技术领域本发明涉及半导体领域的制造设备，特别涉及一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备。
背景技术：
对硅片的蚀刻是以化学作用为主导的，蚀刻设备的处理腔室中的气体输送及流动模式对蚀刻性能会有很大影响。在蚀刻硅片的处理腔室内广泛使用的一种气体中心环（GCR，Gascenterring），能够基于不同蚀刻工艺的特定要求来改变处理腔室内的气体流动模式。如图1所示，蚀刻设备包含一个处理腔室300，晶圆500放置于处理腔室300内底部的一个基座400上，在工艺处理的过程中由基座400顶部的静电吸盘410（或称ESC）对晶圆500进行支持，由引入处理腔室300内的气体对晶圆500表面进行蚀刻或其他处理。若处理腔室300内没有设置气体中心环时，气体由该处理腔室300侧壁上部设置的进气口600横向输入后，大部分会直接向下沿着处理腔室300的侧壁流动，而流向晶圆500上方的气体很少。与之相比，如图2所示，处理腔室300内设置的气体中心环100，是一个水平布置在进气口600下方、晶圆500上方的环状结构，气体由所述进气口600横向输入后，先沿气体中心环100的上表面水平流动至该气体中心环100的中间开口，进而向下输送至所述中间开口下方所对应的晶圆500表面。该气体中心环用以实现上述气体流动及蚀刻效果调整的功能的最重要参数，是该气体中心环的中间开口的直径大小，以及该气体中心环相对于晶圆表面的高度。例如，开口直径较小的气体中心环更易于促使气体流向与晶圆中间区域对应的位置；而开口直径较大的气体中心环则易于使更多的气体流向与晶圆边缘区域对应的位置。所述气体中心环通过改变处理腔室内气体流动的路径，来调整处理腔室内的化学形态（例如使自由基浓度增加或减少），进而实现对晶圆上蚀刻效果的调整。例如是当气体更多地流向晶圆表面的某些区域时，晶圆上这些区域的蚀刻率就会提升。因而，可以通过设置上述的气体中心环来改变气体流动的路径，以抵消原先由于其他一些工艺条件限制（例如晶圆温度分布不均匀或耦合能量分布不均匀等）造成晶圆不同区域上蚀刻效果不均匀的因素，从而使晶圆表面不同区域的蚀刻效果更为均匀。然而，上述现有结构的每一个气体中心环，其中间开口的直径是一个固定数值。在使用一个处理腔室（即同一套硬件设备的架构）进行不同种类的工艺处理时，这种中间开口直径固定的气体中心环不可能满足所有工艺制程的要求，因此就必须打开处理腔室并手动调换不同口径的气体中心环来适应不同要求，操作繁琐。并且，打开处理腔室时会使其与外部的大气环境连通，而要开始某项工艺处理之前就必须使处理腔室内重新恢复到真空状态或具有气体压力的状态，这样会造成工艺处理的整个时间被延长，此外对于每次启闭后处理腔室内部的工艺条件（气压、温度、耦合能量等等）是否能与之前保持一致难以确定，因此对工艺处理的效率和效果有很大影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，通过固定部件与可移动部件在形状和/或高度上的不同组合，构成一个气体流通口径可调整的气体中心环，来满足不同工艺制程的要求，而无需打开处理腔室或在大气环境下手动调换其他气体中心环。本发明的气体中心环通过改变处理腔室内气体流动模式，实现对晶圆上蚀刻效果的调整。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种改变处理腔室内气体流动模式的装置，基于通过进气口引入到处理腔室的气体对放置于该处理腔室内的晶圆进行处理，其中进气口位于处理腔室侧壁上方，处理腔室顶部包括一个顶盖，顶盖上方包括射频线圈连接到射频电源；所述装置是在处理腔室内进行气体流通模式调整的气体中心环；所述气体中心环，包含：固定部件，其位于进气口的下方及晶圆的上方，外周围固定到处理腔室内壁，中心包括一个第一开口；移动环，其能分别处在第一位置或第二位置；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环与固定部件组合形成的第二开口向下输送至晶圆。