TWI401367B - 氣流擴散器 - Google Patents

氣流擴散器 Download PDF

Info

Publication number
TWI401367B
TWI401367B TW97109521A TW97109521A TWI401367B TW I401367 B TWI401367 B TW I401367B TW 97109521 A TW97109521 A TW 97109521A TW 97109521 A TW97109521 A TW 97109521A TW I401367 B TWI401367 B TW I401367B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
gas injection
ring
gas distribution
distribution
Prior art date
Application number
TW97109521A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200844341A (en
Inventor
Paul Brillhart
Daniel J Hoffman
James D Carducci
Xiaoping Zhou
Matthew L Miller
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of TW200844341A publication Critical patent/TW200844341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI401367B publication Critical patent/TWI401367B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45502Flow conditions in reaction chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/85938Non-valved flow dividers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

氣流擴散器
本發明之實施例係有關於一種半導體基板處理系統。特別地,本發明之實施例係有關於一種用以控制半導體基板處理腔室內氣流的氣流擴散器。
積體電路已經發展成在單一晶片上包括數百萬個構件(例如電晶體、電容、電阻等)的複雜元件。晶片設計的發展持續需要更快速的電路系統與更大的電路密度。必須減少積體電路元件的尺寸才能達到更大的電路密度的需求。這樣元件的特徵結構的最小尺寸在此技術領域中被通稱為臨界尺寸(critical dimension)。臨界尺寸一般包括特徵結構的最小寬度,例如線、行、開口、線之問的空間等。
隨著臨界尺寸縮小,基板上之製程均勻性變得重要以維持住高良率。涉及用來製造積體電路之傳統電漿蝕刻製程的一問題即是基板上的蝕刻速度的非均勻性,其中該非均勻性可能是部分地導因自反應物種與被蝕刻基板之間的橫向差異(offset)。補償反應物種相對於基板中心之間差異的一個因素為腔室排氣口之徑向位置。由於氣體更容易從最靠近排氣口的腔室區域被泵送出,反應物種被吸引至排氣口,藉此造成相對於腔室與其內基板之中心之間差異。此差異(offset)導致基板表面上的蝕刻均勻性減低,其會明顯地影響效能且增加製造積體電路的成本。
可以設置一流量限制裝置在腔室內以改變腔室傳導性,而抵銷泵送口的差異。儘管此技術已經被證實具有良好的處理結果,用於下一代元件的製程均勻性程度仍尚未達到,吾人相信其至少部分地導因於無法完全抵銷在處理腔室內正被處理基板的上方的傳導性非均勻性。因此,隨著線寬與臨界尺寸持續縮小,仍舊需要改善製程均勻性,藉以在可實施成本下製造下一代元件。
所以,此技術領域需要一種改良的設備,其在製造積體電路時係蝕刻材料。
本發明揭示一種提供流動到一處理腔室內的方法與設備。在一實施例中,本發明揭示一真空處理腔室,其包含:一腔室主體,其具有一內部體積;一基板支撐件,其設置在該內部體積中;以及一泵送口,其設置在該基板支撐件之一基板支撐表面的平面下方。該泵送口的位置與該內部體積的幾何形態具有一組態,該組態對於設置在該基板支撐件之該基板支撐表面上之一基板係產生非對稱處理結果。該處理腔室也包含一氣體分配組件,其設置在該基板支撐件之該基板支撐表面的平面上方,其中該氣體分配組件之組態係經選擇以調整該處理結果,從而提供由泵送口位置與內部體積幾何形態所造成之處理結果的對稱性。
在另一實施例中,本發明提供一種真空處理腔室,其包含:一腔室主體,其具有一內部體積;一基板支撐件, 其設置在該內部體積中;以及一氣體分配組件,其具有非對稱之多個氣體注射口的分佈。
在又另一實施例中,本發明提供一種真空處理腔室,其包含:一腔室主體,其具有多個側壁與一蓋,該些側壁與該蓋界定一內部體積;一基板支撐件,其設置在該內部體積中;以及一氣體分配組件。該氣體分配組件包括:一氣體分配板,其耦接到該蓋;以及至少一環,其位在該氣體分配板與該蓋之間,該環具有一非對稱之多個氣體注射口的分佈。
在再又另一實施例中,本發明提供一種用於真空處理一基板之方法,其包含:將一基板設置在一處理腔室內之一基板支撐件上;將製程氣體橫向地通入被界定在一氣體分配板上方的空間,其中該氣體分配板被設置在該處理腔室內而位在該基板上方;以及在該製程氣體存在下處理該基板。
在進一步實施例中,本發明提供一種氣體分配組件,其包含:一氣體分配板,其具有穿過該板所形成之複數個穿洞,該些穿洞之配向實質上平行於該板之中心線;以及至少一環,其耦接到該氣體分配板,該環具有複數個氣體注射口,該些氣體注射口的配向係不同於該板之該些穿洞的配向。
本發明之實施例係大體上有關於一種改善電漿處理腔 室內一半導體基板上製程均勻性的設備。熟悉此技藝之人士將可以瞭解其他形式的電漿蝕刻腔室可以用來實施本發明,包括有反應離子蝕刻(RIE)腔室、電子迴旋共振(ECR)腔室等。此外,本發明之實施例對於流動控制得以改善處理期間基板表面之製程均勻性的處理腔室係有助益,例如原子層沉積(ALD)腔室、化學氣相況積(CVD)腔室、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)腔室、磁性增強電漿處理腔室等。
