CN111599720A - 一种气体分配器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体分配器，气体分布板，气体分布板上划分为中心区域和边缘环形区域；气体分布板的中心区域和边缘环形区域都分布有多个气孔，多个气孔贯通气体分布板的上下表面；分布于中心区域的所述气孔的直径与分布于边缘环形区域的所述气孔的直径大小不同。本发明的通过对气体分配器的气体分布板上的不同区域设置不同孔径的气孔来达到气体分配优化的目的，配合不同区域使用不同气体压力来获取最优化的气体分配，以干法刻蚀后薄膜厚度的均匀性来表征，能达到1％的均匀度，满足14nm及以下的技术要求。

Description

一种气体分配器
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种气体分配器。
背景技术
气体分布板被广泛应用于半导体制造厂，其功能是控制气体分布，如图1至图3所示，其中图1显示为现有技术中的气体分布板的平面示意图；其中孔径相同的气孔01分布于气体分布板上。图2显示为现有技术中气体分布板的纵截面示意图；图3显示为现有技术中的气体分布板不同区域连接有气体管线的结构示意图，中心区域管线02和边缘区域管线03分别连接至气箱。
目前先进的控制方法是通过中心和边缘气体管线压力或区域气体管线压力，以满足客户对薄膜沉积或等离子体干刻蚀速率的要求，例如在刻蚀过程中，膜厚均匀性要求严格，工艺节点先进，28nm工艺要求薄膜厚度均匀度大约4％，14nm工艺要求薄膜厚度均匀度大约2％。通过调整中心气体的权重10％～90％，机台的调节极限使得薄膜厚度均匀度约为2％。
如图4所示，图4显示为现有技术中气体分布板在中心区域气体的不同占比下，刻蚀后厚度随气体分布板半径变化对比图；C/W 90示为中心区域气体的分布占比为90％，其对应的刻蚀后的厚度约为16埃，均匀度达到2.4％；C/W 70示为中心区域气体的分布占比为70％，其对应的刻蚀后的厚度约为29埃，均匀度达到4.4％；C/W 50示为中心区域气体的分布占比为50％，其对应的刻蚀后的厚度约为40埃，均匀度达到6.1％。通常，通过不断增加气孔的直径来增加刻蚀率，如图5所示，当气孔直径增大到一定程度，刻蚀率达到饱和，机台调节能力达到极限，需要提出一种新的气体分配器来解决上述问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气体分配器，用于解决现有技术中因气体分布板机台调节能力达到极限而使得不能够进一步提高刻蚀后均匀度的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气体分配器，至少包括：气体分布板，所述气体分布板上划分为中心区域和边缘环形区域；所述气体分布板的中心区域和边缘环形区域都分布有多个气孔，所述多个气孔贯通所述气体分布板的上下表面；分布于所述中心区域的所述气孔的直径与分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径大小不相同。
优选地，所述气体分布板的中心区域形状为圆形。
优选地，所述气体分布板的中心区域的半径为140mm。
优选地，所述气体分布板的中心区域的半径为140～165mm。
优选地，分布于所述中心区域的气孔的直径大于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。
优选地，分布于所述中心区域的气孔的直径为1.0mm。
优选地，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径小于或等于1.0mm。
优选地，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径为0.5mm。
优选地，所述中心区域和所述边缘环形区域分别连接有压力管线，所述压力管线共同连接至气体箱。
优选地，所述气体分布板为硅板。
优选地，所述气体分布板为陶瓷板。
如上所述，本发明的气体分配器，具有以下有益效果：本发明的通过对气体分配器的气体分布板上的不同区域设置不同孔径的气孔来达到气体分配优化的目的，配合不同区域使用不同气体压力来获取最优化的气体分配，以干法刻蚀后薄膜厚度的均匀性来表征，能达到1％的均匀度，满足14nm及以下的技术要求。
附图说明
图1显示为现有技术中的气体分布板的平面示意图；
图2显示为现有技术中气体分布板的纵截面示意图；
图3显示为现有技术中的气体分布板不同区域连接有气体管线的结构示意图；
图4显示为现有技术中气体分布板在中心区域气体的不同占比下，刻蚀后厚度随气体分布板半径变化对比图；
图5显示为现有技术中气体分布板上刻蚀率随气孔直径变化示意图；
图6显示为本发明的气体分布板上不同区域分布有不同孔径的气孔的俯视示意图；
图7显示为本发明的气体分布板的纵截面示意图；