优选地，所述移动环在第一位置与第二位置之间调整时，所述处理腔室处于关闭状态，从而在该处理腔室内保持为通过引入气体而形成的压力状态，或保持为通过排走气体而形成的真空状态。优选地，所述固定部件上环绕第一开口的区域内，进一步开设有若干缝隙；所述移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件上的第一开口和所述缝隙向下输送至晶圆；所述移动环在第二位置时遮挡了所述缝隙以阻止气体从缝隙处流通，所述气体通过固定部件上的第一开口向下输送至晶圆。优选地，所述移动环还能处在第三位置，来遮挡所述固定部件的第一开口的一部分区域，使气体通过第一开口中未被遮挡的区域向下输送至晶圆；或者，所述移动环还能处在第四位置，来遮挡所述固定部件的缝隙的其中一部分区域，使气体通过固定部件上的第一开口及所述缝隙中未被遮挡的区域向下输送至晶圆。优选地，所述固定部件包括位于外侧的外固定环和位于内侧的内固定环，两者之间通过多个连接部连接，内固定环和外固定环之间包括多个缝隙；所述移动环在第一位置时气体穿过外固定环上的第一开口向下流动；所述移动环在第二位置时，所述移动环封闭与内、外固定环之间的缝隙，气体穿过内固定环内的第二开口向下流动。优选地，所述移动环在第一位置时，气体经过所述固定部件的第一开口和缝隙后，在固定部件下方、移动环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；所述移动环在第二位置时，气体经过所述移动环的固定部件的第一开口后，在固定部件及移动环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。优选地，所述移动环的第二开口的直径等于或大于晶圆的直径，使晶圆嵌套在第一位置的移动环中；所述移动环的外径等于或略小于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环嵌套在所述固定部件的第一开口中。优选地，所述移动环的外径大于所述固定部件的第一开口的直径，使位于第二位置的移动环与所述固定部件在竖直方向上有部分重叠；或者，所述移动环的外径小于所述固定部件的第一开口的直径，从而在移动环的外侧与第一开口的内侧留有供气体流通的间隙区。优选地，所述固定部件包含第一平板面来设置所述第一开口；所述固定部件还包含与所述处理腔室的侧壁连接的第二平板面，所述第二平板面环绕在第一平板面周边，并通过环绕的侧板面与第一平板面连接；所述第一平板面与第二平板面处在不同的水平位置，通过调整第一平板面与第二平板面之间的高度差来对应调整所述第一平板面相对于晶圆表面的高度。优选地，所述装置进一步包含若干调节杆，其连接所述移动环并驱使移动环在第一位置和第二位置之间调整。优选地，所述移动环在上述第一位置与第二位置之间的任意高度停留时，在所述固定部件与移动环之间、所述移动环与晶圆之间，分别形成供气体流通的路径。优选地，所述移动环是一个完整的环状结构；或者所述移动环是由在第二位置时聚拢而在第一位置时散开的多个分片段组合形成的环状结构。本发明的第二个技术方案是提供一种晶圆处理设备，其中包含：处理腔室；设置在所述处理腔室侧壁上部的进气口，利用经所述进气口引入至所述处理腔室内的气体对晶圆进行处理；设置在所述处理腔室内底部的基座，该基座顶部设置有静电夹盘在工艺处理过程中对放置在上面的晶圆进行夹持；以及，设置在所述处理腔室内用来进行气体流通模式调整的气体中心环；所述气体中心环，进一步包含：固定部件，其位于进气口的下方及晶圆的上方；移动环，其能分别处在第一位置或第二位置；该移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件设置的第一开口向下输送至晶圆；该移动环在第二位置时，气体通过所述移动环设置的第二开口向下输送至晶圆；所述处理腔室内，保持为通过引入气体而形成的压力状态，或保持为通过排走气体而形成的真空状态。