TWI811284B - 腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 - Google Patents
腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI811284B TWI811284B TW108101593A TW108101593A TWI811284B TW I811284 B TWI811284 B TW I811284B TW 108101593 A TW108101593 A TW 108101593A TW 108101593 A TW108101593 A TW 108101593A TW I811284 B TWI811284 B TW I811284B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- chamber
- coupling
- chamber inlet
- inlet
- longitudinal axis
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 88
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 71
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 71
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 71
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 33
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 26
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 50
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 46
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 44
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 8
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 tungsten halogen Chemical class 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000005596 ionic collisions Effects 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
在一個實例中,腔室入口組件包括腔室入口、用於輸送管線的外部耦接件以及用於處理腔室的處理區域的內部耦接件。內部耦接件和外部耦接件分別在腔室入口的內端和外端上,其中內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積。腔室入口組件亦包括縱向剖面,該縱向剖面包含內端和外端以及第一側和第二側,第一側和第二側位於腔室入口的相對側,其中縱向剖面的形狀包括以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形。腔室入口組件亦包括一匣,該匣包含腔室入口並經配置以設置到處理腔室的側壁中。
Description
本揭示案的實施例一般係關於製造半導體元件。更具體言之,本案描述的實施例係關於使用來自遠端電漿源的離子、自由基和電子的改進式側面注入來製造浮閘NAND記憶體元件和其他電晶體閘極結構。
快閃記憶體(如NAND快閃記憶體元件)是廣泛用於大容量儲存應用的常用類型的非揮發性記憶體。NAND快閃記憶體元件通常具有堆疊型閘極結構,其中隧道氧化物(TO)、浮閘(FG)、多晶矽間電介質(IPD)和控制閘(CG)依序堆疊在半導體基板上。浮閘、隧道氧化物和基板的下面部分大體形成NAND快閃記憶體元件的單元(或記憶體單元)。淺溝槽隔離(STI)區域設置在隧道氧化物相鄰的每個單元與浮閘之間的基板中,以將該單元與相鄰單元分離。在寫入NAND快閃記憶體元件期間,向控制閘施加正電壓,該電壓將電子從基板吸引到浮閘中。為了抹除NAND快閃記憶體元件的資料,將正電壓施加到基板以將電子從浮閘釋出並通過隧
道氧化物。電子流由感測電路感測,而使得返回「0」或「1」作為當前指示。浮閘中的電子量和「0」或「1」特性形成用於在NAND快閃記憶體元件中儲存資料的基礎。
浮閘通常藉由隧道氧化物而與半導體基板隔離,以及藉由多晶矽間電介質而與控制閘隔離,這防止電子在例如基板和浮閘之間或浮閘和控制閘之間洩漏。為了使NAND快閃記憶體元件能夠持續物理地按比例增減(scaling),業界已經使用氮化製程將氮結合到浮閘的表面中以改善隧道氧化物的可靠性或者將摻雜劑擴散抑制在浮閘之外。然而,氮化製程也不合意地將氮結合到淺溝槽隔離區域中。結合在相鄰浮閘結構之間的淺溝槽隔離區中的氮形成電荷洩漏路徑,其可能對最終元件效能有負面影響。
一般來說,例如氣體分子的能量激發所產生的電漿含有帶電離子、自由基和電子的電漿。與離子或自由基和離子的混合物相比,電漿的自由基通常以更加理想(desirable)的方式與基板上的矽、多晶矽或氮化矽材料反應。在這方面,消除電漿的大部分離子是有益的,使得僅電漿的自由基與基板上的矽、多晶矽或氮化矽材料反應,從而獲得基板上的矽或多晶矽材料更高的處理選擇性。
許多當前的基板處理系統包括透過側面注入耦接到處理腔室的遠端電漿源。理想地,來自遠端電漿源
的自由基行進通過側面注入到處理腔室,然後流過及穿過基板的表面。在許多當前的基板處理系統中,側面注入的配置可能導致顯著的自由基損失,這至少部分是由於(在側面注入和處理腔室之間的)耦接配接器的限制形狀/尺寸。例如,該配置可在自由基到達處理腔室之前導致大量的體積-表面重新結合(volume-surface recombination)。一些當前的基板處理系統可藉由產生從RPS到處理腔室的背壓而加劇體積-表面重新結合(參見Nobel等人的美國專利第6,450,116號)。
藉由減少或最小化體積-表面重新結合來改善側面注入和/或配接器元件的配置以在基板上提供更大的自由基可用性將是有益的。
用於基板處理系統的腔室入口組件包括:腔室入口;用於輸送管線的外部耦接件;用於處理腔室的處理區域的內部耦接件,內部耦接件和外部耦接件分別在腔室入口的內端和外端上,其中內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積;縱向剖面,該縱向剖面包含內端和外端以及第一側和第二側,第一側和第二側位於腔室入口的相對側,其中縱向剖面的形狀包括以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形;匣,該匣包含腔室入口並經配置以設置到處理腔室的側壁中。
一種用於基板處理系統的輸送管線的入口構件包括:第一端,該第一端用於耦接到輸送管線的安裝套管;第二端,該第二端用於耦接到處理腔室;及入口通道,該入口通道從第一端延伸到第二端,其中:入口通道包含靠近第一端的圓柱形部分,入口通道包含靠近第二端的錐形部分,及在第一端處的第一橫截面面積小於在第二端處的第二橫截面面積。
基板處理系統包括:輸送管線,該輸送管線耦接在處理腔室和前驅物活化器之間;處理腔室包含側壁;及腔室入口組件,該腔室入口組件設置到側壁中,該腔室入口組件包含:腔室入口;耦接到輸送管線的外部耦接件;用於處理腔室的處理區域的內部耦接件,內部耦接件和外部耦接件分別在腔室入口的內端和外端上,其中內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積;縱向剖面,該縱向剖面包含內端和外端以及第一側和第二側,第一側和第二側位於腔室入口的相對側上,其中縱向剖面的形狀包含以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形;及匣,該匣包含腔室入口並經配置以設置到側壁中。
一種基板處理系統包括:處理腔室;及輸送管線,該輸送管線耦接在處理腔室和前驅物活化器之間;該輸送管線包含:安裝套管,該安裝套管耦接至前驅物活化器;及入口構件,該入口構件包含:第一端,該第一端用
於耦接到安裝套管;第二端,該第二端用於耦接到處理腔室;及入口通道,該入口通道從第一端延伸到第二端,其中:入口通道包含靠近第一端的圓柱形部分,入口通道包含靠近第二端的錐形部分,及在第一端處的第一橫截面面積小於在第二端處的第二橫截面面積。
100:基板處理系統
101:基板
102:處理腔室
111:表面
113:處理區域
114:壁
114a:外部表面
115:基部
116:外壁
117:窗組件
118:輻射能組件
119:燈
120:第一窗
121:插座
122:第二窗
141:光管
153:導管
160:鑿孔
162:支撐環
163:圓柱體
164:磁性轉子
165:凸出部分
165:磁性轉子
166:磁性區域
167:磁性定子
168:電磁鐵
169:線性致動器
170:支撐件
171:溫度探針
172:軸
173:蓋部
174:出入口
175:腔室入口
180:前驅物活化器
182:主體
183:經活化的前驅物混合物
184:內部空間
185:襯墊
186:氣體入口
187:第一端
188:氣體出口
189:第二端
190:輸送管線
192:氣源
194:三通閥
196:流量控制器
197:閥
198:氣源
202:安裝套管
204:入口構件
206:套管通道
208:入口通道
310:凸緣
312:表面
430:匣
475:腔室入口
476:頂點
476-b:不規則部分
477:內端
478-p:點
478:邊
479:邊
504:入口構件
507:圓柱形部分
508:入口通道
508-p:點
509:錐形部分
530:匣
575:腔室入口
576:外端
577:內端
578:邊
578-p:點
579:邊
630:匣
675:腔室入口
676:外端
677:內端
678:彎曲邊
678-p:點
679:邊
730:匣
775:腔室入口
776:外端
777:內端
778-p:點
778:邊
779:邊
804:結果
805:結果
806:結果
807:結果
904:結果
905:結果
906:結果
907:結果
本揭示案之特徵已簡要概述於前,並在以下有更詳盡之論述,可以藉由參考所附圖式中繪示之本案實施例以作瞭解。然而,值得注意的是,所附圖式只繪示了示範實施例且不會視為其範圍之限制,本揭示案可允許其他等效之實施例。
圖1繪示根據本案揭露的實施例的基板處理系統。
圖2繪示圖1的基板處理系統的輸送管線的示意性橫截面圖。
圖3是圖1的基板處理系統的示意性頂視圖。
圖4是替代基板處理系統的示意性頂視圖。
圖5是另一替代基板處理系統的示意性頂視圖。
圖6是另一替代基板處理系統的示意性頂視圖。
圖7是另一替代基板處理系統的示意性頂視圖。
圖8是圖4至圖7的基板處理系統的模擬實驗結果的曲線圖,其繪示在基板表面上的各個點處藉由O自由基濃度所測量的表面反應。
圖9是圖4至圖7的基板處理系統的模擬實驗結果的曲線圖,其繪示O自由基濃度的面積加權平均。
圖10繪示氧化物生長速率實驗的代表性結果。
為便於理解,在可能的情況下,使用相同的數字編號代表圖式中相同的元件。可以預期的是一個實施例中的元件與特徵可有利地用於其他實施例中而無需贅述。
本專利申請描述了使用前驅物活化器(如遠端電漿源(「RPS」))將電漿的自由基結合到基板或半導體基板上的材料中的設備和方法。一般來說,電漿是由離子、自由基、電子和中性分子組成的氣態材料。與離子或自由基和離子的混合物相比,電漿的自由基通常以更理想的方式與基板上的矽或多晶矽材料反應。在這方面,本案所述之設備和方法消除了電漿的大部分離子,使得主要是電漿的自由基與基板上的矽或多晶矽材料反應,以改善在基板上矽或多晶矽材料的處理選擇性。
本案描述的設備以及方法可用於製造適用於窄間距應用的半導體元件以及結構。如在此所使用之窄間距應用包含32nm或更小的半間距(例如,32nm或更小的元件節點)。如在此所使用的用語「間距(pitch)」是
指介於半導體元件的平行結構或相鄰結構之間的測量距離。可在相鄰或實質上平行結構的相同側由一側至另一側來測量該間距。也可將該半導體元件以及結構使用在具有較大間距的應用中。該半導體元件可為,例如,NAND或NOR快閃記憶體,或其他適合的元件。
電漿一般含有帶電的氣態物質(如,離子-陽離子或陰離子)和不帶電的氣態物質(如,自由基、激發的中性物質和非激發的中性物質)。在許多實施例中,在將基板處理至本案實施例所述之穩定化製程之前,可從電漿物質中減少或去除帶電的氣態物質。在穩定化製程中,不帶電的氣態物質用於摻雜層和其他材料層的氮化或氧化。不帶電的氣態物質包括但不限於自由基(如,原子-N、NH2、NH、N3、原子-O、O3)、激發的中性物質(如,N2 *、NH3 *或O2 *)和非激發的中性物質(如,N2、NH3或O2)。非帶電氣態物質內的激發中性物質可被激發製程熱激發、電子激發或其組合的方式激發,激發製程可形成電漿或活化氣體混合物。
如本說明書所用的術語「自由基(radical)」或「游離基(free radical)」是指具有至少一個未配對電子的不帶電或電價中性的原子、分子或分子片段。
本說明書所用的術語「離子」是指藉由來自中性價態的至少一個電子的獲得或損失而形成的帶電原子、分子或分子片段。
與自由基相比且與上面列出的鍵能(N2的第一游離能=1402kJ/mol;N2的原子化能=473kJ/mol)相比,離子具有高化學活性,因此離子通常比自由基激發更多的化學反應。可基於自由基的反應能和化學勢選擇自由基以激發某些化學反應或參與某些化學反應,而不參與其他化學反應。
可藉由使用例如約0.3Torr至約20Torr的壓力(如約5Torr或更高)之高壓電漿製程來實現高自由基密度與離子密度。高壓促使離子快速與電子重新結合,而留下中性自由基物質和非活化的物質。在一些實施例中,形成自由基氣體。在一些實施例中,RPS可藉由各式方法用於產生自由基物質。RPS(如微波、RF或熱系統)可透過輸送管線連接到處理腔室。
示範基板處理系統
圖1繪示基板處理系統100。基板處理系統100包括處理腔室102和前驅物活化器180,前驅物活化器180耦接到腔室102並且用於遠端地向腔室102提供電漿的自由基(如O*)。前驅物活化器180亦可以用於提供非電漿的經活化的氣體混合物,例如藉由向氣體施加沒有顯著離子化氣體的能量。腔室102具有由一個或多個側壁114(如四個側壁)和基部115包圍的處理區域113。可(如使用「O」形環)將側壁114的上部密封到窗組件117。輻射能組件118定位在窗組件117上並與窗組件117耦接。輻射能組件118具有複數個燈119(其可
以是鹵鎢燈),每個燈安裝在插座121中且經定位以將電磁輻射發射到處理區域113中。圖1的窗組件117具有複數個短光管141,但是窗組件117可僅具有無光管的平坦的實心(solid)窗。窗組件117具有外壁116(如圓柱形外壁),外壁116形成繞窗組件117的周邊而包圍窗組件117的邊緣。窗組件117亦具有第一窗120和第二窗122,第一窗120覆蓋光管141的第一端,第二窗122覆蓋與第一端相對的光管141的第二端。第一窗120和第二窗122延伸到窗組件117的外壁116並與窗組件117的外壁116接合,以包圍和密封窗組件117的內部,窗組件117的內部包含光管141。在這種情況下,當使用光管時,可以藉由穿過導管153穿過外壁116向光管141中的一個光管施加真空,而可在複數個光管141中產生真空,光管141中的該一個光管接著流體連接到其餘的光管141。
在腔室102中,藉由處理區域113內的支撐環162支撐基板101。支撐環162安裝在可旋轉的圓柱體163上。在處理期間,藉由旋轉圓柱體163,使支撐環162和基板101旋轉。腔室102的基部115具有反射表面111,反射表面111用於在處理期間將能量反射到基板101的背側上。或者,單獨的反射器(未圖示)可定位在腔室102的基部115和支撐環162之間。腔室102可包括複數個溫度探針171,複數個溫度探針171設置穿過腔室102的基部115,以檢測基板101的溫度。在使用單獨的
反射器的情況下,如上所述,溫度探針171也設置通過單獨的反射器,用於光學地接取來自基板101的電磁輻射。
圓柱體163由磁性轉子164支撐,磁性轉子164是具有凸出部分(ledge)165的圓柱形構件,當該兩個構件安裝在腔室102中時,圓柱體163靜置在該凸出部分165上。磁性轉子164具有複數個磁體,該複數個磁體在凸出部分165下方的磁性轉子164的磁體區域166中。磁性轉子164設置在環形鑿孔(well)160中,環形鑿孔160沿著基部115位於腔室102的周邊區域。蓋部173靜置在基部115的周邊部分上且在鑿孔160上方朝向圓柱體163和支撐環162延伸,而在蓋部173和圓柱體163和/或支撐環162之間留下公差間隙。蓋部173通常保護磁性轉子164免於暴露於處理區域113中的製程條件。
磁性轉子164由來自磁性定子167的磁能旋轉,磁性定子167繞基部115設置。磁性定子167具有複數個電磁鐵168,在基板101的處理期間,根據旋轉圖案為複數個電磁鐵168供電以形成旋轉磁場,該旋轉磁場提供磁能以旋轉磁性轉子164。磁性定子167藉由支撐件170耦接到線性致動器169,在這個例子中,線性致動器169是螺旋驅動器(screw drive)。操作線性致動器169使磁性定子167沿腔室102的軸172移動,這接著使磁性轉子165、圓柱體163、支撐環162和基板101沿軸172移動。
處理氣體透過腔室入口175提供給腔室102,以及透過朝向頁面外的腔室出口排出,且通常沿著與腔室入口175和支撐環162相同的平面排出(圖1中未圖示)。基板透過出入口174進入和離開腔室102,出入口174在側壁114中形成且表示在圖1中的後面。這裡不描述基板輸送過程。
前驅物活化器180具有圍繞內部空間184的主體182,在內部空間184中,可藉由施加電漿形成能量來形成離子、自由基和電子的經活化的前驅物混合物183。由石英或藍寶石製成的襯墊185保護主體182免受電漿的化學侵蝕。內部空間184優選地不具有可能吸引帶電粒子(如離子)的任何電勢梯度。氣體入口186設置在主體182的第一端187處且與位於主體182的第二端189處的氣體出口188相對。當前驅物活化器180耦合到腔室102時,氣體出口188透過到腔室入口175的輸送管線190而與腔室102流體連通,使得在內部空間184內產生的經活化的前驅物混合物183的自由基被供應到腔室102的處理區域113。氣體出口188的直徑可大於氣體入口186,以允許激發的自由基以所需的流速有效地排出,並使自由基和襯墊185之間的接觸最小化。若需要,可在氣體出口188處將單獨的孔(orifice)插入襯墊185內,以減小氣體出口188處的內部空間184的內部尺寸。可以選擇氣體出口188(或孔,若使用的話)的直徑以在處理區域113和前驅物活化器180之間提供壓差。可選擇壓差
以產生流入腔室102的離子、自由基和分子的組合物,該組合物適合於在腔室102中施行的製程。
為了提供用於電漿處理的氣體,氣源192經由三通閥194的第一輸入和用於控制從氣源192釋放的氣體的流速的閥197而耦接到氣體入口186。三通閥194的第二輸入可耦接到第二氣源198。第一氣源192和第二氣源198中的各者可以是以下各者中的一個或多個、或包括以下各者中的一個或多個:含氮氣體、含氧氣體、含氫氣體、含矽氣體或電漿形成氣體(如氬或氦)。流量控制器196連接到三通閥194,以根據待執行的製程而在不同位置之間切換閥。流量控制器196亦控制三通閥194的切換。
前驅物活化器180可耦接到能量源(未圖示)以向前驅物活化器180提供激發能量(如具有微波或RF頻率的能量),以將從氣源192移動的處理氣體活化為經活化的前驅物混合物183。在使用含氮氣體(如N2)的例子中,前驅物活化器180中的活化在內部空間184中產生N*自由基、帶正電離子(如N+和N2 +)以及電子。藉由將前驅物活化器180遠離腔室102的處理區域113定位,可以使基板暴露於離子最小化。離子可以損壞半導體基板上的敏感結構,而自由基是反應性的且可以用於施行有益的化學反應。使用RPS(如前驅物活化器180)促進基板101暴露於自由基以及使基板101暴露於離子最小化。
使用成角度(angled)的輸送管線190可促進離子碰撞並降低從前驅物活化器180流到腔室102的電漿中的離子濃度。藉由使用成角度的輸送管線190,由處理氣體的激發產生的所有或大部分離子在到達處理區域113之前變為電荷中性。圖2繪示輸送管線190的示意性橫截面圖。輸送管線190具有安裝套管202和連接到安裝套管202的入口構件204。安裝套管202和入口構件204中的各者是中空主體,其界定縱向延伸的空間,例如,套管通道206和入口通道208。通道206、208的橫截面剖面可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於圓形、卵形(oval)、正方形、矩形或不規則形狀。安裝套管202的一端固定到前驅物活化器180的主體182的氣體出口188(圖示部分),使得安裝套管202的套管通道206與氣體出口188處的內部空間184對齊並與其流體耦接。安裝套管202的另一端連接到入口構件204,使得入口構件204的入口通道208實質上與安裝套管202的套管通道206對齊並且流體耦接到套管通道206。安裝套管202的內直徑可沿著安裝套管202的縱軸減小,以匹配前驅物活化器180的內直徑和入口構件204的內直徑兩者。安裝套管202和入口構件204可以由不引起自由基(如N*、O*或H*自由基)重新結合的材料製成。例如,安裝套管202和入口構件204可由以下各者製成或由以下各者提供或為由以下各者製成的襯墊:矽、氧化矽(如石英)、氮化矽、氮化硼、氮化碳、藍寶石或氧化鋁
(Al2O3)。儘管輸送管線190所示且所述為彼此連接的兩個分離的部件(即,安裝套管202和入口構件204),但是輸送管線190可以是單件整合式主體,其具有連接到腔室102的腔室入口175之通道。
圖3是基板處理系統100的示意性頂視圖。入口構件204可經配置為配接器,以在腔室102的側壁114處耦接到腔室入口175。入口構件204包括凸緣310,凸緣310連接到側壁114處的輸送管線190的外表面且完全繞側壁114處的輸送管線190的外表面延伸。入口構件204的一部分可延伸到在側壁114中形成的凹部(未圖示)中,使得凸緣310的表面312螺栓連接到側壁114的凹部中。或者,可省略凹部,且凸緣310的表面312可螺栓連接到側壁114的外表面114a且經配置使得入口通道208流體地耦接到腔室入口175。在任一種情況下,輸送管線190以成角度的管結構的方式耦接到腔室入口175,使得入口構件204中的入口通道208的縱軸「A」和腔室入口175的縱軸「B」以角度θ相交。凸緣310相對於入口通道208的縱軸「A」以所需角度「α」延伸。在凸緣310耦接到凹部中的腔室102的情況下,可選擇角度α以在入口構件204和側壁114之間提供間隙。角度α可在約20度至約80度的範圍內,如約45度至約70度。角度θ可以在約10度至約70度之間的範圍內,如約20度至約45度。在一個實例中,角度α是約45度或更高,例如約60度。使輸送管線190相對於腔室入口175成一角度定
位,在腔室入口175的內表面處的碰撞期間促進離子與電子或其他帶電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
除了上述成角度的管結構之外,可藉由選擇輸送管線190的長度來促進離子碰撞,使得對於給定的處理氣體流速(如給定的電漿產生率),輸送管線190中電漿的駐留時間實質上長於離子與電漿中的電子重新結合的平均時間。在給定的源氣體流速下,消除電漿的實質上所有離子所需的輸送管線190(和/或前驅物活化器180的內部空間184)的長度可通過實驗或生命週期計算來決定。在一個實施例中,內部空間184的長度為約5英吋至約12英吋,例如約8英吋,內直徑為約0.5英吋至約3英吋,例如約2英吋。輸送管線190(包括套管和入口通道206、208)的長度可以是5英吋至約25英吋,例如約12英吋。可以選擇通道206、208的直徑以最佳化前驅物活化器180和處理區域113之間的壓差。在一個實施例中,通道206、208的各者的直徑為約0.5英吋至約2英吋,例如對於入口通道208為約0.6英吋,對於套管通道206為約0.8英吋。通道206、208中的一者或兩者可以具有在流動方向上逐漸減小、逐漸增加或一致的直徑,以促進離子損失。內部空間184和輸送管線190的總長度在約8英吋至約35英吋之間,例如約20英吋。
圖4是靠近腔室入口的基板處理系統100的一部分的示意性頂視圖。如圖3所示,腔室入口175可以是大致圓柱形的。圖4繪示替代的腔室入口475,其為大致細長或扁平的錐形狀。匣430包括腔室入口475。腔室入口475是從入口通道208到處理空間113的氣流通道。匣430設置到腔室102的側壁114中。如圖所示,腔室入口475的縱向剖面通常界定以縱軸「B」為中心且具有相等長度的邊(side)478和479的等腰三角形(或其一部分)。縱軸「B」沿著處理區域113的半徑延伸。等腰三角形的頂點位於軸「B」上,且軸平分等腰三角形的底邊。因此,沿著縱軸「B」測量等腰三角形的高度,且邊478和479以相等的角度從軸線「B」分出。如前所述,腔室入口475在大致靠近等腰三角形的頂點處或在等腰三角形的頂點處的開口476處流體地耦接到入口構件204的入口通道208。開口476處的腔室入口475的橫向尺寸可為約0.6英吋至約1.0英吋,例如約0.8英吋。腔室入口475在等腰三角形的內端477處或其附近的三角形底邊處流體地耦接到處理區域113。等腰三角形的底邊長度可沿著邊478和邊479與內端477的交叉點之間的內端477測量。腔室入口475可在內端477處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱,包括但不限於大致卵形、橢圓形(ellipsoidal)、長橢圓形(oblong)、體育場形(stadium)和/或圓角矩形(rounded-rectangular)形狀。內端477處的橫截面
區域可具有約2.5英吋至約3.5英吋(例如約3英吋)的底邊長度,以及約0.4英吋至約0.8英吋(例如約0.6英吋)的寬度。
氣體出口188(圖2)透過輸送管線190(這裡耦接到腔室入口475)保持與腔室102流體連通,使得在內部空間184內產生的經活化的前驅物混合物183的自由基被供應到腔室102的處理區域113。在一些實施例中,腔室入口475的縱向剖面界定不等邊(scalene)三角形,其中邊478和479具有不等長度且以與縱軸「B」不相等的角度分出,使得縱軸「B」穿過頂點,但不會將內端477平分。如前所述,每個通道206、208的直徑為約0.5英吋至約2英吋,例如對於入口通道208為約0.6英吋,對於套管通道206為約0.8英吋。目前認為,具有比入口通道208更大直徑的套管通道206之輸送管線190可在通道206、208之間的連接處形成阻塞點(choke point)。此阻塞點可增加前驅物活化器180中的壓力和/或引起或增加體積-表面重新結合。
輸送管線190以成角度結構的方式耦接到腔室入口475,使得入口通道208的縱軸「A」和腔室入口475的縱軸「B」以角度θ相交。角度θ可在約10度至約70度之間的範圍內,例如約20度和約45度。縱軸「A」與腔室入口475的三角形縱向剖面的邊478在開口476附近的點478-p處相交。使輸送管線190相對於腔室入口475成一角度定位,在腔室入口475的內表面處的碰撞期
間促進離子與電子或其他帶電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
應當理解,匣430(以及下面論述的匣530、630、730)以與腔室入口175橫穿側壁114(圖1)相同的方式設置到腔室102的側壁114中。
入口通道208和/或腔室入口475可利用鑽孔製程由實心石英片製成。為了配合所需的鑽孔深度和/或進入角,可使用多個孔,而導致一個或多個表面不規則。例如,如圖4所示,腔室入口475的三角形縱向剖面的頂點476不是奇點(singular point)。反之,在入口通道208和腔室入口475之間的耦接處可以看到突出的不規則部分476-b。這些不規則特徵可以是凸的或凹的。與近端實質特徵相比,預期這種不規則特徵是小的(如10%或更小的尺寸)。為了清楚起見,關於這種不規則特徵的論述將在本揭示案的其餘部分中有所限制。然而,應該理解,諸如「直的」或「平滑」或類似術語的使用考慮到存在小的不規則特徵。
圖5是基板處理系統100的腔室入口部分的另一示意性頂視圖。如圖3所示,入口通道208可以是大致圓柱形的。圖5繪示入口構件504的替代入口通道508,其通常包括圓柱形部分507和錐形部分509,錐形部分509是大致細長或扁平的錐形狀。圓柱形部分507可過渡到錐形部分509,使得入口通道508的橫截面面積從與安
裝套管202的耦接件往與腔室102的耦接件單調地增加。如圖所示,從圓柱形部分507到錐形部分509的過渡可產生過渡點508-p,其可表現為入口通道508的壁中的拐角(corner)或角度。安裝套管202連接到入口構件504,使得入口通道508的圓柱形部分507實質上與安裝套管202的套管通道206對齊且流體耦接到套管通道206。
圖5繪示具有縱向剖面的替代腔室入口575,該縱向剖面大致界定梯形形狀。匣530包括腔室入口575。匣530設置到腔室102的側壁114中。縱軸「B」沿著處理區域113的半徑延伸且將梯形的內端577平分。可沿著內端577測量梯形的底邊長度。可沿縱軸「B」測量梯形的高度。腔室入口575連接到入口構件504,使得入口通道508的錐形部分509實質上與腔室入口575的梯形縱向剖面的外端576對齊且流體耦接到腔室入口575的梯形縱向剖面的外端576。可沿外端576測量梯形的頂部長度。梯形的頂部長度可小於或等於其底邊長度。腔室入口575可以在外端576處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形和/或圓角矩形形狀。腔室入口575在梯形的內端577處耦接以及流體連接到處理區域113。腔室入口575可以在內端577處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育
場形和/或圓角矩形形狀。外端576處的橫截面面積可小於或等於內端577處的橫截面面積。錐形部分509的壁可與腔室入口575的邊579對齊。例如,入口通道508的錐形部分509的壁可與腔室入口575的邊579對齊,以形成從點508-p到內端577的平滑、線性表面。在一些實施例中,平滑的線性表面與穿過處理區域113的中心的半徑對準。在所示實施例中,腔室入口575的梯形縱向剖面的邊579與外端576和內端577兩者形成直角。在其他實施例中,邊579可與外端576和/或內端577形成約75°至約105°之間的角度。
輸送管線190以成角度結構的方式耦接到腔室入口575,使得入口通道508的圓柱形部分507的縱軸「A」和腔室入口575的縱軸「B」以角度θ相交。角度θ可在約10度至約70度之間的範圍內,例如約20度和約45度。在一些實施例中,縱軸「A」平行於腔室入口575的梯形縱向剖面的邊578的軸「C」並與之對齊。在其他實施例(未圖示)中,縱軸「A」與軸「C」形成約160°至約200°之間的一角度。在縱軸「A」與軸「C」形成小於約180°的角度的實施例中,縱軸「A」與腔室入口575的梯形縱向剖面的邊578在外端576附近的點578-p處相交。在縱軸「A」與軸「C」形成大於約180°的角度的實施例中,縱軸「A」將不會與梯形的邊578相交。使輸送管線190相對於腔室入口575成一角度定位,在腔室入口575的內表面處的碰撞期間促進離子與電子或其他帶
電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
應當理解,入口構件504以跟入口構件204耦接到安裝套管202相同的方式耦接到安裝套管202。因此,預期安裝套管202可經歷很少的(若有的話)修改以配合入口構件504。
圖6是靠近腔室入口的基板處理系統100的一部分的另一示意性頂視圖。圖6繪示具有縱向剖面的替代腔室入口675,該縱向剖面大致界定具有彎曲邊678的修改式梯形形狀。匣630包括腔室入口675。匣630設置到腔室102的側壁114中。彎曲邊678在外端676處與錐形部分509的壁對齊,且當彎曲邊678接近內端677時,彎曲邊678朝向邊679向內彎曲。縱軸「B」沿著處理區域113的半徑延伸且將內端677平分。可沿著內端677測量修改式梯形的底邊長度。可沿縱軸「B」測量修改式梯形的高度。腔室入口675連接到入口構件504,使得入口通道508的錐形部分509實質上與腔室入口675的梯形縱向剖面的外端676對齊且流體耦接到腔室入口675的梯形縱向剖面的外端676。可沿外端676測量修改式梯形的頂部長度。修改式梯形的頂部長度可小於或等於其底邊長度。注意,與腔室入口575相比,由於彎曲邊678的突入(intrusion),沿內端677測量的底邊長度可小於沿內端577測量的底邊長度。腔室入口675可在外端676處具
有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形和/或圓角矩形形狀。腔室入口675在修改式梯形的內端677處耦接並流體連接到處理區域113。腔室入口675可以在內端677處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形和/或圓角矩形形狀。外端676處的橫截面面積可小於或等於內端677處的橫截面面積。錐形部分509的壁可與腔室入口675的邊679對齊。例如,入口通道508的錐形部分509的壁可與腔室入口675的邊679對齊,以形成從點508-p到內端677的平滑的線性表面。在一些實施例中,平滑的線性表面與穿過處理區域113的中心的半徑對準。在所示實施例中,腔室入口675的修改式梯形的縱向剖面的邊679與外端676和內端677兩者形成直角。在其他實施例中,邊679可與外端676和/或內端677形成約75°至約105°之間的角度。
輸送管線190以成角度結構的方式耦接到腔室入口675,使得入口通道508的圓柱形部分507的縱軸「A」和腔室入口675的縱軸「B」以角度θ相交。角度θ可在約10度至約70度之間的範圍內,例如約20度和約45度。彎曲邊678的曲率可至少部分地決定點678-p,其中入口通道508的圓柱形部分507的縱軸「A」與彎曲邊678在點678-p處相交。例如,當彎曲邊678僅略微彎
曲時,縱軸「A」與彎曲邊678在靠近內端677處相交。當彎曲邊678具有較大的曲率時,縱軸「A」與彎曲邊678在靠近外端676處相交。沿縱軸「B」測量,點678-p可以是自外端676開始的修改式梯形的高度之約10%至約60%。使輸送管線190相對於腔室入口675成一角度定位,在腔室入口675的內表面處的碰撞期間促進離子與電子或其他帶電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
圖7是靠近腔室入口的基板處理系統100的一部分的另一示意性頂視圖。圖7繪示具有縱向剖面的替代腔室入口775,該縱向剖面大致界定矩形形狀。匣730包括腔室入口775。匣730設置到腔室102的側壁114中。縱軸「B」沿著處理區域113的半徑延伸且將內端777平分。可沿著內端777測量矩形的底邊長度。可沿縱軸「B」測量矩形的高度。腔室入口775連接到入口構件504,使得入口通道508的錐形部分509實質上與腔室入口775的矩形縱向剖面的外端776的部分對齊且流體耦接到腔室入口775的矩形縱向剖面的外端776的部分。可沿著外端776,從邊778到邊779測量矩形的頂部長度。矩形的頂部長度可等於其底邊長度。腔室入口775可在外端776處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形和/或圓角矩形形狀。腔室入口775在矩形的內
端777處耦接以及流體連接到處理區域113。腔室入口775可以在內端777處具有橫截面區域,該橫截面區域可以是任何形狀,對稱或不對稱的,包括但不限於大致卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形和/或圓角矩形形狀。外端776處的耦接件的橫截面面積可小於或等於內端777處的橫截面面積。注意,與腔室入口575和675相比,內端777的橫截面面積可約等於內端577的橫截面面積,且可大於內端677的橫截面面積。錐形部分509的壁可與腔室入口775的邊779對齊。例如,入口通道508的錐形部分509的壁可與腔室入口775的邊779對齊,以形成從點508-p到內端777的平滑的線性表面。在一些實施例中,平滑的線性表面與穿過處理區域113的中心的半徑對準。在所示實施例中,腔室入口775的矩形縱向剖面的邊779與外端776和內端777兩者形成直角。在其他實施例中,邊779可與外端776和/或內端777形成約75°和約105°之間的角度。在其他實施例中,兩邊778和779可與外端776和/或內端777形成約75°至約105°之間的角度,從而產生腔室入口775的菱形縱向剖面。
輸送管線190以成角度結構的方式耦接到腔室入口775,使得入口通道508的圓柱形部分507的縱軸「A」和腔室入口775的縱軸「B」以角度θ相交。角度θ可以在約10度至約70度之間的範圍內,如約20度至約45度。在一些實施例中,腔室入口575的梯形縱向剖面的高度約等於腔室入口775的矩形縱向剖面的高度,且沿
內端577測量的底邊長度約等於沿內端777測量的底邊長度。在這樣的實施例中,應該理解的是,入口通道508的圓柱形部分507的縱軸「A」可不與邊778相交,或者可以僅在內端777或靠近內端777的點(如點778-p)處與邊778相交。在一些實施例中,其中沿內端777測量的底邊長度小於沿內端577測量的底邊長度,縱軸「A」可在實質遠離內端777的點處與邊778相交。使輸送管線190相對於腔室入口775成一角度定位,在腔室入口775的內表面處的碰撞期間促進離子與電子或其他帶電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
可以設想提供類似益處之輸送管線190和腔室102的其他配置。當前驅物活化器180耦接到腔室102時,氣體出口188透過到腔室入口(如腔室入口175、475、575、675、775)的輸送管線190而與腔室102流體連通,使得在內部空間184內產生的經活化的前驅物混合物183的自由基被供應到腔室102的處理區域113。每個配置可包括用作配接器的入口構件(如入口構件204、504),將安裝套管202的管狀套管通道206流體地耦接到腔室102的腔室入口。可選擇入口構件的直徑和/或內部容積以最佳化前驅物活化器180和處理區域113之間的壓差。可選擇壓差以產生流入腔室102的離子、自由基和分子的組合物,該組合物適合於在腔室102
中施行的製程。每個配置亦可包括腔室入口,腔室入口接收處理氣體並將處理氣體分配到腔室102的處理區域113。輸送管線190可以以相對於腔室入口的一角度定位。例如,輸送管線190的縱軸「A」可與腔室入口的縱軸「B」成角度θ定位,其中縱軸「B」沿著處理區域113的半徑延伸並且通常穿過腔室入口的縱向剖面(如,三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形、修改式菱形)的內端(如底邊)的中間點(如平分點)。將輸送管線190相對於腔室入口成一角度定位,在腔室入口的內表面處的碰撞期間,促進離子與電子或其他帶電粒子的碰撞或者離子與電子或其他帶電粒子的反應。因此,進入處理區域113的離子濃度降低,在一些情況下實質上降至零。
實驗結果
已經以模擬情境測試如圖4至圖7所示的硬體和部件。為了獲得對模擬結果的額外信任度,已經根據流動趨勢以及總體O*自由基面積加權平均之具有壓力與流動變化的趨勢對相同的3D模型做驗證。圖8是模擬實驗結果的曲線圖,其繪示在基板處理系統100的腔室102的基板表面上的各式點處藉由O自由基濃度所測量的表面反應。結果804為來自圖4中所示的基板處理系統100的模型,其具有入口構件204(即大致圓柱形的入口通道)和腔室入口475(即大致三角形的縱向剖面)。結果805為來自圖5中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有
入口構件504(即,具有大致圓柱形部分和大致錐形部分的入口通道)和腔室入口575(即,大致梯形的縱向剖面)。結果806為來自圖6中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件504和腔室入口675(即,修改式梯形縱向剖面)。結果807為來自圖7中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件504和腔室入口775(即,大致矩形的縱向剖面)。圖9是表示每個模型的O自由基濃度的面積加權平均的結果圖。結果904為來自圖4中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件204和腔室入口475。結果905為來自圖5中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件504和腔室入口575。結果906為來自圖6中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件504和腔室入口675。結果907為來自圖7中所示的基板處理系統100的模型,該模型具有入口構件504和腔室入口775。如在每個曲線圖中可以看到的,具有入口構件504和腔室入口675的模型在處理空間中提供最高的O自由基濃度。目前認為,增加入口構件的內部橫截面面積以及增加與腔室入口的耦接件可將RPS出口處的背壓降低多達50%。此外,由於較少的氣相重新組合,降低背壓可有助於增加晶圓上的O自由基濃度。
實驗模擬繪製圖4至圖7中所示的基板處理系統100之間的腔室中(在晶圓上方)的進入點處的速度的比較。該模擬表示圖5至圖7的模型中的速度較低。這可
有助於更好地將氣體擴散到晶圓上,這將使得晶圓上的O自由基增加。
實驗模擬繪製圖4至圖7中所示的基板處理系統100之間的腔室的切割平面上的速度的比較。該模擬表示,由於圖4的基板處理系統100中從RPS到腔室(沿著縱軸「A」)的直接視線,只有錐體的一部分被利用,而另一半從腔室回流。這些速度剖面表示,改變入口構件的幾何形狀可有助於降低腔室中進入點處的速度,這將使得在晶圓上有更好的流動和更高的O*自由基濃度。
這些實驗結果表示,所揭露的入口構件和腔室入口的配置藉由減少或最小化體積-表面重新結合來改善晶圓上的自由基的可用性。特別言之,實驗結果表示,圖6中揭露的配置具有入口構件504(即,具有大致圓柱形部分和大致錐形部分的入口通道)和腔室入口675(即,修改式梯形縱向剖面),其提供比圖4中揭露的配置所觀察到的高17.2%氧化物生長速率。
這些實驗結果表示,從腔室入口的輸送管線端到處理-體積端的增加的橫截面面積在基板處理期間減少了O*自由基體積-表面重新結合以及/或增加了氧化物生長速率。這些實驗結果表示,如本案所述利用腔室入口和/或入口構件可改善晶圓均勻性。
另外的實驗結果表示,可改善氧化物生長速率,及/或可在相同的處理時間內增加氧化物厚度。圖10繪示氧化物生長速率實驗的代表性結果。Y軸表示相同處
理時間的氧化物厚度。左側表示圖4配置的結果,右側表示圖6配置的結果。
在一個實施例中,基板處理系統包括:輸送管線,該輸送管線耦接在處理腔室和前驅物活化器之間;處理腔室包含側壁;及腔室入口組件,該腔室入口組件設置到側壁中,該腔室入口組件包含:腔室入口;耦接到輸送管線的外部耦接件;用於處理腔室的處理區域的內部耦接件,內部耦接件和外部耦接件分別在腔室入口的內端和外端上,其中內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積;縱向剖面,該縱向剖面包含內端和外端以及第一側和第二側,第一側和第二側位於腔室入口的相對側上,其中縱向剖面的形狀包含以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形;及匣,該匣包含腔室入口並經配置以設置到側壁中。
在本案揭露的一個或多個實施例中,內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積,其減小了基板處理期間的體積-表面重新結合。
在本案揭露的一個或多個實施例中,內部耦接件的橫截面面積大於外部耦接件的橫截面面積,其增加了基板處理期間的氧化物生長速率。
在一個實施例中,一種基板處理系統包括:處理腔室;及輸送管線,該輸送管線耦接在處理腔室和前驅物活化器之間,該輸送管線包含:安裝套管,該安裝套管
耦接至前驅物活化器;及入口構件,該入口構件包含:第一端,該第一端用於耦接到安裝套管;第二端,該第二端用於耦接到處理腔室;及入口通道,該入口通道從第一端延伸到第二端,其中:入口通道包含靠近第一端的圓柱形部分,入口通道包含靠近第二端的錐形部分,及在第一端處的第一橫截面面積小於在第二端處的第二橫截面面積。
在本案揭露的一個或多個實施例中,入口通道的內壁包括圓柱形部分過渡到錐形部分的角度。
在本案揭露的一個或多個實施例中,基板處理系統進一步包括:腔室入口,該腔室入口設置到處理腔室的側壁中,該腔室入口包含:耦接至輸送管線的外部耦接件;用於處理腔室的處理區域的內部耦接件,內部耦接件和外部耦接件分別位於腔室入口的內端和外端;及縱向剖面,該縱向剖面包含內端和外端以及第一側和第二側,第一側和第二側位於腔室入口的相對側,其中錐形部分的壁與腔室入口的第二側對齊,以從該角度到內端形成線性表面。
儘管前面所述係針對本揭示案的實施,但在不背離本揭示案基本範圍及以下專利申請範圍所界定之範圍下,可設計本揭示案的其他與進一步的實施。
100:基板處理系統
102:處理腔室
113:處理區域
114:壁
190:輸送管線
202:安裝套管
206:套管通道
310:凸緣
504:入口構件
507:圓柱形部分
508:入口通道
508-p:點
630:匣
675:腔室入口
676:外端
677:內端
678:彎曲邊
678-p:點
679:邊
Claims (20)
- 一種用於一基板處理系統的腔室入口組件,包括:一腔室入口;用於一輸送管線的一外部耦接件;用於一處理腔室的一處理區域的一內部耦接件,該內部耦接件和該外部耦接件分別在該腔室入口的內端和外端上,且該內部耦接件和該外部耦接件經配置以降低至該輸送管線的背壓,其中:該內部耦接件的一橫截面面積大於該外部耦接件的一橫截面面積,一腔室入口縱軸,該腔室入口縱軸從該處理區域的一中心穿過該內端而延伸到該外端,及該外部耦接件相對於該腔室入口縱軸是不對稱的;一縱向剖面,該縱向剖面包含該內端和該外端以及一第一側和一第二側,該第一側和該第二側位於該腔室入口的相對側上,其中該縱向剖面的一形狀包含以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形;及一匣,該匣包含該腔室入口並經配置以設置到該處 理腔室的一側壁中。
- 如請求項1所述之腔室入口組件,其中:一輸送管線縱軸,該輸送管線縱軸與該輸送管線平行,該輸送管線縱軸從該輸送管線延伸並穿過該外部耦接件,及該腔室入口縱軸與該輸送管線縱軸成10度至70度之間的一角度。
- 如請求項2所述之腔室入口組件,其中該輸送管線縱軸在該內端和該外端之間的一點處與該第一側相交。
- 如請求項1所述之腔室入口組件,其中該第一側是彎曲的。
- 如請求項4所述之腔室入口組件,其中當該第一側接近該內部耦接件時,該第一側與該外部耦接件處的該輸送管線對齊,且朝向該第二側彎曲。
- 如請求項1所述之腔室入口組件,其中該第一側是直的且與該輸送管線的一內壁對齊。
- 如請求項1所述之腔室入口組件,其中該第一側是直的且與該輸送管線的一內壁形成小於180°的一角度。
- 如請求項1所述之腔室入口組件,其中該外部耦接件的一長度小於該外端的一長度。
- 一種用於一基板處理系統的一輸送管線的入口構件,包括:一第一端,該第一端用於耦接到該輸送管線的一安裝套管;一第二端,該第二端用於耦接到一處理腔室;及一入口通道,該入口通道從該第一端延伸到該第二端,其中:該入口通道包含靠近該第一端的一圓柱形部分,該入口通道包含靠近該第二端的一錐形部分,該錐形部分經配置以緩和(mitigate)該入口通道內的流阻塞點,及在該第一端處的一第一橫截面面積小於在該第二端處的一第二橫截面面積。
- 如請求項9所述之入口構件,其中一內部橫截面面積從該入口通道的該第一端往該入口通道的該第二端單調地增加。
- 如請求項9所述之入口構件,其中該入口通道的一內壁包括該圓柱形部分過渡到該錐形部分的一角度。
- 如請求項9所述之入口構件,其中該第二橫截面區域的一形狀包括以下各者中的至少一個:卵形、橢圓形、長橢圓形、體育場形、圓角矩形、不對 稱形和不規則形。
- 一種基板處理系統,包括:一輸送管線,該輸送管線耦接在一處理腔室和一前驅物活化器之間;該處理腔室包含一側壁;及一腔室入口組件,該腔室入口組件設置在該側壁中,該腔室入口組件包含:一腔室入口;耦接到該輸送管線的一外部耦接件;用於該處理腔室的一處理區域的一內部耦接件,該內部耦接件和該外部耦接件分別在該腔室入口的內端和外端上,且該內部耦接件和該外部耦接件經配置以降低至該輸送管線的背壓,其中:該內部耦接件的一橫截面面積大於該外部耦接件的一橫截面面積,一腔室入口縱軸,該腔室入口縱軸從該處理區域的一中心穿過該內端而延伸到該外端,及該外部耦接件相對於該腔室入口縱軸是不對稱的;一縱向剖面,該縱向剖面包含該內端和該外端以及一第一側和一第二側,該第一側和該第二側位於該腔室入口的相對側上,其中該縱向剖面的一形狀 包含以下各者中的至少一個:三角形、修改式三角形、梯形、修改式梯形、矩形、修改式矩形、菱形和修改式菱形;及一匣,該匣包含該腔室入口並經配置以設置到該側壁中。
- 如請求項13所述之基板處理系統,其中:一輸送管線縱軸,該輸送管線縱軸與該輸送管線平行,該輸送管線縱軸從該輸送管線延伸並穿過該外部耦接件,及該腔室入口縱軸與該輸送管線縱軸成10度至70度之間的一角度。
- 如請求項14所述之基板處理系統,其中該輸送管線縱軸在該內端和該外端之間的一點處與該第一側相交。
- 如請求項13所述之基板處理系統,其中該第一側是彎曲的。
- 如請求項16所述之基板處理系統,其中當該第一側接近該內部耦接件時,該第一側與該外部耦接件處的該輸送管線對齊,且朝向該第二側彎曲。
- 如請求項13所述之基板處理系統,其中該第一側是直的且與該輸送管線的一內壁對齊。
- 如請求項13所述之基板處理系統,其中該 第一側是直的且與該輸送管線的一內壁形成小於180°的一角度。
- 如請求項13所述之基板處理系統,其中該外部耦接件的一長度小於該外端的一長度。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201862621460P | 2018-01-24 | 2018-01-24 | |
US62/621,460 | 2018-01-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201941250A TW201941250A (zh) | 2019-10-16 |
TWI811284B true TWI811284B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=69023324
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW112126136A TW202347401A (zh) | 2018-01-24 | 2019-01-16 | 腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 |
TW108101593A TWI811284B (zh) | 2018-01-24 | 2019-01-16 | 腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW112126136A TW202347401A (zh) | 2018-01-24 | 2019-01-16 | 腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
TW (2) | TW202347401A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8070879B2 (en) * | 2002-11-14 | 2011-12-06 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for hybrid chemical processing |
TW201203351A (en) * | 2010-03-10 | 2012-01-16 | Applied Materials Inc | Apparatus and methods for cyclical oxidation and etching |
CN105679633A (zh) * | 2011-08-10 | 2016-06-15 | 应用材料公司 | 用于选择性氮化工艺的方法与设备 |
US20170314126A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Applied Materials, Inc. | Side inject nozzle design for processing chamber |
-
2019
- 2019-01-16 TW TW112126136A patent/TW202347401A/zh unknown
- 2019-01-16 TW TW108101593A patent/TWI811284B/zh active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8070879B2 (en) * | 2002-11-14 | 2011-12-06 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method for hybrid chemical processing |
TW201203351A (en) * | 2010-03-10 | 2012-01-16 | Applied Materials Inc | Apparatus and methods for cyclical oxidation and etching |
CN105679633A (zh) * | 2011-08-10 | 2016-06-15 | 应用材料公司 | 用于选择性氮化工艺的方法与设备 |
TW201727770A (zh) * | 2011-08-10 | 2017-08-01 | 應用材料股份有限公司 | 選擇性氮化製程所用的方法與設備 |
US20170314126A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Applied Materials, Inc. | Side inject nozzle design for processing chamber |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202347401A (zh) | 2023-12-01 |
TW201941250A (zh) | 2019-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11581408B2 (en) | Method and apparatus for selective nitridation process | |
JP7431266B2 (ja) | ラジカル濃度を改善するためのサイドインジェクト設計 | |
US11501954B2 (en) | Dogbone inlet cone profile for remote plasma oxidation chamber | |
TWI811284B (zh) | 腔室入口組件、入口構件及包括此腔室入口組件的基板處理系統 |