晶边刻蚀设备的制作方法

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种晶边刻蚀设备。

背景技术：

1、晶边刻蚀是一种采用等离子体刻蚀去除晶圆边缘处不需要的薄膜的方法。如图1所示，晶圆的边缘部分需要关注五个区域：上边缘(topedge)、上斜面(upperbevel)、顶点(apex)、下斜面(bottombevel)和下边缘(bottomedge)。在常规刻蚀工艺中，晶圆边缘的等离子体密度较低，容易引起聚合物(一般由碳、氧、氮、氟等元素组成)在晶边(晶圆的边缘部分)的顶部表面和底部表面积累,这些聚合物将会在后面的处理过程中发生剥离或脱落，例如集成层间介电层(integratedlayerdielectric，ild)步骤的残余物就主要来自不良的光刻去边。除了防止颗粒掉落形成缺陷，晶边刻蚀还用于避免晶圆电弧放电、微掩蔽等的问题。

2、在晶边刻蚀中，如图2所示，遮挡盘(即，图2中的上板)和卡盘(即，图2中的下板)用于分别遮挡晶圆的上表面和下表面的中心部分，以保护晶圆的除图2所示的上表面刻蚀区域和下表面刻蚀区域之外的部分不被刻蚀，即，在进行晶边刻蚀时，晶圆边缘是晶圆唯一暴露的部分。目前，集成电路制造的主流晶圆包括诸如12英寸和8英寸等的多种不同尺寸的晶圆，但是，现有的晶边刻蚀设备中的卡盘只能兼容比其适配的晶圆尺寸更小的晶圆，这里的兼容，是指无需更换整个腔体，只需更换尺寸与晶圆相适配的卡盘和遮挡盘，例如，对于适配12英寸晶圆的设备，其可以兼容8英寸晶圆，但是无法兼容大于12英寸的晶圆，导致兼容性较差，而且，现有的晶边刻蚀设备是将刻蚀气体通入腔室中，以对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀，当使用较大尺寸的设备来兼容较小尺寸的晶圆生产时，由于较大尺寸的设备采用的腔室尺寸较大，其在生产小尺寸的晶圆时所需消耗的资源(如气体、电器功率等)，相对于小尺寸的设备采用非兼容的方式生产小尺寸的晶圆会更高，导致使用较大尺寸的设备来兼容较小尺寸的晶圆进行生产的成本，相比于小尺寸的设备采用非兼容的方式生产小尺寸的晶圆进行生产的成本会增加。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶边刻蚀设备，其可以兼容不同尺寸的晶圆，从而可以扩大兼容范围，降低生产成本。

2、为实现本发明的目的而提供一种晶边刻蚀设备，包括：

3、腔体，所述腔体内部包括晶圆承载区域和位于所述晶圆承载区域一侧的晶边刻蚀区域；所述腔体设置有进气口，用于向所述晶边刻蚀区域通入工艺气体；

4、等离子体产生装置，设置于所述腔体的对应所述晶边刻蚀区域的外部，用于激发所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体；

5、卡盘，设置于所述晶圆承载区域中，所述卡盘的用于承载晶圆的承载部能够旋转，并能够水平移动，以使不同尺寸的所述卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的所述晶圆的局部边缘部分均能够伸入所述晶边刻蚀区域中，并转动；以及

6、遮挡盘，所述遮挡盘位于所述晶圆承载区域中，且相对设置于所述卡盘上方，用于遮挡所述晶圆的中心区域；所述遮挡盘的局部边缘部分位于所述晶边刻蚀区域中，且所述遮挡盘、所述卡盘的承载部和所述晶圆共同阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

7、可选的，所述腔体包括构成所述晶圆承载区域的第一子腔体，和构成所述晶边刻蚀区域的第二子腔体，其中，所述第二子腔体与所述第一子腔体连接，且二者之间具有对接口，所述对接口将所述晶圆承载区域与所述晶边刻蚀区域连通；

8、所述对接口在平行于水平面的方向上的长度小于所述晶圆的直径，且在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述晶圆、所述卡盘和所述遮挡盘各自与所述对接口之间的相对位置被设置为：能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中。

9、可选的，在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第一径向间距，所述遮挡盘的外周轮廓与置于所述卡盘上的所述晶圆的外周轮廓之间的径向间距为第二径向间距；所述第一径向间距和所述第二径向间距均满足：在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，所述卡盘的边缘和所述遮挡盘的边缘均与所述对接口在平行于水平面的方向上的两侧边缘之间的间距小于等于能够阻挡所述晶边刻蚀区域中的等离子体进入所述晶圆承载区域中的预设间距。

10、可选的，还包括：磁增强装置，所述磁增强装置设置于所述腔体的外部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够改变所述等离子体的运动路径的磁场，以增强等离子体对所述晶圆的局部边缘的刻蚀作用。

11、可选的，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述晶边刻蚀区域的顶部或侧部，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体朝向所述晶圆的边缘部分偏转的磁场。

12、可选的，所述磁增强装置包括磁体结构，所述磁体结构设置于所述腔体外部的对应所述晶边刻蚀区域的位置处，用于在所述晶边刻蚀区域中产生能够使所述等离子体中的电子作螺旋形运动的磁场。

13、可选的，所述腔体的构成所述晶边刻蚀区域的顶壁采用绝缘材质；

14、所述等离子体产生装置包括射频线圈，所述射频线圈设置于所述晶边刻蚀区域顶部，且用于与第一射频源电连接，用于通过所述顶壁向所述晶边刻蚀区域提供射频能量。

15、可选的，所述等离子体产生装置包括上电极板，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁或侧壁，或者所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述上电极板接地；

16、所述卡盘用于与第二射频源电连接。

17、可选的，所述上电极板作为所述第二子腔体的顶壁，且所述侧壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

18、所述上电极板作为所述第二子腔体的侧壁，且所述顶壁和底壁均采用绝缘材质；或者，

19、所述上电极板设置于所述第二子腔体的顶壁或侧壁的朝向所述晶边刻蚀区域一侧；所述第二子腔体的顶壁、侧壁和底壁均采用绝缘材质。

20、可选的，所述腔体还包括金属屏蔽外壳，所述金属屏蔽外壳将所述第一子腔体和所述第二子腔体包围在其中；或者，所述金属屏蔽外壳的一部分作为所述第一子腔体，另一部分将所述第二子腔体包围在其中。

21、可选的，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上均设置有排气口，且相互对应，所述第二子腔体和所述金属屏蔽外壳上的所述排气口位于所述晶边刻蚀区域的底部，用于与抽真空装置连接，用于控制所述腔体内的压力。

22、可选的，所述卡盘包括用于承载所述晶圆的绝缘主体，和设置于所述绝缘主体下方的下电极，所述绝缘主体用作所述承载部；所述下电极用于与第二射频源电连接。

23、可选的，所述下电极的侧壁上，且与所述对接口相对的一侧设置有切口部，所述切口部用于在所述晶圆的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中时，能够使所述绝缘主体的局部边缘部分伸入所述晶边刻蚀区域中。

24、可选的，所述遮挡盘的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面之间的间隔被设置为使等离子体无法进入所述晶圆承载区域中；所述遮挡盘、所述卡盘与所述晶圆的中心区域尺寸相适配。

25、可选的，所述遮挡盘包括多个分体，多个所述分体共同构成形状和尺寸与所述晶圆相适配的圆盘；多个所述分体中的至少一部分为能够相对于所述卡盘独立升降的可升降分体；

26、所述可升降分体上设置有距离检测装置，用于检测所述可升降分体的下表面与置于所述卡盘上的晶圆上表面的与该可升降分体对应区域之间的间隔。

27、可选的，所述距离检测装置为电磁波检测装置，且设置于所述可升降分体的内部。

28、可选的，所述晶边刻蚀设备还包括晶圆位置检测装置，用于在所述卡盘的承载部水平移动时，检测置于所述卡盘的承载部上的晶圆的边缘部分是否移动至所述晶边刻蚀区域中的指定位置。

29、可选的，所述晶圆位置检测装置包括信号发射器和信号接收器，所述信号发射器和信号接收器沿水平方向或竖直方向相对设置，且分别位于所述晶边刻蚀区域的两侧。

30、可选的，所述腔体为多个，多个所述腔体在圆周方向上环绕设置，且多个所述腔体中的所述晶边刻蚀区域均朝向所述腔体所在圆周的中心，以共用所述等离子体产生装置，使所述等离子体产生装置能够同时激发多个所述晶边刻蚀区域中的工艺气体形成等离子体。

31、本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供的晶边刻蚀设备，其通过使卡盘的承载部能够旋转，且能够水平移动，可以使不同尺寸的卡盘的承载部的局部边缘部分及其所承载的晶圆的局部边缘部分均能够伸入晶边刻蚀区域中，并转动，而且可以根据不同尺寸的晶圆更换与之相适配的遮挡盘和卡盘，而无需更换整个腔体，从而可以适用于多种不同尺寸的晶圆的晶边刻蚀，即，在腔体内部空间足够的前提下，既可以兼容尺寸较小的晶圆，又可以兼容尺寸较大的晶圆，从而可以扩大兼容范围。此外，遮挡盘的局部边缘部分位于晶边刻蚀区域中，且遮挡盘、卡盘的承载部和晶圆共同阻挡晶边刻蚀区域中的等离子体进入晶圆承载区域中，也就是说，只在晶边刻蚀区域中产生等离子体，并结合使卡盘的承载部带动晶圆转动，可以实现一边使晶圆旋转，一边对晶圆暴露在晶边刻蚀区域中的局部边缘部分进行刻蚀，这与现有技术中对晶圆暴露出的整个外周的边缘部分进行刻蚀的腔室相比，既可以使晶圆在其周向上的所有边缘部分均能够暴露于晶边刻蚀区域中，以保证刻蚀均匀性，又可以大幅减小晶边刻蚀区域的体积，从而无论兼容的是大尺寸的晶圆，还是小尺寸的晶圆，都采用体积很小的晶边刻蚀区域进行晶边刻蚀工艺，进而可以避免现有技术中因大尺寸设备生产小尺寸晶圆而造成的资源浪费，从而可以降低生产成本。