第1圖係繪示根據本發明之一實施例的真空處理腔室102之截面圖,該真空處理腔室102具有一氣流擴散器132。在第1圖之實施例中,氣流擴散器132係調整製程均勻性,得以補償傳導性或其他造成非對稱處理的腔室屬性(例如,相對於基板中心線沒有對稱的處理結果)。在另一實施例中,氣流擴散器132得以用來建立非對稱的處理結果。本發明能夠受益的處理腔室的一實例係為可從美國加州聖大克勞拉市(Santa Clara)之應用材料公司(Applied Materials,Inc.)獲得之ENABLERTM 處理腔室。也可以推知本發明能夠用於其他處理腔室,包括有來自其他製造商的處理腔室。
在一實施例中,處理腔室102包含一真空腔室主體110,真空腔室主體110具有一導電腔室壁130與底部108。導電腔室壁130連接到一電氣接地134。一蓋170設置在腔室‘壁130上,以圍繞住被界定在腔室主體110內之內部體積178。至少一螺線管段112設置在腔室壁130外面。螺線管段112可以被一DC源功率154選擇性地能量 化,其中該DC源功率154得以產生至少5V以提供用在電漿製程的控制鈕,其中該電漿製程在處理腔室102內形成。
一陶瓷內襯131設置在內部體積178內,以促進腔室102的清潔。蝕刻製程之副產物與殘餘物可以在經選擇的間隔輕易地從內襯131被移除。
一基板支撐載座116設置在製程腔室102的底部108上,而位在氣流擴散器132下方。一製程區域180被界定在內部體積178中,而介於基.板支撐載座116與氣流擴散器132之間。基板支撐載座116可以包括一靜電夾盤126用以在處理期間將一基板114保持在氣流擴散器132下方之載座116的表面140上。靜電夾盤126由一DC電源供應器120來控制。
支撐載座116可以經由一匹配網路124耦接到一RF偏壓源122。偏壓源122大致上能夠產生具有50kHz至13.56MHz之可調頻率的RF訊號以及介於0與5000瓦之間的功率。可選地,偏壓源122可以是DC或脈衝式DC源
支撐載座116也可以包括內部及外部溫度調整區塊174、176。每一者174、176可以包括至少一溫度調整裝置(例如電阻式加熱器或用於循環冷卻劑的導管),因而得以控制位在載座上之基板的徑向溫度梯度。具有內部及外部溫度調整區塊之適當載座的一實例係被描述在美國專利申請案號10/960,684與11/531,474中,其整體地在此被併入本文以作為參考。
腔室102的內部空間為一高真空容器,其經由一排氣口135耦接到一真空泵136,其中該排氣口135係形成穿過腔室壁130與/或腔室底部108。一設置在排氣口135之節流閥127係與真空泵136聯合使用,以控制處理腔室102內的壓力。位在腔室主體110之內部體積178中的排氣口135與其他流量限制件的位置係重大地影響處理腔室102內之傳導性與氣體流動分佈。
氣流擴散器132提供了一管道,至少一製程氣體經由該管道以非對稱方式被導入製程區域180內,其中該非對稱方式得以用來調整前述由其他腔室構件(例如排氣口的位置、基板支撐載座或其他腔室構件的幾何形態)造成的傳導性與氣體流動分佈,因此氣體與物種的流動能夠以均勻或經選擇的分佈被輸送到基板。氣流擴散器132用來控制或調整腔室中各種處理參數,以提供處理結果的對稱性。或者,氣流擴散器132能夠用來控制或調整腔室中各種處理參數,以建立處理結果的非對稱性。此外,可以利用氣流擴散器132將電漿相對於基板114的中‘心線來置放(其集中地被設置在載座116上)。再者,可以選擇氣流擴散器132的組態,以改善製程均勻性,或者建立預定的處理結果的偏移。例如,可以選擇氣流擴散器132的組態,藉此以補償腔室傳導性的方式來導引氣體流動進入基板支撐載座116上方之製程區域180。這可以藉由建構氣流擴散器132以非對稱性方式來輸送氣體至製程腔室內來實現,其中該非對稱性係補償腔室傳導性對於處理期間電漿位置與 /或離子且/或反應物種輸送到基板表面的非對稱效應。
在例如第1圖繪示之實施例中,氣流擴散器132包括至少二氣體分配件160、162、一安裝板128、與一氣體分配板164。氣體分配件160、162經由處理腔室102的蓋170耦接到一或多個氣體控制板138。可以獨立地控制通過氣體分配件160、162的氣流。雖然圖上顯示氣體分配件160、162耦接到單一個氣體控制板138,可以推知氣體分配件160、162得以耦接到一或多個共用且/或分離的氣體源。由氣體控制板138提供的氣體被輸送到界定在板128、164之間的區域172內,接著離開通過複數個形成在氣體分配板164中的孔168而進入製程區域180。
安裝板128耦接到在支撐載座116對面的蓋170。安裝板128係由RF導電材料所製成或覆蓋住。安裝板128經由一阻抗變壓器119(例如四分之一波長匹配短線(quarter wavelength matching stub))耦接到RF源118。源118大致上可以產生RF訊號,其中該RF訊號具有約162MHz的可調頻率與介於約0與2000瓦之間的功率。安裝板128與/或氣體分配板164是由RF源118來供應電能,以維持住從處理腔室102之製程區域180中存在之製程氣體而形成的電漿。
氣體分配件160、162耦接到安裝板128與氣體分配板164之至少一者。在一實施例中,氣體分配件160可以設置在氣體分配件162的徑向內側。氣體分配件160、162可以相對於彼此同心地配向,兩者皆相對於載座116的中 心線同心地配向、兩者皆沒有相對於載座116的中心線同心地配向、一者相對於載座116的中心線同心地配向且另一者沒有相對於載座116的中心線同心地配向、或其他適當的組態。在第1圖繪示的實施例中,氣體分配件160、162係為但不限定為同心環。
離開擴散器132而進入製程區域180的氣流的非對稱性可以由氣體分配件160、162彼此與/或載座116的中心線的非同心性來建立。或者,離開擴散器132而進入製程區域180的氣流的非對稱性也可以由流出至少一氣體分配件160、162之徑向非均勻氣體來建立,如下進一步討論。
第2圖係繪示第1圖之氣流擴散器132之一實施例的底部橫切圖。氣體分配板164係被橫切以顯示出示範性的氣體分配件160、162的同心配向。在第2圖之實施例中,圖上顯示氣體分配件160、162為同心環。或者,氣體分配件160、162可以具有各種其他配向,例如至少一氣體分配件702為卵形或橢圓形(如第7A圖所示)。在另一實施例中,至少一氣體分配件712沒有與外側氣體分配件162同心(如第7B圖所示)。儘管圖上顯示外側氣體分配件為圓形環,外側氣體分配件可以具有任何前述組態,無論是與圓形內側氣體分配件或與非圓形內側氣體分配件組合。也可以推知,沒有、一個或全部的氣體分配件可以相對於安裝板128的中心線同心地配向。安裝板128大致上與載座116(以及因而設置在其上的基板)的中心線對齊。
再參照第2圖,氣體分配件160、162可以固定到板 128、164之至少一者。在一實施例中,氣體分配件160、162是藉由複數個托架202或藉由其他適當方式固定到安裝板128。或者,氣體分配件160、162可以被壓緊在板128、164之間。
第3圖係繪示將外側氣體分配件162固定到安裝板132的托架202之一實施例的截面圖。內側氣體分配件160係類似地被保持住。托架202包括一翼片302與一指部308。一緊固件302延伸穿過翼片302中的孔,並且與形成在安裝板128中的螺紋孔306嚙合。指部308可以是彎曲的,或是被形成為在裝設緊固件304時得以將氣體分配件162保持在板132附近。可以推知的是能夠利用其他技術來固定氣體分配件。
第4A圖係繪示外側氣體分配件162的聯結器400的截面圖,該聯結器400用以將外側氣體分配件162連接至氣體控制板138。內側氣體分配件160包括類似的聯結器402,如第2圖所示。雖然在第2圖繪示得實施例係顯示聯結器400、402偏差180∘,能夠以任何傳統的方式來配置聯結器400、402的配向。
再參照第4A圖,聯結器400包括一主體408與一桿404。桿404延伸穿過形成在安裝板128中的孔412。在一實施例中,桿404包括一公螺紋化部分410,公螺紋化部分410使得一板螺母或其他緊固件將聯結器400固定到安裝板128。桿404也包括一螺紋化口406,螺紋化口406使得聯結器400得以與來自氣體控制板138的氣體輸送線 (未示出)連接。可以推知的是聯結器能夠具有適於輕易接附到氣體控制板與/或安裝板的其他組態。
主體408包括一安裝凸緣420。安裝凸緣420具有一O-環填函蓋(o-ring gland)422,填函蓋422係容納一密封件(未示出),其中該密封件在拴緊板羅母414時係被壓緊以防止透過孔412而漏氣。
主體408包括一通道430,通道430將口406耦接到一橫孔432。橫孔432具有一對應洞(counterbore),其係接收氣體分配件162的開放端440。氣體分配件162之開放端440可以藉由任何適當的方法(例如,藉由黏著劑、銅悍(brzaing)、焊接、壓嵌(pressfit)、模鍛(swaging)、或適當的氣密元件)被密封到主體408。一第二對應孔係接收氣體分配件162的密閉端442,從而使氣體經由口406流入聯結器400、氣體分配件162的開放端440,以及流動到密閉端442。氣體經由複數個非對稱的分散口而離開氣體分配件162,如下文將參照第5圖進一步討論。
第4B圖係繪示聯結器450的一替代性實施例的截面圖。除了橫孔452以外,聯結器450實質上類似於前述聯結器400,其中該橫孔452係延伸穿過主體408以使得氣體分配件462之兩開放端440得以接收從口406流穿通道430的氣體。
第5圖係為沿著第2圖線5-5之氣體分配件162的截面圖。氣體分配件162能夠類似地被安裝。氣體分配件162包括複數個孔,該些孔允許氣體進入區域172。在一實施 例中,內側與外側氣體注射口502、504係形成穿過氣體分配件162。氣體注射口502、504在垂直與水平平面中可以具有任何角度配向,其經選擇以在氣流擴散器132內產生希望的流動與/或壓力分佈。在第5圖繪示的實施例中,內側與外側氣體注射口502、504係同心地配置,並且具有與氣體分配板164之平面平行的中心線。
氣體注射口502、504的直徑可以不同或相同。例如,徑向面向內氣體注射口504的直徑可以大於徑向面向外氣體注射口502的直徑,以提供更大量的氣體到氣流擴散器132的內側區域。替代地,徑向面向外氣體注射口502的直徑可以大於徑向面向內氣體注射口504的直徑,以提供更大量的氣體到氣流擴散器132的外側區域。
此外,徑向面向內氣體注射口504沿著氣體分配件162的密度與/或分佈可以變化。例如,分配件162的單位長度之徑向面向內氣體注射口504的數目在一區域得以相對於其他區域更大。在第2圖繪示的實施例中,沿著氣體分配件162,單位長度之徑向面向內氣體注射口504的數目與/或開放面積係從聯結器400更增加,其係由開放端400所測量。此種配置能夠被用來在靠近聯結器400處(或其他經選擇的區域)輸送更大量氣體,或補償沿著分配件長度的壓降,從而使靠近密閉端442的孔504相較於具有對稱分散孔的分配件能夠接收更大量氣體。
可以推知,徑向面向內氣體注射口504之密度、開放面積與/或分佈可以與徑向面向外氣體注射口502相同或 不同。也可以推知,氣體注射口502、504的相對直徑可以被選擇,以在靠近聯結器400處(或其他經選擇的區域)輸送更大量氣體,或補償沿著分配件長度的壓降,從而使靠近密閉端(或其他經選擇的區域)的氣體注射口502、504相較於具有對稱分散孔的分配件能夠接收更大量氣體。
內側氣體分配件160之組態可以與外側氣體分配件162之組態類似或不同。在第2圖繪示之實施例中,內側與外側氣體分配件160、162係被建構成單位長度漸增的孔密度與/或開放面積,其由分配件的開放端測量。此外,在第2圖繪示之實施例中,沿著方配件從聯結器延伸到密閉端的方向,分配件160、162的聯結器400、402被配置成具有180∘的相差。在替代性實施例中,內側與外側氣體分配件160、162係被建構成在開放端與密閉端之間具有實質上均勻的孔密度,但是從分配件160、162的開放端朝密地端具有漸減的孔直徑。也可以推知,氣體分配件160、162能夠以任何上述組合方式來配置。
第6A-B圖係繪示出擴散器132之板128、164如何耦接在一起以及擴散器132如何耦接到蓋組件170。如第6A圖之截面圖所示,一緊固件602通過分配板164中之一空孔,並且與安裝板128中之一螺紋化孔嚙合。如第6B圖之截面圖所示,一緊固件612通過形成在分配板164與安裝板128中之空孔,並且與蓋組件170中之一螺紋化孔嚙合。此種裝設配置使得擴散器132可以輕易地從蓋組件170移除,藉此有助於具有不同流動組態之擴散氣得更換。另 外,板164、128可以輕易地被分離,以使得一或多個氣體分配件160、162能夠藉由移除與/或鬆弛托架202而輕易地被更換,藉此能夠快速地再安裝擴散器132且適用於其他製程控制屬性。
第8圖為選擇氣體分配件160、162組態之示範性方法800之一實施例的方塊圖。此方法800開始於方塊802,其決定由於使用傳統氣體擴散器(例如具有對稱的氣體輸送的擴散器)之腔室傳導性的處理結果。對於蝕刻製程在方塊802獲得之處理結果900被繪示在第9A圖,其顯示橫向與方位角的非均勻性。在方塊804,選擇擴散器132的一組態以獲得非對稱的處理結果,假設製程在具有實質上均勻傳導性的腔室中執行。在方塊804所選擇之擴散器132的組態係補償了方塊802的非均勻性,因此能夠在方塊806獲得希望的處理結果。在方塊806獲得之處理結果902被繪示在第9B圖,其顯示了橫向與方位角的蝕刻結果的實質上改善。可以選擇擴散器132的組態以使處理結果置中(如第9B圖所示),或將非均勻性減至最小且控制處理結果的橫向偏差。
當改變製程程式(process recipe)時,此製程尤其有用。若流速、間隔、RF功率、電氣場或磁場、基板載座溫度梯度、或其他製程參數中之一或多個改變而導致傳導性或腔室內電漿位置的偏移,此偏移得以藉由改片擴散器132的組態被調整以提供希望的處理結果。這可以透過更換擴散器或擴散器內之一或多個氣體分配件來實現。依此 方式,可以達到迅速且低成本的製程調整。
雖然前述說明是著重在本發明之一些實施例,在不脫離本發明之基本範疇下,可以構想出本發明之其他與進一步實施例,並且本發明之範疇係由隨附申請專利範圍來決定。
102‧‧‧腔室
108‧‧‧底部
110‧‧‧主體
112‧‧‧段
114‧‧‧基板
116‧‧‧載座
118‧‧‧RF源
119‧‧‧變壓器
120‧‧‧電源供應器
122‧‧‧偏壓源
124‧‧‧網路
126‧‧‧夾盤
127‧‧‧節流閥
128‧‧‧安裝板
130‧‧‧壁
131‧‧‧內襯
132‧‧‧擴散器
134‧‧‧接地
135‧‧‧口
136‧‧‧泵
138‧‧‧氣體控制板
140‧‧‧表面
154‧‧‧功率源
160‧‧‧分配件
162‧‧‧分配件
164‧‧‧板
168‧‧‧孔
170‧‧‧蓋
172‧‧‧區域
174‧‧‧區塊
176‧‧‧區塊
178‧‧‧內部體積
180‧‧‧製程區域
202‧‧‧托架
302‧‧‧翼片
304‧‧‧緊固件
306‧‧‧孔
308‧‧‧指部
400‧‧‧聯結器
402‧‧‧聯結器
404‧‧‧桿
406‧‧‧螺紋化口
408‧‧‧主體
410‧‧‧公螺紋化部分
412‧‧‧通道
702‧‧‧氣體分配件
712‧‧‧氣體分配件
722‧‧‧氣體分配件
732‧‧‧氣體分配件
800‧‧‧方法
802‧‧‧決定由於使用傳統氣流擴散器(即具有對稱氣體輸送的擴散器)所導致之處理腔室之傳導性的第一處理結果
804‧‧‧選擇非對稱擴散器的組態,以提供能夠補償處理腔室傳導性的第二處理結果
806‧‧‧在具有非對稱擴散器的處理腔室中處理一基板,以獲得希望的處理結果
900‧‧‧處理結果
902‧‧‧處理結果
本發明之前述特徵,即如以上摘述之本發明更特定的實施例,得以藉由參照實施例以及附圖來獲得且詳加瞭解。第1圖為一示範性處理腔室之截面圖,該處理腔室具有本發明之氣流擴散器之一實施例。
第2圖為第1圖之氣流擴散器之一實施例的底部橫切圖。
第3圖為第1圖之氣流擴散器的部分截面圖,其係沿著第2圖之線3-3繪示。
第4A圖為第1圖之氣流擴散器的部分截面圖,其顯示聯結器之一實施例,其係沿著第2圖之線4A-4A繪示。
第4B圖為聯結器之另一實施例的截面圖。
第5圖為氣流擴散器的截面圖,其係沿著第2圖之線5-5繪示。
第6A-B圖為氣流擴散器的截面圖,其係沿著第2圖之線6A-6A與6B-6B繪示。
第7A-B圖為示範性氣體分配件之替代性實施例的底視圖。
第8圖為用於調整半導體製程之方法之一實施例的流程圖。
第9A-B圖為利用對稱性與非對稱性擴散器所獲得之處理結果的圖表。
然而,必須注意附圖僅繪示出本發明之典型實施例且因此不會限制住本發明範圍,本發明允許其他等效實施例。也可以推知的是一實施例的特徵得以有利地被應用在其他實施例中,不需贅述。
102‧‧‧腔室
108‧‧‧底部
110‧‧‧主體
112‧‧‧段
114‧‧‧基板
116‧‧‧載座
118‧‧‧RF源
119‧‧‧變壓器
120‧‧‧電源供應器
122‧‧‧偏壓源
124‧‧‧網路
126‧‧‧夾盤
127‧‧‧節流閥
128‧‧‧安裝板
130‧‧‧壁
131‧‧‧內襯
132‧‧‧擴散器
134‧‧‧接地
135‧‧‧口
136‧‧‧泵
138‧‧‧氣體控制板
140‧‧‧表面
154‧‧‧功率源
160‧‧‧分配件
162‧‧‧分配件
164‧‧‧板
168‧‧‧孔
170‧‧‧蓋
172‧‧‧區域
174‧‧‧區塊
176‧‧‧區塊
178‧‧‧內部體積
180‧‧‧製程區域

Claims (15)

  1. 一種真空處理腔室,包含:一腔室主體,具有一內部體積;一基板支撐件,設置在該內部體積中;一泵送口,設置在該基板支撐件之一基板支撐表面的平面下方,其中該泵送口的位置與該內部體積的幾何形態具有一組態,該組態對於設置在該基板支撐件之該基板支撐表面上之一基板係產生一非對稱處理結果;以及一氣體分配組件,設置在該基板支撐件之該基板支撐表面的平面上方,該氣體分配組件包括一氣體分配板及至少一氣體注射環,該氣體注射環具有非對稱之多個氣體注射口的分佈,該些氣體注射口可經操作以於該氣體注射環和該氣體分配板之間產生不對稱的氣體分佈,其中該氣體注射環之組態係經選擇以調整由該泵送口之位置與該內部體積之幾何形態所造成之該處理結果的對稱性。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之真空處理腔室,其中該氣體分配組件之組態係經選擇以使得由該泵送口之位置與該內部體積之幾何形態所造成之該處理結果為實質上對稱。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之真空處理腔室,更包含: 至少一線圈,位在該腔室主體的外面,該線圈能被能量化以橫向地調整該處理結果的分佈。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之真空處理腔室,其中該氣體分配組件更包含:多個內側與外側氣體注射環,可獨立地控制以改變該處理結果的橫向分佈。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之真空處理腔室,其中該氣體注射環包括徑向設置於該氣體注射環上之複數個氣體注射口。
  6. 一種真空處理腔室,包含:一腔室主體,具有一內部體積;一基板支撐件,設置在該內部體積中;至少二氣體注射環,該些氣體注射環係非同心或具有不同形狀,至少一氣體注射環具有非對稱之多個氣體注射口的分佈;以及一氣體分配板,設置於該基板支撐件和該氣體注射環之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之真空處理腔室,其中該些氣體注射口的分佈係經選擇以產生一實質上非對稱的處理結果。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之真空處理腔室,其中該些氣體注射口的分佈係經選擇以由該腔室主體之流動傳導性所產生的一非對稱結果來產生一實質上對稱的處理結果。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之真空處理腔室,其中該至少二氣體注射環之每一者包括複數個氣體注射口,該些氣體注射口係穿過該些氣體注射環之每一者的一內側表面和一外側表面而形成。
  10. 一種真空處理腔室,包含:一腔室主體,具有多個側壁與一蓋,該些側壁與該蓋界定一內部體積;一基板支撐件,設置在該內部體積中;以及一氣體分配組件,包含:一氣體分配板,耦接到該蓋;以及至少一環,位在該氣體分配板與該蓋之間,該環具有一非對稱之多個氣體注射口的分佈,該些氣體注射口可經操作以於該環和該氣體分配板之間產生不對稱的氣體分佈。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之真空處理腔室,其中該環之該些口的配向係不同於穿過該氣體分配板所形成 之多個氣流穿洞的配向。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之真空處理腔室,其中該氣體分配組件更包含一內側環與一外側環,該些環各具有多個氣體注射口。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之真空處理腔室,其中該環之該些口係實質上垂直於穿過該氣體分配板所形成之多個氣流穿洞。
  14. 一種氣體分配組件,包含:一氣體分配板,具有穿過該板所形成之複數個穿洞,該些穿洞之配向實質上平行於該板之中心線;以及至少一環,耦接到該氣體分配板,該環具有複數個氣體注射口,該些氣體注射口的配向係不同於該板之該些穿洞的配向,其中該至少一環之該些氣體注射口更具有一非對稱的分佈,該些氣體注射口可經操作以於該環和該氣體分配板之間產生不對稱的氣體分佈。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之氣體分配組件,其中該至少一環更包含:一內側環與一外側環。
TW97109521A 2007-03-21 2008-03-18 氣流擴散器 TWI401367B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/689,031 US8123902B2 (en) 2007-03-21 2007-03-21 Gas flow diffuser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200844341A TW200844341A (en) 2008-11-16
TWI401367B true TWI401367B (zh) 2013-07-11

Family

ID=39577580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW97109521A TWI401367B (zh) 2007-03-21 2008-03-18 氣流擴散器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8123902B2 (zh)
EP (1) EP1973146A2 (zh)
JP (1) JP5344832B2 (zh)
KR (1) KR100978690B1 (zh)
CN (1) CN101308771B (zh)
SG (1) SG146566A1 (zh)
TW (1) TWI401367B (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8216374B2 (en) * 2005-12-22 2012-07-10 Applied Materials, Inc. Gas coupler for substrate processing chamber
US9157152B2 (en) * 2007-03-29 2015-10-13 Tokyo Electron Limited Vapor deposition system
DE112010000869B4 (de) * 2009-01-09 2013-10-17 Ulvac, Inc. Plasmaverarbeitungsvorrichtung und Verfahren zum Bilden monokristallinen Siliziums
DE112010000724T8 (de) * 2009-01-09 2013-04-18 Ulvac, Inc. Plasmaverarbeitungsvorrichtung und Plasma-CVD-Filmbildungsverfahren
US8382939B2 (en) * 2009-07-13 2013-02-26 Applied Materials, Inc. Plasma processing chamber with enhanced gas delivery
KR101245769B1 (ko) * 2009-07-28 2013-03-20 엘아이지에이디피 주식회사 화학기상증착장치, 화학기상증착장치용 가이드부재 및 화학기상증착장치를 이용한 박막제조방법
TWI394986B (zh) * 2009-11-09 2013-05-01 Global Material Science Co Ltd 擴散板結構及其製作方法
US9184028B2 (en) * 2010-08-04 2015-11-10 Lam Research Corporation Dual plasma volume processing apparatus for neutral/ion flux control
US8869742B2 (en) 2010-08-04 2014-10-28 Lam Research Corporation Plasma processing chamber with dual axial gas injection and exhaust
CN103348446B (zh) 2011-02-09 2016-08-24 应用材料公司 用于rf pvd腔室且能均匀调整的esc接地套件
TWI560801B (en) * 2011-09-30 2016-12-01 Applied Materials Inc Electrostatic chuck with temperature control
US10586686B2 (en) 2011-11-22 2020-03-10 Law Research Corporation Peripheral RF feed and symmetric RF return for symmetric RF delivery
JP5929429B2 (ja) * 2012-03-30 2016-06-08 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10232324B2 (en) * 2012-07-12 2019-03-19 Applied Materials, Inc. Gas mixing apparatus
TW201437423A (zh) * 2013-02-21 2014-10-01 Applied Materials Inc 用於注射器至基板的空隙控制之裝置及方法
CN105789008B (zh) * 2014-12-22 2017-12-19 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理装置及等离子体刻蚀方法
JP6503730B2 (ja) * 2014-12-22 2019-04-24 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US10167552B2 (en) * 2015-02-05 2019-01-01 Lam Research Ag Spin chuck with rotating gas showerhead
US10049862B2 (en) * 2015-04-17 2018-08-14 Lam Research Corporation Chamber with vertical support stem for symmetric conductance and RF delivery
JP2016156094A (ja) * 2016-04-28 2016-09-01 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP6308318B2 (ja) * 2017-04-06 2018-04-11 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
CN113196444B (zh) 2018-12-20 2024-07-02 应用材料公司 用于供应改良的气流至处理腔室的处理空间的方法和设备
CN109817554B (zh) * 2019-01-31 2020-12-25 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种气体扩散器
WO2020121588A1 (ja) * 2019-07-29 2020-06-18 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
DE102020123076A1 (de) * 2020-09-03 2022-03-03 Aixtron Se Gaseinlassorgan eines CVD-Reaktors mit zwei Einspeisestellen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106095A (ja) * 1993-10-04 1995-04-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US6499425B1 (en) * 1999-01-22 2002-12-31 Micron Technology, Inc. Quasi-remote plasma processing method and apparatus
US6828246B2 (en) * 1998-08-27 2004-12-07 Winbond Electronics Corp. Gas delivering device
US20050018376A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck for wafer
