一种半导体处理装置及处理基片的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种等离子体处理装置及基片制作方法，其中，包括反应腔体，其中所述反应腔体的至少部分顶板由绝缘材料制成的绝缘材料窗。基片支撑装置，设置于所述反应腔体中的所述绝缘材料窗的下方。射频功率发射装置位于所述绝缘材料窗上方，以发射射频功率穿过所述绝缘材料窗进入到所述反应腔体中。反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；在所述反应气体注入器下方设置若干载流气体注入器，用于向反应腔内注入一定流速的载流气体，通过调节所述载流气体的流速大小可以有效改变载流气体对反应气体的扩散的约束力大小，进而控制反应气体在所述反应腔内的不同分布以满足不同工艺的需求。

Semiconductor processing device and method for processing substrate

The present invention provides a plasma processing device and a method for making a substrate, wherein the reactor comprises a reaction cavity, wherein at least part of the reaction chamber is covered with an insulating material window made of insulating material. The substrate supporting device is arranged below the insulating material window in the reaction cavity. The radio frequency power transmitting device is positioned above the insulating material window to transmit the radio frequency power through the insulating material window into the reaction cavity. The reaction gas injector to the reaction chamber to supply reactive gas; some carrying gas injector is disposed at the lower part of the reaction gas injector for gas flow injection to load certain velocity within the reaction chamber, by regulating the carrying gas velocity can effectively change the size of the carrier gas on the reaction gas diffusion binding the size, and then control the reaction gas in different distribution of the reaction chamber to meet different process requirement.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体处理装置及处理基片的方法
本专利技术涉及半导体处理装置，特别是涉及半导体处理装置的均匀加热

