可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备及半导体产品制造系统的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备及半导体产品制造系统。


背景技术：

2.半导体刻蚀是利用化学或物理方法有选择地从晶圆表面去除不需要的材料的过程，是半导体制造工艺中及其重要的一个环节。目前的刻蚀工艺基本都是通过射频电源对刻蚀腔室内的刻蚀线圈进行通电，使刻蚀线圈产生电流，进一步通过电流大小来控制刻蚀线圈下方的离子浓度，进而实现刻蚀速率的控制。
3.虽然现有技术中可以对刻蚀速率进行控制，但是整体控制，无法针对某个区域进行调整。由于待刻蚀的晶圆表面各处均匀性不同，若各处的刻蚀速率是相同的，这样会导致在刻蚀过程中部分刻蚀区域出现刻蚀不干净或刻蚀过度的现象；同时由于晶圆表面图形的面积不同会造成被刻蚀速率不同，图形密集的刻蚀区域对应的被刻蚀速率会变慢，反之图形稀疏的刻蚀区域对应的被刻蚀速率会变快，这种情况称之为微负载效应，若各处的刻蚀速率是相同的，这样在刻蚀时会出现图形密集的刻蚀区域刻蚀得少，儿图形稀疏的刻蚀区域刻蚀得多，这种刻蚀不均匀性的缺陷，会直接影响后续制备的导电线路的高度和线宽，最终影响半导体产品的加工质量。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供一种可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备及半导体产品制造系统。
5.第一方面，在一个实施例中，本实用新型提供一种可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备，包括刻蚀腔室，设置在刻蚀腔室内的基础刻蚀线圈，以及与基础刻蚀线圈连接的射频电源；还包括：
6.设置在刻蚀腔室内并与射频电源连接的若干个辅助刻蚀线圈，每个辅助刻蚀线圈的尺寸小于基础刻蚀线圈；
7.每个辅助刻蚀线圈用于使对应区域中的离子浓度发生变化，以调整对应区域下方晶圆的刻蚀速率。
8.在一个实施例中，辅助刻蚀线圈设有多个。
9.在一个实施例中，基础刻蚀线圈的垂直投影覆盖若干个辅助刻蚀线圈的垂直投影。
10.在一个实施例中，每个辅助刻蚀线圈串联有可调元件；
11.每个可调元件用于调节对应辅助刻蚀线圈中的电流大小。
12.在一个实施例中，可调元件包括可调电容，每个可调电容都分别与射频电源连接。
13.在一个实施例中，上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备还包括移动装置，每个辅助刻蚀线圈都分别设置在移动装置上，每个辅助刻蚀线圈在移动装置的驱动下进行运
动。
14.在一个实施例中，移动装置包括分别与每个辅助刻蚀线圈对应的若干个移动单元；
15.每个移动单元用于带动对应辅助刻蚀线圈进行水平运动和/或垂直运动。
16.在一个实施例中，上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备还包括用于设置在刻蚀腔室内并位于基础刻蚀线圈和辅助刻蚀线圈下方的固定装置；
17.固定装置用于对放置在其上的晶圆进行固定，以便于刻蚀。
18.在一个实施例中，固定装置包括静电吸盘。
19.第二方面，在一个实施例中，本实用新型提供一种半导体器件制造系统，包括上述任一个实施例中的可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备。
20.通过上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备及半导体产品制造系统，在基础刻蚀线圈的基础上增加小尺寸的辅助刻蚀线圈，在进行刻蚀时，基础刻蚀线圈和辅助刻蚀线圈叠加作用，使得辅助刻蚀线圈下方的对应区域中的离子浓度增大，从而提高对应区域下方晶圆的刻蚀速率，实现了分区域进行刻蚀速率调整的目的，避免出现刻蚀不干净或刻蚀过度的现象，也规避了因微负载效应带来的缺陷，提高了刻蚀均匀性，保证了后续制备的导电线路的高度和线宽，最终保证了半导体产品的加工质量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.其中：
23.图1为本实用新型一个实施例中可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备的结构示意图；
24.图2为本实用新型一个实施例中辅助刻蚀线圈运动后的结构示意图。
25.上述附图中：1、刻蚀腔室；2、基础刻蚀线圈；3、辅助刻蚀线圈；4、晶圆；5、固定装置。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.第一方面，如图1所示，在一个实施例中，本实用新型提供一种可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备，包括刻蚀腔室1，设置在刻蚀腔室1内的基础刻蚀线圈2，以及与基础刻蚀
线圈连接2的射频电源(图未视)；还包括：
29.设置在刻蚀腔室1内并与射频电源连接的若干个辅助刻蚀线圈3，每个辅助刻蚀线圈3的尺寸小于基础刻蚀线圈2；
