[发明专利]具有间隙控制器的晶片处理设备的喷头

说明书

技术领域

本发明涉及制造半导体器件的装置，特别涉及，使用等离子体向在晶片处理设备中的反应室供给反应气体的一种喷头。

背景技术

随着半导体器件的集成密度的增加，设计规则降低，晶片的直径增加。大型晶片经常经历制造半导体器件的多个步骤，例如其中包括，在晶片上沉积材料层的沉积过程，或为了沉积或蚀刻晶片，通过从反应室的上部供给反应气体，按预定的图案蚀刻晶片上的材料层的蚀刻过程。特别是，随着晶片大小增加，在蚀刻过程中，将整个地晶片表面上的蚀刻速度均匀性最佳化是很重要的。

在典型的蚀刻设备中，通过一种下游方法向反应室引入蚀刻所需的反应气体，从而，从上电极供给反应气体，并且所述气体被抽出到下电极的周围。为了在反应室内均匀地分布反应气体，包括几个挡板的喷头安装在反应室的上部，每个挡板具有多个通孔。在现有技术的喷头中，通孔的各个位置和在挡板之间的间隙是固定的。

在喷头中的挡板的功能是控制在蚀刻设备的(即，气体分布板(GDP))内的气流的分布。一般情况是，在各挡板之间的间隙和在各挡板中形成的通孔的开放比(opening ratio)确定挡板的气体分布功能。但是，因为在现有技术的喷头中固定了在各挡板中提供的通孔的各个位置和在挡板之间的间隙，所以，一旦改变蚀刻设备中将要进行的处理过程，蚀刻速度在整个晶片表面上的分布都要变化。这样，现有技术喷头的结构在发展新处理工艺中存在限制。而且，新的蚀刻设备的开发通常要求大量的模拟过程和相当大的费用。

例如，在晶片上形成一个栅极的蚀刻过程中，在形成栅极图案前，在形成蚀刻掩模层的蚀刻处理步骤当中，可能不希望在整个晶片上获得均匀蚀刻。而且，如果进行一个包括多个步骤的蚀刻过程，则晶片的蚀刻速率的均匀性在一个步骤到另一步骤变化。然而，在固定各挡板的通孔位置和挡板之间间隙的现有技术的喷头中，不可能向晶片的不同位置提供不同数量的反应气体，从而增加了优化在整个晶片表面上形成图案均匀性的难度。在半导体器件的制造过程的蚀刻处理期间，与蚀刻速率不均匀相关联的问题有害地影响到半导体器件的性能和生产率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的实施例的一个特征是提供一种喷头，它能够根据晶片上的位置控制反应气体的分布量，以获得在半导体器件的制造过程中在整个的晶片表面上的蚀刻速率最佳均匀度。

本发明的实施例的另一个目的是提供一种喷头，通过对在蚀刻步骤中与晶片上的位置有关地发生的蚀刻速率均匀度的降低进行补偿，它能够依据在晶片上希望的位置控制供给的反应气体量，从而使得最终的蚀刻速率均匀度最佳。

因此，为了提供上述特征，本发明提供用于控制在反应室内处理区域的反应气体分布量的一种喷头。根据本发明的第一方面的一种喷头，顶板具有气体口，用于引入从外源向反应室供给的反应气体。面板，它具有多个通孔，与处理区域相对地设置。第一挡板，具有多个通孔，在顶板和面板之间设置，使得能够上下移动。第一挡板具有顶表面，它限定形成反应气体的第一横向流动通道的第一间隙。第二挡板，具有多个通孔，在第一挡板和面板之间设置，使得它能够上下移动。第二挡板具有顶表面，所述顶表面限定形成在第一和第二挡板之间反应气体的第二横向流动通道的第二间隙。使用一个间隙控制器，确定第一间隙的宽度和第二间隙的宽度。

最好是，在第一挡板上形成的多个通孔包括多个第一通孔和多个第二通孔，所述第一通孔形成在接近第一挡板的中心线并与中心轴线在径向分开第一距离的第一位置上，所述第二通孔，形成在接近第一挡板的边并与中心轴线分开第二距离的第二位置上，所述的第二距离大于第一距离。

所述间隙控制器最好确定第一挡板的位置，以降低第一间隙的宽度，使得通过多个第一通孔流动的反应气体量大于通过多个第二通孔流动的反应气体量。

间隙控制器最好是确定第一挡板的位置，以增加第一间隙宽度，使得通过多个第二通孔的反应气体量增加。

而且，间隙控制器最好是确定第二挡板的位置，以增加第二间隙的宽度，使得通过在第二挡板形成的多个通孔流动的反应气体量在整个处理区域上均匀。

间隙控制器最好是确定第二挡板的位置，以降低第二间隙的宽度，使得通过第二挡板中形成的多个通孔流动的反应气体量选择地根据处理区域中的位置变化。