[发明专利]一种动态控制气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备

说明书

本发明公开了一种动态控制气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，基于对放置于处理腔室内的晶圆进行等离子处理工艺，装置是在处理腔室内进行气体流通模式调整的气体遮挡环；该装置包含：移动环，其能分别处在第一位置或第二位置或在第一位置与第二位置之间进行匀速直线运动或变速运动，移动环在第一位置时，反应气体具有第一分布，对晶圆产生第一处理效果；该移动环在第二位置时，反应气体具有第二分布，对晶圆产生第二处理效果，在整个等离子处理工艺过程中，运动的移动环使得晶圆具有第三处理效果，第三处理效果介于第一处理效果和第二处理效果之间。本发明能够通过动态调整移动环使得对晶圆的处理工艺的控制更加精确，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体领域的制造设备，特别涉及一种动态控制气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备。

背景技术

对硅片的蚀刻是以化学作用为主导的，蚀刻设备的处理腔室中的气体输送及流动模式对蚀刻性能会有很大影响。在蚀刻硅片的处理腔室内广泛使用的一种气体遮挡环（shadow ring），能够基于不同蚀刻工艺的特定要求来改变处理腔室内的气体流动模式。

该气体遮挡环用以实现上述气体流动及蚀刻效果调整的功能的最重要参数，是该气体遮挡环的中间开口的直径大小，以及该气体遮挡环相对于晶圆表面的高度。例如，开口直径较小的气体遮挡环更易于促使气体流向与晶圆中间区域对应的位置；而开口直径较大的气体遮挡环则易于使更多的气体流向与晶圆边缘区域对应的位置。

所述气体遮挡环通过改变处理腔室内气体流动的路径，来调整处理腔室内的化学形态（例如使自由基和/或等离子体浓度增加或减少），进而实现对晶圆上蚀刻效果的调整。例如是当气体更多地流向晶圆表面的某些区域时，晶圆上这些区域的蚀刻率就会提升。因而，可以通过设置上述的气体遮挡环来改变气体流动的路径，以抵消原先由于其他一些工艺条件限制（例如晶圆温度分布不均匀或耦合能量分布不均匀等）造成晶圆不同区域上蚀刻效果不均匀的因素，从而使晶圆表面不同区域的蚀刻效果更为均匀。

然而，上述现有结构的每一个气体遮挡环，其中间开口的直径是一个固定数值。在使用一个处理腔室（即同一套硬件设备的架构）进行不同种类的工艺处理时，这种中间开口直径固定的气体遮挡环不可能满足所有工艺制程的要求，因此就必须打开处理腔室并手动调换不同口径的气体遮挡环来适应不同要求，操作繁琐。并且，打开处理腔室时会使其与外部的大气环境连通，而要开始某项工艺处理之前就必须使处理腔室内重新恢复到真空状态或具有气体压力的状态，这样会造成工艺处理的整个时间被延长，此外对于每次启闭后处理腔室内部的工艺条件（气压、温度、耦合能量等等）是否能与之前保持一致难以确定，因此对工艺处理的效率和效果有很大影响。

且对气体遮挡环相对于晶圆表面的高度的调整仅能通过气缸调节至第一位置或第二位置，气体遮挡环位于第一位置时，气体经过固定部件，在固定部件下方、气体在气体遮挡环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；

气体遮挡环位于第二位置时，气体经过遮挡环的固定部件的第一开口后，在固定部件及遮挡环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。

现有技术仅能使得气体遮挡环固定的位于上述两个位置，不能实现遮挡环实时且在上述第一位置与第二位置之间的任意一个位置进行停留，使得对晶圆的刻蚀不能达到更好的刻蚀均匀性。

发明内容

本发明目的是提供一种动态控制气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，通过设置升降机执行器（lifter actuator）来控制遮挡环进行任意形式的直线运动，进而实现动态的控制处理腔室内的气体流动模式，实现对待处理硅晶圆得到更加均匀的刻蚀结果。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：