一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，通過使用該裝置使晶圓邊緣的薄膜均勻生長。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體等離子體處理裝置一般是在反應(yīng)腔室中有作為上極板噴淋頭和作為下極板的載物臺，通過在二者之間施加穩(wěn)定的電壓，使通過噴淋頭噴出的氣體等離子化，對晶圓進(jìn)行等離子處理，所使用的噴淋頭上有通孔，供氣體噴出，通孔在噴淋頭的中央和邊緣都均勻分布。
[0003]載物臺作為基底用來承載晶圓，在載物臺的周圍固定有抽氣陶瓷環(huán)，抽氣孔均勻并居中的分布在抽氣陶瓷環(huán)上，反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體通過抽氣陶瓷環(huán)排出。在現(xiàn)有技術(shù)中的噴淋頭和抽氣陶瓷環(huán)的作用下，由于氣體由載物臺中心向外分布，容易造成外圍氣體分布不均，從而造成等離子分布的不均勻；另外，等離子體受電場控制在兩極板的接近邊緣處會受到上下極板的影響，從而導(dǎo)致電場彎曲，進(jìn)而導(dǎo)致等離子體分布不均勻，在這兩種情況下，影響了晶圓表面薄膜的沉積速率，導(dǎo)致邊緣薄膜不均勻。
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，需要處理的晶圓面積會不斷增大，現(xiàn)有技術(shù)中通孔均勻分布的噴淋頭和抽氣孔固定的陶瓷環(huán)引發(fā)的晶圓薄膜積累不均勻的問題會更加突出顯著，綜上所述，需要對半導(dǎo)體等離子處理裝置中的硬件進(jìn)行改進(jìn)，提高工藝氣體等離子體分布的均勻性，使晶圓表面的薄膜表面形貌得到改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，通過減少噴淋頭邊緣的通孔數(shù)量、抽氣陶瓷環(huán)上的抽氣孔相對于載物臺上表面的位置變化，從而使處理的晶圓表面的薄膜均勻累積。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，包括反應(yīng)腔室和待處理晶圓，反應(yīng)腔室中設(shè)置有進(jìn)行氣體供給的噴淋頭、承載所述晶圓的載物臺以及用于將反應(yīng)腔室中的氣體抽出的陶瓷環(huán)，噴淋頭和載物臺相對設(shè)置，陶瓷環(huán)固定環(huán)繞于載物臺外圍；
[0007]噴淋頭上分布有多個(gè)通孔，用于氣體的噴淋狀供給，在噴淋頭邊緣通孔的數(shù)量相對于同型號普通噴淋頭進(jìn)行減少設(shè)置。
[0008]進(jìn)一步地，噴淋頭邊緣I?5圈通孔進(jìn)行減少設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步地，噴淋頭邊緣I?5圈通孔的數(shù)量相對于同型號普通噴淋頭邊緣I?5圈通孔的數(shù)量減少10% -60%。
[0010]進(jìn)一步地，噴淋頭下表面的通孔均勻或非均勻地分布。
[0011]進(jìn)一步地，噴淋頭可與載物臺形成相對電極。
[0012]進(jìn)一步地，在噴淋頭與載物臺形成的相對電極上施加電壓使氣體等離子化，從而對載物臺及其所載物進(jìn)行等離子體處理。
[0013]進(jìn)一步地，陶瓷環(huán)上設(shè)有一圈抽氣孔，抽氣孔外側(cè)與抽氣管路連接，抽氣孔相對于所述載物臺上表面的垂直距離不固定，工作時(shí)，反應(yīng)腔室中的氣體通過抽氣孔抽出。
[0014]進(jìn)一步地，陶瓷環(huán)上的抽氣孔中心點(diǎn)距陶瓷環(huán)高度中心位置相對于普通陶瓷環(huán)下移 3~1.Smnin
[0015]進(jìn)一步地，陶瓷環(huán)上可設(shè)置不同數(shù)量及不同孔徑的抽氣孔。
[0016]進(jìn)一步地，陶瓷環(huán)上每個(gè)抽氣孔之間的弧形距離相等。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:通過對半導(dǎo)體等離子處理裝置中的噴淋頭和抽氣陶瓷環(huán)進(jìn)行新型設(shè)計(jì)，使噴淋頭邊緣通孔數(shù)量減少從而降低晶圓邊緣氣體流量，避免晶圓邊緣薄膜生長過快；在工藝實(shí)驗(yàn)過程中，使抽氣孔相對于載物臺上表面的位置發(fā)生變化，氣體被抽出反應(yīng)腔室時(shí)在晶圓邊緣所流動的路徑發(fā)生變化，噴淋頭和抽氣孔的改造相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)薄膜的均勻生長。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0019]圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體等離子處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中噴淋頭的下表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖1中陶瓷環(huán)的俯視圖；
[0022]圖4為圖3中抽氣孔下移陶瓷環(huán)的主視圖；
[0023]圖5為圖3中抽氣孔位于中心位置的陶瓷環(huán)(普通陶瓷環(huán))的主視圖；
[0024]圖6為本發(fā)明與普通等離子體處理裝置對晶圓表面薄膜的沉積情況對比示意圖(A:普通等離子體處理裝置對晶圓表面薄膜厚度的歸一化曲線出本發(fā)明的等離子體處理裝置對晶圓表面薄膜厚度的歸一化曲線)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其中包括反應(yīng)腔室I和待處理晶圓2，反應(yīng)腔室I中設(shè)置有噴淋頭11、載物臺12和陶瓷環(huán)13，噴淋頭11呈圓形，其上設(shè)有用于噴出氣體的通孔111，并且邊緣通孔111的數(shù)量減少設(shè)置，如圖2所示；抽氣陶瓷環(huán)13上有用于將氣體抽出的抽氣孔131，圖3為陶瓷環(huán)的俯視圖，相對與現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷環(huán)，本發(fā)明的陶瓷環(huán)13的抽氣孔131下移，如圖4所示；噴淋頭11與載物臺12呈相對設(shè)置。
[0027]實(shí)施例1
[0028]利用噴淋頭11外圍I?5圈通孔111減少10%、抽氣陶瓷環(huán)13抽氣孔131下移3mm的半導(dǎo)體等離子處理裝置進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用襯底為300mm的硅片。實(shí)驗(yàn)過程中，從噴淋頭11的通孔111對載物臺12進(jìn)行工藝氣體的供給，并從載物臺12周圍的抽氣陶瓷環(huán)13的抽氣孔131進(jìn)行排氣，通過控制裝置穩(wěn)壓后，噴淋頭11與載物臺12作為上下電極來施加電壓可在噴淋頭11與載物臺12間形成等離子體場，對所載物進(jìn)行等離子體處理。
[0029]實(shí)施例2
[0030]利用噴淋頭11外圍I?5圈通孔111減少35%、抽氣陶瓷環(huán)13抽氣孔131下移8mm的半導(dǎo)體等離子處理裝置進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用襯底為300mm的硅片。實(shí)驗(yàn)過程中，從噴淋頭11的通孔111對載物臺12進(jìn)行工藝氣體的供給，并從載物臺12周圍的抽氣陶瓷環(huán)13的抽氣孔131進(jìn)行排氣，通過控制裝置穩(wěn)壓后，噴淋頭11與載物臺12作為上下電極來施加電壓可在噴淋頭11與載物臺12間形成等離子體場，對所載物進(jìn)行等離子體處理。
[0031]實(shí)施例3
[0032]利用噴淋頭11外圍I?5圈通孔111減少60%、抽氣陶瓷環(huán)13抽氣孔131下移15mm的半導(dǎo)體等離子處理裝置進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用襯底為300mm的硅片。實(shí)驗(yàn)過程中，從噴淋頭11的通孔111對載物臺12進(jìn)行工藝氣體的供給，并從載物臺12周圍的抽氣陶瓷環(huán)13的抽氣孔131進(jìn)行排氣，通過控制裝置穩(wěn)壓后，噴淋頭11與載物臺12作為上下電極來施加電壓可在噴淋頭11與載物臺12間形成等離子體場，對所載物進(jìn)行等離子體處理。
[0033]圖6是對實(shí)施例1、2、3的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到以硅片的圓心為原點(diǎn)，X軸是沿著硅片徑向距離娃片邊3_的坐標(biāo)軸(_147_?147mm)，y軸是娃片表面沿著徑向方向經(jīng)過等離子體處理的薄膜厚度與硅片中心薄膜厚度的比值。可見，在原裝置下，經(jīng)過等離子體處理的薄膜厚度沿著硅片徑向方向呈現(xiàn)由中心向邊緣逐漸變大的趨勢，越靠近硅片邊緣越明顯；而使用本發(fā)明的半導(dǎo)體等離子處理裝置，噴淋頭邊緣通孔數(shù)量減少并且抽氣陶瓷環(huán)抽氣孔下移，在硅片邊緣的氣流分布發(fā)生變化，經(jīng)過等離子體處理的薄膜厚度沿著硅片徑向方向表現(xiàn)的很平均，在硅片邊緣未出現(xiàn)膜厚變厚的現(xiàn)象。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，包括反應(yīng)腔室和待處理晶圓，所述反應(yīng)腔室中設(shè)置有進(jìn)行氣體供給的噴淋頭、承載所述晶圓的載物臺以及用于將所述反應(yīng)腔室中的氣體抽出的陶瓷環(huán)，所述噴淋頭和載物臺相對設(shè)置，陶瓷環(huán)固定環(huán)繞于所述載物臺外圍； 所述噴淋頭上分布有多個(gè)通孔，用于氣體的噴淋狀供給，在噴淋頭邊緣通孔的數(shù)量相對于同型號普通噴淋頭進(jìn)行減少設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述噴淋頭邊緣I?5圈通孔進(jìn)行減少設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述噴淋頭邊緣I?5圈通孔的數(shù)量相對于同型號普通噴淋頭邊緣I?5圈通孔的數(shù)量減少10% -60%。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述噴淋頭下表面的通孔均勻或非均勻地分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述噴淋頭可與載物臺形成相對電極。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，在所述噴淋頭與載物臺形成的相對電極上施加電壓使氣體等離子化，從而對所述載物臺及其所載物進(jìn)行等離子體處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述陶瓷環(huán)上設(shè)有一圈抽氣孔，抽氣孔外側(cè)與抽氣管路連接，抽氣孔相對于所述載物臺上表面的垂直距離不固定，工作時(shí)，所述反應(yīng)腔室中的氣體通過所述抽氣孔抽出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述陶瓷環(huán)上的抽氣孔中心點(diǎn)距陶瓷環(huán)高度中心位置相對于普通陶瓷環(huán)下移3_15mm09.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述陶瓷環(huán)上可設(shè)置不同數(shù)量及不同孔徑的抽氣孔。10.根據(jù)權(quán)利要求7?9任一所述的一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，其特征在于，所述陶瓷環(huán)上每個(gè)抽氣孔之間的弧形距離相等。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導(dǎo)體等離子處理裝置，包括反應(yīng)腔室和待處理晶圓，反應(yīng)腔室中設(shè)有邊緣孔不均勻分布的噴淋頭、載物臺以及抽氣孔下移的抽氣陶瓷環(huán)，所述噴淋頭與載物臺處于反應(yīng)腔室中的相對位置，通過噴淋頭邊緣減少通孔的數(shù)量來降低晶圓邊緣氣體流量，避免晶圓邊緣薄膜生長過快；抽氣陶瓷環(huán)抽氣孔位置下移可以改變抽氣氣流軌跡調(diào)節(jié)襯底表面的沉積效果，通過對該裝置中噴淋頭和抽氣陶瓷環(huán)的新型設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)襯底上薄膜的均勻生長。
【IPC分類】H01J37/32
【公開號】CN105225914
【申請?zhí)枴緾N201510527603
【發(fā)明人】戚艷麗, 楊艷, 寧建平
【申請人】沈陽拓荊科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月25日