CN1599946A (zh) * 2001-10-22 2005-03-23 应用材料有限公司 抑制电弧放电的对应等离子体喷头rf顶电极调谐的merie等离子体反应器
TWM299917U (en) * 2005-04-07 2006-10-21 Applied Materials Inc Gas distribution uniformity improvement by baffle plate with multi-size holes for large size PECVD systems
JP2006303309A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5556501A (en) * 1989-10-03 1996-09-17 Applied Materials, Inc. Silicon scavenger in an inductively coupled RF plasma reactor
JPH07283203A (ja) * 1994-04-13 1995-10-27 Toshiba Corp 表面処理装置
US6054013A (en) * 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
US6035101A (en) * 1997-02-12 2000-03-07 Applied Materials, Inc. High temperature multi-layered alloy heater assembly and related methods
JPH113799A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JPH11323563A (ja) * 1998-05-12 1999-11-26 Canon Inc プラズマcvd法による堆積膜形成装置及び形成方法
US20020134507A1 (en) * 1999-12-22 2002-09-26 Silicon Valley Group, Thermal Systems Llc Gas delivery metering tube
US8617351B2 (en) * 2002-07-09 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction
US6450117B1 (en) * 2000-08-07 2002-09-17 Applied Materials, Inc. Directing a flow of gas in a substrate processing chamber
JP4753460B2 (ja) * 2000-08-16 2011-08-24 株式会社クリエイティブ テクノロジー 静電チャック及びその製造方法
KR20040046571A (ko) * 2002-11-27 2004-06-05 주식회사 피앤아이 이온빔을 이용한 재료의 표면 처리 장치
US8083853B2 (en) * 2004-05-12 2011-12-27 Applied Materials, Inc. Plasma uniformity control by gas diffuser hole design
US7250373B2 (en) * 2004-08-27 2007-07-31 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for etching material layers with high uniformity of a lateral etch rate across a substrate
US7544251B2 (en) 2004-10-07 2009-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling temperature of a substrate
US7436645B2 (en) 2004-10-07 2008-10-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling temperature of a substrate
US7648914B2 (en) * 2004-10-07 2010-01-19 Applied Materials, Inc. Method for etching having a controlled distribution of process results
US20060162661A1 (en) * 2005-01-22 2006-07-27 Applied Materials, Inc. Mixing energized and non-energized gases for silicon nitride deposition
KR100854995B1 (ko) * 2005-03-02 2008-08-28 삼성전자주식회사 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 장치
US7416635B2 (en) * 2005-03-02 2008-08-26 Tokyo Electron Limited Gas supply member and plasma processing apparatus
KR200419389Y1 (ko) * 2005-04-07 2006-06-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다양한 크기의 홀을 갖는 대형 pecvd 시스템용배플판에 의한 가스 분배 균일성 개선
JP4506557B2 (ja) * 2005-05-18 2010-07-21 株式会社島津製作所 シャワーヘッドおよび表面波励起プラズマ処理装置
JP2007067242A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Toshiba Ceramics Co Ltd ガス分散プレート及びその製造方法
CN100416757C (zh) * 2005-12-07 2008-09-03 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 等离子体刻蚀装置排气环

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106095A (ja) * 1993-10-04 1995-04-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US6828246B2 (en) * 1998-08-27 2004-12-07 Winbond Electronics Corp. Gas delivering device
US6499425B1 (en) * 1999-01-22 2002-12-31 Micron Technology, Inc. Quasi-remote plasma processing method and apparatus
CN1599946A (zh) * 2001-10-22 2005-03-23 应用材料有限公司 抑制电弧放电的对应等离子体喷头rf顶电极调谐的merie等离子体反应器
US20050018376A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck for wafer
TWM299917U (en) * 2005-04-07 2006-10-21 Applied Materials Inc Gas distribution uniformity improvement by baffle plate with multi-size holes for large size PECVD systems
JP2006303309A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
SG146566A1 (en) 2008-10-30
CN101308771B (zh) 2010-06-23
EP1973146A2 (en) 2008-09-24
US20080230518A1 (en) 2008-09-25
KR20080086361A (ko) 2008-09-25
CN101308771A (zh) 2008-11-19
US8123902B2 (en) 2012-02-28
TW200844341A (en) 2008-11-16
JP5344832B2 (ja) 2013-11-20
JP2008277773A (ja) 2008-11-13
KR100978690B1 (ko) 2010-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI401367B (zh) 氣流擴散器
US8236105B2 (en) Apparatus for controlling gas flow in a semiconductor substrate processing chamber
US9263298B2 (en) Plasma etching apparatus and plasma etching method
US8382939B2 (en) Plasma processing chamber with enhanced gas delivery
JP7328280B2 (ja) 改良されたフロー均一性/ガスコンダクタンスを備えた可変処理容積に対処するための対称チャンバ本体設計アーキテクチャ
US20050093460A1 (en) Helical resonator type plasma processing apparatus
US20110240598A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20090130335A1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method, dielectric window used therein, and manufacturing method of such a dielectric window
KR20220138422A (ko) 순환적 선택적 재료 제거 및 에칭을 위한 프로세스 챔버
US11121009B2 (en) Power feeding mechanism and method for controlling temperature of a stage
JP2009530868A (ja) 大面積基板の均一性を改善する方法及び装置
CN111095498B (zh) 载置台、基板处理装置以及边缘环
TWI634598B (zh) Process chamber and semiconductor processing device
US10780447B2 (en) Apparatus for controlling temperature uniformity of a showerhead
US11978614B2 (en) Substrate processing apparatus
TW202037750A (zh) 電漿沉積腔室及用以在基板上沉積多層膜之方法
JP2001267304A (ja) 半導体製造装置
CN112437969A (zh) 等离子体处理设备中具有成角度的喷嘴的气体供给装置
KR20200051505A (ko) 배치대 및 기판 처리 장치
US11056318B2 (en) Plasma processing apparatus
TW202342806A (zh) 具有加熱噴頭的噴頭組件
TW202410158A (zh) 具有改良均勻性之電漿噴灑頭

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees