气体分配装置、等离子体处理装置、方法及半导体结构与流程

专利2022-05-09  93


本发明涉及等离子体处理技术领域,特别涉及气体分配装置、等离子体处理装置、方法及半导体结构。



背景技术:

在半导体器件的制造工艺中,需要对反应气体进行离子化产生等离子体,以利用等离子体对位于处理室内的晶圆表面的膜层产生刻蚀。在等离子体刻蚀工艺中,半导体刻蚀机台的气体分配装置中的气体源提供的工艺气体从气体管路流出,汇集到气体分流器中,根据工艺菜单设定的配比方式将气体分流,并经由气体扩散器划分的不同区域将工艺气体扩散到晶圆表面。

然而,传统的半导体刻蚀机台中,由于不同区域的气体分布只能由分流器统一调控配比,如果晶圆表面的某一区域的刻蚀线径出现异常,需要重新设定工艺菜单中气体分流的配比,以统一调整各个区域的气体配比,重新设定的工艺菜单仍可能导致晶圆表面气体分布不均,造成线径不均及晶圆缺陷,影响产品良率,造成公司财产损失。



技术实现要素:

基于此,有必要针对背景技术中问题,提供一种气体分配装置、等离子体处理装置、方法及半导体结构,在分流器控制的气体分布不均时,无需重新调整分流器的气体配比而由附属气体管路进行补偿,保证每个区域的刻蚀速率大致相同,使晶圆表面的刻蚀线径更加稳定,从而有效地提高了半导体产品良率。

为实现上述目的及其他相关目的,本申请的一方面提供一种气体分配装置,包括分流器、主输气管道、附属输气管道及喷头,喷头包括相互独立的多个气体分配区域;分流器具有与各所述气体分配区域一一对应设置的多个出口,且所述分流器的入口与第一工艺气体相连;多个主输气管道,与各所述出口一一对应设置,各所述出口分别经由对应的所述主输气管道与各所述气体分配区域连通;若干个附属输气管道,所述附属输气管道的入口与第二工艺气体相连,且所述附属输气管道的出口与对应的所述主输气管道的内部气密性连通;若干个可控阀,所述可控阀设置于所述附属输气管道,用于控制所述附属输气管道与相连的所述主输气管道的连通状态。

于上述实施例中的气体分配装置中,气体源提供的第一工艺气体汇集到分流器后,分流器通过多个主输气管道向喷头的多个相互独立的气体分配区域输送第一工艺气体;通过设置若干个附属输气管道的入口与第二工艺气体相连,且各附属输气管道的出口与对应的主输气管道的内部气密性连通,并在附属输气管道上设置用于控制该附属输气管道与相连的主输气管道的连通状态的可控阀,以控制第二工艺气体经由对应的附属输气管道流向对应的气体分配区域。当半导体刻蚀机台的气体源提供的第一工艺气体经由分流器、多条主输气管道向喷头的多个气体分配区域提供的气体分布不均时,无需重新设定工艺菜单中气体分流的配比,可以通过可控阀来控制对应的附属输气管道进行补偿,保证多个气体分配区域分别对应的晶圆表面区域刻蚀速率大致相同,使晶圆表面的刻蚀线径更加稳定,从而有效地提高了半导体产品良率。由于可以针对性地控制可控阀来控制对应的附属输气管道,对需要补偿的气体分配区域的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

在本申请的一个实施例中,所述附属输气管道的数量与所述主输气管道的数量相等,且各所述附属输气管道与各所述主输气管道一一对应设置。

在本申请的一个实施例中,所述可控阀的数量与所述附属输气管道的数量相等,且各所述可控阀与各所述附属输气管道一一对应设置。

在本申请的一个实施例中,所述可控阀包括电磁阀。

在本申请的一个实施例中,所述喷头包括夹板、第一电极板及若干个垫圈,第一电极板设置于所述夹板的下表面;所述垫圈设置于所述夹板和所述第一电极板之间,用于将所述喷头隔绝成相互独立的多个所述气体分配区域。

