[發明專利]用于供應改良的氣流至處理腔室的處理空間的方法和設備

在審

• 申請號: 201980082954.2
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN113196444A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 維希瓦·庫馬爾·帕迪;莊野賢一;卡爾蒂克·薩哈;克里斯托弗·S·奧爾森;阿古斯·索菲安·查德拉;托賓·卡芙曼·奧斯本;泰萬·基姆;漢瑟·勞
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/67
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

本公開內容一般提供在電子裝置制造處理期間向處理腔室的處理空間提供至少為亞穩態的自由基分子物質和/或自由基原子物質的方法及其相關設備。在一個具體實施方式中，設備是設置在遠程等離子體源和處理腔室之間的氣體注入組件。氣體注入組件包括：主體；設置在主體中的介電襯墊，介電襯墊限定了氣體混合空間；將氣體注入組件耦接至處理腔室的第一凸緣；以及將氣體注入組件耦接至遠程等離子體源的第二凸緣。氣體注入組件還包括穿過主體和襯墊形成的一個或多個氣體注入口。

技術領域

本文描述的具體實施方式一般涉及半導體裝置制造處理的領域，并且更具體而言，涉及在電子裝置制造處理期間向處理腔室的處理空間提供自由基分子物質和/或自由基原子物質的方法及其相關設備。

背景技術

在電子裝置(例如基板上的半導體裝置)的制造過程中，遠程等離子體源常被用于向處理腔室的處理空間(以及設置在處理空間中的基板表面)提供包含自由基和/或離子物質的活化氣體。在一種這樣的處理中，將處理氣體提供給遠程等離子體源，在遠程等離子體源中從處理氣體形成等離子體，并且使等離子體流入到處理腔室的處理空間中，在處理空間中基板表面暴露于等離子體。在一些處理中(諸如氮化處理，其中基板上的膜層通過在其中摻入氮而進行改性)，為處理空間和設置于其中的基板表面提供等離子體活化的自由基分子物質(諸如NH和/或NH₂)可為有用的。但是，當將分子氣體(例如NH₃)提供給遠程等離子體源并從中形成等離子體時，由于難以控制遠程等離子體源程序以生產出預定量的自由基分子物質(諸如NH和/或NH₂)，所形成的等離子體中的自由基大多包涵了自由基原子物質(例如N與H)。此外，自由基原子物質的復合(通過在遠程等離子體源和處理腔室之間的輸送管線中或在到達基板之前在處理腔室中在氣相中發生的氣相碰撞)難以控制并且經常產生不希望的物質(例如不反應的物質)(諸如N₂)，而不是所需的自由基分子物質(諸如在示例中提供的NH和/或NH₂)。

在其他處理中(諸如選擇性氧化處理或氫鈍化處理中)，將氫自由基(在此為原子氫)提供給基板表面是有用的。不幸的是，常規的遠程等離子體源通常與由高濃度氫(諸如濃度大于20原子百分比(at％))形成的等離子體不兼容，因為等離子體中較高的氫離子濃度可能會損壞遠程等離子體源的電介質表面。因此，可以使用熱線(hot-wire)源產生原子氫，在熱線源中，分子氫通過與熱線燈絲(例如鎢絲)的碰撞而熱解離成自由基(原子)物質。但是，氫的熱線解離會導致從熱線絲引起的基板表面上不希望的金屬污染，例如鎢污染。

因此，本領域需要的是向處理腔室的處理空間提供自由基分子物質和/或自由基原子物質的改進的方法和與其相關的設備。

發明內容

本公開內容一般提供在電子裝置制造處理期間向處理腔室的處理空間提供自由基分子物質和/或自由基原子物質的方法及其相關設備。本文所述“氣體混合物”，是指氣相中的多種不同物質，包括自由基分子物質和/或自由基原子物質。

在一個具體實施方式中，一種基板處理系統，包含：基板處理腔室，具有側壁、蓋與基座，其中側壁具有進氣口；進氣導管，耦接至進氣口；混合板，與進氣導管耦接，混合板上具有與進氣導管對準并與進氣導管流體耦接的混合板開口，其中混合板限定一平面，且混合板開口垂直于此平面形成并且由壁限定定，且其中至少一個氣體通道形成在混合板內，并由形成在壁中的相應開口流體耦接到進氣導管；遠程等離子體源，由遠程等離子體導管流體耦接到混合板開口；和氣體源，由氣體源導管流體耦接到至少一個氣體通道。

在具體實施方式中，氣體注入組件包含：混合板，具有外邊緣且具有形成在外邊緣上的多個進氣口，混合板開口形成為垂直于由混合板限定的主平面穿過混合板，其中混合板開口由壁和穿過壁形成的多個氣體開口限定；其中多個氣體通道將多個進氣口中的每個進氣口流體耦接至壁中的相應氣體開口。