气体注入模块、基底处理设备以及制造半导体器件的方法技术

公开了一种气体注入模块、一种气体注入系统、一种基底处理设备以及一种制造半导体器件的方法。所述气体注入模块包括：喷淋头，具有位于喷淋头的第一区域上的第一注入孔和位于喷淋头的第二区域上的第二注入孔，第二区域位于第一区域的外部；第一分布板，位于喷淋头上，并且具有分别连接到第一注入孔的第一上通道和分别连接到第二注入孔的第二上通道；以及流速控制器，位于第一分布板的第一上通道和第二上通道上。流速控制器使在第一上通道和第二上通道内的压力差减小，从而气体可以在第一注入孔和第二注入孔内具有相似的流速。

Gas injection module, substrate processing equipment and method of manufacturing semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
气体注入模块、基底处理设备以及制造半导体器件的方法本申请要求于2018年11月21日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0144454号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
本专利技术构思涉及制造半导体器件的设备和方法，更具体地，涉及一种气体注入系统或模块、一种基底处理设备以及一种使用该基底处理设备制造半导体器件的方法。
技术介绍
通常，通过执行多个单位工艺来制造半导体器件。单位工艺可以包括沉积工艺、扩散工艺、热工艺、光刻工艺、抛光工艺、蚀刻工艺、离子注入工艺和清洁工艺。蚀刻工艺可以是干蚀刻工艺、湿蚀刻工艺或者二者的组合。干蚀刻工艺很大程度上可以通过等离子体执行。由于等离子体，使得基底会在高温下被处理。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一个方面，提供了一种气体注入系统，所述气体注入系统包括：喷淋头，具有位于喷淋头的第一区域中的第一注入孔和位于喷淋头的第二区域中的第二注入孔，第二区域位于第一区域的径向向外处；气体分布器，位于喷淋头上并且具有分别连接到第一注入孔的第一上通道和分别连接到第二注入孔的第二上通道；以及流速控制器，被构造成相对于第二上通道中的压力保持第一上通道内的压力，使得经由气体分布器引入到喷淋头中的气体以与气体流过第二注入孔的速率相似的速率流过第一注入孔。根据本专利技术构思的另一方面，提供了一种基底处理设备，所述基底处理设备包括：腔室；卡盘，位于腔室的下部中并且专用于收纳基底；以及气体注入系统，将处理气体提供到腔室中，该处理气体用于处理由卡盘收纳的基底。气体注入系统包括位于腔室的上部中的喷淋头、设置在喷淋头上的气体分布器以及流速控制器。喷淋头具有位于喷淋头的第一区域中的第一注入孔和位于喷淋头的第二区域中的第二注入孔，第二区域位于第一区域的径向向外处。气体分布器具有分别连接到第一注入孔的第一上通道和分别连接到第二注入孔的第二上通道。流速控制器被构造成相对于气体在第二上通道内的压力保持气体在第一上通道内的压力，使得经由气体分布器引入到喷淋头中的气体以与气体流过第二注入孔的速率相似的速率流过第一注入孔。根据本专利技术构思的又一方面，提供了一种气体注入模块，所述气体注入模块包括：喷淋头，具有位于喷淋头的第一区域中的第一注入孔和位于喷淋头的第二区域中的第二注入孔，第二区域位于第一区域的径向向外处；气体分布器，设置在喷淋头上并与喷淋头一体地设置，并且具有连接到第一注入孔的第一上通道以及与第一上通道分离且连接到第二注入孔的第二上通道；第一压力传感器，位于第一上通道中，以检测第一上通道中的气体的压力；以及第二压力传感器，位于第二上通道中，以检测第二上通道中的气体的压力。根据本专利技术构思的再一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：在腔室中的卡盘上提供基底；使用气体注入模块向基底上提供气体，气体注入模块在腔室的上部中具有第一通道和位于第一通道外部的第二通道；检测在气体注入模块的第一通道和第二通道内的气体的压力；确定气体在第一通道和第二通道内是否具有压力差；并且当确定气体在第一通道和第二通道内具有压力差时，控制气体在第一通道和第二通道内具有相似的压力。附图说明图1是根据本专利技术构思的基底处理设备的示例的示意图。图2是图1中示出的基底处理设备的气体注入模块的示例的透视的分解图。图3是图2中示出的气体注入模块的喷淋头的示例的平面图。图4是示出通过如图1所示的根据本专利技术构思的基底处理设备处理的基底的蚀刻均匀性的曲线图。图5是图2中示出的气体注入模块的第二分布板的示例的透视的分解图。图6是示出根据本专利技术构思的制造半导体器件的方法的示例的流程图。具体实施方式参照图1，电容耦合等离子体(CCP)设备被示出为根据本专利技术构思的基底处理设备100的示例。基底处理设备100可以包括腔室110、卡盘(或吸盘)120、电源130、气体供应部140、气体注入模块150和控制器160。基底W可以设置在腔室110中的卡盘120上。电源130可以利用高频电力132在腔室110中产生等离子体12。气体供应部140可以向气体注入模块150供应气体10，气体注入模块150可以将气体10提供到腔室110中。控制器160可以控制气体10的流速和高频电力132以管理制造工艺，即，管理基底W的处理。腔室110可以提供使基底W与腔室外部的环境隔离的密闭空间。尽管未示出，但是腔室110可包括下壳体和在下壳体上的上壳体。当下壳体与上壳体分离时，机械臂可以将基底W装载到卡盘120上。卡盘120可以安装在腔室110的下部中。卡盘120可以利用静电电压保持基底W。静电电压可以通过设置在腔室110外部的静电电压供应部来供应。电源130可以连接到卡盘120。电源130可以向卡盘120供应高频电力132。高频电力132可以将基底W上的气体10激发成等离子体状态。也就是说，高频电力132可以使气体10产生等离子体12。气体供应部140可以通过气体注入模块150将气体10供应到腔室110。例如，气体供应部140包括第一气体供应部142、质量流量控制器144和第二气体供应部146。第一气体供应部142可以向气体注入模块150供应气体10的主要成分(例如Ar、N2或SF6)。每个第一气体供应部142可以具有流量控制阀143。质量流量控制器144可以设置在第一气体供应部142和气体注入模块150之间。质量流量控制器144可以控制主要气体的质量流量。第二气体供应部146可以连接到质量流量控制器144和气体注入模块150之间的管道141。第二气体供应部146可以具有自己的附属阀145，所述附属阀145连接到质量流量控制器144和气体注入模块150之间的管道141。第二气体供应部146可以向气体注入模块150提供气体10的附加成分(例如O2、C4F6或C4F8)。气体注入模块150可以安装在腔室110的上部中。气体注入模块150可以将气体10提供到基底W上。气体注入模块150内的气体10可以具有比质量流量控制器144和气体注入模块150之间的管道141内的气体10的压力低的压力。图2示出图1中示出的气体注入模块150的示例。参照图1和图2，气体注入模块150可以包括喷淋头152、第一分布板154、第二分布板156(或者“气体分布器”)和流速调节器158。喷淋头152可以包括多个注入孔30。气体10可以通过注入孔30喷射到基底W上。每个注入孔30可以具有大约0.5mm到大约1mm的直径。当最初使用喷淋头152时，注入孔30可以具有相同的尺寸(例如，直径)。此外，气体10在注入孔30内可以具有相似的流速。注入孔30的布置可以与基底W的形状对应。例如，当基底W是圆形的时，注入孔30可以沿一系列同心圆布置(布局)。喷淋头152可以具有与基底W的对应区域相关联的区域，例如第一区域22和第二区域24。第一区域22可以对应于基底W的中心区域C，第二区域24可以对应于基底W的边缘(外周边)区域E。第一区域22可以包括喷淋头15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体注入系统，所述气体注入系统包括：/n喷淋头，具有位于所述喷淋头的第一区域中的第一注入孔以及位于所述喷淋头的第二区域中的第二注入孔，所述第二区域位于所述第一区域的径向向外处；/n气体分布器，位于所述喷淋头上并且具有分别连接到所述第一注入孔的第一上通道和分别连接到所述第二注入孔的第二上通道；以及/n流速控制器，被构造为相对于所述第二上通道中的压力保持所述第一上通道内的压力，使得经由所述气体分布器引入到所述喷淋头中的气体以与气体流过所述第二注入孔的速率相似的速率流过所述第一注入孔。/n

【技术特征摘要】
20181121 KR 10-2018-01444541.一种气体注入系统，所述气体注入系统包括：
喷淋头，具有位于所述喷淋头的第一区域中的第一注入孔以及位于所述喷淋头的第二区域中的第二注入孔，所述第二区域位于所述第一区域的径向向外处；
气体分布器，位于所述喷淋头上并且具有分别连接到所述第一注入孔的第一上通道和分别连接到所述第二注入孔的第二上通道；以及
流速控制器，被构造为相对于所述第二上通道中的压力保持所述第一上通道内的压力，使得经由所述气体分布器引入到所述喷淋头中的气体以与气体流过所述第二注入孔的速率相似的速率流过所述第一注入孔。


