一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备与流程

    专利查询2025-08-10  15


    本申请实施例涉及半导体加工,特别涉及一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备。


    背景技术:

    1、在半导体制造过程中,喷淋头作为反应腔内关键的工艺组件,其性能直接影响到晶圆表面的处理效果。在现有设备中,由于加工过程中的不到位、加工精度的限制,以及高温反应环境下热应力的影响,喷淋头容易出现各种质量缺陷,如尺寸偏差、表面粗糙度不足以及局部形变等。

    2、当喷淋头存在这些缺陷时,其缺陷位置附近的喷淋效果会受到影响,导致对应区域的晶圆表面反应速率出现异常点。这些异常点会进一步破坏晶圆表面的反应均匀性,进而影响到半导体器件的性能。然而,考虑到加工出完美无缺喷淋头的难度极高,频繁更换喷淋头的成本高昂。因此,如何在使用存在缺陷的喷淋头的情况下,提升晶圆表面的反应均匀性,仍是一个重要的问题。


    技术实现思路

    1、本申请实施方式的目的在于提供一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备,能够在使用存在缺陷的喷淋头的情况下,提升晶圆表面的反应均匀性。

    2、为解决上述技术问题,本申请的实施方式提供了一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备,该方法包括:通过量测设备持续监测晶圆表面的反应速率;控制驱动件带动喷淋头旋转;监测晶圆表面的反应速率异常点经喷淋头旋转后形成的沿晶圆的轴线对称分布的环状速率异常带,生成第一反应速率分布图;根据第一反应速率分布图,确定环状速率异常带的位置和特征;通过调整工艺程式使晶圆表面的反应速率分布趋于平坦;通过调整工艺程式使晶圆表面的反应速率分布趋于平坦,包括:根据第一反应速率分布图,调整工艺程式,形成与第一反应速率分布图中的环状速率异常带趋势相反的第二反应速率分布图;将第一反应速率分布图与第二反应速率分布图进行数值相加平均,形成综合反应速率分布图,使晶圆表面的反应速率分布趋于平坦。

    3、在一些实施方式中,形成综合反应速率分布图后,还包括:循环调整工艺程式,直至综合反应速率分布图显示晶圆表面的反应速率分布进一步趋于平坦。

    4、在一些实施方式中,工艺程式包括反应气体的流量、反应气体的比例、反应气体的压力、喷淋头的转速和反应腔室的温度。

    5、在一些实施方式中,通过调整工艺程式使晶圆表面的反应速率分布趋于平坦后,还包括继续监测调整工艺程式后的晶圆表面形成的环状异常带的反应速率,若调整工艺程式后的晶圆表面形成的环状异常带的反应速率的数值处于预设范围内,则进入正式的工艺阶段;若数值未处于预设范围内,则根据结果重复调整工艺程式。

    6、本申请的实施方式还提供了一种提高晶圆表面反应均匀性设备,该设备包括:腔体,具有反应腔室,反应腔室中设有喷淋头和晶圆载台;驱动件,以及与驱动件连接的控制器,驱动件包括壳体和输出轴,输出轴驱动喷淋头旋转,控制器用于调节驱动件的转速和旋转方向,输出轴设有第一齿轮,喷淋头设有第二齿轮,通过第一齿轮与第二齿轮的啮合驱动件带动喷淋头旋转。

    7、在一些实施方式中,喷淋头包括喷淋头本体和喷淋头延伸部,第二齿轮设在喷淋头延伸部。

    8、在一些实施方式中,壳体安装在腔体的上顶板的外壁上,输出轴经过上顶板与喷淋头延伸部连接。

    9、在一些实施方式中,提高晶圆表面反应均匀性设备还设有支撑件,支撑件环绕喷淋头设置在反应腔室内,并与上顶板连接,支撑件设有第一导轨,喷淋头延伸部设有第二导轨,第一导轨与第二导轨相重合,第一导轨与第二导轨之间设有滚动件。

    10、本申请的实施方式提供的一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备,采用驱动件驱动齿轮带动喷淋头在反应腔室内进行旋转,使晶圆表面可能产生的反应速率异常点形成环状速率异常带,然后通过多次调整工艺程式来消除环状速率异常带。从而能够在使用存在缺陷的喷淋头的情况下,提升晶圆表面的反应均匀性。



    技术特征:

    1.一种提高晶圆表面反应均匀性方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种提高晶圆表面反应均匀性方法,其特征在于,所述形成综合反应速率分布图后,还包括:循环调整所述工艺程式,直至所述综合反应速率分布图显示所述晶圆表面的反应速率分布进一步趋于平坦。

    3.根据权利要求2所述的一种提高晶圆表面反应均匀性方法,其特征在于,所述工艺程式包括反应气体的流量、反应气体的比例、反应气体的压力、所述喷淋头的转速和反应腔室的温度。

    4.根据权利要求3所述的一种提高晶圆表面反应均匀性方法,其特征在于,所述通过调整工艺程式使所述晶圆表面的反应速率分布趋于平坦后,还包括继续监测调整工艺程式后的所述晶圆表面形成的环状异常带的反应速率,若所述调整工艺程式后的所述晶圆表面形成的环状异常带的反应速率的数值处于预设范围内,则进入正式的工艺阶段;若数值未处于预设范围内,则根据结果重复调整工艺程式。

    5.一种提高晶圆表面反应均匀性设备,用于实现如权利要求1至4中任意一项所述的一种提高晶圆表面反应均匀性方法,其特征在于,包括:

    6.根据权利要求5所述的一种提高晶圆表面反应均匀性设备,其特征在于,所述喷淋头包括喷淋头本体和喷淋头延伸部,所述第二齿轮设在所述喷淋头延伸部。

    7.根据权利要求6所述的一种提高晶圆表面反应均匀性设备,其特征在于,所述壳体安装在所述腔体的上顶板的外壁上,所述输出轴经过所述上顶板与所述喷淋头延伸部连接。

    8.根据权利要求7所述的一种提高晶圆表面反应均匀性设备,其特征在于,还设有支撑件,所述支撑件环绕所述喷淋头设置在所述反应腔室内,并与所述上顶板连接,所述支撑件设有第一导轨,所述喷淋头延伸部设有第二导轨,所述第一导轨与所述第二导轨相重合,所述第一导轨与所述第二导轨之间设有滚动件。


    技术总结
    本申请实施例涉及半导体加工技术领域,特别涉及一种提高晶圆表面反应均匀性方法及设备。其中的提高晶圆表面反应均匀性方法包括:通过量测设备持续监测晶圆表面的反应速率;控制驱动件带动喷淋头旋转;监测晶圆表面的反应速率异常点经喷淋头旋转后形成的沿晶圆的轴线对称分布的环状速率异常带,生成第一反应速率分布图;根据第一反应速率分布图,确定环状速率异常带的位置和特征;通过调整工艺程式使晶圆表面的反应速率分布趋于平坦。本申请实施方式提供的提高晶圆表面反应均匀性方法及设备,能够在使用存在缺陷的喷淋头的情况下,提升晶圆表面的反应均匀性。

    技术研发人员:沈康,王兆祥,涂乐义,梁洁,桂智谦
    受保护的技术使用者:上海邦芯半导体科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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