CN106032573A - 半导体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明的半导体处理设备，其包括：进气装置，所述进气装`置包括：第一出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体，第二出气口，其与所述第一出气口在所述出气面间隔设置，所述第二出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体；和驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域；其中，所述出气面还包括第三出气口，所述第三出气口设置在所述第一出气口和所述第二出气口之间，所述第三出气口用于向所述待处理衬底输送不与所述第一反应气体和所述第二反应气体反应的第三气体。本发明可以降低所述半导体处理设备对所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙的敏感度。

Description

半导体处理设备

技术领域

本发明涉及半导体处理技术领域，特别涉及一种用于处理待处理衬底的半导体处理设备。

背景技术

原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)技术由于具有沉积均匀性好，沉积厚度精确可控等优点而被广泛应用半导体处理领域。

现有技术中，为提高原子层沉积设备的效率而出现了空间原子层沉积设备。空间原子层沉积设备主要通过在喷淋头上间隔地设置不同原子层沉积反应气体的出气口，并使的待处理衬底在驱动装置的驱动下依次通过所述不同反应气体出气口正对的区域，从而使得待处理衬底能够在通过喷淋头下方的区域过程中，完成多次原子层沉积的循环，进而提高原子层沉积的效率。

然而现有技术的原子层沉积设备中，由于所述不同反应气体在喷出所述出气口后，会扩散并产生反应气体之间的串扰。因此，现有技术的原子层沉积设备中，原子层沉积工艺对喷淋头与待处理衬底之间的间隙非常敏感，必须要将所述间隙控制在非常小的范围内，通常所述间隙要达到200微米以内。如此，现有技术的原子层沉积设备传动装置需要非常高度传动精度，且原子层沉积设备各个部件的也要求有制造精度，这使得原子层沉积设备的制造难度大，制造成本高。

因此，有必要一种半导体处理设备，以降低其对所述喷淋头与待处理衬底之间的间隙的敏感度。

发明内容

为解决现有技术中，半导体处理设备喷淋头与待处理衬底之间的间隙敏感度高的问题，本发明提供一可以降低对喷淋头与待处理衬底之间的间隙敏感度的半导体处理设备。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于处理待处理衬底的半导体处理设备，所述半导体处理设备包括：腔体，压力控制单元，所述压力控制单元用于控制所腔体内的气压；进气装置，所述进气装置与位于腔体内的待处理衬底相对设置，所述进气装置包括：出气面，所述出气面位于所述腔体内，所述出气面面向所述待处理衬底，所述出气面包括：第一出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体，和第二出气口，其与所述第一出气口在所述出气面间隔设置，所述第二出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体；以及驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域；其中，所述压力控制单元将所述所述腔体的气压控制在小于等于500mbar，所述出气面到所述衬底之间的距离大于等于0.5mm，所述出气面包括第三出气口，所述第三出气口设置在所述第一出气口和所述第二出气口之间，所述第三出气口用于向所述待处理衬底输送不与所述第一反应气体和所述第二反应气体反应的第三气体。

本发明还提供一种应用如上所述的半导体处理设备的进行半导体处理方法。所述半导体处理方法包括：将以待处理衬底至于腔体中并使其与所述进气装置的出气面相对设置；使得所述压力控制单元动作，控制所述腔体的气压小于等于500mbar；通过所述进气装置的第一、第二和第三出气口分别通入第一反应气体、第二反应气体和第三气体；使得所述驱动装置动作，驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域。

与现有技术相比，本发明的半导体处理设备在所述第一出气口和所述第二出气口之间设置了第三出气口，所述第三出气口向所述第一出气口和所述第二出气口之间吹送不与第一和第二反应气体反应的气体，从所述气体在所述第一和第二反应气体之间形成隔离气帘，从而减少所述第一和第二反应气体之间的串扰的发生，使得即使所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙增大或发生变化，也不会对原子层沉积工艺产生影响，从而降低了所述半导体处理设备对所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙的敏感度；同时在腔体内的气压小于等于500mbar的情况，使得所述出气面到所述衬底之间的间隙大于等于0.5mm，从而使得对所述半导体处理装置的部件机械制造精度和对传动装置传动精度的要求大为降低，进而降低所述半导体处理装置的制造成本。本发明的半导体处理方案能够达到基本相同的技术效果。