30.每个辅助刻蚀线圈用于使对应区域中的离子浓度发生变化，以调整对应区域下方晶圆4的刻蚀速率。
31.其中，基础刻蚀线圈2和辅助刻蚀线圈都用于在射频电源的供电下，产生电流，从而基于刻蚀腔室1中的气体产生用于刻蚀的离子(离子在电场的作用下，对晶圆4进行轰击，实现刻蚀)，产生的电流越大，对应的离子浓度越大，刻蚀速率越快。基础刻蚀线圈2基本覆盖整个刻蚀区域，而辅助刻蚀线圈3覆盖整个刻蚀区域中的一小块刻蚀区域，在辅助刻蚀线圈3覆盖的刻蚀区域中，由于基础刻蚀线圈2和辅助刻蚀线圈3叠加作用，使得辅助刻蚀线圈3覆盖的刻蚀区域中能够产生相对其他区域较大的离子浓度，从而使该小块刻蚀区域的刻蚀速率大于其他刻蚀区域。
32.其中，需要注意的是，由于辅助刻蚀线圈3是用于调整某个区域的刻蚀速率，因此其尺寸必然需要小于基础刻蚀线圈2，以实现差异化；具体的，辅助刻蚀线圈3可以设置在晶圆4表面凸起处或者图形密集处。
33.通过上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备，在基础刻蚀线圈2的基础上增加小尺寸的辅助刻蚀线圈3，在进行刻蚀时，基础刻蚀线圈2和辅助刻蚀线圈3叠加作用，使得辅助刻蚀线圈3下方的对应区域中的离子浓度增大，从而提高对应区域下方晶圆4的刻蚀速率，实现了分区域进行刻蚀速率调整的目的，避免出现刻蚀不干净或刻蚀过度的现象，也规避了因微负载效应带来的缺陷，提高了刻蚀均匀性，保证了后续制备的导电线路的高度和线宽，最终保证了半导体产品的加工质量。
34.如图1所示，在一个实施例中，辅助刻蚀线圈3设有多个。
35.其中，在对晶圆进行刻蚀时，可能有多处需要进行差异化刻蚀，因此设置多个辅助刻蚀线圈3更加符合实际应用场景。
36.如图1所示，在一个实施例中，辅助刻蚀线圈3设有5个。
37.其中，通过设置5个辅助刻蚀线圈3基本能够满足所有区域性刻蚀速率控制的情况。
38.如图1所示，在一个实施例中，基础刻蚀线圈2的垂直投影覆盖若干个辅助刻蚀线圈3的垂直投影。
39.其中，基础刻蚀线圈2用于覆盖整个刻蚀区域，辅助刻蚀线圈3用于在其中进行局部调整，因此尽量将基础刻蚀线圈2设置得足够大，而对应的辅助刻蚀线圈3都尽量设置在基础刻蚀线圈2对应的区域内，如此保证有更好的调整效果。
40.在一个实施例中，每个辅助刻蚀线圈串联有可调元件；
41.每个可调元件用于调节对应辅助刻蚀线圈中的电流大小。
42.其中，可调元件包括可调电阻、可调电容等电子元件，主要用于在射频电源不变的情况下进行电流调节。
43.通过可调元件能够使辅助刻蚀线圈对于刻蚀速率的调整能力更一步的具有调节性，提高了刻蚀速率调整的灵活性。
44.在一个实施例中，可调元件包括可调电容，每个可调电容都分别与射频电源连接。
45.其中，射频电源为可调电容进行充电，充电完成后断开射频电源和可调电容之间的线路；当需要进行刻蚀时连通辅助刻蚀线圈和射频电源之间的线路，可调电容通过辅助刻蚀线圈进行放电，辅助刻蚀线圈产生对应的电流。而可调电容能够改变其电容大小，从而改变放电时产生的电流大小，从而起到调节作用。
46.在一个实施例中，上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备还包括移动装置，每个辅助刻蚀线圈都分别设置在移动装置上，每个辅助刻蚀线圈在移动装置的驱动下进行运动。
47.其中，移动装置能够带动辅助刻蚀线圈进行运动，从而改变调整区域，进而能够基于少量辅助刻蚀线圈来满足多种调整情况的需求。
48.在一个实施例中，移动装置包括分别与每个辅助刻蚀线圈对应的若干个移动单元；
49.每个移动单元用于带动对应辅助刻蚀线圈进行水平运动和/或垂直运动。
50.其中，移动单元可以是三轴移动机构，从而能够同时实现水平和垂直上的运动。
51.其中，采用若干个对应的移动单元，使得每个辅助刻蚀线圈都具备独立的移动能力，极大提高了调整的灵活性。
52.其中，如图1和图2所示，示出了一种水平运动的情况，位于中间、右边和下边的三个辅助刻蚀线圈3通过水平运动进行靠拢，则位于该三个辅助刻蚀线圈3下方的刻蚀区域中的离子浓度增大，对应的刻蚀速率增大。同样的，移动单元还可以使对应的辅助刻蚀线圈3进行垂直运动，比如当移动单元带动辅助刻蚀线圈3垂直向下运动时，其靠近晶圆4的距离变小，则对应的离子浓度增大，对应的刻蚀速率增大。
53.如图1所示，在一个实施例中，上述可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备还包括用于设置在刻蚀腔室1内并位于基础刻蚀线圈2和辅助刻蚀线圈3下方的固定装置5；
54.固定装置5用于对放置在其上的晶圆4进行固定，以便于刻蚀。
55.其中，若不对晶圆4进行固定，则在刻蚀过程中晶圆4会发生位移，从而产生刻蚀误差，而固定装置5就是用于避免晶圆4发生位移。
56.在一个实施例中，固定装置包括静电吸盘。
57.其中，静电吸盘具有良好的吸附性能，并且也不会对晶圆造成损伤。
58.第二方面，在一个实施例中，本实用新型提供一种半导体器件制造系统，包括上述任一个实施例中的可区域性控制刻蚀速率的刻蚀设备。
59.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
60.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。