述微波等离子体反应器包括激励频率为2.45GHz的微波等离子体反应器。
优选地，所述聚四氟乙烯管与所述反应腔的连接处还包括所述隔离阀。
优选地，所述刻蚀设备还包括储气罐，用于储存所述反应气体，所述储气罐与所述石英管相连接。
优选地，所述储气罐包括氧气储气罐、氦气储气罐、氮气储气罐、四氟化碳储气罐、六氟乙烷储气罐、全氟丙烷储气罐、八氟环丁烷储气罐、六氟丁二烯储气罐、八氟环戊烯储气罐、三氟化氮储气罐及氩气储气罐所组成群组中的一种或两种以上。
优选地，所述隔离阀包括真空隔离阀。
优选地，所述反应腔还包括静电吸盘，用以吸附及承载晶圆。
优选地，所述刻蚀设备还包括真空泵，所述真空泵位于所述反应腔底部，用于移除所述反应腔内的产物。
优选地，所述产物包括所述等离子体及反应产生的聚合物。
优选地，所述真空泵包括分子泵。
如上所述，本实用新型的刻蚀设备，具有以下有益效果：通过位于石英管与聚四氟乙烯管之间的隔离阀，实现在更换石英管时，减少聚四氟乙烯管所占用的空间，可减少破真空空间，从而减少破真空所需的时间，进而减少PM时间；同时可降低在破真空后，聚四氟乙烯管中的颗粒风险，避免将颗粒带进反应腔中，从而避免对待刻蚀晶圆造成的污染、划伤、碎片等缺陷，提高产品质量。
附图说明
图1显示为本实用新型中刻蚀设备的结构示意图。
元件标号说明
100 石英管
200 聚四氟乙烯管
300 隔离阀
400 反应腔
500 微波等离子体反应器
600 储气罐
700 静电吸盘
800 晶圆
900 真空泵
110 反应气体的流动方向
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示，本实用新型提供一种刻蚀设备，包括：石英管100、聚四氟乙烯管200、隔离阀300、反应腔400。
具体的，所述石英管100与所述聚四氟乙烯管200之间通过所述隔离阀300相连接，所述聚四氟乙烯管200与所述反应腔400相连接，所述隔离阀300用以在更换所述石英管100时，关闭所述隔离阀300，减少所述刻蚀设备破真空所需的时间，从而减少PM时间；同时降低在破真空后，所述聚四氟乙烯管200中的颗粒风险，避免将颗粒带进所述反应腔400中，从而避免对待刻蚀晶圆800造成的污染、划伤、碎片等缺陷，提高产品质量。所述石英管100作为放电管，反应气体在所述石英管100中产生等离子体，所述等离子体自所述石英管100、隔离阀300及聚四氟乙烯管200通入所述反应腔400中，用于对位于所述反应腔400中的所述晶圆800进行刻蚀，图1中，显示有所述反应气体的流动方向110。本实施例中，采用耐腐蚀、耐高温的所述石英管100作为放电管，在另一实施例中，所述放电管也可采用其他材质的耐腐蚀、耐高温的材质，此处不作限制。
作为示例，所述刻蚀设备还包括微波等离子体反应器500，为所述石英管100提供微波，所述微波等离子体反应器500包括激励频率为2.45GHz的微波等离子体反应器。
具体的，通过所述微波等离子体反应器500，所述反应气体在所述石英管100中发生辉光放电，转变成为具有活性的所述等离子体，用于后续对所述晶圆800的刻蚀。所述微波等离子体反应器500的激励频率本领域技术人员可根据需要进行调节，此处不作限制。
作为示例，所述反应气体包括氧气、氦气、氮气、四氟化碳、六氟乙烷、全氟丙烷、八氟环丁烷、六氟丁二烯、八氟环戊烯、三氟化氮及氩气中的一种或两种以上。所述刻蚀设备还包括储气罐600，用于储存所述反应气体，所述储气罐600与所述石英管100相连接。本实施例中，采用四氟化碳作为所述反应气体，在另一实施例中，也可采用其它反应气体，所述反应气体的种类此处不作限制。