附图说明

图1是本发明半导体处理设备第一实施方式的结构示意图。

图2是图1所示进气装置的出气面的结构示意图。

图3是图1所示进气装置的出气面一变形设计的结构示意图。

图4是本发明半导体处理设备第二实施方式的出气面的结构示意图。

图5是本发明半导体处理设备第三实施方式的出气面的结构示意图。

图6是本发明半导体处理设备第四实施方式的结构示意图。

图7是图6所示进气装置的出气面的结构示意图。

图8是图6所示进气装置的出气面一变形设计的结构示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现现有技术的半导体处理设备具有对进气装置与待处理衬底之间的间隙敏感度高的问题。为解决现有技术半导体处理设备中的技术问题，本发明提出一种用于处理待处理衬底的半导体处理设备，所述半导体处理设备包括：腔体，压力控制单元，所述压力控制单元用于控制所腔体内的气压；进气装置，所述进气装置与位于腔体内的待处理衬底相对设置，所述进气装置包括：出气面，所述出气面位于所述腔体内，所述出气面面向所述待处理衬底，所述出气面包括：第一出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体，和第二出气口，其与所述第一出气口在所述出气面间隔设置，所述第二出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体；以及驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域；其中，所述压力控制单元将所述所述腔体的气压控制在小于等于500mbar，所述出气面到所述衬底之间的距离大于等于0.5mm，所述出气面包括第三出气口，所述第三出气口设置在所述第一出气口和所述第二出气口之间，所述第三出气口用于向所述待处理衬底输送不与所述第一反应气体和所述第二反应气体反应的第三气体。本发明还提供一种应用上述半导体处理设备的方法。

与现有技术相比，本发明的半导体处理设备在所述第一出气口和所述第二出气口之间设置了第三出气口，所述第三出口向所述第一出气口和所述第二出气口之间吹送不与第一和第二反应气体反应的气体，所述气体在所述第一和第二反应气体之间形成隔离气帘，从而减少所述第一和第二反应气体之间的串扰的发生，使得即使所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙增大或发生变化，也不会对原子层沉积工艺产生影响，从而降低了所述半导体处理设备对所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙的敏感度；同时在腔体内的气压小于等于500mbar的情况，使得所述出气面到所述衬底之间的间隙大于等于0.5mm，从而使得对所述半导体处理装置的部件机械制造精度和对传动装置传动精度的要求大为降低，进而降低所述半导体处理装置的制造成本。本发明的半导体处理方案能够达到基本相同的技术效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1，图1是本发明半导体处理设备第一实施方式的结构示意图。所述半导体处理设备1优选的一原子层沉积设备。所述半导体处理设备1包括反应腔(未标示)、压力控制单元(图未示)、气源18、驱动装置13和加热单元16。所述压力控制单元用于控制所述反应腔内的气压；所述气源18用于向所述反应腔输送各种气体。所述加热单元16用于加热放置所述反应腔内的待处理衬底14。

所述反应腔包括腔体(未标示)和进气装置11，所述进气装置11具有位于所述腔室内面向所述待处理衬底14的出气面12，所述出气面12至少包括一个第一出气口121、一个第二出气口122，和一个第三出气口123。所述第三出气口123设置在所述第一出气口121和第二出气口123之间。所述第一出气口121用于向所述腔室中输送第一反应气体，并使得所述第一反应气体到达所述待处理衬底14；所述第二出气口122用于向所述反应腔室输出第二反应气体，并使得所述第二反应气体到达所述待处理衬底14；所述第三出气口123用于向所述反应腔室输出与所述第一反应气体和第二反应气体均不会发生反应的第三气体，并使得所述第三气体到达所述待处理衬底14。所述第三出气口123由于设置在所述第一出气口121与所述第二出气口122之间，其输送的所述的第三气体在所述第一出气口121和第二出气口122之间形成气墙，从而使得从所述第一出气口121输送的第一反应气体和从所述第二出气口122输送的第二反应气体相互隔离，防止两种反应气体之间相互串扰。优选的，所述出气面12还可以包括更多的第一出气口121、更多的第二出气口122和更多的第三出气口123，所述多个第一出气口121和所述多个第二出气口122之间相互间隔设置，且每个相邻的第一出气口121和第二出气口122之间设置一个所述第三出气口123。优选的，当所述半导体处理设备1为原子层沉积设备时，所述第三气体为原子层沉积工艺中的吹扫气体；进一步优选的，所述第一反应气体优选的可以为TMAL或TEAL与N2的混合气体，所述第二反应气体优选的可以是H2O或O3与N2的混合气体，所述第三气体优选的可以是N2或惰性气体；所述待处理衬底14为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。