优选地，在所述固定部件上还进一步开设有若干缝隙；所述移动环在第一位置时，气体通过所述固定部件上的第一开口和所述缝隙向下输送至晶圆；所述移动环在第二位置时遮挡了所述缝隙以阻止气体从缝隙处流通，所述气体通过固定部件上的第一开口向下输送至晶圆。本发明的第三个技术方案是提供一种晶圆处理方法，在处理腔室内设置通过固定部件及移动部件的不同组合进行气体流通模式调整的气体中心环；所述移动环调整到环绕晶圆周边的第一位置时，引入处理腔室内的气体经过所述固定部件的第一开口后，在固定部件下方、移动环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；所述移动环调整到与固定部件适配的第二位置时，所述气体经过所述移动环的第二开口后，在固定部件及移动环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。优选地，所述移动环调整到第一位置时，所述气体经过所述固定部件的第一开口和固定部件上开设的若干缝隙后，在固定部件下方、移动环及晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆边缘区域；所述移动环调整到第二位置时，所述气体经过所述移动环的固定部件的第一开口后，在固定部件及移动环下方、晶圆上方的间隔空隙流动，使大部分气体流向晶圆中间区域。与现有技术相比，本发明所述改变处理腔室内气体流动模式的装置及晶圆处理方法和设备，其优点在于：本发明中将不同形状和/或不同高度的固定部件及移动环进行组合，对气体中心环的气体流通口径进行动态配置，以满足在同一系统架构的处理腔室内运行不同工艺制程时的各种要求，调整气体中心环配置期间都无需打开处理腔室，解决现有技术手动打开处理腔室更换气体中心环所产生的问题。本发明的装置，通过改变处理腔室内的气体流动模式，来调整晶圆处理设备（例如蚀刻设备）处理腔室内的化学形态，实现对晶圆处理效果的有效控制。附图说明图1是现有技术中处理腔室内未设置气体中心环时的示意图；图2是现有技术中处理腔室内设置气体中心环时的示意图；图3、图4分别是本发明第一实施例中移动环在两个不同位置的示意图；图5、图6分别是本发明第二实施例中移动环在两个不同位置的示意图；图7、图8是本发明中固定部件两种不同实施结构的示意图；图9是本发明中移动部件的结构示意图；图10是本发明中固定部件与移动环的一种适配情况的示意图；图11是本发明中固定部件与移动环的另一种适配情况的示意图；图12是本发明中固定部件与移动环的又一种适配情况的示意图。具体实施方式本发明提供一种装置，通过改变处理腔室内的气体流动模式，来调整处理腔室内的化学形态；将其应用到对晶圆（或基片、衬底片等）进行蚀刻的设备时，实现对晶圆蚀刻效果的调整。本发明中同样提供了利用该装置进行的晶圆处理方法和晶圆处理设备。本发明提供一种开口直径可调整的气体中心环，能够改变气体从进气口到晶圆表面区域附近的气体流动模式。为适应不同工艺处理的要求，本发明对气体中心环的构造所实行的调整都可以在具有气体压力的处理腔室内完成，期间无需打开处理腔室。如图3、图4所示，本发明所述的气体中心环包含一个固定部件10（图7），其环绕设置在处理腔室30的侧壁，位于进气口60的下方、晶圆50的上方。所述固定部件10的中间设有第一直径A1的第一开口11，本例中所述的第一直径A1大于晶圆50的直径。本发明所述的气体中心环还包含一个可移动部件（图9），其主体是一个移动环20，该移动环20下方设置有调节杆21（以三个为例），用来驱使该移动环20上升或下降。所述移动环20的中间设有第二直径A2的第二开口22，本例中该第二直径A2等于或大于晶圆50的直径。参见图3所示，所述移动环20下降至第一位置时环绕在晶圆50的周边，使该晶圆50能够嵌套在移动环20中。此时，第一位置的移动环20是位于晶圆承载机构上，该晶圆承载机构通常是处理腔室30内底部一个基座40上设置的静电夹盘41（或称ESC），其在工艺处理过程中对放在上面的晶圆50进行夹持。因而，气体经进气口60引入处理腔室30内以后，沿固定部件10的上表面，横向流动至固定部件10的第一开口11，并通过该第一开口11输送至下方。即，引入的气体经过固定部件10的第一开口11后，在固定部件10下方、移动环20及晶圆50上方的间隔空隙流动，进而更多地流向晶圆边缘区域，甚至流向远离晶圆50的地方。所述移动环20的外径A4与上述的第一直径A1（即固定部件10第一开口11的直径）相适配。本例中移动环20的外径A4等于或略小于所述固定部件10第一开口11的第一直径A1。参见图4所示，移动环20上升至第二位置时能够嵌套在固定部件10的第一开口11中。因而，引入的气体是沿气体中心环的固定部件10及移动环20的上表面，横向流动至移动环20的第二开口22，并通过该第二开口22输送至下方对应的晶圆50表面，即，引入的气体经过移动环20的第二开口22后，在固定部件10及移动环20下方、晶圆50上方的间隔空隙流动，进而更多地流向晶圆中间区域。如图5、图6、图8所示的另一实施例中，所述固定部件10’上除了在中间设有第一开口11’之外，还同时开设有贯穿该固定部件10’的若干缝隙81（图8）。这些缝隙81，分布于该固定部件10’上环绕第一开口11’的环状区域内；图中示出的三条弧形缝隙81不作为对固定部件10’上设置缝隙81的数量、形状或布局的限制，所述缝隙81可以是槽、孔等各种形式，本文中不做具体展开。本例中这些缝隙81正下方对应的区域处在晶圆50的边界之外，与移动环20的位置相对应。如图6所示，当移动环20上升至第二位置时能够完全挡住这些缝隙81，此时气体只能经由固定部件10’上的第一开口11’处向下输送，通过在固定部件10’及移动环20下方、晶圆50上方的间隔空隙流动，气体将更多地流向晶圆中间区域。如图5所示，当移动环20下降至第一位置时，气体能够同时经由固定部件10’上的第一开口11’和缝隙81向下输送，通过在固定部件10’下方、移动环20及晶圆50上方的间隔空隙流动；即使在固定部件10’中间存在上述第一开口11’，或进一步使得该第一开口11’具有小于晶圆50直径的第三直径A3时，气体仍然是更多地流向晶圆边缘区域，甚至流向远离晶圆50的地方。上述各实施例中，以图3为例，所述固定部件10、10’设有一个第一平板面71，所述的第一开口11、缝隙81都开设在该第一平板面71上；此外，该固定部件10还设有一个第二平板面72与处理腔室30的侧壁连接，所述第二平板面72环绕在第一平板面71周边；本例中该第二平板面72在竖直方向上要高于第一平板面71（其他示例中也可以使第二平板面低于第一平板面）；所述第一平板面71和第二平板面72之间由环绕的侧板面73连接。固定部件10、10’上所述第一平板面71相对于晶圆50表面的高度，将作为实现气体流动模式调整的其中一项控制参数。通过控制第一平板面71和第二平板面72之间的高度差，例如通过控制侧板面73的高度（换用不同高度的侧板面73或设置可以进行上下位置调整的侧板面73），来控制第一平板面71相对于晶圆50表面的高度，来适应相应的工艺制程要求。气体流动模式调整的另一项控制参数，是气体中心环上供气体流通的口径大小，依据上述的各实施例可知，该口径大小将由固定部件第一开口的直径（第一直径A1或第三直径A3）、移动环20第二开口22的直径（第二直径A2）、固定部件10’上缝隙81的开设状况等因素综合决定。例如，在图3、图4的实施例中，通过固定部件10与移动环20的不同组合方式，使气体中心环的口径能够调整为较大的固定部件10第一开口11的第一直径A1，或调整为较小的移动环20第二开口22的第二直径A2。又例如，在图5、图6的实施例中，通过固定部件10’与移动环20的不同组合方式，使气体中心环的口径能够调整为较大的固定部件10’的缝隙81口径（及辅助的固定部件10’第一开口11’的第三直径A3），或调整为较小的固定部件10’第一开口11’的第三直径A3。如图8所示的固定部件10’包括一个外固定环和一个内固定环，两者之间通过若干连接部连接，外固定环内的开口直径为A1（A1大于下方基片直径），内固定环开口直径为A3（A3小于下方基片直径）。经过参数设计可以使得内固定环宽度很窄，这样在移动环位于下方时，若干个连接部与内固定环基本不阻挡气体穿过外固定环较大的开口向下流动，当移动环向上运动封闭内外固定环之间的缝隙81时，两者组合形成开口直径A3的气体通道。这样就能实现气体中心环的开口直径在大于基片直径和小于基片直径两种工作模式下转换，实现更大程度的气体中心环调节能力，同时还不会影响气体中心环在最大开口A1时的最大通气量。其中内环的水平宽度需要小于第一开口直径A1的20%，以确保不会需要最大开口时影响气体流通。本发明的装置还可以有一些不同的结构，通过相互结合使用或者与上述的各实施例结合使用，来提供对气体流动模式的不同控制。例如，固定部件10”可以只是一个简单的环状结构（图10），通过调整移动环20的上下位置与之配合，来改变气体中心环的气体流通口径。例如，移动环20的外径可以大于固定部件10第一开口11的直径，则移动环20上升后接触或靠近于固定部件10的下表面，即移动环20与固定部件10不在同一个水平位置，两者有相互重叠的部分（图10）。或者，移动环20的外径可以小于固定部件第一开口的直径（A1或A3），而在移动环20上升后与第一开口的内侧面之间留有可供气体流通的间隙区。则通过调整，可以使气体仅从固定部件的第一开口流通，或者同时从该间隙区及移动环20的第二开口22流通（图11）。例如，移动环20的宽度有所调整，使该移动环20在上升后仅遮挡住固定部件10’缝隙81的一部分，则气体仍然能同时从缝隙81和固定部件10’第一开口11’流通（图12），但可以调整气体流量等参数使之与第二实施例（图5）中不同。例如，可以通过调整使移动环在上述第一位置与第二位置之间的任意高度停留，在固定部件与移动环之间、移动环与晶圆之间也形成供气体流通的不同路径，实现对气体流动模式的更多样的控制。当移动环不需要移动到最下方（即环绕晶圆周边的第一位置）时，该移动环开口的第二直径也可以被设计为小于晶圆的直径。例如，调节杆可以是连接在移动环的上方，将移动环下移至所述第二位置来与固定部件相适配，或将移动环上移到处理腔室内的顶部以远离固定部件。或者，调节杆是水平布置以驱动移动环在与固定部件适配的位置，到远离固定部件的位置之间水平移动。又或者，移动环包含一些弧形的分片段，这些分片段可以相互聚拢形成完整结构的移动环来与固定部件适配，也可以相互分散开来收纳于处理腔室内的不同位置，等等。综上所述，本发明中通过固定部件与移动环的不同组合方式，形成气体流通口径不同的气体中心环；口径较小的气体中心环更易于促使气体流向晶圆的中间区域；而口径较大的气体中心环则易于使更多的气体流向晶圆的边缘区域，或远离晶圆的地方。利用不同口径的气体中心环，能够有效改变处理腔室内气体流动的路径，以调整处理腔室内的化学形态，从而能够最好地适应特定的蚀刻过程以获得最好的性能，例如是在蚀刻率或关键纬度（CD，CriticalDimension）的均匀性。本发明的装置也可以被应用到除蚀刻以外的其他晶圆处理设备，来调整其中的气体流动模式以形成不同的晶圆处理效果。本发明在进行气体中心环的口径调整以适应不同工艺制程时，可以直接在具有气体压力的处理腔室内自动完成，解决以往需要打开处理腔室手动更换气体中心环产生的问题。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。