可變傳導(dǎo)性氣體分布裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體上涉及氣相裝置和方法。更具體地，本公開涉及氣體分布裝置、包括該裝置的反應(yīng)器和系統(tǒng)以及使用裝置、反應(yīng)器和系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)CVD (PECVD)、原子層沉積(ALD)等的氣相反應(yīng)器可被用于各種應(yīng)用中，包括在襯底表面上沉積和蝕刻材料。例如，氣相反應(yīng)器可被用于在襯底上沉積和/或蝕刻多層以形成半導(dǎo)體器件、平板顯示設(shè)備、光伏器件、微機(jī)電系統(tǒng)(microelectromechanical systems, MEMS)等。
[0003]典型的氣相反應(yīng)器系統(tǒng)包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括反應(yīng)室、與反應(yīng)室流體地耦合的一個(gè)或多個(gè)前體氣體源、與反應(yīng)室流體地耦合的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載或清洗氣體源、向襯底的表面?zhèn)魉蜌怏w(例如前體氣體和/或運(yùn)載或清洗氣體)的氣體分布系統(tǒng)、以及與反應(yīng)室流體地耦合的排放源。
[0004]許多氣體分布系統(tǒng)包括用于向襯底的表面分布?xì)怏w的噴頭組件。噴頭組件典型地位于襯底上方且被設(shè)計(jì)為向襯底表面提供層流。噴頭組件通常被設(shè)計(jì)為與反應(yīng)室相連接來為氣相反應(yīng)物提供期望的滯留時(shí)間。
[0005]在襯底處理期間，清洗氣體通常用于幫助從反應(yīng)室移除一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物和/或產(chǎn)物。例如，在典型的ALD過程期間，第一反應(yīng)物(本文中也被稱為前體)被引導(dǎo)到反應(yīng)室且被允許在第一滯留時(shí)間內(nèi)與襯底的表面起反應(yīng)，并且利用排放系統(tǒng)和清洗氣體將第一反應(yīng)物從反應(yīng)室排出。然后將第二反應(yīng)物引導(dǎo)到反應(yīng)室以在第二滯留時(shí)間內(nèi)與襯底的表面起反應(yīng)，該第二滯留時(shí)間可與該第一滯留時(shí)間相同或不同。然后利用排放系統(tǒng)和清洗氣體將第二反應(yīng)物從反應(yīng)室排出?？芍貜?fù)這些步驟，直到期望量的材料被沉積在襯底表面上為止。
[0006]在清洗步驟期間，可期望允許顯著更多的氣體(相對(duì)于反應(yīng)物)流過反應(yīng)室。不幸的是，ALD和其它氣相反應(yīng)器與系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)為限制氣體流動(dòng)以優(yōu)化反應(yīng)物流動(dòng)率和滯留時(shí)間而得到期望的膜沉積率和均勻性。因此，從反應(yīng)室充分地清洗反應(yīng)物或其它氣體所需要的時(shí)間不期望地過長。由此襯底生產(chǎn)力不期望地過慢且與處理襯底相關(guān)聯(lián)的成本不期望地過高。因此，期望一種允許快速清洗且具有期望的反應(yīng)物流動(dòng)率的改進(jìn)的氣相方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開的各種實(shí)施例提供了可變傳導(dǎo)性(conductance)氣體分布系統(tǒng)和方法。該可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)適于在多種氣相過程中使用，諸如化學(xué)氣相沉積過程(包括離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積過程)、氣相蝕刻過程(包括離子體增強(qiáng)氣相蝕刻過程)、氣相清洗(包括離子體增強(qiáng)清洗過程)、以及氣相處理過程(包括離子體增強(qiáng)處理過程)。如在下文中更詳細(xì)地描述，示例性系統(tǒng)和方法特別好地適用于使用多個(gè)反應(yīng)物(例如以多種順序)的過程，諸如原子層沉積過程。
[0008]根據(jù)本公開的各種實(shí)施例，可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)包括氣體入口、與氣體入口流體連通的第一部件和與氣體入口流體連通的第二部件。第一部件和第二部件包括一個(gè)或多個(gè)特征件，該一個(gè)或多個(gè)特征件相互作用或相互嚙合以控制流過可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的氣體量。根據(jù)這些實(shí)施例的各個(gè)方面，可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)進(jìn)一步包括將第一部件和第二部件中的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)的機(jī)制以操控氣體流量。例如，第一部件和第二部件可被隔開以提供較大的流體傳導(dǎo)性(例如，用于清洗反應(yīng)器的反應(yīng)室)，且可被移動(dòng)相互靠近或嚙合以提供較小的流體傳導(dǎo)性(例如，用于向反應(yīng)室提供反應(yīng)物)。一種或多種氣體可在第一部件上的一個(gè)或多個(gè)特征件與第二部件上的一個(gè)或多個(gè)特征件之間從氣體入口流到反應(yīng)室。
[0009]根據(jù)本公開的進(jìn)一步不例性實(shí)施例，一種反應(yīng)器包括如本文中描述的氣體分布系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)本公開的另一附加示例性實(shí)施例，一種反應(yīng)器系統(tǒng)包括如本文中描述的氣體分布系統(tǒng)。
[0011]并且，根據(jù)本公開的又一附加示例性實(shí)施例，一種氣相方法包括使用可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)。示例性方法包括以下步驟:使用可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)將第一氣體(例如反應(yīng)物氣體)引導(dǎo)到反應(yīng)器的反應(yīng)室；相對(duì)于可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的第二部件移動(dòng)可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的第一部件以增大可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的流體傳導(dǎo)性；以及使用可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)將第二氣體(例如清洗氣體)引導(dǎo)到反應(yīng)器的反應(yīng)室。諸如伺服電機(jī)、氣動(dòng)致動(dòng)器、電磁螺線管、或壓電致動(dòng)器之類的機(jī)制可被用于相對(duì)于第二部件移動(dòng)第一部件且因此操控氣體流量。
[0012]前述的
【發(fā)明內(nèi)容】
和接下來詳細(xì)的說明書僅為示例性和說明性的，并且不對(duì)本公開或要求權(quán)利的本發(fā)明進(jìn)行限制。
【附圖說明】
[0013]通過參照結(jié)合所附說明性附圖考慮的詳細(xì)說明書和權(quán)利要求書，可得到對(duì)本公開的示例性實(shí)施例的更全面的理解。
[0014]圖1示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的氣相反應(yīng)器系統(tǒng)，其可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)處于打開位置。
[0015]圖2示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的氣相反應(yīng)器系統(tǒng)，其可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)處于閉合位置。
[0016]圖3示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的一部分的俯視圖。
[0017]圖4示出了根據(jù)本公開的進(jìn)一步示例性實(shí)施例的可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的一部分的仰視圖。
[0018]圖5示出了根據(jù)本公開的附加示例性實(shí)施例的處于閉合位置的可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)。
[0019]圖6示出了根據(jù)本公開的另一附加示例性實(shí)施例的處于打開位置的可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的特征。
[0020]圖7示出了根據(jù)本公開的另一附加示例性實(shí)施例的處于進(jìn)一步打開位置的可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)。
[0021]圖8示出了根據(jù)本公開的另一進(jìn)一步示例性實(shí)施例的方法。
[0022]將理解到，附圖中的元件是為了簡單和清晰而示出的且不一定被畫出來決定比例。例如，附圖中一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件而被放大了以幫助改進(jìn)對(duì)本公開的所示實(shí)施例的理解。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下提供的示例性實(shí)施例的描述僅為示例性的且僅旨在出于示意性的目的；以下的描述不旨在限制本公開或權(quán)利要求的范圍。此外，具有所表明的特征的多個(gè)實(shí)施例的陳述不旨在排除具有附加特征的其它實(shí)施例或結(jié)合了所表明的特征的不同組合的其它實(shí)施例。
[0024]如以下更詳細(xì)的描述，本公開的各種實(shí)施例涉及可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)、包括可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)的反應(yīng)器和反應(yīng)器系統(tǒng)，以及涉及使用該可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)和反應(yīng)器的方法?？勺儌鲗?dǎo)性氣體分布系統(tǒng)、反應(yīng)器和方法可被用于多種氣相過程，諸如沉積、蝕刻、清洗、和/或處理過程。
[0025]圖1示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的氣相反應(yīng)器系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括反應(yīng)器102、真空源110、第一反應(yīng)物氣體源112、第二反應(yīng)物氣體源114、清洗氣體源116、一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)控制單元118-122、氣體入口 124、以及可選的遠(yuǎn)程等離子體單元128，該反應(yīng)器102包括反應(yīng)室104、襯底支承件106和可變傳導(dǎo)性氣體分布系統(tǒng)108。盡管未示出，系統(tǒng)100可額外地包括直接的和/或附加的遠(yuǎn)程等離子體和/或熱激發(fā)裝置以用于反應(yīng)室104內(nèi)的一種或多種反應(yīng)物。
[0026]反應(yīng)器102