所述压力控制单元用于控制所腔体内的气压，具体的，在本发明中，所述压力控制单元用于控制所述腔体中的气压，使得该气压小于等于500mbar。具体在本实施方式中，所述压力控制单元包括一真空泵和控制所述真空泵的控制单元，所述真空泵用于排除所述腔体中的气体，所述控制单元用于控制所述真空泵泵的排气速率，从而控制所述腔体中的气压，使得气压小于等于500mbar；如使得所述腔体中的气压为400mbar，200mbar。具体的腔体中气压的大小，需要根据不同的半导体处理工艺不同而有所调整。

所述驱动装置13用于驱动待处理衬底14在所述腔室中移动，并依次通过所述第一出气口121、所述第三出气口123和所述第二出气口122正对的区域。具体的，在本实施方式中，所述驱动装置13包括设置在所述腔室内的多个传动滚轮，所述待处理衬底14被支撑在所述多个传动滚轮上并与所述进气装置11的出气面12相对设置。所述多个传动滚轮驱动所述待处理衬底14在基本平行所述出气面的方向A移动，并使的所述待处理衬底14依次通过所述第一出气口121、所述第三出气口123和所述第二出气口122正对的区域。优选的，所述半导体处理设备1还可以包括的衬底托盘15，所述衬底托盘15支撑在所述多个传动滚轮上并与所述出气面12相对设置，所述待处理衬底14设置在所述衬底托盘面15面向所述出气面12的表面；所述加热单元16设置在所述衬底托盘15与所述进气装置11相反的一侧，并用于加热所述衬底托盘15，从而加热所述待处理衬底14，优选的，特别是所述半导体处理设备1优选的一原子层沉积设备时，所述加热单元16用于将所述衬底托盘15加热到150℃至350℃之间。

请参阅图2，图2是图1所示进气装置11的出气面12的结构示意图。在本实施方式中，所述第一出气口121为相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的窄缝，所述第二出气口122为相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的窄缝，所述第三出气口123也是相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的窄缝；优选所述，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123相互平行设置，从而使得所述第一和第二反应气体在所述待处理衬底表面能够分布均匀；可选的，根据不同反应腔和沉积工艺的要求，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123也可以不相互平行设置；进一步优选的，窄缝状的所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123形状呈直线形，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123的延伸方向与所述待处理衬底14的移动方向A相垂直；如此，可以减少所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123的长度，降低加工难度。请参阅图3，图3是图1所示进气装置11的出气面12一变形设计的结构示意图。在本出气面设计中，所述第一出气口121为相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的带状区域分布的多个出气孔，所述第二出气口122为相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的带状区域分布的多个出气孔，所述第三出气口123为相对所述待处理衬底14的移动方向A横向延伸的带状区域分布的多个出气孔；优选的，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123相互平行设置，使得所述第一和第二反应气体在所述待处理衬底表面能够分布均匀；可选的，根据不同反应腔和沉积工艺的要求，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123也可以不相互平行设置；进一步优选的，带状的所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123形状呈直线形，所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123的延伸方向与所述待处理衬底14的移动方向A相垂直；如此，可以减少所述第一出气口121、所述第二出气口122和所述第三出气口123的长度，降低加工难度。

优选的，在本实施方式中，待处理衬底14与所述进气装置11的出气面12大致相互平行，且其二者之间的间隙应该大于等于0.5mm，从而使得对所述半导体处理装置1的部件机械制造精度和对传动装置13传动精度的要求大为降低，进而降低所述半导体处理装置1的制造成本。进一步优选的，所述待处理衬底14与所述进气装置11的出气面12之间的间隙应该小于等于8mm，从而保证所述第三出气口123喷出的第三气体对第一和第二反应气体的隔离效果，同时，可以减少未能到达待处理衬底14表面的反应气体的量，提高反应气体的利用率。再进一步优选的，所述第一出气口121与所述第三出气口123之间的距离大于等于8mm，所述第二出气口122与所述第三出气口123之间的距离大于等于8mm，用以减少所述第三出气口123喷出的第三气体对所述第一和第二反应气体的流场的影响。优选的，在本实施方式中，所述进气装置11内部还包括相互隔离的第一气体分配通道(未标示)、第二气体分配通道(未标示)和第三气体分配通道(未标示)，所述第一气体分配通道一端与所述第一出气口121连通，所述第二气体分配通道一端与所述第二出气口122连通，所述第三气体分配通道一端与所述第三出气口123连通。所述的第一气体分配通道、第二气体分配通道和第三气体分配通道的另一端均与所述气源18连通，从而将所述气源18中的第一反应气体引入到所述第一出气口121，将所述气源18中的第二反应气体引入到所述第二出气口122，以及，将所述气源18中的第三气体引入到所述第三出气口123。

应用本实施方式的半导体处理设备进行半导体处理时，包括一下的步骤：

将待处理的衬底14放置到所述腔体中，使得所述待处理衬底14与所述进气装置11的出气面12相对设置；

使得所述压力控制单元动作，控制所述腔体的气压小于等于500mbar，如前所述，具体的腔体内气体压力的大小需根据具体半导体处理工艺而定；

气源18通过所述进气装置11的第一出气口121、第二出气口122和第三出气口123分别通入第一反应气体、第二反应气体和第三气体，使得所述第一和第二反应气体到达所述待处理衬底14的待处理表面，同时所述第三气体分隔所述第一和第二反应气体，放置其二者之间的串扰；

使得所述驱动装置13动作，驱动所述待处理衬底14依次通过所述第一出气口121和第二出气口122正对的区域，从而对所述待处理衬底14进行半导体处理。

在上述半导体处理过程中，待处理衬底14被放置在衬底托盘15中，所述加热器16工作并对所述托盘15进行加热，使得所述衬底托盘15的达到150至350摄氏度间；

如所述半导体处理设备为原子层沉积设备，且进行原子层沉积工艺时，应该使得所述第三气体为原子层沉积工艺中的吹扫气体，以减少工艺气体的种类，简化控制与结构。优选的，进行原子层沉积工艺时，所述第一反应气体包括TMAL或TEAL与N2，所述第二反应气体包括H2O或O3与N2；所述所述第三气体包括N2；所述待处理衬底14为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。

请参阅图4，图4是本发明半导体处理设备第二实施方式的出气面的结构示意图。所述第二实施方式的半导体处理设备与所述第一实施方式的半导体处理设备1基本相同，其区别在于：第一出气口221、第二出气口222和第二出气口223不是成直线形状；每一所述第一出气口221、第一出气口222和第一出气口223的形状为向所述衬底移动方向B开口的“V”字形。如此，到达待处理衬底的反应气体和第三气体能够在所述待处理衬底的带动下向衬底的两侧流动，进而减少反应气体停留的时间，减少在待处理衬底表面混流的产生。从而提高沉积效率。优选的，第一出气口221、第二出气口222和第三出气口223相互平行排列。可选的，所述每一所述第一出气口221、第二出气口222和第三出气口223的形状还可以为向所述衬底移动方向B开口的“C”字形，并达到基本相同的技术效果。应用本实施方式的半导体处理设备进行半导体处理的方法与第一实施方式中相同，在此不再赘述。

请参阅图5，图5是本发明半导体处理设备第三实施方式的出气面的结构示意图。所述第三实施方式的半导体处理设备与上述两个实施方式的半导体处理设备基本相同，其区别在于：第一出气口321和第三出气口223之间还设置有第一反应气体回流口324，所述第一反应气体回流口324与压力控制单元的真空泵相连，用于回流所述第一反应气体和第三气体；由于所述第一反应气体回流口324设置在所述第一出气口321和第三出气口223之间，因此可迅速回流所述第一反应气体和第三气体，减少反应气体停留的时间，减少在待处理衬底表面混流的产生；同理，第二出气口322和第三出气口223之间也可以设置有第二反应气体回流口325，并使得所述第二反应气体回流口325与压力控制单元的真空泵相连，以迅速回流所述第二反应气体和第三气体；其中，当所述出气面32包括相互间隔设置的多个第一出气口321和多个第二出气口322时，所述出气面32进一步可以包括设置在相邻的第一出气口321和第三出气口323之间以及设置在相邻的第二出气口322和第三出气口323之间的多个反应气体回流口324/325/326。优选的，所述反应气体回流口324/325/326为相对所述待处理衬底的移动方向C横向延伸的窄缝或相对所述待处理衬底的移动方向C横向延伸的带状区域分布的多个出气孔。应用本实施方式的半导体处理进行半导体处理的方法与上述两个实施方式中相同，其区别在于：所述第一反应气体和所述第三气体通过所述第一反应气体回流口324回流排出腔体外；所述第二反应气体和所述第三气体通过所述第二反应气体回流口325回流排出腔体外。

请参阅图6，图6是本发明半导体处理设备第四实施方式的结构示意图。所述半导体处理设备4优选的一原子层沉积设备。所述半导体处理设备4包括反应腔(未标示)、压力控制单元(图未示)、气源(未标示)、驱动装置43和加热单元66。所述压力控制单元用于控制所述反应腔内的气压；所述气源用于向所述反应腔输送各种气体。所述加热单元46用于加热放置所述反应腔内的待处理衬底44。

所述反应腔包括腔体(未标示以及设置在所述腔体内部并相对设置的圆盘状的进气装置和衬底托盘45；其中，所述圆盘状的进气装置包括圆盘状的喷淋头41。所述衬底托盘45用于承载代处理衬底44于其面对所述喷淋头41的表面并在所述驱动装置43的驱动下绕所述喷淋头41的轴线自传。所述加热单元46用于加热所述衬底托盘45从而加热所述待处理衬底44。所述喷淋头41包括面向所述衬底托盘45的出气面42。优选的，特别是所述半导体处理设备4优选的一原子层沉积设备时，所述加热单元46用于将所述衬底托盘45加热到150℃至350℃之间。所述压力控制单元用于控制所腔体内的气压，具体的，在本发明中，所述压力控制单元用于控制所述腔体中的气压，使得该气压小于等于500mbar。具体在本实施方式中，所述压力控制单元包括一真空泵和控制所述真空泵的控制单元，所述真空泵用于排除所述腔体中的气体，所述控制单元用于控制所述真空泵泵的排气速率，从而控制所述腔体中的气压，使得气压小于等于500mbar；如使得所述腔体中的气压为400mbar，200mbar。具体的腔体中气压的大小，需要根据不同的半导体处理工艺不同而有所调整。

请同时参阅图7，图7是图6所示喷淋头41的出气面42的结构示意图。所述出气面42包括至少包括一个第一出气口421、一个第二出气口422，和个第三出气口423。所述第一出气口421、第二出气口422和所述第三出气口423在所述出气面42呈发散状排列，且所述第三出气口423在沿所述盘状喷淋头41的周向，设置在所述第一出气口421和第二出气口422之间，从而当所述驱动装置43驱动所述衬底托盘45自传时，承载在所述衬底托盘45上待处理衬底44能够依次通过所述第一出气口421、第三出气口423和所述第二出气口422正对的区域。其中，所述第一出气口421用于向所述腔室中输送第一反应气体；所述第二出气口422用于向所述反应腔室输出第二反应气体；所述第三出气口423用于向所述反应腔室输出与所述第一反应气体和第二反应气体均不会发生反应的第三气体。所述第三出气口423由于设置在所述第一出气口121与所述第二出气口422之间，其输送的所述的第三气体在所述第一出气口421和第二出气口422之间形成气墙，从而使得从所述第一出气口421输送的第一反应气体和从所述第二出气口422输送的第二反应气体相互隔离，防止两种反应气体之间相互串扰。优选的，所述出气面42还可以包括更多的第一出气口421、更多的第二出气口422和更多的第三出气口423，所述多个第一出气口421和所述多个第二出气口422之间在所述圆盘状喷淋头41的周向相互间隔设置，且每个相邻的第一出气口421和第二出气口422之间设置一个所述第三出气口423。优选的，当所述半导体处理设备4为原子层沉积设备时，所述第三气体为原子层沉积工艺中的吹扫气体；进一步优选的，所述第一反应气体优选的可以为TMAL或TEAL与N2的混合气体，所述第二反应气体优选的可以是H2O或O3与N2的混合气体，所述第三气体优选的可以是N2或惰性气体；所述待处理衬底14为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。

优选的，在本实施方式中所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423分别为如第一实施方式中的相同的窄缝或在带状区域分布的多个出气孔。所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423在所述出气面42上呈发射状排布。从而使得所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423在相对所述待处理衬底44的移动方向横向延伸。在本实施方式中，所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423沿所述圆盘状喷淋头41的径向延伸，如此，可以减少所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述第三出气口423的长度，降低加工难度。优选的，所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423沿向地所述圆盘状喷淋头41的径向向所衬底托盘45的转动方向D一侧倾斜延伸，如此，到达衬底托盘45的反应气体和第三气体能够在所述衬底托盘45的带动下向衬底托盘的四周流动，进而减少反应气体停留的时间，减少在待处理衬底44表面混流的产生。进一步优选的，所述第一出气口421、所述第二出气口422和所述在第三出气口423在所述出气面42上呈旋风状排布，其旋转方向与所述衬底托盘45的转动方向相反，从而进一步减少达到衬底托盘45表面的反应气体流向所述衬底托盘45周围区域的阻力，进一步减少反应气体停留的时间，减少在待处理衬底44表面混流的产生。

优选的，在本实施方式中，所述衬底托盘45与所述喷淋头41的出气面42大致相互平行，且使得所述待处理衬底44与所述喷淋头41的出气面42之间的间隙应该大于等于0.5mm，从而使得对所述半导体处理装置4的部件机械制造精度和对传动装置43的传动精度的要求大为降低，进而降低所述半导体处理装置4的制造成本。进一步优选的，所述待处理衬底44和所述喷淋头41的出气面42之间的间隙应该小于等于8mm，从而使得保证所述第三出气口喷出的第三气体对第一和第二反应气体的隔离效果，同时，可以减少未能到达待处理衬底44表面的反应气体的量，提高反应气体的利用率。优选的，在本实施方式中，所述进气装置内部还包括相互隔离的第一气体分配通道(未标示)、第二气体分配通道(未标示)和第三气体分配通道(未标示)，所述第一气体分配通道一端与所述第一出气口421连通，所述第二气体分配通道一端与所述第二出气口422连通，所述第三气体分配通道一端与所述第三出气口423连通。所述第一气体分配通道、第二气体分配通道和第三气体分配通道的另一端均与所述气源连通，从而将所述气源中的第一反应气体引入到所述第一出气口421，将所述气源中的第二反应气体引入到所述第二出气口422，以及，将所述气源中的第三气体引入到所述第三出气口423。

与现有技术相比，本发明的半导体处理设备在所述第一出气口和所述第二出气口之间设置了第三出气口，所述第三出口向所述第一出气口和所述第二出气口之间吹送不与第一和第二反应气体反应的气体，从所述气体在所述第一和第二反应气体之间形成隔离气帘，从而减少所述第一和第二反应气体之间的串扰的发生，使得即使所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙增大或发生变化，也不会对原子层沉积工艺产生影响，从而降低了所述半导体处理设备对所述进气装置与所述待处理衬底之间的间隙的敏感度。

应用本实施方式的半导体处理设备进行半导体处理时，包括一下的步骤：

将待处理的衬底44放置到所述腔体中的衬底托盘45中，使得所述待处理衬底44与所述进气装置41的出气面42相对设置；

使得所述所述压力控制单元动作，控制所述腔体的气压小于等于5000mbar，如前所述具体的腔体内气体压力的大小需根据具体半导体处理工艺而定；

气源通过所述进气装置41的第一出气口421、第二出气口422和第三出气口423分别通入第一反应气体、第二反应气体和第三气体，使得所述第一和第二反应气体到达所述待处理衬底44的待处理表面，同时所述第三气体分隔所述第一和第二反应气体，放置其二者之间的串扰；