2.根据权利要求1所述的气体注入系统，其中，所述流速控制器包括：分别设置在所述第一上通道中的第一压力传感器和分别设置在所述第二上通道中的第二压力传感器，以检测气体在所述第一上通道内的压力和在所述第二上通道内的压力。


3.根据权利要求2所述的气体注入系统，其中，所述气体分布器包括：
下板，具有连接到所述第一注入孔的第一下孔和连接到所述第二注入孔的第二下孔；以及
上板，具有置于所述第一下孔上方的第一凹槽和置于所述第二下孔上方的第二凹槽，
其中，所述第一压力传感器设置在所述第一凹槽中，并且所述第二压力传感器设置在所述第二凹槽中。


4.根据权利要求3所述的气体注入系统，其中，所述流速控制器还包括在所述第一压力传感器下方位于所述第一下孔中的第一下阀以及在所述第二压力传感器下方位于所述第二下孔中的第二下阀。


5.根据权利要求3所述的气体注入系统，其中，所述上板还具有位于所述第一凹槽上的第一引入孔和位于所述第二凹槽上的第二引入孔。


6.根据权利要求5所述的气体注入系统，其中，所述流速控制器还包括连接到所述第一引入孔并设置在所述第一压力传感器上方的第一上阀以及连接到所述第二引入孔并设置在所述第二压力传感器上方的第二上阀。


7.根据权利要求3所述的气体注入系统，其中，所述气体分布器还包括中间板，所述中间板具有在所述第一注入孔和所述第一凹槽之间延伸的第一中间孔以及在所述第二注入孔和所述第二凹槽之间延伸的第二中间孔。


8.根据权利要求2所述的气体注入系统，其中，所述第一区域具有中心段和所述中心段的径向向外的中部段，并且
所述第一压力传感器包括位于所述中心段中的中心传感器和位于所述中部段中的中部传感器。


9.根据权利要求2所述的气体注入系统，其中，所述喷淋头的所述第二区域具有径向外部部分和所述径向外部部分的径向向外的径向最外部部分，并且
所述第二压力传感器包括位于所述喷淋头的所述第二区域的所述径向外部部分中的径向外部压力传感器以及位于所述喷淋头的所述第二区域的所述径向最外部部分中的径向最外部压力传感器。


10.根据权利要求1所述的气体注入系统，所述气体注入系统还包括置于所述喷淋头和所述气体分布器之间的分布板，
其中，所述分布板具有在所述第一注入孔和所述第一上通道之间延伸的第一下通道以及在所述第二注入孔和所述第二上通道之间延伸的第二下通道。


11.一种基底处理设备，所述基底处理设备包括：
腔室；
卡盘，位于所述腔室的下部中并且专用于收纳基底；以及
气体注入系统，所述气体注入系统将处理气体提供到所述腔室中，所述处理气体用于处理由所述卡盘收纳的基底，
所述气体注入系统包括位于所述腔室的上部中的喷淋头、设置在所述喷淋头上的气体分布器以及流速控制器，
所述喷淋头具有位于所述喷淋头的第一区域中的第一注入孔以及位于所述喷淋头的第二区域中的第二注入孔，所述第二区域位于所述第一区域的径向向外处，以及
所述气体分布器具有分别连接到所述第一注入孔的第一上通道和分别连接到所述第二注入孔的第二上通道，
其中，所述流速控制器被构造为相对于气体在所述第二上通道内的压力保持气体在所述第一上通道内的压力，使得经由所述气体分布器引入到所述喷淋头中的气体以与气体流过所述第二注入孔的速率相似的速率流过所述第一注入孔。


12.根据权利要求11所述的基底处理设备，其中，所述流速控制器包括：
第一压力传感器，分别位于所述第一上通道中，以检测所述第一上通道内的气体的压力，
第二压力传感器，分别位于所述第二上通道中，以检测所述第二上通道内的气体的压力；
第一阀，分别与所述气体分布器的所述第一上通道串联设置；以及
第二阀，分别与所述气体分布器的所述第二上通道串联设置。


13.根据权利要求12所述的基底处理设备，其中，所述流速控制器包括：
压力信号检测器，连接到所述第一压力传感器且连接到所述第二压力传感器，并且可操作为将所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的输出转换成信号，所述信号表示所述第一上通道和所述第二上通道内的气体的压力值；以及
比较器，可操作地连接到所述压力信号检测器，并且被构造为将所述第一上通道内的气体的压力值与所述第二上通道内的气体的压力值进行比较。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李成基，成珉圭，成德镛，李相昊，全康民，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR