晶圓處理設(shè)備中的化學(xué)物質(zhì)控制特征的制作方法
【專利說明】晶圓處理設(shè)備中的化學(xué)物質(zhì)控制特征
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)案主張于2012年09月21日提出申請(qǐng)且標(biāo)題為“晶圓處理設(shè)備中的化學(xué)物質(zhì)控制特征(Chemical Control Features in Wafer Process Equipment) ”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/704，257號(hào)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。為了所有的目的將該申請(qǐng)案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)關(guān)于半導(dǎo)體工藝和設(shè)備。更具體而言，本技術(shù)關(guān)于處理系統(tǒng)等離子體組件。
[0004]背景
[0005]通過在基板表面上產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的圖案化材料層的工藝能夠制作出集成電路。在基板上產(chǎn)生圖案化材料需要控制的方法，以去除曝光的材料?；瘜W(xué)蝕刻被用于各式各樣的目的，包括將光阻中的圖案轉(zhuǎn)入下面的層，即已經(jīng)存在表面上的薄化層或特征的薄化橫向尺寸。往往理想的是擁有一種蝕刻一種材料的速度比蝕刻另一種材料的速度更快的蝕刻工藝，以有助于例如圖案轉(zhuǎn)移工藝。這樣的蝕刻工藝即所謂的對(duì)第一種材料有選擇性。材料、電路及工藝具有多樣性的結(jié)果是，已經(jīng)開發(fā)出具有對(duì)各種材料的選擇性的蝕刻工藝。
[0006]在基板處理區(qū)域內(nèi)形成的局部等離子體中產(chǎn)生的干蝕刻可以穿透更受限的溝槽并表現(xiàn)出較少的細(xì)微剩余結(jié)構(gòu)變形。然而，隨著集成電路技術(shù)不斷地在尺寸上縮小，輸送前驅(qū)物的設(shè)備會(huì)影響所使用的前驅(qū)物和等離子體物種的均勻性和品質(zhì)。
[0007]因此，需要有可以在等離子體環(huán)境中被有效使用同時(shí)提供適當(dāng)降解曲線的經(jīng)改良系統(tǒng)組件。本技術(shù)解決了這些和其它的需求。
[0008]概要
[0009]描述了氣體分配組合件，包括環(huán)形主體、上板材及下板材。該上板材可以界定第一多個(gè)孔，并且該下板材可以界定第二和第三多個(gè)孔。該上板材和該下板材可以彼此耦接并與該環(huán)形主體耦接，使得該第一和第二孔形成通過該氣體分配組合件的通道，并且該上板材和該下板材之間界定一容積。
[0010]該組合件可以包括環(huán)形主體，該環(huán)形主體具有位于內(nèi)徑的內(nèi)環(huán)形壁、位于外徑的外環(huán)形壁以及上表面和下表面。該環(huán)形主體可以進(jìn)一步包括形成在該上表面中的第一上凹部、在該內(nèi)環(huán)形壁形成在該下表面中的第一下凹部以及在該第一下凹部下方并從該第一下凹部徑向往外形成在該下表面中的第二下凹部。該環(huán)形主體還可以在該上表面中界定第一流體通道，該第一流體通道從該第一上凹部徑向往內(nèi)位于該環(huán)形主體中。該組合件可以包括在該第一上凹部與該環(huán)形主體耦接并覆蓋該第一流體通道的上板材，并且該上板材可以界定多個(gè)第一孔。該組合件還可以包括在該第一下凹部與該環(huán)形主體耦接的下板材，下板材并具有界定于該下板材中的多個(gè)第二孔，其中該第二孔與界定于該上板材中的第一孔對(duì)齊。該下板材還可以界定位于該第二孔之間的多個(gè)第三孔。該上板材和該下板材可以彼此耦接，使得該第一孔與該第二孔對(duì)齊而形成穿過該上板材和該下板材的通道。
[0011]可以將該組合件的該上板材和該下板材黏合在一起。該組合件的該環(huán)形主體可以進(jìn)一步在該上表面中界定第二流體通道，該第二流體通道位于從該第一流體通道徑向往外處，并且可以將多個(gè)通口界定在該環(huán)形主體的一部分中，該環(huán)形主體的該部分界定該第一流體通道的外壁和該第二流體通道的內(nèi)壁。該第二流體通道可以位于該上凹部徑向往外，使得該第二流體通道未被該上板材覆蓋。該環(huán)形主體可以在該第二流體通道的頂部附近并在該內(nèi)壁和外壁中界定第二上凹部，而且該氣體分配組合件可以包括環(huán)形構(gòu)件，該環(huán)形構(gòu)件位于該第二上凹部內(nèi)，以便覆蓋該第二流體通道。該上凹部可以包括與該第一流體通道的該外壁相交的底部部分。