使得所述驱动装置43动作，驱动所述衬底托盘44旋转，从而使得所述待处理衬底44依次通过所述第一出气口421和第二出气口422正对的区域，从而对所述待处理衬底44进行半导体处理。

在上述半导体处理过程中，所述加热器46工作并对所述托盘45进行加热，使得所述衬底托盘45的温度达到150至350摄氏度间；

如所述半导体处理设备为原子层沉积设备，且进行原子层沉积工艺时，应该使得所述第三气体为原子层沉积工艺中的吹扫气体，以减少工艺气体的种类，简化控制与结构。优选的，进行原子层沉积工艺时，所述第一反应气体包括TMAL或TEAL与N2，所述第二反应气体包括H2O或O3与N2；所述所述第三气体包括N2；所述待处理衬底44为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。

本发明的较佳实施方式已经公开如上，但本发明并不限于此。如在上述所有实施方式中，所述的出气口，包括所述第一出气口、所述第二出气口和所述第三出气口，可以部分是窄缝，部分是在带状区域分布的多个出气孔；请参阅图8，在所述第四实施方式中，所述第一出气口421和所述第二出气口422均可以为在呈扇形区域内排布的多个出气孔；所述第三出气孔423可以是窄缝状，或在带状区域分布的多个出气孔，也可以是在呈扇形区域内排布的多个出气孔；在所述第四实施方式中，所述第一出气口421与所述第三出气口423之间，以及，所述第二出气口422与所述第三出气口423之间也可以设置有如第三实施方式中所述的反应气体回流口。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (29)

1.一种用于处理待处理衬底的半导体处理设备，其包括：

腔体，

压力控制单元，所述压力控制单元用于控制所腔体内的气压；

进气装置，所述进气装置与位于腔体内的待处理衬底相对设置，所述进气装置包括：

出气面，所述出气面位于所述腔体内，所述出气面面向所述待处理衬底，所述出气面包括：

第一出气口，其用于向所述待处理衬底输送第一反应气体，和

第二出气口，其与所述第一出气口在所述出气面间隔设置，所述第二出气口用于向所述待处理衬底输送第二反应气体；以及

驱动装置，其用于驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域；

其特征在于：

所述压力控制单元将所述所述腔体的气压控制在小于等于500mbar，所述出气面到所述衬底之间的距离大于等于0.5mm，所述出气面包括第三出气口，所述第三出气口设置在所述第一出气口和所述第二出气口之间，所述第三出气口用于向所述待处理衬底输送不与所述第一反应气体和所述第二反应气体反应的第三气体。

2.如权利要求1所述的半导体处理设备，其特征在于：所述半导体处理设备为原子层沉积设备，所述第三气体是原子层沉积工艺中的吹扫气体。

3.如权利要求1或2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述出气面还包括第一反应气体回流口，所述第一反应气体回流口设置在所述第一出气口和所述第三出气口之间。

4.如权利要求3所述的半导体处理设备，其特征在于：所述出气面还包括第二反应气体回流口，所述第二反应气体回流口设置在所述第二出气口和所述第三出气口之间。

5.如权利要求1或2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一出气口包括相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的窄缝或相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的带状区域分布的多个出气孔，所述第二出气口包括相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的窄缝或相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的带状区域分布的多个出气孔。

6.如权利要求5所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第三出气口包括相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的窄缝或相对所述待处理衬底的移动方向横向延伸的带状区域分布的多个出气孔。

7.如权利要求5所述的半导体处理设备，其特征在于：所述驱动装置驱动所述待处理衬底沿直线移动，所述第一出气口与所述第二出气口相互平行设置。

8.如权利要求7所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一出气口与所述第二出气口排列成向所述衬底移动方向开口的“V”或“C”字形。

