一种基板处理系统包含邻近处理腔室的热处理器或等离子体发生器。第一处理气体进入所述热处理器或等离子体发生器。所述第一处理气体随后直接流动穿过喷头进入所述处理腔室。第二处理气体流动穿过第二流径，所述第二流径经过所述喷头。所述第一处理气体及所述第二处理气体在所述喷头下方混合且在所述喷头下方的基板上沉积材料层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于半导体晶圆处理系统，且更具体地是关于ー种用于将至少两种处理气体供应至半导体晶圆处理系统的反应腔室的气体分配喷头。
技术介绍
半导体晶圆处理系统通常含有处理腔室，所述处理腔室具有用于在腔室内靠近处理区域支撑半导体晶圆的基座。腔室形成部分界定处理区域的真空外売。气体分配装配件或喷头将ー种或多种处理气体提供至处理区域。可加热气体及/或为气体供应RF能，这导致分子离解。随后可混合处理气体并将所述处理气体用于在晶圆上执行某些エ艺。这些エ艺可包含用于在晶圆上沉积膜的化学气相沉积(CVD)或用于将材料从晶圆上移除的蚀刻。在一些实施例中，可将处理气体通电以形成等离子体，所述等离子体可在晶圆上执行诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或等离子体蚀刻的エ艺。在需要多种气体的エ艺中，通常在远离处理腔室且经由导管耦合至喷头的混合腔室内组合气体。气体混合物随后流动穿过导管至分配板，其中所述板含有多个孔，使得气体混合物被均匀地分配至处理区域中。当气体混合物进入处理区域时，通电的颗粒及/或中性基导致在CVD反应中在晶圆上沉积ー层材料。虽然通常有利的是在将气体释放至处理区域中之前混合气体以确保气体被均匀地分配至处理区域中，但是气体却倾向于开始还原或否则在混合腔室内发生反应。因此，可能在气体混合物到达处理区域前导致混合腔室、导管及其它腔室组件的沉积或蚀刻。此外，反应副产物可能累积在腔室气体递送组件中。为了将气体维持在分开的流道中直至气体离开分配板进入处理区域中，一些喷头将两种气体维持在分开的流道中直至气体离开分配板进入处理区域中。通过使用分开的流道，气体彼此不混合或反应，直至气体到达晶圆附近的处理区域。在一些应用中，前驱物气体之一可为远程处理腔室中所产生的中性基。可通过远程热处理腔室或等离子体处理腔室产生中性基。中性基可通过导管从远程腔室流动至喷头并通过喷头的第一组分配出口流动至晶圆基板上方的处理腔室中。同时，第二前驱物气体可通过来自喷头的第二组出ロ从源流出。中性基随后可与第二前驱物气体混合并在基板上方提供所要的化学反应。远程等离子体源的问题在于，大比例(可能80%)的中性基在到达晶圆处理腔室前被再结合。在其它实施例中，可使用远程等离子体源。等离子体气体可通过导管流动至喷头。等离子体可通过喷头的第一组出ロ流动至晶圆基板上方的处理腔室中。同时，第二前驱物气体也可流动穿过来自喷头的第二组出ロ。等离子体随后可与前驱物气体混合并在基板上方提供所要的化学反应。再次地，远程等离子体源的问题在于，大比例的由等离子体产生的带电物质在到达晶圆处理腔室前被再结合。因此，在本领域中需要一种系统，所述系统能够将高得多比例的中性基或等离子体提供至基板并将至少两种气体输送进处理区域中而不在气体到达处理区域前混杂气体。
技术实现思路
本专利技术关于ー种CVD处理腔室，所述CVD处理腔室包含直接邻近CVD处理腔室的前腔。前腔可在处理气体进入CVD处理腔室前对气体执行处理。在一实施例中，前腔为可经配置以执行各种不同エ艺的模块化结构。前腔可为可包含加热器的热处理腔室。加热器可对前驱物气体执行热处理。举例而言，前驱物气体可进入前腔，且可对处理气体执行热离解，以产生带电物质及中性基。中性基随后可通过喷头流进基板处理腔室中。在其它实施例中，前腔可包含等离子体发生器。可使用各种类型的等离子体发生器，包含:电容耦合、感应耦合、光学或任何其它适当类型的等离子体发生器。由于等离子体发生器位于喷头正上方且含有基板及基座的处理腔室位于喷头正下方，所以带电物质的损失被最小化。在一实施例中，等离子体发生器可包含前驱物气体歧管、气体盒、阻隔板及间隔环。可将歧管安装在气体盒上方且可将阻隔板安装在气体盒下方。可通过阻隔板的下表面、喷头的上表面及间隔环的内直径界定等离子体发生器腔室。阻隔板及喷头的上表面用作电扱。将RF功率源耦合至阻隔板且将面板接地。在一实施例中，喷头包含针对两种处理气体的分开的流径。第一流径可包含第一列入ロ孔，所述入ロ孔通过喷头从等离子体发生器垂直延伸至处理腔室中的第一列出ロ孔。穿过喷头的第二流径可包含第二组入口及第二流径，所述第二流径导引第二处理气体水平穿过喷头至第二列垂直出ロ孔，进入处理腔室。可将第一列出口孔与第二列出ロ孔混合，使得第一处理气体与第二处理气体在流动穿过喷头后，在与安装在基座上的基板接触前，在处理腔室的顶部处混合。将等离子体发生器配置在喷头正上方提高了进入处理腔室且可作为中性基或带电颗粒的反应气体的比例。因此，与远程等离子体源相比，高得多比例的中性基或带电颗粒进入处理腔室。由于系统的效率大大提高了，所以执行所需的晶圆处理仅需产生低得多数量的中性基或带电颗粒。在不同实施例中，可依据处理腔室的应用将等离子体发生器配置为具有不同间隔环。举例而言，依据所使用的材料，间隔环可充当热导体及/或RF绝缘体。这些不同配置可取决于处理腔室正执行的エ艺。气体盒可包含热加热单元。在一实施例中，可使用气体盒加热器将气体盒加热至160°C。依据间隔件材料可将所述热量与面板隔离或将热转移至面板。若要隔热，则间隔环可由热绝缘陶瓷(诸如氧化铝)制成。相反，需通过使用由导热材料(诸如铝或不锈钢)制成的间隔环将热转移至面板。在另ー实施例中，间隔环可包含加热器。加热环可包含嵌入环中的加热元件。也可将温度传感器耦合至加热器从而可调节环所产生的热量。加热元件可将面板加热至约200 °C或更高。本专利技术的处理系统可用于基板的“冷”处理，其中基板保持低于100°C。较凉的处理温度防止基板的任何热损坏。处理器可通过使基板不受RF能影响而使基板保持为凉的。通过面板将RF能与基板隔离。2009年12月18日提交的共同在审的美国专利申请第 12/641，819 号的 Multifunctional Heater/Chiller Pedestal For Wide Range WaferTemperature Control (用于宽范围晶圆温度控制的多功能加热器/冷却器基座)中掲示了一种温控基座,所述申请的内容以引用的方式并入本文中。处理腔室可在处理条件范围下工作。前驱物及氧化剂的流速可介于约10至40标准公升/分钟(SLM)之间。温度范围可介于约30°C至200°C之间。压カ范围可为约2至IOOTorr0这些工作条件可能特别适合某些低温处理步骤。举例而言，可在图案化的光刻胶层上沉积低温SiO衬垫。沉积温度必须非常低以避免对光刻胶材料的损坏。在本应用中，温度可低于100°c。在这些实施例中，可使冷却液穿过基座以将基座及基板处理温度維持在约50°C至100°C之间。在其它实施例中，处理腔室可用于热处理及/或等离子体处理。基座可包含加热器，所述加热器加热基板及处理腔室，所述加热可导致处理腔室内的热反应。在等离子体模式中，通过介电绝缘体将喷头与基座电分离。在基座与喷头之间施加RF功率以在处理腔室内产生等离子体。附图说明图1示出处理系统的截面图；图2示出处理系统的截面图，其中标注处理气体流；图3示出喷头的上部气体分配板的截面图；图4示出喷头的上部气体分配板的俯视图；图5示出喷头的下部气体分配板的截面图；图6示出喷头的下部气体分配板的俯视图；图7示出用于控制由加热器产生的热量的控制系统；图8示出由间隔环阻隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.20 US 12/908,6171.一种装置，包括: 提供耦合至喷头上表面的热腔室、耦合至所述喷头下表面的处理腔室以及在所述处理腔室中的用于支撑基板的基座； 加热所述热腔室中的第一处理气体以产生中性基； 传送所述中性基从所述热腔室经过延伸穿过所述喷头的第一列孔至所述处理腔室； 传送第二处理气体经过与所述第一列孔隔离的所述喷头中的第二列孔； 将所述中性基与所述第二处理气体进行混合；以及 在所述处理腔室中的所述基板上沉积材料层。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进ー步包括: 在所述喷头与所述基座之间施加RF功率；以及 在所述处理腔室中的所述基板上方产生等离子体。3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进ー步包含:在处理期间将所述基座冷却为低于100°c。4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进ー步包括: 从所述热腔室中的加热器产生热量； 从所述热腔室热传导所述热量经过间隔环至所述喷头；以及 在所述第二处理气体流动穿过所述喷头中的所述第二列孔的同时，加热所述第二处理气体。5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进ー步包括: 通过热传导隔离环将至所述热腔室的热量隔离至所述喷头。6.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进ー步包括: 耦合至所述间隔环或嵌入在所述间隔环内的加热器。7.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进ー步包括: 耦合至所述热腔室的加热器。8.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热腔室包含:在所述热腔室中分配所述第一处理气体的阻隔板。9.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷头包含:所述上表面与所述下表面之间的内部体积、至所述内部体积的入口孔及第二列孔，所述第二列孔在所述下表面中供所述第二处理气体流动至所述处理腔室。10.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷头包含:多个凸起柱，所述多个凸起柱中的每ー个各自具有通孔，所述通孔与所述第一列孔对准，所述第一列孔从所述上表面延伸至所述下表面。11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，所述多个凸起柱由陶瓷材料制成。12.一种方法,包括: 提供耦合至喷头上表面的等...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·艾文加，S·巴录佳，D·R·杜波依斯，J·C·罗查阿尔瓦雷斯，T·诺瓦克，S·A·亨德里克森，YW·李，MY·石，LQ·夏，D·R·威蒂，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。