在本申请的一个实施例中,所述夹板上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第一气体喷射孔,每个所述气体分配区域对应的所述夹板部分至少包括一个所述第一气体喷射孔;所述第一电极板上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第二气体喷射孔,每个所述气体分配区域对应的所述第一电极板部分至少包括一个所述第二气体喷射孔。

在本申请的一个实施例中,所述喷头的形状为圆形;所述喷头从圆心到圆周依次包括第一气体分配区域,第二气体分配区域及第三气体分配区域,其中,所述第一气体分配区域的形状为圆形,所述第二气体分配区域和所述第三气体分配区域的形状均为圆环形。

在本申请的一个实施例中,所述的气体分配装置还包括控制器,控制器与各所述可控阀电连接,用于通过控制各所述可控阀的开关状态来调整各所述气体分配区域内的气体浓度。

在本申请的一个实施例中,所述的气体分配装置还包括检测装置,检测装置与所述控制器电连接,用于检测所述可控阀对应的所述气体分配区域内的气体浓度;所述控制器被配置为:

若所述气体浓度小于或等于第一预设阈值,则控制所述可控阀动作并导通所述附属输气管道。

在本申请的一个实施例中,所述的气体分配装置还包括报警装置,报警装置与所述控制器电连接;所述控制器被配置为:

若所述气体浓度大于或等于第二预设阈值,则控制所述报警装置发出报警信息,其中,所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

在本申请的一个实施例中,所述第二工艺气体与所述第一工艺气体相同或不同。

本申请的另一方面提供一种等离子体处理装置,用于产生等离子体对基板进行处理,包括任一本申请实施例中所述的气体分配装置及处理室,所述第一工艺气体及/或所述第二工艺气体经由所述气体分配装置流入所述处理室,在所述处理室内形成等离子体,对所述处理室内的待刻蚀基板进行刻蚀。

于上述实施例中的等离子体处理装置中,通过设定工艺菜单中气体分流的配比,使得第一工艺气体汇集到分流器后,分流器通过多个主输气管道向喷头的多个相互独立的气体分配区域输送第一工艺气体;当气体源提供的第一工艺气体经由分流器、多条主输气管道向喷头的多个气体分配区域提供的气体分布不均时,无需重新设定工艺菜单中气体分流的配比,可以通过可控阀来控制对应的附属输气管道进行补偿,保证多个气体分配区域分别对应的晶圆表面区域刻蚀速率大致相同,使晶圆表面的刻蚀线径更加稳定,从而有效地提高了半导体产品良率。由于可以针对性地控制可控阀来控制对应的附属输气管道,对需要补偿的气体分配区域的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

在本申请的一个实施例中,所述第二工艺气体与所述第一工艺气体相同或不同。

本申请的又一方面提供一种等离子体处理方法,包括使用任一本申请实施例中所述的等离子体处理装置产生等离子体,以对待刻蚀基板进行刻蚀处理,并控制各所述可控阀动作,使得各所述气体分配区域内的气体浓度位于对应的预设气体浓度范围内。本实施例中可以针对性地控制可控阀来控制对应的附属输气管道,对需要补偿的气体分配区域的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

本申请的再一方面提供一种半导体结构,采用任一本申请实施例中所述的等离子体处理方法进行刻蚀处理。本实施例中提供的半导体结构相对于采用传统的半导体刻蚀机台进行刻蚀处理的半导体结构,具备更高的产品良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本申请一实施例中提供的一种气体分配装置的结构示意图;

图2为本申请另一实施例中提供的一种气体分配装置的结构示意图;

图3为本申请一实施例中提供的一种气体分配装置的电路原理示意图;

图4为本申请另一实施例中提供的一种气体分配装置的电路原理示意图;

图5为本申请又一实施例中提供的一种气体分配装置的电路原理示意图;