9.如权利要求6所述的半导体处理设备，其特征在于：所述进气装置包括一个圆盘状喷淋头，所述出气面为所述喷淋头面向所述衬底的表面，所述第一出气口、所述第二出气口和所述第三出气口在所述出气面呈发散状排列；所述驱动装置驱动所述待处理衬底围绕所述圆盘状喷淋头的轴线转动。

10.如权利要求9所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一出气口、第二出气口和所述第三出气口均沿所述圆盘状喷淋头的径向延伸。

11.如权利要求9所述的半导体处理设备，其特征在于：所述半导体处理设备进一步包括一用于承载待处理沉底的衬底托盘，所述驱动装置驱动所述衬底托盘转动从而驱动所述待处理衬底转动。

12.如权利要求1或2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述待处理衬底与所述出气面平行设置。

13.如权利要求12所述的半导体处理设备，其特征在于：所述出气面到所述衬底之间的距离小于等于10mm。

14.如权利要求13所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一出气口与所述三出气口之间的距离大于等于8mm，所述第二出气口与所述三出气口之间的距离大于等于8mm。

15.如权利要求1或2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述半导体处理设备进一步包括一用于承载待处理沉底的衬底托盘，所述驱动装置驱动所述衬底托盘从而驱动所述待处理衬底移动。

16.如权利要求15所述的半导体处理设备，其特征在于：所述半导体处理设备进一步包括一加热单元，所述加热单元能够通过热辐射将所述衬底托盘加热至150至350摄氏度间。

17.如权利要求2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一反应气体包括TMAL或TEAL与N2，所述第二反应气体包括H2O或O3与N2。

18.如权利要求17所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第三气体包括N2。

19.如权利要求17所述的半导体处理设备，其特征在于：所述待处理衬底为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。

20.如权利要求1或2所述的半导体处理设备，其特征在于：所述进气装置内部还包括相互隔离的第一气体分配通道、第二气体分配通道和第三气体分配通道，所述第一气体分配通道与所述第一出气口连通，所述第二气体分配通道与所述第二出气口连通，所述第三气体分配通道与所述第三出气口连通。

21.一种应用如权利要求1所述的半导体处理设备的进行半导体处理方法，其包括：

将以待处理衬底至于腔体中并使其与所述进气装置的出气面相对设置；

使得所述压力控制单元动作，以控制所述腔体的气压小于等于5000mbar；

通过所述进气装置的第一、第二和第三出气口分别通入第一反应气体、第二反应气体和第三气体；

使得所述驱动装置动作，驱动所述待处理衬底依次通过所述第一出气口和第二出气口正对的区域。

22.如权利要求21所述的半导体处理方法，其特征在于：所述半导体处理设备为原子层沉积设备，所述第三气体是原子层沉积工艺中的吹扫气体。

23.如权利要求21或22所述的半导体处理方法，其特征在于：所述出气面还包括第一反应气体回流口，所述第一反应气体回流口设置在所述第一出气口和所述第三出气口之间，进行半导体处理时，所述第一反应气体回流口用于回流所述第一反应气体和所述第三气体。

24.如权利要求23所述的半导体处理设备，其特征在于：所述出气面还包括第二反应气体回流口，所述第二反应气体回流口设置在所述第二出气口和所述第三出气口之间，进行半导体处理时，所述第二反应气体回流口用于回流所述第二反应气体和所述第三气体。

25.如权利要求21或22所述的半导体处理方法，其特征在于：所述半导体处理设备进一步包括一用于承载待处理沉底的衬底托盘，进行半导体处理时，所述驱动装置驱动所述衬底托盘从而驱动所述待处理衬底移动。

26.如权利要求25所述的半导体处理设备，其特征在于：所述半导体处理设备进一步包括一加热单元，进行半导体处理时，所述加热单元通过热辐射将所述衬底托盘加热至150至350摄氏度间。

27.如权利要求22所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第一反应气体包括TMAL或TEAL与N2，所述第二反应气体包括H2O或O3与N2。

28.如权利要求27所述的半导体处理设备，其特征在于：所述第三气体包括N2。

29.如权利要求27所述的半导体处理设备，其特征在于：所述待处理衬底为非晶硅、多晶硅、或单晶硅衬底中的一种。