作为示例，所述储气罐600包括氧气储气罐、氦气储气罐、氮气储气罐、四氟化碳储气罐、六氟乙烷储气罐、全氟丙烷储气罐、八氟环丁烷储气罐、六氟丁二烯储气罐、八氟环戊烯储气罐、三氟化氮储气罐及氩气储气罐中的一种或两种以上。所述储气罐600还可包括温湿度控制器，用于显示、调节及控制所述储气罐600内的所述反应气体的温湿度。所述储气罐600的种类依据选用的所述反应气体进行选择，此处不作限制。本实施例中，由于选用四氟化碳作为所述反应气体，因此所述储气罐600包括所述四氟化碳储气罐。
具体的，CDE是利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应，从而实现刻蚀目的。本实施例中，所述反应气体选用四氟化碳，所述反应气体在进入所述反应腔400之前，所述反应气体先在所述微波等离子体反应器500提供的2.45GHz的微波的激励下，在所述石英管100中发生辉光放电产生所述等离子体，所述等离子体经处于开状态的所述隔离阀300进入所述聚四氟乙烯管200，而后由所述聚四氟乙烯管200进入所述反应腔400与待刻蚀的所述晶圆800发生化学反应，从而刻蚀所述晶圆800，完成对所述晶圆800的刻蚀。其中，由于所述等离子体是在所述石英管100中形成，因此无法避免因所述等离子体与所述石英管100大面积接触而造成对所述石英管100的污染问题，且当所述微波等离子体反应器500提供的所述微波功率过大时，所述石英管100往往会发生软化，造成所述等离子体对所述石英管100的刻蚀，尤其采用氦气作为所述反应气体时，所述石英管100被损耗的较为严重，需对所述石英管100进行更换。
作为示例，所述隔离阀300包括真空隔离阀。
具体的，所述石英管100与所述石英管100通过隔离阀300连接，所述隔离阀300用于对位于所述石英管100及位于所述聚四氟乙烯管200中的所述反应气体进行隔离，所述隔离阀300是一种强调两侧流体分离以及安全性较高的阀门。在对所述石英管100进行更换时，由于所述反应腔400处于真空状态，因此需通过所述隔离阀300对所述石英管100进行隔离，从而减少破真空所需的时间，减少PM时间，节约成本，提高效率。所述隔离阀300安装于所述石英管100与所述聚四氟乙烯管200之间，可进一步减少所述聚四氟乙烯管200破真空所需的时间，从而进一步减少PM时间，同时将所述隔离阀300安装于所述石英管100与所述聚四氟乙烯管200之间还可以避免在对所述石英管100进行更换时，杂质颗粒由所述聚四氟乙烯管200带进所述反应腔400中，从而避免对所述晶圆800造成污染、划伤、碎片等缺陷，提高后续制备的产品质量。本实施例中，所述隔离阀300选用流体阻力小、密封面受介质的侵蚀小、开闭较省力、介质流向不受限制、不扰流、不降低压力、形体简单、结构长度短、制造工艺性好及适用范围广的所述真空隔离阀，在另一实施例中，所述隔离阀300也可选用其它类型，此处不作限制。
作为示例，所述聚四氟乙烯管200与所述反应腔400的连接处还包括所述隔离阀。
具体的，由于所述等离子体经所述聚四氟乙烯管200进入所述反应腔400中，因此无法避免的会存在所述等离子体与所述聚四氟乙烯管200接触而造成对所述聚四氟乙烯管200的污染问题。因此在所述聚四氟乙烯管200与所述反应腔400的连接处还可设置所述隔离阀，可进一步控制在对所述聚四氟乙烯管200进行更换时，减少所述刻蚀设备破真空所需的时间，从而减少PM时间。本实施例中，未在所述聚四氟乙烯管200与所述反应腔400的连接处设置所述隔离阀，在另一是实例中，本领域技术人员可根据需要进行选择，此处不作限制。
作为示例，所述反应腔400还包括静电吸盘700，用以吸附及承载所述晶圆800。
具体的，所述静电吸盘700的上表面包含气孔，通过所述气孔完成对所述晶圆800的吸附及释放，减少所述晶圆800自所述静电吸盘700的上表面滑落造成碎片的风险，所述静电吸盘700上表面也可包含相连接的气槽，此处不作限制。