图6为本申请一实施例中提供的一种等离子体处理装置的结构示意图;

图7a为传统的半导体刻蚀机台刻蚀所得晶圆表面刻蚀线径示意图;

图7b为图6中示意的一种半导体刻蚀机台刻蚀所得晶圆表面刻蚀线径示意图;

图7c为传统的半导体刻蚀机台刻蚀所得晶圆的结构示意图;

图7d为图6中示意的一种半导体刻蚀机台刻蚀所得晶圆的结构示意图;

附图标记说明:

100、气体分配装置;10、分流器;20、主输气管道;20a、第一主输气管道;20b、第二主输气管道;20c、第三主输气管道;30、附属输气管道;30a、第一附属输气管道;30b、第二附属输气管道;30c、第三附属输气管道;40、可控阀;40a、第一可控阀;40b、第二可控阀;40c、第三可控阀;50、喷头;51、气体分配区域;51a、第一气体分配区域;51b、第二气体分配区域;51c、第三气体分配区域;52、夹板;53、第一电极板;54、垫圈;54a、第一垫圈;54b、第二垫圈;54c、第三垫圈;521、第一气体喷射孔;531、第二气体喷射孔;60、控制器;70、检测装置;80、报警装置;90、处理室;200、待刻蚀基板;201、过刻蚀区域;202、刻蚀不足区域。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下,除非使用了明确的限定用语,例如“仅”、“由……组成”等,否则还可以添加另一部件。除非相反地提及,否则单数形式的术语可以包括复数形式,并不能理解为其数量为一个。

应当理解,尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件,但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,第一元件可以被称为第二元件,并且类似地,第二元件可以被称为第一元件。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心轴”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1,在本申请的一个实施例中,提供了一种气体分配装置100,包括分流器10、主输气管道20、若干个附属输气管道30、若干个可控阀40及喷头50,喷头50包括相互独立的多个气体分配区域51;分流器10具有与各气体分配区域51一一对应设置的多个出口,且分流器10的入口与第一工艺气体gas1相连;多个主输气管道20与分流器10的各出口一一对应设置,各分流器10的出口分别经由对应的主输气管道20与各气体分配区域51连通;各附属输气管道30的入口均与第二工艺气体gas2相连,且各附属输气管道30的出口与对应的主输气管道20的内部气密性连通;各可控阀40分别设置于附属输气管道30的外管壁表面,用于控制对应相连的附属输气管道30与相连的主输气管道20的连通状态。在本申请的一个实施例中,第二工艺气体gas2与第一工艺气体gas1可以相同,也可以不同。

作为示例,在本申请的一个实施例中,所述附属输气管道30的数量与所述主输气管道20的数量相等,且各所述附属输气管道30与各所述主输气管道20一一对应设置。

作为示例,在本申请的一个实施例中,所述可控阀40的数量与所述附属输气管道30的数量相等,且各所述可控阀40与各所述附属输气管道30一一对应设置,以实现对每个气体分配区域51的气体浓度进行补偿控制。

