CN101281859A - 蚀刻反应系统 - Google Patents
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Abstract
一种蚀刻反应系统，包括一蚀刻反应室、一气体输送管、一上射频电极、一下射频电极、一抽气泵、一底座、一集中环及一挡块。蚀刻反应室具有一排气口。气体输送管连接于蚀刻反应室，用以将蚀刻工艺气体输入至蚀刻反应室之中。上射频电极设置于蚀刻反应室之上。下射频电极设置于蚀刻反应室之下。蚀刻工艺气体通过上射频电极及下射频电极的运作而转化成等离子体。抽气泵连接于排气口。底座设置于蚀刻反应室之中。集中环设置于底座之上，用以容置一晶片。挡块设置于集中环之上，并且对应于排气口，用以使流经晶片的表面的等离子体均匀分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种蚀刻反应系统，特别涉及一种可提高晶片蚀刻均匀度的蚀刻反应系统。
背景技术
一般来说，已进行过微影工艺的晶片会在一蚀刻反应室内被施以等离子蚀刻处理，以在其上产生多晶硅线(poly line)。
请参阅图1，一已知的蚀刻反应系统1主要包括一蚀刻反应室10、一上射频电极(top RF electrode)20、一石英盘(quartz disk)30、一下射频电极(bottom RF electrode)40、一底座50、一气体输送管60、一抽气泵70及一集中环(focus ring)80。
上射频电极20及石英盘30都是设置于蚀刻反应室10之上，并且上射频电极20是设置于石英盘30之上。在此，石英盘30主要是用来确保蚀刻反应室10的密闭。
底座50设置于蚀刻反应室10之中，底座50的内部具有一气体通道51。在此，气体通道51是从底座50的内部延伸至位于蚀刻反应室10中的底座50的外部。
下射频电极40设置于蚀刻反应室10及底座50之下，并且下射频电极40与上射频电极20相对。
气体输送管60从蚀刻反应室10的外部连接于底座50的气体通道51，气体输送管60可用来将蚀刻工艺气体输入至蚀刻反应室10之中。
抽气泵70设置于蚀刻反应室10之外，并且抽气泵70连接于蚀刻反应室10的一排气口11。集中环80则是设置于底座50之上。
接下来说明以蚀刻反应系统1进行晶片表面蚀刻处理的运作方式。
首先，仍如图1所示，将已进行过微影工艺的一晶片W放置于集中环80之中，也就是，将表面成形有光阻的一晶片W放置于集中环80之中。然后，蚀刻工艺气体会经由气体输送管60输送至底座50的气体通道51之中，进而再经由气体通道51从底座50上均匀输送至蚀刻反应室10之中。此时，上射频电极20及下射频电极40就会运作，以在蚀刻反应室10中产生电容效应。在此，蚀刻反应室10中的蚀刻工艺气体会因电化学反应而产生解离，因而形成等离子体。接着，等离子体即可将晶片W上未经光阻覆盖的区域腐蚀掉，并因而在晶片W上产生多晶硅线。在另一方面，等离子体连同被腐蚀物质可经由排气口11而被抽气泵70抽送至蚀刻反应室10或蚀刻反应系统1之外。
然而，上述以蚀刻反应系统1来进行晶片表面蚀刻处理会具有一缺点。首先，虽然集中环80可具有将等离子体集中在晶片W上的效果，但受到抽气泵70的强力抽气影响，晶片W表面上仍会产生等离子体流场或等离子体密度分布不均匀的现象。也就是说，靠近排气口11处的晶片W表面上的等离子体流速或密度会偏高，而远离排气口11处的晶片W表面上的等离子体流速或密度会偏低。更详细的来说，等离子体流速或密度偏高处会发生过度蚀刻的现象，而等离子体流速或密度偏低处会发生蚀刻不足的现象。因此，在经过上述的表面蚀刻处理后，晶片W上的多晶硅线的关键尺寸(criticaldimension，也就是多晶硅线的线宽)会产生极大的差异。举例来说，位于晶片W的边缘处(靠近排气口11处)及中心处的多晶硅线的关键尺寸差异可以大到9nm。如上所述，在将经过蚀刻处理后的晶片W切割成多个芯片后，各个芯片间会因其上的多晶硅线的关键尺寸差异过大而产生明显不同的电特性或电能力，而此也代表芯片可靠度不足的问题。
有鉴于此，本发明的目的是要提供一种蚀刻反应系统，其可改善等离子体流场或密度不均匀的问题，以有效降低多晶硅线的关键尺寸差异。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种能够使等离子体流场或密度更为均匀的蚀刻反应系统。
本发明基本上采用如下所详述的特征。也就是说，本发明包括：一蚀刻反应室，具有一排气口；一气体输送管，连接于该蚀刻反应室，用以将蚀刻工艺气体输入至该蚀刻反应室之中；一上射频电极，设置于该蚀刻反应室之上；一下射频电极，设置于该蚀刻反应室之下，并且与该上射频电极相对，其中，该蚀刻工艺气体通过该上射频电极及该下射频电极的运作而转化成等离子体；一抽气泵，连接于该排气口，用以将所述等离子体抽离该蚀刻反应室；一底座，设置于该蚀刻反应室之中；一集中环，设置于该底座之上，用以容置一晶片，其中，所述等离子体蚀刻该晶片；以及一挡块，设置于该集中环之上，并且对应于该排气口，用以使流经该晶片的所述等离子体均匀分布。
同时，根据本发明的蚀刻反应系统，该挡块具有一连接部及一平面部，该连接部连接于该集中环，以及该平面部与该连接部相对。
又在本发明中，该挡块具有一连接部及一弧形部，该连接部连接于该集中环，以及该弧形部与该连接部相对。
又在本发明中，该挡块的高度介于3mm与8mm之间。
又在本发明中，该挡块由金属所制成。
又在本发明中，该挡块由陶瓷所制成。
又在本发明中，该底座具有一气体通道，以及该气体通道连通该气体输送管及该蚀刻反应室。
又在本发明中，还包括一石英盘，设置于该蚀刻反应室与该上射频电极之间。
采用本发明，可以使流经整个晶片表面上的等离子体流场或密度分布能更为均匀，进而使得蚀刻运作能更为均匀。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
附图说明
图1显示一已知的蚀刻反应系统的部分侧视及剖面示意图；
图2显示本发明的蚀刻反应系统的部分侧视及剖面示意图；
图3显示本发明的挡块与集中环的一种组合结构示意图；
图4显示本发明的挡块与集中环的另一种组合结构示意图；
图5显示本发明的挡块与集中环的再一种组合结构示意图；以及
图6显示本发明的挡块与集中环的又一种组合结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1、100蚀刻反应系统 10、110蚀刻反应室
11、111排气口 20、130上射频电极
30、150石英盘 40、140下射频电极
50、170底座 51、171气体通道
60、120气体输送管 70、160抽气泵
80、180集中环 190挡块
191连接部 192平面部
192’弧形部 W晶片
具体实施方式
现配合附图说明本发明的较佳实施例。
请参阅图2，本实施例的蚀刻反应系统100主要包括一蚀刻反应室110、一气体输送管120、一上射频电极130、一下射频电极140、一石英盘150、一抽气泵160、一底座170、一集中环180及一挡块190。
蚀刻反应室110具有一排气口111。抽气泵160位于蚀刻反应室110的外部，并且抽气泵160连接于排气口111。
气体输送管120连接于蚀刻反应室110，其可用来将蚀刻工艺气体输入至蚀刻反应室110之中。
上射频电极130设置于蚀刻反应室110之上。在此，石英盘150设置于蚀刻反应室110与上射频电极130之间，其主要是用来确保蚀刻反应室110的密闭。
下射频电极140设置于蚀刻反应室110之下，并且下射频电极140与上射频电极130相对。
底座170设置于蚀刻反应室110之中，并且底座170具有一气体通道171。值得注意的是，气体通道171同时连通于气体输送管120及蚀刻反应室110的内部。也就是说，由气体输送管120所输送的蚀刻工艺气体会经由底座170的气体通道171而输入至蚀刻反应室110之中。
集中环180设置于底座170之上，其用来容置已经由微影工艺处理过的一晶片W。
挡块190设置于集中环180之上，并且挡块190对应于蚀刻反应室110的排气口111。也就是说，挡块190除了设置于集中环180之上外，其设置位置靠近或邻接于排气口111的所在位置。此外，挡块190与集中环180的结构或结合方式可如图3或图4所示。在图3中，挡块190具有一连接部191及一平面部192，连接部191连接于集中环180，以及平面部192与连接部191相对。在图4中，挡块190具有一连接部191及一弧形部192’，连接部191连接于集中环180，以及弧形部192’与连接部191相对。另外，在本实施例中，挡块190的高度可以介于3mm与8mm之间，并且挡块190可由金属或陶瓷等耐腐蚀材料所制成。
接下来说明以蚀刻反应系统100进行晶片表面蚀刻处理的运作方式。
仍如图2所示，在将表面成形有光阻(图未示)的晶片W放置于集中环180之中后，蚀刻工艺气体会经由气体输送管120及底座170的气体通道171均匀地输送至蚀刻反应室110之中。此时，上射频电极130及下射频电极140就会运作，以在蚀刻反应室110中产生电容效应。在此，蚀刻反应室110中的蚀刻工艺气体会因电化学反应而产生解离，因而形成等离子体。接着，等离子体就可以将晶片W上未经光阻覆盖的区域腐蚀掉，并因而在晶片W上产生多晶硅线。在另一方面，含有被腐蚀物质的等离子体可经由排气口111而被抽气泵160抽出至蚀刻反应室110或蚀刻反应系统100之外。
如上所述，由于挡块190对应于蚀刻反应室110的排气口111(也就是，挡块190的设置位置是靠近或邻接于排气口111的所在位置)，故挡块190可降低靠近排气口111处的晶片W表面上的等离子体流速，因而可使得整个晶片W表面上的等离子体流场或密度分布能较为均匀。也就是说，在抽气泵160对蚀刻反应室110内部进行强力抽气的情形下，晶片W表面上的等离子体流场或密度会因挡块190的阻挡而较为均匀，如此一来，晶片W表面上的过度蚀刻及蚀刻不足现象即可大幅减少或甚至被避免。因此，在经过上述的表面蚀刻处理后，晶片W上的多晶硅线的关键尺寸差异即可大幅降低(例如，多晶硅线的关键尺寸差异可以降低到6nm之内)。换句话说，位于晶片W的边缘处(或靠近排气口111处)及中心处的多晶硅线的关键尺寸差异可以大幅降低。如上所述，在将经过表面蚀刻处理后的晶片W切割成多个芯片后，各个芯片间便不会因其上的多晶硅线的关键尺寸差异过大而产生不同的电特性或电能力，因而可提高芯片制作的均一性及可靠度。