作为示例，所述刻蚀设备还包括真空泵900，所述真空泵900位于所述反应腔400底部，用于移除所述反应腔400内的产物，所述产物包括所述等离子体及反应产生的聚合物。
具体的，所述储气罐600为所述刻蚀设备提供所述反应气体，在刻蚀的制程过程中，所述反应气体通过所述微波等离子体反应器500产生所述等离子体后，所述等离子体进入所述反应腔400，与位于所述静电吸盘700上的待刻蚀的所述晶圆800发生化学反应，从而刻蚀所述晶圆800，同时在所述反应腔400中会形成反应产物，所述产物包括反应产生的聚合物、多余的所述等离子体等，其中，所述聚合物常常具有粘附性，会粘附在所述反应腔400的内壁上，所述聚合物剥落后会粘附在所述晶圆800的表面，造成所述晶圆800的表面不能刻蚀出所需形貌，影响后续制备的产品质量。因此需采用所述真空泵900将所述产物排出所述反应腔400，制备高质量的所述晶圆800。
作为示例，所述真空泵900包括分子泵，所述分子泵具有较高的抽速和压缩比，可将所述反应腔400内的所述产物更高效的移除，因此，本实施例中优选所述分子泵作为所述真空泵900，在另一实施例中，所述真空泵900也可选用其它类型，此处不作限制。
综上所述，本实用新型的刻蚀设备，通过位于石英管与聚四氟乙烯管之间的隔离阀，实现在更换石英管时，减少聚四氟乙烯管占用的空间，可减少刻蚀设备破真空空间，从而减少刻蚀设备破真空所需的时间，进而减少PM时间；同时可降低在破真空后，聚四氟乙烯管中的颗粒风险，避免将颗粒带进反应腔中，从而避免对待刻蚀晶圆造成污染、划伤、碎片等缺陷，提高产品质量。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种刻蚀设备，其特征在于，包括：
石英管，反应气体在所述石英管中产生等离子体；
聚四氟乙烯管，与所述石英管通过隔离阀连接；
反应腔，与所述聚四氟乙烯管相连接，所述等离子体自所述石英管、隔离阀及聚四氟乙烯管通入所述反应腔中。
2.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述刻蚀设备还包括微波等离子体反应器，为所述石英管提供微波。
3.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述聚四氟乙烯管与所述反应腔的连接处还包括所述隔离阀。
4.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述刻蚀设备还包括储气罐，用于储存所述反应气体，所述储气罐与所述石英管相连接。
5.根据权利要求4所述的刻蚀设备，其特征在于：所述储气罐包括氧气储气罐、氦气储气罐、氮气储气罐、四氟化碳储气罐、六氟乙烷储气罐、全氟丙烷储气罐、八氟环丁烷储气罐、六氟丁二烯储气罐、八氟环戊烯储气罐、三氟化氮储气罐及氩气储气罐所组成群组中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述隔离阀包括真空隔离阀。
7.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述反应腔还包括静电吸盘，用以吸附及承载晶圆。
8.根据权利要求1所述的刻蚀设备，其特征在于：所述刻蚀设备还包括真空泵，所述真空泵位于所述反应腔底部，用于移除所述反应腔内的产物。
9.根据权利要求8所述的刻蚀设备，其特征在于：所述产物包括所述等离子体及反应产生的聚合物。
10.根据权利要求8所述的刻蚀设备，其特征在于：所述真空泵包括分子泵。
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