请继续参考图1,气体源提供的第一工艺气体gas1汇集到分流器10后,分流器10通过多个主输气管道20向喷头50的多个相互独立的气体分配区域51输送第一工艺气体gas1;主输气管道20包括第一主输气管道20a、第二主输气管道20b及第三主输气管道20c,第一主输气管道20a、第二主输气管道20b及第三主输气管道20c的入口均与分流器10的内部连通;附属输气管道30可以包括第一附属输气管道30a、第二附属输气管道30b及第三附属输气管道30c,可控阀40包括第一可控阀40a、第二可控阀40b及第三可控阀40c,第一可控阀40a、第二可控阀40b及第三可控阀40c可以分别包括电磁阀;第一附属输气管道30a、第二附属输气管道30b与第三附属输气管道30c的入口均与第二工艺气体gas2相连,第一附属输气管道30a的出口与对应的第一主输气管道20a的内部气密性连通,第二附属输气管道30b的出口与对应的第二主输气管道20b的内部气密性连通,第三附属输气管道30c的出口与对应的第三主输气管道20c的内部气密性连通;气体分配区域51包括第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c,其中,第一气体分配区域51a可以对应于待刻蚀晶圆表面的中心区域c,第二气体分配区域51b可以对应于待刻蚀晶圆表面的中部区域m,第三气体分配区域51c可以对应于待刻蚀晶圆表面的边缘区域e;第一主输气管道20a的出口与第一气体分配区域51a连通,第二主输气管道20b的出口与第二气体分配区域51b连通,第三主输气管道20c的出口与第三气体分配区域51c连通;第一可控阀40a可以设置于第一附属输气管道30a的外管壁表面,用于控制第一附属输气管道30a与相连的第一主输气管道20a的连通状态;第二可控阀40b可以设置于第二附属输气管道30b的外管壁表面,用于控制第二附属输气管道30b与相连的第二主输气管道20b的连通状态;第三可控阀40c可以设置于第三附属输气管道30c的外管壁表面,用于控制第三附属输气管道30c与相连的第三主输气管道20c的连通状态。当半导体刻蚀机台的气体源提供的第一工艺气体gas1经由分流器10、第一主输气管道20a、第二主输气管道20b及第三主输气管道20c向喷头50的第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c提供的气体分布不均时,无需重新设定工艺菜单中气体分流的配比,可以通过控制可控阀40来控制对应的附属输气管道30提供第二工艺气体gas2进行补偿,保证多个气体分配区域51分别对应的晶圆表面区域刻蚀速率大致相同,使晶圆表面的刻蚀线径更加稳定,从而有效地提高了半导体产品良率。由于可以针对性地控制可控阀40来控制对应的附属输气管道30,对需要补偿的气体分配区域51的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

请参考图2,在本申请的一个实施例中,喷头50包括夹板52、第一电极板53及若干个垫圈54,垫圈54包括第一垫圈54a、第二垫圈54b及第三垫圈54c,第一电极板53设置于夹板52的下表面;第一垫圈54a、第二垫圈54b及第三垫圈54c设置于夹板52和第一电极板53之间,用于将喷头50隔绝成相互独立的多个气体分配区域51,气体分配区域51可以包括第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c,其中,第一气体分配区域51a可以对应于待刻蚀晶圆表面的中心区域c,第二气体分配区域51b可以对应于待刻蚀晶圆表面的中部区域m,第三气体分配区域51c可以对应于待刻蚀晶圆表面的边缘区域e;第一主输气管道20a的出口与第一气体分配区域51a连通,第二主输气管道20b的出口与第二气体分配区域51b连通,第三主输气管道20c的出口与第三气体分配区域51c连通。第一电极板53的材料可选择单晶硅,多晶硅,碳化硅或其它合适的材料。例如,可以设置第一电极板53的材料为单晶硅,高纯度单晶硅能最小化等离子体处理期间的晶圆污染,因为在等离子体处理期间其仅将最低量的不希望元素引入处理室内。夹板52用来在该等离子体处理室中处理半导体基片的工艺气体化学相容的材料制成,其热膨胀系数与第一电极板53材料的系数十分相配,和/或导电且导热,夹板52的制备材料包括但不限于石墨、碳化硅、铝或其它合适的材料。第一垫圈54a、第二垫圈54b及第三垫圈54c可以为c型0-ring密封圈,其材质可以选用耐腐蚀的聚四氟乙烯密封圈,也可选用其它合适材料的密封圈,不以此为限。

请继续参考图2,在本申请的一个实施例中,夹板52上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第一气体喷射孔521,每个气体分配区域51对应的夹板52部分至少包括一个第一气体喷射孔521;第一电极板53上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第二气体喷射孔531,每个气体分配区域51对应的第一电极板53部分至少包括一个第二气体喷射孔531。

