CN116209785A - 通过局部离子增强等离子体(iep)的晶片非均匀性微调 - Google Patents

通过局部离子增强等离子体(iep)的晶片非均匀性微调 Download PDF

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Abstract

示例性半导体处理腔室包括气盒。腔室可以包括基板支撑件。腔室可以包括定位在气盒和基板支撑件之间的挡板。挡板可以限定多个孔。腔室可以包括定位在挡板和基板支撑件之间的面板。面板可以特征在于面向挡板的第一表面和与第一表面相对的第二表面。第二表面和基板支撑件可以至少部分地限定腔室内的处理区域。面板可以限定多个内部孔。内部孔中的每个内部孔可以包括大致圆柱形的孔轮廓。面板可以限定多个外部孔，所述多个外部孔定位在内部孔的径向外侧。外部孔中的每个外部孔可包括延伸穿过第二表面的圆锥形孔轮廓。

Description

通过局部离子增强等离子体(IEP)的晶片非均匀性微调
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年9月21日提交的题为“WAFER NON-UNIFORMITY TWEAKINGTHROUGH LOCALIZED ION ENHANCED PLASMA(IEP)(通过局部离子增强等离子体(IEP)的晶片非均匀性微调)”的美国专利申请第17/026,840号的权益和优先权，所述申请通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本技术涉及用于半导体制造的部件和装置。更具体地，本技术涉及处理腔室分配部件和其他半导体处理设备。
背景技术
通过在基板表面上产生复杂图案化材料层的工艺，使得集成电路成为可能。在基板上生产图案化材料需要形成和去除材料的受控方法。腔室部件通常将处理气体输送到基板以沉积膜或去除材料。为了促进对称性和均匀性，许多腔室部件可以包括规则的特征的图案(诸如孔)，以用于以可以增加均匀性的方式提供材料。然而，这可能会限制调谐用于晶片上调整的配方的能力。
因此，需要可用于生产高质量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要。
发明内容
示例性半导体处理腔室可以包括气盒。腔室可以包括基板支撑件。腔室可以包括定位在气盒和基板支撑件之间的挡板。挡板可限定穿过板的多个孔。腔室可以包括定位在挡板和基板支撑件之间的面板。面板可以特征在于面向挡板的第一表面和与第一表面相对的第二表面。面板的第二表面和基板支撑件可以至少部分地限定半导体处理腔室内的处理区域。面板可限定穿过面板的多个内部孔。多个内部孔中的每一者可具有大致圆柱形的孔轮廓。面板可限定穿过面板的多个外部孔，所述多个外部孔定位在多个内部孔的径向外侧。多个外部孔中的每一者可具有延伸穿过面板的第二表面的圆锥形孔轮廓。
在一些实施例中，多个外部孔中的每一者可以在面板的第二表面处具有大于多个内部孔中的每一者的对应直径的直径。面板的传导性可以跨面板的所有区域基本恒定。多个外部孔中的每一者可包括延伸穿过面板的第一表面的上部孔轮廓。上部孔轮廓可以特征在于大致圆柱形的轮廓。多个外部孔中的每一者可以进一步包括在上部孔轮廓和圆锥形孔轮廓之间延伸的扼流件。扼流件可以具有比上部孔轮廓和圆锥形孔轮廓中的每一者更小的直径。多个内部孔中的每一者的一部分和多个外部孔中的每一者的一部分可以特征在于相同的直径。多个内部孔中的每一者的部分可以延伸穿过面板的第二表面。多个外部孔中的每一者的部分可以设置在面板厚度的中间部分处并且可以设置在圆锥形孔轮廓上方。多个外部孔可以围绕面板以多个周向排列的行来布置。
本技术的一些实施例可以包括半导体处理腔室面板。面板可以包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。面板可以限定穿过面板的多个内部孔。多个内部孔中的每一者可以包括孔轮廓，所述孔轮廓具有延伸穿过面板的第二表面的大致圆柱形部分。面板可限定穿过面板的多个外部孔，所述多个外部孔定位在多个内部孔的径向外侧。多个外部孔中的每一者可包括延伸穿过面板的第二表面的圆锥形孔轮廓。
在一些实施例中，多个内部孔可以设置在面板的中心区域中。多个外部孔可以设置在面板的环形区域中，所述环形区域在面板的中心区域的径向外侧。环形区域的内部边缘可定位在与面板中心相距至少135mm处。在面板的第一表面和面板的第二表面之间的面板的中间位置处，多个外部孔中的每一者的圆锥形轮廓可以转变为扼流件。多个外部孔中的每一者的孔轮廓可以从扼流件转变为延伸到面板的第一表面的大致圆柱形的轮廓。多个内部孔中的每一者的孔轮廓的大致圆柱形部分和多个外部孔中的每一者的扼流件可以具有基本相似的直径。多个内部孔中的每一者的孔轮廓的大致圆柱形部分的长度可以大于多个外部孔中的每一者的扼流件的长度。多个内部孔中的每一者的孔轮廓可以包括延伸穿过面板的第一表面的附加的圆柱形部分。附加的圆柱形部分可以具有比大致圆柱形部分更大的直径。多个内部孔的孔密度可以大于多个外部孔的孔密度。多个内部孔的孔密度可以是多个外部孔的孔密度的至少两倍。
本技术的一些实施例可以包括半导体处理方法。所述方法可以包括使前驱物流入处理腔室。处理腔室可以包括面板和基板支撑件，基板设置在基板支撑件上。处理腔室的处理区域可以至少部分地限定在面板和基板支撑件之间。面板可限定前驱物流过的多个内部孔。多个内部孔中的每一者可具有大致圆柱形的孔轮廓。面板可限定前驱物流过的多个外部孔，所述多个外部孔定位在多个内部孔的径向外侧。多个外部孔中的每一者可具有延伸穿过面向基板支撑件的面板的表面的圆锥形孔轮廓。所述方法可以包括在处理腔室的处理区域内生成前驱物的等离子体。所述方法可以包括在基板上沉积材料。在一些实施例中，沉积的材料可以特征在于接近基板边缘的厚度在基板中心处的厚度的500埃以内。
这种技术可以提供优于传统系统和技术的许多好处。例如，本技术的实施例可以允许在基板的边缘区域处的受控沉积。此外，部件可以保持边缘区域等离子体的生成以减少对等离子体密度和分布的影响。结合以下描述和附图更详细地描述这些和其他实施例，以及它们的许多优点和特征。
附图说明
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对所公开技术的性质和优点的进一步理解。
图1示出了根据本技术的一些实施例的示例性处理系统的俯视平面视图。
图2示出了根据本技术的一些实施例的示例性等离子体系统的示意性截面视图。
图3示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板的示意性局部截面视图。
图4A示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板的示意性仰视平面视图。
图4B示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板的示意仰视平面视图。
图5示出了根据本技术的一些实施例的示例性半导体处理方法的操作。
包括若干附图作为示意图。应当理解，附图是为了说明的目的，并且除非特别说明是按比例绘制的，否则不应认为是按比例绘制的。此外，作为示意图，提供附图是为了帮助理解，并且与现实表示相比，可能不包括所有方面或信息，并且可能包括用于说明目的的夸大材料。
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，相同类型的各种组件可以通过在附图标记后面加上区分相似部件的字母来加以区分。如果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附图标记的相似部件中的任何一者，而与字母无关。
具体实施方式
等离子体增强沉积工艺可以激发一种或多种成分前驱物以促进在基板上的膜形成。可以生产任意数量的材料膜以开发半导体结构，包括导电膜和介电膜，以及促进材料转移和去除的膜。例如，可以形成硬模膜以促进基板的图案化，同时保护要另外保持的下面的材料。在许多处理腔室中，许多前驱物可以在气体面板中混合并且被传送到可以设置基板的腔室的处理区域。前驱物可通过腔室内的一个或多个部件来分布，这可产生径向或横向分布的输送以提供在基板表面处增加的形成或去除。
随着器件特征尺寸减小，跨基板表面的容差可能减小，并且跨膜的材料特性差异可能影响器件实现和均匀性。许多腔室包括特征性的工艺特征，这可能会在整个基板上产生不均匀性。温度差异、流型均匀性和工艺的其他方面可能会影响基板上的膜，从而对于所生产或移除的材料在整个基板上产生膜均匀性差异。例如，一个或多个装置可以被包括在处理腔室内，以用于在处理腔室内传送和分配前驱物。挡板可被包括在腔室中以提供前驱物流中的扼流件，这可增加在挡板处的停留时间和前驱物的横向或径向分布。面板可以进一步改进输送到处理区域的均匀性，这可以改进沉积或蚀刻。
在沉积工艺的一些非限制性示例中，前驱物流速可基于正在形成的膜而影响操作。例如，虽然一些工艺实际上可能通过增加一些前驱物流量来降低沉积速率，但其他工艺可能随着前驱物流量在一宽范围内的增加而成比例地增加沉积速率。因此，为了增加产量，一些沉积工艺可以特征在于大于或约5L/min、大于或约7L/min、大于或约10L/min、或更大的前驱物输送速率。为了适应这些增加的速率，一些挡板设计的特征在于增加的传导性(conductance)(诸如通过增加孔的数量或尺寸)，这可以促进清洁操作并允许增加前驱物输送速率。然而，这可能会影响板的阻挡功能，并且前驱物输送可能会增加(诸如增加的中心输送)，这取决于腔室入口。此流动剖面可继续通过面板并进入处理区域，这可能导致基板上沉积的不均匀性。特别地，基板的中心区域可以形成比基板的边缘区域更厚的沉积轮廓。
本技术在这些更高输送速率工艺期间以及对于可能产生中心峰形成的任何其他工艺中克服了这些挑战。通过使用可以增加基板边缘区域上的等离子体离子密度的一个或多个腔室部件，可以提供对膜形成的增加的控制。因此，本技术可以产生改进的膜沉积，其特征在于改进的跨基板表面的均匀性。
尽管剩余的公开内容将例行地识别出利用本公开技术的特定沉积工艺，但是将容易理解的是，这些系统和方法同样适用于其他沉积和清洁腔室，以及可能发生在所述腔室中的工艺。因此，不应认为所述技术仅限于用于与这些特定的沉积工艺或腔室一起使用。本公开将讨论可以包括根据本技术的实施例的盖堆叠组件的一种可能的系统和腔室，然后描述根据本技术的实施例的对此系统的附加变化和调整。
图1示出了根据本技术的实施例的沉积、蚀刻、烘烤和固化腔室的处理系统100的一个实施例的俯视平面视图。在图中，一对前开式标准舱102供应各种尺寸的基板，这些基板在被放入定位在串联部分109a-c中的基板处理腔室108a-f中的一者之前，由机械臂104接收并被放置在低压保持区域106中。第二机械臂110可用于将基板芯片从保持区域106传送到基板处理腔室108a-f和返回。除了等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、蚀刻、预清洁、脱气、定向和其他基板工艺(包括退火、灰化等)之外，每个基板处理腔室108a-f还可以被装备以执行多个基板处理操作，包括形成本文所述的半导体材料的堆叠。
基板处理腔室108a-f可以包括一个或多个系统组件，以用于在基板上沉积、退火、固化和/或蚀刻介电膜或其他膜。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，而第三对处理腔室(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)可以被配置为在基板上沉积交替介电膜的堆叠。所述工艺中的任何一个或多个工艺都可以在与不同实施例中所示的制造系统分开的腔室中进行。应当理解，系统100考虑了用于介电膜的沉积、蚀刻、退火和固化腔室的附加配置。
图2示出了根据本技术的一些实施例的示例性等离子体系统200的示意性截面视图。等离子体系统200可以示出一对处理腔室108，所述一对处理腔室108可以装配在上述串联部分109中的一个或多个串联部分109中，并且可以包括根据本技术的实施例的面板或其他部件或组件，如下文进一步描述的。等离子体系统200通常可以包括腔室主体202，腔室主体202具有限定一对处理区域220A和220B的侧壁212、底壁216和内侧壁201。处理区域220A-220B中的每一者可以类似地配置，并且可以包括相同的部件。
例如，处理区域220B的部件也可以被包括在处理区域220A中，处理区域220B可以包括通过形成在等离子体系统200中的底壁216中的通道222而设置在处理区域中的基座228。基座228可提供适于在基座的暴露表面(诸如主体部分)上支撑基板229的加热器。基座228可以包括加热元件232(例如电阻加热元件)，加热元件232可以在期望的工艺温度下加热和控制基板温度。基座228也可以由远程加热元件加热，所述远程加热元件诸如灯组件或任何其他加热装置。
基座228的主体可以通过凸缘233连接到杆226。杆226可以将基座228与电源出口或电源盒203电耦合。电源盒203可以包括将基座228的高度和移动控制在处理区域220B内的驱动系统。杆226还可包括电力接口以向基座228提供电力。电源盒203还可包括用于电力和温度指示器的接口，诸如热电偶接口。杆226可包括适于可拆卸地与电源盒203耦合的基座组件238。圆周环235示出在电源盒203上方。在一些实施例中，圆周环235可以是适于作为机械止动件或平台的肩部，被配置为在基座组件238和电源盒203的上表面之间提供机械接口。
杆230可以通过形成在处理区域220B的底壁216中的通道224而被包括，并且可以被用于定位穿过基座228的主体设置的基板升降杆261。基板升降杆261可以选择性地将基板229与基座隔开以促进使用用于通过基板传送端口260将基板229传送进和传送出处理区域220B的机械手进行基板229的交换。
腔室盖204可以与腔室主体202的顶部耦合。盖204可容纳与盖204耦合的一个或多个前驱物分配系统208。前驱物分配系统208可包括前驱物入口通道240，前驱物入口通道240可将反应物和清洁前驱物通过气体输送组件218输送到处理区域220B中。气体输送组件218可包括气盒248，气盒248具有设置在与面板246中间的挡板244。射频(“RF”)源265可与气体输送组件218耦合，射频(“RF”)源26可为气体输送组件218供电以促进在气体输送组件218的面板246与基座228之间生成等离子体区域，所述等离子体区域可以是腔室的处理区域。在一些实施例中，RF源可以与腔室主体202的其他部分(诸如基座228)耦合以促进等离子体的生成。介电隔离器258可以设置在盖204和气体输送组件218之间以防止将RF功率传导到盖204。遮蔽环206可以设置在与基座228接合的基座228的外围上。
可选的冷却通道247可以形成在气体分配系统208的气盒248中以在操作期间冷却气盒248。诸如水、乙二醇、气体等热传递流体可以通过冷却通道247循环，使得气盒248可以保持在预定义温度。衬里组件227可以设置在处理区域220B内紧邻腔室主体202的侧壁201、212以防止侧壁201、212暴露于处理区域220B内的处理环境。衬里组件227可包括圆周泵送腔225，圆周泵送腔225可耦合到泵系统264，泵系统264被配置为从处理区域220B排出气体和副产物并控制处理区域220B内的压力。在衬里组件227上可形成多个排气端口231。排气端口231可以被配置成以促进系统200内的处理的方式允许气体从处理区域220B流动到圆周泵送腔225。
图3示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板300的示意性局部截面视图。图3可以说明与系统200中的部件(诸如面板246)有关的进一步细节。面板300被理解为包括先前在一些实施例中讨论的系统200的任何特征或方面。面板300可用于执行半导体处理操作，包括如前所述的硬模材料的沉积，以及其他沉积、去除和清洁操作。面板300可以示出可以结合在半导体处理系统中的面板的局部视图，并且可以示出跨面板中心的视图，所述面板可以另外是任何尺寸并且包括任意数量的孔。尽管示出了横向或径向向外延伸的多个孔，但应理解，附图仅被包括用于说明实施例，并且不应认为是按比例绘制的。例如，如将在下面进一步描述的，示例性面板可以特征在于沿中心直径的大于或约20个孔的多个孔，并且可以特征在于大于或约25个孔、大于或约30个孔、大于或约35个孔、大于或约40个孔、大于或约45个孔、大于或约50个孔或更多孔。
如上所述，面板300可以被包括在任何数量的处理腔室中，包括上述系统200。面板300可以作为气体入口组件(诸如具有气盒和挡板)的一部分而被包括在内。例如，气盒可以限定或提供进入处理腔室的通路。基板支撑件可以被包括在腔室内，并且可以被配置为支撑用于处理的基板。挡板可以被包括在气盒和基板支撑件之间的腔室中。挡板可以包括或限定穿过板的多个孔。部件可以包括先前针对类似部件描述的任何特征，以及本技术类似地涵盖的各种其他修改。
面板300可以定位在挡板和基板支撑件之间的腔室内，如前所述。面板300可以特征在于第一表面305和第二表面310，第二表面310可以与第一表面相对。在一些实施例中，第一表面305可面向挡板、气盒或进入处理腔室的气体入口。第二表面310可以定位成面向处理腔室的处理区域内的基板支撑件或基板。例如，在一些实施例中，面板的第二表面310和基板支撑件可以至少部分地限定腔室内的处理区域。面板300可以特征在于中心轴线315，中心轴线315可以垂直地延伸通过面板的中点，并且可以与穿过处理腔室的中心轴线同轴。
面板300可以限定多个孔320，多个孔320被限定为穿过面板并且从第一表面延伸穿过第二表面。每个孔320可以提供穿过面板的流体路径，并且孔可以提供到腔室的处理区域的流体通路。取决于面板的尺寸和孔的尺寸，面板300可限定穿过板的孔的任何数量，诸如大于或约1,000个孔、大于或约2,000个孔、大于或约3,000个孔、大于或约4,000个孔、大于或约5,000个孔、大于或约6,000个孔或更多孔。如上所述，孔可以被包括在从中心轴线向外延伸的一组环中，并且可以包括如前所述的任何数量的环。环可以特征在于任何数量的形状，包括圆形或椭圆形，以及任何其他几何图案，诸如矩形、六边形，或可以包括分布在径向向外的多个环中的孔的任何其他几何图案。孔可以具有均匀或交错的间距，并且可以从中心到中心间隔开小于或约10mm。孔还可以间隔开小于或约9mm、小于或约8mm、小于或约7mm、小于或约6mm、小于或约5mm、小于或约4mm、小于或约3mm，或更小。
环可以以如上所述的任何几何形状为特征，并且在一些实施例中，孔可以以每个环的孔的缩放函数为特征。例如，在一些实施例中，第一孔可以延伸穿过面板的中心，诸如沿着所示的中心轴线。第一孔环可以围绕中心孔延伸，并且可以包括任何数量的孔，诸如约4个和约10个之间的孔，这些孔可以围绕延伸穿过每个孔的中心的几何形状而等距地间隔开。任何数量的附加孔环可以从第一环径向向外延伸，并且可以包括可以是第一环中的孔的数量的函数的多个孔。例如，根据等式XR，每个连续环中的孔的数量可以以每个对应环内的孔的数量为特征，其中X是孔的基数，并且R是对应的环数。孔的基数可以是第一环内的孔的数量，并且在一些实施例中可以是一些其他数量，如下文将进一步描述的，其中第一环具有增加数量的孔。例如，对于具有分布在第一环周围的5个孔的示例性面板，其中5可以是孔的基数；第二环可以特征在于10个孔，(5)×(2)；第三环可以特征在于15个孔，(5)×(3)；并且第二十环可以特征在于100个孔，(5)×(20)。如前所述，这可以持续到任何数量的孔环，诸如多达、大于或约50个环。在一些实施例中，跨面板的多个孔中的每个孔可以特征在于孔轮廓，所述孔轮廓在本技术的实施例中可以相同或不同。
孔320可以包括任何轮廓或任何数量的具有不同轮廓的部分，诸如如图所示。在一些实施例中，面板可具有至少两个部分、至少3个部分、至少4个部分、至少5个部分或更多部分，以限定穿过孔的不同轮廓。在如图所示的一个非限制性示例中，面板300包括两个部分：具有内部孔320a的内部部分和具有外部孔320b的外部部分。每个内部孔320a可以包括包含至少两个部分的孔轮廓。例如，第一部分322可以从面板300的第一表面305延伸，并且可以部分地延伸穿过面板300。在一些实施例中，第一部分322可以延伸穿过第一表面305和第二表面310之间的面板厚度的行程的至少约或大于一半，或者至少约或大于75％。第一部分322可以特征在于如图所示的大致圆柱形的轮廓。大体上是指轮廓可以以圆柱形轮廓为特征，但可考虑到加工容差和零件变化，以及一定的误差幅度。第二部分324可以从面板300的第二表面310延伸，并且可以部分地延伸穿过面板300并且与第一部分322的底端流体耦合。第二部分324可以特征在于如图所示的大致圆柱形的轮廓。第二部分324的直径可以小于第一部分322的直径。例如，第一部分322的直径可以是第二部分324的直径的1.5倍以上、1.75倍以上、2.0倍以上、2.25倍以上、2.5倍以上或更大。
此外，在多个内部孔320a的径向外侧并围绕多个内部孔320a延伸的可以是多个外部孔320b。每个外部孔320b可以包括包含至少三个部分的孔轮廓。例如，第一部分326可以从面板300的第一表面305延伸，并且可以部分地延伸穿过面板300。第一部分326可以类似于内部孔320a的第一部分322。在一些实施例中，第一部分326可具有与内部孔320a的第一部分322相同或相似的直径。在一些实施例中，第一部分326可以在第一表面305和第二表面310之间延伸穿过面板300厚度的至少约或大于一半。第一部分326可以特征在于如图所示的大致圆柱形的轮廓。
第一部分326可以转变为可选的第二部分328，第二部分328可以作为面板300中的扼流件来操作，并且可以增加流动的分布或均匀性。如图所示，第二部分328可以包括从第一部分322到较窄直径的锥形。第二部分328的直径可以小于第一部分326的直径。例如，第一部分326的直径可以是第二部分328的直径的1.5倍以上、1.75倍以上、2.0倍以上、2.25倍以上、2.5倍以上或更大。在一些实施例中，第二部分328的扼流件的直径可以与内部孔320a中的一者的第二部分324的直径相同或相似。然而，每个外部孔320b的第二部分328的长度可以短于内部孔320a中的每一者的第二部分234。例如，每个外部孔320b的第二部分328的长度可以是内部孔320a中的每一者的第二部分324的长度的约或小于一半。
然后第二部分328可以张开到第三部分330。第三部分330可以从部分穿过面板的位置延伸到第二表面310。例如，第三部分330可以延伸穿过面板300厚度的小于一半，或者可以延伸穿过面板300的多达一半或约一半。在一些实施例中，第三部分330可以以从第二表面310开始的锥形轮廓为特征，并且可以延伸以包括与从第二部分328开始的喇叭形相交的圆柱形部分(当包括圆柱形部分时)。在一些实施例中，第三部分330可以以圆锥形轮廓为特征，或者可以以沉头形(countersunk)轮廓以及其他锥形轮廓为特征。第三部分330在第二表面310处的直径可以大于第一部分326和第二部分328两者的直径。例如，第三部分330的直径可以是第一部分326的直径的1.5倍以上、1.75倍以上、2.0倍以上、2.25倍以上、2.5倍以上或更大。第三部分330的直径可以是第二部分328的直径的3.5倍以上、4.0倍以上、4.5倍以上、5.0倍以上、5.25倍以上或更大。
由于圆锥形部分中显著的空心阴极效应，外部孔320b的圆锥形第三部分330有助于增加离子通量。这种增加的离子通量直接转化为定位在面板300下方的基板边缘处的沉积速率的提升。基板边缘处增加的沉积可导致沉积均匀性的总体增加和跨基板的更平坦的厚度分布。
图4A示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板的示意性仰视平面视图，并且可以示出面板300的示意图，例如诸如沿着第二表面310。如图所示，面板300可包括多个孔320，多个孔320可沿面板300以阵列分布。在一些实施例中，孔320可以被布置为沿着面板300径向向外延伸的环组。例如，从中心孔330开始，第一孔环包括围绕中心孔延伸的多个孔(诸如8个孔)。往外的下一个环(诸如第二个环)可以包括围绕第一环延伸的16个(或一些其他数量的)孔。如先前所指出的，这可以遵循先前针对任何数量的环所描述的模式。环可以特征在于任何数量的形状(包括圆形或椭圆形)，以及任何其他几何图案，诸如矩形、六边形，或可以包括分布在径向向外的多个环中的孔的任何其他几何图案。应当理解，附图仅用于说明目的，并且所包含的面板可以特征在于如前所述的数百或数千个孔，并且例如，所述面板可以配置有任何基数的孔。例如，沿着第二表面310，内部孔320a可示出第二部分324，而外部孔320b可示出第三部分330。孔可以全部示出延伸穿过面板的通道。尽管仅示出了一组外部孔320b，但是外部孔320b可以包括与向外延伸的内部孔320a的环类似的图案。例如，外部孔320b可以定位成孔环，所述孔环位于可以定位在处理腔室内的基板的外半径之外。
例如，基板可以特征在于任何尺寸，诸如矩形或椭圆形。对于以300mm直径为特征的圆形基板，基板的半径可以是150mm。在本技术的一些实施例中，在面板上，被包括为与中心轴线相距超过135mm、136mm、137mm、138mm、139mm、140mm等的孔320可以是具有延伸穿过第二表面310的圆锥形第三部分330的外部孔320b。应当理解，可以对任何其他尺寸的基板进行类似的修改，所述基板诸如150mm、200mm、450mm、600mm或其他尺寸的基板。在一些实施例中，最外面的一个或多个环可以是外部孔320b而不是内部孔320a。对于任何尺寸的腔室或芯片，包括以类似于320b的轮廓为特征的孔的多个环可以位于超过基板半径的80％的所有径向位置，并且可以位于超过基板半径的85％、超过基板半径的90％、超过基板半径的91％、超过基板半径的92％、超过基板半径的93％、超过基板半径的94％、超过基板半径的95％或更远的所有径向位置，这取决于在基板的边缘区域处所寻求的沉积特性。在一些实施例中，具有类似于外部孔320b的结构的孔可以设置在面板300上的内部和/或中间位置。例如，具有圆锥形孔轮廓的孔可以在面板300的各种径向距离处被设置在一个或多个环形(或其他形状的)带中。在一些实施例中，圆锥形孔的带可以设置在由距面板300的中心的内径向距离和外径向距离限定的环形区域内。这样的布置可以使膜厚度和非均匀性能够被调谐，诸如在可能需要膜轮廓改变的应用中被调谐。
使用在基板的周边处或附近具有圆锥形第三部分300的较大的外部孔320b有助于在基板的边缘处产生更大的沉积，以跨被处理的基板实现更大的沉积均匀性。由于它们各自的几何形状，外部孔320b中的每一者可以具有比内部孔320a中的每一者更大的传导性。例如，每个外部孔320b可以具有每个内部孔320a的传导性的至少1.5倍、至少1.75倍、至少2.0倍、至少2.25倍等的传导性。基于外部孔320a和内部孔320b中的每一者之间的相对传导性，可以选择内部孔320a的区域和外部孔320b的区域内的孔密度(每单位面积的孔数量)以跨面板300保持相对均匀的传导性。例如，对于传导性约是内部孔320a传导性的两倍的外部孔320b，内部孔320a的区域中的孔密度可以是外部孔320b的区域的孔密度的约两倍。
图4B示出了根据本技术的一些实施例的示例性面板的示意性仰视平面视图，并且例如可以示出面板300的示意图。如图所示，面板300可以分成多个区，其中每个区限定多个孔。例如，如图所示的面板300被分成两个区。第一区340的形状可以是大致圆形并且以面板300为中心。多个孔(诸如内部孔320a)可以布置在第一区340内。例如，第一区340内的孔可以布置成从面板300的中心朝向第一区340的外周边的多个同心环，尽管第一区340内的孔的其他图案或布置是可能的。第二区345的形状可以是大致环形的。第二区345可以围绕第一区340延伸并与第一区340同心。例如，第二区345可以从第一区340的外周边延伸到面板300的外周边。许多孔(诸如外部孔320b)可以布置在第二区345内。例如，第二区345内的孔可以布置成从第二区345的内部边缘朝向第二区345的外周边的多个同心环，尽管第二区345内的孔的其他图案或布置是可能的。第二区345可以位于如前所述的任何径向向外尺寸处，或者可以在如前所述的面板半径的任何百分比处开始。如上文所讨论的，基于第一区340和第二区345中的每一者内的孔的布置和几何形状，面板300的传导性可以跨两个区340、345基本均匀。例如，第二区345的每个孔的传导性可以是第一区340内的每个孔的传导性的约两倍。为了保持传导性基本均匀，第一区340内的孔密度可以是第二区345内的孔密度的约两倍。通过在第二区345内使用更大的圆锥形孔，可以在基板的周边边缘附近提供增加的离子流，从而导致沿着基板的周边边缘更均匀的气体沉积。
图5示出了根据本技术的一些实施例的半导体处理的示例性方法500的操作。所述方法可以在各种处理腔室中执行，包括上述处理系统200，所述处理腔室可以包括根据本技术的实施例的面板，诸如面板300。方法500可以包括多个可选操作，所述可选操作可以或可以不与根据本技术的方法的一些实施例具体相关联。
方法500可以包括处理方法，所述处理方法可以包括用于形成硬模膜的操作或其他沉积操作。所述方法可以包括在方法500开始之前的可选操作，或者所述方法可以包括附加操作。例如，方法500可以包括以不同于所示出的顺序执行的操作。在一些实施例中，方法500可包括在操作505处将一种或多种前驱物流入处理腔室。例如，前驱物可以流入腔室，诸如被包括在系统200中的腔室，并且可以在将前驱物输送到腔室的处理区域之前使前驱物流过气盒、挡板或面板中的一者或多者。
在一些实施例中，面板可以具有两个同心区，每个区限定多个孔。类似于内部孔320a的多个内部孔可以布置在内部环形区内，而类似于外部孔320b的多个外部孔可以布置在外部环形区内。还可以包括先前描述的面板的其他特征中的任一者，包括面板300的任何方面，诸如环形外部区内的孔可以以圆锥形或沉头形轮廓为特征。在操作510处，可以诸如通过向面板提供RF功率以生成等离子体来生成处理区域内的前驱物的等离子体。在操作515处，在等离子体中形成的材料可以沉积在基板上。在一些实施例中，取决于沉积的材料的厚度，沉积的材料可以特征在于基板边缘处的与基板中心区域内的厚度大致相同的厚度。例如，沉积的材料可以特征在于靠近基板边缘的厚度在靠近基板中心的材料厚度的500埃以内，并且可以特征在于与中心的厚度差异为小于或约400埃、小于或约300埃、小于或约200埃、小于或约100埃、小于或约50埃，或更小。
在前面的描述中，为了解释的目的，已经阐述了许多细节以提供对本技术的各种实施例的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些细节中的一些或者具有附加细节的情况下实践某些实施例。
已经公开了几个实施例，本领域技术人员将认识到，在不脱离实施例的精神的情况下可以使用各种修改、替代构造和等同物。此外，为了避免不必要地混淆本技术，未描述许多众所周知的工艺和元件。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，应当理解，除非上下文另有明确规定，否则此范围的上限和下限之间的每个中间值，直到下限单位的最小分数也被具体公开。在阐明范围中的任何阐明值或未阐明的中间值与此阐明范围内的任何其他阐明值或中间值之间的任何较窄范围都被包括。这些较小范围的上限和下限可以独立地被包括或排除在范围内，并且这两个限值中的任一者、两者都不或两者都包含在较小范围内的每个范围也包括在本技术内，受制于阐明范围中任何明确排除的限值。在阐明范围包括限值中的一者或两者的情况下，则还包括排除所包括的限值中的一者或两者的范围。
如本文和所附权利要求书中使用的，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一加热器”的指代包括多个这样的加热器，对“所述突起”的指代包括对本领域技术人员已知的一个或多个突起及其等同物的指代，等等。
此外，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，词语“包括(comprise(s))”、“包括(comprising)”、“包含(contain(s))”、“包含(containing)”、“包括(include(s))”和“包括(including)”旨在指定存在所述特征、整数、部件或操作的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、部件、操作、动作或群组的存在或添加。

Claims (20)

1.一种半导体处理腔室，包括：
气盒；
基板支撑件；
挡板，所述挡板定位在所述气盒和所述基板支撑件之间，其中所述挡板限定了穿过所述挡板的多个孔；以及
面板，所述面板定位在所述挡板和所述基板支撑件之间，其中：
所述面板的特征在于面对所述挡板的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
所述面板的所述第二表面和所述基板支撑件至少部分地限定所述半导体处理腔室内的处理区域；
所述面板限定穿过所述面板的多个内部孔；
所述多个内部孔中的每一者包括大致圆柱形的孔轮廓；
所述面板限定穿过所述面板的多个外部孔，所述多个外部孔定位在所述多个内部孔的径向外侧；以及
所述多个外部孔中的每一者包括延伸穿过所述面板的所述第二表面的圆锥形孔轮廓。
2.如权利要求1所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个外部孔中的每一者在所述面板的所述第二表面处的直径大于所述多个内部孔中的每一者的对应的直径。
3.如权利要求1所述的半导体处理腔室，其中：
所述面板的传导性跨所述面板的所有区域基本恒定。
4.如权利要求1所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个外部孔中的每一者进一步包括延伸穿过所述面板的所述第一表面的上部孔轮廓；以及
所述上部孔轮廓的特征在于大致圆柱形的轮廓。
5.如权利要求4所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个外部孔中的每一者进一步包括在所述上部孔轮廓和所述圆锥形孔轮廓之间延伸的扼流件，所述扼流件具有比所述上部孔轮廓和所述圆锥形孔轮廓中的每一者更小的直径。
6.如权利要求1所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个内部孔中的每一者的一部分和所述多个外部孔中的每一者的一部分的特征在于相同的直径。
7.如权利要求6所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个内部孔中的每一者的所述部分延伸穿过所述面板的所述第二表面；以及
所述多个外部孔中的每一者的所述部分设置在所述面板的厚度的中间部分处并且设置在所述圆锥形孔轮廓上方。
8.如权利要求1所述的半导体处理腔室，其中：
所述多个外部孔围绕所述面板以多个周向排列的行来布置。
9.一种半导体处理腔室面板，包括：
第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中：
所述面板限定穿过所述面板的多个内部孔；
所述多个内部孔中的每一者包括孔轮廓，所述孔轮廓具有延伸穿过所述面板的所述第二表面的大致圆柱形部分；
所述面板限定穿过所述面板的多个外部孔，所述多个外部孔定位在所述多个内部孔的径向外侧；以及
所述多个外部孔中的每一者包括延伸穿过所述面板的所述第二表面的圆锥形孔轮廓。
10.如权利要求9所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔设置在所述面板的中心区域中；以及
所述多个外部孔设置在所述面板的环形区域中，所述环形区域在所述面板的所述中心区域的径向外侧。
11.如权利要求10所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述环形区域的内部边缘与所述面板的中心相距至少135mm。
12.如权利要求9所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个外部孔中的每一者的所述圆锥形轮廓在所述面板的所述第一表面和所述面板的所述第二表面之间的所述面板的中间位置处转变为扼流件。
13.如权利要求12所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个外部孔中的每一者的所述孔轮廓从所述扼流件转变为延伸到所述面板的所述第一表面的大致圆柱形的轮廓。
14.如权利要求12所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔中的每一者的所述孔轮廓的所述大致圆柱形部分和所述多个外部孔中的每一者的所述扼流件具有基本相似的直径。
15.如权利要求14所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔中的每一者的所述孔轮廓的所述大致圆柱形部分的长度大于所述多个外部孔中的每一者的所述扼流件的长度。
16.如权利要求9所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔中的每一者的所述孔轮廓包括延伸穿过所述面板的所述第一表面的附加的圆柱形部分；以及
所述附加的圆柱形部分的直径大于所述大致圆柱形部分的直径。
17.如权利要求9所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔的孔密度大于所述多个外部孔的孔密度。
18.如权利要求17所述的半导体处理腔室面板，其中：
所述多个内部孔的所述孔密度至少是所述多个外部孔的所述孔密度的两倍。
19.一种半导体处理方法，包括以下步骤：
使前驱物流入处理腔室，其中：
所述处理腔室包括面板和基板支撑件，基板设置在所述基板支撑件上；
所述处理腔室的处理区域至少部分地限定在所述面板与所述基板支撑件之间；
所述面板限定所述前驱物流过的多个内部孔；
所述多个内部孔中的每一者包括大致圆柱形的孔轮廓；
所述面板限定穿过所述面板的多个外部孔，所述多个外部孔定位在所述多个内部孔的径向外侧；以及
所述多个外部孔中的每一者包括延伸穿过所述面板的面向所述基板支撑件的表面的圆锥形孔轮廓；
在所述处理腔室的所述处理区域内生成所述前驱物的等离子体；以及
在所述基板上沉积材料。
20.如权利要求19所述的半导体处理方法，其中：
所沉积的所述材料的特征在于靠近所述基板的边缘的厚度在靠近所述基板的中心的厚度的500埃以内。
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