工艺腔室、半导体器件的加工设备、方法及存储介质与流程

allin2025-03-20  46


本发明涉及半导体加工,尤其涉及一种工艺腔室、一种半导体器件的加工设备、一种半导体器件的加工方法,以及一种计算机可读存储介质。


背景技术:

1、在半导体器件加工技术领域,通常会在薄膜沉积设备等半导体器件的加工设备的反应区域上方、下方或同一水平面的外围,设置抽气环,并如图1所示地沿其周向的开设均匀分布的抽气孔来及时抽取工艺尾气,以达到减少颗粒污染和/或调节工艺腔内气压的目的。

2、进一步地,本领域还提出了一些通过调节各抽气孔的尺寸和/或分布密度,以提升抽气环对反应区域的抽气均匀性的改进方案,以提升沉积薄膜的厚度均匀性。这些改进方案虽然能在一些场景中,满足半导体器件加工的精度要求。然而,在一些对气体流速和压力相对敏感的薄膜沉积工艺中,晶圆边缘的薄膜厚度分布仍会受到各抽气孔间的间隔结构的影响。例如,对准抽气孔位置的薄膜厚度会偏小,而夹在两个抽气孔之间位置的薄膜厚度会偏大,从而造成晶圆边缘薄膜厚度不均匀的问题。

3、此外,对于半导体器件加工过程中的不同工艺,以及各工艺中的不同步骤之间的抽气需求不同的问题,本领域通常需要配备多种不同工艺的半导体加工设备,或在在半导体加工设备中设置多种不同工艺参数的工艺腔室,再通过流水线轮转的方式,将待加工的晶圆依次传递到各工艺腔室,以分别进行对应工艺的薄膜沉积。这种在多个不同半导体加工设备或工艺腔室之间传片的加工方案,一方面会降低半导体器件的加工效率,另一方面容易在晶圆传输的过程中引入外部污染,从而影响半导体器件的良率和性能。

4、为了克服现有技术存在的上述缺陷,本领域亟需一种改进的抽气技术,用于提升工艺腔室对不同工艺的兼容性,以取消在不同工艺腔室之间传输晶圆的需求,从而提升半导体器件的加工效率,并避免引入外部污染。


技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览,并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷,本发明提供了一种工艺腔室、一种半导体器件的加工设备、一种半导体器件的加工方法及一种计算机可读存储介质,可以通过根据不同半导体加工工艺的抽气需求,在线调节抽气间隙的宽度,提升工艺腔室对不同工艺的兼容性,从而取消在不同工艺腔室间传片来进行不同工艺的需求,以提升半导体器件的加工效率,并取消开腔更换抽气环来适配不同加工工艺的抽气参数的需求,以避免引入外部污染。

3、具体来说,根据本发明的第一方面提供的上述工艺腔室包括晶圆托盘、抽气环、抽气环调节机构及控制器。所述晶圆托盘用于承载待加工的晶圆。所述抽气环环绕所述晶圆托盘,并包括上环及下环。所述上环与所述下环之间保持一抽气间隙。所述抽气间隙经由至少一个抽气孔连接外部的抽气模块。所述抽气环调节机构用于带动所述上环和/或所述下环进行纵向移动,以调节经由所述抽气间隙的抽气速率。所述控制器被配置为:获取对应目标抽气速率的目标高度数据;以及根据所述目标高度数据,控制所述抽气环调节机构将所述上环和/或所述下环纵向移动到对应的目标高度,以经由所述抽气间隙按所述目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气。

4、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述工艺腔室涉及多种加工工艺。所述控制器被进一步配置为:获取对应第一加工工艺的第一目标抽气速率的第一目标高度数据;向所述工艺腔室内部通入所述第一加工工艺的至少一种第一反应气体,并将所述上环和/或所述下环调节到对应的第一目标高度,以按照所述第一目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气,并在所述待加工的晶圆上生成对应的第一厚度的第一薄膜;获取对应第二加工工艺的第二目标抽气速率的第二目标高度数据;以及向所述工艺腔室内部通入所述第二加工工艺的至少一种第二反应气体,并将所述上环和/或所述下环调节到对应的第二目标高度,以按照所述第二目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气,并在所述第二薄膜上生成对应的第二厚度的第二薄膜。

5、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述工艺腔室的至少一种加工工艺涉及多个不同气压条件的加工步骤。所述控制器被进一步配置为:获取对应第一加工步骤的第三目标抽气速率的第三目标高度数据;将所述上环和/或所述下环调节到对应的第三目标高度,按照所述第三目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气,以将所述晶圆托盘上方的气压调节到对应的第一气压;获取对应第二加工步骤的第四目标抽气速率的第四目标高度数据;以及将所述上环和/或所述下环调节到对应的第四目标高度,按照所述第四目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气,以将所述晶圆托盘上方的气压调节到对应的第二气压。

6、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述控制器还被配置为:响应于所述目标高度发生变化,根据预设的气压变化阈值确定所述上环和/或所述下环的纵向移动速度,并据此将所述上环和/或所述下环从原本的目标高度匀速地纵向移动到切换的目标高度。

