抑制前体流和衬底区外等离子体以抑制衬底处理系统寄生沉积技术方案

本发明专利技术涉及一种抑制前体流和衬底区外等离子体以抑制衬底处理系统寄生沉积的衬底处理系统，其包括喷头，所述喷头包括底部和杆部并且所述喷头传输前体气体到室。轴环，所述轴环将喷头连接到室的上表面。所述轴环围绕喷头的杆部设置，所述轴环包括多个槽，并且将前体气体引导通过多个槽导入喷头的底部和室的上表面之间的区域。

Restraining the parasitic deposition of the substrate processing system by inhibiting the plasma of the precursor flow and the substrate

The invention relates to a substrate processing system, which suppresses precursor deposition and plasma outside the substrate area to inhibit parasitic deposition of the substrate treatment system, including a spray head, which comprises a bottom and a rod part, and the spray head transfers the precursor gas to the chamber. The collar, the collar is connected to the upper surface of the nozzle chamber. The collar around the nozzle rod is set, the collar includes a plurality of grooves, and the upper surface of the precursor gas and the bottom guide through multiple slot nozzle of the region.

【技术实现步骤摘要】
抑制前体流和衬底区外等离子体以抑制衬底处理系统寄生沉积本申请是申请号为201310256636.8、申请日为2013年6月25日、专利技术名称为“抑制前体流和衬底区外等离子体以抑制衬底处理系统寄生沉积”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本专利技术要求2012年6月25日递交的美国临时申请No.61/663,802的优先权。该美国申请的公开内容被全面地引入下文。
本专利技术涉及一种衬底处理系统，并且更具体地涉及在衬底处理系统中的寄生沉积的抑制。
技术介绍
此处对背景的描述是为了总体上呈现专利技术的内容。本申请的专利技术人的工作，背景部分所描述的内容以及在申请时没有作为现有技术提出的其他方面，既不能明显地也不能隐含地被当做针对本专利技术的现有技术。衬底处理系统，如等离子体增强原子层沉积(PEALD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)可被用来沉积和刻蚀衬底(如半导体晶片)上的膜。一些PEALD和PECVD系统包括给处理室提供前体的枝形喷头。喷头通常包括延伸入处理室的杆部和连接到杆部的头部。腔室形成在所述头部和处理室上表面之间的所述头部的后面。换句话说，喷头在腔室中形成死容积。对于连续处理如PECVD，腔室在功能上不是一个问题。然而，对于瞬时处理如共形膜沉积(CFD)或者ALD，腔室储存了在后续步骤中消耗或交换的化学物。在连续步骤中储存化学物可引起周围环境的随时间变化的污染物。减少腔室容易使喷头(通常由射频供电)更靠近室(通常位于地上)的顶面。这可以增加耦合到室顶面的射频(RF)。在一些情况中，增加的射频耦合可能不利地影响撞击等离子体的能力。同样地，在腔室区域停留的化学成分的存在可能导致膜的沉积最终产生缺陷。
技术实现思路
一种衬底处理系统，其包括喷头，所述喷头包括底部和杆部并且所述喷头传输前体气体到室。轴环，所述轴环将喷头连接到室的上表面。所述轴环围绕喷头的杆部设置，所述轴环包括多个槽，并且将清扫气体引导通过多个槽到喷头的底部和室的上表面之间的区域。在其他特征中，所述轴环包括底部和杆部。所述轴环的杆部限定了内部腔室，所述内部腔室容纳喷头的杆部。板包括开口，所述开口容纳喷头的杆部。所述板被设置在所述轴环的杆部的下边缘与所述喷头的底部之间。所述轴环将清扫气体引导至板和所述喷头的杆部之间以及板和所述喷头的底部之间。在其他特征中，所述板的一个表面包括多个第一突出，以在所述板和所述喷头的底部之间提供均匀的间隔。所述开口包括多个第二突出，以在所述板和所述喷头的杆部之间提供均匀的间隔。在其他特征中，所述轴环包括设置在轴环的底部的第一通道。所述轴环包括被限定在轴环的杆部的内部腔室的表面与所述喷头的杆部之间的第二通道。所述清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。在其他特征中，所述轴环的杆部具有圆形截面。第一通道被设置在轴环的底部。第二通道被设置在轴环的杆部。所述清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。在其他特征中，N个介电板被设置于围绕所述喷头的底部和室的上表面之间的所述喷头的杆部。所述轴环将清扫气体引导至N个介电板的上方和下方和N个介电板之间的至少一处，此处N是大于零的整数。在其他特征中，所述腔室限定了多个第一表面，所述多个第一表面以间隔的关系围绕第一圆周和多个弓形表面设置，所述多个弓形表面设置在多个第一表面之间。所述多个弓形表面相对于多个第一表面径向向外弯曲。一种运行衬底处理系统的方法，该方法包括使用喷头将前驱气体传输到室，其中所述喷头包括底部和杆部；使用轴环将喷头连接到室的上表面，其中，所述轴环被安排围绕所述喷头的杆部；和提供清扫气体通过轴环的槽进入所述喷头的底部和室的上表面之间的区域。在其他特征中，所述轴环包括底部和杆部。所述轴环的杆部限定了内部腔室，所述内部腔室容纳所述喷头的杆部。所述方法包括将板设置在轴环的杆部的下边缘和喷头的底部之间，所述板包括容纳喷头的杆部的开口。在其他特征中，所述方法包括将清扫气体导入所述板和所述喷头的杆部之间以及所述板和所述喷头的底部之间。所述方法包括使用多个突出将板相对于喷头的底部和杆部间隔开。所述方法包括在轴环的底部提供第一通道和在轴环的杆部的腔室的内表面与喷头的杆部之间提供第二通道。所述方法包括使清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。在其他特征中，所述轴环的杆部具有圆形截面。所述方法包括在轴环的底部提供第一通道和在轴环的杆部提供第二通道；和使清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。在其他特征中，所述方法包括设置N个介电板围绕在喷头的底部和室的表面之间的所述喷头的杆部并且使用轴环将清扫气体引导至N个介电板的上方和下方和N个介电板之间的至少一处，此处N是大于零的整数。所述衬底处理室执行原子层沉积。一种方法，其包括在衬底处理系统的室中喷头下方设置衬底，所述喷头通过轴环被连接至衬底处理系统的上表面；将衬底暴露于第一前体持续第一预定时间；在第一预定时间之后，使清扫气体流过初次清扫路径和二次清扫路径。所述初次清扫路径使清扫气体流过喷头。所述二次清扫路径使清扫气体流过轴环的槽并且流过喷头的底部和上表面之间。所述二次清扫路径移除第一前体。所述方法包括将衬底暴露于第二前体持续第二预定时间。在其他特征中，所述方法包括在第二预定时间后，使清扫气体流过初次清扫路径和二次清扫路径。所述二次清扫路径移除在喷头的底部和室的上表面之间的第二前体。所述方法包括在第一预定时间期间使清扫气体流过二次清扫路径。所述方法包括在第二预定时间期间使清扫气体流过二次清扫路径。本专利技术的进一步应用领域通过后面的详细描述将会变得显而易见。应该理解的是，详细的描述和具体的例子仅仅是为了阐述并不意图限制本专利技术的范围。附图说明通过详细的描述以及附图，将更完全地理解本专利技术，其中：图1是本专利技术的具有喷头和初次和二级清扫流通道的处理室的一个实施方式的横断面视图；图2是本专利技术的轴环的一个实施方式的透视图；图3是本专利技术的用于图2中的轴环的流体连接器的透视图；图4A和4B是本专利技术的板的实施方式的俯视图和仰视图；图5是本专利技术的用于图1中的处理室的流动模型；图6是本专利技术的具有喷头和二级清扫流通道的处理室的另一实施方式的横断面视图；图7是本专利技术的轴环的另一个实施方式的透视图；图8是本专利技术的轴环的另一个实施方式的透视图；图9仍然是本专利技术的具有喷头和二级清扫流通道的处理室的另一个实施方式的横断面视图；以及图10和11是说明本专利技术的使用二级清扫系统的方法的实施方式的流程图。具体实施方式本专利技术描述了用于从处理室去除过量前体并防止前体流入特定区域(如喷头后方的腔室)的系统和方法。本专利技术也通过使用惰性气体而非昂贵的膜前体来增强室压强。较高的室压强对前体形成气帘因而增加了前体在衬底区域的部分压强同时在其他区域降低了压强。较高的室压强因其较高的压强状态减少了寄生等离子体的机会。本专利技术引入了来自喷头后方的轴对称惰性气体流。在一些实施方式中，腔室中的清扫气体流满足贝克列条件(Pecletcondition)(通常大于1的Peclet数)以防止前体的反向扩散(或者前体流)进入腔室。因此，当使腔室中不需要的沉积物(非常难清理)最小化时，室的体积可以减小。通过将后方流与RF隔离/抑制装置结合，可达到进一步的改进。RF隔离/抑制装置可减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行衬底处理系统的方法，其包括：使用喷头将前驱气体传输到室，其中所述喷头包括底部和杆部；使用轴环将喷头连接到所述室的上表面，其中，所述轴环被安排围绕所述喷头的所述杆部；和提供清扫气体通过所述轴环的槽进入所述喷头的所述底部和所述室的所述上表面之间的区域。

【技术特征摘要】
2012.06.25 US 61/663,802;2012.10.24 US 13/659,2311.一种运行衬底处理系统的方法，其包括：使用喷头将前驱气体传输到室，其中所述喷头包括底部和杆部；使用轴环将喷头连接到所述室的上表面，其中，所述轴环被安排围绕所述喷头的所述杆部；和提供清扫气体通过所述轴环的槽进入所述喷头的所述底部和所述室的所述上表面之间的区域。2.如权利要求1所述的方法，其中：所述轴环包括底部和杆部；和所述轴环的所述杆部限定了内部腔室，所述内部腔室容纳所述喷头的所述杆部。3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括：将板设置在所述轴环的所述杆部的下边缘和所述喷头的所述底部之间，所述板包括容纳所述喷头的所述杆部的开口。4.如权利要求3所述的方法，其进一步包括将所述清扫气体导入所述板和所述喷头的所述杆部之间以及所述板和所述喷头的所述底部之间。5.如权利要求3所述的方法，其进一步包括：使用多个突出将所述板相对于所述喷头的所述底部和所述杆部间隔开。6.如权利要求2所述的方法，其进一步包括：在所述轴环的所述底部提供第一通道和在所述轴环的所述杆部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏春光，拉梅什·钱德拉赛卡兰，道格拉斯·凯尔，爱德华·J·奥古斯蒂内克，卡尔·利泽，
申请(专利权)人：诺发系统公司，
类型：发明
国别省市：美国,US