晶圆的双面气相刻蚀装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体加工和制造领域，更具体地说，涉及到一种半导体加工工艺中所使用的气相刻蚀装置。
【背景技术】
[0002]晶圆是指半导体集成电路制作所使用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称晶圆，行业中也常有其他叫法，如晶片、基板或基片等。一般晶圆是以单晶硅作为基材，其中可加入硼、磷、砷或锑等添加物。在制作集成电路的过程中，会对晶圆进行一系列的处理，这其中就包括晶圆的刻蚀。在现有的几种对晶圆进行刻蚀方法中，气相刻蚀独具特点，得到了广泛的应用。
[0003]气相刻蚀，顾名思义地，需要将晶圆放入刻蚀环境，具体地说，就是相应刻蚀装置的刻蚀腔，然后向刻蚀腔内通入工艺气体，按照需求对晶圆的表面进行刻蚀并最终形成所需要的晶圆形貌。在传统的刻蚀工艺中，包括刻蚀装置，对晶圆进行刻蚀时只能对晶圆的一面进行刻蚀，通常为晶圆的正面；而晶圆的背面与晶圆固持件的支撑面相抵，一般不会与工艺气体接触并反应。
[0004]然而，随着集成电路制造行业的近半个世纪的发展，人们对气相刻蚀工艺提出了新的诉求:1、新的气相刻蚀工艺需要对晶圆的正、反两面都能有所兼顾，达到双面刻蚀的效果；2、单面刻蚀时，对不需要刻蚀的另一面提供有力的保护，防止其被工艺气体误伤。上述两点符合科学发展的一般性规律，即用更少的资源完成更多的效能；同时，也符合工艺要求始终趋向于严格的规律。
[0005]面对新的挑战，传统的气相刻蚀工艺以及配套的刻蚀装置已明显捉襟见肘，难以应对:晶圆的背面不通工艺气体，导致刻蚀工艺中始终只能对晶圆的其中一面进行刻蚀处理，如果要对另一面进行刻蚀，还需在刻蚀过程中增加晶圆的翻转动作；而保护晶圆另一面所采用的手段，通常是在晶圆的非刻蚀面涂敷保护层，刻蚀结束后还需将保护层除去。
[0006]从企业的角度讲，提高效率、控制成本的意义毋庸赘言。上述现有技术所能给出的解决方案效率低、不经济，在日新月异的半导体技术革新中被淘汰不过是时间问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的即在于解决上述现有技术中存在的技术问题，以满足新形势下半导体行业对气相刻蚀所提出的更高技术要求。本发明的发明人及申请人依据多年的相关经验，悉心观察并研究之，提出了一种新的气相刻蚀装置，能够使晶圆的正反两面均与气体相接触，根据工艺要求的不同，选择双面刻蚀或在单面刻蚀中对晶圆的非刻蚀面进行气体保护。
[0008]本发明的技术方案可归纳为如下技术内容:
[0009]一种晶圆的双面气相刻蚀装置，设置有刻蚀腔并由供气系统向腔内输运刻蚀所需气体，所述刻蚀装置还包括晶圆基座、腔体进气孔和排放口，其中:
[0010]所述晶圆基座朝向晶圆的面开设有出气孔，所述晶圆基座内设置有基座进气孔，当需要对晶圆进行双面刻蚀或需要对晶圆的其中一面进行保护时，所述基座进气孔向所述晶圆基座内通入气体，所述基座进气孔通入的气体经由所述出气孔发散至晶圆朝向所述晶圆基座的表面；
[0011]所述腔体进气孔向晶圆背向所述晶圆基座的表面喷气，所述腔体进气孔和所述基座进气孔分别与所述供气系统相连通并由供气系统供气，通过所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔通入的气体在所述刻蚀腔内形成气流，并由所述排放口排出；
[0012]所述供气系统向所述腔体进气孔和/或所述基座进气孔供气时，所述供气系统的通断是可控的。
[0013]优选地，所述晶圆基座的边缘设置有卡位针，所述卡位针至少有两个，所述卡位针上开有凹槽以嵌入并固持晶圆。
[0014]进一步地，所述卡位针沿着晶圆的径向平移以卡紧或松开晶圆；所述卡位针沿着晶圆的轴向平移以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距。
[0015]进一步地，所述晶圆基座上设置有活动立柱，所述卡位针卡紧晶圆后，所述活动立柱上升或下降以调节所述晶圆基座与晶圆的垂直间距。
[0016]优选地，所述晶圆基座与晶圆的垂直间距控制在0mm-50mm。
[0017]优选地，所述卡位针穿过一分气罩，所述分气罩卡在所述凹槽的一端并配合所述凹槽的另一端夹持晶圆，所述分气罩沿着晶圆轴向平移的运动轨迹与所述卡位针沿着晶圆轴向平移的运动轨迹相同。
[0018]优选地，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座表面，所述出气孔在该晶圆基座边缘位置处的分布密度大于所述出气孔在该晶圆基座中心位置处的分布密度。
[0019]优选地，所述出气孔由所述晶圆基座的中心呈环形波纹状扩散式地排布于所述晶圆基座的表面，且位于所述晶圆基座边缘位置处的出气孔的孔径为位于所述晶圆基座中心位置处的出气孔的孔径的1.2-1.8倍。
[0020]优选地，所述刻蚀腔和/或晶圆基座内设置有气体均匀分布装置，向晶圆方向运动的气体在接触晶圆表面之前首先通过所述气体均匀分布装置，再由所述气体均匀分布装置平面地、均匀地发散至晶圆表面。
[0021]可选地，所述气体均匀分布装置为匀气板或散射喷嘴。
[0022]进一步地，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内通入保护气体；或者所述腔体进气孔内通入刻蚀气体，所述基座进气孔内不通气。
[0023]进一步地，对晶圆进行双面刻蚀时，所述腔体进气孔和所述基座进气孔均通入刻蚀气体。
[0024]进一步地，对晶圆进行单面刻蚀时，所述腔体进气孔内不通气，所述基座进气孔内通入刻蚀气体，所述排放口设置在所述刻蚀腔的竖直位置上远离所述晶圆基座的一侧。
[0025]本发明所提供的气相刻蚀装置能够满足双面刻蚀的工艺要求，并很好地在单面刻蚀过程中对晶圆的非刻蚀面进行了保全，对解决现有技术存在的技术问题作出了突出的贡献，提高了生产加工工艺的效率，为企业省下了大笔成本。
【附图说明】
[0026]图1是根据本发明第一实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；
[0027]图2是根据本发明第二实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；
[0028]图3是本发明第二实施例中所使用的晶圆基座朝向晶圆的面上出气孔的布局图；
[0029]图4是根据本发明第三实施例的双面气相刻蚀装置的结构示意图；
[0030]图5是本发明第二实施例中所使用的晶圆基座朝向晶圆的面上出气孔的布局图；
[0031]图6是根据本发明第四实施例的双面气相刻蚀装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本领域技术人员更清晰、明确地理解本发明的设计思路及发明意图，申请人特准备了如下多个翔实的具体实施例加以阐述和说明，敬请结合附图知会:
[0033]图1是本发明的第一实施例，其中介绍了一种气相刻蚀装置，该刻蚀装置具有一刻蚀腔101，以提供刻蚀过程的工艺环境和场所，并由供气系统提供刻蚀过程中所需的工艺气体。该刻蚀装置还包括腔体进气管102、晶圆基座103以及排放口 104，腔体进气管102为气体由供气系统进入刻蚀腔101的腔体进气孔。图中展示使用该装置进行单面蚀刻，更进一步地说，是