作为示例,请继续参考图2,夹板52上的第一气体喷射孔521的位置与个数都是和第一电极板53上的第二气体喷射孔531——对应设置的。在本申请的其他实施例中,夹板52上的第一气体喷射孔521的位置及个数,与第一电极板53上的第二气体喷射孔531可以不完全一致,例如,可以设置夹板52上的第一气体喷射孔521的个数少于该第一电极板53上的第二气体喷射孔531的个数。

作为示例,请继续参考图2,在本申请的一个实施例中,喷头50的形状为圆形;喷头50从圆心到圆周依次包括第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c,其中,第一气体分配区域51a的形状为圆形,第二气体分配区域51b和第三气体分配区域51的形状均为圆环形。需要说明的是,喷头50的气体分配区域51的数量可以大于3,可以根据实际情况具体设置。

作为示例,请参考图3,在本申请的一个实施例中,气体分配装置100还包括控制器60,控制器60与各可控阀40电连接,用于通过控制各可控阀40的开关状态来调整各气体分配区域51内的气体浓度,其中,可控阀40可以包括第一可控阀40a、第二可控阀40b及第三可控阀40c,气体分配区域51可以包括第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c,其中,第一气体分配区域51a可以对应于待刻蚀晶圆表面的中心区域c,第二气体分配区域51b可以对应于待刻蚀晶圆表面的中部区域m,第三气体分配区域51c可以对应于待刻蚀晶圆表面的边缘区域e。例如,若通过监测发现晶圆表面的中部区域m的线径偏小,可以经由控制器60控制第二可控阀40b动作并使得第二附属输气管道30b与第二主输气管道20b连通,第二工艺气体gas2经由第二附属输气管道30b、第二主输气管道20b流向第二气体分配区域51b,以针对性地进行气体浓度补偿控制,保证第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c这三个气体分配区域51的气体浓度均匀性。

作为示例,请参考图4,在本申请的一个实施例中,气体分配装置100还包括检测装置70,检测装置70与控制器60电连接,用于检测可控阀40对应的气体分配区域51内的气体浓度;所述控制器60被配置为:若所述气体浓度小于或等于对应的第一预设阈值,则控制可控阀40动作并导通对应的附属输气管道30。例如,可以设置检测装置70包括第一检测装置70a、第二检测装置70b及第三检测装置70c,第一检测装置70a设置于第一气体分配区域51a,第二检测装置70b设置于第二气体分配区域51b,第三检测装置70c设置于第三气体分配区域51c。若第一检测装置70a获取的第一气体分配区域51a的气体浓度小于或等于对应的第一预设阈值,则控制第一可控阀40a动作并导通对应的第一附属输气管道30a,使得第二工艺气体gas2经由第一附属输气管道30a、第一主输气管道20a流向第一气体分配区域51a,以针对性地进行气体浓度补偿控制,保证第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c这三个气体分配区域51的气体浓度均匀性。

作为示例,请参考图5,在本申请的一个实施例中,气体分配装置100还包括报警装置80,报警装置80与控制器60电连接;控制器60被配置为:若所述气体浓度大于或等于对应的第二预设阈值,则控制报警装置80发出报警信息,其中,所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。例如,若第一检测装置70a获取的第一气体分配区域51a的气体浓度大于或等于对应的第二预设阈值,则控制报警装置80发出报警信息,例如可以控制报警装置80发出报警提示的声音,或在人机交互界面中弹出警示窗口,或控制报警灯发出警示灯光,或发送报警提示短信,或采用多种报警方式组合的形式,以提示相关工作人员及时采取应对措施,避免产生不必要的经济损失。

作为示例,请参考图6,在本申请的一个实施例中,提供一种等离子体处理装置,用于产生等离子体对基板进行处理,包括任一本申请实施例中所述的气体分配装置100及处理室90,第一工艺气体gas1及/或第二工艺气体gas2经由气体分配装置100流入处理室90,在处理室90内形成等离子体,对处理室90内的待刻蚀基板200进行刻蚀。

作为示例,请参考图6、图7a-图7d,通过设定工艺菜单中气体分流的配比,使得第一工艺气体汇集到分流器10后,分流器10通过多个主输气管道20向喷头50的多个相互独立的气体分配区域51输送第一工艺气体;当气体源提供的第一工艺气体gas1经由分流器10、多条主输气管道20向喷头50的多个气体分配区域51提供的气体分布不均时,无需重新设定工艺菜单中气体分流的配比,可以通过控制可控阀40来控制对应的附属输气管道30提供第二工艺气体gas2进行补偿,保证多个气体分配区域51分别对应的晶圆表面区域刻蚀速率大致相同,使晶圆表面的刻蚀线径更加稳定,从而有效地提高了半导体产品良率,其中,第二工艺气体gas2与第一工艺气体gas1可以相同,也可以不同。例如,若通过监测发现晶圆表面的中部区域m的线径偏小(如图7a所示),若不通过附属输气管道30进行补偿,经过多次重新设定工艺菜单中气体分流的配比并统一调整各个气体分配区域51的气体配比之后,得到的晶圆如图7c所示,可以明显地发现,图7c中仍然存在过刻蚀区域201及刻蚀不足区域202。根据本申请提供的技术方案,经由控制器60控制第二可控阀40b动作并使得第二附属输气管道30b与第二主输气管道20b连通,第二工艺气体gas2经由第二附属输气管道30b、第二主输气管道20b流向第二气体分配区域51b,以针对性地进行气体浓度补偿控制,进行补偿之后的第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c的线径图如图7b所示,得到的晶圆如图7d所示,可以明显地发现,图7b中第一气体分配区域51a、第二气体分配区域51b及第三气体分配区域51c的线径均比较均匀,图7d中的晶圆不存在过刻蚀区域201或刻蚀不足区域202。因此,本申请通过针对性地控制可控阀40来控制对应的附属输气管道30,对需要补偿的气体分配区域51的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

在本申请的一个实施例中,提供了一种等离子体处理方法,包括使用任一本申请实施例中所述的等离子体处理装置产生等离子体,以对待刻蚀基板200进行刻蚀处理,并控制各所述可控阀40动作,使得各所述气体分配区域51内的气体浓度位于对应的预设气体浓度范围内。本实施例中可以针对性地控制可控阀40来控制对应的附属输气管道30,对需要补偿的气体分配区域51的气体浓度进行精准补偿,能够在保证不同区域的刻蚀速率一致性的情况下,提高对工艺气体输送控制的效率的同时,提高制成半导体产品的良率。

在本申请的一个实施例中,提供了一种半导体结构,采用任一本申请实施例中所述的等离子体处理方法进行刻蚀处理。本实施例中提供的半导体结构相对于采用传统的半导体刻蚀机台进行刻蚀处理的半导体结构,具备更高的产品良率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征:

1.一种气体分配装置,其特征在于,包括:

喷头,包括相互独立的多个气体分配区域;

分流器,具有与各所述气体分配区域一一对应设置的多个出口,且所述分流器的入口与第一工艺气体相连;

多个主输气管道,与各所述出口一一对应设置,各所述出口分别经由对应的所述主输气管道与各所述气体分配区域连通;

若干个附属输气管道,所述附属输气管道的入口与第二工艺气体相连,且所述附属输气管道的出口与对应的所述主输气管道的内部气密性连通;

若干个可控阀,所述可控阀设置于所述附属输气管道,用于控制所述附属输气管道与相连的所述主输气管道的连通状态。

2.根据权利要求1所述的气体分配装置,其特征在于,所述附属输气管道的数量与所述主输气管道的数量相等,且各所述附属输气管道与各所述主输气管道一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的气体分配装置,其特征在于,所述可控阀的数量与所述附属输气管道的数量相等,且各所述可控阀与各所述附属输气管道一一对应设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气体分配装置,其特征在于,所述可控阀包括电磁阀。

