半导体工艺设备制造技术

本发明专利技术提供一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室，其内部具有工艺腔，顶部设置有进气口；整流结构，将工艺腔分隔为发生腔和加工腔；设置在加工腔的承载结构；线圈用于对进入发生腔的工艺气体进行离化形成等离子体。整流结构包括多个整流部，各整流部具有多个通孔，多个整流部中的一个呈板状，且在晶圆的轴向上覆盖晶圆的中部，其余的多个整流部均呈环状，呈环状的多个整流部沿晶圆的轴线依次设置在呈板状的整流部的下方，多个整流部的径向尺寸沿晶圆的径向由内向外逐渐增大，呈环状的多个整流部在晶圆的轴向上覆盖晶圆的其余部分，位于最外侧的整流部在晶圆的轴向上覆盖晶圆的边缘。本发明专利技术可对刻蚀速率差距进行补偿，从而有效地提高刻蚀均匀性。高刻蚀均匀性。高刻蚀均匀性。

【技术实现步骤摘要】
半导体工艺设备


[0001]本专利技术涉及半导体装备
，具体地，涉及一种半导体工艺设备。

技术介绍

[0002]高分子聚合物在微电子制造领域中具有广泛的应用。例如，聚酰亚胺是一种综合性能良好的有机高分子材料，其具有较好的耐高温性能和绝缘性能、较低的介电常数、且容易与氧气等发生反应而被刻蚀掉，因而可被用作电路之间的钝化层(如在先进封装中的重新布线技术中，可将聚酰亚胺改性后光刻制备图案化结构并避免不同电路之间互连)、用于减少电路中的寄生电容以实现高频电子器件中的线路钝化、用作牺牲层来制备微机械系统中的悬空结构等等。再如，光刻胶是一种具有光敏特性的高分子聚合物，在光照下其结构发生改性，可以被显影液剥离(正性光刻胶)或者保留(负性光刻胶)，因而可被用作晶圆刻蚀掩膜，即通过光刻胶将光刻板上的图形转移到晶圆上，再通过干法刻蚀或者薄膜生长等工艺将图案固定下来，最后光刻胶需要被去除。
[0003]在上述应用过程中，常常需要通过等离子体干法刻蚀对高分子聚合物进行处理。例如，利用聚酰亚胺来实现先进封装中的重新布线技术时，需要通过等离子体干法刻蚀对聚酰亚胺表面进行改性处理，增大粗糙度和亲水性，以保证电镀重新布线金属时药液可以完全浸润整个晶圆。再如，利用光刻胶作为干法刻蚀掩膜后的去除过程中，由于光刻胶经过干法刻蚀后发生改性，难以使用溶剂溶解的方法进行湿法去除，而需要利用等离子体去胶机(去胶原理与等离子体刻蚀相同)进行去除。
[0004]然而，在通过等离子体干法刻蚀对高分子聚合物进行处理时，控制高分子聚合物的刻蚀速率和刻蚀均匀性是难点之一，而刻蚀速率和刻蚀均匀性与等离子体均匀性密切相关。在现有技术中，一般通过设置均流结构来实现均匀进气或均匀排气，从而提高等离子体均匀性。例如，均流结构位于晶圆的下方，均流结构套设在承载晶圆的支撑结构上并与腔壁之间相贴合，以将工艺腔分隔为晶圆刻蚀区和排气区，等离子体在晶圆刻蚀区中均匀性更易控制，且通过均流结构可实现均匀排气，进一步保证刻蚀均匀性。再如，均流结构位于晶圆的上方，通过均流结构实现可实现均匀进气，从而提高等离子体的分布均匀性。上述均流结构的各个部位与晶圆之间的距离均相等，其直接影响的是整体进气或排气均匀性，而这种方式对于刻蚀均匀性的提高效果并不理想，并且仅适用于较小尺寸的晶圆及工艺腔。
[0005]此外，等离子体由离子、电子、中性粒子和自由基等成分构成，由于电子的质量远小于离子，在等离子体产生后电子会被优先加速并形成具有正电势的等离子体鞘层。在偏置电压作用下，等离子体鞘层中的正电荷被加速运动至晶圆(特别是基底边缘翘曲的翘曲片)上进行积累。由于刻蚀过程主要采用氧气作为刻蚀气体，而氧元素的电负性高(即捕获电子的能力强)，不能补偿晶圆上正电荷的积累，积累一段时间后容易在晶圆的边缘发生放电打火，从而严重影响刻蚀工艺结果，甚至导致刻蚀工艺失败。在现有技术中，一般通过在刻蚀过程中额外引入电负性低的气体(例如惰性气体)来释放晶圆上积累的正电荷，但是这样往往会增加工艺步骤，从而降低产能。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体工艺设备。
[0007]本专利技术提供一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室，其内部具有工艺腔，顶部设置有进气口；整流结构，设置在工艺腔内并将工艺腔分隔为发生腔和加工腔，整流结构具有用于连通发生腔和加工腔的通孔；承载结构，设置在加工腔内，用于承载晶圆；线圈，设置在工艺腔室上，用于对由进气口进入发生腔的工艺气体进行离化以形成等离子体，等离子体通过通孔进入至加工腔内并作用于晶圆，其中，整流结构位于承载结构上方，包括多个整流部，各整流部上均具有多个均匀分布的通孔，多个整流部中的一个呈板状，且在晶圆的轴向上覆盖晶圆的中部，其余的多个整流部均呈环状，呈环状的多个整流部沿晶圆的轴线依次设置在呈板状的整流部的下方，多个整流部的径向尺寸沿晶圆的径向由内向外逐渐增大，呈环状的多个整流部在晶圆的轴向上覆盖晶圆的其余部分，位于最外侧的整流部在晶圆的轴向上覆盖晶圆的边缘。
[0008]进一步地，整流结构还包括遮挡环，任意相邻的两个整流部之间均设置有一遮挡环，该遮挡环与该相邻的两个整流部中的至少一个整流部连接，遮挡环用于遮挡在晶圆的轴向上相邻的两个整流部之间形成的空隙。
[0009]进一步地，整流部为三个，三个整流部分别为沿晶圆的轴线自上向下依次布置的中心整流板、中间整流环及边缘整流环，其中，中心整流板、中间整流环及边缘整流环均与晶圆同心设置，边缘整流环与工艺腔的腔壁间隙配合或贴合。
[0010]进一步地，还包括升降驱动机构，升降驱动机构用于驱动各整流部相对于承载结构升降，以调整各整流部与晶圆相应部分之间的距离。
[0011]进一步地，在相邻的两个整流部中，遮挡环的一端套设在位于上方的整流部的外侧且与该整流部的外侧边缘间隙配合，遮挡环的另一端与位于下方的整流部的内侧边缘连接，以在该整流部升降时随之同步升降；或者，在相邻的两个整流部中，遮挡环的一端与位于上方的整流部的外侧边缘连接，以在该整流部升降时随之同步升降，遮挡环的另一端放置在位于下方的整流部的内侧且与该整流部的内侧边缘间隙配合。
[0012]进一步地，整流结构由导电材料制成且通过升降驱动机构接地，各整流部均还用于去除等离子体中的带电粒子，使等离子体中的剩余粒子进入至加工腔内并作用于晶圆，多个整流部中位于最外侧的整流部能够在升降驱动机构的驱动下移动至与晶圆之间具有预设距离的位置，预设距离被配置为能够减少或避免剩余粒子再次进行离化。
[0013]进一步地，整流结构整体为导电金属结构，整流结构的表面包覆有隔离层，其中，隔离层包括在导电金属结构的表面形成的自然氧化层；或者，隔离层包括惰性金属层。
[0014]进一步地，整流结构还包括附加整流件，附加整流件由导电材料制成且通过升降驱动机构接地，附加整流件具有多个均匀分布的通孔，附加整流件在晶圆的轴向上至少覆盖该晶圆的边缘，且附加整流件能够在升降驱动机构的驱动下移动至与晶圆之间具有预设距离的位置，附加整流件用于去除等离子体中的带电粒子，使等离子体中的剩余粒子进入至加工腔内并作用于晶圆，预设距离被配置为能够减少或避免剩余粒子再次进行离化。
[0015]进一步地，整流结构整体为导电金属结构且通过升降驱动机构接地，整流结构的表面包覆有隔离层，其中，隔离层包括在导电金属结构的表面形成的自然氧化层；或者，隔
离层包括惰性金属层。
[0016]进一步地，升降驱动机构包括驱动源和升降杆，驱动源固定在工艺腔室的外侧，升降杆的一端与驱动源连接，升降杆的另一端穿过工艺腔室的腔室壁体进入至工艺腔内并与整流结构连接，其中，升降杆由导电材料制成且与腔室壁体接触，整流结构通过升降杆与腔室壁体电性导通以实现接地。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]本专利技术提供的半导体工艺设备的整流结构包括多个整流部，多个整流部中的一个呈板状，且在晶圆的轴向上覆盖该晶圆的中部；其余的多个整流部均呈环状，呈环状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：工艺腔室，其内部具有工艺腔，顶部设置有进气口；整流结构，设置在所述工艺腔内并将所述工艺腔分隔为发生腔和加工腔，所述整流结构具有用于连通所述发生腔和所述加工腔的通孔；承载结构，设置在所述加工腔内，用于承载晶圆；线圈，设置在所述工艺腔室上，用于对由所述进气口进入所述发生腔的工艺气体进行离化以形成等离子体，所述等离子体通过所述通孔进入至所述加工腔内并作用于所述晶圆，其中，所述整流结构位于所述承载结构上方，包括多个整流部，各所述整流部上均具有多个均匀分布的所述通孔，多个所述整流部中的一个呈板状，且在所述晶圆的轴向上覆盖所述晶圆的中部，其余的多个所述整流部均呈环状，呈环状的多个所述整流部沿所述晶圆的轴线依次设置在呈板状的所述整流部的下方，多个所述整流部的径向尺寸沿所述晶圆的径向由内向外逐渐增大，呈环状的多个所述整流部在所述晶圆的轴向上覆盖所述晶圆的其余部分，位于最外侧的所述整流部在所述晶圆的轴向上覆盖所述晶圆的边缘。2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述整流结构还包括遮挡环，任意相邻的两个所述整流部之间均设置有一所述遮挡环，该遮挡环与该相邻的两个所述整流部中的至少一个所述整流部连接，所述遮挡环用于遮挡在所述晶圆的轴向上相邻的两个所述整流部之间形成的空隙。3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述整流部为三个，三个所述整流部分别为沿所述晶圆的轴线自上向下依次布置的中心整流板、中间整流环及边缘整流环，其中，所述中心整流板、所述中间整流环及所述边缘整流环均与所述晶圆同心设置，所述边缘整流环与所述工艺腔的腔壁间隙配合或贴合。4.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动各所述整流部相对于所述承载结构升降，以调整各所述整流部与所述晶圆相应部分之间的距离。5.根据权利要求4所述的半导体工艺设备，其特征在于，在相邻的两个所述整流部中，所述遮挡环的一端套设在位于上方的所述整流部的外侧且与该整流部的外侧边缘间隙配合，所述遮挡环的另一端与位于下方的所述整流部的内侧边缘连接，以在该整流部升降时随之同步升降；或者，在相邻的两个所述整流部中，所述遮挡环的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔宇威，林源为，董子晗，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：