[0012]該組合件可以進(jìn)一步包括一對(duì)隔離通道，其中該對(duì)隔離通道中的一者被界定于該環(huán)形主體的該上表面中，并且該對(duì)隔離通道中的另一者被界定于該環(huán)形主體的該下表面中。該對(duì)隔離通道可以彼此垂直對(duì)齊。該第二流體通道可以位于從該上凹部徑向往內(nèi)，使得在實(shí)施例中該第二流體通道被該上板材覆蓋。一部分的該上板材還可以延伸進(jìn)入該第二通道至該上凹部的底部下方。該多個(gè)通口可以從該第二流體通道往該第一流體通道向上成一角度，使得該通口在延伸進(jìn)入該第二通道的該部分上板材下方可流體連通。在實(shí)施例中可以配置該隔離通道，使得該對(duì)隔離通道中的一者在從該上凹部徑向往內(nèi)的位置被界定于該上板材中，并且該對(duì)隔離通道中的另一者被界定于該環(huán)形主體的該下表面中，所以該對(duì)隔離通道彼此垂直對(duì)齊。該環(huán)形主體還可以界定環(huán)形溫度通道，該環(huán)形溫度通道配置成接收冷卻流體，可操作該冷卻流體來保持該環(huán)形主體的溫度。該溫度通道還可以配置成接收加熱元件，該加熱元件位于該通道內(nèi)，并可操作該加熱元件來保持該環(huán)形主體的溫度。
[0013]亦描述了可以包括環(huán)形主體的氣體分配組合件。該環(huán)形主體可以包括位于內(nèi)徑的內(nèi)環(huán)形壁、位于外徑的外環(huán)形壁、上表面及下表面?？梢栽谠撋媳砻嬷行纬缮习疾?，并且可以在該下表面中形成下凹部。可以在該下表面中界定第一流體通道，該第一流體通道從該下凹部徑向往內(nèi)位于該環(huán)形主體中。該組合件還可以包括在該上凹部與該環(huán)形主體耦接的上板材，其中該上板材界定多個(gè)第一孔。該組合件還可以包括在該下凹部與該環(huán)形主體耦接并覆蓋該第一流體通道的下板材。該下板材可以界定多個(gè)第二孔，該第二孔與界定于該上板材中的第一孔對(duì)齊。該下板材可以進(jìn)一步界定多個(gè)第三孔，該多個(gè)第三孔位于該第二孔之間。該上板材和該下板材可以彼此耦接，使得該第一孔與該第二孔對(duì)齊而形成穿過該上板材和該下板材的通道。
[0014]該氣體分配組合件可以包括界定于該下表面中的第二流體通道，該第二流體通道從該第一流體通道徑向往外位于該環(huán)形主體中。可以將多個(gè)通口界定在該環(huán)形主體的一部分中，該環(huán)形主體的該部分界定該第一流體通道的外壁和該第二流體通道的內(nèi)壁，而且該多個(gè)通口可以配置成流體耦接該第二流體通道與該第一流體通道。該第二流體通道可以位于該下凹部徑向往內(nèi)，使得該第二流體通道可以被該下板材覆蓋，以及其中一部分該下板材延伸進(jìn)入該第二通道至該下凹部的頂部上方。該多個(gè)通口可以從該第二流體通道往該第一流體通道向下成一角度，使得該通口在延伸進(jìn)入該第二通道的該部分下板材上方可流體連通。當(dāng)該第一孔延伸通過該上板材時(shí)，該第一孔還可以具有直徑減小的錐形形狀。當(dāng)該第二孔和該第三孔延伸通過該下板材時(shí)，該第二孔和該第三孔可以具有直徑增加的錐形形狀。每個(gè)該第二孔和該第三孔還可以包括至少三個(gè)形狀或直徑不同的部分。
[0015]亦描述了氣體分配組合件，該氣體分配組合件具有環(huán)形主體，該環(huán)形主體具有位于內(nèi)徑的內(nèi)環(huán)形壁、位于外徑的外環(huán)形壁、上表面及下表面。該組合件還可以包括與該環(huán)形主體耦接的上板材，并且該上板材可以界定多個(gè)第一孔。中間板材可以與該上板材耦接，并且該中間板材可以界定多個(gè)第二孔和第三孔，其中該第二孔與該上板材的該第一孔對(duì)齊。該組合件還可以包括下板材，該下板材與該環(huán)形主體和該中間板材耦接。該下板材可以界定多個(gè)第四孔，該第四孔與該上板材的該第一孔及該中間板材的該第二孔對(duì)齊，以形成通過該等板材的第一組流體通道。該下板材還可以界定多個(gè)第五孔，該第五孔與該中間板材的該第三孔對(duì)齊，以形成通過該中間板材和該下板材的第二組流體通道，其中該第二組流體通道與該第一組流體通道流體隔離。該下板材可以進(jìn)一步界定第六組孔，該第六組孔形成通過該下板材的第三組流體通道，其中該第三組流體通道與該第一和第二組流體通道流體隔離。