技术介绍
半导体处理装置在现有技术中是公知的，并广泛应用于半导体集成电路、平板显示器，发光二极管(LED)，太阳能电池等的制造工业内。其中一类等离子体处理装置是半导体处理装置中的重要组成部分，在等离子体处理装置中通常会施加至少一个射频电源以产生并维持等离子体于反应腔中。其中，有许多不同的方式施加射频功率，每个不同方式的设计都将导致不同的特性，比如效率、等离子解离、均一性等等。其中，一种设计是电感耦合(ICP)等离子腔。在电感耦合等离子处理腔中，射频功率源通常经由一个线圈状的天线向反应腔内发射射频能量。为了使来自天线的射频功率耦合到反应腔内，在天线处放置一个绝缘材料窗。反应腔可以处理各种基片，比如硅基片等，基片被固定在夹盘上，等离子在基片上方产生。因此，天线被放置在反应器顶板上方，使得反应腔顶板是由绝缘材料制成或者包括一个绝缘材料窗。在等离子处理腔中，各种反应气体被注入到反应腔中，以使得离子和基片之间的化学反应和/或物理作用可被用于在所述基片上形成各种特征结构，比如刻蚀、沉积等等。在许多工艺流程中，一个很重要的指数是基片内部的加工均一性。也就是，一个作用于基片中心区域的工艺流程应和作用于基片边缘区域的工艺流程相同或者高度相近。因此，例如，当执行工艺流程时，基片中心区域的刻蚀率应与基片边缘区域的刻蚀率相同。图1示出了一种现有电感耦合等离子体反应腔设计的截面图。ICP反应腔100包括基本呈圆筒状的金属侧壁105和绝缘顶板107，构成可被抽真空器125抽真空的气密空间。基座110支撑夹盘115，所述夹盘115支撑待处理的基片120。来自射频功率源145的射频功率被施加到呈线圈状的天线140。来自气源150的反应气体通过管线155被供应到反应腔内，以点燃并维持等离子，并由此对基片120进行加工。在标准电感耦合反应腔中，气体通过在反应腔周围的注入器/喷头130和中间的喷头135之一或者两者一同注入来供应到真空容器内的。为了防止来自外围喷头130的气体尚未到达基片120的中心区域即被抽出了反应腔，公开号为CN102355792A的中国专利中，公开了一种调节反应腔内反应气体及自由基分布的技术方案，通过在外围喷头130与基座110之间设置一挡板170，挡板170中心区域设置开口，挡板可以延长反应气体在反应腔内的解离路径，提高反应气体的解离效率，同时有效调节了反应腔内自由基的分布，使得自由基的分布能够实现对基片的均匀处理。然而，在某些刻蚀工艺中，如博世工艺，刻蚀步骤与沉积步骤交替循环进行，在沉积步骤中起主要作用的自由基在刻蚀步骤中地位被带电粒子取代。由于带电粒子与自由基的分布状态不同，在沉积工艺中通过控制自由基分布实现基片均匀沉积的挡板170在刻蚀工艺中可能会对带电粒子的均匀分布造成不利影响，即挡板170在沉积步骤中有益效果明显，在刻蚀步骤则效果不明显。理想情况下，可以在沉积步骤中设置挡板，在刻蚀步骤中移出挡板，但实际工艺中，由于沉积步骤和刻蚀步骤各自持续时间较短，切换速率要求较高，频繁的移入移出工艺部件不仅会大大增加设备的操作难度，还会给反应腔内带来大量的颗粒污染物，被认为是不可取方式。此外，由于挡板的开口大小对反应腔内等离子体的分布影响不同，考虑到不同基片的刻蚀面积不同，对等离子体的分布要求不同，为了适应不同工艺的基片刻蚀，需要设置不同开口大小的挡板，但，理由同上文所述，不同的挡板移入移出反应腔不仅会增加设计难度，同时会给反应腔带来污染，降低产品的合格率和效率。因此，业内需要一种改进电感耦合反应腔设计，可以根据不同工艺需要调整对等离子体中的自由基和带电粒子的分布控制。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术公开了一种半导体处理装置，包括：由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述绝缘材料窗下方；用于在工艺处理过程中实现对基片的支撑夹持；射频功率发射装置，其设置于所述顶板上方，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；载流气体注入器，其设置于所述反应气体注入器下方，所述载流气体注入器连接一气体控制器，所述气体控制器控制载流气体经载流气体注入器注入反应腔的流速。优选的，所述反应气体注入器包括设置在所述反应腔侧壁上的外围喷头和/或设置在所述顶板上的中心喷头。反应气体可以选择从外围喷头或中心喷头之一注入反应腔，也可以选择同时从外围喷头或中心喷头注入反应腔。优选的，所述载流气体为不参与所述反应气体反应的非反应气体。优选的，所述载流气体注入器设置在所述反应腔体侧壁上。所述载流气体注入器可以为设置在反应腔侧壁上的气体通孔，也可以为贯穿所述反应腔侧壁并向反应腔的中心区域延伸一定长度的气体喷头。优选的，所述反应气体注入器下方设置一带有中间开口的环形挡板，所述载流气体注入器为贯穿所述反应腔体侧壁与所述环形挡板的气体通孔。优选的，所述载流气体注入器在所述挡板内部沿着所述环形挡板的半径方向呈辐射状分布。优选的，所述载流气体注入器至少部分的偏离所述环形挡板的半径方向贯穿所述环形挡板的环形部分，实现在所述挡板内部不规则的分布，目的在于在调节反应气体在所述圆周方向上不对称的分布。优选的，所述若干载流气体注入器的内径包括一个或一个以上的尺寸。通过设置载流气体注入器的内径为相同或不同可以实现对反应气体在径向上的均匀分布或不均匀分布。优选的，所述载流气体注入器通过所述气体控制器与一载流气体源相连。所述气体控制器为气体流量控制器，所述气体流量控制器可以控制进入载流气体注入器的载流气体的流速大小以及开关通断。进一步的，本专利技术还公开一种等离子体处理装置，其中，包括：反应腔体，包括由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔，所述顶板构成绝缘材料窗；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，其设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；载流气体注入器，其设置于所述反应气体注入器下方，用于向所述反应腔中心方向注入一定流速的载流气体，具有一定流速的载流气体在反应腔内形成向反应腔中心方向延伸一定距离的环形气幕，所述环形气幕限制所述反应气体在反应腔内的扩散。所述环形气幕向中心方向延伸的距离与所述载流气体的流速呈正相关函数。进一步的，本专利技术还公开了一种制造半导体基片的方法，所述方法在上文所述的等离子体反应腔内进行，包括如下步骤：放置待处理基片于所述基片支撑装置上；通过所述反应气体注入器向所述反应腔内提供反应气体，同时启动射频功率发射装置，将所述反应气体解离为等离子体；通过所述载流气体注入器向所述反应腔内注入一定流速的载流气体；所述载流气体用以限制所述反应气体在水平方向的扩散，所述载流气体流速越高对所述反应气体形成的约束力越大；调整所述载流气体注入器中的载流气体流速以改变所述反应气体在反应腔内的分布。优选的，所述基片为硅基片，所述方法包括交替进行的刻蚀步骤和沉积步骤，所述刻蚀步骤中所述载流气体注入器注入反应腔内的载流气体流速低于沉积步骤中载流气体流速。优选的，所述刻蚀步骤中注入反应腔内的载流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，其中，包括：反应腔体，包括由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔，所述顶板构成绝缘材料窗；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，其设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；载流气体注入器，其设置于所述反应气体注入器下方，所述载流气体注入器连接一气体控制器，所述气体控制器控制载流气体经载流气体注入器注入反应腔的流速。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体处理装置，其中，包括：反应腔体，包括由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔，所述顶板构成绝缘材料窗；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，其设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；载流气体注入器，其设置于所述反应气体注入器下方，所述载流气体注入器连接一气体控制器，所述气体控制器控制载流气体经载流气体注入器注入反应腔的流速。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体为不参与所述反应气体反应的非反应气体。3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体注入器为设置在所述反应腔体侧壁上的气体通孔。4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体注入器为贯穿所述反应腔体侧壁并向反应腔内延伸一距离的气体喷嘴。5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述反应气体注入器下方设置一带有中间开口的环形挡板，所述载流气体注入器为贯穿所述反应腔体侧壁与所述环形挡板的气体通孔。6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体注入器在所述挡板内部沿着所述环形挡板的半径方向呈辐射状分布。7.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体注入器至少部分的偏离所述环形挡板的半径方向贯穿所述环形挡板的环形部分，实现在所述挡板内部不规则的分布。8.根据权利要求1-7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述若干载流气体注入器的内径设置为一个或一个以上的尺寸。9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述载流气体注入器通过所述气体控制器与一载流气体源相连，所述气体控制器为气体流量控制器，所述气体流量控制器可以控制进入载流气体注入器的载流气体的流速大小以及开关通断。10.一种等离子体处理装置，其中，包括：反应腔体，包括由顶板及反应腔侧壁围成的密封的反应腔，所述顶板构成绝缘材料窗；基片支撑装置，其设置于所述反应腔内的所述绝缘材料窗下方；射频功率发射装置，其设置于所述绝缘材料窗上方，以发射射频能量到所述反应腔内；反应气体注入器，其用于向所述反应腔内供应反应气体；载流气体注入器，其设置于所述反应气体注入器下方，用于向所述反应腔中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴狄，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