[发明专利]原子层刻蚀装置及刻蚀方法

说明书

本申请实施例公开了一种原子层刻蚀装置及刻蚀方法，通过设置刻蚀空间，在刻蚀空间内设置环形穿梭路径，穿梭盘沿穿梭路径循环往复运行，每条穿梭路径上布置有偶数个内反应腔，穿梭盘在传动机构的驱动下依次穿过相应穿梭路径上的所有内反应腔，使得每个穿梭盘每转过一周其上承载的待刻蚀基片承受至少一次原子层刻蚀，控制穿梭盘沿穿梭路径运行的速度、圈数，就能在待刻蚀基片表面得到一定的刻蚀深度，控制穿梭盘的数量，就可以控制单位时间刻蚀的基片的数量，提升刻蚀速率和产能，而且，在两间隔设置的内反应腔之间的吹扫路径的上方设置吹扫件，对在吹扫路径上运行的基片进行吹扫，提高吹扫的效率，加快刻蚀的速率。

技术领域

本申请涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种原子层刻蚀装置及刻蚀方法。

背景技术

刻蚀和沉积是半导体制造工艺中的重要步骤，以刻蚀为例，近几十年来，等离子刻蚀技术已取得了长足发展。利用等离子刻蚀技术，人们得以准确地雕刻器件结构，从而为晶体管尺寸的缩小以及性能的提升提供了保障。但是，当前的先进芯片关键尺寸更小，有些还具有三维结构（如FinFETs和3D NAND），这无疑对当前的等离子刻蚀技术提出了挑战。

原子层刻蚀 (ALE, atomic layer etching)以一种自限制（self-limiting）的方式，在原子尺度之内有序地逐层去除材料，它是一种能够精密控制被去除的材料量的先进技术。原子层刻蚀将刻蚀工艺分为两个半反应步骤：表面改性（半反应A）和表面去除（半反应B）。半反应A对衬底表面层进行改性处理，使其在半反应B中能够被轻易去除。每次循环只去除薄薄一层材料，可重复循环直至达到预期的刻蚀深度。然而，现有采用原子层刻蚀的装置，两个半反应在同一个腔体内完成，从输送前驱体到发生表面反应再到吹扫后切换到另一个半反应，效率低下；而且同一腔室内通入不同的前驱体，对腔室材质无法做出选择性，亦可能存在交叉污染，进而影响刻蚀品质。从而制约了半导体制造的刻蚀速率和产能要求。

发明内容

本申请实施例提供一种原子层刻蚀装置及刻蚀方法，可以解决现有采用原子层刻蚀存在的刻蚀效率低下以及刻蚀污染的问题。

本申请实施例提供的一种原子层刻蚀装置，包括：至少一层刻蚀空间，每层所述刻蚀空间内形成有至少一个同心布置的环形穿梭路径；偶数个内反应腔，所述偶数个内反应腔被布置为由至少一个内反应子集构成，每个所述内反应子集包括相邻设置的两个内反应腔，每条所述穿梭路径上布置有至少一个所述内反应子集；至少一个穿梭盘，每条所述穿梭路径上布置有至少一个所述穿梭盘；以及至少一传动机构，所述传动机构与所述至少一个穿梭盘传动连接；其中，每个所述穿梭盘承载有待刻蚀基片，所述传动机构驱动所述至少一个穿梭盘同步周期性转动；每条所述穿梭路径上的每个穿梭盘在所述传动机构驱动下依次穿过该穿梭路径上的所有内反应子集，使得每个穿梭盘每转过一周其上承载的待刻蚀基片承受至少一次原子层刻蚀。

可选的，所述至少一传动机构包括：同步带，形状为与所述穿梭路径相匹配的环形，所述同步带同心布置于所述穿梭路径内侧，每条所述穿梭路径对应一所述同步带，所述至少一个穿梭盘与所述同步带连接；至少一个主动轮和两个以上从动轮，所述至少一个主动轮和所述两个以上从动轮间隔排布并分别内接于所述同步带，以顶撑所述同步带形成与所述穿梭路径相匹配的环形；至少一电机，一所述主动轮对应一所述电机，所述电机布置为驱动所述主动轮带动所述同步带旋转并带动所述至少一个穿梭盘沿所述穿梭路径同步周期性转动。

可选的，还包括抽气管路，每个所述内反应腔对应一所述抽气管路，所述抽气管路布置成一端伸入所述内反应腔内侧以抽取所述内反应腔内侧的残留气体。

可选的，还包括喷嘴，每个所述内反应腔的相对两侧壁上分别开设有供所述穿梭盘穿梭的开口，每个所述开口对应一所述喷嘴，所述喷嘴布置成在所述开口处形成气帘以隔绝所述内反应腔内侧与所述内反应腔外侧。