半导体工艺设备的制作方法

本发明涉及半导体制造，更具体地，涉及一种半导体工艺设备。

背景技术：

1、等离子体技术在现代半导体加工领域具有重要应用，如等离子体刻蚀、磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积等。以等离子体刻蚀举例，通过等离子体刻蚀制造微结构被广泛应用于微机电系统(mems)、微流体器件和先进封装等领域，是工业生产中非常重要的一种工艺过程。例如，pss(patterned sapphire substrates)即图形化蓝宝石衬底技术，是目前普遍采用的一种提高gan基led器件出光效率的方法，也就是在蓝宝石衬底上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用icp刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜，再在其上生长gan材料，使gan材料的纵向外延变为横向外延。该方法可以有效减少gan外延材料的位错密度，从而减小了有源区的非辐射复合，减小了反向漏电流，提高了led的寿命。有源区发出的光，经由gan和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，从而提高了光的提取效率。综合这两方面的原因，市场上很多生产厂家采用pss工艺。

2、在大体积腔室、大尺寸晶圆上提升刻蚀工艺性能是降低生产成本的重要方法，目前主流的生产线晶圆尺寸有6英寸、8英寸和12英寸等。仍然以pss刻蚀举例，为了提高产能，现在pss刻蚀开始研发大产能机台，机台的chuck(静电卡盘)一般直径480mm，而原来只有380mm，chuck的尺寸增加100mm，因此均匀性相对原来380mm的chuck会恶化3％～5％。

3、干法刻蚀工艺的机理基于等离子体的产生、运动和转化，其中，等离子体的产生和运动是最重要的部分。

4、如图1所示，现有技术一公开了一种大产能pss(蓝宝石al2o3)刻蚀机台，其标配线圈内圈和外圈介质窗(石英window或陶瓷window距离相同)，采用中央进气系统，工艺气体bcl3(主刻蚀气体)和辅助气体chf3(目的增加刻蚀选择比)，由于中央进气系统加上chf3气体后使等离子在chuck上分布时内圈等离子浓度高，外圈等离子密度低。工艺结果内圈选择比高，外圈选择比低，这样导致片间刻蚀深度均匀性差，如图2所示，该方案中，内圈刻蚀深度高(1.8～1.9μm)，外圈刻蚀深度低(1.7～1.85μm)，片间刻蚀深度均匀性约4％，无法满足片间高度均匀性小于3％的工艺要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种半导体工艺设备，实现对射频产生的等离子体进行更加灵活、精确的控制，提高等离子体的均匀性。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种半导体工艺设备，包括：

3、工艺腔室，所述工艺腔室上方设有进气通路；

4、固定介质窗，所述固定介质窗设置于所述工艺腔室顶部，所述固定介质窗的外缘与所述工艺腔室的腔室壁密封连接，所述固定介质窗上设有沿竖直方向贯穿所述固定介质窗并连通所述进气通路与所述工艺腔室内部的进气孔；

5、射频线圈，所述射频线圈设置于所述固定介质窗上方，所述射频线圈环绕所述工艺腔室的进气通路设置；

6、多个可移动介质窗，所述可移动介质窗在竖直方向位于所述固定介质窗与所述线圈之间，多个所述可移动介质窗沿周向环绕设置于所述固定介质窗上方，且所述可移动介质窗能够在所述固定介质窗的顶面所在平面水平移动；

7、水平驱动机构，所述水平驱动机构与所述可移动介质窗连接，所述水平驱动机构用于驱动多个所述可移动介质窗沿水平方向同步向靠近所述固定介质窗的方向运动或同步向远离所述固定介质窗的方向运动，以使多个所述可移动介质窗与所述固定介质窗的边缘区域在竖直方向上至少部分重叠或完全不重叠。

8、本发明的有益效果在于：

9、本发明通过在固定介质窗上方以及线圈之间设置环绕在固定介质窗周围的多个可移动介质窗，通过水平驱动机构带动可移动介质窗在水平方向移动，能够控制可移动介质窗与固定介质窗边缘区域的重叠面积，从而调节固定介质窗边缘电容的大小，实现射频线圈与介质窗之间电容的调节，从而实现对等离子体耦合效率的调节，改变传输到工艺腔室的等离子体的能量分布和鞘层分布，改善工艺腔室内边缘区域的等离子体能量分布，进而实现对等离子分布均匀性等相关工艺参数的精确、灵活调节，提高工艺效果。

10、本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括壳体，所述壳体的顶部设有第一安装部，所述壳体的底部通过水平设置的第二安装部与所述工艺腔室的腔室壁连接；

3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述水平驱动机构包括多个水平驱动件，所述水平驱动件设置于所述第二安装部上，每个所述水平驱动件通过第一连接件与一个所述可移动介质窗连接，所述水平驱动件驱动所述第一连接件在水平方向往复运动。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体工艺设备，其特征在于，多个所述可移动介质窗的面积之和小于所述固定介质窗的面积；所述可移动介质窗与所述固定介质窗的材质相同。

5.根据权利要求4所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述介质窗呈圆盘状，所述可移动介质窗呈半环状，多个所述可移动介质窗共同围成圆环状。

6.根据权利要求4所述的半导体工艺设备，其特征在于，多个所述可移动介质窗的形状相同。

7.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括线圈驱动机构，所述线圈驱动机构设置于所述第一安装部上，所述射频线圈设置于所述第一安装部的下方，所述线圈驱动机构用于驱动所述射频线圈沿竖直方向升降运行。

8.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述射频线圈包括中心线圈和边缘线圈，所述边缘线圈位于所述中心线圈的外周其与所述中心线圈同轴设置；

9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一驱动件、第一升降件和第二连接件；

10.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架设置于所述第一安装部上，所述第一驱动机构位于所述支撑架的内侧；

技术总结
本发明公开了一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室，工艺腔室上方设有进气通路；固定介质窗，设置于工艺腔室顶部，外缘与工艺腔室的腔室壁密封连接，固定介质窗上设有沿竖直方向贯穿固定介质窗并连通进气通路与工艺腔室内部的进气孔；射频线圈，设置于固定介质窗上方，环绕工艺腔室的进气通路设置；线圈驱动机构，设置于线圈的上方，用于驱动射频线圈沿竖直方向升降运动；多个可移动介质窗，在竖直方向位于固定介质窗与线圈之间，且能够在固定介质窗的顶面所在平面水平移动；水平驱动机构，与可移动介质窗连接，用于驱动多个可移动介质窗沿水平方向同步向靠近固定介质窗的方向运动或同步向远离固定介质窗的方向运动。提高等离子体的均匀性。

技术研发人员：张君,林源为
受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12