相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2016年1月7日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/275,837的權(quán)益。上述申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

本公開涉及襯底處理系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及用于蝕刻和灰化襯底的襯底處理系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

這里提供的背景描述是為了一般地呈現(xiàn)本公開的背景的目的。在該背景技術(shù)部分以及在提交時(shí)不會(huì)以其他方式認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面中描述的程度上，目前指名的發(fā)明人的工作既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為針對(duì)本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

襯底處理系統(tǒng)可用于蝕刻或灰化襯底(例如半導(dǎo)體晶片)上的膜。襯底處理系統(tǒng)通常包括處理室、氣體分配裝置(例如噴頭)和襯底支撐件。在處理期間，襯底被布置在襯底支撐件上。可以將不同的氣體混合物引入到處理室中，并且射頻(rf)等離子體可以用于激活化學(xué)反應(yīng)。

襯底處理系統(tǒng)通常使用單點(diǎn)氣體注入。這些系統(tǒng)通常還需要將若干氣體混合成氣體混合物，然后才將氣體混合物通過相同的氣體管線輸送到襯底處理室。在使用這種方法時(shí)遇到的問題包括不能使用不相容的氣體(例如自燃和氧化氣體)，因?yàn)檫@些氣體在到達(dá)襯底處理室之前在氣體管線中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。襯底處理室中的氣體流動(dòng)方向和反應(yīng)位置通常針對(duì)單個(gè)過程進(jìn)行優(yōu)化，并且通常需要硬件改變以優(yōu)化要執(zhí)行的每個(gè)附加處理的性能。在許多應(yīng)用中，氣體通過rf源進(jìn)入。這些氣體在行進(jìn)通過噴頭之前通常被電離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種襯底處理系統(tǒng)包括上室和圍繞所述上室布置的線圈。rf產(chǎn)生系統(tǒng)向所述線圈供應(yīng)rf功率以在所述上室中產(chǎn)生等離子體。第一支撐件支撐所述上室的下部并且包括第一多個(gè)氣體流動(dòng)通道以沿向上且徑向向內(nèi)的方向?qū)⒌谝徽{(diào)諧氣體流輸送到所述上室中。氣體注射器布置在所述上室的上部中，以沿向下的方向或向下且徑向向外的方向中的至少一個(gè)方向輸送等離子體氣體混合物。第二支撐件布置在所述第一支撐件和所述下室之間，并且包括第二多個(gè)氣體流動(dòng)通道，以將第二調(diào)諧氣體流沿向下且徑向向內(nèi)的方向輸送到所述下室中。襯底支撐件支撐襯底并且布置在所述下室中。氣體分配裝置包括多個(gè)氣體通孔，并且布置在所述上室和所述下室之間。氣體輸送系統(tǒng)將所述第一調(diào)諧氣體流供應(yīng)到所述第一多個(gè)氣體流動(dòng)通道，將所述等離子體氣體混合物供應(yīng)到所述氣體注射器，以及將所述第二調(diào)諧氣體流供應(yīng)到所述第二多個(gè)氣體流動(dòng)通道。

在其它特征中，所述氣體分配裝置接地。所述氣體輸送系統(tǒng)將第一氣體流和第二氣體流供應(yīng)到所述氣體注射器。所述氣體注射器獨(dú)立地將所述第一氣體流和所述第二氣體流輸送到所述上室，而不在所述氣體注射器中混合。

在其它特征中，所述氣體注射器包括第一注射器殼體，所述第一注射器殼體包括：基部，所述基部包括接收所述第一氣體流的第一氣體流動(dòng)通道；從所述基部延伸的突出部；以及第二氣體流動(dòng)通道，其用于接收所述第二氣體流并延伸穿過所述基部和所述突出部。所述氣體注射器包括第二注射器殼體，所述第二注射器殼體包括：第一腔，其包括第一開口、第二開口和圍繞所述第二開口布置并且從所述第一腔延伸穿過所述第二注射器殼體的第一多個(gè)氣體通孔；以及第二腔，其包括從所述第二腔延伸穿過所述第二注射器殼體的第二多個(gè)氣體通孔并且從所述第一腔的所述第二開口延伸。所述基部與所述第一腔的所述第一開口密封接合。所述突出部與所述第二腔密封接合。

在其它特征中，第一腔具有第一直徑，并且第二腔具有小于所述第一直徑的第二直徑。所述突出部包括凹槽。o形環(huán)布置在凹槽中以與所述第二腔的內(nèi)表面密封接合?；烤哂小皌”形橫截面。所述第一多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

在其它特征中，所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少一個(gè)被布置在向下方向上，并且所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

在其它特征中，所述第一氣體流以第一流速供應(yīng)，而所述第二氣體流以不同于所述第一流速的第二流速供應(yīng)。所述第一氣體流包括第一氣體混合物，而所述第二氣體流包括不同于所述第一氣體混合物的第二氣體混合物。

一種用于襯底處理系統(tǒng)的氣體注射器包括：第一注射器殼體，其包括限定第一氣體流動(dòng)通道的基部；從所述基部延伸的突出部；以及延伸穿過所述基部和所述突出部的第二氣體流動(dòng)通道。所述氣體注射器包括第二注射器殼體，所述第二注射器殼體包括第一腔，所述第一腔包括第一開口、第二開口和圍繞所述第二開口布置的第一多個(gè)氣體通孔。所述第一氣體流動(dòng)通道與所述第一多個(gè)氣體通孔流體連通。所述第二注射器殼體包括第二腔，所述第二腔包括第二多個(gè)氣體通孔并且從所述第一腔的所述第二開口延伸。所述第二氣體流動(dòng)通道與所述第二多個(gè)氣體通孔流體連通。所述基部與所述第一腔的所述第一開口密封接合，所述突出部與所述第二腔密封接合，并且氣體流過所述第一氣體流動(dòng)通道進(jìn)入所述襯底處理系統(tǒng)的處理室，而不在所述氣體注射器中與流過所述第二氣體流動(dòng)通道的氣體混合。

在其它特征中，所述第一腔具有第一直徑，而所述第二腔具有小于所述第一直徑的第二直徑。

在其它特征中，所述突出部包括凹槽，并且還包括設(shè)置在凹槽中以與所述第二腔的內(nèi)表面密封接合的o形環(huán)。所述基部具有“t”形橫截面。

在其它特征中，所述第一多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

在其它特征中，所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少一個(gè)被布置在向下方向上，并且所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

一種襯底處理系統(tǒng)，其包括氣體注射器、上室、下室和支撐襯底并設(shè)置在下室中的襯底支撐件。氣體輸送系統(tǒng)將第一氣體流供應(yīng)到所述第一氣體流動(dòng)通道以及將第二氣體流供應(yīng)到所述第二氣體流動(dòng)通道。氣體分配裝置包括多個(gè)氣體通孔，并且布置在所述上室和所述下室之間。所述氣體注射器將氣體供應(yīng)到所述上室。

在其它特征中，線圈圍繞上室布置。rf產(chǎn)生系統(tǒng)向所述線圈供應(yīng)rf功率以在所述上室中產(chǎn)生等離子體。

在其它特征中，所述第一氣體流以第一流速供應(yīng)，而所述第二氣體流以不同于所述第一流速的第二流速供應(yīng)。所述第一氣體流包括第一氣體混合物，而所述第二氣體流包括不同于所述第一氣體混合物的第二氣體混合物。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種襯底處理系統(tǒng)，其包括：

上室；

線圈，其布置在所述上室周圍；

rf產(chǎn)生系統(tǒng)，其用于向所述線圈供應(yīng)rf功率以在所述上室中產(chǎn)生等離子體；

第一支撐件，其用于支撐所述上室的下部，并且包括第一多個(gè)氣體流動(dòng)通道以將第一調(diào)諧氣體流沿向上且徑向向內(nèi)的方向輸送到所述上室中；

氣體注射器，其布置在所述上室的上部中，以沿向下的方向或向下且徑向向外的方向中的至少一個(gè)方向輸送等離子體氣體混合物；

下室；

第二支撐件，其布置在所述第一支撐件和所述下室之間，并且包括第二多個(gè)氣體流動(dòng)通道，以將第二調(diào)諧氣體流沿向下且徑向向內(nèi)的方向輸送到所述下室中；

襯底支撐件，其支撐襯底并且布置在所述下室中；

氣體分配裝置，其包括多個(gè)氣體通孔并且布置在所述上室和所述下室之間；以及

氣體輸送系統(tǒng)，其用于將所述第一調(diào)諧氣體流供應(yīng)到所述第一多個(gè)氣體流動(dòng)通道，將所述等離子體氣體混合物供應(yīng)到所述氣體注射器，以及將所述第二調(diào)諧氣體流供應(yīng)到所述第二多個(gè)氣體流動(dòng)通道。

2.根據(jù)條款1所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述氣體分配裝置接地。

3.根據(jù)條款1所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述氣體輸送系統(tǒng)將第一氣體流和第二氣體流供應(yīng)到所述氣體注射器，并且其中所述氣體注射器獨(dú)立地將所述第一氣體流和所述第二氣體流輸送到所述上室，而不在所述氣體注射器中混合。

4.根據(jù)條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述氣體注射器包括：

第一注射器殼體，其包括：

基部，其包括接收所述第一氣體流的第一氣體流動(dòng)通道；

從所述基部延伸的突出部；和

第二氣體流動(dòng)通道，其用于接收所述第二氣體流并延伸穿過所述基部和所述突出部；以及

第二注射器殼體，其包括：

第一腔，其包括第一開口、第二開口和第一多個(gè)氣體通孔，所述第一多個(gè)氣體通孔圍繞所述第二開口布置并且從所述第一腔延伸穿過所述第二注射器殼體；和

第二腔，其包括從所述第二腔延伸穿過所述第二注射器殼體的第二多個(gè)氣體通孔，并且從所述第一腔的所述第二開口延伸，

其中所述基部與所述第一腔的所述第一開口密封接合，并且

其中所述突出部與所述第二腔密封接合。

5.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一腔具有第一直徑，并且其中所述第二腔具有小于所述第一直徑的第二直徑。

6.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述突出部包括凹槽，并且還包括設(shè)置在所述凹槽中以與所述第二腔的內(nèi)表面密封接合的o形環(huán)。

7.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述基部具有“t”形橫截面。

8.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

9.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

10.根據(jù)條款4所述的襯底處理系統(tǒng)，其中，所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少一個(gè)被布置在向下方向上，并且所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于所述向下方向以向外的銳角布置。

11.根據(jù)條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一氣體流以第一流速供應(yīng)，而所述第二氣體流以不同于所述第一流速的第二流速供應(yīng)。

12.根據(jù)條款3所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一氣體流包括第一氣體混合物，而所述第二氣體流包括不同于所述第一氣體混合物的第二氣體混合物。

13.一種用于襯底處理系統(tǒng)的氣體注射器，其包括：

第一注射器殼體，其包括：

限定第一氣體流動(dòng)通道的基部；

從所述基部延伸的突出部；和

第二氣體流動(dòng)通道，其延伸穿過所述基部和所述突出部；以及

第二注射器殼體，其包括：

第一腔，其包括第一開口、第二開口和圍繞所述第二開口布置的第一多個(gè)氣體通孔，其中所述第一氣體流動(dòng)通道與所述第一多個(gè)氣體通孔流體連通；和

第二腔，其包括第二多個(gè)氣體通孔并且從所述第一腔的所述第二開口延伸，其中所述第二氣體流動(dòng)通道與所述第二多個(gè)氣體通孔流體連通，

所述基部與所述第一腔的所述第一開口密封接合，所述突出部與所述第二腔密封接合，并且氣體流過所述第一氣體流動(dòng)通道進(jìn)入所述襯底處理系統(tǒng)的處理室，而不在所述氣體注射器中與流過所述第二氣體流動(dòng)通道的氣體混合。

14.根據(jù)條款13所述的氣體注射器，其中所述第一腔具有第一直徑，并且所述第二腔具有小于所述第一直徑的第二直徑。

15.根據(jù)條款13所述的氣體注射器，其中所述突出部包括凹槽，并且還包括設(shè)置在所述凹槽中以與所述第二腔的內(nèi)表面密封接合的o形環(huán)。

16.根據(jù)條款13所述的氣體注射器，其中所述基部具有“t”形橫截面。

17.根據(jù)條款13所述的氣體注射器，其中所述第一多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

18.根據(jù)條款17所述的氣體注射器，其中所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于向下方向以向外的銳角布置。

19.根據(jù)條款17所述的氣體注射器，其中所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少一個(gè)布置在所述向下方向上，并且所述第二多個(gè)氣體通孔中的至少兩個(gè)相對(duì)于所述向下方向以向外的銳角布置。

20.一種襯底處理系統(tǒng)，其包括：

根據(jù)條款13所述的氣體注射器；

上室；

下室；

襯底支撐件，其支撐襯底并且布置在所述下室中；

氣體輸送系統(tǒng)，其用于向所述第一氣體流動(dòng)通道提供第一氣體流以及向所述第二氣體流動(dòng)通道提供第二氣體流；和

氣體分配裝置，其包括多個(gè)氣體通孔并且布置在所述上室和所述下室之間，并且

其中所述氣體注射器將氣體供應(yīng)到所述上室。

21.根據(jù)條款20所述的襯底處理系統(tǒng)，其還包括：

線圈，其布置在所述上室周圍；和

rf產(chǎn)生系統(tǒng)，其用于向所述線圈提供rf功率以在所述上室中產(chǎn)生等離子體。

22.根據(jù)條款20所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一氣體流以第一流速供應(yīng)，而所述第二氣體流以不同于所述第一流速的第二流速供應(yīng)。

23.根據(jù)條款22所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述第一氣體流包括第一氣體混合物，而所述第二氣體流包括不同于所述第一氣體混合物的第二氣體混合物。

根據(jù)詳細(xì)描述、權(quán)利要求和附圖，本公開的其它應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。詳細(xì)描述和具體示例僅意圖用于說明的目的，而不旨在限制本公開的范圍。

附圖說明

從詳細(xì)描述和附圖將更充分地理解本公開，其中：

圖1是根據(jù)本公開的襯底處理系統(tǒng)的示例的功能框圖；

圖2是根據(jù)本公開的氣體輸送系統(tǒng)的示例的功能框圖；

圖3是根據(jù)本公開的氣體輸送系統(tǒng)的另一示例的功能框圖；

圖4是根據(jù)本公開的雙氣體注射器的示例的局部透視圖和側(cè)面剖視圖；

圖5是根據(jù)本公開的雙氣體注射器的另一個(gè)實(shí)例的局部透視圖和側(cè)面剖視圖；和

圖6是包括氣體室和用于將氣體向上引導(dǎo)到上室區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)孔的下支撐件的實(shí)例的側(cè)面剖視圖。

在附圖中，附圖標(biāo)記可以重新使用以標(biāo)識(shí)類似和/或相同的元件。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法允許對(duì)襯底處理系統(tǒng)中的氣體種類和氣體輸送路徑進(jìn)行調(diào)整。在一些示例中，襯底處理系統(tǒng)執(zhí)行蝕刻或灰化。提供多個(gè)氣體注入位置，并且每個(gè)氣體注入位置由氣體輸送系統(tǒng)或氣體計(jì)量系統(tǒng)提供。在每個(gè)氣體注入位置處的氣體輸送的調(diào)節(jié)可以用于調(diào)節(jié)襯底上的蝕刻或灰化速率均勻性和/或選擇性。

在一些示例中，多個(gè)注入位置允許對(duì)氣體輸送進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得可以簡(jiǎn)單地通過調(diào)節(jié)流速來移動(dòng)一定體積的電離物質(zhì)到特定注入位置。在其他示例中，不相容的氣體流過不同的注入位置以防止在這些氣體到達(dá)襯底處理室之前混合。這還允許保護(hù)(shielding)氣體或載氣的單獨(dú)注射，而不會(huì)在輸送到襯底處理室之前與主工藝氣體混合。

在一些示例中，氣體注射器包括多個(gè)注射器位置以降低硬件復(fù)雜性以及減少潛在的泄漏位置。氣體注射器包括兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的氣體輸送路徑，其使得氣體直到氣體進(jìn)入襯底處理室才混合。在一些示例中，氣體輸送路徑指向相同或不同的方向以幫助調(diào)節(jié)晶片均勻性。

現(xiàn)在參考圖1，示出了根據(jù)本公開的用于蝕刻或灰化襯底的襯底處理室100。雖然示出并描述了特定類型的襯底處理室，但是本文所述的改進(jìn)可以應(yīng)用于各種其它襯底處理室。

襯底處理室100包括下室區(qū)域102和上室區(qū)域104。下室區(qū)域102由室側(cè)壁表面108、室底表面110和氣體分配裝置114的下表面限定。

上室區(qū)域104由氣體分配裝置114的上表面和上室區(qū)域104的內(nèi)表面118限定。在一些示例中，上室區(qū)域104可以具有圓頂形狀，但是也可以使用其他形狀。在一些示例中，上室區(qū)域104擱置在第一支撐件121上。在一些示例中，第一支撐件121具有環(huán)形形狀。在一些示例中，第一支撐件121包括用于將工藝氣體輸送到上室區(qū)域104的一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道123，如下文將進(jìn)一步描述的。在一些示例中，工藝氣體通過一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道123以相對(duì)于包括氣體分配裝置114的平面成銳角的向上方向輸送，但是也可以使用其它角度/方向。在一些示例中，氣體流動(dòng)通道123圍繞第一支撐件121均勻間隔開。

第一支撐件121可以擱置在第二支撐件125上。在一些示例中，第二支撐件具有環(huán)形形狀。第二支撐件125限定用于將工藝氣體輸送到下室區(qū)域102的一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道127。在一些示例中，這些氣體流動(dòng)通道圍繞第二支撐件125均勻間隔開。在一些示例中，氣體分配裝置114中的氣體通孔131與氣體流動(dòng)通道127對(duì)準(zhǔn)。在其他示例中，氣體分配裝置114具有較小的直徑，并且不需要?dú)怏w通孔131。在一些示例中，工藝氣體通過一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道127以相對(duì)于包括氣體分配裝置114的平面成銳角的朝向基底的向下方向輸送，但也可以使用其它角度/方向。

在其他示例中，上室區(qū)域104是具有平坦頂表面的圓筒形，并且可以使用平坦的感應(yīng)線圈。在其他示例中，單個(gè)室可以與位于噴頭和襯底支撐件之間的間隔物一起使用。

襯底支撐件122布置在下室區(qū)域104中。在一些示例中，襯底支撐件122包括靜電卡盤(esc)，但也可以使用其他類型的襯底支撐件。在蝕刻期間，襯底126布置在襯底支撐件122的上表面上。在一些示例中，襯底126的溫度可以通過加熱板、具有流體通道的可選冷卻板和一個(gè)或多個(gè)傳感器(全部未示出)來控制；但也可以使用任何其它合適的襯底支撐件溫度控制系統(tǒng)。

在一些示例中，氣體分配裝置114包括噴頭(例如，具有多個(gè)通孔129的板128)。多個(gè)通孔129從板128的上表面延伸到板128的下表面。在一些示例中，通孔129具有在0.4”至0.75”范圍內(nèi)的直徑，并且噴頭由導(dǎo)電材料(例如鋁)或具有由導(dǎo)電材料制成的嵌入電極的非導(dǎo)電材料(例如，陶瓷)制成。

一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈140被布置在上室區(qū)域104的外部周圍。當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈140在上室區(qū)域104內(nèi)部產(chǎn)生電磁場(chǎng)。氣體注射器142從氣體輸送系統(tǒng)150注射一種或多種氣體混合物。在一些示例中，氣體注射器142包括在向下方向上引導(dǎo)氣體的中心注入位置和以相對(duì)于向下方向成一定角度注射氣體的一個(gè)或多個(gè)側(cè)注入位置。在一些示例中，氣體輸送系統(tǒng)150將氣體混合物的第一部分以第一流速輸送到中心注入位置，并將氣體混合物的第二部分以第二流速輸送到氣體注射器142的側(cè)注入位置。在其他示例中，通過氣體注射器142輸送不同的氣體混合物。在一些示例中，氣體輸送系統(tǒng)150將調(diào)諧氣體輸送到氣體流動(dòng)通道123和127和/或輸送到處理室中的其它位置，如在下面將描述的。在一些示例中，通過改變電離物質(zhì)體積的位置來改變調(diào)諧氣體以調(diào)節(jié)蝕刻或灰化速率和/或選擇性。

等離子體發(fā)生器170可以用于產(chǎn)生輸出到一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈140的rf功率。等離子體在上室區(qū)域104中產(chǎn)生。在一些示例中，等離子體發(fā)生器170包括rf發(fā)生器172和匹配網(wǎng)絡(luò)174。匹配網(wǎng)絡(luò)174將rf發(fā)生器172的阻抗與一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈140的阻抗匹配。在一些示例中，氣體分配裝置114連接到諸如地之類的參考電位。閥178和泵180可以用于控制下室區(qū)域102和上室區(qū)域104內(nèi)部的壓力，并且用于分別從下室區(qū)域102和上室區(qū)域104排出反應(yīng)物。

控制器176與氣體輸送系統(tǒng)150、閥178、泵180和/或等離子體發(fā)生器170連通，以控制工藝氣體流動(dòng)、吹掃氣體、rf等離子體和室壓力。在一些示例中，通過一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈140在上室區(qū)域104內(nèi)維持等離子體。使用氣體注射器142從室的頂部引入一種或多種氣體混合物，并且使用可接地的氣體分配裝置114將等離子體限制在上室區(qū)域104內(nèi)。

將等離子體限制在上室區(qū)域104中使得等離子體物質(zhì)與經(jīng)由氣體分配裝置114流出的所需蝕刻劑物質(zhì)體積復(fù)合。在一些實(shí)例中，沒有rf偏置施加到襯底126。結(jié)果，在襯底126上沒有活性鞘，并且離子不以任何有限的能量撞擊襯底。某些數(shù)量的離子將通過氣體分配裝置114擴(kuò)散出等離子體區(qū)域。然而，擴(kuò)散的等離子體的量的數(shù)量級(jí)比位于上室區(qū)域104內(nèi)的等離子體低。等離子體中的大多數(shù)離子在高壓下通過體積復(fù)合而損失。氣體分配裝置114的上表面處的表面復(fù)合損失也降低氣體分配裝置114下方的離子密度。

在其他示例中，提供rf偏置發(fā)生器184，并且rf偏置發(fā)生器184包括rf發(fā)生器186和匹配網(wǎng)絡(luò)188。rf偏置可以用于在氣體分配裝置114和襯底支撐件之間產(chǎn)生等離子體，或者在襯底126上產(chǎn)生自偏置以吸引離子?？刂破?76可以用于控制rf偏置。

如上所述，可以以不同的流速提供相同的氣體混合物和/或可以提供不同的氣體混合物?，F(xiàn)在參考圖2，氣體輸送系統(tǒng)150的第一示例經(jīng)由兩個(gè)或更多個(gè)氣體通道208-1、...、208-q(統(tǒng)稱為氣體通道208)提供兩種或更多種氣體混合物。氣體通道208-1包括：一個(gè)或多個(gè)氣體源210-1、...和210-n(統(tǒng)稱為氣體源210)，一個(gè)或多個(gè)閥212-1、...和212-n(統(tǒng)稱閥212)，一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量流量控制器(mfc)214-1、...和214-n(統(tǒng)稱為mfc214)以及混合歧管216。另一個(gè)氣體通道208-q包括：一個(gè)或多個(gè)氣體源230-1、...、和230-p(統(tǒng)稱為氣體源230)，一個(gè)或多個(gè)閥232-1、...和232-p(統(tǒng)稱閥232)，一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量流量控制器(mfc)234-1、...和234-p(統(tǒng)稱為mfc234)，以及混合歧管236。n、p和q是大于或等于1的整數(shù)。每個(gè)氣體通道208可以向氣體注射器142或襯底處理室中的其它注射區(qū)域提供不同的氣體混合物。將不同的氣體混合物提供到本文所述的襯底處理室的各個(gè)區(qū)域。

現(xiàn)在參考圖3，氣體輸送系統(tǒng)150的另一示例將氣體混合物分成具有不同流速的兩個(gè)或更多個(gè)氣體流。氣體輸送系統(tǒng)150中的每個(gè)氣體通道包括：一個(gè)或多個(gè)氣體源270-1、...和270-n(統(tǒng)稱為氣體源270)，一個(gè)或多個(gè)閥272-1、...和272-n(統(tǒng)稱為閥272)，一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量流量控制器(mfc)274-1、...和274-n(統(tǒng)稱為mfc274)以及混合歧管276。由混合歧管276輸出的氣體混合物可以由氣體分流器280分裂成兩個(gè)或更多個(gè)氣體流，每個(gè)氣體流具有相同的氣體混合物以及不同的流速。氣體分流器280可包括一個(gè)或多個(gè)通道，每個(gè)通道包括閥和限流孔?？梢允褂瞄y來選擇限流孔的尺寸，以提供各種期望的流速。氣體混合物的不同部分以不同的流速供應(yīng)到襯底處理室的各個(gè)區(qū)域。

在一些示例中，將圖2和3中公開的裝置組合以在一種流速(或一個(gè)或多個(gè)不同流速)提供一種氣體混合物以及在一個(gè)流速(或在一個(gè)或多個(gè)不同流速)提供一種或多種其它氣體混合物。

現(xiàn)在參考圖4-5，示出了氣體注射器142的示例。在圖4中，氣體注射器142包括上注射器殼體310和下注射器殼體312。下注射器殼體312限定第一腔316和從第一腔316的一端向下延伸的第二腔318。在一些示例中，第二腔318具有比第一腔316小的直徑。第二腔318中的一個(gè)或多個(gè)氣體通孔320與襯底處理室流體連通。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)氣體通孔320圍繞第二腔318的下表面布置成大致圓形的圖案。第一腔316中的一個(gè)或多個(gè)氣體通孔321與襯底處理室流體連通。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)氣體通孔321圍繞第一腔316的下表面布置成大致圓形的圖案。

氣體注射器142的上部330包括相對(duì)于下注射器殼體的外表面徑向向外延伸的基部332和從基部332的中心向下突出的突出部334。在一些示例中，基部332具有大致“t”形的橫截面。突出部334具有基本上等于第二腔318的內(nèi)徑的外徑。當(dāng)突出部334的端部插入第二腔318中時(shí)，產(chǎn)生鄰接關(guān)系。

在一些示例中，密封件形成在突出部334的外徑和第二腔318的內(nèi)徑之間。在一些示例中，密封件包括“o”形環(huán)360，“o”形環(huán)360布置在形成于突出部334的外徑上的凹槽362中。在一些示例中，凹槽形成在限定第二腔318的表面上。突出部334限定氣體流動(dòng)通道338，氣體流動(dòng)通道338從突出部334的一端延伸到突出部334的相對(duì)端。

承載第一氣體混合物的管道連接到氣體配件342。第一氣體混合物流過由管道344和氣體流動(dòng)通道338限定的流動(dòng)通道進(jìn)入第二腔318。第一氣體混合物流過氣體通孔320進(jìn)入上室區(qū)域104。承載第二氣體混合物的管道連接到配件348。第二氣體混合物流過由管道350限定的流動(dòng)通道進(jìn)入第一腔316。第二氣體混合物流過氣體通孔321進(jìn)入上室區(qū)域104。

在圖5中，氣體通孔320和321可以在其它位置、以其它角度和/或以其他相對(duì)角度布置，以實(shí)現(xiàn)不同的氣體混合特性。

現(xiàn)在參考圖6，第一支撐件121限定包括氣體流動(dòng)通道420的第一部分410，氣體流動(dòng)通道420可以完全地或部分地圍繞襯底處理室的外周延伸。在一些示例中，氣體流動(dòng)通道420具有環(huán)形形狀。氣體流動(dòng)通道420與工藝氣體源流體連通。例如，氣體流動(dòng)通道420可以通過管道連接到一個(gè)或多個(gè)氣體源、氣體混合物源、歧管和/或氣體分流器的輸出。

一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道123與氣體流動(dòng)通道420流體連通，并且將氣體從氣體流動(dòng)通道420引導(dǎo)到上室區(qū)域104中。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道123圍繞處理室以間隔開的關(guān)系布置。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)氣體流動(dòng)通道123以相對(duì)于氣體分配裝置114的上表面成徑向向內(nèi)的銳角從氣體流動(dòng)通道134引導(dǎo)氣體流。

本文所述的系統(tǒng)和方法的優(yōu)點(diǎn)包括：工藝氣體流動(dòng)方向的可調(diào)性、保持不相容的氣體分開直到它們進(jìn)入工藝腔的能力、使氣體在噴頭上方和下方流動(dòng)的能力、以及使兩種或更多種分開的氣體流過一個(gè)注射器的能力。

前面的描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且絕不旨在限制本公開、其應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本公開包括特定示例，但是本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)被如此限制，因?yàn)樵谘芯扛綀D、說明書和所附權(quán)利要求時(shí)，其他修改將變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本公開的原理的情況下，方法中的一個(gè)或多個(gè)步驟可以以不同的順序(或同時(shí)地)執(zhí)行。此外，雖然每個(gè)實(shí)施方式在上面被描述為具有某些特征，但是相對(duì)于本公開的任何實(shí)施方式描述的那些特征中的任何一個(gè)或多個(gè)可以在任何其它實(shí)施方式的特征中實(shí)現(xiàn)和/或與任何其它實(shí)施方式的特征組合，即使該組合沒有明確描述。換句話說，所描述的實(shí)施方式不是相互排斥的，并且一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式彼此的置換保持在本公開的范圍內(nèi)。

使用各種術(shù)語來描述元件之間(例如，模塊之間、電路元件之間、半導(dǎo)體層之間等)的空間和功能關(guān)系，各種術(shù)語包括“連接”、“接合”、“耦合”、“相鄰”、“緊挨”、“在...頂部”、“在...上面”、“在...下面”和“設(shè)置”。除非將第一和第二元件之間的關(guān)系明確地描述為“直接”，否則在上述公開中描述這種關(guān)系時(shí)，該關(guān)系可以是直接關(guān)系，其中在第一和第二元件之間不存在其它中間元件，但是也可以是間接關(guān)系，其中在第一和第二元件之間(在空間上或功能上)存在一個(gè)或多個(gè)中間元件。如本文所使用的，短語“a、b和c中的至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)被解釋為意味著使用非排他性邏輯或(or)的邏輯(a或b或c)，并且不應(yīng)被解釋為表示“a中的至少一個(gè)、b中的至少一個(gè)和c中的至少一個(gè)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述示例的一部分。這樣的系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體處理設(shè)備，半導(dǎo)體處理設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理工具、一個(gè)或多個(gè)室、用于處理的一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)、和/或特定處理部件(晶片基座，氣體流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于在半導(dǎo)體晶片或襯底的處理之前、期間和之后控制它們的操作的電子器件集成。電子器件可以被稱為“控制器”，其可以控制一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的各種部件或子部件。根據(jù)處理要求和/或系統(tǒng)類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工藝，包括處理氣體的輸送、溫度設(shè)置(例如加熱和/或冷卻)、壓力設(shè)置、真空設(shè)置、功率設(shè)置、射頻(rf)發(fā)生器設(shè)置、rf匹配電路設(shè)置、頻率設(shè)置、流率設(shè)置、流體輸送設(shè)置、位置和操作設(shè)置、進(jìn)出工具和其他輸送工具和/或連接到特定系統(tǒng)或與特定系統(tǒng)接口的裝載鎖的晶片輸送。

概括地說，控制器可以定義為電子器件，電子器件具有接收指令、發(fā)出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點(diǎn)測(cè)量等的各種集成電路、邏輯、存儲(chǔ)器和/或軟件。集成電路可以包括存儲(chǔ)程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、定義為專用集成電路(asic)的芯片、和/或一個(gè)或多個(gè)微處理器、或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是以各種單獨(dú)設(shè)置(或程序文件)的形式輸送到控制器的指令，單獨(dú)設(shè)置(或程序文件)定義用于在半導(dǎo)體晶片上或針對(duì)半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定工藝的操作參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，操作參數(shù)可以是由工藝工程師定義的配方的一部分，以在一或多個(gè)(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、二氧化硅、表面、電路和/或晶片的管芯的制造期間完成一個(gè)或多個(gè)處理步驟。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦合到系統(tǒng)、以其它方式聯(lián)網(wǎng)到系統(tǒng)或其組合的計(jì)算機(jī)的一部分或耦合到該計(jì)算機(jī)。例如，控制器可以在“云”中或在晶片廠(fab)主機(jī)系統(tǒng)的全部或一部分中，其可以允許對(duì)晶片處理的遠(yuǎn)程訪問。計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問以監(jiān)視制造操作的當(dāng)前進(jìn)展、檢查過去制造操作的歷史、從多個(gè)制造操作研究趨勢(shì)或性能度量，以改變當(dāng)前處理的參數(shù)、設(shè)置要跟隨當(dāng)前處理的處理步驟、或者開始新的處理。在一些示例中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如服務(wù)器)可以通過網(wǎng)絡(luò)(其可以包括本地網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng))向系統(tǒng)提供工藝配方。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以包括使得能夠輸入或編程參數(shù)和/或設(shè)置的用戶接口，然后將該參數(shù)和/或設(shè)置從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)輸送到系統(tǒng)。在一些示例中，控制器接收數(shù)據(jù)形式的指令，其指定在一個(gè)或多個(gè)操作期間要執(zhí)行的每個(gè)處理步驟的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，參數(shù)可以特定于要執(zhí)行的工藝的類型和工具的類型，控制器被配置為與該工具接口或控制該工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通過包括聯(lián)網(wǎng)在一起并朝著共同目的(例如本文所述的工藝和控制)工作的一個(gè)或多個(gè)離散控制器而呈分布式。用于這種目的的分布式控制器的示例是在與遠(yuǎn)程(例如在平臺(tái)級(jí)或作為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的一部分)定位的一個(gè)或多個(gè)集成電路通信的室上的一個(gè)或多個(gè)集成電路，其組合以控制在室上的工藝。

示例系統(tǒng)可以包括但不限于等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉(zhuǎn)漂洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(pvd)室或模塊、化學(xué)氣相沉積(cvd)室或模塊、原子層沉積(ald)室或模塊、原子層蝕刻(ale)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及可以與半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備相關(guān)聯(lián)或用于半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備的任何其它半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。

如上所述，根據(jù)將由工具執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)處理步驟，控制器可以與一個(gè)或多個(gè)其他工具電路或模塊、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相鄰工具、鄰近工具、位于整個(gè)工廠中的工具、主計(jì)算機(jī)、另一個(gè)控制器、或在將晶片容器往返半導(dǎo)體制造工廠中的工具位置和/或裝載口運(yùn)輸?shù)牟牧线\(yùn)輸中使用的工具通信。