CN111799143A - 半导体处理腔室多阶段混合设备 - Google Patents

Abstract

公开了半导体处理腔室多阶段混合设备。示例性的半导体处理系统可以包括处理腔室，并且可以包括与所述处理腔室耦接的远程等离子体单元。示例性系统还可以包括耦接在所述远程等离子体单元和所述处理腔室之间的混合歧管。所述混合歧管可以由第一端部和与所述第一端部相对的第二端部表征，并且可以在所述第二端部处与所述处理腔室耦接。所述混合歧管可以限定穿过所述混合歧管的中央通道，并且可以沿着所述混合歧管的外部限定端口。所述端口可以与限定在所述混合歧管的所述第一端部内的第一沟槽流体耦接。所述第一沟槽可以由在第一内侧壁处的内半径和外半径表征，并且所述第一沟槽可以提供通过所述第一内侧壁到所述中央通道的流体通路。

Description

半导体处理腔室多阶段混合设备

技术领域

本技术涉及半导体系统、工艺和设备。更具体地，本技术涉及用于在系统和腔室内输送前驱物的系统和方法。

背景技术

集成电路因在基板表面上产生复杂图案化的材料层的工艺而成为可能。在基板上产生图案化材料需要用于去除暴露材料的受控方法。化学蚀刻用于各种目的，包括将光刻胶中的图案转印到下面层中，减薄层，或减薄已经存在于表面上的特征的横向尺寸。通常希望具有蚀刻一种材料比另一种材料更快的蚀刻工艺，以促进例如图案转印工艺或单独材料去除。据说这种蚀刻工艺对第一材料具有选择性。由于材料、电路和工艺的多样性，已经开发出具有对各种材料的选择性的蚀刻工艺。

蚀刻工艺可以基于在工艺中所用的材料而被称为湿法或干法。湿HF蚀刻比起其他电介质和材料优先去除氧化硅。然而，湿法工艺可能难以穿透一些受约束的沟槽，并且有时还可能使剩余材料变形。干法蚀刻工艺可以渗透到复杂的特征和沟槽中，但可能无法提供可接受的从顶部到底部的轮廓。随着器件大小在下一代器件中不断缩小，系统将前驱物输送进入腔室并通过腔室的方式可能会产生越来越大的影响。随着处理条件的均匀性的重要性不断增加，腔室设计和系统设置可能在所生产的器件的品质中起重要作用。

因此，需要可用于生产高品质的器件和结构的改进的系统和方法。本技术解决了这些和其他需求。

发明内容

示例性的半导体处理系统可以包括处理腔室，并且可以包括与所述处理腔室耦接的远程等离子体单元。示例性系统还可包括耦接在远程等离子体单元和处理腔室之间的混合歧管。混合歧管由第一端部和与第一端部相对的第二端部表征，并且可以在第二端部处与处理腔室耦接。混合歧管可以限定穿过混合歧管的中央通道，并且可以沿着混合歧管的外部限定端口。端口可以与限定在混合歧管的第一端部内的第一沟槽流体耦接。第一沟槽可以由在第一内侧壁处的内半径以及外半径表征，并且第一沟槽可提供通过第一内侧壁到中央通道的流体通路。

在一些实施方案中，混合歧管还可包括限定在混合歧管的第一端部内的第二沟槽。第二沟槽可以定位在第一沟槽的径向外侧，并且端口可以与第二沟槽流体耦接。第二沟槽可以由第二内侧壁处的内半径表征。第二内侧壁还可以限定第一沟槽的外半径。第二内侧壁可以限定多个孔，所述多个孔被限定穿过第二内侧壁并提供到第一沟槽的流体通路。第一内侧壁可以限定多个孔，所述多个孔被限定穿过第一内侧壁并且提供到中央通道的流体通路。被限定穿过第二内侧壁的多个孔中的每个孔可以从被限定穿过第一内侧壁的多个孔中的每个孔径向地偏离。

所述系统还可以包括耦接在混合歧管与远程等离子体单元之间的隔离器。所述隔离器可以是陶瓷的或包含陶瓷。所述系统还可以包括耦接在混合歧管与远程等离子体单元之间的适配器。适配器可以由第一端部和与第一端部相对的第二端部表征。适配器可以限定部分地延伸穿过适配器的中央通道。适配器可以限定穿过适配器的外部的端口。所述端口可以与限定在适配器内的混合通道流体耦接。所述混合通道可以与中央通道流体耦接。适配器可以包含在适配器的内表面上的氧化物。所述系统还可包括位于适配器与混合歧管之间的间隔件。

本技术还可以涵盖半导体处理系统。所述系统可包括远程等离子体单元。所述系统可包括处理腔室，所述处理腔室可包括限定中央通道的气体箱。所述系统可包括与气体箱耦接的区隔板。区隔板可以限定穿过区隔板的多个孔。所述系统可包括面板，所述面板在所述面板的第一表面处与区隔板耦接。所述系统还可包括与气体箱耦接的混合歧管。所述混合歧管可以由第一端部和与第一端部相对的第二端部表征。所述混合歧管可以在第二端部处与处理腔室耦接。所述混合歧管可以限定穿过混合歧管的中央通道，所述中央通道与被限定为穿过气体箱的中央通道流体耦接。所述混合歧管可以沿着混合歧管的外部限定端口。端口可以与限定在混合歧管的第一端部内的第一沟槽流体耦接。第一沟槽可以由第一内侧壁处的内半径以及外半径表征。第一沟槽可以提供通过第一内侧壁到中央通道的流体通路。

在一些实施方案中，系统还可以包括加热器，所述加热器围绕耦接到气体箱的混合歧管外部地耦接到气体箱。混合歧管可以是镍的或包含镍。所述系统可以包括与远程等离子体单元耦接的适配器。适配器可以由第一端部和与第一端部相对的第二端部表征。适配器可以限定中央通道，所述中央通道从适配器的第一端部部分地穿过适配器延伸到适配器的中点。适配器可以限定从适配器的中点向适配器的第二端部延伸的多个进入通道。所述多个进入通道可以围绕穿过适配器的中心轴线径向分布。适配器可以限定穿过适配器的外部的端口。所述端口可以与限定在适配器内的混合通道流体耦接。混合通道可以朝向适配器的第二端部延伸穿过适配器的中心部分。适配器可以限定穿过适配器的外部的端口。所述端口可以与限定在适配器内的混合通道流体耦接。混合通道可以穿过适配器的中心部分朝向适配器的中点延伸，以流体地进入由适配器限定的中央通道。

本技术还可以涵盖通过半导体处理系统传输前驱物的方法。所述方法可以包括在远程等离子体单元中形成含氟前驱物的等离子体。所述方法可以包括使含氟前驱物的等离子体流出物流入适配器。所述方法可包括使含氢前驱物流入适配器。所述方法可包括将含氢前驱物与等离子体流出物混合以产生第一混合物。所述方法可包括使第一混合物流入混合歧管。所述方法可包括使第三前驱物流入混合歧管。所述方法可包括将第三前驱物与第一混合物混合以产生第二混合物。所述方法还可包括使第二混合物流入处理腔室。

此类技术可以提供优于常规的系统和技术的许多益处。例如，与传统设计相比，本技术可以利用有限数量的部件。另外，通过利用在腔室外部产生蚀刻剂物质的部件，可以在传统系统上更均匀地提供混合和到基板的输送。结合以下描述和附图更详细地描述了这些和其他实施方案以及它们的许多优点和特征。

附图说明

对所公开的技术的性质和优点的进一步理解可通过参考说明书的剩余部分和附图来实现。

图1示出了根据本技术的一些实施方案的示例性处理系统的俯视平面图。

图2示出了根据本技术的一些实施方案的示例性处理腔室的示意性横截面视图。

图3示出了根据本技术的一些实施方案的隔离器的示意性部分仰视平面图。

图4示出了根据本技术的一些实施方案的适配器的示意性部分俯视平面图。

图5示出了根据本技术的一些实施方案的穿过图2的线A-A的适配器的示意性横截面视图。

图6示出了根据本技术的一些实施方案的混合歧管的示意性透视图。

图7示出了根据本技术的一些实施方案穿过图6的线B-B的混合歧管的示意性横截面视图。

图8示出了根据本技术的一些实施方案穿过图6的线C-C的混合歧管的示意性横截面视图。

图9示出了根据本技术的一些实施方案的通过处理系统输送前驱物的方法的操作。

所述附图中的若干附图被包括作为示意图。应理解，附图仅用于说明目的，并且除非特别说明为按比例的，否则不应视为按比例的。另外，作为示意图，提供附图是为了帮助理解，并且附图可不包括与真实表示相比的所有方面或信息，并且可包括用于说明性目的的夸大材料。

在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，可以通过使附图标记后接区分相似部件的字母来区分相同类型的各种部件。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同第一参考标号的任何一个类似部件，而与字母无关。

具体实施方式

本技术包括用于执行半导体制造操作的半导体处理系统、腔室和部件。在半导体制造期间执行的许多干法蚀刻操作可能涉及多种前驱物。当以各种方式激励和组合时，可以将这些蚀刻剂输送到基板以去除或修改基板的各方面。传统的处理系统可以以多种方式提供前驱物，诸如用于沉积或蚀刻。一种提供增强的前驱物的方法是在将前驱物输送通过处理腔室并输送到基板(例如晶片)进行处理之前，通过远程等离子体单元提供所有前驱物。然而，所述工艺的问题在于不同的前驱物可能与不同的材料反应，这可能导致对远程等离子体单元或输送前驱物的部件的损害。例如，增强的含氟前驱物可与铝表面反应，但可能不与氧化物表面反应。增强的含氢前驱物可以不与远程等离子体单元内的铝表面反应，但可以与氧化物涂层反应并去除氧化物涂层。因此，如果两种前驱物一起通过远程等离子体单元输送，则它们可能损坏所述单元内的涂层或衬里。另外，点燃等离子体的功率可能通过产生的解离量影响正在执行的工艺。例如，在一些工艺中，含氢前驱物的大量解离可能是有益的，但是含氟前驱物的较低量的解离可以允许更可控的蚀刻。

传统的处理还可以输送一种前驱物通过远程等离子体装置以进行等离子体处理，并且可以将第二前驱物直接地输送到腔室中。然而，该工艺的问题在于前驱物的混合可能是困难的，可能无法提供对蚀刻剂产生的充分控制，并且可能无法在晶片或基板上提供均匀的蚀刻剂。这可能导致不能在基板表面上均匀地执行工艺，这可能在图案化和形成继续时导致器件问题。

本技术可以通过以下方式来克服这些问题：利用这样的部件和系统，所述部件和系统被配置为在将前驱物输送到腔室中之前混合前驱物，同时只有一种蚀刻剂前驱物被输送通过远程等离子体单元，但是也可以使多种前驱物(诸如载气或其他蚀刻剂前驱物)流过远程等离子体单元。特定的旁路方案可以在将前驱物输送到处理腔室之前将前驱物完全混合，并且可以在将每种前驱物加入到系统中时提供中间混合。这可以允许在保护远程等离子体单元的同时执行均匀的工艺。本技术的腔室还可以包括通过以特定方式耦接部件来使通过腔室的热导率最大化并增加维修的便利性的部件配置。

尽管剩余的公开内容将常规地识别利用所公开技术的特定蚀刻工艺，但是将容易理解的是，所述系统和方法同样适用于在所述腔室中可能发生的沉积和清洁工艺。因此，不应认为所述技术仅限于用于蚀刻工艺。在描述根据本技术的实施方案的所述系统的各部件方面和变化之前，本公开将讨论可以与本技术一起使用以执行某些去除操作的一种可能的系统和腔室。

图1示出了根据实施方案的具有沉积腔室、蚀刻腔室、烘烤腔室和固化腔室的处理系统100的一个实施方案的俯视平面图。在该附图中，一对前开式晶片传送盒(frontopening unified pod，FOUP)102供应各种大小的基板，所述基板由机械臂104接纳并且被放置在低压保持区域106中，然后被放入定位于串联区段109a-c中的基板处理腔室108a-f中的一个基板处理腔室中。第二机械臂110可用于将基板晶片从保持区域106传送到基板处理腔室108a-f和返回。除了循环层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、脱气、取向和其他基板工艺之外，各个基板处理腔室108a-f还可以被配备用于执行多种基板处理操作，包括本文所述的干法蚀刻工艺。

所述基板处理腔室108a-f可包括一个或多个用于沉积、退火、固化和/或蚀刻基板晶片上的介电膜的系统部件。在一种配置中，两对处理腔室(例如108c-d和108e-f)可用于在基板上沉积介电材料，并且第三对处理腔室(例如108a-b)可用于蚀刻沉积的电介质。在另一种配置中，所有三对腔室(例如，108a-f)可以被配置为用于蚀刻基板上的介电膜。所描述的工艺中的任何一个或多个工艺可以在与不同实施方案中所示的制造系统分开的(多个)腔室中进行。应当理解，由系统100考虑了用于介电膜的沉积、蚀刻、退火和固化腔室的另外配置。

图2示出了根据本技术的实施方案的示例性处理系统200的示意性剖视图。系统200可包括处理腔室205和远程等离子体单元210。远程等离子体单元210可以与具有一个或多个部件的处理腔室205耦接。远程等离子体单元210可以与隔离器215、适配器220、间隔件230和混合歧管235中的一个或多个耦接。混合歧管235可以与处理腔室205的顶部耦接，并且可以与处理腔室205的入口耦接。

隔离器215可以在第一端部211处与远程等离子体单元210耦接，并且可以在与第一端部211相对的第二端部212处与适配器220耦接。通过隔离器215可以限定一个或多个通道。在第一端部211处可以限定通往通道213的开口或端口。通道213可以居中地限定在隔离器215内，并且可以由在与穿过隔离器215的中心轴线垂直的方向上的第一横截面表面积表征，该第一横截面表面积可以在来自远程等离子体单元210的流的方向上。通道213的直径可以与来自远程等离子体单元210的出口相等或一样。通道213可以由从第一端部211到第二端部212的长度表征。通道213可以延伸通过隔离器215的整个长度，或者延伸通过小于从第一端部211到第二端部212的长度的长度。例如，通道213可以延伸小于从第一端部211到第二端部212的长度的一半，通道213可以延伸从第一端部211到第二端部212的长度的中途，通道213可以延伸超过从第一端部211到第二端部212的长度的一半，或者通道213可以延伸从隔离器215的第一端部211到第二端部212的长度的约一半。

通道213可以过渡到较小的孔214，所述较小的孔214从在隔离器215内限定的通道213的基部延伸穿过第二端部212。例如，图2中示出了一个此类较小的孔214，但是应理解任何数量的孔214可以被限定为从通道213穿过隔离器215到第二端部212。较小的孔可以围绕隔离器215的中心轴线分布，如将在下面进一步讨论的。较小的孔214可以由直径小于或约为通道213直径的50％表征，并且可以由直径小于或约为通道213直径的40％、小于或约为通道213直径的30％、小于或约为通道213直径的20％、小于或约为通道213直径的10％、小于或约为通道213直径的5％，或更小表征。隔离器215还可以限定在隔离器215下方限定的一个或多个沟槽。沟槽可以是或包括一个或多个限定在隔离器215内的环形凹槽，以允许座置o形环或弹性体元件，这可以允许与适配器220耦接。

虽然所述处理系统的其他部件可以是金属或导热材料，但是隔离器215可以是导热性更低的材料。在一些实施方案中，隔离器215可以是或包括陶瓷、塑料或其他绝热部件，所述部件被配置为用于在远程等离子体单元210与腔室205之间提供热隔断。在操作期间，远程等离子体单元210可以相对于腔室205被冷却或在较低温度下操作，而腔室205可以相对于远程等离子体单元210被加热或在较高温度下操作。提供陶瓷或绝热隔离器215可以防止或限制部件之间的热干扰、电干扰或其他干扰。

在实施方案中，适配器220可以与隔离器215的第二端部212耦接。适配器220可以由第一端部217和与第一端部217相对的第二端部218表征。适配器220可以限定穿过适配器220的部分的一个或多个中央通道。例如，中央通道219或第一中央通道可以从第一端部217至少部分地穿过适配器220朝向第二端部218延伸，并且可以延伸穿过任何长度的适配器220。类似于隔离器215的中央通道213，中央通道219可以延伸穿过适配器220小于适配器220的长度的一半，可以延伸适配器220长度的约一半，或者可以延伸超过适配器220长度的一半。中央通道219可以由直径表征，所述直径可以与通道213的直径相关，等于或基本上等于通道213的直径。另外，中央通道219可以由包围隔离器215的孔214并且在实施方案中精确地包围孔214的形状的直径表征，诸如通过由基本上类似于或等同于被限定为从中心轴线穿过隔离器215并延伸到每个孔214的直径的外边缘的半径的半径表征。例如，中央通道219可以由圆形或卵形表征，所述圆形或卵形的特征在于可以与每个孔214的外部部分相切地延伸的一个或多个直径。

适配器220可以在适配器220内限定中央通道219的基部，这可限定从中央通道219到多个孔225的过渡，所述多个孔225可以至少部分地延伸穿过适配器220。过渡可以在穿过适配器的中点处发生，所述中点可以在沿着适配器的长度的任何位置处。例如，孔225可以从中央通道219的基部朝向适配器220的第二端部218延伸，并且可以完全延伸穿过第二端部218。在其他实施方案中，孔225可以从进入中央通道219的第一端部延伸穿过适配器220的中间部分到达进入第二中央通道221的第二端部，所述第二中央通道221可以延伸穿过适配器220的第二端部218。中央通道221可以由类似于中央通道219的直径的直径表征，并且在其他实施方案中，中央通道221的直径可以大于或小于中央通道219的直径。孔225可以被表征为直径小于或约为中央通道219直径的50％，并且可以被表征为直径小于或约为中央通道219直径的40％、小于或约为中央通道219直径的30％、小于或约为中央通道219直径的20％、小于或约为中央通道219直径的10％、小于或约为中央通道219直径的5％，或更小。

