向下游室传送自由基和前体气体以实现远程等离子体膜沉积的有热控制的集成喷头制造技术

一种衬底处理系统包括第一室，该第一室包括衬底支撑件。喷头布置在所述第一室上方并被配置成过滤离子且将来自等离子体源的自由基输送到所述第一室。所述喷头包括：传热流体分配腔，其包括用于接收传热流体的入口和用于将所述传热流体引导穿过所述喷头的中心部分到达出口以控制所述喷头的温度的多个流动通道；辅助气体分配腔，其包括用于接收辅助气体的入口和用于将所述辅助气体注入所述第一室的多个辅助气体注入器；和穿过所述喷头的多个通孔。所述通孔不与所述传热流体分配腔连通，也不与所述辅助气体分配腔流体连通。

Heat-controlled integrated nozzle for remote plasma film deposition by transferring free radicals and precursor gases to downstream chamber

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向下游室传送自由基和前体气体以实现远程等离子体膜沉积的有热控制的集成喷头相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月14日提交的美国专利申请No.15/378,854的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及衬底处理系统，更具体地涉及包括向下游室传送自由基和前体气体的喷头的衬底处理系统。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的专利技术人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。衬底处理系统可用于在诸如半导体晶片之类的衬底上沉积膜。衬底处理系统通常包括处理室和衬底支撑件。在膜沉积期间，可以将自由基和前体气体供应到处理室。例如，处理室可包括上室、下室和衬底支撑件。喷头可以布置在上室和下室之间。衬底布置在下室中的衬底支撑件上。将等离子体气体混合物供应到上室并且在上室中激励等离子体。等离子体产生的自由基中的一些通过喷头流到下室。喷头过滤离子并屏蔽紫外线以防止其到达下室。前体气体混合物通过喷头供应到下室，并与自由基反应以在衬底上沉积膜。通常，喷头没有热控制系统。然而，在一些处理系统中，使用基本热控制系统来控制喷头的外边缘的温度，该外边缘可接近而不是在真空下。由于来自等离子体的热量，基本热控制系统不能均匀地控制整个喷头上的温度。换句话说，喷头中心的温度升高。随着例如等离子体开/关、压力、流速和/或基座温度等工艺变化，温度也会发生变化。喷头温度的变化不利地影响沉积工艺的均匀性和缺陷性能。
技术实现思路
一种衬底处理系统包括第一室，该第一室包括衬底支撑件。喷头布置在所述第一室上方并被配置成过滤离子且将来自等离子体源的自由基输送到所述第一室。所述喷头包括：传热流体分配腔，其包括用于接收传热流体的入口和用于将所述传热流体引导穿过所述喷头的中心部分到达出口以控制所述喷头的温度的多个流动通道；辅助气体分配腔，其包括用于接收辅助气体的入口和用于将所述辅助气体注入所述第一室的多个辅助气体注入器；和穿过所述喷头的多个通孔。所述通孔不与所述传热流体分配腔连通，也不与所述辅助气体分配腔流体连通。在其他特征中，所述传热流体分配腔包括：与所述入口流体连通的第一分配腔。所述流动通道的第一端与所述第一分配腔连通。第二分配腔与所述流动通道的相对端流体连通。在其他特征中，所述传热流体分配腔包括：与所述入口流体连通的第一分配腔；与所述流动通道的第一端流体连通的第二分配腔；第一多个限制装置，其布置在所述第一分配腔和所述第二分配腔之间，以限制其间的流体流动；与所述流动通道的相对端流体连通的第三分配腔；与所述出口流体连通的第四分配腔；和第二多个限制装置，其布置在所述第三分配腔和所述第四分配腔之间，以限制其间的流体流动。在其他特征中，所述多个流动通道沿径向方向从所述喷头的一侧流动到所述喷头的相对侧。所述多个流动通道限定直的路径。所述多个流动通道限定弯曲路径。所述多个流动通道限定正弦形路径。在其他特征中，所述辅助气体分配腔包括：第一分配腔；第二分配腔；和设置在所述第一分配腔和所述第二分配腔之间的流动限制装置。在其他特征中，所述流通限制装置包括：第一多个壁；和在所述第一多个壁之间限定的多个缝隙。所述第一多个壁是弓形的。第二多个壁围绕所述第二分配腔中的所述通孔布置。所述第二多个壁是圆筒形的。在其他特征中，所述辅助气体注入器与所述第二分配腔流体连通。多个限制装置布置在所述第二分配腔和所述辅助气体注入器之间。在其他特征中，所述多个流动通道包括入口和出口。所述多个流动通道的所述入口布置在所述喷头的一侧上，所述多个流动通道的所述出口布置在所述一侧上在所述入口之间，并且所述多个流动通道连接到所述入口上，穿过所述喷头行进并返回穿过所述喷头到达所述出口。在其他特征中，第二室布置在所述第一室上方。所述喷头布置在所述第一室和所述第二室之间。线圈围绕所述第二室布置。RF发生器连接到所述线圈以在所述第二室中产生等离子体。在其他特征中，所述流动通道中的至少一个包括流动限制装置。所述传热流体包括液体。所述传热流体包括气体。所述传热流体不流入所述第一室。在其他特征中，所述辅助气体注入器从所述喷头的底表面延伸预定距离，其中所述预定距离在0.1英寸至1.5英寸的范围内。所述通孔的直径在0.05英寸至0.3英寸的范围内。在其他特征中，所述喷头包括圆筒形壁，所述圆筒形壁从所述喷头的底表面延伸并且位于所述多个通孔和所述多个辅助气体注入器的径向外侧。所述喷头包括圆筒形壁，所述圆筒形壁从所述喷头的顶表面向上延伸，并且位于所述多个通孔和所述多个辅助气体注入器的径向外侧。在其他特征中，第一O形环布置在所述喷头的顶表面和所述上室之间；以及第二O形环布置在所述喷头的所述底表面和所述下室之间。根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：图1是根据本公开的包括喷头的衬底处理室的示例的功能框图。图2A是根据本公开的喷头的示例的底部透视图；图2B是示出根据本公开的用于接收O形环的凹槽的侧剖视图；图3是根据本公开的喷头的示例的顶部透视图；图4A是示出根据本公开的喷头的示例的底表面的平面图；图4B是示出根据本公开的布置在辅助气体注入器周围的多个通孔的示例的平面图；图4C是示出根据本公开的布置在辅助气体注入器周围的多个通孔的另一示例的平面图；图5A是根据本公开的喷头的示例的侧剖视图；图5B是示出由多个相邻层形成的喷头的示例的侧剖视图；图6是根据本公开的喷头的另一示例的放大侧剖视图；图7是根据本公开的图6的喷头的侧剖视图；图8A是根据本公开的包括向下突出的壁的喷头的另一示例的放大侧剖视图；图8B是根据本公开的包括向上突出的壁的喷头的另一示例的放大侧剖视图；图9是根据本公开的喷头的中间层的顶表面的示例的平面图；图10示出了根据本公开的具有限制装置的通道的示例，所述限制装置用于控制流体通过通道的流动；图11是根据本公开的喷头的中间层的底表面的示例的平面图；图12是根据本公开的喷头的中间层的顶表面的另一示例的平面图，该顶表面包括沿其一个边缘布置的交替的传热流体入口和出口对；图13是根据本公开的图12中的喷头的中间层的底表面的平面图；以及图14是图12和图13中的喷头的侧剖视图。在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。具体实施方式本公开涉及一种衬底处理系统，其包括集成的嵌入式安装的喷头，该喷头输送来自远程等离子体源的均匀的自由基并过滤离子。喷头通过穿过喷头的中心部分向通道供应传热流体来提供均匀的温度控制，以保持均匀和受控的温度。喷头还向包括衬底的室提供均匀的前体气流输送。在一些示例中，衬底处理系统可用于沉积保形碳化物膜，但是也可以沉积其他类型的膜。现在参考图1，衬底处理系统10包括上室20和下室30。虽然示出并描述了特定类型的衬底处理系统，但是也可以使用其他类型的衬底处理系统。虽然示出了电感耦合等离子体，但是也可以使用其他类型的等离子体产生，例如电容耦合等离子体、远程等离子体源或其他合适的等离子体发生器。在一些示例中，上室20可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衬底处理系统，其包括：第一室，其包括衬底支撑件；喷头，其布置在所述第一室上方并被配置成过滤离子且将来自等离子体源的自由基输送到所述第一室，其中，所述喷头包括：传热流体分配腔，其包括用于接收传热流体的入口和用于将所述传热流体引导穿过所述喷头的中心部分到达出口以控制所述喷头的温度的多个流动通道；辅助气体分配腔，其包括用于接收辅助气体的入口和用于将所述辅助气体注入所述第一室的多个辅助气体注入器；和穿过所述喷头的多个通孔，其中所述通孔不与所述传热流体分配腔连通，也不与所述辅助气体分配腔流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.14 US 15/378,8541.一种衬底处理系统，其包括：第一室，其包括衬底支撑件；喷头，其布置在所述第一室上方并被配置成过滤离子且将来自等离子体源的自由基输送到所述第一室，其中，所述喷头包括：传热流体分配腔，其包括用于接收传热流体的入口和用于将所述传热流体引导穿过所述喷头的中心部分到达出口以控制所述喷头的温度的多个流动通道；辅助气体分配腔，其包括用于接收辅助气体的入口和用于将所述辅助气体注入所述第一室的多个辅助气体注入器；和穿过所述喷头的多个通孔，其中所述通孔不与所述传热流体分配腔连通，也不与所述辅助气体分配腔流体连通。2.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述传热流体分配腔包括：与所述入口流体连通的第一分配腔，其中所述流动通道的第一端与所述第一分配腔连通；和第二分配腔，其与所述流动通道的相对端流体连通。3.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述传热流体分配腔包括：与所述入口流体连通的第一分配腔；与所述流动通道的第一端流体连通的第二分配腔；第一多个限制装置，其布置在所述第一分配腔和所述第二分配腔之间，以限制其间的流体流动；与所述流动通道的相对端流体连通的第三分配腔；与所述出口流体连通的第四分配腔；和第二多个限制装置，其布置在所述第三分配腔和所述第四分配腔之间，以限制其间的流体流动。4.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述多个流动通道沿径向方向从所述喷头的一侧流动到所述喷头的相对侧。5.根据权利要求4所述的衬底处理系统，其中所述多个流动通道限定直的路径。6.根据权利要求4所述的衬底处理系统，其中所述多个流动通道限定弯曲路径。7.根据权利要求6所述的衬底处理系统，其中所述多个流动通道限定正弦形路径。8.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述辅助气体分配腔包括：第一分配腔；第二分配腔；和设置在所述第一分配腔和所述第二分配腔之间的流动限制装置。9.根据权利要求8所述的衬底处理系统，其中，所述流通限制装置包括：第一多个壁；和在所述第一多个壁之间限定的多个缝隙。10.根据权利要求9所述的衬底处理系统，其中所述第一多个壁是弓形的。11.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷切尔·巴特泽，邱华檀，巴德里·瓦拉达拉简，帕特里克·吉拉德·布里林格，龚波，威尔·施洛塞尔，桂喆，谈太德，杰弗里·霍恩，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US