一种改变气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和系统；基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理；在处理腔室内设置进行气体流通模式调整的气体中心环，其中包含位于进气口的下方及晶圆的上方的固定部件，和能分别处在第一位置或第二位置移动环；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环设置的第二开口向下输送至晶圆。本发明专利技术通过固定部件与可移动部件的不同组合构成的气体中心环，来改变处理腔室内气体流动模式，实现对晶圆处理效果的有效控制，气体中心环调整期间无需打开处理腔室。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域的制造设备，特别涉及一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备。
技术介绍
对硅片的蚀刻是以化学作用为主导的，蚀刻设备的处理腔室中的气体输送及流动模式对蚀刻性能会有很大影响。在蚀刻硅片的处理腔室内广泛使用的一种气体中心环（GCR，Gascenterring），能够基于不同蚀刻工艺的特定要求来改变处理腔室内的气体流动模式。如图1所示，蚀刻设备包含一个处理腔室300，晶圆500放置于处理腔室300内底部的一个基座400上，在工艺处理的过程中由基座400顶部的静电吸盘410（或称ESC）对晶圆500进行支持，由引入处理腔室300内的气体对晶圆500表面进行蚀刻或其他处理。若处理腔室300内没有设置气体中心环时，气体由该处理腔室300侧壁上部设置的进气口600横向输入后，大部分会直接向下沿着处理腔室300的侧壁流动，而流向晶圆500上方的气体很少。与之相比，如图2所示，处理腔室300内设置的气体中心环100，是一个水平布置在进气口600下方、晶圆500上方的环状结构，气体由所述进气口600横向输入后，先沿气体中心环100的上表面水平流动至该气体中心环100的中间开口，进而向下输送至所述中间开口下方所对应的晶圆500表面。该气体中心环用以实现上述气体流动及蚀刻效果调整的功能的最重要参数，是该气体中心环的中间开口的直径大小，以及该气体中心环相对于晶圆表面的高度。例如，开口直径较小的气体中心环更易于促使气体流向与晶圆中间区域对应的位置；而开口直径较大的气体中心环则易于使更多的气体流向与晶圆边缘区域对应的位置。所述气体中心环通过改变处理腔室内气体流动的路径，来调整处理腔室内的化学形态（例如使自由基浓度增加或减少），进而实现对晶圆上蚀刻效果的调整。例如是当气体更多地流向晶圆表面的某些区域时，晶圆上这些区域的蚀刻率就会提升。因而，可以通过设置上述的气体中心环来改变气体流动的路径，以抵消原先由于其他一些工艺条件限制（例如晶圆温度分布不均匀或耦合能量分布不均匀等）造成晶圆不同区域上蚀刻效果不均匀的因素，从而使晶圆表面不同区域的蚀刻效果更为均匀。然而，上述现有结构的每一个气体中心环，其中间开口的直径是一个固定数值。在使用一个处理腔室（即同一套硬件设备的架构）进行不同种类的工艺处理时，这种中间开口直径固定的气体中心环不可能满足所有工艺制程的要求，因此就必须打开处理腔室并手动调换不同口径的气体中心环来适应不同要求，操作繁琐。并且，打开处理腔室时会使其与外部的大气环境连通，而要开始某项工艺处理之前就必须使处理腔室内重新恢复到真空状态或具有气体压力的状态，这样会造成工艺处理的整个时间被延长，此外对于每次启闭后处理腔室内部的工艺条件（气压、温度、耦合能量等等）是否能与之前保持一致难以确定，因此对工艺处理的效率和效果有很大影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，通过固定部件与可移动部件在形状和/或高度上的不同组合，构成一个气体流通口径可调整的气体中心环，来满足不同工艺制程的要求，而无需打开处理腔室或在大气环境下手动调换其他气体中心环。本专利技术的气体中心环通过改变处理腔室内气体流动模式，实现对晶圆上蚀刻效果的调整。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种改变处理腔室内气体流动模式的装置，基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理，其中进气口位于处理腔室侧壁上方，处理腔室顶部包括一个顶盖，顶盖上方包括射频线圈连接到射频电源；所述装置是在处理腔室内进行气体流通模式调整的气体中心环；所述气体中心环，包含：固定部件，其位于进气口的下方及晶圆的上方，外周围固定到处理腔室内壁，中心包括一个第一开口；移动环，其能分别处在第一位置或第二位置；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环与固定部件组合形成的第二开口向下输送至晶圆。优选地，所述移动环在第一位置与第二位置之间调整时，所述处理腔室处于关闭状态，从而在该处理腔室内保持为通过引入气体而形成的压力状态，或保持为通过排走气体而形成的真空状态。优选地，所述固定部件上环绕第一开口的区域内，进一步开设有若干缝隙；所述移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件上的第一开口和所述缝隙向下输送至晶圆；所述移动环在第二位置时遮挡了所述缝隙以阻止气体从缝隙处流通，所述气体通过固定部件上的第一开口向下输送至晶圆。优选地，所述移动环还能处在第三位置，来遮挡所述固定部件的第一开口的一部分区域，使气体通过第一开口中未被遮挡的区域向下输送至晶圆；或者，所述移动环还能处在第四位置，来遮挡所述固定部件的缝隙的其中一部分区域，使气体通过固定部件上的第一开口及所述缝隙中未被遮挡的区域向下输送至晶圆。优选地，所述固定部件包括位于外侧的外固定环和位于内侧的内固定环，两者之间通过多个连接部连接，内固定环和外固定环之间包括多个缝隙；所述移动环在第一位置时气体穿过外固定环上的第一开口向下流动；所述移动环在第二位置时，所述移动环封闭与内、外固定环之间的缝隙，气体穿过内固定环内的第二开口向下流动。优选地，所述移动环在第一位置时，气体经过所述固定部件的第一开口和缝隙后，在固定部件下方、移动环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；所述移动环在第二位置时，气体经过所述移动环的固定部件的第一开口后，在固定部件及移动环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。优选地，所述移动环的第二开口的直径等于或大于晶圆的直径，使晶圆嵌套在第一位置的移动环中；所述移动环的外径等于或略小于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环嵌套在所述固定部件的第一开口中。优选地，所述移动环的外径大于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环与所述固定部件在竖直方向上有部分重叠；或者，所述移动环的外径小于所述固定部件的第一开口的直径，从而在移动环的外侧与第一开口的内侧留有供气体流通的间隙区。优选地，所述固定部件包含第一平板面来设置所述第一开口；所述固定部件还包含与所述处理腔室的侧壁连接的第二平板面，所述第二平板面环绕在第一平板面周边，并通过环绕的侧板面与第一平板面连接；所述第一平板面与第二平板面处在不同的水平位置，通过调整第一平板面与第二平板面之间的高度差来对应调整所述第一平板面相对于晶圆表面的高度。优选地，所述装置进一步包含若干调节杆，其连接所述移动环并驱使移动环在第一位置和第二位置之间调整。优选地，所述移动环在上述第一位置与第二位置之间的任意高度停留时，在所述固定部件与移动环之间、所述移动环与晶圆之间，分别形成供气体流通的路径。优选地，所述移动环是一个完整的环状结构；或者所述移动环是由在第二位置时聚拢而在第一位置时散开的多个分片段组合形成的环状结构。本专利技术的第二个技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改变处理腔室内气体流动模式的装置，基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理，其中进气口位于处理腔室侧壁上方，处理腔室顶部包括一个顶盖，顶盖上方包括射频线圈连接到射频电源，其特征在于：所述装置是在处理腔室内进行气体流通模式调整的气体中心环；所述气体中心环，包含：固定部件，其位于进气口的下方及晶圆的上方，外周围固定到处理腔室内壁，中心包括一个第一开口；移动环，其能分别处在第一位置或第二位置；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环与固定部件组合形成的第二开口向下输送至晶圆。

【技术特征摘要】
1.一种改变处理腔室内气体流动模式的装置，基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理，其中进气口位于处理腔室侧壁上方，处理腔室顶部包括一个顶盖，顶盖上方包括射频线圈连接到射频电源，其特征在于：
所述装置是在处理腔室内进行气体流通模式调整的气体中心环；所述气体中心环，包含：
固定部件，其位于进气口的下方及晶圆的上方，外周围固定到处理腔室内壁，中心包括一个第一开口；
移动环，其能分别处在第一位置或第二位置；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环与固定部件组合形成的第二开口向下输送至晶圆。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述移动环在第一位置与第二位置之间调整时，所述处理腔室处于关闭状态，从而在该处理腔室内保持为通过引入气体而形成的压力状态，或保持为通过排走气体而形成的真空状态。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述固定部件上环绕第一开口的区域内，进一步开设有若干缝隙；
所述移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件上的第一开口和所述缝隙向下输送至晶圆；
所述移动环在第二位置时遮挡了所述缝隙以阻止气体从缝隙处流通，所述气体通过固定部件上的第一开口向下输送至晶圆。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述移动环还能处在第三位置，来遮挡所述固定部件的第一开口的一部分区域，使气体通过第一开口中未被遮挡的区域向下输送至晶圆；
或者，所述移动环还能处在第四位置，来遮挡所述固定部件的缝隙的其中一部分区域，使气体通过固定部件上的第一开口及所述缝隙中未被遮挡的区域向下输送至晶圆。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述固定部件包括位于外侧的外固定环和位于内侧的内固定环，两者之间通过多个连接部连接，内固定环和外固定环之间包括多个缝隙，
所述移动环在第一位置时气体穿过外固定环上的第一开口向下流动；所述移动环在第二位置时，所述移动环封闭与内、外固定环之间的缝隙，气体穿过内固定环内的第二开口向下流动。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述移动环在第一位置时，气体经过所述固定部件的第一开口和缝隙后，在固定部件下方、移动环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；
所述移动环在第二位置时，气体经过所述移动环的固定部件的第一开口后，在固定部件及移动环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述移动环的第二开口的直径等于或大于晶圆的直径，使晶圆嵌套在第一位置的移动环中；
所述移动环的外径等于或略小于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环嵌套在所述固定部件的第一开口中。
8.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于，
所述移动环的外径大于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环与所述固定部件在竖直方向上有部分重叠；
或者，所述移动环的外径小于所述固定部件的第一开口的直径，从而在移动环的外侧与第一开口的内侧留有供气体流通的间隙区。
9.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪图强，黄智林，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31