[0016]該氣體分配組合件的該下板材可以包括的該第四、第五及第六孔的方位使得大部分的該第四孔每個(gè)皆被至少四個(gè)該第五孔和四個(gè)該第六孔包圍。該第五孔可以位于該第四孔周圍，并且該第五孔的中心繞該第四孔的中心彼此間隔約90°，并且該第六孔可以位于該第四孔周圍，并且該第六孔的中心繞該第四孔的該中心彼此間隔約90°，并從該第五孔偏離約45°。該第五孔可以位于該第四孔周圍，并且該第五孔的中心繞該第四孔的中心彼此間隔約60°，以及其中該第六孔位于該第四孔周圍，并且該第六孔的中心繞該第四孔的該中心彼此間隔約60°，并從該第五孔偏離約30°。
[0017]這樣的技術(shù)可以提供許多優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)和技術(shù)的效益。例如，可以最少化或避免經(jīng)由組合件的泄漏，以提供改良的流動(dòng)特性，而得出改良的工藝均勻性。此外，可以經(jīng)由該組合件輸送多種前驅(qū)物，同時(shí)將該等前驅(qū)物保持彼此流體隔離。結(jié)合以下的描述和附圖來更詳細(xì)地描述這些和其它的實(shí)施例以及該等實(shí)施例的許多優(yōu)點(diǎn)和特征。
[0018]附圖簡述
[0019]藉由參照本說明書的剩余部分及附圖可以實(shí)現(xiàn)對(duì)揭示的技術(shù)的本質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步了解。
[0020]圖1圖示示例性處理工具的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。
[0021]圖2A-2E圖示示例性處理腔室的示意性剖面圖。
[0022]圖3A-3E圖示依據(jù)所揭示技術(shù)的示例性噴灑頭架構(gòu)的示意圖。
[0023]圖4A-4B圖示依據(jù)所揭示技術(shù)的示例性噴灑頭架構(gòu)的附加示意圖。
[0024]圖5A-5C圖示依據(jù)所揭示技術(shù)的示例性噴灑頭架構(gòu)的附加示意圖。
[0025]在附圖中，相似的組件及/或特征可以具有相同的數(shù)字參考標(biāo)號(hào)。此外，相同類型的各個(gè)組件可以藉由在該參考標(biāo)號(hào)之后接續(xù)字母來進(jìn)行區(qū)分，該字母可以在類似的組件及/或特征之間進(jìn)行區(qū)分。假使只在說明書中使用第一數(shù)字參考標(biāo)號(hào)，則該描述適用于任何一個(gè)具有相同第一數(shù)字參考標(biāo)號(hào)的類似組件及/或特征，而與該字母下標(biāo)無關(guān)。
[0026]詳細(xì)描述
[0027]本技術(shù)包括用于散布處理氣體的改良?xì)怏w分配組合件或噴灑頭設(shè)計(jì)，以產(chǎn)生用于在高度更均勻的半導(dǎo)體基板上形成沉積層及/或以更均勻的方式蝕刻沉積層的流動(dòng)模式。雖然傳統(tǒng)的噴灑頭設(shè)計(jì)可以簡單地提供用于處理和前驅(qū)物氣體的直通分配系統(tǒng)，但現(xiàn)在描述的技術(shù)允許在氣體被輸送到基板處理腔室時(shí)改良地控制氣體的流動(dòng)特性。在這樣做時(shí)，沉積操作可以在制造操作的過程中產(chǎn)生更精確的膜輪廓。
[0028]雖然一些傳統(tǒng)的氣體分配組合件或噴灑頭可以包括例如多個(gè)被板材覆蓋的流體通道，但這樣的設(shè)計(jì)例行地受到在沿著板材與位在通道和內(nèi)壁之間的主體部分的相交處存有縫隙的影響。當(dāng)板材與主體耦接時(shí)，例如經(jīng)由黏接、硬焊等，板材可能會(huì)變形。因?yàn)橹荒茉谕膺吘壷車M(jìn)行耦接，所以沒有額外的黏接可以存在于板材和主體的其它接面處。即使是輕微的板材變形也可能在上板材和環(huán)形主體之間的接面處產(chǎn)生不平整的表面，而發(fā)生變形的接面位置可能無法適當(dāng)?shù)嘏c環(huán)形主體耦接。因此，在操作中，流體可能會(huì)在第一和第二流體通道之間以及在該第一流體通道和中央?yún)^(qū)域之間泄漏。這種泄漏會(huì)影響到進(jìn)入處理區(qū)域的流體輸送，進(jìn)而影響沉積或蝕刻。然而，本技術(shù)的各個(gè)態(tài)樣藉由提供不太可能變形的組件及/或受變形影響較小的設(shè)計(jì)克服了許多(若不是全部)這些問題。
[0029]圖1圖示依據(jù)所揭示實(shí)施例的沉積、蝕刻、烘烤及/或固化