5.根据权利要求1-3任一项所述的气体分配装置,其特征在于,所述喷头包括:

夹板;

第一电极板,设置于所述夹板的下表面;

若干个垫圈,所述垫圈设置于所述夹板和所述第一电极板之间,用于将所述喷头隔绝成相互独立的多个所述气体分配区域。

6.根据权利要求5所述的气体分配装置,其特征在于,所述夹板上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第一气体喷射孔,每个所述气体分配区域对应的所述夹板部分至少包括一个所述第一气体喷射孔;

所述第一电极板上设置有贯穿其上表面、下表面的偶数个第二气体喷射孔,每个所述气体分配区域对应的所述第一电极板部分至少包括一个所述第二气体喷射孔。

7.根据权利要求1-3任一所述的气体分配装置,其特征在于,所述喷头的形状为圆形;

所述喷头从圆心到圆周依次包括第一气体分配区域,第二气体分配区域及第三气体分配区域,其中,所述第一气体分配区域的形状为圆形,所述第二气体分配区域和所述第三气体分配区域的形状均为圆环形。

8.根据权利要求1-3任一项所述的气体分配装置,其特征在于,还包括:

控制器,与各所述可控阀电连接,用于通过控制各所述可控阀的开关状态来调整各所述气体分配区域内的气体浓度。

9.根据权利要求8所述的气体分配装置,其特征在于,还包括:

检测装置,与所述控制器电连接,用于检测所述可控阀对应的所述气体分配区域内的气体浓度;

所述控制器被配置为:

若所述气体浓度小于或等于第一预设阈值,则控制所述可控阀动作并导通所述附属输气管道。

10.根据权利要求9所述的气体分配装置,其特征在于,还包括:

报警装置,与所述控制器电连接;

所述控制器被配置为:

若所述气体浓度大于或等于第二预设阈值,则控制所述报警装置发出报警信息,其中,所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

11.根据权利要求1-3任一项所述的气体分配装置,其特征在于,所述第二工艺气体与所述第一工艺气体相同或不同。

12.一种等离子体处理装置,用于产生等离子体对基板进行处理,其特征在于,包括:

权利要求1-11任一项所述的气体分配装置;

处理室,所述第一工艺气体及/或所述第二工艺气体经由所述气体分配装置流入所述处理室,在所述处理室内形成等离子体,对所述处理室内的待刻蚀基板进行刻蚀。

13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置,其特征在于,所述第二工艺气体与所述第一工艺气体相同或不同。

14.一种等离子体处理方法,包括使用权利要求12或13所述的等离子体处理装置产生等离子体,以对待刻蚀基板进行刻蚀处理,并控制各所述可控阀动作,使得各所述气体分配区域内的气体浓度位于对应的预设气体浓度范围内。

15.一种半导体结构,其特征在于,采用权利要求14所述的等离子体处理方法进行刻蚀处理。

技术总结
本发明涉及一种气体分配装置、等离子体处理装置、方法及半导体结构,所述气体分配装置包括分流器、若干个主输气管道、若干个附属输气管道及喷头,喷头包括相互独立的多个气体分配区域;分流器具有与各气体分配区域一一对应设置的多个出口,且分流器的入口与第一工艺气体相连;各主输气管道与各所述出口一一对应设置,各所述出口分别经由对应的主输气管道与各气体分配区域连通;附属输气管道的入口与第二工艺气体相连,且附属输气管道的出口与对应的主输气管道的内部气密性连通;可控阀设置于附属输气管道。本申请可以针对性地控制可控阀来控制对应的附属输气管道,对需要补偿的气体分配区域的气体浓度进行补偿,提高制成半导体产品的良率。

技术研发人员:郭登冬
受保护的技术使用者:长鑫存储技术有限公司
技术研发日:2021.05.08
技术公布日:2021.08.03

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