具有气体密封的化学沉积室制造技术

本发明专利技术涉及具有气体密封的化学沉积室。具有在化学隔离室内形成的化学沉积室的化学沉积装置包括气体密封。化学沉积室包括喷头模块，该喷头模块具有带气体入口的面板，气体入口用于将反应器化学物质输送到晶片腔以处理半导体衬底。喷头模块包括主排放气体出口，以从晶片腔去除反应气体化学物质和惰性气体。惰性气体供给装置输送密封气体，所述密封气体至少部分地通过喷头模块的台阶与基座模块之间的间隙径向向内流动以形成气体密封。次排放气体出口抽出流过间隙的惰性气体中的至少一些，以提供高的佩克莱特数。

A chemical deposition chamber with gas seal

The invention relates to a chemical deposition chamber with a gas seal. A chemical deposition device with a chemical deposition chamber formed in a chemical isolation chamber includes a gas seal. The chemical deposition chamber consists of a nozzle module, which has a panel with a gas inlet, and the gas inlet is used to transfer the chemical material of the reactor to the wafer cavity for processing the semiconductor substrate. The sprinkler module includes a main exhaust gas outlet to remove reactive gas chemicals and inert gases from the wafer cavity. The inert gas supply device conveyed the sealed gas, which at least partially flows inward through the gap between the nozzle module and the base module to form a gas seal. At the secondary exhaust gas outlet, at least some of the inert gas flowing through the gap is drawn to provide a high number of peck numbers.

【技术实现步骤摘要】
具有气体密封的化学沉积室
本专利技术涉及用于进行化学沉积和用于进行等离子体增强化学沉积的装置和方法。
技术介绍
等离子体处理装置可以用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、脉冲沉积层(PDL)、等离子体增强脉冲沉积层(PEPDL)处理和抗蚀剂去除的技术处理半导体衬底。例如，用于等离子体处理的一种类型的等离子体处理装置包括含有顶部电极和底部电极的反应室或沉积室。在电极之间施加射频(RF)功率以将工艺气体激发成用于处理反应室中的半导体衬底的等离子体。
技术实现思路
根据一实施方式，具有气体密封的化学沉积室包括喷头模块和基座模块，所述基座模块被配置为支撑面板下面的晶片腔中的半导体衬底。面板包括多个气体入口，所述多个气体入口被构造成将工艺气体输送到晶片腔。喷头模块包括主排放气体出口，主排放气体出口被配置为从晶片腔中去除反应气体化学物质和惰性气体。喷头模块包括位于晶片腔的外周处的台阶以及被配置为输送惰性气体以在所述台阶与基座模块之间的间隙中形成气体密封的惰性气体供给装置。所述喷头模块包括位于主排放气体出口的径向外侧的次排放气体出口，所述次排放气体出口被构造成去除通过间隙径向向内流动的惰性气体中的至少一些。根据另一实施方式，一种用于遏制(contain)反应气体化学物质从上述化学沉积室的晶片腔逸出的方法包括以下步骤：(a)将半导体衬底支撑在基座模块上；(b)使工艺气体流过面板的气体入口；(c)通过主排放气体出口从晶片腔中抽出气体；(d)通过使惰性气体流过惰性气体供给装置，使得在所述台阶与所述基座模块之间的间隙中保持气体密封；以及(e)经由次排放气体出口抽出径向向内流过所述间隙的所述惰性气体中的至少一些。具体而言，本专利技术的一些方面可以阐述如下：1.一种具有气体密封的化学沉积室，其包括：喷头模块和基座模块，所述基座模块被配置为支撑面板下方的晶片腔中的半导体衬底；所述面板中的气体入口，其被配置为将工艺气体输送至所述晶片腔；主排放气体出口，其被配置为从所述晶片腔中去除反应气体化学物质和惰性气体；在所述晶片腔的外周处的环形台阶和惰性气体供给装置，所述惰性气体供给装置被构造成输送惰性密封气体以在所述环形台阶和所述基座模块之间的间隙中形成气体密封；以及位于所述主排放气体出口的径向外侧的次排放气体出口，所述次排放气体出口被构造成去除通过所述间隙径向向内流动的所述惰性气体中的至少一些。2.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述气体入口位于所述面板的内部中，而所述主排放气体出口位于所述面板的外部中。3.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述主排放气体出口和所述次排放气体出口位于所述环形台阶的下表面中。4.根据条款1所述的化学沉积室，其还包括围绕所述面板的隔离环，所述环形台阶包括所述隔离环的下部。5.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述主排放气体出口与连接到真空压力源的压力控制节流阀流体连通。6.根据条款5所述的化学沉积室，其中所述次排放气体出口与恒定的真空压力源流体连通。7.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述间隙具有从所述晶片腔的外边缘至所述台阶的外边缘的约5.0mm至25.0mm的宽度。8.根据条款1所述的化学沉积室，其中，所述主排放气体出口位于围绕所述面板的隔离环中，所述隔离环包括主排放气体通道，所述主排放气体通道与在所述隔离环与所述喷头模块的背板的外周之间的环形充气室连通。9.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述次排放气体出口位于围绕所述面板的隔离环中，所述隔离环包括内环和外环，所述次排放气体通道与在所述内环的外表面和所述外环的内表面之间的环形充气室连通。10.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述惰性气体供给装置包括在所述喷头模块的背板中的环形充气室，所述背板包括从所述环形充气室径向向外延伸并与在所述背板的外周上的密封气体出口流体连通的密封气体通道。11.根据条款1所述的化学沉积室，其中所述基座模块能竖直向上移动以将所述半导体衬底置于所述晶片腔中且能向下移动到用于将所述半导体衬底装载到所述衬底基座上以及将所述衬底基座上的所述半导体衬底卸载的位置。12.根据条款11所述的化学沉积室，其中至少一个排放通道位于所述基座模块中，所述至少一个排放通道位于所述晶片腔的径向外侧并且被配置为去除被供给到所述间隙中的所述惰性气体中的至少一些。13.根据条款12所述的化学沉积室，其中所述至少一个排放通道包括环形流道。14.根据条款4所述的化学沉积室，其中：(a)所述隔离环包括在所述隔离环的内表面中的惰性气体供给入口、从惰性气体供给入口径向向外延伸的惰性气体供给通道，并且所述惰性气体供给通道竖直向下延伸到所述台阶的所述下表面，(b)所述主排放气体出口位于所述隔离环的所述内表面的下部中，主排放气体通道从所述主排放气体出口向上延伸，并且所述主排放气体通道水平延伸到所述内表面中的在所述惰性气体供给入口下方的位置处的开口，以及(c)所述次排放气体出口位于所述隔离环的下表面中，次排放气体通道从所述次排放气体出口向上延伸到所述隔离环的外表面中的开口。15.一种用于遏制反应气体化学物质从化学沉积室的晶片腔逸出的方法，所述方法包括：(a)将半导体衬底支撑在基座模块上；(b)使工艺气体流过喷头模块的面板的气体入口；(c)通过主排放气体出口从所述晶片腔中抽出气体；(d)通过使惰性气体流过所述喷头模块的台阶的下表面中的密封气体出口，使得在所述台阶与所述基座模块之间的间隙中保持气体密封；以及(e)经由次排放气体出口抽出径向向内流过所述间隙的所述惰性气体中的至少一些。16.根据条款15所述的方法，其中所述主排放气体出口与压力控制节流阀流体连通，并且所述次排放气体出口与所述压力控制节流阀下游的真空源流体连通。17.根据条款16所述的方法，其中所述惰性气体以恒定的流率供应到所述间隙。18.根据条款15所述的方法，其包括：使所述惰性密封气体以大于约100的佩克莱特数流入所述间隙。19.根据条款15所述的方法，其包括：通过以下工艺中的至少一个在所述半导体衬底上沉积层：化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、原子层沉积、等离子体增强原子层沉积、脉冲层沉积和/或等离子体增强脉冲沉积。20.根据条款15所述的方法，其包括：以约100cc/分钟至约5.0slm(标准升/分钟)将所述惰性密封气体供给至所述间隙。附图说明图1A是示出根据示例性实施方式的具有基座的化学沉积装置的示意图。图1B是示出根据示例性实施方式的不具有基座的化学沉积装置的示意图。图2是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的横截面图。图3是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的横截面图。图4是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的横截面图。图5是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的横截面图。图6是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的横截面图。图7是根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的示意图。图8是示出根据示例性实施方式的基于气体的密封系统的压力和阀角度与时间的函数关系的图。图9示出了在具有密封气体设备和围绕面板周边的主排放气体出口的喷头模块中的气流。图10示出了在喷头模块中的气流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有气体密封的化学沉积室，其包括：喷头模块和基座模块，所述基座模块被配置为支撑面板下方的晶片腔中的半导体衬底；所述面板中的气体入口，其被配置为将工艺气体输送至所述晶片腔；主排放气体出口，其被配置为从所述晶片腔中去除反应气体化学物质和惰性气体；在所述晶片腔的外周处的环形台阶和惰性气体供给装置，所述惰性气体供给装置被构造成输送惰性密封气体以在所述环形台阶和所述基座模块之间的间隙中形成气体密封；以及位于所述主排放气体出口的径向外侧的次排放气体出口，所述次排放气体出口被构造成去除通过所述间隙径向向内流动的所述惰性气体中的至少一些。

【技术特征摘要】
2016.12.20 US 15/385,0891.一种具有气体密封的化学沉积室，其包括：喷头模块和基座模块，所述基座模块被配置为支撑面板下方的晶片腔中的半导体衬底；所述面板中的气体入口，其被配置为将工艺气体输送至所述晶片腔；主排放气体出口，其被配置为从所述晶片腔中去除反应气体化学物质和惰性气体；在所述晶片腔的外周处的环形台阶和惰性气体供给装置，所述惰性气体供给装置被构造成输送惰性密封气体以在所述环形台阶和所述基座模块之间的间隙中形成气体密封；以及位于所述主排放气体出口的径向外侧的次排放气体出口，所述次排放气体出口被构造成去除通过所述间隙径向向内流动的所述惰性气体中的至少一些。2.根据权利要求1所述的化学沉积室，其中所述气体入口位于所述面板的内部中，而所述主排放气体出口位于所述面板的外部中。3.根据权利要求1所述的化学沉积室，其中所述主排放气体出口和所述次排放气体出口位于所述环形台阶的下表面中。4.根据权利要求1所述的化学沉积室，其还包括围绕所述面板的隔离环，所述环形台阶包括所述隔离环的下部。5.根据权利要求1所述的化学沉积室，其中所述主排放气体出口与连接到真空压力源的压...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉梅什·钱德拉赛卡兰，杰里米·塔克，桑格伦特·桑普伦格，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US