适配器220可将端口222限定为穿过适配器220的外部，诸如沿着适配器220的侧壁或侧部。端口222可以提供用于输送待与从远程等离子体单元210提供的前驱物混合的第一混合前驱物的通路。端口222可以提供到混合通道223的流体通路，所述混合通道223可以至少部分地穿过适配器220朝向适配器220的中心轴线延伸。混合通道223可以以任何角度延伸到适配器220中，并且在一些实施方案中，混合通道223的第一部分224可以在流动方向上与穿过适配器220的中心轴线垂直地延伸，但是第一部分224也可以以一定倾斜或偏斜角度朝向穿过适配器220的中心轴线延伸。第一部分224可以跨过孔225，所述孔225可以围绕适配器220的中心轴线分布，类似于上述隔离器215的孔214。通过这种分布，第一部分224可以经过孔225朝向适配器220的中心轴线延伸，而不与孔225交叉或相交。

混合通道223的第一部分224可以过渡到混合通道223的第二部分226，所述第二部分226可以垂直地穿过适配器220。在一些实施方案中，第二部分226可以沿着穿过适配器220的中心轴线延伸并与其轴向地对齐。第二部分226还可以延伸穿过圆或其他几何形状的中间部分，圆或其他几何形状的中间部分延伸穿过每个孔225的中心轴线。第二部分226可以与孔225一起延伸到第二中央通道221并与所述第二中央通道221流体耦接。因此，在一些实施方案中，通过端口222输送的前驱物可以与通过适配器220下部内的远程等离子体单元210输送的前驱物混合。这可以构成远程等离子体单元210与处理腔室205之间的部件内的第一混合阶段。

另外在图2中示出了替代实施方案，在所述替代实施方案中混合通道223的第二部分226沿相反方向垂直延伸。例如，如上所述，第二部分226a可以朝向第二中央通道221垂直延伸以在所述区域内混合。或者，第二部分226b可以朝向第一中央通道219垂直延伸。尽管以隐藏视图示出，但是第二部分226b被示出为单独的实施方案，并且应当理解，根据本技术的适配器可以包括朝向适配器220的第一端部217或第二端部218延伸的任何版本的第二部分226。当在朝向第一中央通道219的方向上输送时，通过端口222输送的第二前驱物的混合可以在适配器220的第一部分内发生，并且可以通过使通过端口222输送的前驱物与从远程等离子体单元210输送的前驱物一起流过多个孔225来提供改善的均匀性。当朝向第二中央通道221输送时，有可能由于前驱物的流动而可能发生较不完全的混合，这可能会增加通过中央通道221输送的前驱物的中心浓度。当朝向第一中央通道219输送时，通过端口222的前驱物可以在第一中央通道内径向分布并且通过孔225更均匀地前进，因为所述前驱物受到来自远程等离子体单元210的向下流和/或通过腔室的压力的迫使。

适配器220可以由与隔离器215相似或不同的材料制成。在一些实施方案中，虽然隔离器可包含陶瓷或绝缘材料，但是适配器220可由铝制成或包含铝，在一个或多个表面上包含铝的氧化物、经处理的铝，或一些其他材料。例如，适配器220的内表面可涂覆有一种或多种材料以保护适配器220免受可能由来自远程等离子体单元210的等离子体流出物引起的损坏。适配器220的内表面可以用一系列材料阳极化，所述一系列材料可以是对氟的等离子体流出物惰性的，并且可以包括例如氧化钇或钛酸钡。适配器220还可以限定沟槽227和228，所述沟槽227和228可以是环形沟槽并且可以被配置为用于安置o形环或其他密封元件。

间隔件230可以与适配器220耦接。间隔件230可以是或包括陶瓷，并且在实施方案中可以是与隔离器215或适配器220类似的材料。间隔件230可以限定穿过间隔件230的中央孔232。中央孔232可以表征为穿过间隔件230从接近适配器220的第二中央通道221的部分到间隔件230的相对侧的锥形形状。中央孔232的靠近第二中央通道221的部分可以由等于或类似于第二中央通道221的直径的直径表征。在实施方案中，中央孔232可以表征为沿着间隔件230的长度的渐缩百分比大于或约为10％，并且可以表征为渐缩百分比大于或约为20％、大于或约为30％、大于或约为40％、大于或约为50％、大于或约为60％、大于或约为70％、大于或约为80％、大于或约为90％、大于或约为100％、大于或约为150％、大于或约为200％、大于或约为300％，或更大。

混合歧管235可以在第一端部236或第一表面处与间隔件230耦接，并且可以在与第一端部236相对的第二端部237处与腔室205耦接。混合歧管235可以限定中央通道238，所述中央通道238可以从第一端部236延伸到第二端部237并且可以被配置为用于将前驱物输送到处理腔室205中。混合歧管235还可以被配置为用于将另外的前驱物与从适配器220输送的混合前驱物掺混。混合歧管可提供系统内的第二混合阶段。混合歧管235可以将端口239限定为沿着混合歧管235的外部，诸如沿着混合歧管235的侧面或侧壁。在一些实施方案中，混合歧管235可在混合歧管235的相对侧上限定多个端口239，以提供用于将前驱物输送到系统的另外通路。混合歧管235还可以在混合歧管235的第一表面236内限定一个或多个沟槽。例如，混合歧管235可以限定第一沟槽240和第二沟槽241，所述第一沟槽240和第二沟槽241可以提供从端口239到中央通道238的流体通路。例如，端口239可提供进入通道243的通路，所述通道243可提供进入一个或两个沟槽的流体通路，诸如从所示的沟槽下方。下面将更详细地描述沟槽240、241。

中央通道238可以由从第一端部236延伸到扩口区段246的第一部分242表征。第一部分242可以由圆柱形轮廓表征，并且可以由类似于或等于间隔件230的中央孔232的出口的直径表征。在实施方案中，扩口区段246可以表征为扩口百分比大于或约为10％，大于或约为20％、大于或约为30％、大于或约为40％、大于或约为50％、大于或约为60％、大于或约为70％、大于或约为80％、大于或约为90％、大于或约为100％、大于或约为150％、大于或约为200％、大于或约为300％，或更大。在实施方案中，混合歧管235可以由与适配器220类似或不同的材料制成。例如，混合歧管235可以包含镍，镍可以提供对可能全部接触混合歧管的各部分的前驱物的充分保护。与传统技术不同，因为氟等离子体流出物可以已经在混合歧管的上游混合，所以可以不会发生与重组有关的问题。例如，不希望受任何特定理论的束缚，镍可催化氟自由基重新组成双原子氟，双原子氟可能导致常规技术中的多晶硅损失。当氟流出物在输送到镍部件、镀镍或涂镍部件之前被混合时，所述工艺可以因为氟流出物的浓度可以降低而受到限制，从而进一步保护基板水平处的多晶硅特征。

扩口部分246可以经由出口247为通过混合歧管235穿过第二端部237输送的前驱物提供出口。中央通道238的穿过混合歧管235的区段可以被配置为用于在将混合前驱物提供到腔室205中之前提供对输送到混合歧管的前驱物的充分或彻底混合。与传统技术不同，通过在输送到腔室之前执行蚀刻剂或前驱物混合，本系统可以在蚀刻剂被围绕腔室和基板分布之前提供具有均匀性质的蚀刻剂。另外，通过提供多阶段的混合，可以为每种前驱物提供更均匀的混合。以这种方式，利用本技术执行的工艺可以在基板表面上具有更均匀的结果。所示的部件堆叠还可以通过减少堆叠中所包括的弹性体密封件的数量来限制颗粒积聚，弹性体密封件可以随时间推移而劣化并且产生可以影响正在执行的处理的颗粒。

腔室205可以包括堆叠布置的多个部件。所述腔室堆叠可以包括气体箱250、区隔板260、面板270、任选的离子抑制元件280和盖间隔件290。这些部件可用于分布通过腔室的一种前驱物或一组前驱物，以提供蚀刻剂或其他前驱物到基板的均匀输送，以供进行处理。在实施方案中，这些部件可以是堆叠的板，每个板至少部分地限定腔室205的外部。

气体箱250可限定腔室入口252。中央通道254可以被限定为穿过气体箱250，以将前驱物输送到腔室205中。入口252可以与混合歧管235的出口247对齐。在实施方案中，入口252和/或中央通道254可以由类似的直径表征。中央通道254可以延伸穿过气体箱250并且被配置为用于将一种或多种前驱物输送到由气体箱250从上方限定的容积257中。气体箱250可包括第一表面253，诸如顶表面；以及与第一表面253相对的第二表面255，诸如气体箱250的底表面。在实施方案中，顶表面253可以是平坦的或基本上平坦的表面。加热器248可以与顶表面253耦接。

在实施方案中，加热器248可被配置为用于加热腔室205，并且可以传导地加热每个盖堆叠部件。加热器248可以是任何类型的加热器，包括流体加热器、电加热器、微波加热器、或被配置为用于将热传导地输送到腔室205的其他装置。在一些实施方案中，加热器248可以是或包括围绕气体箱250的第一表面253以环形图案形成的电加热器。加热器可以被限定为跨气体箱250，并围绕混合歧管235。加热器可以是板式加热器或电阻元件加热器，所述加热器可以被配置为用于提供高达、大约或大于约2,000W的热量，并且可以被配置为用于提供大于或约为2,500W、大于或约为3,000W、大于或约为3,500W、大于或约为4,000W、大于或约为4,500W、大于或约为5,000W，或更大的热量。

在实施方案中，加热器248可被配置为用于产生高达、约、或大于约50℃的可变腔室部件温度，并且可被配置为用于产生大于或约为75℃、大于或约为100℃、大于或约为150℃、大于或约为200℃、大于或约为250℃、大于或约为300℃，或更高的腔室部件温度。加热器248可被配置为用于将个别部件(诸如离子抑制元件280)升温到这些温度中的任何一种温度，以便促进处理操作，诸如退火。在一些处理操作中，可以使基板朝向离子抑制元件280升高以进行退火操作，并且可以调节加热器248以将加热器的温度传导地升高到上述任何特定温度，或者在任何温度范围内，或者在任何所述温度之间。

气体箱250的第二表面255可与区隔板260耦接。区隔板260可以表征为直径等于或类似于气体箱250的直径。区隔板260可以限定穿过区隔板260的多个孔263，仅示出了孔263的样品，所述孔263可以允许从容积257分布前驱物(诸如蚀刻剂)，并且可以开始分布通过腔室205的前驱物以用于均匀输送到基板。尽管仅示出了几个孔263，但是应当理解，区隔板260可以具有任何数量的限定为穿过所述结构的孔263。区隔板260可以表征为在区隔板260的外部直径处的上升环形区段265，以及在区隔板260的外部直径处的下降环形区段266。在实施方案中，上升环形区段265可以为区隔板260提供结构刚性，并且可以限定容积257的侧面或外部直径。区隔板260还可从下方限定容积257的底部。容积257可以允许在前驱物穿过区隔板260的孔263之前，从气体箱250的中央通道254分布前驱物。在实施方案中，降低的环形区段266还可以为区隔板260提供结构刚性，并且可以限定第二容积258的侧面或外部直径。区隔板260还可以从上方限定容积258的顶部，而容积258的底部可以由面板270从下方限定。

面板270可以包括第一表面272和与第一表面272相对的第二表面274。面板270可以在第一表面272处与区隔板260耦接，所述第一表面272可以接合区隔板260的下降的环形区段266。面板270可以在第二表面274的内部处限定凸缘273，所述凸缘273延伸到至少部分地限定在面板270内或由面板270限定的第三容积275。例如，面板270可以从上方限定第三容积275的侧面或外部直径以及容积275的顶部，而离子抑制元件280可以从下方限定第三容积275。面板270可以限定穿过面板的多个通道，尽管图2中未示出。

离子抑制元件280可被定位成靠近面板270的第二表面274，并且可以在第二表面274处与面板270耦接。离子抑制元件280可以被配置为用于减少到容纳基板的腔室205的处理区域内的离子迁移。离子抑制元件280可以限定穿过结构的多个孔，尽管图2中未示出。在实施方案中，气体箱250、区隔板260、面板270和离子抑制元件280可以耦接在一起，并且在实施方案中可以直接耦接在一起。通过直接耦接部件，由加热器248产生的热量可以通过部件传导以维持特定的腔室温度，所述特定的腔室温度可以保持为在各部件之间具有较小变化。离子抑制元件280还可以接触盖间隔件290，离子抑制元件280与盖间隔件290一起可以至少部分地限定等离子体处理区域，基板在处理期间保持在所述等离子体处理区域中。

图3示出了根据本技术的一些实施方案的隔离器215的示意性部分仰视平面图。如前所述，隔离器215可以限定多个孔214，所述多个孔214从中央通道213延伸到隔离器215的第二端部212。孔214可以围绕穿过隔离器215的中心轴线分布，并且可以从穿过隔离器215的中心轴线等距地分布。隔离器215可以限定任何数量的孔214，这可以增加流过隔离器215的前驱物的移动、分布和/或湍流。

图4示出了根据本技术的实施方案的适配器220的示意性部分俯视平面图。如前所述，第一中央通道219可以从适配器220的第一端部217延伸，并且可以部分地延伸穿过适配器。适配器可以限定中央通道的底板，所述底板可以具有圆柱形轮廓，并且可以过渡到多个孔225，所述多个孔225穿过适配器朝向第二端部延伸，如上所述。类似于孔214，孔225可以围绕穿过适配器220的中心轴线分布，并且可以围绕所述中心轴线等距地定位。适配器220可以限定穿过适配器的任何数量的孔，并且在一些实施方案中可以限定比隔离器215中更多的孔。附加的孔可以增加与添加的前驱物的混合。如前所述，混合通道可以将附加的前驱物朝向适配器的第一端部输送，并输送到第一中央通道219中。在这种实施方案中，图4和图5的视图将颠倒。

图5示出了根据本技术的一些实施方案的穿过图2的线A-A的适配器220的示意性剖视图。图5可示出穿过第二中央通道221的视图，所述视图可示出穿过先前所述的第二部分226到混合通道的出口。如图所示，第二部分226可以在孔225之间延伸，并且可以沿着适配器220的中心轴线朝向适配器的第二端部延伸。另外，如上所述，在第二部分226朝向第一中央通道219延伸的实施方案中，图4和图5的视图应颠倒，并且来自远程等离子体单元的混合前驱物和通过适配器220中的端口引入的前驱物将在预混合后从孔225中离开。

图6示出了根据本技术的一些实施方案的混合歧管235的示意性透视图。如前所述，混合歧管235可以限定穿过混合歧管的中央通道238，所述中央通道238可以将混合前驱物从适配器输送到处理腔室。混合歧管235还可以包括许多特征，所述特征允许引入可以与先前混合的前驱物混合的附加的前驱物。如前所述，一个或多个端口239可以提供用于将前驱物引入混合歧管235的通路。端口239可以通往如图2所示的通道，所述通道可以延伸到在混合歧管235的第一表面236中限定的一个或多个沟槽中。

沟槽可限定在混合歧管235的第一表面236中，当混合歧管与先前讨论的间隔件230耦接时，所述沟槽可形成至少部分隔离的通道。第一沟槽240可以围绕中央通道238形成。第一沟槽240可以是环形形状的，并且可以由从中心轴线穿过混合歧管235的内半径以及外半径表征。内半径可以由第一内侧壁605限定，所述第一内侧壁605可以限定延伸穿过混合歧管235的中央通道238的顶部部分。第一沟槽240的外半径可以由第一外侧壁610限定，所述第一外侧壁610可以位于第一内侧壁605的径向外侧。第一沟槽240可以提供通过第一内侧壁605到中央通道238的流体通路。例如，第一内侧壁605可以限定穿过第一内侧壁605的多个孔606。孔606可以围绕第一内侧壁605分布以提供多个进入位置，以便将另外的前驱物输送到中央通道238中。

第一内侧壁605可以由从第一表面236朝向第一沟槽240斜面或倒角的表面表征。在实施方案中，可以形成倒角轮廓，所述倒角轮廓可以沿第一表面236保持第一内侧壁605的至少一部分，所述第一表面236可用于与先前讨论的间隔件230耦接。倒角还可以提供进一步的横向间隔，以防止在第一沟槽240与中央通道238之间的第一表面上泄漏。孔606可以限定为穿过倒角部分，并且可以限定为成一定角度，诸如与倒角部分的平面成直角，或者以某一其他角度穿过第一内侧壁605。

混合歧管235可限定第二沟槽241，所述第二沟槽241从第一沟槽240径向向外形成。在一些实施方案中，第二沟槽241也可以是环形的，并且中心通道238、第一沟槽240和第二沟槽241可以围绕穿过混合歧管235的中心轴线同心地对准。第二沟槽241可以经由先前所述的通道243与端口239流体耦接。通道243可以延伸到第二沟槽241内的一个或多个位置，并且可以从沟槽的基部通入第二沟槽241，但是在其他实施方案中，通道243也可以通过沟槽的侧壁通入沟槽241。通过从第二沟槽241下方通入，可以使第二沟槽241的深度最小化，这可以减小所形成的通道的容积，并且可以限制所输送的前驱物的扩散以增加输送的均匀性。

第二沟槽241可以限定在第一外侧壁610与外半径之间，所述第一外侧壁610可以替代地为第二内侧壁，所述外半径由混合歧管235的主体限定。在实施方案中，第一外侧壁610可以沿着混合歧管235的第一表面236限定第一沟槽240和第二沟槽241中的每一个。第一外侧壁610可以由沿第一表面236在第一外侧壁的靠近第二沟槽241的一侧上的倾斜或倒角轮廓表征，所述轮廓类似于第一内侧壁605的轮廓。第一外侧壁610还可以限定穿过壁限定的多个孔608，以在第二沟槽241与第一沟槽240之间提供流体通路。孔608可以限定在沿着第一外侧壁610或穿过第一外侧壁610的任何位置，并且可以限定为穿过倒角部分，类似于穿过第一内侧壁605的孔。因此，通过端口239输送的前驱物可以流入第二沟槽241，可以穿过孔608进入第一沟槽240，并且可以穿过孔606进入中央通道238，前驱物可以与通过适配器220输送的前驱物在所述中央通道238中混合。

