半导体设备及半导体结构的制备方法与流程

1.本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体设备及半导体结构的制备方法。


背景技术：

2.光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留的是特征图形部分。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。但是，晶圆中心区域和边缘区域的特征尺寸往往出现不一致现象，严重影响了器件的良率，而且工艺参数也难以调控。


技术实现要素：

3.基于此，针对上述问题，本发明提供一种半导体设备及半导体结构的制备方法。
4.本发明提供一种半导体设备，包括：对晶圆进行处理的工艺腔室；进气装置，用于向所述工艺腔室内通入气体；气体分配盘，位于所述晶圆上方，且位于所述气体的流动路径上；至少部分所述气体穿过所述气体分配盘流向所述晶圆的表面。
5.上述半导体设备，气体分配盘能够使得气体在晶圆表面的流速均匀，使得晶圆表面的温度均匀，减小晶圆表面中心区域和边缘区域的温度差，从而使得光刻形成的图形结构的线宽均匀。
6.在其中一个实施例中，所述气体分配盘与所述晶圆平行。
7.在其中一个实施例中，所述半导体设备包括显影设备。
8.在其中一个实施例中，所述气体分配盘在所述晶圆表面的正投影至少覆盖所述晶圆。
9.在其中一个实施例中，所述气体分配盘包括若干通气孔。
10.在其中一个实施例中，所述气体分配盘中心区域的所述通气孔的面积大于边缘区域的所述通气孔的面积。气体分配盘中心区域的通气孔的面积大于边缘区域的通气孔的面积，从而使得气体在晶圆表面的流速均匀，减小气体在晶圆中心区域和边缘区域的流速差异。
11.在其中一个实施例中，所述通气孔包括第一通气孔、若干第二通气孔、若干第三通气孔、若干第四通气孔；所述第一通气孔位于所述气体分配盘的中心；若干个所述第二通气孔位于所述第一通气孔的外围，且沿所述气体分配盘的周向间隔排布；若干个所述第三通气孔位于所述第二通气孔的外围，且沿所述气体分配盘的周向间隔排布；若干个所述第四通气孔位于所述第三通气孔的外围，且沿所述气体分配盘的周向间隔排布；所述第一通气孔、所述第二通气孔、所述第三通气孔和所述第四通气孔的面积大小依次递减。
12.在其中一个实施例中，所述第一通气孔、所述第二通气孔、所述第三通气孔和所述第四通气孔的形状包括圆形，所述第一通气孔的半径介于7mm～12mm之间，所述第二通气孔
的半径介于6mm～10mm之间，所述第三通气孔的半径介于4mm～6mm之间，所述第四通气孔的半径介于2mm～6mm之间。
13.在其中一个实施例中，所述气体分配盘的数量为多个，多个所述气体分配盘平行层叠间隔排布。气体分配盘的数量为多个，多个气体分配盘平行层叠间隔排布，从而使得气体在晶圆表面的流速均匀，减小气体在晶圆中心区域和边缘区域的流速差异。
14.在其中一个实施例中，相邻的所述气体分配盘之间的距离介于1cm～3cm之间。
15.在其中一个实施例中，还包括：驱动装置，所述驱动装置与所述气体分配盘相连接，用于驱动所述气体分配盘旋转。驱动装置与气体分配盘相连接，用于驱动气体分配盘旋转，从而使得气体在晶圆表面的流速均匀，减小气体在晶圆中心区域和边缘区域的流速差异。
16.在其中一个实施例中，还包括：抽气装置，所述抽气装置与所述工艺腔室内部相连通，用于排出废气。
17.本发明还提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供晶圆和所述的半导体设备，将所述晶圆放置于所述气体分配盘下方；对所述晶圆进行处理的过程中，通过所述进气装置向所述工艺腔室内通入所述气体，至少部分所述气体穿过所述气体分配盘流向所述晶圆表面。
18.上述半导体结构的制备方法，使用所述的半导体设备，其中气体分配盘能够使得气体在晶圆表面的流速均匀，使得晶圆表面的温度均匀，减小晶圆表面中心区域和边缘区域的温度差，从而使得光刻形成的图形结构的线宽均匀。
19.在其中一个实施例中，对所述晶圆进行显影处理的过程中，通过所述进气装置向所述工艺腔室内通入所述气体，至少部分所述气体穿过所述气体分配盘流向所述晶圆表面。
附图说明
20.图1为本发明的半导体设备中气体分配盘所呈现的侧视图。
21.图2～图3为本发明的半导体设备中气体分配盘所呈现的俯视图。
22.图4为本发明的半导体结构的制备方法的流程图。
23.图中：10、晶圆；20、气体分配盘；30、通气孔；301、第一通气孔；302、第二通气孔；303、第三通气孔；304、第四通气孔；40、进气口；50、抽风口。
具体实施方式
24.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等
