用以防止HDP-CVD腔室电弧放电的先进涂层方法及材料技术

本文中所述的实施方式涉及用以减少(例如在HDP‑CVD、PECVD、PE‑ALD及蚀刻腔室中)腔室电弧放电的装置及涂覆方法。所述装置包括用于涂覆材料的原位沉积的环形气体分配器，及包括环形气体分配器的处理腔室。所述环形气体分配器包括环形主体，所述环形主体具有设置于环形主体的第一侧面上的至少一个气体进口及设置在环形主体的第一表面上的多个气体分配口。所述多个气体分配口被布置在多个均匀分布的行中。所述多个均匀分布的行的第一行中的多个气体分配口被调适为以与多个均匀分布的行的第二行中的多个气体分布口的出口角不同的出口角引导气体。

Advanced coating methods and materials for preventing HDP-CVD chamber arc discharge

The embodiments described herein relate to devices for reducing arc discharge in chambers such as HDP CVD, PECVD, PE ALD and etching chambers, and coating methods. The device includes an annular gas distributor for in-situ deposition of the coating material, and a processing chamber including an annular gas distributor. The annular gas distributor includes a ring body. The ring body has at least one gas inlet on the first side of the ring body and a plurality of gas distribution ports on the first surface of the ring body. The plurality of gas distribution ports are arranged in a plurality of evenly distributed rows. A plurality of gas distribution ports in the first row of the rows of the multiple uniformly distributed rows are adapted to guide the gas at the outlet angles different from the outlet angles of the multiple gas distribution ports in the second row of the rows with multiple uniformly distributed rows.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用以防止HDP-CVD腔室电弧放电的先进涂层方法及材料
本公开内容的实施方式大体上涉及用以减少HDP-CVD腔室电弧放电的装置及涂层方法。
技术介绍
高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)采用电感耦合等离子体源以供在低真空压力下产生较高密度的等离子体。较高密度的等离子体造成优越的间隙填充性能、较低温度下的高品质膜沉积、高产量及简单的操作特性。HDP-CVD的反应器设计及处理技术允许针对范围广泛的应用沉积未经掺杂的及经掺杂的膜两者，包括浅沟隔离(shallowtrenchisolation)(STI)、金属前介电层(pre-metaldielectriclayer)(PMD)、层间介电(ILD)层、金属间介电(IMD)层及钝化。因此，HDP-CVD被广泛地用于半导体工业。由于低处理压力，HDP-CVD腔室中所报告的关键问题之一是腔室电弧放电(arcing)。电弧放电发生在尖锐点处的高度集中的电场(E-field)造成电介质在金属腔室壁、气体环及阴极主体处击穿的时候。在小区域上发生的高放电电流使暴露的金属蒸发且污染基板表面，造成处理产量的减少。已提出各种技术来减少腔室电弧放电。例如，外部涂覆方法可用在新的腔室上(预安装)。然而，当预安装的涂层在运输、安装或维护期间破裂时或一旦涂层变得太薄时，必须重新施用涂层。可在腔室清洁之后在陈化处理(seasoning)操作期间在金属腔室表面上沉积陈化处理层，以减轻电弧放电。然而，传统的陈化处理层在腔室元件上提供不充足的覆盖范围，且因此，腔室电弧放电问题仍然存在。因此，存在改良装置及涂层方法以减少HDP-CVD腔室电弧放电的需要。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开了一种环形气体分配器。所述环形气体分配器包括环形主体，所述环形主体具有设置于环形主体的第一侧面上的至少一个气体进口及设置在环形主体的第一表面上的多个气体分配口。所述多个气体分配口被布置在多个均匀分布的行中。所述多个均匀分布的行的第一行中的多个气体分配口的第一气体分配口被调适为以与多个均匀分布的行的第一行中的多个气体分配口的第二气体分配口的出口角不同的出口角引导气体。在另一实施方式中，公开了一种处理腔室。所述处理腔室包括：腔室主体及设置在腔室主体上的拱盖组件；基板支撑件，定位在腔室主体中；气体入口，安装在拱盖组件上；及环形气体分配器。所述环形气体分配器包括环形主体及设置在环形主体的第一表面上的多个气体分配口。在又另一实施方式中，公开了一种方法。所述方法包括以下步骤：使第一前驱物通过第一气体入口流进处理腔室；离子化第一前驱物；使第二前驱物通过环形主体流进处理腔室，所述环形主体被调适以分配第二前驱物，第二前驱物不同于第一前驱物；离子化第二前驱物；及在处理腔室的内表面上由已离子化的第二前驱物沉积陈化处理材料。附图说明可通过参照实施方式(其中的某些实施方式图示于附图中)来拥有在上文中简要概述的本公开内容的更特定描述，使得可详细地了解上文所述的本公开内容的特征。然而，要注意的是，附图仅图示示例性实施方式且因此不被视为对实施方式范围的限制，因为本公开内容可容许其他同等有效的实施方式。图1是依据本文中所述的一个实施方式的处理腔室的示意图。图2是依据本文中所述的一个实施方式的环形气体分配器的示意图。图3图示依据本文中所述的一个实施方式的方法的流程图。图4A是依据本文中所述的另一实施方式的处理腔室的部分的示意图。图4B是依据本文中所述的另一实施方式的环形气体分配器的示意性截面图。为了有助于理解，已尽可能使用相同参考数字以指定附图共有的相同元件。设想可在不进一步重述的情况下有益地将一个实施方式的元件及特征并入其他实施方式。具体实施方式本文中所述的实施方式涉及用以减少腔室电弧放电(例如在HDP-CVD、PECVD、PE-ALD及蚀刻腔室中)的装置及涂层方法。所述装置包括用于涂层材料的原位沉积的环形气体分配器，及包括环形气体分配器的处理腔室。环形气体分配器可包括一个或多个气体进口及多个气体分配口。环形气体分配器可定位在处理腔室(例如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)腔室)的下部分中，以向处理腔室的下部分提供前驱物气体以供沉积陈化处理材料。本文中所述的实施方式还包括用于陈化处理处理腔室的方法。所述方法包括以下步骤：使第一前驱物通过第一气体入口流进处理腔室，及使陈化处理前驱物通过环形气体分配器流进处理腔室。所述第一前驱物及第二前驱物可被离子化及反应以在处理腔室中沉积陈化处理材料。图1是依据本文中所述的一个实施方式的处理腔室100的示意图。在一个实例中，处理腔室100可为高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)系统。处理腔室100包括腔室主体116、基板支撑件106及拱盖组件115，所述拱盖组件包括拱顶102、电感组件112及温度控制板110。拱顶102定位在腔室主体116上。拱顶102及腔室主体116界定处理腔室100的内部空间。基板支撑件106定位在处理腔室100的内部空间内，且在处理期间将基板190支撑于基板支撑件106上。基板支臂108耦接至基板支撑件106，以有助于基板支撑件106的支撑及致动。致动器134经由波纹管136耦接至基板支臂108。致动器134垂直致动基板支臂108及耦接至所述基板支臂的基板支撑件106，以有助于在基板转移处理期间在基板转移机械手(未示出)及基板支撑件106之间进行基板转移。拱顶102界定了定位在处理腔室100内的等离子体处理区域104的上边界。拱顶102可以由陶瓷介电材料制造，例如铝、氧化铝或氮化铝。等离子体处理区域104的下边界由基板支撑件106的上表面界定。在处理期间，可在等离子体处理区域104内产生等离子体或其他离子化的气体以有助于基板190的处理。例如，可在等离子体处理区域104中产生等离子体，以在HDP-CVD、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(PE-ALD)处理中将材料沉积在基板190上。包括一个或多个电感线圈114的电感组件112定位在拱顶102上，以有助于等离子体处理区域104中的等离子体产生。电源(未示出)可耦接至电感组件112，以向所述一个或多个电感线圈114提供电力。在操作期间，所述多个电感线圈114可向定位在等离子体处理区域104内的一个或多个前驱物或处理气体提供射频(RF)电力，以离子化前驱物或处理气体。在一个实例中，所述多个电感线圈114可以额定2MHz提供高达5,000瓦的RF功率。所述多个电感线圈114的运行频率可从额定运行频率偏移以改良等离子体产生效率。温度控制板110定位在电感组件112上，且经由电感组件112热耦接至拱顶102。温度控制板110允许将拱顶温度控制在约100℃至200℃范围的约±10℃内。温度控制板110有助于各种处理的拱顶温度的最优化。在一个实例中，液态冷却剂可流过电感线圈114，以附加于由温度控制板110提供的温度控制或作为所述温度控制的替代方案，有助于电感线圈的冷却。处理腔室100包括被调适为储存在处理(例如HDP-CVD、PECVD或PEALD处理)期间所利用的一个或多个前驱物或处理气体的气体板130。可将前驱物或处理气体经由一个或多个气体入口128(两者被示出为128a、128b)引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形气体分配器，包括：环形主体，所述环形主体具有设置于所述环形主体的第一侧面上的至少一个气体进口；及多个气体分配口，所述多个气体分配口设置于所述环形主体的第一表面上，其中所述多个气体分配口被布置在多个均匀分布的行中，且其中所述多个均匀分布的行的第一行中的所述多个气体分配口被调适为以与所述复数个均匀分布的行的第二行中的所述多个气体分布口的出口角不同的出口角引导气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 US 62/263,491;2016.02.25 US 62/299,7901.一种环形气体分配器，包括：环形主体，所述环形主体具有设置于所述环形主体的第一侧面上的至少一个气体进口；及多个气体分配口，所述多个气体分配口设置于所述环形主体的第一表面上，其中所述多个气体分配口被布置在多个均匀分布的行中，且其中所述多个均匀分布的行的第一行中的所述多个气体分配口被调适为以与所述复数个均匀分布的行的第二行中的所述多个气体分布口的出口角不同的出口角引导气体。2.如权利要求1所述的环形气体分配器，其中所述环形主体的所述第一表面是弯曲的，并且其中所述环形主体的第二表面是平的。3.如权利要求1所述的环形气体分配器，其中所述环形主体包括选自由以下项组成的群组的材料：铝、氧化铝及氮化铝。4.如权利要求1所述的环形气体分配器，其中所述多个气体分配口中的每一个具有约0.5毫米及约3毫米之间的直径。5.如权利要求1所述的处理腔室，其中所述多个均匀分布的行以约1厘米至约3厘米隔开。6.一种处理腔室，包括：腔室主体；拱盖组件，所述拱盖组件设置在所述腔室主体上；气体入口，所述气体入口安装在所述拱盖组件上；基板支撑件，所述基板支撑件定位在所述腔室主体中；气体入口，所述气体入口安装在所述拱盖组件上；及环形气体分配器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：琳·张，路雪松，安德鲁·V·勒，吴昌锡，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US