抑制寄生等离子体和减少晶片内非均匀性的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及抑制寄生等离子体和减少晶片内非均匀性的系统和方法。用于在衬底上沉积膜的衬底处理系统包括限定了反应体积的工艺室。喷头包括一端邻近工艺室的上表面连接的杆部。基部被连接到杆部的另一端，并从杆部径向向外延伸。喷头被配置为将工艺气体和清扫气体中的至少一种引入到反应体积中。等离子体发生器被配置为在反应体积内有选择地生成RF等离子体。边缘调整系统包括环和位于在环和喷头的上表面之间的杆部周围的寄生等离子体减少元件。寄生等离子体减少元件被配置为减少在喷头和工艺室的上表面之间的寄生等离子体。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求申请日为2014年9月12日、美国临时申请号为No.62/049767的权益。通过引用将以上引用的申请的全部公开内容并入本文。
本专利技术涉及衬底处理系统，更具体地，涉及抑制寄生等离子体和减少晶片内非均匀性的系统和方法。
技术介绍
本文提供的背景描述是出于一般性地呈现本公开的上下文的目的。当前提名的专利技术人的工作在本背景部分中所述的程度上以及可能在提交申请时无法以其它方式有资格作为现有技术的本说明书中的各方面的工作，既不明确也不暗示地承认其作为本公开的现有技术。衬底处理系统可被用于在衬底上执行膜沉积。衬底处理系统通常包括限定了反应体积的工艺室。诸如基座、夹头、板等衬底支撑件被布置在工艺室中。诸如半导体晶片之类的衬底可以被布置在衬底支撑件上。在一些应用中，用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或等离子体增强原子层沉积(PEALD)来沉积膜。在PEALD期间，进行一个或多个PEALD循环，以将膜沉积在衬底上。每一个PEALD循环典型地包括前体投配、投配清扫、RF等离子体投配和RF清扫的步骤。在沉积过程中，可使用喷头将工艺气体输送到工艺室中。在RF等离子体投配期间，被提供至喷头和衬底支撑的射频电源被接地(或反之亦然)。在PEALD期间，在衬底上发生前体的等离子体增强的转换。在投配清扫和RF清扫步骤期间，通过喷头提供诸如氩气之类的惰性气体。另外，可以在一些或全部PEALD步骤中在喷头上方执行次级清扫，以防止在诸如喷头背侧、工艺室的顶板和/或工艺室的壁上等偏远地区发生不希望有的沉积。当氩气作为次级清扫气体用于诸如双图案化之类的一些无氮应用时，寄生等离子体可能会在喷头的后面发生。由寄生等离子体消耗的功率可以高达送到工艺室的总等离子体功率的40％。在衬底上的输送的功率损耗通常会导致具有升高的蚀刻率的宽松膜。寄生等离子体感应功率损耗通常在整个喷头上是不均匀的。更具体地说，与喷头的中央部分相比，较高的功率损耗发生在喷头的边缘，这是由于在杆部部分提供的RF功率导致的。在衬底的中心沉积的膜比在衬底的边缘处沉积的膜致密。其结果是，该膜具有边缘厚的外形和在衬底内的高非均匀性，这对于在双图案化应用中的关键尺寸(CD)一致性控制是不利的。此外，操作具有高寄生等离子体的衬底处理系统趋于导致具有晶片到晶片重复性、工具漂移、工艺缺陷性能和喷头组件侵蚀方面的长期问题。
技术实现思路
一种用于在衬底上沉积膜的衬底处理系统包括限定反应体积的工艺室。喷头包括一端与所述工艺室的上表面邻近连接的杆部。基部被连接到杆部的另一端并从所述杆部径向向外延伸。所述喷头被配置为将工艺气体和清扫气体中的至少一种引入到所述反应体积。等离子体发生器被配置为在所述反应体积内有选择地生成RF等离子体。边缘调整系统包括配置在所述喷头的位于所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的所述杆部周围的环。环包括一个或多个孔，以用于从所述环的内腔提供清扫气体到在所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的区域。清扫气体是反应物气体。寄生等离子体减少元件位于在所述环和所述喷头的上表面之间的所述杆部周围并被配置为减少在所述喷头和所述工艺室的所述上表面之间的寄生等离子体。在另一些特征中，所述环具有大致为“T”形的横截面。所述一个或多个孔被布置为与所述喷头的所述杆部垂直。所述环包括一个或多个突起，以提供在所述环的所述内腔和所述杆部的外表面之间的均匀间距。所述寄生等离子体减少元件包括用陶瓷材料制成的喷头盖。所述喷头盖具有覆盖所述喷头的所述上表面和所述喷头的侧面的、大致为“C”形的横截面。所述喷头盖具有在3/8”(英寸)和1英寸之间的厚度。间隔物被布置在所述喷头盖和所述喷头的上表面之间。所述间隔物具有在1/4英寸和1/2英寸之间的厚度。在另一些特征中，所述喷头盖包括覆盖所述喷头的所述上表面和所述喷头的侧面的、具有大致为“C”形的横截面的第一部分和从所述第一部分的在垂直于所述衬底的平面内的相对的端部径向向外延伸的第二部分。所述喷头盖具有在1/16英寸和1/4英寸之间的厚度。间隔物被布置在所述喷头盖和所述喷头的上表面之间。所述间隔物具有在1/4英寸和3/4英寸之间的厚度。所述寄生等离子体减少元件包括被布置为在所述喷头的上表面和所述环之间的、呈间隔关系的多个板。在其它特征中，所述寄生等离子体减少元件还包括布置在所述多个板中的相邻板之间的间隔件。所述多个板中的每一个包括比所述杆部的外径大的中心开口，以允许清扫气体从所述环通过所述板的所述中心开口流动和在所述板之间流动。插入件被布置在所述多个板和所述杆部之间。所述插入件由聚酰亚胺制成。在其它特征中，所述插入件包括杆部和环形基部。该杆部被配置为与所述喷头的杆部相邻并接触。所述环形基部从所述插入件的喷头侧部分向外延伸。在其它特征中，所述环包括：布置为邻近所述杆部的内环；布置为围绕所述内环的上部的上外环；和布置为围绕所述内环的下部的下外环。所述寄生等离子体减少元件包括被布置为在所述喷头的上表面和所述环之间的、呈间隔关系的多个板。所述多个板包括具有螺纹的中心开口。所述下外环包括在径向具有螺纹的外表面，并且其中所述多个板被拧到下外环上。在其它特征中，所述内环包括与在所述上外环和下外环之间的空间对齐的多个孔，并且其中清扫气体流过所述内喷头的所述多个孔。所述多个板包括沿着所述中央开口的切口，以允许清扫气体在多个板之间流动。在其它特征中，所述内环包括沿其喷头侧一端的开口，以允许清扫气体在所述板和所述喷头之间流动。在其它特征中，所述反应物气体是从包括氧分子、氢分子、氮分子、一氧化二氮和氨的组中选择的。所述反应物气体包含氧分子，而所述膜包括二氧化硅。所述反应物气体包含一氧化二氮，而所述膜包括二氧化硅。所述反应物气体包含氧分子，而所述膜包括二氧化钛。所述反应物气体包含一氧化二氮，而所述膜包括二氧化钛。所述反应物气体包含氮分子，而所述膜包括氮化硅。所述反应物气体包含氨分子，而所述膜包括氮化硅。一种用于在衬底上沉积膜的衬底处理系统包括限定反应体积的工艺室。喷头包括一端与所述工艺室的上表面邻近连接的杆部。基部被连接到杆部的另一端并从所述杆部径向向外延伸。所述喷头被配置为将工艺气体和清扫气体中的至少一种引入到所述反应体积。等离子体发生器被配置为在所述反应体积内有选择地生成RF等离子体。边缘调整系统包括配置在所述喷头的位于所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的所述杆部周围的环。所述环包括一个或多个孔，以用于从所述环的内腔提供清扫气体到在所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的区域。寄生等离子体减少元件位于在所述环和所述喷头的上表面之间的所述杆部周围，并被配置为减少在所述喷头和所述工艺室的所述上表面之间的寄生等离子体。所述寄生等离子体减少元件包括被布置为在所述喷头的上表面和所述环之间、呈间隔关系的多个板。通过详细描述、权利要求书和附图，本公开的应用的更广的范围将变得显而易见。详细描述和具体例子仅意在于说明，而并非意在限制本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在衬底上沉积膜的衬底处理系统，其包括：限定反应体积的工艺室；喷头，其包括：杆部,其一端与所述工艺室的上表面邻近连接；和基部，其被连接到所述杆部的另一端并从所述杆部径向向外延伸，其中所述喷头被配置为将工艺气体和清扫气体中的至少一种引入到所述反应体积中；等离子体发生器，其被配置为在所述反应体积内有选择地生成RF等离子体；和边缘调整系统，其包括：配置在所述喷头的位于所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的所述杆部周围的环，其中，所述环包括一个或多个孔，用于从所述环的内腔提供清扫气体到在所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的区域，其中所述清扫气体是反应物气体；和位于在所述环和所述喷头的上表面之间的所述杆部周围且被配置为减少在所述喷头和所述工艺室的所述上表面之间的寄生等离子体的寄生等离子体减少元件。

【技术特征摘要】
2014.09.12 US 62/049,767;2015.03.25 US 14/668,1741.一种用于在衬底上沉积膜的衬底处理系统，其包括：
限定反应体积的工艺室；
喷头，其包括：
杆部,其一端与所述工艺室的上表面邻近连接；和
基部，其被连接到所述杆部的另一端并从所述杆部径向向外延伸，
其中所述喷头被配置为将工艺气体和清扫气体中的至少一种引入到
所述反应体积中；
等离子体发生器，其被配置为在所述反应体积内有选择地生成RF等离
子体；和
边缘调整系统，其包括：
配置在所述喷头的位于所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上
表面之间的所述杆部周围的环，
其中，所述环包括一个或多个孔，用于从所述环的内腔提供清扫气
体到在所述喷头的所述基部和所述工艺室的所述上表面之间的区域，其中所
述清扫气体是反应物气体；和
位于在所述环和所述喷头的上表面之间的所述杆部周围且被配置为减少
在所述喷头和所述工艺室的所述上表面之间的寄生等离子体的寄生等离子体
减少元件。
2.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述环具有大致为“T”
形的横截面，并且其中所述一个或多个孔被布置为与所述喷头的所述杆部垂
直。
3.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述环包括一个或多个突
起，以提供在所述环的所述内腔和所述杆部的外表面之间的均匀间距。
4.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述寄生等离子体减少元

\t件包括用陶瓷材料制成的喷头盖。
5.如权利要求4所述的衬底处理系统，其中，所述喷头盖具有覆盖所述
喷头的所述上表面和所述喷头的侧面的、大致为“C”形的横截面，且其中
所述喷头盖具有在3/8英寸和1英寸之间的厚度。
6.如权利要求5所述的衬底处理系统，其还包括布置在所述喷头盖和所
述喷头的上表面之间的间隔物。
7.如权利要求6所述的衬底处理系统，其中，所述间隔物具有在1/4英寸
和1/2英寸之间的厚度。
8.如权利要求4所述的衬底处理系统，其中，所述喷头盖具有覆盖所述
喷头的所述上表面和所述喷头的侧面的、大致为“C”形的第一部分和从所
述第一部分的在垂直于所述衬底的平面内的相对的端部径向向外延伸的第二
部分。
9.如权利要求8所述的衬底处理系统，其中，所述喷头盖具有在1/16
英寸和1/4英寸之间的厚度。
10.如权利要求8所述的衬底处理系统，其还包括布置在所述喷头盖和
所述喷头的上表面之间的间隔物。
11.如权利要求10所述的衬底处理系统，其中，所述间隔物具有在1/4英
寸和3/4英寸之间的厚度。
12.如权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述寄生等离子体减少
元件包括被布置为在所述喷头的上表面和所述环之间的、呈间隔关系的多个
板。
13.如权利要求12所述的衬底处理系统，其中，所述寄生等离子体减少
元件还包括布置在所述多个板中的相邻板之间的间隔件。
14.如权利要求12所述的衬底处理系统，其中，所述多个板中的每一个
包括比所述杆部的外径大的中心开口，以允许清扫气体从所述环通过所述板
的所述中心开口流动以及在所述板之间流动。
15.如权利要求12所述的衬底处理系统，其还包括布置在所述多个板和
所述杆部...

【专利技术属性】
技术研发人员：康胡，阿德里安·拉瓦伊，尚卡·斯瓦米纳坦，钱俊，克洛伊·巴尔达赛罗尼，弗兰克·帕斯夸里，安德鲁·杜瓦尔，特德·明肖尔，詹尼弗·彼得拉利亚，卡尔·利瑟，大卫·史密斯，塞沙·瓦拉达拉简，爱德华·奥古斯蒂尼克，道格拉斯·凯尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US