孔608可以包括穿过第一外侧壁610限定的任何数目的孔，并且孔606可以包括穿过第一内侧壁605限定的任何数目的孔。在一些实施方案中，穿过每个壁的孔的数量可以不相等。例如，在一些实施方案中，穿过第一内侧壁605的孔606的数量可以大于穿过第一外侧壁的孔608的数量，并且在一些实施方案中，孔606的数量可以是孔608的数量的两倍或更多。另外，孔608可以从孔606径向偏移，使得没有孔608通过从混合歧管235的中心轴线延伸的半径与任何孔606成一直线。这种孔和通道设计可以提供通过混合歧管的递归流动，从而改善附加的前驱物到中央通道238中的输送，并且可以通过每个孔606提供更均匀的输送。混合歧管235还可以限定附加的沟槽615，所述附加的沟槽615可以在第二沟槽241的径向外侧，并且可以被配置为用于接纳弹性体元件或o形环。

图7示出了根据本技术的一些实施方案穿过图6的线B-B的混合歧管235的示意性横截面视图。横截面将孔608示出为它们限定为穿过第一外侧壁610以提供从第二沟槽241到第一沟槽240的流体通路。另外，图7示出了一些实施方案，在所述实施方案中孔608彼此间隔开全直径穿过第一外侧壁。孔608还大致间隔开，使得端口239在两个孔608之间等距地间隔开。先前描述的通道243可以在类似位置处进入第二沟槽241，以与每个孔608具有相等或基本上相等的距离。

图8示出了根据本技术的一些实施方案穿过图6的线C-C的混合歧管235的示意性横截面视图。横截面将孔606示出为它们限定为穿过第一内侧壁605以提供从第一沟槽240到中央通道238的流体通路。孔606以及孔608可以分别延伸穿过第一内侧壁和第一外侧壁的倒角部分，并且可以以垂直于倒角角度的角度延伸，或者以某一其他倾斜角度延伸。通过包括穿过特征(诸如第一外侧壁610)的倾斜角度，输送可以提供在前驱物上升以流过下一组孔之前进一步分布前驱物的流动。这还可以限制形成孔的加工效果，或者以其他方式损坏第一表面236。混合歧管235可以提供这样的设计，所述设计提供前驱物与延伸穿过中央通道238的一种或多种前驱物的更均匀混合。

图9示出了根据本技术的一些实施方案的通过处理腔室输送前驱物的方法900的操作。方法900可以在系统200中执行，并且可以允许改进的腔室外部的前驱物混合，同时保护部件免受蚀刻剂损坏。虽然腔室的部件可以暴露于可以随时间推移而导致磨损的蚀刻剂，但是本技术可以将这些部件限制为可以更容易地更换和维修的部件。例如，本技术可以限制远程等离子体单元的内部部件的暴露，这可以允许将特定保护施加到远程等离子体单元。

方法900可以包括在操作905中形成含氟前驱物的远程等离子体。可以将前驱物输送到待离解的远程等离子体单元，以产生等离子体流出物。在实施方案中，远程等离子体单元可以涂覆有或衬有氧化物或其他可以承受与含氟流出物接触的材料。在实施方案中，除了载气之外，不可通过远程等离子体单元输送其他蚀刻剂前驱物，这可以保护所述单元免受损坏，并且允许调整等离子体功率以提供前驱物的特定离解，因为这可以有益于正在执行的特定处理。被配置为用于产生不同蚀刻剂的等离子体流出物的其他实施方案可以衬有不同的材料，所述不同的材料可以对所述前驱物或前驱物的组合是惰性的。

在操作910处，可使含氟前驱物的等离子体流出物流入与远程等离子体单元耦接的适配器中。在操作915处，可使含氢前驱物流入适配器中。适配器可以被配置为用于在适配器内提供含氟前驱物与含氢前驱物的混合，以在操作920处产生第一混合物。在操作925处，可以使第一混合物从适配器流入混合歧管中。在操作930处，可以使第三前驱物流入混合歧管中。第三前驱物可包括附加的含氢前驱物、附加的含卤素前驱物，或前驱物的其他组合。混合歧管可以被配置为用于执行第三前驱物与第一混合物的第二混合阶段，所述第二混合阶段可以产生第二混合物935。

随后，可以将包括所有三种前驱物的第二混合物从混合歧管输送到半导体处理腔室中。如前所述，其他地方描述的附加部件可用于控制蚀刻剂的输送和分布。应理解，所识别的前驱物仅是用于所述腔室中的合适前驱物的示例。贯穿本公开内容讨论的腔室和材料可以用于任何数量的其他处理操作，所述其他处理操作可以受益于分离前驱物和在将前驱物输送到处理腔室中之前混合它们。

在前面的描述中，出于解释的目的，已经阐述了许多细节以提供对本技术的各个实施方案的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，某些实施方案可以在没有这些细节中的一些或者具有另外细节的情况下实践。

已经公开了几个实施方案，但是本领域的技术人员将认识到，在不悖离实施方案的精神的情况下，可以使用各种修改、替代构造和等同物。另外，没有描述许多众所周知的工艺和元件，以避免不必要地模糊本技术。因此，以上描述不应被视为限制本技术的范围。

在提供值的范围的情况下，应理解，除非上下文另有明确规定，否则在所述范围的上限与下限之间的每个居中值，至下限单位的最小分数，也被具体公开。包含在规定范围内的任何规定值或未规定的中间值与该规定范围内的任何其他规定值或中间值之间的任何较窄范围。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括或排除在该范围内，并且其中所述较小范围内包括上限和下限之一、不包括上限和下限、以及上限和下限都包括的每个范围也包括在本技术内，受限于所述范围中任何被具体排除的极限。在所述范围包括所述极限值中的一个或两个的情况下，还包括排除那些所包括的极限值中的任一个或两个的范围。

如本文中和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括多个指代物，除非上下文另外明确指出。因此，例如，提及“一层”包括多个此类层，并且提及“该前驱物”包括提及一种或多种前驱物及本领域的技术人员已知的其等同物，等等。

此外，当在本说明书和以下权利要求书中使用时，词语“包括”、“含有”、“含有”和“包含”旨在指明存在所叙述的特征、整数、部件或操作，但它们不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作或组。

Claims (20)

1.一种半导体处理系统，所述半导体处理系统包括：

处理腔室；

远程等离子体单元，所述远程等离子体单元与所述处理腔室耦接；以及

混合歧管，所述混合歧管耦接在所述远程等离子体单元与所述处理腔室之间，其中所述混合歧管由第一端部和与所述第一端部相对的第二端部表征，其中所述混合歧管在所述第二端部处与所述处理腔室耦接，其中所述混合歧管限定通过所述混合歧管的中央通道，其中所述混合歧管沿所述混合歧管的外部限定端口，其中所述端口与限定在所述混合歧管的所述第一端部内的第一沟槽流体耦接，其中所述第一沟槽由在第一内侧壁处的内半径以及外半径表征，并且其中所述第一沟槽提供通过所述第一内侧壁到所述中央通道的流体通路。

2.根据权利要求1所述的半导体处理系统，其中所述混合歧管还包括限定在所述混合歧管的所述第一端部内的第二沟槽，其中所述第二沟槽被定位在所述第一沟槽的径向外侧，并且其中所述端口与所述第二沟槽流体耦接。

3.根据权利要求2所述的半导体处理系统，其中所述第二沟槽由在第二内侧壁处的内半径表征，并且其中所述第二内侧壁还限定所述第一沟槽的外半径。

4.根据权利要求3所述的半导体处理系统，其中所述第二内侧壁限定多个孔，所述多个孔被限定为通过所述第二内侧壁并提供到所述第一沟槽的流体通路。

5.根据权利要求4所述的半导体处理系统，其中所述第一内侧壁限定多个孔，所述多个孔被限定为通过所述第一内侧壁并提供到所述中央通道的流体通路。

6.根据权利要求5所述的半导体处理系统，其中被限定为通过所述第二内侧壁的所述多个孔中的每个孔从被限定为通过所述第一内侧壁的所述多个孔中的每个孔径向地偏离。

7.根据权利要求1所述的半导体处理系统，所述半导体处理系统还包括耦接在所述混合歧管与所述远程等离子体单元之间的隔离器。

8.根据权利要求7所述的半导体处理系统，其中所述隔离器包含陶瓷。

9.根据权利要求1所述的半导体处理系统，所述半导体处理系统还包括耦接在所述混合歧管与所述远程等离子体单元之间的适配器。

10.根据权利要求9所述的半导体处理系统，其中所述适配器由第一端部和与所述第一端部相对的第二端部表征，其中所述适配器限定部分地延伸通过所述适配器的中央通道，其中所述适配器限定通过所述适配器的外部的端口，其中所述端口与限定在所述适配器内的混合通道流体耦接，并且其中所述混合通道与所述中央通道流体耦接。

11.根据权利要求10所述的半导体处理系统，其中所述适配器包含在所述适配器的内表面上的氧化物。

12.根据权利要求9所述的半导体处理系统，所述半导体处理系统还包括定位在所述适配器与所述混合歧管之间的间隔件。

13.一种半导体处理系统，所述半导体处理系统包括：

远程等离子体单元；

处理腔室，所述处理腔室包括：

气体箱，所述气体箱限定中央通道，

区隔板，所述区隔板与所述气体箱耦接，其中所述区隔板限定通过所述区隔板的多个孔，以及

面板，所述面板在所述面板的第一表面处与所述区隔板耦接；以及

混合歧管，所述混合歧管与所述气体箱耦接，其中所述混合歧管由第一端部和与所述第一端部相对的第二端部表征，其中所述混合歧管在所述第二端部处与所述处理腔室耦接，其中所述混合歧管限定通过所述混合歧管的中央通道，所述中央通道与被限定为通过所述气体箱的所述中央通道流体耦接，其中所述混合歧管沿所述混合歧管的外部限定端口，其中所述端口与被限定在所述混合歧管的所述第一端部内的第一沟槽流体耦接，其中所述第一沟槽由在第一内侧壁处的内半径以及外半径表征，并且其中所述第一沟槽提供通过所述第一内侧壁到所述中央通道的流体通路。

14.根据权利要求13所述的半导体处理系统，所述半导体处理系统还包括加热器，所述加热器围绕耦接到所述气体箱的混合歧管外部地耦接到所述气体箱。

15.根据权利要求13所述的半导体处理系统，其中所述混合歧管包含镍。

16.根据权利要求13所述的半导体处理系统，所述半导体处理系统还包括与所述远程等离子体单元耦接的适配器，其中所述适配器由第一端部和与所述第一端部相对的第二端部表征，其中所述适配器限定从所述第一端部部分地延伸通过所述适配器到所述适配器的中点的中央通道，其中所述适配器限定从所述适配器的所述中点向所述适配器的所述第二端部延伸的多个进入通道，并且其中所述多个进入通道围绕通过所述适配器的中心轴线径向分布。

17.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其中所述适配器限定通过所述适配器的外部的端口，其中所述端口与限定在所述适配器内的混合通道流体耦接，并且其中所述混合通道通过所述适配器的中心部分朝向所述适配器的所述第二端部延伸。

18.根据权利要求16所述的半导体处理系统，其中所述适配器限定通过所述适配器的外部的端口，其中所述端口与限定在所述适配器内的混合通道流体耦接，并且其中所述混合通道通过所述适配器的中心部分朝向所述适配器的所述中点延伸，以流体地进入由所述适配器限定的所述中央通道。

19.一种将前驱物输送通过半导体处理系统的方法，所述方法包括：

在远程等离子体单元中形成含氟前驱物的等离子体；

使所述含氟前驱物的等离子体流出物流入适配器中；

使含氢前驱物流入所述适配器中；

将所述含氢前驱物与所述等离子体流出物混合以产生第一混合物；

使所述第一混合物流入混合歧管；

使第三前驱物流入所述混合歧管；以及

将所述第三前驱物与所述第一混合物混合以产生第二混合物。

20.根据权利要求19所述的通过半导体处理系统输送前驱物的方法，所述方法还包括使所述第二混合物流入处理腔室中。

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