一种提高膜厚均匀性的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:18518072 阅读:29 留言:0更新日期:2018-07-25 08:29
本发明专利技术公开了一种提高膜厚均匀性的装置及方法,将PECVD机台双工艺腔体中放置晶圆的加热平台设计成可以程序控速的旋转式平台,通过设置平台的旋转速度,保证晶圆在工艺时间内旋转整数圈,使双腔之间射频重叠的影响对于整片晶圆周边形成一致的效果,使得晶圆周边薄膜分布均匀,不仅消除了射频叠加带来的膜厚突变,而且可利用射频叠加会提高薄膜淀积速率的特性,减少薄膜中心与边缘的膜厚差,从而可使得在整个晶圆范围内的膜厚更加均匀。

A device and method for improving the uniformity of film thickness

The invention discloses a device and method for improving the uniformity of film thickness, and designs a heating platform of a wafer in the double process cavity of the PECVD machine platform into a rotating platform with a program speed control. By setting the rotating speed of the platform, the circle can be rotated in the process time, so that the radio frequency overlap between the two cavities is affected. A uniform effect is formed around the whole wafer, which makes the thin film around the wafer evenly distributed, which not only eliminates the film thickness mutation caused by the radio frequency superposition, but also improves the film deposition rate by the radio frequency superposition, and reduces the film thickness difference between the center and the edge of the film, thus making the film thickness more uniform within the whole circle range. Uniform.

【技术实现步骤摘要】
一种提高膜厚均匀性的装置及方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造
,更具体地,涉及一种提高膜厚均匀性的装置及方法。
技术介绍
等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition,PECVD)借助微波或射频(RF)等使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体,通过扩散,吸附,表面反应,副产物解吸附,废气排出等过程,完成所需薄膜的生长过程。由于等离子体化学活性很强,使得PECVD的化学反应能在较低的温度下进行。生产过程中,薄膜的均匀性会极大地影响到产品的质量,因此良好的薄膜均匀性至关重要。薄膜的均匀性主要受到等离子体密度分布的影响,而等离子体密度的分布又与放电功率、频率、气压等诸多因素有关。请参阅图1,图1是现有的一种PECVD机台的反应腔室工作平面示意图。如图1所示,为了提高PECVD的产能,现有技术中采用了双工艺腔体(TwinChamber)10和20设计,即采用两个连通的腔体A10和腔体B20形式,每个腔体A、B分别设有一个气体喷淋头13、23和一个射频发生机构14、24,且两个腔体的气体管路30、31相通。工艺过程中,设定两个腔体10、20的气体流量、压力相同;当开启RF发生机构14、24时,气体分子离化,产生等离子体(Plasma),高化学活性的等离子体在晶圆加热平台11、21上的晶圆(wafer)12、22表面反应,生成所需成分的薄膜。然而,在采用上述的双腔体结构时,由于两个腔体紧紧相连,且两个腔体之间射频屏蔽不完全,造成两个腔体靠近处的射频会存在一定程度相互交叠的现象。该现象使得两个腔体靠近处的等离子体更为密集,淀积速率更快,在相同时间内薄膜厚度更厚;而远离两个腔体交界处由于射频叠加现象减弱,将恢复单腔PECVD的膜厚趋势,即薄膜厚度将沿半径方向梯度减薄。图2是射频叠加造成的等离子体不均匀分布示意图,其显示两个腔体靠近处(内侧)的等离子体更为密集,而远离两个腔体交界处(外侧)的等离子体较为稀疏。通过实验验证发现,在实际生产中,单腔PECVD工艺存在膜厚中间厚边缘薄的现象,膜厚大致沿同心圆向外递减;而双腔体机台在工艺过程中,出现双工艺腔靠近处薄膜厚度较厚,背离方向薄膜厚度沿半径方向梯度减薄,恢复单腔PECVD的边缘梯度减薄的膜厚趋势。图3是使用现有的双腔体机台淀积的薄膜膜厚分布示意图,其显示在生产过程中出现的两个腔体10、20中晶圆12、22表面膜厚分布不均的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种提高膜厚均匀性的装置及方法。为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供了一种提高膜厚均匀性的装置,包括:一具有双工艺腔体的PECVD机台,所述双工艺腔体中的每个工艺腔体分别设有晶圆加热平台和射频发生机构,至少一个工艺腔体的晶圆加热平台为控速旋转式平台;其中,通过所述控速旋转式平台在淀积时间内旋转整数圈,确保两个射频发生机构产生的射频叠加效果对晶圆加热平台上吸附的晶圆内外圈各位置的影响一致,以消除射频叠加带来的晶圆膜厚突变。优选地,所述双工艺腔体包括并列且连通设置的腔体A和腔体B,所述腔体A中设有晶圆加热平台A和射频发生机构A,所述腔体B中设有晶圆加热平台B和射频发生机构B,所述晶圆加热平台A和晶圆加热平台B都为控速旋转式平台。优选地,所述双工艺腔体包括并列且连通设置的腔体A和腔体B,所述腔体A中设有晶圆加热平台A和射频发生机构A,所述腔体B中设有晶圆加热平台B和射频发生机构B,所述晶圆加热平台A和晶圆加热平台B其中之一为控速旋转式平台。优选地,通过所述PECVD机台的控制系统对所述控速旋转式平台进行控速,以限制其在淀积时间内旋转整数圈。优选地,所述控速旋转式平台下方设有支撑柱,所述支撑柱连接控速转动电机,通过所述PECVD机台的控制系统对所述控速转动电机进行控速,以限制控速转动电机连接的控速旋转式平台在淀积时间内旋转整数圈。优选地,所述支撑柱通过齿轮、键槽或紧配合方式与控速转动电机的转轴相连接。本专利技术还提供了一种提高膜厚均匀性的方法,使用上述的提高膜厚均匀性的装置,所述方法包括:将晶圆A、晶圆B分别传入腔体A、腔体B中,并吸附在晶圆加热平台A、晶圆加热平台B上;打开射频发生机构A和射频发生机构B,并使晶圆加热平台A、晶圆加热平台B旋转,对晶圆A、晶圆B进行淀积工艺;其中,通过使晶圆加热平台A、晶圆加热平台B在淀积时间内分别旋转整数圈,确保两个射频发生机构产生的射频叠加效果对晶圆加热平台上吸附的晶圆内外圈各位置的影响一致,以消除射频叠加带来的晶圆膜厚突变,同时,利用射频叠加效果使局部淀积速率变快,以在晶圆A、晶圆B匀速旋转过程中,补偿边缘膜厚较薄现象,消除双工艺腔体的膜厚向一边倾斜的现象,提高膜厚均匀性。优选地,通过在所述PECVD机台的控制系统的工艺菜单中设置旋转圈数,并通过控制系统自动根据淀积时间计算转速,对晶圆加热平台A、晶圆加热平台B进行控速。本专利技术还提供了一种提高膜厚均匀性的方法,使用上述的提高膜厚均匀性的装置,所述方法包括:将晶圆A传入腔体A中,并吸附在晶圆加热平台A上,同时使腔体B空置;打开射频发生机构A,关闭射频发生机构B,使晶圆A处于静止的晶圆加热平台A上进行第一次淀积工艺;第一次淀积工艺完成后,将晶圆A移至腔体B中,并吸附在晶圆加热平台B上,同时,将晶圆B传入腔体A中,并吸附在晶圆加热平台A上;打开射频发生机构A,关闭射频发生机构B,使晶圆B处于静止的晶圆加热平台A上进行第一次淀积工艺;同时,启动晶圆加热平台B旋转,对晶圆A进行第二次淀积工艺,使晶圆A受射频发生机构A产生的射频的影响,在晶圆A边缘均匀生长出一层沿其半径方向向内减薄的薄膜,以对其第一次淀积工艺中的边缘膜厚进行补偿,从而提高其膜厚均匀性;将完成两次淀积后的晶圆A移出腔体B;将晶圆B移至腔体B中,并吸附在晶圆加热平台B上,按照上述方法对其进行第二次淀积工艺,同时,将晶圆C传入腔体A中,并吸附在晶圆加热平台A上,按照上述方法对其进行第一次淀积工艺;依次重复上述过程,直至完成所有晶圆的CVD淀积工艺。优选地,通过在所述PECVD机台的控制系统的工艺菜单中设置旋转圈数,并通过控制系统自动根据淀积时间计算转速,对晶圆加热平台B进行控速。从上述技术方案可以看出,本专利技术将双工艺腔体中放置晶圆的加热平台设计成可以程序控速的旋转式平台,通过设置平台的旋转速度,保证晶圆在工艺时间内旋转整数圈,使双腔之间射频重叠的影响对于整片晶圆周边形成一致的效果,使得晶圆周边薄膜分布均匀,不仅消除了射频叠加带来的膜厚突变,而且可利用射频叠加会提高薄膜淀积速率的特性,减少薄膜中心与边缘的膜厚差,从而可使得在整个晶圆范围内的膜厚更加均匀。附图说明图1是现有的一种PECVD机台的反应腔室工作平面示意图;图2是射频叠加造成的等离子体不均匀分布示意图;图3是使用现有的双腔体机台淀积的薄膜膜厚分布示意图;图4是本专利技术一较佳实施例的一种提高膜厚均匀性的装置结构分解示意图;图5是本专利技术一较佳实施例的一种控速旋转式平台结构示意图;图6是单腔加射频时双工艺腔体中的等离子体分布示意图;图7是本专利技术一较佳实施例的一种传片方式示意图;图8是使用本专利技术的双腔体机台及方法淀积的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,包括:一具有双工艺腔体的PECVD机台,所述双工艺腔体中的每个工艺腔体分别设有晶圆加热平台和射频发生机构,至少一个工艺腔体的晶圆加热平台为控速旋转式平台;其中,通过所述控速旋转式平台在淀积时间内旋转整数圈,确保两个射频发生机构产生的射频叠加效果对晶圆加热平台上吸附的晶圆内外圈各位置的影响一致,以消除射频叠加带来的晶圆膜厚突变。

【技术特征摘要】
1.一种提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,包括:一具有双工艺腔体的PECVD机台,所述双工艺腔体中的每个工艺腔体分别设有晶圆加热平台和射频发生机构,至少一个工艺腔体的晶圆加热平台为控速旋转式平台;其中,通过所述控速旋转式平台在淀积时间内旋转整数圈,确保两个射频发生机构产生的射频叠加效果对晶圆加热平台上吸附的晶圆内外圈各位置的影响一致,以消除射频叠加带来的晶圆膜厚突变。2.根据权利要求1所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,所述双工艺腔体包括并列且连通设置的腔体A和腔体B,所述腔体A中设有晶圆加热平台A和射频发生机构A,所述腔体B中设有晶圆加热平台B和射频发生机构B,所述晶圆加热平台A和晶圆加热平台B都为控速旋转式平台。3.根据权利要求1所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,所述双工艺腔体包括并列且连通设置的腔体A和腔体B,所述腔体A中设有晶圆加热平台A和射频发生机构A,所述腔体B中设有晶圆加热平台B和射频发生机构B,所述晶圆加热平台A和晶圆加热平台B其中之一为控速旋转式平台。4.根据权利要求2或3所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,通过所述PECVD机台的控制系统对所述控速旋转式平台进行控速,以限制其在淀积时间内旋转整数圈。5.根据权利要求1-3任意一项所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,所述控速旋转式平台下方设有支撑柱,所述支撑柱连接控速转动电机,通过所述PECVD机台的控制系统对所述控速转动电机进行控速,以限制控速转动电机连接的控速旋转式平台在淀积时间内旋转整数圈。6.根据权利要求5所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,所述支撑柱通过齿轮、键槽或紧配合方式与控速转动电机的转轴相连接。7.一种提高膜厚均匀性的方法,使用权利要求2所述的提高膜厚均匀性的装置,其特征在于,所述方法包括:将晶圆A、晶圆B分别传入腔体A、腔体B中,并吸附在晶圆加热平台A、晶圆加热平台B上;打开射频发生机构A和射频发生机构B,并使晶圆加热平台A、晶圆加热平台B旋转,对晶圆A、晶圆B...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟晓兰
申请(专利权)人:上海集成电路研发中心有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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