指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.一个实施例，提供一种半导体设备，包括：对晶圆10进行处理的工艺腔室；进气装置，用于向工艺腔室内通入气体；气体分配盘20，位于晶圆10上方，如图1所示，且位于气体的流动路径上；至少部分气体穿过气体分配盘20流向晶圆10的表面。
28.在本实施例中，上述半导体设备，气体分配盘20能够使得气体在晶圆10表面的流速均匀，使得晶圆10表面的温度均匀，减小晶圆10表面中心区域和边缘区域的温度差，从而使得光刻形成的图形结构的线宽均匀。
29.在一个实施例中，气体分配盘20与晶圆10平行。
30.在一个实施例中，半导体设备包括显影设备。
31.其中，一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。显影设备就是用于对光刻胶进行显影处理的设备。
32.在一个实施例中，气体分配盘20在晶圆10表面的正投影至少覆盖晶圆10。
33.在一个实施例中，气体分配盘20包括若干通气孔30。
34.在一个实施例中，气体分配盘20中部镂空，镂空的图形图案不作限定，都落入本发明的保护范围内。
35.在一个实施例中，通气孔30的形状包括圆形、矩形、三角形等任何形状。
36.在另一个实施例中，通气孔30的形状还包括弧状，条状等任何形状。
37.在其中一个实施例中，如图3所示，通气孔30的形状包括弧状。
38.在一个实施例中，气体分配盘20中心区域的通气孔30的面积大于边缘区域的通气孔30的面积。气体分配盘20中心区域的通气孔30的面积大于边缘区域的通气孔30的面积，从而使得气体在晶圆10表面的流速均匀，减小气体在晶圆10中心区域和边缘区域的流速差异。
39.当气体集中于晶圆10中心冲向晶圆10中心并向晶圆10边缘流出时，气体以垂直方向的流速冲向晶圆10中心，此时，气流的方向发生转变，气体从晶圆10的中心向晶圆10边缘流出，此过程，气体的流速逐渐增大，导致晶圆10边缘的流速大于晶圆10中心的流速，从而导致晶圆10边缘区域和中心区域的温度差异。当设置气体分配盘20后，一部分气体穿过气体分配盘20边缘区域的通气孔从而直接到达晶圆10的边缘区域，此时，气体能够以垂直方向的流速直接均匀的冲向整个晶圆10，气流到达晶圆10后方向转变从晶圆10边缘流出，虽然中心区域的气体还会经过从中心到边缘的过程，但是过程中受到边缘气体垂直流速的冲击而速度不会增大很多，而边缘区域的气体是以垂直方向的流速冲向晶圆10边缘区域，所以当设置气体分配盘20后，晶圆10表面的流速差异变小，从而使得晶圆10表面的温差变小。
40.在一个实施例中，如图2所示，通气孔30包括第一通气孔301、若干第二通气孔302、若干第三通气孔303、若干第四通气孔304；第一通气孔301位于气体分配盘20的中心；若干个第二通气孔302位于第一通气孔301的外围，且沿气体分配盘20的周向间隔排布；若干个第三通气孔303位于第二通气孔302的外围，且沿气体分配盘20的周向间隔排布；若干个第四通气孔304位于第三通气孔303的外围，且沿气体分配盘20的周向间隔排布；第一通气孔301、第二通气孔302、第三通气孔303和第四通气孔304的面积大小依次递减。
41.在本实施例中，若干个第二通气孔302周向等距离间隔排布，若干个第三通气孔303周向等距离间隔排布，若干个第四通气孔304周向等距离间隔排布。
42.在一个实施例中，第一通气孔301、第二通气孔302、第三通气孔303和第四通气孔304的形状包括圆形，第一通气孔301的半径介于7mm～12mm之间，优选的，第一通气孔301的半径可以是10mm。第二通气孔302的半径介于6mm～10mm之间，优选的，第二通气孔302的半径可以是8mm。第三通气孔303的半径介于4mm～6mm之间，优选的，第三通气孔303的半径可以是6mm。第四通气孔304的半径介于2mm～6mm之间，优选的，第四通气孔304的半径可以是4mm。
43.在一个实施例中，第一通气孔301的数量可以是1个，第二通气孔302的数量可以是6个，第三通气孔303的数量可以是8个，第四通气孔304的数量可以是24个。
44.在一个实施例中，气体分配盘20包括第一通气孔301、第二通气孔302、第三通气孔303、第四通气孔304中的任意几个组合。
45.在一个实施例中，气体分配盘20的形状包括圆形，而且气体分配盘20的圆心与晶圆10的圆心在同一条直线上。
46.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为多个，多个气体分配盘20平行层叠间隔排布。气体分配盘20的数量为多个，多个气体分配盘20平行层叠间隔排布，从而使得气体在晶圆10表面的流速均匀，减小气体在晶圆10中心区域和边缘区域的流速差异。
47.在一个施例中，气体分配盘20的数量可以是1个、2个、3个、4个，或者数量更多，这里不做限定。
48.在一个实施例中，相邻的气体分配盘20之间的距离介于1cm～3cm之间，优选的，相邻的气体分配盘20之间的距离可以是1.5cm。
49.在一个实施例中，还包括：驱动装置，驱动装置与气体分配盘20相连接，用于驱动气体分配盘20旋转。驱动装置与气体分配盘20相连接，用于驱动气体分配盘20旋转，从而使得气体在晶圆10表面的流速均匀，减小气体在晶圆10中心区域和边缘区域的流速差异。
50.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为多个，多个气体分配盘20平行层叠间隔排布，驱动装置驱动气体分配盘20旋转，从而调整气体流量。
51.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为多个，多个气体分配盘20平行层叠间隔排布，多个气体分配盘20上的通气孔30相互错位排布。
52.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为多个，多个气体分配盘20平行层叠间隔排布，驱动装置根据晶圆10表面中心区域和边缘区域的温度差情况驱动气体分配盘20旋转一定角度，使得多个气体分配盘20上的通气孔30能够一定程度的相互错位排布，从而能够实现可控的调节晶圆10表面中心区域和边缘区域的温度差，能够使气体分配盘20的状态更优化，更有利于晶圆表面的温度均匀。
53.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为2个，而且驱动装置驱动上层的气体分配盘20转动，从而使得气体在晶圆10表面的流速均匀，减小气体在晶圆10中心区域和边缘区域的流速差异，从而使得晶圆表面温度均匀。
54.在另一个实施例中，气体分配盘20的数量是2个，而且2个气体分配盘20的旋转方向相同。
55.在另一个实施例中，气体分配盘20的数量是2个，而且2个气体分配盘20的旋转方
向相反。
56.在另一个实施例中，气体分配盘20的数量大于2个，而且这些气体分配盘20的旋转方向相同。
57.在另一个实施例中，气体分配盘20的数量大于2个，而且相邻的气体分配盘20的旋转方向相反。
58.在一个实施例中，气体分配盘20的数量为多个，驱动装置只驱动最上层的气体分配盘20旋转。
59.在一个实施例中，还包括：抽气装置，抽气装置与工艺腔室内部相连通，用于排出废气。
60.在一个实施例中，抽气装置的抽风口50位于晶圆10的正下方且朝向晶圆10的背面。
61.在一个实施例中，抽气装置的抽风口50位于工艺腔室的底部边缘。
62.在一个实施例中，抽风口50位于晶圆10下方边缘处。
63.在一个实施例中，进气装置位于晶圆10的正上方并且进气口40朝向晶圆10，气体分配盘20位于晶圆10和进气装置之间，并且进气口40的中心、气体分配盘20的中心和晶圆10的中心位于同一条直线上。
64.在另一个实施例中，气体分配盘20与进气装置连成一体，而且位于进气装置的进风口处。
65.在一个实施例中，进气装置输入的气体的流动方向与气体分配盘20所在的平面垂直。
66.晶圆10显影的过程中会产生废气，需要通入气体并抽出气体，以排出废气，从而防止废气污染机台，本案发明人发现在显影工艺中通入气体，气体直接流向晶圆10表面会导致气体在晶圆10中心区域和边缘区域的流速不同，导致晶圆表面液体汽化速度不同，从而会导致晶圆10表面温度不均匀，导致显影时，在晶圆10中心区域和边缘区域的反应速率不同，从而导致光刻形成的图形结构的线宽不均匀。而本发明中的气体分配盘20的设置很好的解决了这些问题。
67.一个实施例，如图4所示，提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供晶圆10和所述的半导体设备，将晶圆10放置于气体分配盘20下方；对晶圆10进行处理的过程中，通过进气装置向工艺腔室内通入气体，至少部分气体穿过气体分配盘20流向晶圆10表面。
68.s10：提供晶圆10和所述的半导体设备，将晶圆10放置于气体分配盘20下方。
69.s20：对晶圆10进行处理的过程中，通过进气装置向工艺腔室内通入气体，至少部分气体穿过气体分配盘20流向晶圆10表面。
70.在本实施例中，上述半导体结构的制备方法，使用所述的半导体设备，其中气体分配盘20能够使得气体在晶圆10表面的流速均匀，使得晶圆10表面的温度均匀，减小晶圆10表面中心区域和边缘区域的温度差，从而使得光刻形成的图形结构的线宽均匀。
71.在一个实施例中，对晶圆10进行显影处理的过程中，通过进气装置向工艺腔室内通入气体，至少部分气体穿过气体分配盘20流向晶圆10表面。
72.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。