有源喷头制造技术

描述了一种用于等离子体反应器的有源喷头。有源喷头包括多个基板层。基板层包括至少一个致动器和传送部件。致动器和传送部件通过气体通道耦合到气体管线。有源喷头还包括位于基板层下方的电极层。电极层与致动器和传送部件两者共用开口。致动器和传送部件使得从气体管线和气体通道接收的一种或多种工艺气体能流通进入开口，而不需要传统的气箱。

Active nozzle

An active nozzle for plasma reactor is described. The active nozzle comprises a plurality of substrate layers. The substrate layer comprises at least one actuator and a transmission component. Actuators and transmission components are coupled to gas pipelines through gas channels. The active nozzle also includes an electrode layer located below the substrate layer. Both the electrode layer and the actuator and the transmission component share openings. Actuators and transmission components allow one or more process gases received from gas pipelines and gas channels to flow into openings without the need for conventional gas tanks.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有源喷头
本实施方案涉及将气体注入反应器的一种有源喷头和方法。
技术介绍
等离子体室用于处理基板。例如，等离子体室用于清洁晶片，或在晶片上沉积诸如氧化物之类的材料，或蚀刻晶片等。在处理基板期间，将气体供应到等离子体室。将气体供应到等离子体室的时间对于在工艺之间切换或在处理不同晶片中是重要的。正是在这种背景下，出现了本公开中描述的实施方案。
技术实现思路
大多数气体输送系统适于处理通常具有大于1秒的持续时间的序列，其中大多数处理需要大于10秒的持续时间。作为气体输送系统的一部分的气箱包括流量测量和控制装置，例如压力测量装置等，以及每种气体种类的相关部件，例如质量流量控制器(MFC)、气杆组件等。MFC连接到高压气体供应源并将气流调节到给定流量设定点。气杆组件将经精确测量和控制的稳态流排出到气体混合歧管中。然后，气体混合歧管通过喷嘴或喷头将气体混合物排放到等离子体室中。替代地或附加地，使用气体分流器将气体混合物分成多个部分并将每个分开的部分排出到一个或多个区域或喷嘴中。气体混合歧管是远离等离子体室几英尺长的管道。气体混合歧管的体积以及喷头、气箱和气体分流器的体积和流动阻力导致大的气体质量容量。这种大的气体质量容量延长了从一种气体混合物转变成等离子体室内的下一种气体混合物的时间。而且，气体混合物可能已经在气体混合歧管中反应。此外，MFC达到稳定状态是缓慢的，范围介于100毫秒和1000毫秒之间，具体取决于MFC技术和其他因素，例如气体类型。此外，气体输送系统的气体输送部件，例如气箱、气体分流器、气体混合歧管，由不锈钢合金制成，并且气体输送系统包括通过更多的微型配件连接的大量单独的原始设备制造商(OEM)部件。这有可能导致金属污染。而且，首先控制流动以产生气体混合物然后将气体混合物导入一个区域或者在有气体分流器的情况下引导到多个区域而进入等离子体室的方法是缓慢且昂贵的。此外，由于大量的气体输送部件，基板的处理是复杂的。本公开的实施方案提供与将气体注入等离子体反应器的有源喷头以及方法相关联的系统、装置、方法和计算机程序。应当理解，本实施方案可以以多种方式实现，例如，以工艺、设备、系统、装置或计算机可读介质上的方法实现。下面描述几个实施方案。在一些实施方案中，描述了等离子体系统。等离子体系统包括致动器控制装置、气体管线和等离子体反应器。等离子体反应器耦合到气体管线和致动器控制装置。等离子体反应器包括卡盘组件和有源喷头。有源喷头包括多个基板层。基板层包括耦合到致动器控制装置的至少一个致动器和传送部件。致动器和传送部件通过气体通道耦合到气体管线。有源喷头还包括位于基板层下方的电极层。电极层和致动器和传送部件具有通向卡盘组件和有源喷头之间的间隙的开口。致动器控制装置控制致动器和传送部件，以使得从气体管线和气体通道接收的一种或多种工艺气体能经由开口流通进入间隙。在多种实施方案中，描述了另一种等离子体系统。另一种等离子体系统还包括致动器控制装置，气体管线和等离子体反应器。等离子体反应器连接到气体管线和致动器控制装置。等离子体反应器包括卡盘组件和有源喷头。有源喷头包括多个基板层。基板层包括耦合到致动器控制装置的致动器和传送部件。致动器和传送部件经由气体通道耦合到气体管线。有源喷头包括位于基板层下方的电极层、位于电极层下方的混合室、以及位于混合室下方并具有多个开口的喷头板。电极层与致动器和传送部件具有通向混合室的开口。致动器控制装置控制致动器和传送部件，以使得从气体管线和气体通道接收的一种或多种工艺气体能通过电极层和致动器和传送部件的开口流通进入混合室并进一步经由喷头板的多个开口流通进入间隙。在一些实施方案中，描述了一种有源喷头。有源喷头包括多个基板层。基板层包括致动器和传送部件。致动器和传送部件经由气体通道耦合到气体管线。有源喷头还包括位于基板层下方的电极层。电极层与致动器和传送部件具有开口。致动器和传送部件使得从气体管线和气体通道接收的一种或多种工艺气体能流通进入开口。本文描述的系统和方法的一些优点包括提供本文所述的等离子体系统，其促进快速气体交换，为每个有源喷头提供大量区域，并将多种气体物质和气体波分布到等离子体反应器中并跨越晶片表面。等离子体系统的其他优点包括减少多个单独的气体输送部件，从而提高可靠性。例如，等离子体系统通过利用集成到有源喷头中的基于微机电系统(MEMS)的基板进行流量控制来消除每个等离子体反应器的气箱。由于消除了气箱和诸如MFC的部件，因此也实现了相当大的成本降低。此外，气箱占据了大量的固定资产(realestate)。通过消除气箱，节省了固定资产空间并可用于其他目的。在一些实施方案中，本文所述的方法包括将流量控制装置集成在有源喷头中，例如，通过在有源喷头中结合流速计量工具，通过在有源喷头中结合应变传感器，通过在有源喷头中结合温度传感器等等来实现。其他优点包括在有源喷头中提供大量MEMS阀，例如致动器和隔膜和传送通道等，以及传感器。大量阀转换为大量区域。通过大量区域，可以微调晶片上的气体分布。另外的优点包括在晶片上具有阀，例如致动器、隔膜、阀座、传送通道、通路通道、气体接收室、气体通路等。阀的这种位置使气体交换的时间和改变晶片上的气体物质分布的时间最小化。这使得能更快地进行工艺步骤测序和原位气体分布控制，例如在基板层内的气体分布控制。它实现了新的处理方法，例如滚动冲洗(arollingflush)，这是气体波注入模式的应用，或气体分配调整，这是剂量控制的应用。本文描述的系统和方法的其他优点包括消除气箱，从而导致大量节省和改进的室包装。而且，消除了气体分流器。而且，在晶片上方，例如在混合室等中，而不是在混合歧管中产生气体混合物。通过以下结合附图的详细描述，其他方面将变得显而易见。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解实施方案。图1A是系统的实施方案的框图，其中有源喷头用于电容耦合等离子体(CCP)反应器中。图1B是系统的实施方案的图，其中在CCP反应器中使用的有源喷头具有绝缘体层。图1C是系统的实施方案的图，其中在CCP反应器中使用的有源喷头包含混合室。图2A是系统的实施方案的图，其中有源喷头用于电感耦合等离子体(ICP)反应器中。图2B是系统的实施方案的图，其中有源喷头在包含混合室的ICP反应器中使用。图3是用于说明向等离子体反应器的有源喷头供应一种或多种工艺气体的实施方案的图。图4是有源喷头的实施方案的图。图5A是图4的有源喷头的实施方案的图，其中致动器通常在缩回位置打开。图5B是图4的有源喷头的实施方案的图，其中致动器在伸展位置闭合。图6A是图4的有源喷头的实施方案的图，其中致动器通常在伸展位置闭合。图6B是图4的有源喷头的实施方案的图，其中致动器在缩回位置打开。图7是用于示出作为有源喷头的隔膜层的一部分的致动器的实施方案的图。图8A是在有源喷头内形成的区域的布置的实施方案的俯视图。图8B是在有源喷头内形成的区域的另一布置的实施方案的俯视图。图8C是在有源喷头内形成的区域的又一布置的实施方案的俯视图。图8D是在有源喷头内形成的区域的又一布置的实施方案的俯视图。图8E是有源喷头的实施方案的图，其用于说明一种或多种工艺气体向基板层传送。图9A是用于说明用于控制致动器的运动的致动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体处理系统，其包括：致动器控制装置；气体管线；等离子体反应器，其耦合到所述气体管线和所述致动器控制装置，所述等离子体反应器包括：卡盘组件；和位于所述卡盘组件上方的有源喷头，所述有源喷头包括：多个基板层，其中所述基板层包括耦合到所述致动器控制装置的致动器和传送部件，其中所述致动器和传送部件经由气体通道耦合到所述气体管线；位于所述基板层下方的电极层，其中所述电极层和所述致动器和传送部件共用开口，所述开口通向所述卡盘组件和所述有源喷头之间的间隙，其中，所述致动器控制装置被配置成控制所述致动器和传送部件，以使得从所述气体管线和所述气体通道接收的一种或多种工艺气体能经由所述开口流通进入所述间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 US 15/346,9201.一种半导体处理系统，其包括：致动器控制装置；气体管线；等离子体反应器，其耦合到所述气体管线和所述致动器控制装置，所述等离子体反应器包括：卡盘组件；和位于所述卡盘组件上方的有源喷头，所述有源喷头包括：多个基板层，其中所述基板层包括耦合到所述致动器控制装置的致动器和传送部件，其中所述致动器和传送部件经由气体通道耦合到所述气体管线；位于所述基板层下方的电极层，其中所述电极层和所述致动器和传送部件共用开口，所述开口通向所述卡盘组件和所述有源喷头之间的间隙，其中，所述致动器控制装置被配置成控制所述致动器和传送部件，以使得从所述气体管线和所述气体通道接收的一种或多种工艺气体能经由所述开口流通进入所述间隙。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体管线附接到所述有源喷头的顶表面并且耦合到气瓶而不耦合到所述气瓶和所述有源喷头之间的气箱。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器和传送部件包括致动器，其中所述致动器位于所述基板层中的一个内并且耦合到所述致动器控制装置，其中所述致动器控制装置被配置成控制所述致动器伸展或者缩回。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述有源喷头包括在所述电极层下方的绝缘体涂层，其中所述开口延伸穿过所述绝缘体涂层。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电极层包括电容电极板或至少射频(RF)线圈。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板层包括：支撑基板层，其用于支撑所述支撑基板层上方的所述有源喷头的部件；位于所述支撑基板层下方的致动器层，其中所述致动器层具有耦合到所述致动器控制装置的致动器；位于所述致动器层下方的隔膜层，其中所述隔膜层的底表面用作多个隔膜；位于所述隔膜层下方的阀座层，其中所述阀座层包括传送通道和气体通路；位于所述阀座层下方的气体分配层，其中所述气体分配层包括传送通道、气体接收室和通路通道，当所述致动器控制装置配置成控制所述致动器以使得从所述通路通道接收的所述一种或多种工艺气体能经由所述气体接收室、所述气体通路、所述阀座层的所述传送通道和所述气体分配层的所述传送通道流通进入所述间隙。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板层包括：支撑基板层，其用于支撑所述支撑基板层上方的所述有源喷头的部件；位于所述支撑基板层下方的隔膜层，其中所述隔膜层的底表面用作多个隔膜，其中所述隔膜层包括致动器；位于所述隔膜层下方的阀座层，其中所述阀座层包括传送通道和气体通路；位于所述阀座层下方的气体分配层，其中所述气体分配层包括传送通道、气体接收室和通路通道，当所述致动器控制装置配置成控制所述致动器以使得从所述通路通道接收的所述一种或多种工艺气体能经由所述气体接收室、所述气体通路、所述阀座层的所述传送通道和所述气体分配层的所述传送通道流通进入所述间隙。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器和传送部件被配置为将所述一种或多种工艺气体传送到所述间隙内的第一区域，其中所述有源喷头包括另外的致动器和传送部件，其中所述另外的致动器和传送部件配置成将一种或多种工艺气体传送到所述间隙内的第二区域中。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述有源喷头包括测量层，所述测量层被配置为包括用于测量与所述一种或多种工艺气体相关联的参数的计量工具。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述有源喷头包括用于贮存所述一种或多种工艺气体的气体贮存层。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述致动器控制装置包括：配置为产生光的光源；光学多路分配器，其耦合到所述光源，用于将所述光多路传输以提供一定波长的光；和微致动器电路，其耦合到所述光学多路分配器，以用于接收所述波...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞斯·格雷戈尔，索斯藤·利尔，大卫·特鲁塞尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US