CN104785389A - 一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头 - Google Patents

Abstract

一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头，主要解决现有技术均匀性不够好、气体利用率较低的技术问题。其结构是：喷淋头与载物台处于反应腔室中的相对位置，喷淋头与载物台形成相对面，从喷淋头以喷淋状向载物台进行气体供给。上述喷淋头的喷淋开孔区域设置有多个通孔，其开孔区域的面积小于载物台所载物的面积。上述喷淋头与载物台形成相对电极，对所述喷淋头与载物台间施加电压形成等离子体，可对载物台及所载物进行等离子体处理。通过控制喷淋头所设置通孔的面积可实现半导体等离子体处理工艺制程的均匀处理。本发明能够简单有效地提高气体的利用率，并改善等离子体处理的均匀性。可广泛应用于半导体制造技术领域。

Description

一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头。

背景技术

现有等离子体处理装置，大多是通过在反应腔室形成等离子体来对载物台及所载物进行等离子体处理。通常是使用喷淋头作为上极板和载物台作为下电极，喷淋头上分布有多个通孔，从喷淋头的通孔以喷淋状对载物台进行工艺气体的供给，从载物台周围均匀排气，通过控压装置稳压后，在上下极板间施加电压，形成等离子体来进行等离子体处理。

在上述工艺过程中，气体运输方向为由载物台中心向外围流动，容易造成载物台中心区域的气体流量大于载物台外围气体流量，这种流量的差异距离载物台中心越远越明显，从而造成等离子体处理造成的载物台中心区域与外围区域的不均匀性。另外，等离子体受电场控制在两极板的接近边缘处会受到上下极板的形状及材质的影响，从而会导致电场弯曲，也会导致载物台中心区域与外围区域的不均匀性。上述的情况均会导致半导体处理制程良率的降低。

目前，为了避免上述的情况造成的载物台中心区域与外围区域的等离子体处理不均匀性，通常的做法是将喷淋头开孔区域的面积增大，使喷淋头开孔区域的面积大于载物台及所载物的面积，这样使载物台及所载物落在等离子体处理相对均匀的区域内，使等离子体处理不均匀的区域发生在载物台及所载物的外围，这种方式固然可以改善等离子体处理的均匀性，但由于喷淋头开孔区域较大，造成等离子体处理所需气体量的增大及气体利用率较低。因此，可考虑设计一种新型的喷淋头，提高气体的利用率，并可改善等离子体工艺制程的均匀性，以适应技术不断提高的需要。

发明内容

本发明是鉴于提高气体的利用率并改善等离子体处理的均匀性而提出的，主要解决现有技术均匀性不够好、气体利用率较低的技术问题。

本发明第一方面，是一种可实现半导体等离子体处理工艺制程的均匀处理的喷淋头，所述喷淋头与载物台形成相对面，设置于反应腔室中，从喷淋头以喷淋状向载物台进行气体供给，该喷淋头的特征在于：

所述喷淋头的喷淋开孔区域设置有多个通孔，用于气体的喷淋状供给。

进一步地，所述喷淋头，其特征在于：喷淋头设置的多个通孔为均匀或非均匀分布在喷淋头的开孔区域内。

进一步地，所述喷淋头，其特征在于：喷淋头设置的开孔区域的面积小于载物台所载物的面积。

进一步地，所述喷淋头，其特征在于：上述喷淋头设置的开孔区域的面积是所载物面积的50％-99％。

进一步地，所述喷淋头，其特征在于：喷淋头与载物台形成相对电极。

进一步地，所述喷淋头，其特征在于：对所述喷淋头与载物台间施加电压形成等离子体，可对载物台及所载物进行等离子体处理。

本发明的有益效果及特点：

本发明所设计的新型喷淋头，能够简单有效地提高气体的利用率，并改善等离子体处理的均匀性。可广泛应用于半导体制造技术领域。

附图说明

图1是本发明喷淋头与载物台的结构示意图，也是本发明的实施例。

图2是本发明的沉积速率与喷淋头开孔区域直径关系对比坐标示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的喷淋头做进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。本文以射频电离方式形成等离子体为例，对本发明的喷淋头进行描述。需说明的是，实施列所用的附图均采用简化图，以便于辅助实施例的解释说明。

本发明的喷淋头与载物台形成相对面，设置于反应腔室中，喷淋头开孔区域面积小于所载物面积。喷淋头开孔区域设置有多个通孔，用于向反应腔室内以喷淋状喷射反应气体。这些通孔按照一定的规律进行分布，可以是均匀分布也可以是非均匀分布，本实施例采用均匀分布的通孔。

参照图1，一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头，包括喷淋头主体2，喷淋头主体2的边缘处设有凸台3；喷淋头主体2的凹面部分设置有开孔区域，开孔区域上制有多个通孔1，用于气体的喷淋状供给。

上述的多个通孔1为均匀或非均匀分布在喷淋头凹面部分的开孔区域内。

上述喷淋头设置的开孔区域的面积小于载物台5上的所载物4的面积。

上述喷淋头设置的开孔区域的面积是所载物4面积的50％-99％。

上述喷淋头与载物台5形成相对电极。

上述喷淋头与载物台5间施加电压形成等离子体，可对载物台5及所载物4进行等离子体处理。

上述喷淋头开孔区域为圆形区域，所载物也为圆形，喷淋头开孔区域面积小于所载物面积，即为喷淋头开孔区域直径D小于所载物直径D1。

参照图1，从喷淋头的通孔以喷淋状对载物台进行工艺气体的供给，并从载物台周围均匀排气，通过控压装置稳压后，喷淋头与载物台作为上下电极来施加电压可在喷淋头与载物台间形成等离子体场，对所载物进行等离子体处理。

参照图1，所述开孔区域的面积小于载物台所载物的面积，本实施例载物台所载物直径D1为300mm的硅片，喷淋头设置通孔区域的直径D为280mm，喷淋头设置的开孔区域面积占所载物面积的87.7％。

参照图2，该图是使用开孔区域直径分别为D＝310mm、D＝280mm的喷淋头对直径为300mm硅片进行等离子体处理处理后的沉积速率效果对比图。该图以硅片的圆心为原点，x轴是沿着硅片径向距离硅片边3mm的坐标由(-150mm至150mm)，y轴是硅片表面沿着径向方向经过等离子体处理的沉积速率。可见，喷淋头设置通孔区域的直径是310mm的喷淋头，经过等离子体处理的沉积速率沿着硅片径向方向呈现由中心向边缘逐渐变大的趋势，越靠近硅片边缘尤其明显。而使用喷淋头设置通孔区域的直径是280mm的喷淋头，经过等离子体处理的沉积速率沿着硅片径向方向表现的很均匀。而且使用喷淋头设置通孔区域的直径是280mm的喷淋头得到的等离子体处理的沉积速率要比喷淋头设置通孔区域的直径是310mm的喷淋头高10％，在改善均匀性的情况下有效提高了气体的利用率。

Claims (3)

1.一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头，喷淋头与载物台形成相对面，设置于反应腔室中，从喷淋头以喷淋状向载物台进行气体供给，其特征在于：

所述喷淋头的喷淋开孔区域设置有多个通孔，用于气体的喷淋状供给；

进一步地，喷淋头设置的开孔区域的面积小于载物台所载物的面积；

进一步地，喷淋头与载物台形成相对电极；

进一步地，对所述喷淋头与载物台间施加电压形成等离子体，可对载物台及所载物进行等离子体处理。

2.如权利要求1所述的一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头，其特征在于：所述喷淋头设置的多个通孔为均匀或非均匀分布在喷淋头的开孔区域内。

3.如权利要求1所述的一种可改善半导体等离子体处理均匀性的喷淋头，其特征在于：所述喷淋头设置的开孔区域的面积是所载物面积的50％-99％。