TW202230443A - 用於實現rps淨化的氣體混合器 - Google Patents
用於實現rps淨化的氣體混合器 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202230443A TW202230443A TW110138096A TW110138096A TW202230443A TW 202230443 A TW202230443 A TW 202230443A TW 110138096 A TW110138096 A TW 110138096A TW 110138096 A TW110138096 A TW 110138096A TW 202230443 A TW202230443 A TW 202230443A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- apertures
- delivery tube
- rps
- panel
- semiconductor processing
- Prior art date
Links
- 238000010926 purge Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 78
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 35
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 110
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 60
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 32
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 6
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
一種半導體處理系統包括遠端電漿源(RPS)、面板,及定位在RPS與面板之間的輸出歧管。輸出歧管特徵在於與淨化氣源流體耦接之複數個淨化出口及與沉積氣源流體耦接之複數個沉積出口。輸送管在RPS與面板之間延伸且流體耦接RPS及面板。輸送管特徵在於大體圓柱形之側壁,其限定呈徑向圖案佈置之上部複數個孔隙。上部孔隙中之每一者與淨化出口中之一者流體耦接。大體圓柱形之側壁限定下部複數個孔隙,其呈徑向圖案佈置且在上部複數個孔隙下方。下部孔隙中之每一者與沉積出口中之一者流體耦接。
Description
本申請案主張2020年10月15日提交之題為「GAS MIXER TO ENABLE RPS PURGING(用於實現RPS淨化之氣體混合器)」的美國專利申請案第17/071,618號之權益及優先權,該案據此以引用方式全文併入。
本發明技術係關於用於半導體製造之部件及裝置。更特定而言,本發明技術係關於處理腔室分配部件及其他半導體處理設備。
藉由在基板表面上產生複雜圖案化之材料層的製程,使得積體電路成為可能。在基板上產生經圖案化的材料需要用於形成及移除材料之受控方法。腔室部件時常將處理氣體輸送至基板,用於沉積薄膜或移除材料。為了促進對稱性及均勻性,許多腔室部件可包括規則的特徵圖案,諸如,孔隙,用於以可增大均勻性之方式來提供材料。然而,此可能會限制調節用於晶圓上調整之配方的能力。
因此,需要可用以產生高品質元件及結構之改良系統及方法。藉由本發明技術來解決此些及其他需要。
例示性半導體處理系統可包括遠端電漿源(remote plasma source; RPS)。該等系統可包括面板。該等系統可包括定位在RPS與面板之間的輸出歧管。輸出歧管可特徵在於與淨化氣源流體耦接之複數個淨化出口及與沉積氣源流體耦接之複數個沉積出口。該等系統可包括在RPS與面板之間延伸且流體耦接RPS及面板的輸送管。輸送管可特徵在於大體圓柱形之側壁,其限定呈徑向圖案佈置之上部複數個孔隙。上部複數個孔隙中之每一者可與複數個淨化出口中之至少一者流體耦接。大體圓柱形之側壁可限定下部複數個孔隙,其呈徑向圖案佈置且在上部複數個孔隙下方。下部複數個孔隙中之每一者可與複數個沉積出口中之至少一者流體耦接。
在一些實施例中,上部複數個孔隙可佈置成上部列及下部列。下部列中之孔隙可傾斜偏離輸送管之中心軸線。下部列中之孔隙可傾斜偏離中心軸線達約1°與10°之間的角度。上部列中之孔隙的角位置可偏離下部列中之孔隙的角位置。下部複數個孔隙可佈置成上部列及下部列。上部複數個孔隙可以規則間隔圍繞輸送管之圓周佈置。上部複數個孔隙可偏離下部複數個孔隙。
本發明技術之一些實施例可包括半導體處理系統。該等半導體處理系統可包括遠端電漿源(RPS)。該等半導體處理系統可包括面板。該等半導體處理系統可包括淨化氣體氣室。該等半導體處理系統可包括在RPS與面板之間延伸且流體耦接RPS及面板的輸送管。輸送管可特徵在於中心軸線及大體圓柱形之側壁。該大體圓柱形之側壁可限定複數個孔隙,其呈徑向圖案圍繞該中心軸線佈置。該複數個孔隙中之每一者可與淨化氣體氣室流體耦接。該複數個孔隙中之每一者可傾斜偏離該中心軸線。
在一些實施例中,複數個孔隙可以規則間隔圍繞輸送管之圓周佈置。該複數個孔隙中之至少一些可朝向面板向下傾斜。淨化氣體氣室可特徵在於一環形主體,其圍繞輸送管之外部周邊延伸。該複數個孔隙中之每一者可形成自淨化氣體氣室延伸至輸送管之內表面的內腔。該面板可為第一面板。該等半導體處理系統可進一步包括第二面板。該淨化氣體氣室可為第一淨化氣體氣室。該等半導體系統可進一步包括第二淨化氣體氣室。該輸送管可為第一輸送管。該等半導體處理系統可進一步包括第二輸送管。第二輸送管可在RPS與第二噴頭之間延伸且流體耦接RPS及第二噴頭。第二輸送管可特徵在於第二中心軸線及大體圓柱形之側壁。該大體圓柱形之側壁可限定第二複數個孔隙,其呈徑向圖案圍繞第二中心軸線佈置。該第二複數個孔隙中之每一者可與第二淨化氣體氣室流體耦接。該第二複數個孔隙中之每一者可傾斜偏離第二中心軸線。第二複數個孔隙可朝向第二面板向下傾斜。
本發明技術之一些實施例可涵蓋處理基板之方法。該等方法可包括使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中。可使淨化氣體在圍繞輸送管徑向佈置之複數個流體埠處流至輸送管之內部體積中,以防止沉積氣體回流至定位於輸送管的頂端處之遠端電漿系統(RPS)中。該等方法可包括使沉積氣體流至與輸送管的底端耦接之面板中。
在一些實施例中,使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中可包括使沉積氣體自歧管經由複數個孔隙流至輸送管之內部體積中,該複數個孔隙圍繞輸送管徑向佈置且安置在該複數個流體埠下方。使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中可包括使沉積氣體自RPS流至輸送管之內部體積中。複數個流體埠中之至少一些可傾斜偏離輸送管之中心軸線。複數個流體埠中之至少一些可朝向面板向下傾斜。將淨化氣體引入輸送管之內部體積中可包括使淨化氣體自淨化氣體氣室經由流體埠流至輸送管之內部體積中。
本發明技術之一些實施例可包括半導體處理系統。該等半導體處理系統可包括遠端電漿源(RPS)。該等半導體處理系統可包括面板。該等半導體處理系統可包括定位在RPS與面板之間的輸出歧管。輸出歧管可特徵在於與沉積氣源流體耦接之複數個沉積出口。該等半導體處理系統可包括在RPS與面板之間延伸且流體耦接RPS及面板的輸送管。輸送管可特徵在於中心軸線及大體圓柱形之側壁。該大體圓柱形之側壁可限定複數個孔隙,其呈徑向圖案圍繞該中心軸線佈置。複數個孔隙中之每一者可與複數個沉積出口中之至少一者流體耦接。該輸送管可包括定位在該複數個孔隙上方之淨化入口。該淨化入口可與淨化氣源流體耦接。該淨化入口可由輸送管之最頂部開口形成。淨化氣體可經由RPS流至輸送管中。淨化入口可包括由該大體圓柱形之側壁限定的上部複數個徑向佈置之開口。