图8显示为采用本发明的气体分配器，刻蚀后厚度随气体分布板半径变化图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图6至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本发明提供一种气体分配器，如图6所示，图6显示为本发明的气体分布板上不同区域分布有不同孔径的气孔的俯视示意图。本发明的所述气体分配器至少包括：气体分布板，所述气体分布板上划分为中心区域和边缘环形区域；所述气体分布板的中心区域05和边缘环形区域04都分布有多个气孔，如图7所示，图7显示为本发明的气体分布板的纵截面示意图。所述多个气孔贯通所述气体分布板的上下表面；分布于所述中心区域的所述气孔的直径与分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径大小不同。本发明进一步地，所述气体分布板的中心区域形状为圆形。本发明再进一步地，所述气体分布板的中心区域的半径为140mm。也就是说，所述边缘环形区域处于所述气体分布板中心区域半径的140mm以外。本实施例中，分布于所述中心区域的气孔的直径大于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。在其他实施例中，根据实际工艺的需求也可设置为分布于所述中心区域的气孔的直径小于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。也就是说，本实施例根据14nm技术节点的工艺要求，薄膜沉积或等离子体刻蚀中，本实施例的所述气体分布板的中心区域的气孔的直径大于位于所述边缘环形区域的气孔的直径。如图6所示，所述气体分布板边缘的气孔呈环状分布在所述气体分布板的所述边缘环形区域。位于所述气体分布板上中心区域的所述气孔呈集中分布的形式。
本发明进一步地，分布于所述中心区域的气孔的直径为1.0mm。因此，本实施例中分布于所述边缘环形区域的气孔的直径应小于1.0mm。再进一步地，本实施例中，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径为0.5mm。如图5所示，根据现有技术中气孔直径与刻蚀率的关系可知，气孔直径在0.2至1mm的范围内，气孔直径越大，对应的气体刻蚀率也越大，本实施例根据14nm工艺的要求，位于中心区域的气孔的直径大于所述边缘环形区域的气孔额直径，也就是说，其他条件相同的情况下，所述中心区域的刻蚀率要求比边缘环形区域的刻蚀率大。在其他实施例中，可以根据工艺中刻蚀率或刻蚀后厚度的要求，设置所述中心区域和边缘环形区域的气孔的直径相对大小。
在其他实施例中，当所述气体分布板的中心区域的气孔的直径大于位于所述边缘环形区域的气孔的直径的情况下，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径可以小于或等于1.0mm，例如，更进一步地，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径可以为0.5mm。
本发明的所述气体分布板为硅板或陶瓷板。位于所述气体分布板上的所述气孔是通过对所述硅板或陶瓷板钻孔制作的。
本实施例中，所述中心区域和所述边缘环形区域分别连接有压力管线，所述压力管线共同连接至气体箱。可以根据不同的气体压力来获取最优化的气体分配，参阅图8，图8显示为采用本发明的气体分配器，刻蚀后厚度随气体分布板半径变化图。由此可见，本发明的气体分配器的气体分布板上中心区域和边缘环形区域采用不同孔径的气孔，配合不同的气体压力能够获取最优化的气体分配，由图8可知，干法刻蚀后薄膜后度的均匀性能够达到1％，满足14nm及以下技术要求。
实施例二
本发明提供一种气体分配器，如图6所示，图6显示为本发明的气体分布板上不同区域分布有不同孔径的气孔的俯视示意图。本发明的所述气体分配器至少包括：气体分布板，所述气体分布板上划分为中心区域和边缘环形区域；所述气体分布板的中心区域05和边缘环形区域04都分布有多个气孔，如图7所示，图7显示为本发明的气体分布板的纵截面示意图。所述多个气孔贯通所述气体分布板的上下表面；分布于所述中心区域的所述气孔的直径与分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径大小不同。本发明进一步地，所述气体分布板的中心区域形状为圆形。本发明再进一步地，所述气体分布板的边缘环形区域的半径为140～165mm。也就是说，所述边缘环形区域处于所述气体分布板中心区域半径的140～165mm以外的区域。本实施例中，分布于所述中心区域的气孔的直径大于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。在其他实施例中，根据实际工艺的需求也可设置为分布于所述中心区域的气孔的直径小于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。也就是说，本实施例根据14nm技术节点的工艺要求，薄膜沉积或等离子体刻蚀中，本实施例的所述气体分布板的中心区域的气孔的直径大于位于所述边缘环形区域的气孔的直径。如图6所示，所述气体分布板边缘的气孔呈环状分布在所述气体分布板的所述边缘环形区域。位于所述气体分布板上中心区域的所述气孔呈集中分布的形式。
