利用氢自由基的设备和其使用方法技术

本文公开了利用氢自由基的设备和其使用方法，具体公开了在单个处理室内从衬底去除碳类污染物和氧类污染物的反应器系统，包括：包括内表面的反应室；耦接到所述反应室的远程等离子体源；和耦接到所述远程等离子体源的氢源，其中所述内表面的至少一部分包括金属氧化物涂层。还公开了一种气体分布设备，包括：顶段；其中形成有多个穿孔的底段；和其间的歧管板，其中所述歧管板包括从所述歧管板的中心区域径向延伸的多个气体通道。

Equipment and application of hydrogen radicals

This paper discloses the equipment and use method of hydrogen free radical, in particular, the reactor system for removing carbon and oxygen pollutants from the substrate in a single treatment room, including: a reaction chamber including an inner surface; a remote plasma source coupled to the reaction chamber; and a hydrogen source coupled to the remote plasma source, wherein at least a part of the inner surface Including metal oxide coating. A gas distribution device is also disclosed, including a top section, a bottom section formed with a plurality of perforations, and a manifold plate therein, wherein the manifold plate includes a plurality of gas channels extending radially from the central area of the manifold plate.

【技术实现步骤摘要】
利用氢自由基的设备和其使用方法
本公开大体上涉及制造电子装置的设备和方法。更具体地讲，本公开涉及利用氢自由基的设备、其组件，以及其形成和使用方法。
技术介绍
在制造电子装置(例如半导体装置)期间，通常期望在膜沉积工艺之前从衬底表面去除污染物。如果没有去除，那么表面上的污染物会不利地影响使用衬底所形成的装置的机械和/或电学性质。举例来说，一些装置制造工艺可以包括在衬底表面的一部分上选择性沉积膜，其中膜在衬底表面的一部分(例如第一材料)上相对于另一部分(例如第二材料)选择性地形成。在此类情况下，可能尤其希望从衬底表面去除氧类污染物(例如氧化物，例如金属和非金属氧化物)和碳类污染物，例如含碳污染物和烃污染物。典型的污染物去除方法着重于去除其中一种污染物，无论是碳类还是氧类的，但不是两者。这可能部分是由于此前方法的设备限制。举例来说，典型工艺可以包括使用氢氟酸湿润工艺来去除氧类污染物。或者，由活化含氟气体而形成的氟自由基可以用于去除氧类材料。遗憾的是，氟自由基对于可能期望除碳的反应器组件(例如石英)通常具有很大腐蚀性；腐蚀可能导致反应室和反应器组件降解，也会导致颗粒产生。包含氢自由基的活化氢气可用于从衬底表面去除碳。在这些情况下，石英可以是优选的反应器组件材料，以减轻氢自由基再结合。然而，石英表现出相对较差的热传递特性，导致整个衬底表面的温度均一性差。此外，在喷淋头式反应器设计的情况下，氢自由基通常在喷淋头的中心区域进入喷淋头，然后水平地传输到喷淋头的边缘，其中自由基通常再结合。因此，与衬底的外周边相比，可以使衬底中心暴露于更高密度的氢自由基，从而去除衬底中心到边缘的不均一性。因此，期望去除碳类和氧类两种污染物的系统和方法。另外或替代地，期望改进的方法和设备，以提供氢自由基对衬底表面的相对均一分布——例如，在去除碳类污染的过程中。
技术实现思路
本公开的各种实施方案提供了改进的方法、设备和系统，其用于将反应性物质(例如氢自由基)和/或其它活化物质(例如衍生自一种或多种含卤素气体)提供至衬底的表面。示例性方法和系统可以用于从衬底的表面去除含碳材料(例如污染物)和/或含氧材料(例如污染物)。尽管下文更详细地讨论了现有技术的各种缺点的方式，但是一般来说，本文描述的方法和系统可以使氢自由基相对均一地分布于整个衬底表面上。另外或替代地，可使用示例性方法和系统从衬底表面去除含碳和含氧污染物。根据本公开的至少一个示例性实施方案，反应器系统包括反应室，所述反应室包括内表面、耦接到反应室的远程等离子体源以及耦接到远程等离子体源的氢源，其中内表面的至少一部分包括涂层，例如金属氧化物涂层。涂层可以是相对无孔和/或光滑的，以减少活性物质(例如氢自由基)的再结合。可以利用原子层沉积或阳极化工艺可形成无孔涂层。根据本公开的至少另一个示例性实施方案，一种气体分布设备包括顶段(例如顶板)、具有多个孔洞的底段(例如底板)，以及其间的歧管板。歧管板可以包括多个气体通道，所述多个气体通道从歧管板的中心区域径向延伸到歧管板的周边，以便提供活化物质(例如氢自由基)在气体分布设备内的更均一分布，并且因此在衬底表面上更均一的分布。顶段、底段和/或歧管板的内部可以涂有涂层—例如金属氧化物，如本文中所述。涂层还可以进一步促进氢自由基的寿命延长，从而进一步增加自由基分布和衬底处理的均一性。根据本公开的至少一个其它实施方案，一种气体分布设备包括：顶段(例如顶板)，其具有用于接收气体的开口；底段(例如底板)，其中形成有多个穿孔，所述底段包括中心区域和外部区域；以及形成于顶段与底段之间的腔室。为了促进活性物质在衬底表面上出现所期望的分布，底段可以包括以下中的一种或多种：外部区域中的孔直径大于中心区域中的孔直径，外部区域中的孔密度(按照底段的底表面的单位表面积计)大于中心区域中的孔密度，并且外部区域的周长大于在包括气体分布系统的反应室中待处理的衬底的周长。出于概述本专利技术的方面和所实现的优于相关技术的优点的目的，本公开中描述了本专利技术的某些目标和优点。当然，应理解，未必所有这类目的或优点都可以根据本专利技术的任何特定实施方案来实现。因此，举例来说，本领域的技术人员将认识到，本专利技术可以按照实现或优化如本文所传授的一个优点或一组优点的方式实施或进行，而不必实现如本文中可能传授或表明的其它目标或优点。附图说明当结合以下说明性图式考虑时，可以通过参考具体实施方式和权利要求书来更完整地理解本公开的实施方案。图1和图2示出了典型气体分布设备中的氢自由基浓度分布。图3示出了根据本专利技术的至少一个实施方案的反应器的横截面图。图4示出了根据本专利技术的至少一个实施方案的另一个反应器的横截面图。图5A和5B示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括喷淋头排气口的反应器系统的视图。图6A、图6B和图6C示出了示例性反应器组件涂层。图7示出了根据本公开的至少一个示例性实施方案的石英气体分布设备和具有涂层的气体分布设备中的氢自由基分布。图8示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括涂层的气体分布设备的一部分。图9示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括歧管板的气体分布设备。图10示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括歧管板的气体分布设备的一部分。图11示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括歧管板的气体分布设备中所用的紧固件。图12A、图12B和图12C示出了根据本公开的至少一个实施方案的包括歧管板的气体分布设备中的焊接接头和销钉。图13示出了根据本公开的至少一个实施方案的气体分布设备的底段的底表面，所述气体分布设备包括歧管板。图14A、图14B、图14C、图15A和图15B展示了根据本公开的实施方案的示例性气体分布设备。应了解，图中的元件仅为简化和清晰起见而示出，并且不一定按比例绘制。举例来说，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大以有助于改进对本公开的所示实施方案的理解。具体实施方式下文提供的方法、系统和设备的示例性实施方案的描述仅具有示例性，并且旨在仅用于说明的目的；以下描述并非旨在限制本公开或权利要求的范围。此外，对具有所述特征的多个实施方案的引述并非旨在排除具有其它特征的其它实施方案或并有所述特征的不同组合的其它实施方案。如下文更详细地阐述，本文中所述的示例性方法、设备和系统可以用于制造电子装置，例如半导体装置。具体地说，示例性系统可以用于向衬底表面提供活化物质(例如，衍生自氢气和/或卤素气体)，以例如清洁或从衬底表面去除污染物。在本公开中，根据上下文，“气体”可以包含汽化固体和/或液体，并且可以由单一气体或气体混合物构成。示例性方法、设备和系统可以向反应器和/或反应器的气体分布设备内的活化物质(例如氢自由基和/或活化的卤素物质)提供延长的寿命，且/或可以提供活化物质的更均一分布。所述方法、设备和系统可以使用或包含具有单个处理室的反应器系统，所述反应器系统具有去除例如碳类污染物(在本文中也称为碳类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应器系统，包括：/n包括内表面的反应室；/n耦接到所述反应室的远程等离子体源；和/n耦接到所述远程等离子体源的氢源，/n其中所述内表面的至少一部分包括金属氧化物涂层。/n

【技术特征摘要】
20180509 US 15/974,9481.一种反应器系统，包括：
包括内表面的反应室；
耦接到所述反应室的远程等离子体源；和
耦接到所述远程等离子体源的氢源，
其中所述内表面的至少一部分包括金属氧化物涂层。


2.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述金属氧化物包括氧化铝。


3.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述涂层是使用原子层沉积法形成。


4.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述涂层的厚度在约100nm至约750nm的范围内。


5.根据权利要求1所述的反应器系统，其中所述涂层是使用阳极化工艺形成，并且其中所述涂层是无孔的。


6.根据权利要求5所述的反应器系统，其中所述涂层的平均表面粗糙度在约0.1μm至约0.8μm的范围内。


7.根据权利要求5所述的反应器系统，其中所述涂层的厚度在约100nm至约1000nm的范围内。


8.一种气体分布设备，包括：
顶段；
其中形成有多个穿孔的底段；和
其间的歧管板，
其中所述歧管板包括从所述歧管板的中心区域径向延伸的多个气体通道。


9.根据权利要求8所述的气体分布设备，其中所述歧管板包括约4至约48个气体通道。


10.根据权利要求8所述的气体分布设备，其中包括氢自由基的气体通过所述顶段的一部分被接收并且使用所述多个气体通道分布到所述顶段与所述孔之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林兴，魏创，王文涛，高培培，王非，B·B·乔希斯沃兰，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL