本技術涉及晶圓刻蝕，尤其是一種優化邊緣工藝的晶圓承載機構、刻蝕裝置及刻蝕方法。

背景技術：

1、電感耦合等離子體（icp）技術是實現晶圓刻蝕的途徑之一。?電感耦合系統中，電磁場能量聚集在真空室內，能夠激發氣體放電、從而形成等離子體，使得帶正電的離子轟擊晶圓表面，即可去除晶圓表面的天然氧化物、或者碳氟化合物殘留物等，最終在晶圓表面刻出所需形狀。

2、傳統的刻蝕腔體中，為方便傳送、吸附晶圓和自我保護，通常會將載臺用于接觸晶圓的表面尺寸設計得略小于晶圓尺寸，這就導致晶圓的邊緣會超出載臺。超出的邊緣部分的溫度與載臺正上方的中心部分存在溫差。在刻蝕工藝中，pr（photo?resist光刻膠）或pi（polyimide聚酰亞胺）的刻蝕對溫度十分敏感，低溫會導致刻蝕速率過慢，高溫會導致膠體膨脹或融化、甚至產生糊膠；并且，pr/pi的刻蝕，會引入chf3、cf4等氟基氣體作為工藝氣體，這又會導致超出載臺的晶圓邊緣的背面受到刻蝕，特別是在長時工藝中，嚴重的背部刻蝕會使得這部分晶圓厚度減薄，并會生成多余的聚合物黏附在晶圓背面，在后續工藝中，過薄的晶圓會提高碎片的風險，而過多的聚合物黏附，會影響后續工藝的結果，降低產品良率。

技術實現思路

1、本技術的目的是在于克服現有技術中存在的不足，提供一種優化邊緣工藝的晶圓承載機構、刻蝕裝置及刻蝕方法。

2、本技術提供了一種優化邊緣工藝的晶圓承載機構，其特征在于，包括：載具，載具包括安裝部和承托部，承托部設于安裝部上，承托部用于支撐晶圓；邊緣環，設于安裝部上，設置呈環狀、并包圍承托部，邊緣環與承托部之間具有間隔，間隔用作氣體作業通道；其中，承托部用于接觸晶圓的表面直徑小于晶圓直徑，載具承托晶圓時，晶圓的邊緣突出于承托部、并暴露在氣體作業通道上；載具中設有第一氣流通道，第一氣流通道的一端連通氦氣供應設備、另一端貫穿承托部的側面并連通氣體作業通道；氦氣供應設備用于向第一氣流通道輸送氦氣，氦氣流經第一氣流通道時，載具能夠通過熱傳導改善氦氣的溫度；載具中還設有第二氣流通道，第二氣流通道的一端連通氬氣供應設備、另一端貫穿安裝部的頂面并連通氣體作業通道；氬氣供應設備用于向第二氣流通道輸送氬氣，氬氣的原子質量大于工藝氣體的原子質量，氬氣通過第二氣流通道吹入氣體作業通道后，能夠阻礙工藝氣體接觸晶圓背面；工藝處理過程中，氦氣經由第一氣流通道和氣體作業通道吹向晶圓的邊緣，對晶圓的邊緣進行溫控，以使得晶圓整體的溫度平衡；氬氣經由第二氣流通道和氣體作業通道吹向晶圓的背面，從而阻止晶圓背面發生反應。

3、進一步地，自上而下，邊緣環的內環由過渡斜面、水平平面和豎直平面構成，水平平面串連過渡斜面和豎直平面；過渡斜面朝向承托部傾斜延伸；水平平面低于承托部用于接觸晶圓的表面；豎直平面與承托部之間間隔，第二氣流通道正對間隔；過渡斜面的存在能夠避免氬氣向上直沖、與晶圓上方的工藝氣體混合并形成層流對流。

4、進一步地，豎直平面靠近第二氣流通道的底部設有氣室；工藝處理過程中，至少部分氬氣能夠進入氣室，通過降低流速，產生的壓差能夠驅使氬氣沿氣體作業通道向上流動。

5、進一步地，邊緣環上設有排氣通道，排氣通道的一端連通氣體作業通道、另一端貫穿邊緣環的外壁；載具承托晶圓時，排氣通道臨近晶圓；氬氣向上吹掃晶圓背面后，能夠通過排氣通道從側面流出，從而避免氬氣繼續向上流動、干擾晶圓正面的氣體環境。

6、進一步地，載具包括金屬基座和陶瓷層，陶瓷層覆蓋于金屬基座頂部，陶瓷層用于接觸晶圓；載具中還設有第三氣流通道，第三氣流通道的一端連通氦氣供應設備、另一端貫穿陶瓷層；工藝處理過程中，氦氣經由第三氣流通道吹向晶圓背面，既能夠改善晶圓溫度，通過監控背氦壓力，又能夠確認晶圓是否被載具吸附固定。

7、本技術還提供了一種刻蝕裝置，包括上述優化邊緣工藝的晶圓承載機構，還包括：工藝腔，晶圓承載機構設于工藝腔內，工藝腔能夠為晶圓刻蝕提供空間；射頻電源，與載具相連，用于向載具供電，載具通電后能夠通過靜電吸附固定晶圓；供氣設備，連通工藝腔的進氣口，用于向工藝腔輸送工藝氣體；分子泵，連通工藝腔的出氣口，用于抽出工藝腔內的氣體；其中，進氣口設于晶圓承載機構上方，出氣口設于晶圓承載機構下方。

8、進一步地，載具中設有第一氣流通道、第二氣流通道和第三氣流通道；刻蝕裝置還包括：第一傳感器，采用mfc，用于監控第一氣流通道中的氦氣流量；第二傳感器，采用mfc，用于監控第二氣流通道中的氬氣流量；第三傳感器，采用upc，用于監控第三氣流通道中的氦氣壓力。

9、本技術還提供了一種刻蝕方法，通過上述刻蝕裝置實現，包括以下步驟：載具承托晶圓；射頻電源向載具施加吸附電壓；氦氣供應設備向第三氣流通道輸送低壓氦氣，若第三傳感器反饋的流量小于1sccm，則表明晶圓已被吸附；提高氦氣供應設備向第三氣流通道輸送的氦氣壓力，以維持穩定散熱；氦氣供應設備向第一氣流通道輸送氦氣，兩路氦氣配合對晶圓進行溫控；氬氣供應設備向第二氣流通道輸送氬氣；供氣設備通過進氣口向工藝腔輸送工藝氣體；完成刻蝕；供氣設備停止輸送工藝氣體；氬氣供應設備停止輸送氬氣；射頻電源停止供電；氦氣供應設備向第三氣流通道輸送低壓氦氣，若第三傳感器反饋的流量增大，則表明晶圓已解吸附；氦氣供應設備停止輸送氦氣。

10、進一步地，第三傳感器監測到背氦壓力3≤p＜5torr時，將第一氣流通道的氦氣流量調整為1sccm；第三傳感器監測到背氦壓力5≤p＜8torr時，將第一氣流通道的氦氣流量調整為3sccm；第三傳感器監測到背氦壓力8≤p＜10torr時，將第一氣流通道的氦氣流量調整為5sccm；第三傳感器監測到背氦壓力10≤p＜12torr時，將第一氣流通道的氦氣流量調整為8sccm；第三傳感器監測到背氦壓力p≥12torr時，將第一氣流通道的氦氣流量調整為10sccm。

11、進一步地，工藝氣體為氟基氣體；當工藝氣體總進氣量a＜100sccm時，若氟基占比b＜30%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.4ab；當工藝氣體總進氣量a＜100sccm時，若氟基占比30%≤b≤70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.5ab；當工藝氣體總進氣量a＜100sccm時，若氟基占比b＞70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.6ab；

12、當工藝氣體總進氣量100sccm≤a≤200sccm時，若氟基占比b＜30%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.2ab；當工藝氣體總進氣量100sccm≤a≤200sccm時，若氟基占比30%≤b≤70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.3ab；當工藝氣體總進氣量100sccm≤a≤200sccm時，若氟基占比b＞70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.4ab；

13、當工藝氣體總進氣量a＞200sccm時，若氟基占比b＜30%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.1ab；當工藝氣體總進氣量a＞200sccm時，若氟基占比30%≤b≤70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.2ab；當工藝氣體總進氣量a＞200sccm時，若氟基占比b＞70%，第二氣流通道的氬氣流量c=0.3ab。

14、本技術提供了一種優化邊緣工藝的晶圓承載機構，包括載具和邊緣環，載具包括安裝部和承托部，邊緣環與承托部之間具有氣體作業通道，載具中設有第一氣流通道和第二氣流通道，第一氣流通道連通氦氣供應設備和氣體作業通道，第二氣流通道連通氬氣供應設備和氣體作業通道；氣體作業通道配合第一氣流通道和第二氣流通道，氦氣能夠對晶圓的邊緣溫度進行控制，氬氣能夠有效防止晶圓背面異化，從而優化邊緣工藝，提升整體工藝水平；本技術提供的晶圓承載機構中，各部件位置關系明確，配合方式科學，氣體作業通道、第一氣流通道和第二氣流通道設計合理，實現了氦氣和氬氣的有效輸送和功能發揮，保證了整套機構運行的穩定性和可靠性；同時，本技術充分利用了氦氣的熱傳導性能和氬氣的原子質量及惰性氣體特性，在不影響正常工藝的前提下，解決了晶圓邊緣溫度控制和背面異化等關鍵問題，具有較高的實用性和創新性。

15、本技術還提供了一種刻蝕裝置，包括上述晶圓承載機構，還包括工藝腔、射頻電源、供氣設備和分子泵，載具能夠通過靜電吸附固定晶圓，供氣設備能夠通過進氣口向工藝腔內輸送工藝氣體，分子泵能夠通過出氣口抽出腔內氣體，進氣口設于晶圓承載機構上方，出氣口設于晶圓承載機構下方，工藝腔內形成了一個從上至下的氣體流動路徑，有利于工藝腔內氣體的及時排出，從而有效維持工藝腔內的氣體成分和并保持壓力穩定，以便于工藝反應的持續穩定進行。本技術提供的刻蝕裝置各部件協同工作，為刻蝕反應提供了穩定的環境。從精準的晶圓固定到有效的氣體循環、再到優化的整體溫控，都有助于維持刻蝕過程中各項參數的穩定，提高了刻蝕工藝的重復性和可控性，有利于大規模生產高質量的芯片。

16、本技術還提供了一種刻蝕方法，通過上述刻蝕裝置實現，整個刻蝕方法對各氣體的供應、晶圓的吸附與解吸附等環節進行了精確控制，每個步驟緊密配合。這種優化的工藝控制使得刻蝕過程更加穩定、可控，有助于提高生產效率，降低生產成本，滿足不同芯片制造工藝的需求。