此外，虽然上述的晶片表面蚀刻处理是以具有一排气口111及一挡块190的蚀刻反应系统100来做说明，但其并不局限于此。更具体而言，当蚀刻反应系统的蚀刻反应室具有多个排气口时，多个挡块190可相对应地设置于集中环180之上，并且多个挡块190可彼此间隔，如图5及图6所示。同样地，多个挡块190分别对应于多个排气口(也就是，多个挡块190的设置位置是分别靠近或邻接于多个排气口的所在位置)，以同样用来降低靠近各排气口处的晶片表面上的等离子体流速，因而可使得整个晶片表面上的等离子体流场或密度分布能较为均匀。
同样地，在图5中，每一个挡块190具有一连接部191及一平面部192，连接部191连接于集中环180，以及平面部192与连接部191相对。在图6中，每一个挡块190具有一连接部191及一弧形部192’，连接部191连接于集中环180，以及弧形部192’与连接部191相对。
此外，根据以上所述，多个挡块190的高度可以相同或不相同，而此可根据实际实验所得的等离子体流场分布结果来加以调整设计，以使得流经整个晶片表面上的等离子体流场或密度分布能更为均匀，进而使得蚀刻运作能更为均匀。
虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的构思和范围内，可做一些改动与修改，因此本发明的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1. 一种蚀刻反应系统，包括：
一蚀刻反应室，具有一排气口；
一气体输送管，连接于该蚀刻反应室，用以将蚀刻工艺气体输入到该蚀刻反应室之中；
一上射频电极，设置于该蚀刻反应室之上；
一下射频电极，设置于该蚀刻反应室之下并且与该上射频电极相对，其中，该蚀刻工艺气体通过该上射频电极及该下射频电极的运作而转化成等离子体；
一抽气泵，连接于该排气口，用以将所述等离子体抽离该蚀刻反应室；
一底座，设置于该蚀刻反应室之中；
一集中环，设置于该底座之上，用以容置一晶片，其中，所述等离子体蚀刻该晶片；以及
一挡块，设置于该集中环之上并且对应于该排气口，用以使流经该晶片的所述等离子体均匀分布。
2. 如权利要求1所述的蚀刻反应系统，其中，该挡块具有一连接部及一平面部，该连接部连接于该集中环，以及该平面部与该连接部相对。
3. 如权利要求1所述的蚀刻反应系统，其中，该挡块具有一连接部及一弧形部，该连接部连接于该集中环，以及该弧形部与该连接部相对。
4. 如权利要求1所述的蚀刻反应系统，其中，该挡块的高度介于3mm与8mm之间。
5. 如权利要求1所述的蚀刻反应系统，其中，该挡块由金属或陶瓷制成。
6. 一种蚀刻反应系统，包括：
一蚀刻反应室，具有多个排气口；
一气体输送管，连接于该蚀刻反应室，用以将蚀刻工艺气体输入到该蚀刻反应室之中；
一上射频电极，设置于该蚀刻反应室之上；
一下射频电极，设置于该蚀刻反应室之下并且与该上射频电极相对，其中，该蚀刻工艺气体通过该上射频电极及该下射频电极的运作而转化成等离子体；
一抽气泵，连接于所述排气口，用以将所述等离子体抽离该蚀刻反应室；
一底座，设置于该蚀刻反应室之中；
一集中环，设置于该底座之上，用以容置一晶片，其中，所述等离子体蚀刻该晶片；以及
多个挡块，设置于该集中环之上并且彼此间隔，其中，所述挡块分别对应于所述排气口，用以使流经该晶片的所述等离子体均匀分布。
7. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，所述挡块的高度相同。
8. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，所述挡块的高度不同。
9. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，每一挡块具有一连接部及一平面部，该连接部连接于该集中环，以及该平面部与该连接部相对。
10. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，每一挡块具有一连接部及一弧形部，该连接部连接于该集中环，以及该弧形部与该连接部相对。
11. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，所述挡块的高度介于3mm与8mm之间。
12. 如权利要求6所述的蚀刻反应系统，其中，所述挡块由金属或陶瓷制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091125 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |