[發明專利]一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導體等離子處理裝置

有效

• 申請號: 201510527603.1
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105225914B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 戚艷麗;楊艷;寧建平
• 申請（專利權）人: 沈陽拓荊科技有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙)21229
• 代理人: 甄玉荃,霍光旭

技術領域

本發明屬于半導體制造及應用技術領域，具體涉及一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導體等離子處理裝置，通過使用該裝置使晶圓邊緣的薄膜均勻生長。

背景技術

現有技術中的半導體等離子體處理裝置一般是在反應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定的電壓，使通過噴淋頭噴出的氣體等離子化，對晶圓進行等離子處理，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。

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，抽氣孔均勻并居中的分布在抽氣陶瓷環上，反應腔室內的氣體通過抽氣陶瓷環排出。在現有技術中的噴淋頭和抽氣陶瓷環的作用下，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，從而導致電場彎曲，進而導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，導致邊緣薄膜不均勻。

隨著半導體技術的迅猛發展，需要處理的晶圓面積會不斷增大，現有技術中通孔均勻分布的噴淋頭和抽氣孔固定的陶瓷環引發的晶圓薄膜積累不均勻的問題會更加突出顯著，綜上所述，需要對半導體等離子處理裝置中的硬件進行改進，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。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導體等離子處理裝置，通過減少噴淋頭邊緣的通孔數量、抽氣陶瓷環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。

本發明是這樣實現的，一種改善晶圓表面薄膜形貌的半導體等離子處理裝置，其特征在于，包括反應腔室和待處理晶圓，反應腔室中設置有進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腔室中的氣體抽出的陶瓷環，噴淋頭和載物臺相對設置，陶瓷環固定環繞于載物臺外圍；

噴淋頭上分布有多個通孔，用于氣體的噴淋狀供給，在噴淋頭邊緣通孔的數量相對于同型號普通噴淋頭進行減少設置。

進一步地，噴淋頭邊緣1～5圈通孔進行減少設置。

進一步地，噴淋頭邊緣1～5圈通孔的數量相對于同型號普通噴淋頭邊緣1～5圈通孔的數量減少10％-60％。

進一步地，噴淋頭下表面的通孔均勻或非均勻地分布。

進一步地，噴淋頭可與載物臺形成相對電極。

進一步地，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行等離子體處理。

進一步地，陶瓷環上設有一圈抽氣孔，抽氣孔外側與抽氣管路連接，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，反應腔室中的氣體通過抽氣孔抽出。

進一步地，陶瓷環上的抽氣孔中心點距陶瓷環高度中心位置相對于普通陶瓷環下移3-15mm。

進一步地，陶瓷環上可設置不同數量及不同孔徑的抽氣孔。

進一步地，陶瓷環上每個抽氣孔之間的弧形距離相等。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：通過對半導體等離子處理裝置中的噴淋頭和抽氣陶瓷環進行新型設計，使噴淋頭邊緣通孔數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；在工藝實驗過程中，使抽氣孔相對于載物臺上表面的位置發生變化，氣體被抽出反應腔室時在晶圓邊緣所流動的路徑發生變化，噴淋頭和抽氣孔的改造相結合可實現薄膜的均勻生長。

附圖說明

下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1為本發明半導體等離子處理裝置結構示意圖；

圖2為圖1中噴淋頭的下表面結構示意圖；

圖3為圖1中陶瓷環的俯視圖；

圖4為圖3中抽氣孔下移陶瓷環的主視圖；

圖5為圖3中抽氣孔位于中心位置的陶瓷環(普通陶瓷環)的主視圖；

圖6為本發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；B本發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)。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。