[发明专利]一种改变气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备

说明书

本发明涉及一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和系统；基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理；在处理腔室内设置进行气体流通模式调整的气体中心环，其中包含位于进气口的下方及晶圆的上方的固定部件，和能分别处在第一位置或第二位置移动环；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环设置的第二开口向下输送至晶圆。本发明通过固定部件与可移动部件的不同组合构成的气体中心环，来改变处理腔室内气体流动模式，实现对晶圆处理效果的有效控制，气体中心环调整期间无需打开处理腔室。

技术领域

本发明涉及半导体领域的制造设备，特别涉及一种改变处理腔室内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中心环（GCR，Gas center 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。

如图1所示，蚀刻设备包含一个处理腔室300，晶圆500放置于处理腔室300内底部的一个基座400上，在工艺处理的过程中由基座400顶部的静电吸盘410（或称ESC）对晶圆500进行支持，由引入处理腔室300内的气体对晶圆500表面进行蚀刻或其他处理。若处理腔室300内没有设置气体中心环时，气体由该处理腔室300侧壁上部设置的进气口600横向输入后，大部分会直接向下沿着处理腔室300的侧壁流动，而流向晶圆500上方的气体很少。

与之相比，如图2所示，处理腔室300内设置的气体中心环100，是一个水平布置在进气口600下方、晶圆500上方的环状结构，气体由所述进气口600横向输入后，先沿气体中心环100的上表面水平流动至该气体中心环100的中间开口，进而向下输送至所述中间开口下方所对应的晶圆500表面。

该气体中心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，是该气体中心环的中间开口的直径大小，以及该气体中心环相对于晶圆表面的高度。例如，开口直径较小的气体中心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中心环则易于使更多的气体流向与晶圆边缘区域对应的位置。

所述气体中心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中心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中心环，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中心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中心环来适应不同要求，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，通过固定部件与可移动部件在形状和/或高度上的不同组合，构成一个气体流通口径可调整的气体中心环，来满足不同工艺制程的要求，而无需打开处理腔室或在大气环境下手动调换其他气体中心环。本发明的气体中心环通过改变处理腔室内气体流动模式，实现对晶圆上蚀刻效果的调整。