本技術可提供勝於習知系統及技術之諸多益處。舉例而言,本發明技術之實施例可提供一種基板處理設備,其可減少沉積氣體回流至RPS單元中的發生,此有助於防止RPS撞擊故障及晶圓上的問題。結合以下描述及附圖更詳細地描述此些及其他實施例,連同其優勢及特徵中之許多者。
在電漿增強沉積製程期間,可使用遠端電漿源(RPS)單元產生並撞擊電漿。然而,在一些情形下,RPS單元可能經歷間歇性電漿撞擊故障,此可能導致多個製造工具上之系統停機。當污染物進入並毒化RPS單元時,可能導致此種故障,從而影響RPS單元成功撞擊電漿之能力。此些污染物可能係由回流至RPS單元中之沉積氣體引起。沉積氣體可改變RPS單元之內表面的表面形態,並在試圖撞擊RPS單元內之電漿時導致故障。
此些問題無法簡單地藉由使淨化氣體流經RPS單元及輸送管來克服,因為此種流動與來自氣箱之沉積氣流並列且在處理腔室內產生擾流。淨化氣體之此擾流擾亂了沉積氣體之流動圖案,並導致晶圓上的問題,諸如,降低晶圓之均勻性及/或在晶圓上產生更大應力。另外,使用機械閥未能提供理想的解決方案,因為自由基在機械閥之移動致動器內產生熱並導致機械閥發生故障。
本發明技術藉由利用一或更多個腔室部件克服了此些挑戰,該一或更多個腔室部件可促進淨化氣體在接近RPS單元的位置處之正壓輸送,以防止沉積氣體回流至RPS單元中。本發明技術亦提供一或更多個腔室部件,其混合淨化氣體及沉積氣體,而非簡單地使淨化氣體自RPS單元自行向下流動。藉由混合淨化氣體及沉積氣體,來自RPS單元(或接近RPS單元引入)之任何淨化氣體與沈積氣體同時進入處理腔室,並導致進入處理區域之沉積氣體有更佳的均勻性。
本發明技術利用腔室內之替代部件以減少或消除RPS回流的發生。藉由自腔室去除RPS回流,可防止RPS單元之內表面改變,可消除RPS撞擊故障,且可實現晶圓上之沉積氣體的更佳均勻性。儘管本揭示案將按常規識別利用所揭示技術之特定蝕刻製程,但將容易理解,該等系統及方法等同地適用於可能發生在所述腔室中之沉積及清潔製程。如此,該技術不應被視為僅限於單獨地與蝕刻製程一起使用。
第1圖示出根據實施例之沉積、蝕刻、烘烤及固化腔室的處理系統100之一個實施例的俯視平面圖。在圖中,一對前開式晶圓傳送盒102供應多種大小之基板,該等基板由機械臂104接收,並在被放置至定位在縱列部分109a~109c中的基板處理腔室108a~108f中的一者中之前被放置至低壓保持區域106中。第二機械臂110可用以將基板晶圓自保持區域106運輸至基板處理腔室108a~108f並返回。每一基板處理腔室108a~108f可經配備以執行諸多基板處理操作,除了電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積、蝕刻、預清潔、除氣、定向及其他基板製程(包括退火、灰化,等)以外,還包括本文所述之半導體材料的堆疊之形成。
基板處理腔室108a~108f可包括一或更多個系統部件,用於在基板上沉積、退火、固化及/或蝕刻介電質或其他薄膜。在一種配置中,兩對處理腔室(例如,108c~108d及108e~108f)可用以在基板上沉積介電材料,且第三對處理腔室(例如,108a~108b)可用以蝕刻已沉積之介電質。在另一配置中,所有三對腔室(例如,108a~108f)可經配置以在基板上沉積交替介電薄膜之堆疊。所述製程中之任何一或更多者可在與不同實施例中所示之製造系統分離的腔室中進行。將瞭解,系統100預期用於介電薄膜之沉積、蝕刻、退火及固化腔室的額外配置。
第2圖示出根據本發明技術之實施例的例示性處理系統200之示意性橫截面圖。該系統可包括處理腔室205及遠端電漿源(remote plasma source; 「RPS」)單元210。RPS單元210可穩定在具有支撐構件214之平臺212上,該等支撐構件214可在圍繞處理腔室205之一或更多個位置處與處理腔室205耦接。藉由利用額外支撐構件214連同平臺212,RPS單元210之重量可適當地分配以保護部件免受與RPS單元210之重量相關的剪切應力或其他應力。輸送管216可耦接在RPS單元210與處理腔室205之間或與RPS單元210及處理腔室205耦接,用於將一或更多個前驅物輸送至處理腔室205。凸緣適配器218可定位在輸送管216周圍,以便提供額外的穩定性及對RPS單元210的支撐,否則會因支撐重量而損壞輸送管216。凸緣適配器218可接觸平臺212以為RPS單元210提供支撐,另外使得RPS單元210之重量不承擔在輸送管216上。
處理腔室205可包括氣箱220,其提供至處理腔室205之通路。氣箱220可限定至處理腔室205之通路,且在實施例中,該通路可在氣箱220內居中限定或定位。輸送管216可定位或耦接在氣箱220之通路內,從而提供RPS單元210與處理腔室205的內部體積之間的前驅物路徑。凸緣適配器218亦可接觸頂板220以分配RPS單元210的至少一部分重量,以防止或減小輸送管216上之應力。
在實施例中,間隔物222可至少部分地限定處理腔室205之外壁及內壁。氣體分配組件225可定位在處理腔室205內,接近輸送管216,且氣體分配組件225可允許將前驅物或電漿流出物分配至處理腔室205中。泵送內襯230可定位在處理腔室205之處理區域內。泵送內襯230可允許自處理腔室205排放未反應之前驅物或電漿流出物。泵送內襯230可另外允許自處理腔室205移除蝕刻製程中所蝕刻之顆粒,以防止顆粒在後續處理操作期間殘留在基板上。
基座235可被包括在處理腔室205之處理區域中,且可經配置以在蝕刻或其他製程操作期間支撐基板。在各種實施例中,基座235可具有一或更多個夾持機構,包括例如靜電的、真空的或重力的。在實施例中,基座235可旋轉或可平移,且可朝向氣體分配組件225升高或自氣體分配組件225下降。在實施例中,基座235可包括一或更多個升舉銷,用於輔助移送基板進出處理腔室205。基座235可另外包括加熱或冷卻機構,用於在處理操作期間維持基板溫度。
基座235可包括鑲嵌加熱元件(其包括燈絲),或可包括一或更多個管或通道,該一或更多個管或通道經配置以經過可相應地升高或降低溫度之溫控流體。基座235可包括平臺,用於支撐為陶瓷加熱器或包括陶瓷加熱器之基板。在實施例中,陶瓷加熱器可將基板加熱至特定工作溫度,包括自約20℃至超過1000℃。在實施例中,陶瓷加熱器可另外將基板加熱至高於約50℃、高於約100℃、高於約150℃、高於約200℃、高於約250℃、高於約300℃、高於約350℃、高於約400℃、高於約500℃或更高。在實施例中,陶瓷加熱器可另外維持基板溫度低於約1000℃、低於約900℃、低於約800℃、低於約700℃、低於約600℃或低於約500℃。陶瓷加熱器可另外經配置以加熱或維持基板溫度在實施例中在約100℃與約500℃之間,或在實施例中在約300℃與約500℃之間。在實施例中,加熱器經配置以維持基板溫度低於約300℃,在此情形下,可使用替代的金屬加熱元件,而非陶瓷加熱器。舉例而言,可使用經塗佈之鋁加熱器,或在鋁基座或經處理之鋁基座上使用內嵌式或經塗佈之加熱器。
處理腔室205之部件可經配置以在蝕刻或其他處理操作期間耐受操作環境。處理腔室205之部件可為經陽極化或經氧化之材料,包括例如硬陽極化鋁。處理腔室205內之可能由電漿流出物或其他腐蝕性材料接觸的每一部件可經處理或經塗佈以防止腐蝕。在實施例中,亦可利用替代材料以防止來自電漿流出物(包括氟或氯)的腐蝕。舉例而言,在實施例中,處理腔室205內之一或更多個部件可為陶瓷或石英。作為特定實例,氣體分配組件225、間隔物222、泵送內襯230或可由電漿或非電漿前驅物接觸之任何部件中的一或更多個部件可為石英或陶瓷或包括石英或陶瓷。另外,輸送管216可為石英或包括石英,諸如,在輸送管216內包括石英內襯。在實施例中,輸送管可為鋁或硬陽極化鋁,且可特徵在於石英內表面。RPS單元210亦可用石英加襯,以便保護內部部件免受RPS單元210內解離之前驅物(例如,包括氟或氯)所引起的腐蝕。RPS單元210可包括經陽極化之金屬,且RPS單元210腔室腔體可用石英加襯以進一步防止腐蝕。
藉由利用來自RPS單元210之遠端電漿,可進一步保護處理腔室205免受由電漿產生引起之內部腐蝕。在實施例中,處理腔室205可不經配置以產生電漿,且電漿產生可在RPS單元210中之處理腔室205外部執行。在實施例中,可在處理腔室205內執行額外電漿處理,諸如,藉由電容耦合電漿,儘管可使用其他電漿源。舉例而言,氣箱220及氣體分配組件225的一或更多個部件可用作電極,可藉由該等電極產生電容耦合電漿。可使用腔室內之額外或替代電漿部件以藉由減小自電漿產生至與基板相互作用之路徑長度來輔助電漿流出物的重組。
由電漿解離之前驅物將在某一停留時間後重組。舉例而言,在氯基前驅物在RPS單元210內解離之後,前驅物或電漿流出物可流經輸送管216流入處理腔室205中,並接著與基座235上之基板相互作用。取決於自由基流出物之行進路徑的長度,流出物或自由基可重組並至少部分地失去自由基前驅物之反應性。另外,行進路徑愈複雜,諸如,經過各種管或通道,則系統中可能包括之保護愈多,因為與電漿流出物接觸之每一部件可經處理或經塗佈以防止腐蝕。因此,處理腔室205可包括自RPS單元210至處理腔室205中且接著經過排放氣室230之相對筆直的行進路線。另外,一旦在處理腔室205內,前驅物或電漿流出物便可行進經過氣體分配組件225之一或更多個內聯態樣以接觸基板。氣體分配組件225之部件可用以提高朝向基板之流動的均勻性,但另外維持前驅物流動路徑之長度減小,以減少電漿流出物之重組以及在處理腔室205內之停留時間。
第3圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室300之示意性局部橫截面圖。第3圖可包括以上關於第2圖所論述之一或更多個部件,且可繪示關於彼腔室之另外細節。腔室300被理解為包括先前在一些實施例中論述之系統200的任何特徵或態樣。腔室300可用以執行半導體處理操作,包括如先前所述之硬遮罩材料的沉積,以及其他沉積、移除及清潔操作。腔室300可示出半導體處理系統之處理區域的局部視圖,且可能並不包括所有部件,且該等部件被理解為併入腔室300之一些實施例中。
如所述,第3圖可繪示處理腔室300的一部分。腔室300可包括諸多蓋堆疊部件,其可促進經由處理腔室300將材料輸送或分配至處理區域305中,諸如,在此處基板306可定位在(例如)基座310上。腔室蓋板315可延伸跨過蓋堆疊之一或更多個板且可為部件(諸如,遠端電漿源(「RPS」)單元370)提供結構支撐,該等部件可為腔室清潔或其他處理操作提供前驅物或電漿流出物。RPS單元370可穩定在腔室蓋板315上。一些實施例可利用額外支撐構件(未示出),其可在圍繞處理腔室300之一或更多個位置處與處理腔室300耦接以恰當地分配RPS單元370之重量,以保護部件免受與RPS單元370之重量有關的剪切應力或其他應力。限定中心孔隙之輸送管327可在RPS單元370與處理腔室300之間延伸,用於將一或更多種前驅物輸送至處理腔室205。
輸出歧管320可定位在蓋板315上且可限定中心孔隙322,該中心孔隙322可圍繞腔室300或輸出歧管320之中心軸線延伸。處理腔室300亦可包括絕緣體325,其可以電方式或熱方式分離輸出歧管320與其他蓋堆疊部件。絕緣體325亦可限定中心孔隙328,其可與輸出歧管320之中心孔隙322軸向對準。處理腔室300亦可包括氣箱330,絕緣體可定位在該氣箱330上。
氣箱330可特徵在於第一表面331及可與該第一表面相對之第二表面332。中心孔隙333可自第一表面331完全經過氣箱延伸至第二表面332。中心孔隙333可與輸出歧管300之中心孔隙322軸向對準,且可與絕緣體325之中心孔隙328軸向對準。該等孔隙可限定可在其內安置輸送管327之通道。氣箱330亦可限定可經由氣箱330流體地出入之一或更多個通道,且可允許多種前驅物以多種流量剖面被輸送經過蓋堆疊。
舉例而言,氣箱330可限定在氣箱330內延伸且可自第一表面331凹陷之環形通道335。如以下將進一步解釋,可經由入口孔隙(其可定位在氣箱330周圍的任何位置處)流體地出入環形通道335,且環形通道335可為自氣體控制板或歧管輸送之一或更多種前驅物提供耦合。如藉由箭頭所繪示,入口孔隙可延伸經過第一表面331,以將前驅物提供至氣箱330中。在一些實施例中,環形通道335可與氣箱330之中心孔隙333同心。氣箱330亦可限定一或更多個輸出孔隙336。輸出孔隙336可被限定為穿過環形通道335,且可自環形通道335延伸穿過氣箱330之第二表面332。因而,經由氣箱330輸送至環形通道335中之一或更多種前驅物可繞過RPS單元370並經由氣箱330輸送至氣箱330之一或更多個外部區域。
氣箱330可包括額外特徵。舉例而言,氣箱330可限定冷卻通道357,該冷卻通道357可允許冷卻流體圍繞氣箱330流動,且可允許額外溫度控制。如所繪示,冷卻通道357可被限定在氣箱330之第一表面331中,且蓋可圍繞冷卻通道延伸以形成氣密密封件。冷卻通道357可圍繞中心孔隙333延伸,且亦可與中心孔隙333同心。如所繪示,環形通道335可形成或限定在氣箱330內,在冷卻通道與氣箱330的第二表面之間。在一些實施例中,環形通道335可與冷卻通道357垂直對準,且可在氣箱330之深度內自冷卻通道357偏移。為了形成環形通道335,在一些實施例中,氣箱330可包括一或更多個堆疊板。該等板可接合、焊接或以其他方式耦接在一起以形成完整結構。
舉例而言,氣箱330可包括至少一個板,且可取決於所形成之特徵而包括兩個、三個、四個或更多個板。如所繪示,氣箱330可包括兩個或三個板,其可允許形成多個路徑以進一步朝向環形通道335分配前驅物。舉例而言,藉由單點輸送,可藉由調變通道內相對於出口孔隙之導通率來實現均勻性。然而,藉由利用限定在氣箱330內之一或更多個導通路徑,可將前驅物輸送至環形通道335內之多個位置,此可增大經由氣箱330輸送之均勻性,且可允許更大直徑之出口孔隙,而不會犧牲輸送均勻性。
在一些實施例中,半導體處理腔室300亦可包括額外部件,諸如,阻隔板350及面板355。阻隔板350可限定諸多孔隙,該等孔隙可用作扼流器以增大徑向擴散從而提高輸送之均勻性。阻隔板350可為經過蓋堆疊之第一位置,輸送至氣箱330之中心孔隙333的前驅物及輸送至氣箱330之環形通道335的前驅物可在該第一位置處混雜。如所繪示,可在氣箱330與阻隔板350之間形成或限定容積352。可自中心孔隙333及複數個出口孔隙336流體地出入容積352。被輸送至該區域中之前驅物可接著在繼續經過蓋堆疊之前至少部分地混合或重疊。藉由在接觸基板表面之前允許一定量的混合,可提供一定量的重疊,此可在基板處產生更平滑的過渡,且可限制在薄膜或基板表面上形成界面。面板355可接著將前驅物輸送至處理區域,該處理區域可至少部分地由面板355自上方限定。
輸送管327可延伸經過中心孔隙322、中心孔隙328及中心孔隙333中之每一者,以使得輸送管327之頂部372可與RPS單元370耦接且輸送管327之底部374延伸經過氣箱330之第二表面332。第4圖繪示輸送管327之示意性局部橫截面圖。在許多實施例中,輸送管327可特徵在於大體圓柱形之側壁,儘管將瞭解,其他形狀的側壁係可能的。輸送管327之頂部372限定流體內腔,該流體內腔可接收來自RPS單元370之前驅物或電漿流出物並將前驅物或電漿流出物輸送至腔室300用於腔室清潔及/或其他處理操作。輸送管327之頂部372可自大的開口漸縮至限定輸送管327的主體之較小直徑。RPS單元370亦可用以在沉積操作期間沿輸送管327形成淨化氣體之正壓流以幫助消除RPS回流。舉例而言,淨化氣體(諸如,氬氣、氦氣、氫氣及其類似者)可自RPS向下流經輸送管327。淨化氣體可以各種速率自RPS單元370流動,該等速率可基於經過輸送管327之沉積氣體的流動速率。舉例而言,淨化氣體可以大於或約為100標準立方公分每分鐘(sccm)、大於或約為200 sccm、大於或約為300 sccm、大於或約為400 sccm、大於或約為500 sccm、大於或約為600 sccm、大於或約為700 sccm、大於或約為800 sccm、大於或約為900 sccm、大於或約為1公升每分鐘、大於或約為2公升每分鐘或更大之速率自RPS單元370流動,儘管可基於特定處理應用中所使用之沉積氣體的流動速率而使用更高或更低之流動速率。可基於特定沉積應用所需要之流動速率及/或流體速度來確定孔隙375之大小。舉例而言,孔隙375可具有大於或約為0.010吋、大於或約為0.020吋、大於或約為0.030吋、大於或約為0.040吋、大於或約為0.050吋或更大之直徑,以便以期望的流動速率及/或速度輸送沉積氣體。
輸送管327之側壁的上部區域可限定諸多徑向佈置之孔隙375。此些孔隙375中之每一者可與輸出歧管320之出口對準,輸出歧管320可將沉積氣體供應至輸送管327之內部體積。舉例而言,沉積氣體可以至少或約為1公升每分鐘、至少或約為2公升每分鐘、至少或約為3公升每分鐘或更大之流動速率流經孔隙375,儘管可使用更高或更低之流動速率以符合特定處理應用之需要。孔隙375可按規則或不規則間隔圍繞輸送管327之周邊佈置。舉例而言,可佈置四個孔隙375,其中圍繞輸送管327之周邊每90度定位一個孔隙375。然而,將瞭解,可以任何佈置提供任何數目個孔隙375。在一些實施例中,孔隙375可沿輸送管327之長度佈置成多個列。僅作為一個實例,孔隙375可佈置成兩個列,該兩個列藉由垂直距離彼此間隔開。舉例而言,四個孔隙375之兩個列可被輸送管327限定,其中該等列藉由垂直距離彼此間隔開。
孔隙375中之一些或全部可以與輸送管327之徑向線對準的角度延伸經過輸送管327之側壁,而在一些實施例中,孔隙375中之一些或全部可傾斜偏離輸送管327之中心軸線。舉例而言,孔隙375之頂列可徑向地對準,而孔隙375之底列可傾斜偏離輸送管327之中心軸線。在一些實施例中,孔隙375可傾斜偏離中心軸線達約1度與10度之間、約2度與9度之間、約3度與8度之間、約4度與7度之間、約5度與6度之間,等。在其中孔隙375佈置成多個列之一些實施例中,在該等列中之一或更多者中的孔隙375可具有相對於輸送管327之中心軸線的角位置,該等角位置偏離至少一個其他列中之孔隙375的角位置。舉例而言,孔隙375可佈置成四個孔隙375之頂列及四個孔隙375之底列。每一列中之四個孔隙375可以90度之間隔安置,其中頂列及底列彼此偏離45度,以使得輸送管327之周邊每45度包括一個孔隙。在一些實施例中,孔隙375之多個列中的孔隙375可在類似角位置處彼此垂直對準。
如上所述,清潔的惰性淨化氣體(諸如,氬氣、氦氣或氫氣)可在孔隙375上方之位置處自RPS單元370沿輸送管327流動。淨化氣體自RPS單元370之此種流動形成向下的正壓流體流動,其防止了RPS回流且消除了回流可能導致RPS單元370中之任何微粒被吹入處理腔室300中及正處理之基板上的可能性。
第5圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室500之示意性局部橫截面圖。第5圖可包括以上關於第2圖及第3圖所論述之一或更多個部件,且可繪示關於彼腔室之另外細節。腔室500被理解為包括先前所論述之系統200及/或腔室300的任何特徵或態樣。腔室500可示出半導體處理系統之處理區域的局部視圖,且可能並不包括所有部件,且該等部件被理解為併入腔室500之一些實施例中。腔室500可包括處理區域505(諸如,在此處基板506可定位在基座510上)、RPS單元570、限定中心孔隙522之輸出歧管520、限定中心孔隙528之絕緣體525,及限定中心孔隙533之氣箱530。在一些實施例中,半導體處理腔室500亦可包括額外部件,諸如,阻隔板550及面板555。
輸送管527可延伸經過中心孔隙522、中心孔隙528及中心孔隙533中之每一者,以使得輸送管527之頂部572可與RPS單元570耦接且輸送管527之底部574延伸經過氣箱530。輸送管527提供自RPS單元570至處理腔室500之流體路徑,從而使RPS單元570能夠將前驅物及/或電漿流出物輸送至腔室300用於腔室清潔及/或其他處理操作。第6圖為輸送管527之示意性局部橫截面圖。在許多實施例中,輸送管527可特徵在於大體圓柱形之側壁,儘管將瞭解,其他形狀的側壁係可能的。輸送管527之頂部572可限定流體內腔,該流體內腔可接收來自RPS單元570之前驅物或電漿流出物並將前驅物或電漿流出物輸送至腔室500用於腔室清潔或其他處理操作。輸送管527之頂部572可自大的開口漸縮至限定輸送管527的主體之較小直徑。輸送管527之側壁的上部區域可限定徑向佈置之孔隙的諸多集合。舉例而言,上部孔隙575之集合及下部孔隙577之集合可由輸送管527之側壁限定。
下部孔隙577與輸出歧管520之出口對準,且可將沉積氣體自輸出歧管520供應至輸送管527之內部體積。舉例而言,沉積氣體可以至少1公升每分鐘、至少2公升每分鐘、至少3公升每分鐘或更大之流動速率流經下部孔隙577,儘管可使用更高或更低之流動速率以符合特定處理應用之需要。下部孔隙577可按規則或不規則間隔圍繞輸送管527之周邊佈置。舉例而言,可佈置大於或約為兩個、大於或約為三個、大於或約為四個或更多個下部孔隙577,其中圍繞輸送管527之周邊每90度定位一個下部孔隙577。然而,將瞭解,可以任何佈置提供任何數目個下部孔隙577。在一些實施例中,下部孔隙577可沿輸送管527之長度佈置成多個列。僅作為一個實例,下部孔隙575可佈置成兩個列,該兩個列藉由垂直距離彼此間隔開。
上部孔隙575可定位在下部孔隙577上方,且可與輸出歧管520之出口對準。上部孔隙575可提供用於將淨化氣體(諸如,氬氣、氦氣、氫氣及其類似者)供應至輸送管527之內部體積的流體路徑。舉例而言,淨化氣體可以大於或約為100 sccm、大於或約為200 sccm、大於或約為300 sccm、大於或約為400 sccm、大於或約為500 sccm、大於或約為600 sccm、大於或約為700 sccm、大於或約為800 sccm、大於或約為900 sccm、大於或約為1公升每分鐘、大於或約為2公升每分鐘或更大之速率流經上部孔隙577,儘管可基於特定處理應用中所使用之沉積氣體的流動速率而使用更高或更低之流動速率。藉由使清潔的惰性淨化氣體在下部孔隙577上方之位置處流經上部孔隙575,淨化氣體的流動形成了防止RPS回流之正壓流體阻障物。
上部孔隙575可按規則或不規則間隔圍繞輸送管527之周邊佈置。舉例而言,可佈置四個上部孔隙575,其中圍繞輸送管527之周邊每90度定位一個上部孔隙575。然而,將瞭解,可以任何佈置提供任何數目個上部孔隙575。在一些實施例中,上部孔隙575可沿輸送管527之長度佈置成多個列。僅作為一個實例,上部孔隙575可佈置成兩個列,該兩個列藉由垂直距離彼此間隔開。
可基於特定沉積應用所需要之流動速率及/或流體速度來確定上部孔隙575及下部孔隙577之大小。舉例而言,上部孔隙575及下部孔隙577可具有大於或約為0.010吋、大於或約為0.020吋、大於或約為0.030吋、大於或約為0.040吋、大於或約為0.050吋或更大之直徑,以便以期望的流動速率及/或速度輸送沉積氣體。在一些實施例中,所有上部孔隙575及下部孔隙577可為相同大小,而在其他實施例中,上部孔隙575及/或下部孔隙577中之一些或全部可具有不同大小。舉例而言,上部孔隙575可具有第一直徑而下部孔隙577可具有第二直徑,第二直徑小於或大於第一直徑。在其中上部孔隙575及/或下部孔隙577佈置成多個列之一些實施例中,每一列中之孔隙可具有不同大小。僅作為一個實例,上部孔隙575之頂列可具有與底列中之上部孔隙575不同的直徑。
在一些實施例中,上部孔隙575及/或下部孔隙577中之一些或全部可以與輸送管527之徑向線對準的角度延伸經過輸送管527之側壁,而在一些實施例中,上部孔隙575及/或下部孔隙577中之一些或全部可傾斜偏離輸送管527之中心軸線。舉例而言,上部孔隙575及/或下部孔隙577之頂列可徑向地對準,而上部孔隙575及/或下部孔隙577之底列可傾斜偏離輸送管527之中心軸線。藉由使上部孔隙575及/或下部孔隙577中之一些或全部傾斜偏離中心軸線,可在輸送管527內形成旋轉流體流,其可有助於混合淨化氣體及沉積氣體。在一些實施例中,上部孔隙575及/或下部孔隙577可傾斜偏離中心軸線達約1度與10度之間、約2度與9度之間、約3度與8度之間、約4度與7度之間、約5度與6度之間,等。上部孔隙575中之一些或全部可與下部孔隙577中之一些或全部垂直對準,而在一些實施例中,上部孔隙575中之一些或全部可有角度地偏離下部孔隙577中之一些或全部。在其中上部孔隙575及/或下部孔隙577佈置成多個列之一些實施例中,在一或更多個列中之上部孔隙575及/或下部孔隙577可具有相對於輸送管527之中心軸線的角位置,該等角位置偏離至少一個其他列中之孔隙的角位置。舉例而言,如所繪示,上部孔隙575及下部孔隙577之每一列中的孔隙可彼此有角度地偏離,以使得無孔隙共享角位置。然而,上部孔隙575及/或下部孔隙577之一些列中的上部孔隙575及/或下部孔隙577可具有與其他列中之上部孔隙575及/或下部孔隙577類似的角位置(亦即,可垂直對準)。
第7A圖至第7B圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性輸送管之示意性橫截面。第7A圖繪示可包括與本文所述之輸送管327及527類似的特徵之輸送管700。輸送管700可特徵在於至少一個側壁702,其限定自RPS單元延伸至半導體處理系統的處理腔室之流體內腔704。通常,側壁702可具有大體圓形之橫截面,使得輸送管700為大體圓柱形的,然而,其他橫截面形狀係可能的。側壁702可限定諸多孔隙706,其延伸經過側壁702之厚度以形成至流體內腔704之流體路徑。孔隙706可沿輸送管700之徑向線延伸經過側壁702。舉例而言,可以彼此90度之間隔設置四個孔隙706,然而,在一些實施例中可利用其他數目及角度間隔,包括不規則間隔。第7B圖示出另一輸送管710。輸送管710可類似於輸送管700且可包括與本文所述之輸送管327及527類似的特徵。輸送管710可特徵在於至少一個側壁712,其限定自RPS單元延伸至半導體處理系統的處理腔室之流體內腔714。側壁712可限定諸多孔隙716,其可以偏離輸送管710之中心軸線的角度延伸經過側壁712。在一些實施例中,孔隙716可傾斜偏離中心軸線達約1度與10度之間、約2度與9度之間、約3度與8度之間、約4度與7度之間、約5度與6度之間,等。通常,可將諸如此處所示之孔隙716的佈置用在孔隙之下部列中,諸如,結合第3圖至第6圖所述之孔隙的下部列。雖然第7A圖及第7B圖示出具有四個孔隙之輸送管,但將瞭解,可在一些實施例中使用任何數目個孔隙。該等孔隙可以規則間隔(諸如,每90度)佈置,或可以不規則間隔佈置。另外,將瞭解,第7A圖及第7B圖中之孔隙可表示在單個列中之彼些孔隙,且孔隙之多個列可設置在如本文所述之單個輸送管中。在一些實施例中,可在輸送管之一個列(諸如,頂列)中使用諸如孔隙706的孔隙佈置,而可在另一列(諸如,孔隙之底列)中使用類似於孔隙716的孔隙佈置。
第8圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室800之示意性局部橫截面圖。第8圖可包括以上關於第2圖及第3圖所論述之一或更多個部件,且可繪示關於彼腔室之另外細節。腔室800被理解為包括先前在一些實施例中所論述之系統200及/或腔室300的任何特徵或態樣。腔室800可示出半導體處理系統之處理區域的局部視圖,且可能並不包括所有部件,且該等部件被理解為併入腔室800之一些實施例中。腔室800可包括處理區域805,諸如,在此處基板806可定位在基座810上。腔室800可包括RPS單元870及可限定中心孔隙833之氣箱830。在一些實施例中,半導體處理腔室800亦可包括額外部件,諸如,阻隔板850及面板855。
輸送管827可延伸經過中心孔隙833以使得輸送管827之頂部872可與RPS單元870耦接且輸送管827之底部874可延伸經過氣箱830。惰性氣體氣室880可安置成圍繞輸送管827的至少一部分,且可經由限定在輸送管827的側壁中之諸多孔隙875與輸送管827之內部體積流體地耦接。舉例而言,諸多內腔882可在淨化氣體氣室880與輸送管827之間延伸以提供自淨化氣體氣室880至孔隙875之流體路徑。此使得惰性氣體氣室880能夠在諸多徑向位置處將惰性氣體(諸如,氬氣、氦氣、氫氣及其類似者)輸送至輸送管827之內部體積,以在輸送管827之內部體積內產生氣體渦流。該渦流可朝向氣箱830向下吸取輸送管827內之流體,且可防止任何電漿、前驅物或沉積氣體回流至RPS單元870中。淨化氣體可以大於或約為100 sccm、大於或約為200 sccm、大於或約為300 sccm、大於或約為400 sccm、大於或約為500 sccm、大於或約為600 sccm、大於或約為700 sccm、大於或約為800 sccm、大於或約為900 sccm、大於或約為1公升每分鐘或更大之速率流經孔隙875,其中可使用更高的流動速率來對抗更高水平的回流氣體。在許多實施例中,孔隙875可定位在輸送管827之上部區域中,接近於RPS單元870,以產生充當接近於RPS單元870之流體阻障物的渦流。可確定輸送管827之大小及形狀以維持至少5托、通常至少10托且通常至少20托或更高的點火後壓力。舉例而言,在特定實施例中,輸送管827可具有大體圓柱形之側壁,其具有至少或約為1.0吋、至少或約為1.1吋、至少或約為1.2吋、至少或約為1.3吋、至少或約為1.4吋、至少或約為1.5吋或更大的直徑,儘管將瞭解在各種實施例中,其他大小及/或形狀之輸送管827係可能的。孔隙875可具有大於或約為0.050吋、大於或約為0.100吋、大於或約為0.150吋、大於或約為0.200吋、大於或約為0.250吋、大於或約為0.300吋、大於或約為0.350吋、大於或約為0.400吋、大於或約為0.450吋、大於或約為0.500吋或更大的直徑,該等較小孔隙875在輸送管827內產生較高的壓降。
在一些實施例中,孔隙875中之一些或全部可朝向氣箱830向下傾斜。具有向下角度之孔隙875可在經由孔隙875引入氣體時在遠離RPS單元870之方向上增大輸送管827之內部體積內的正壓力。孔隙875可相對於水平向下傾斜達約1度與10度之間、約2度與9度之間、約3度與8度之間、約4度與7度之間、約5度與6度之間等,其中愈大程度的向下斜度可產生愈強的渦流。
孔隙875可按規則或不規則間隔圍繞輸送管827之周邊佈置。在一些實施例中,孔隙875中之一些或全部可以與輸送管827之徑向線對準的角度延伸經過輸送管827之側壁,而在一些實施例中,孔隙875中之一些或全部可沿輸送管827之水平軸線傾斜偏離輸送管827之中心軸線。第9圖示出輸送管827及惰性氣體氣室880之示意性橫截面。孔隙875可經由內腔882與淨化氣體氣室880耦接。如上所述,內腔882可在淨化氣體氣室880與輸送管827之間延伸以提供自淨化氣體氣室880至孔隙875之流體路徑。孔隙875可傾斜偏離中心軸線達約1度與10度之間、約2度與9度之間、約3度與8度之間、約4度與7度之間、約5度與6度之間,等。雖然示出14個孔隙875,但將瞭解,可設置任何數目個孔隙875。
在一些實施例中,可使用單個RPS單元將前驅物或電漿流出物輸送至多個半導體處理腔室。第10圖示出繪示此種佈置之簡化示意圖,其中RPS單元1070可與兩個輸送管1027a、1027b耦接。每一輸送管1027a、1027b可類似於輸送管827,且可將前驅物或電漿流出物輸送至相應的處理腔室1000a、1000b。每一處理腔室1000a、1000b可類似於本文所述之處理腔室300及/或800。惰性氣體氣室1080a、1080b可類似於惰性氣體氣室880,且可定位成圍繞每一相應輸送管1027a、1027b。每一惰性氣體氣室1080a、1080b可向相應輸送管1027a、1027b供應惰性氣體流,如以上關於第8圖及第9圖所描述。藉由為每一輸送管/處理腔室對提供專用惰性氣體氣室,RPS單元1070不僅與回流隔離而且可與每一處理腔室1000之氣體隔離,此使得RPS單元1070能夠避免不同處理腔室1000之間的串擾。
第11圖根據本發明技術之實施例繪示蝕刻基板之方法1100。方法1100可包括在操作1110處,使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中。在操作1120處,可使淨化氣體在圍繞輸送管徑向佈置之複數個流體埠處流至輸送管之內部體積中,以防止沉積氣體回流至定位於輸送管的頂端處之遠端電漿系統(RPS)中。在操作1030處,沉積氣體可流至與輸送管的底端耦接之面板中。
使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中可包括使沉積氣體自歧管經由複數個孔隙流至輸送管之內部體積中,該複數個孔隙圍繞輸送管徑向佈置且安置在複數個流體埠下方。在一些實施例中,使沉積氣體自沉積氣源流至輸送管之內部體積中可包括使沉積氣體自RPS流至輸送管之內部體積中。複數個流體埠中之至少一些可傾斜偏離輸送管之中心軸線。複數個流體埠中之至少一些可朝向面板向下傾斜。將淨化氣體引入輸送管之內部體積中可包括使淨化氣體自淨化氣體氣室經由流體埠流至輸送管之內部體積中。
藉由使淨化氣體在沉積氣流的至少一部分上方之位置處流至輸送管中,該等方法可防止來自腔室之任何氣體回流至RPS中。此有助於防止對RPS單元之內表面的改變,以便消除RPS撞擊故障並將更佳均勻性之沉積氣體輸送在晶圓上。
在先前描述中,出於解釋目的,已闡述了許多細節以便提供對本發明技術之各種實施例的理解。然而,熟習此項技術者將顯而易見,可在無此些細節中之一些或具有額外細節的情況下實踐某些實施例。
已揭示了若干實施例,熟習此項技術者將認識到,可在不脫離實施例之精神的情況下,使用各種修改、替代構造及等效物。另外,未描述諸多熟知製程及元件,以便避免不必要地混淆本發明技術。因此,不應將以上描述視為限制本發明技術之範疇。
在提供值範圍的情況下,應理解,除非上下文另外明確指出,否則亦特定揭示了彼範圍的上限與下限之間的每一中介值(至下限單位的最小分數)。任何規定值或規定範圍內未規定之中介值與彼規定範圍內的任何其他規定的或中介值之間的任何更窄範圍皆被包括在內。彼些較小範圍之上限及下限可獨立地被包括在該範圍內或被排除在該範圍外,且受限於規定範圍中之任何特定排除的極限,其中在較小範圍內包括任一極限、皆不包括極限或包括兩個極限亦被包括在本技術內。在規定範圍包括一個或兩個極限的情況下,亦包括排除了彼些被包括極限中之任一者或兩者的範圍。
如本文中及附加申請專利範圍中所使用,除非上下文另外明確指出,否則單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括複數引用。因此,例如,對「一孔隙」之引用包括複數個此種孔隙,且對「該板」之引用包括代表一或更多個板及熟習此項技術者所已知之其等效物,等等。
又,當在本說明書及以下申請專利範圍中使用時,詞語「包括(comprise(s))」、「包括(comprising)」、「含有(contain(s))」、「含有(containing)」、「包括(include(s))」及「包括(including)」旨在指定所述特徵、整數、部件或操作的存在,但其並不排除一或更多個其他特徵、整數、部件、操作、動作或群組的存在或添加。
100:處理系統
102:前開式晶圓傳送盒
104:機械臂
106:低壓保持區域
108a:基板處理腔室
108b:基板處理腔室
108c:基板處理腔室
108d:基板處理腔室
108e:基板處理腔室
108f:基板處理腔室
109a:縱列部分
109b:縱列部分
109c:縱列部分
110:第二機械臂
200:處理系統
205:處理腔室
210:遠端電漿源(「RPS」)單元
212:平臺
214:支撐構件
216:輸送管
218:凸緣適配器
220:氣箱
222:間隔物
225:氣體分配組件
230:泵送內襯
235:基座
300:半導體處理腔室
305:處理區域
306:基板
310:基座
315:腔室蓋板
320:輸出歧管
322:中心孔隙
325:絕緣體
327:輸送管
328:中心孔隙
330:氣箱
331:第一表面
332:第二表面
333:中心孔隙
335:環形通道
336:輸出孔隙
350:阻隔板
352:容積
355:面板
357:冷卻通道
370:遠端電漿源(「RPS」)單元
372:頂部
374:底部
375:孔隙
500:半導體處理腔室
505:處理區域
506:基板
510:基座
520:輸出歧管
522:中心孔隙
525:絕緣體
527:輸送管
528:中心孔隙
530:氣箱
533:中心孔隙
550:阻隔板
555:面板
570:RPS單元
572:頂部
574:底部
575:上部孔隙
577:下部孔隙
700:輸送管
702:側壁
704:流體內腔
706:孔隙
710:輸送管
712:側壁
714:流體內腔
716:孔隙
800:半導體處理腔室
805:處理區域
806:基板
810:基座
827:輸送管
830:氣箱
833:中心孔隙
850:阻隔板
855:面板
870:RPS單元
872:頂部
874:底部
875:孔隙
880:惰性氣體氣室
882:內腔
1000a:處理腔室
1000b:處理腔室
1027a:輸送管
1027b:輸送管
1070:RPS單元
1080a:惰性氣體氣室
1080b:惰性氣體氣室
1100:方法
1110:操作
1120:操作
1130:操作
可藉由本說明書之其餘部分及圖式實現對所揭示技術之本質及優勢的進一步理解。
第1圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性處理系統之俯視平面圖。
第2圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性處理系統之示意性橫截面圖。
第3圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室之示意性局部橫截面圖。
第4圖示出根據本發明技術之一些實施例的輸送管之示意性局部橫截面圖。
第5圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室之示意性橫截面圖。
第6圖示出根據本發明技術之一些實施例的輸送管之示意性局部橫截面圖。
第7A圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性輸送管之示意性橫截面圖。
第7B圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性輸送管之示意性橫截面圖。
第8圖示出根據本發明技術之一些實施例的例示性半導體處理腔室之示意性局部橫截面圖。
第9圖示出根據本發明技術之一些實施例的輸送管之示意性橫截面。
第10圖示出根據本發明技術之實施例的雙腔室半導體處理系統之示意性橫截面圖。
第11圖為根據本發明技術之一些實施例之蝕刻基板的例示性方法之流程圖。
包括諸圖中之若干者作為示意圖。應理解,諸圖係出於說明性目的,且除非明確說明係按比例繪製的,否則不應被視為按比例繪製。另外,作為示意圖,提供諸圖以幫助理解,且與現實表示相比較而言可能並不包括所有態樣或資訊,且可出於說明目的而包括誇大的材料。
在附加諸圖中,類似部件及/或特徵可具有相同的元件符號。另外,相同類型之各種部件可藉由在元件符號後跟一個字母來區分,該字母區分類似的部件。若說明書中僅使用第一元件符號,則該描述適用於具有相同的第一元件符號之類似部件中的任一者,而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
300:半導體處理腔室
305:處理區域
306:基板
310:基座
315:腔室蓋板
320:輸出歧管
322:中心孔隙
325:絕緣體
327:輸送管
328:中心孔隙
330:氣箱
331:第一表面
332:第二表面
333:中心孔隙
335:環形通道
336:輸出孔隙
350:阻隔板
352:容積
355:面板
357:冷卻通道
370:遠端電漿源(「RPS」)單元
372:頂部
374:底部
Claims (23)
- 一種半導體處理系統,包括: 一遠端電漿源(RPS); 一面板; 一輸出歧管,定位在該RPS與該面板之間,其中該輸出歧管特徵在於與一淨化氣源流體耦接之複數個淨化出口及與一沉積氣源流體耦接之複數個沉積出口; 一輸送管,在該RPS與該面板之間延伸且流體耦接該RPS及該面板,其中: 該輸送管特徵在於一大體圓柱形之側壁,其限定呈一徑向圖案佈置之上部複數個孔隙; 該上部複數個孔隙中之每一者與該複數個淨化出口中之至少一者流體耦接; 該大體圓柱形之側壁限定下部複數個孔隙,其呈一徑向圖案佈置且在該上部複數個孔隙下方;以及 該下部複數個孔隙中之每一者與該複數個沉積出口中之至少一者流體耦接。
- 如請求項1所述之半導體處理系統,其中: 該上部複數個孔隙佈置成一上部列及一下部列;以及 該下部列中之孔隙傾斜偏離該輸送管之一中心軸線。
- 如請求項2所述之半導體處理系統,其中: 該下部列中之該等孔隙傾斜偏離該中心軸線達約1°與10°之間的一角度。
- 如請求項2所述之半導體處理系統,其中: 該上部列中之該等孔隙的角位置偏離該下部列中之該等孔隙的角位置。
- 如請求項1所述之半導體處理系統,其中: 該下部複數個孔隙佈置成一上部列及一下部列。
- 如請求項1所述之半導體處理系統,其中: 該上部複數個孔隙以規則間隔圍繞該輸送管之一圓周佈置。
- 如請求項1所述之半導體處理系統,其中: 該上部複數個孔隙偏離該下部複數個孔隙。
- 一種半導體處理系統,包括: 一遠端電漿源(RPS); 一面板; 一淨化氣體氣室; 一輸送管,在該RPS與該面板之間延伸且流體耦接該RPS及該面板,其中: 該輸送管特徵在於一中心軸線及一大體圓柱形之側壁; 該大體圓柱形之側壁限定複數個孔隙,其呈一徑向圖案圍繞該中心軸線佈置; 該複數個孔隙中之每一者與該淨化氣體氣室流體耦接;以及 該複數個孔隙中之每一者傾斜偏離該中心軸線。
- 如請求項8所述之半導體處理系統,其中: 該複數個孔隙以規則間隔圍繞該輸送管之一圓周佈置。
- 如請求項8所述之半導體處理系統,其中: 該複數個孔隙中之至少一些朝向該面板向下傾斜。
- 如請求項8所述之半導體處理系統,其中: 該淨化氣體氣室特徵在於一環形主體,其圍繞該輸送管之一外部周邊延伸。
- 如請求項8所述之半導體處理系統,其中: 該複數個孔隙中之每一者形成自該淨化氣體氣室延伸至該輸送管之一內表面的一內腔。
- 如請求項8所述之半導體處理系統,其中: 該面板為一第一面板,該系統進一步包括一第二面板; 該淨化氣體氣室為一第一淨化氣體氣室,該系統進一步包括一第二淨化氣體氣室; 該輸送管為一第一輸送管,該系統進一步包括一第二輸送管; 該第二輸送管在該RPS與該第二噴頭之間延伸且流體耦接該RPS及該第二噴頭,其中: 該第二輸送管特徵在於一第二中心軸線及一大體圓柱形之側壁; 該大體圓柱形之側壁限定第二複數個孔隙,其呈一徑向圖案圍繞該第二中心軸線佈置; 該第二複數個孔隙中之每一者與該第二淨化氣體氣室流體耦接;以及 該第二複數個孔隙中之每一者傾斜偏離該第二中心軸線。
- 如請求項13所述之半導體處理系統,其中: 該第二複數個孔隙朝向該第二面板向下傾斜。
- 一種處理一基板之方法,包括以下步驟: 使一沉積氣體自一沉積氣源流至一輸送管之一內部體積中; 使一淨化氣體在圍繞該輸送管徑向佈置之複數個流體埠處流至該輸送管之該內部體積中,以防止該沉積氣體回流至定位於該輸送管的一頂端處之一遠端電漿系統(RPS)中;以及 使該沉積氣體流至與該輸送管的一底端耦接之一面板中。
- 如請求項15所述之處理一基板之方法,其中: 使該沉積氣體自該沉積氣源流至該輸送管之該內部體積中之步驟包括以下步驟:使該沉積氣體自一歧管經由複數個孔隙流至該輸送管之該內部體積中,該複數個孔隙圍繞該輸送管徑向佈置且安置在該複數個流體埠下方。
- 如請求項15所述之處理一基板之方法,其中: 使該沉積氣體自該沉積氣源流至該輸送管之該內部體積中之步驟包括以下步驟:使該沉積氣體自該RPS流至該輸送管之該內部體積中。
- 如請求項15所述之處理一基板之方法,其中: 該複數個流體埠中之至少一些傾斜偏離該輸送管之一中心軸線。
- 如請求項15所述之處理一基板之方法,其中: 該複數個流體埠中之至少一些朝向該面板向下傾斜。
- 如請求項15所述之處理一基板之方法,其中: 將該淨化氣體引入該輸送管之該內部體積中之步驟包括以下步驟:使該淨化氣體自一淨化氣體氣室經由該等流體埠流至該輸送管之該內部體積中。
- 一種半導體處理系統,包括: 一遠端電漿源(RPS); 一面板; 一輸出歧管,定位在該RPS與該面板之間,其中該輸出歧管特徵在於與一沉積氣源流體耦接之複數個沉積出口; 一輸送管,在該RPS與該面板之間延伸且流體耦接該RPS及該面板,其中: 該輸送管特徵在於一中心軸線及一大體圓柱形之側壁; 該大體圓柱形之側壁限定複數個孔隙,其呈一徑向圖案圍繞該中心軸線佈置; 該複數個孔隙中之每一者與該複數個沉積出口中之至少一者流體耦接; 該輸送管包括定位在該複數個孔隙上方之一淨化入口;以及 該淨化入口與一淨化氣源流體耦接。
- 如請求項21所述之半導體處理系統,其中: 該淨化入口係由該輸送管之一最頂部開口形成;以及 淨化氣體經由該RPS流至該輸送管中。
- 如請求項21所述之半導體處理系統,其中: 該淨化入口包括由該大體圓柱形之側壁限定的上部複數個徑向佈置之開口。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/071,618 US11862475B2 (en) | 2020-10-15 | 2020-10-15 | Gas mixer to enable RPS purging |