本发明进一步地，分布于所述中心区域的气孔的直径为1.0mm。因此本实施例中分布于所述边缘环形区域的气孔的直径应小于1.0mm。本实施例中，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径为0.5mm。如图5所示，根据现有技术中气孔直径与刻蚀率的关系可知，气孔直径在0.2至1mm的范围内，气孔直径越大，对应的气体刻蚀率也越大，本实施例根据14nm工艺的要求，位于中心区域的气孔的直径大于所述边缘环形区域的气孔额直径，也就是说，其他条件相同的情况下，所述中心区域的刻蚀率要求比边缘环形区域的刻蚀率大。在其他实施例中，可以根据工艺中刻蚀率或刻蚀后厚度的要求，设置所述中心区域和边缘环形区域的气孔的直径相对大小。
在其他实施例中，当所述气体分布板的中心区域的气孔的直径大于位于所述边缘环形区域的气孔的直径的情况下，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径可以小于或等于1.0mm，例如，更进一步地，分布于所述边缘环形区域的气孔的直径可以为0.5mm。
本发明的所述气体分布板为硅板或陶瓷板。位于所述气体分布板上的所述气孔是通过对所述硅板或陶瓷板钻孔制作的。
本实施例中，所述中心区域和所述边缘环形区域分别连接有压力管线，所述压力管线共同连接至气体箱。可以根据不同的气体压力来获取最优化的气体分配，参阅图8，图8显示为采用本发明的气体分配器，刻蚀后厚度随气体分布板半径变化图。由此可见，本发明的气体分配器的气体分布板上中心区域和边缘环形区域采用不同孔径的气孔，配合不同的气体压力能够获取最优化的气体分配，由图8可知，干法刻蚀后薄膜后度的均匀性能够达到1％，满足14nm及以下技术要求。
综上所述，本发明的通过对气体分配器的气体分布板上的不同区域设置不同孔径的气孔来达到气体分配优化的目的，配合不同区域使用不同气体压力来获取最优化的气体分配，以干法刻蚀后薄膜厚度的均匀性来表征，能达到1％的均匀度，满足14nm及以下的技术要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种气体分配器，其特征在于，至少包括：
气体分布板，所述气体分布板上划分为中心区域和边缘环形区域；所述气体分布板的中心区域和边缘环形区域都分布有多个气孔，所述多个气孔贯通所述气体分布板的上下表面；分布于所述中心区域的所述气孔的直径与分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径大小不同。
2.根据权利要求1所述的气体分配器，其特征在于：所述气体分布板的中心区域形状为圆形。
3.根据权利要求2所述的气体分配器，其特征在于：所述气体分布板的中心区域的半径为140mm。
4.根据权利要求2所述的气体分配器，其特征在于：所述气体分布板的边缘环形区域的半径为140～165mm。
5.根据权利要求3所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述中心区域的气孔的直径大于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。
6.根据权利要求4所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述中心区域的气孔的直径大于分布于所述边缘环形区域的所述气孔的直径。
7.根据权利要求5所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述中心区域的气孔的直径为1.0mm。
8.根据权利要求5所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述边缘环形区域的气孔的直径小于或等于1.0mm。
9.根据权利要求7或8所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述边缘环形区域的气孔的直径为0.5mm。
10.根据权利要求6所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述中心区域的气孔的直径为1.0mm。
11.根据权利要求6所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述边缘环形区域的气孔的直径小于或等于1.0mm。
12.根据权利要求10或11所述的气体分配器，其特征在于：分布于所述边缘环形区域的气孔的直径为0.5mm。
13.根据权利要求1所述的气体分配器，其特征在于：所述中心区域和所述边缘环形区域分别连接有压力管线，所述压力管线共同连接至气体箱。
14.根据权利要求1所述的气体分配器，其特征在于：所述气体分布板为硅板。
15.根据权利要求1所述的气体分配器，其特征在于：所述气体分布板为陶瓷板。
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