[发明专利]一种气体喷淋头及防止聚合物积聚的方法

说明书

本发明公开了一种气体喷淋头及防止聚合物积聚的方法，包含：气体喷淋头位于等离子体处理装置的反应腔内的顶部；气体喷淋头包括：气体喷淋头主体，气体容纳腔和顶部盖板；该气体容纳腔设置在气体喷淋头主体与顶部盖板之间；反应气体经气体喷淋头的多个第一气体喷射孔引入到反应腔内；气体喷淋头主体包括：平坦区域表面，分布有各个第一气体喷射孔的出气口；平坦区域外圆周设置有倾斜表面；气体喷淋头与放置晶圆的底部基座相对，气体喷淋头的平坦区域表面的直径大于晶圆的直径，使倾斜表面对应于晶圆的范围之外。本发明具有防止晶圆污染，提高气体喷淋头的使用寿命的优点。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体涉及一种气体喷淋头及防止聚合物积聚的方法。

背景技术

在一些半导体工艺期间，通过衬底处理设备来处理衬底或晶圆。例如，衬底处理设备用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、脉冲沉积层(PDL)、等离子体增强脉冲沉积层(PEPDL)、抗蚀剂去除的技术处理衬底，诸如半导体、玻璃或聚合物衬底。在电感耦合型等离子体（inductive coupled plasma, ICP）或者 电容耦合型等离子体（Capacitive coupled plasma, CCP）的刻蚀腔室中对晶圆或衬底进行等离子体刻蚀处理时，处理气体被允许通过设置在上述腔室内的喷淋头 进入上述腔室内，并且对腔室施加射频(RF)的振动电能以将气体激发成等离子体。该气体与暴露于等离子体的衬底或晶圆的表面反应以在晶圆上形成源自处理气体的组分的膜或清洁该衬底或晶圆。

现有技术中，设有多种设置在CCP刻蚀腔室内的气体喷淋头 ，一种是气体喷淋头整体采用通过CVD工艺制成的SiC板制成，此气体喷淋头 成本高，且该气体喷淋头 在通入卤族元素（例如，CF₄，Cl₂和其他带有卤族元素的化学物质）的等离子体时，该气体喷淋头 会被腐蚀，减少其使用寿命。

第二种气体喷淋头 为其本体采用Al材料制成，在暴露在等离子体的喷淋头主体表面上通过等离子喷涂（PS）工艺喷涂Y₂O₃涂层，没有暴露在等离子体的喷淋头主体表面上采用阳极氧化处理。但是由于采用PS工艺生成的Y₂O₃涂层表面具有多孔率以及大的粗糙度的特点，使得其在进行等离子体刻蚀处理过程中，该表面容易被离子体刻蚀处理过程中产生的颗粒和/或金属污染，该气体喷淋头 的应用受到限制。

第三种气体喷淋头 包括：结合图1与图2所示，采用金属基材（例如Al合金材料）制成该气体喷淋头主体20，在该喷淋头主体20暴露于等离子体的表面采用PECVD工艺涂覆Y₂O₃涂层，此涂层具有高致密度，且表面无孔。其相对提高了等离子体刻蚀的稳定性，减少了颗粒污染和金属污染。该气体喷淋头主体20包括：平坦区域，和设置在上述平坦区域外圆周的边缘台阶。上述平坦区域表面的直径φ1与位于其下方静电卡盘（ESC）上的晶圆30直径大小相等。然而，如图2所示，在此种气体喷淋头 上，具体在从平坦区域表面延伸到边缘台阶形成的倾斜表面，该倾斜表面存在拐角，该拐角表面会积聚由富含多种化学物质的等离子体形成的聚合物10（例如腐蚀晶圆上的Al薄膜的钝化工艺，该过程引起的聚合物就会沉积在该角落表面区域），该相对于该角落表面区域聚合物积聚的速率高于其角落周围的表面区域即平坦区域表面上的聚合物积聚速率。由于各种聚合物相对于喷淋头主体基材具有不同的弹性模量和热膨胀系数，随着聚合物的厚度的增加，聚集在喷淋头主体的倾斜边缘处的聚合物层最终会破裂并剥落，该剥落的聚合物可能会直接掉落在晶圆表面上，或者掉落在该腔室的等离子体环境中，从而对晶圆产生颗粒以及金属污染，损害等离子体刻蚀晶圆的质量，影响处理速率。

现有技术中，频繁的采用湿法清洗（wet cleaning）该气体喷淋头 积聚的聚合物，导致上述Y₂O₃涂层损坏，减少上述气体喷淋头 的使用寿命。

发明内容