US17/071,618 | 2020-10-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202230443A true TW202230443A (zh) | 2022-08-01 |
TWI840708B TWI840708B (zh) | 2024-05-01 |
Family
ID=81185449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW110138096A TWI840708B (zh) | 2020-10-15 | 2021-10-14 | 用於rps淨化的半導體處理系統 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11862475B2 (zh) |
JP (1) | JP2023546409A (zh) |
KR (1) | KR20230085927A (zh) |
CN (1) | CN116964710A (zh) |
TW (1) | TWI840708B (zh) |
WO (1) | WO2022081714A1 (zh) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100578402B1 (ko) | 2004-01-06 | 2006-05-11 | 삼성전자주식회사 | 화학기상증착장비 |
WO2007084493A2 (en) * | 2006-01-19 | 2007-07-26 | Asm America, Inc. | High temperature ald inlet manifold |
WO2013130191A1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-06 | Applied Materials, Inc. | Abatement and strip process chamber in a load lock configuration |
US10407771B2 (en) | 2014-10-06 | 2019-09-10 | Applied Materials, Inc. | Atomic layer deposition chamber with thermal lid |
US9951421B2 (en) | 2014-12-10 | 2018-04-24 | Lam Research Corporation | Inlet for effective mixing and purging |
US10504754B2 (en) * | 2016-05-19 | 2019-12-10 | Applied Materials, Inc. | Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection |
WO2018209200A2 (en) | 2017-05-12 | 2018-11-15 | Applied Materials, Inc. | Deposition of metal silicide layers on substrates and chamber components |
US11286562B2 (en) | 2018-06-08 | 2022-03-29 | Asm Ip Holding B.V. | Gas-phase chemical reactor and method of using same |
CN112105759B (zh) | 2018-07-31 | 2023-11-24 | 应用材料公司 | 用于cvd腔室的气体箱 |
US11982359B2 (en) * | 2019-07-31 | 2024-05-14 | Applied Materials, Inc. | Isolation valve |
-
2020
- 2020-10-15 US US17/071,618 patent/US11862475B2/en active Active
-
2021
- 2021-10-13 JP JP2023523129A patent/JP2023546409A/ja active Pending
- 2021-10-13 WO PCT/US2021/054792 patent/WO2022081714A1/en active Application Filing
- 2021-10-13 KR KR1020237016184A patent/KR20230085927A/ko unknown
- 2021-10-13 CN CN202180079522.3A patent/CN116964710A/zh active Pending
- 2021-10-14 TW TW110138096A patent/TWI840708B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116964710A (zh) | 2023-10-27 |
US11862475B2 (en) | 2024-01-02 |
TWI840708B (zh) | 2024-05-01 |
JP2023546409A (ja) | 2023-11-02 |
US20220122851A1 (en) | 2022-04-21 |
KR20230085927A (ko) | 2023-06-14 |
WO2022081714A1 (en) | 2022-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI847181B (zh) | 用於改良式半導體蝕刻及部件保護之系統與方法 | |
TWI781932B (zh) | 用於改良式半導體蝕刻及部件保護之系統與方法 | |
TWI757487B (zh) | 多區半導體基板材支撐件 | |
US10312076B2 (en) | Application of bottom purge to increase clean efficiency | |
US10600624B2 (en) | System and method for substrate processing chambers | |
US20230402261A1 (en) | Uniform in situ cleaning and deposition | |
TWI840708B (zh) | 用於rps淨化的半導體處理系統 | |
US20180258531A1 (en) | Diffuser design for flowable cvd | |
US20220328293A1 (en) | Isolator for processing chambers | |
JP2023533858A (ja) | マルチステージポンピングライナ | |
TW202124771A (zh) | 用於氣體輸送調節的腔室部件 | |
US20220108872A1 (en) | Bevel backside deposition elimination | |
TWI810553B (zh) | 具有邊緣流體控制的面板 | |
TWI752671B (zh) | 用於低壓化學氣相沉積(lpcvd)系統的立式爐管之注射器 | |
KR20200078383A (ko) | 기판 프로세싱 챔버들 및 기판 프로세싱 챔버들을 배기시키는 방법들 | |
TW202038328A (zh) | 半導體處理腔室多階段混合設備 |