7、进一步地,在本发明的一些实施例中,各所述加工工艺分别包括注气步骤、前驱体注入步骤、沉积步骤、第一抽气步骤、稳定步骤、处理步骤、净化步骤及第二抽气步骤。所述注气流程、所述前驱体注入流程、所述沉积流程、所述稳定流程、所述处理流程及所述净化流程具有较高的第一气压,而所述第一抽气流程及所述第二抽气流程具有较低的第二气压。所述控制器被进一步配置为:响应于切换到所述注气流程,根据所述第一气压与所述第二气压之差,以及所述气压变化阈值,确定所述上环和/或所述下环的纵向移动速度,并据此将所述上环从原本的目标高度匀速地降低到切换的目标高度,和/或将所述下环从原本的目标高度匀速地升高到切换的目标高度,以匀速地减小所述抽气间隙的宽度,并使所述晶圆托盘上方的气压匀速上升到所述第一气压;以及响应于切换到所述第一抽气流程或所述第二抽气流程,根据所述第一气压与所述第二气压之差,以及所述气压变化阈值,确定所述上环和/或所述下环的纵向移动速度,并据此将所述上环从原本的目标高度匀速地升高到切换的目标高度,和/或将所述下环从原本的目标高度匀速地降低到切换的目标高度,以匀速地增大所述抽气间隙的宽度,并使所述晶圆托盘上方的气压匀速下降到所述第二气压。

8、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述工艺腔室中包括多个所述抽气环调节机构,其分别连接并带动所述上环和/或所述下环的多个不同位置进行纵向移动,以调节经由所述抽气间隙的抽气速率分布。所述控制器被进一步配置为:分别获取所述上环和/或所述下环的多个不同位置的目标高度数据;以及根据各所述目标高度数据,分别控制对应的抽气环调节机构将所述上环和/或所述下环的多个位置纵向移动到对应的目标高度,以调节所述抽气环沿其周向的抽气速率分布。

9、进一步地,在本发明的一些实施例中,所述至少一个抽气孔设于所述抽气间隙的第一侧。所述上环在所述第一侧的目标高度小于其在远离所述第一侧的第二侧的目标高度,使所述抽气间隙在所述第一侧的第一宽度小于其在所述第二侧的第二宽度,以均衡所述抽气环沿其周向的抽气速率分布。和/或所述下环在所述第一侧的目标高度大于其在远离所述第一侧的第二侧的目标高度,使所述抽气间隙在所述第一侧的第一宽度小于其在所述第二侧的第二宽度,以均衡所述抽气环沿其周向的抽气速率分布。

10、此外,根据本发明的第二方面提供的上述半导体器件的加工设备包括如本发明的第一方面提供的工艺腔室。

11、此外,根据本发明的第三方面提供的上述半导体器件的加工方法包括以下步骤:获取对应目标抽气速率的目标高度数据;以及根据所述目标高度数据,控制如本发明的第一方面提供的工艺腔室中的抽气环调节机构,将抽气环的上环和/或下环纵向移动到对应的目标高度,以经由所述上环和所述下环之间的抽气间隙,按所述目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气。

12、此外,根据本发明的第四方面提供的上述计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令。所述计算机指令被控制器执行时,实施如本发明的第三方面提供的半导体器件的加工方法。


技术特征:

1.一种工艺腔室,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室涉及多种加工工艺,所述控制器被进一步配置为:

3.如权利要求1或2所述的工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室的至少一种加工工艺涉及多个不同气压条件的加工步骤,所述控制器被进一步配置为:

4.如权利要求3所述的工艺腔室,其特征在于,所述控制器还被配置为:

5.如权利要求4所述的工艺腔室,其特征在于,各所述加工工艺分别包括注气步骤、前驱体注入步骤、沉积步骤、第一抽气步骤、稳定步骤、处理步骤、净化步骤及第二抽气步骤,其中,所述注气流程、所述前驱体注入流程、所述沉积流程、所述稳定流程、所述处理流程及所述净化流程具有较高的第一气压,而所述第一抽气流程及所述第二抽气流程具有较低的第二气压,所述控制器被进一步配置为:

6.如权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室中包括多个所述抽气环调节机构,其分别连接并带动所述上环和/或所述下环的多个不同位置进行纵向移动,以调节经由所述抽气间隙的抽气速率分布,所述控制器被进一步配置为:

7.如权利要求6所述的工艺腔室,其特征在于,所述至少一个抽气孔设于所述抽气间隙的第一侧,其中,

8.一种半导体器件的加工设备,其特征在于,包括如权利要求1~7中任一项所述的工艺腔室。

9.一种半导体器件的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,其特征在于,所述计算机指令被控制器执行时,实施如权利要求9所述的半导体器件的加工方法。


技术总结
本发明提供了工艺腔室、半导体器件的加工设备、方法及存储介质。所述工艺腔室包括晶圆托盘、抽气环、抽气环调节机构及控制器。所述晶圆托盘用于承载待加工的晶圆。所述抽气环环绕所述晶圆托盘,并包括上环及下环。所述上环与所述下环之间保持一抽气间隙。所述抽气间隙经由至少一个抽气孔连接外部的抽气模块。所述抽气环调节机构用于带动所述上环和/或所述下环进行纵向移动,以调节经由所述抽气间隙的抽气速率。所述控制器被配置为:获取对应目标抽气速率的目标高度数据;以及根据所述目标高度数据,控制所述抽气环调节机构将所述上环和/或所述下环纵向移动到对应的目标高度,以经由所述抽气间隙按所述目标抽气速率地从所述晶圆托盘上方抽气。

技术研发人员:苏欣
受保护的技术使用者:拓荆创益(沈阳)半导体设备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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