Cvd腔室的流体控制特征结构的制作方法
【专利说明】CVD腔室的流体控制特征结构
[0001]本申请是2010年07月15日申请的申请号为201080031919.7，并且发明名称为“CVD腔室的流体控制特征结构”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明是关于用以处理基材(诸如半导体基材)的设备，并且特别是关于用以于基材上方散布过程流体的设备。
【背景技术】
[0003]半导体过程系统大致上包括过程腔室，过程腔室具有载座用以支撑腔室内邻近过程区域的基材(诸如半导体基材)。腔室形成了真空容室，其部分地界定了过程区域。气体散布组件或喷头提供一或多种过程气体到过程区域。接着，这些气体被加热与(或)能量化以形成等离子体，等离子体在基材上执行特定过程。这些过程可包括沉积过程(诸如化学气相沉积(CVD))以于基材上沉积材料，或蚀刻反应以从基材移除材料，或其它过程。
[0004]在需要多种气体的过程中，这些气体可在混合腔室内结合，该混合腔室进而经由导管连接到气体散布组件。举例而言，在传统的热CVD过程中，两种过程气体并同两种相应的载气被供应到混合腔室，其在该混合腔室处被结合以形成气体混合物。气体混合物可直接地被引进到腔室，或行经腔室的上部内的导管到散布组件。散布组件大致上包括具有多个孔的板，以致气体混合物均匀地被散布到基材上方的过程区域内。在另一示例中，两种气体分别地通过散布组件，并被容许在抵达过程区域与(或)基材之前结合。随着气体混合物进入过程区域且被注入热能，在这些过程气体之间会发生化学反应，致使了在基材上的化学气相沉积反应。
[0005]尽管在释放到过程区域内之前混合多种气体以例如确保这些组成气体均匀地被散布到过程区域内是大致上有益的，这些气体倾向于在混合腔室或散布板内开始还原或反应。所以，在气体混合物抵达过程区域之前，会造成蚀刻腔室、导管、散布板与其它腔室部件上的沉积或其蚀刻。此外，反应副产物会在腔室气体输送部件中或在散布板的内表面上累积，因此产生与(或)增加了不希望的微粒的存在。
[0006]当气体被释放到过程区域内时，气体的温度控制是有益的，以用来控制气体的活性。举例而言，冷却这些气体有助于在释放到过程区域内之前控制不希望的反应。可避免这些气体反应，直到其接触了经加热的基材。在其它情况中，这些气体的加热是有必要的。举例而言，热气体净化或清洁有助于从过程腔室移除污染物。因此，将温度控制方面结合到气体散布板是有用的。
[0007]所以，持续存在对气体散布装置的需求，其中该气体散布装置输送至少两种气体到过程区域内而不会在这些气体抵达过程区域之前发生混合。
【发明内容】
[0008]本文描述的方面是关于一种用以输送过程流体(诸如气体)到过程腔室以为了在基材上沉积膜或以为了其它过程的设备。在一方面中，提供一种气体散布组件，其包含:第一歧管，其具有形成为通过其间的多个第一穿孔以用于供第一流体通过，并且该第一歧管界定用于第二流体的流动路径；及第二歧管，其顶侧连接到该第一歧管且将该流动路径和该第一流体隔离，并且该第二歧管具有多个第二穿孔与多个第三穿孔，各个第二穿孔连接到这些第一穿孔的一个，该多个第三穿孔流体连接到该流动路径。
[0009]在另一方面中，提供气体散布组件，其包含:上歧管，包含:多个第一穿孔，其形成为同心地绕着该上歧管的中心部而设置的多个第一径向列，及多个第二穿孔，其同心地绕着该多个第一穿孔而设置且形成为多个第二径向列；中心歧管，其连接到该上歧管且包含:第一开口组，其同心地绕着该中心歧管的中心部而设置，及第二开口组，其同心地绕着该第一开口组而设置；及底歧管，其连接到该中心歧管且包含:第三开口组，其同心地绕着该底歧管的中心部而设置，第四开口组，其同心地绕着该第三开口组而设置，多个第一气体信道，其设置在该底歧管的上侧的第四开口的每个之间，及信道网络，其同心地绕着该第四开口组而设置且流体连接到第一气体信道的一或多个。
【附图说明】
[0010]然而要指出的是，附图仅说明本发明的典型实施例，因此不应被视为其范围的限制，本发明也适用于其它具有同等功效的实施例。即使如此，可通过考虑以下详细说明和附图而轻易地了解本发明的启示，其中:
[0011]图1为过程工具的一个实施例的俯视图；
[0012]图2A-2C为过程腔室的一个实施例的示意剖视图；
[0013]图3A-3M为本文描述的气体散布组件的一个实施例的不意图；
[0014]图4A-4I为本文描述的气体散布组件的一个实施例的不意图；
[0015]图5A-5F为本文描述的气体散布组件的一个实施例的不意图。
[0016]为了便于理解，已经在可能的情况下，使用相同的组件符号指示各图中相同的组件。意即，在个实施例中所揭示的组件也可有利地用于其它实施例而无需特别指明。
【具体实施方式】
[0017]本文描述的方面是关于一种用以输送过程流体到过程腔室以为了在基材上沉积膜或以为了其它过程的设备。
[0018]图1为根据所揭示实施例的具有沉积、烘烤与硬化腔室的过程工具100的实施例的俯视图。在图中，一对F0UP(前开式结合舱(front opening unified pods)) 102供应基材(例如300mm直径基材)，这些基材在被放置到串联过程腔室109a_c的基材处理部108a_f中的一个之前被机械臂104接收且被放置在下腔室固持区域106内。可使用第二机械臂110来从固持区域106传送基材到过程腔室108a-f并返回。
[0019]串联过程腔室109a_c的基材处理部108a_f可包括用以沉积、退火、硬化与(或)蚀刻基材上的可流动电介膜的一或多个系统部件。在一种结构中，可使用过程腔室的两对串联处理部(例如108c-d与108e-f)来在基材上沉积可流动电介材料，并且可使用第三对串联处理部(例如108a-b)来退火经沉积的电介质。在另一结构中，该过程腔室的两对串联处理部(例如108c-d与108e-f)可设以沉积且退火基材上的可流动电介膜，而该第三对串联处理部(例如108a-b)可用于经沉积的膜的UV或电子束硬化。在又另一结构中，所有的三对串联处理部(例如108a-f)可设以沉积且硬化基材上的可流动电介膜。
[0020]在又另一结构中，两对串联处理部(例如108c_d与108e_f)可用于可流动电介质的沉积与UV或电子束硬化，而第三对串联处理部(例如108a-b)可用于退火电介膜。可了解，系统100包括用于可流动界面膜的沉积、退火与硬化腔室的额外结构。
[0021]此外，一或多个串联处理部108a-f可设以作为湿式处理腔室。这些过程腔室包括在包括湿气的氛围中加热可流动电介膜。因此，系统100的实施例可包括湿式处理串联处理部108a-b与退火串联处理部108c-d，以在经沉积的电介膜上执行湿式与干式退火。
[0022]图2A是串联过程腔室内的具有多个分隔的等离子体产生区域的过程腔室部200的实施例的剖视图。在膜沉积(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氧化硅)的期间，过程气体可经由气体入口组件205流动到第一等离子体区域215内。过程气体在进入第一等离子体区域215之前可在远程等离子体系统(remote plasma system, RPS) 201内被激发。根据所揭示实施例，示出盖212、喷头225与基材支撑件265，基材255设置在基材支撑件265上。盖212可以是金字塔形、圆锥形、或其具有窄的顶部扩张到宽的底部的他类似结构。盖212被示出成具有施加的AC电压源，且喷头接地，和第一等离子体区域215中的等离子体产生一致。绝缘环220定位在盖212与喷头225之间，使得电容式親合等离子体(capacitivelycoupled plasma, CCP)形成在第一等离子体区域中。
[0023]根据所揭示实施例，盖212可以是用于过程腔室的双源盖。流体入口组件205将流体(诸如气体)引进到第一等离子体区域215内。在流体入口组件205内可见到两个不同的流体供应信道。第一信道202携载通过远程等离子体系统RPS 201的流体(诸如气体)，而第二信道204具有绕过RPS201的流体(诸如气体)。在所揭示实施例中，第一信道202可用于过程气体，并且第二信道204可用于处理气体。这些气体可流动到等离子体区域215内，并且被挡件206分散。图上显示在盖212与喷头225之间有绝缘环220，其容许AC电位相对于喷头225被施加到盖212。
[0024]流体(诸如前驱物，例如含硅前驱物)可通过本文描述的喷头的实施例流动到第二等离子体区域内。从等离子体区域215中的过程气体获得的激发物种行经喷头225中的穿孔，并且和从喷头流动到第二等离子体区域233内的前驱物反应。第二等离子体区域233中几乎不存在或不存在有等离子体。过程气体与前驱物的激发衍生物在基材上方的区域中且有时候在基材上结合，以在基材上形成可流动膜。随着膜生长，更近来添加的材料具有比下方材料更高的移动性(mobility)。因有机含量通过蒸发而减少，移动性降低。间隙可通过此技术被可流动膜填充，而不会在完成了沉积之后在膜内留下传统的有机含量密度。仍可使用硬化步骤来从经沉积的膜进一步减少或移除有机含量。
[0025]直接地在第一等离子体区域215中激发过程气体、在远程等离子体系统(RPS)中激发过程气体、或上述两者可提供一些优点。由于第一等离子体区域215中的等离子体，从