Cvd腔室的流體控制特征結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】CVD腔室的流體控制特征結(jié)構(gòu)
[0001]本申請(qǐng)是2010年07月15日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?01080031919.7，并且發(fā)明名稱為“CVD腔室的流體控制特征結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明是關(guān)于用以處理基材(諸如半導(dǎo)體基材)的設(shè)備，并且特別是關(guān)于用以于基材上方散布過程流體的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]半導(dǎo)體過程系統(tǒng)大致上包括過程腔室，過程腔室具有載座用以支撐腔室內(nèi)鄰近過程區(qū)域的基材(諸如半導(dǎo)體基材)。腔室形成了真空容室，其部分地界定了過程區(qū)域。氣體散布組件或噴頭提供一或多種過程氣體到過程區(qū)域。接著，這些氣體被加熱與(或)能量化以形成等離子體，等離子體在基材上執(zhí)行特定過程。這些過程可包括沉積過程(諸如化學(xué)氣相沉積(CVD))以于基材上沉積材料，或蝕刻反應(yīng)以從基材移除材料，或其它過程。
[0004]在需要多種氣體的過程中，這些氣體可在混合腔室內(nèi)結(jié)合，該混合腔室進(jìn)而經(jīng)由導(dǎo)管連接到氣體散布組件。舉例而言，在傳統(tǒng)的熱CVD過程中，兩種過程氣體并同兩種相應(yīng)的載氣被供應(yīng)到混合腔室，其在該混合腔室處被結(jié)合以形成氣體混合物。氣體混合物可直接地被引進(jìn)到腔室，或行經(jīng)腔室的上部內(nèi)的導(dǎo)管到散布組件。散布組件大致上包括具有多個(gè)孔的板，以致氣體混合物均勻地被散布到基材上方的過程區(qū)域內(nèi)。在另一示例中，兩種氣體分別地通過散布組件，并被容許在抵達(dá)過程區(qū)域與(或)基材之前結(jié)合。隨著氣體混合物進(jìn)入過程區(qū)域且被注入熱能，在這些過程氣體之間會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使了在基材上的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)。
[0005]盡管在釋放到過程區(qū)域內(nèi)之前混合多種氣體以例如確保這些組成氣體均勻地被散布到過程區(qū)域內(nèi)是大致上有益的，這些氣體傾向于在混合腔室或散布板內(nèi)開始還原或反應(yīng)。所以，在氣體混合物抵達(dá)過程區(qū)域之前，會(huì)造成蝕刻腔室、導(dǎo)管、散布板與其它腔室部件上的沉積或其蝕刻。此外，反應(yīng)副產(chǎn)物會(huì)在腔室氣體輸送部件中或在散布板的內(nèi)表面上累積，因此產(chǎn)生與(或)增加了不希望的微粒的存在。
[0006]當(dāng)氣體被釋放到過程區(qū)域內(nèi)時(shí)，氣體的溫度控制是有益的，以用來控制氣體的活性。舉例而言，冷卻這些氣體有助于在釋放到過程區(qū)域內(nèi)之前控制不希望的反應(yīng)?？杀苊膺@些氣體反應(yīng)，直到其接觸了經(jīng)加熱的基材。在其它情況中，這些氣體的加熱是有必要的。舉例而言，熱氣體凈化或清潔有助于從過程腔室移除污染物。因此，將溫度控制方面結(jié)合到氣體散布板是有用的。
[0007]所以，持續(xù)存在對(duì)氣體散布裝置的需求，其中該氣體散布裝置輸送至少兩種氣體到過程區(qū)域內(nèi)而不會(huì)在這些氣體抵達(dá)過程區(qū)域之前發(fā)生混合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文描述的方面是關(guān)于一種用以輸送過程流體(諸如氣體)到過程腔室以為了在基材上沉積膜或以為了其它過程的設(shè)備。在一方面中，提供一種氣體散布組件，其包含:第一歧管，其具有形成為通過其間的多個(gè)第一穿孔以用于供第一流體通過，并且該第一歧管界定用于第二流體的流動(dòng)路徑；及第二歧管，其頂側(cè)連接到該第一歧管且將該流動(dòng)路徑和該第一流體隔離，并且該第二歧管具有多個(gè)第二穿孔與多個(gè)第三穿孔，各個(gè)第二穿孔連接到這些第一穿孔的一個(gè)，該多個(gè)第三穿孔流體連接到該流動(dòng)路徑。
[0009]在另一方面中，提供氣體散布組件，其包含:上歧管，包含:多個(gè)第一穿孔，其形成為同心地繞著該上歧管的中心部而設(shè)置的多個(gè)第一徑向列，及多個(gè)第二穿孔，其同心地繞著該多個(gè)第一穿孔而設(shè)置且形成為多個(gè)第二徑向列；中心歧管，其連接到該上歧管且包含:第一開口組，其同心地繞著該中心歧管的中心部而設(shè)置，及第二開口組，其同心地繞著該第一開口組而設(shè)置；及底歧管，其連接到該中心歧管且包含:第三開口組，其同心地繞著該底歧管的中心部而設(shè)置，第四開口組，其同心地繞著該第三開口組而設(shè)置，多個(gè)第一氣體信道，其設(shè)置在該底歧管的上側(cè)的第四開口的每個(gè)之間，及信道網(wǎng)絡(luò)，其同心地繞著該第四開口組而設(shè)置且流體連接到第一氣體信道的一或多個(gè)。
【附圖說明】
[0010]然而要指出的是，附圖僅說明本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為其范圍的限制，本發(fā)明也適用于其它具有同等功效的實(shí)施例。即使如此，可通過考慮以下詳細(xì)說明和附圖而輕易地了解本發(fā)明的啟示，其中:
[0011]圖1為過程工具的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；
[0012]圖2A-2C為過程腔室的一個(gè)實(shí)施例的示意剖視圖；
[0013]圖3A-3M為本文描述的氣體散布組件的一個(gè)實(shí)施例的不意圖；
[0014]圖4A-4I為本文描述的氣體散布組件的一個(gè)實(shí)施例的不意圖；
[0015]圖5A-5F為本文描述的氣體散布組件的一個(gè)實(shí)施例的不意圖。
[0016]為了便于理解，已經(jīng)在可能的情況下，使用相同的組件符號(hào)指示各圖中相同的組件。意即，在個(gè)實(shí)施例中所揭示的組件也可有利地用于其它實(shí)施例而無需特別指明。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本文描述的方面是關(guān)于一種用以輸送過程流體到過程腔室以為了在基材上沉積膜或以為了其它過程的設(shè)備。
[0018]圖1為根據(jù)所揭示實(shí)施例的具有沉積、烘烤與硬化腔室的過程工具100的實(shí)施例的俯視圖。在圖中，一對(duì)F0UP(前開式結(jié)合艙(front opening unified pods)) 102供應(yīng)基材(例如300mm直徑基材)，這些基材在被放置到串聯(lián)過程腔室109a_c的基材處理部108a_f中的一個(gè)之前被機(jī)械臂104接收且被放置在下腔室固持區(qū)域106內(nèi)?？墒褂玫诙C(jī)械臂110來從固持區(qū)域106傳送基材到過程腔室108a-f并返回。
[0019]串聯(lián)過程腔室109a_c的基材處理部108a_f可包括用以沉積、退火、硬化與(或)蝕刻基材上的可流動(dòng)電介膜的一或多個(gè)系統(tǒng)部件。在一種結(jié)構(gòu)中，可使用過程腔室的兩對(duì)串聯(lián)處理部(例如108c-d與108e-f)來在基材上沉積可流動(dòng)電介材料，并且可使用第三對(duì)串聯(lián)處理部(例如108a-b)來退火經(jīng)沉積的電介質(zhì)。在另一結(jié)構(gòu)中，該過程腔室的兩對(duì)串聯(lián)處理部(例如108c-d與108e-f)可設(shè)以沉積且退火基材上的可流動(dòng)電介膜，而該第三對(duì)串聯(lián)處理部(例如108a-b)可用于經(jīng)沉積的膜的UV或電子束硬化。在又另一結(jié)構(gòu)中，所有的三對(duì)串聯(lián)處理部(例如108a-f)可設(shè)以沉積且硬化基材上的可流動(dòng)電介膜。
[0020]在又另一結(jié)構(gòu)中，兩對(duì)串聯(lián)處理部(例如108c_d與108e_f)可用于可流動(dòng)電介質(zhì)的沉積與UV或電子束硬化，而第三對(duì)串聯(lián)處理部(例如108a-b)可用于退火電介膜?？闪私猓到y(tǒng)100包括用于可流動(dòng)界面膜的沉積、退火與硬化腔室的額外結(jié)構(gòu)。
[0021]此外，一或多個(gè)串聯(lián)處理部108a-f可設(shè)以作為濕式處理腔室。這些過程腔室包括在包括濕氣的氛圍中加熱可流動(dòng)電介膜。因此，系統(tǒng)100的實(shí)施例可包括濕式處理串聯(lián)處理部108a-b與退火串聯(lián)處理部108c-d，以在經(jīng)沉積的電介膜上執(zhí)行濕式與干式退火。
[0022]圖2A是串聯(lián)過程腔室內(nèi)的具有多個(gè)分隔的等離子體產(chǎn)生區(qū)域的過程腔室部200的實(shí)施例的剖視圖。在膜沉積(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氧化硅)的期間，過程氣體可經(jīng)由氣體入口組件205流動(dòng)到第一等離子體區(qū)域215內(nèi)。過程氣體在進(jìn)入第一等離子體區(qū)域215之前可在遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)(remote plasma system, RPS) 201內(nèi)被激發(fā)。根據(jù)所揭示實(shí)施例，示出蓋212、噴頭225與基材支撐件265，基材255設(shè)置在基材支撐件265上。蓋212可以是金字塔形、圓錐形、或其具有窄的頂部擴(kuò)張到寬的底部的他類似結(jié)構(gòu)。蓋212被示出成具有施加的AC電壓源，且噴頭接地，和第一等離子體區(qū)域215中的等離子體產(chǎn)生一致。絕緣環(huán)220定位在蓋212與噴頭225之間，使得電容式親合等離子體(capacitivelycoupled plasma, CCP)形成在第一等離子體區(qū)域中。
[0023]根據(jù)所揭示實(shí)施例，蓋212可以是用于過程腔室的雙源蓋。流體入口組件205將流體(諸如氣體)引進(jìn)到第一等離子體區(qū)域215內(nèi)。在流體入口組件205內(nèi)可見到兩個(gè)不同的流體供應(yīng)信道。第一信道202攜載通過遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)RPS 201的流體(諸如氣體)，而第二信道204具有繞過RPS201的流體(諸如氣體)。在所揭示實(shí)施例中，第一信道202可用于過程氣體，并且第二信道204可用于處理氣體。這些氣體可流動(dòng)到等離子體區(qū)域215內(nèi)，并且被擋件206分散。圖上顯示在蓋212與噴頭225之間有絕緣環(huán)220，其容許AC電位相對(duì)于噴頭225被施加到蓋212。
[0024]流體(諸如前驅(qū)物，例如含硅前驅(qū)物)可通過本文描述的噴頭的實(shí)施例流動(dòng)到第二等離子體區(qū)域內(nèi)。從等離子體區(qū)域215中的過程氣體獲得的激發(fā)物種行經(jīng)噴頭225中的穿孔，并且和從噴頭流動(dòng)到第二等離子體區(qū)域233內(nèi)的前驅(qū)物反應(yīng)。第二等離子體區(qū)域233中幾乎不存在或不存在有等離子體。過程氣體與前驅(qū)物的激發(fā)衍生物在基材上方的區(qū)域中且有時(shí)候在基材上結(jié)合，以在基材上形成可流動(dòng)膜。隨著膜生長，更近來添加的材料具有比下方材料更高的移動(dòng)性(mobility)。因有機(jī)含量通過蒸發(fā)而減少，移動(dòng)性降低。間隙可通過此技術(shù)被可流動(dòng)膜填充，而不會(huì)在完成了沉積之后在膜內(nèi)留下傳統(tǒng)的有機(jī)含量密度。仍可使用硬化步驟來從經(jīng)沉積的膜進(jìn)一步減少或移除有機(jī)含量。
[0025]直接地在第一等離子體區(qū)域215中激發(fā)過程氣體、在遠(yuǎn)程等離子體系統(tǒng)(RPS)中激發(fā)過程氣體、或上述兩者可提供一些優(yōu)點(diǎn)。由于第一等離子體區(qū)域215中的等離子體，從