用于沉积的双气体馈送喷头制造技术

在处理室内使用的喷头包括第一入口，该第一入口用于在该喷头中限定的内部充气腔的中心区域处接收来自第一源的第一气体。沿着喷头的外围区域限定多个第二入口，以用于接收来自第二源的第二气体。多个管道将边缘充气腔耦合到内部充气腔的外边缘，以便将第二气体供应到内部充气腔。第一气体产生从内部区域径向向外流到内部充气腔的外边缘的内部流，而由边缘充气腔供应的第二气体产生从内部充气腔的外边缘向内流向中心区域的周边流。在第一气体和第二气体的界面处形成限定能调节的半径的停滞点。多个出口限定在喷头的下表面上各处，并且延伸内部充气腔的直径，使得来自内部流的第一气体从中心区域直到停滞点离开多个出口，并且来自周边流的第二气体从停滞点到外边缘离开多个出口。多个出口。多个出口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉积的双气体馈送喷头


[0001]所提供的实施方案涉及半导体晶片处理设备工具，并且更具体地，涉及用于向衬底的表面提供不同充气腔的气体的喷头。

技术介绍

[0002]在半导体制造领域中通常使用多种类型的膜沉积工艺。一些示例性沉积工艺包括原子层沉积(ALD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。ALD工艺使用等离子体能量在衬底表面上沉积非常薄的膜。ALD工艺包括一系列投配和清扫步骤，其中，将挥发性气体或蒸气顺序地引入到容纳在处理室中的加热的衬底上并进行清扫。例如，将第一前体作为气体引入，以使气体被吸收或吸附到衬底表面上，并且清除(即清扫)处理室的气态前体。将第二前体作为气体引入，其与吸收的第一前体反应以形成所需材料的原子层。对于许多步骤，重复引入第一和第二气态前体并去除的过程，以限定特定厚度的层。经由通过重复切换两种或多种反应性气体在衬底上的顺序流动来调节该序列，由ALD产生的膜一次沉积一个原子层。
[0003]在PECVD工艺中，液态前体被转化成蒸气前体并被输送到处理室。为了提供蒸气前体，PECVD系统可包括以受控方式蒸发液体前体以产生蒸气前体的蒸发器。
[0004]用于处理PECVD和ALD工艺的室已经使用了喷头，在喷头上限定有充气腔，以精确地输送不同的气态前体，从而使得沉积在衬底上的所得膜尽可能均匀，并且工艺在衬底与衬底之间是可重复的。然而，现有喷头中的充气腔被设计成使得每个充气腔的有效半径是固定的。更改半径的唯一方法是更换喷头。换句话说，如果不更换喷头，就无法调节不同气体的施加半径。/>[0005]就是在该背景下，出现了本公开内容的实施方案。

技术实现思路

[0006]本公开内容的实施方案提供了一种喷头设计，该喷头设计可用于调节施加在衬底的顶表面上的气体的有效半径。喷头被配置成打开多个可以径向调整的不同气体的工艺窗。不同的气体可以具有不同的成分，或者可以具有相同的成分但具有不同的浓度。喷头被设计成在通过动态调整不同充气腔的半径来调节多个工艺窗的尺寸方面提供灵活性。通过将边缘充气腔向内连接到喷头内部的内部充气腔并控制气体(例如气态前体)的流率以调节从内部充气腔和边缘充气腔输送的两种气体的有效半径来提供灵活性。喷头包括两个入口：第一入口，其用于将第一气体从第一源接收到内部充气腔中；以及第二个入口，其用于将第二气体从第二源通过边缘充气腔接收到内部充气腔中，同时使两种气体在内部充气腔内充分地分离。控制不同工艺窗的尺寸以在沉积期间径向调整气体，包括调整气体的气体浓度和气体向衬底表面的不同部分的剂量输送。通过控制气体浓度的径向调节，可以控制在衬底的不同区域上形成的膜的厚度。
[0007]在一实现方式中，公开了一种用于处理衬底的处理室。该处理室包括：下室主体，
其具有在所述衬底被接收在所述处理室内时用于支撑所述衬底的衬底支撑表面；和上室主体，其配置成配合在所述下室主体上。所述上室主体包括喷头。所述喷头包括内部充气腔，该内部充气腔具有第一入口，所述第一入口用于将来自第一源的第一气体接收到所述内部充气腔的中心区域，以产生所述第一气体的内部流，所述内部流从所述中心区域径向向外流向所述内部充气腔的外边缘。所述喷头还包括沿所述喷头的外围区域设置的边缘充气腔。所述边缘充气腔包括用于从第二源接收第二气体的一个或多个第二入口。多个管道在所述内部充气腔的外边缘处将所述边缘充气腔耦合到所述内部充气腔。所述多个管道将所述第二气体从所述边缘充气腔供应到所述内部充气腔中，以产生所述第二气体的周边流，所述周边流从所述内部充气腔的所述外边缘向内流向所述中心区域。在所述内部充气腔中限定停滞点，在该停滞点处，所述第二气体的所述周边流与所述第一气体的内部流对接。多个出口分布在延伸所述内部充气腔的直径的下表面上各处。所述多个出口被配置成将所述第一气体和所述第二气体从所述内部充气腔输送到所述衬底支撑表面。所述停滞点限定能调节的半径，其中，所述第一气体的所述内部流从所述中心直到所述停滞点离开所述多个出口，而所述第二气体的所述周边流从所述停滞点到所述外边缘离开所述多个出口。
[0008]在一些实现方式中，通过调节所述第二气体流向所述边缘充气腔的流量，或者调节所述第一气体流向所述内部充气腔的流量，或者通过调节所述第一气体和所述第二气体两者的流量，来限定所述能调节的半径。
[0009]在一些实现方式中，所述成组的出口包括：限定在所述喷头的中心部分中的并且延伸到所述停滞点的第一出口子集和沿着所述喷头的外围部分限定的并且从所述停滞点延伸到所述内部充气腔的所述外边缘的第二出口子集。所述第一出口子集被配置成将所述第一气体从所述内部流输送到所述衬底支撑表面的中心部分。所述第二出口子集被配置成将所述第二气体从所述周边流输送到所述衬底支撑表面的边缘区域。
[0010]在一些实现方式中，在所述喷头中的所述内部充气腔的所述直径至少等于容纳在所述处理室中的所述衬底的直径，使得所述第一出口子集覆盖所述衬底的中心区域，而所述第二出口子集在所述衬底被接收在所述处理室中时覆盖所述衬底的边缘区域。
[0011]在一些实现方式中，所述第一入口位于所述喷头的中心，并且经由第一流量阀耦合至所述第一源，并且所述一个或多个第二入口连接至在所述喷头中限定的中心通道。所述中心通道被限定为围绕所述第一入口，并且通过第二流量阀耦合至所述第二源。
[0012]在一些实现方式中，所述第一入口位于所述喷头的中心，并且经由第一流量阀耦合至所述第一源，以及其中第二入口包括沿着所述喷头的外围区域定位的多个第二入口。所述多个第二入口中的每一个经由位于所述多个第二入口中的对应的一个上方的不同的第二流量阀连接到第二源。所述多个第二流量阀中的每一个和所述第一流量阀均耦合至控制器。所述控制器被配置成提供单独的信号至所述第一流量阀以调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量，以及提供单独的信号至所述不同的第二流量阀中的每一个以调节所述第二气体流入边缘充气腔的流量。
[0013]在一些实现方式中，所述控制器被配置成选择性地：仅提供信号至所述第一流量阀以调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的所述流量；仅提供信号至所述第二流量阀以调节进入所述边缘充气腔的所述第二气体的流量，或提供信号至所述第一流量阀和所述第二流量阀两者，以便调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量和进入所述边缘充
气腔的所述第二气体的流量以动态改变在所述内部充气腔内限定的所述停滞点的所述能调节的半径。
[0014]在一些实现方式中，所述处理室包括流量阀，所述流量阀耦合至所述一个或多个第二入口、所述第二源和控制器。所述控制器被配置成向所述流量阀提供信号以控制进入所述内部充气腔的所述第二气体的所述周边流，以便动态改变在所述充气腔内限定的所述停滞点的所述能调节的半径。
[0015]在一些实现方式中，所述的处理室包括流量阀，所述流量阀耦合至所述第一入口、所述第一源和控制器。所述控制器被配置成向所述流量阀提供信号以控制通过所述第一入口进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量。对所述第一气体的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于处理衬底的处理室，其包括：下室主体，其具有用于支撑所述衬底的衬底支撑表面；上室主体，其配置成配合在所述下室主体上，所述上室主体包括喷头，其中，所述喷头包括：内部充气腔，其具有第一入口，所述第一入口用于将来自第一源的第一气体接收到所述内部充气腔的中心区域，以产生所述第一气体的内部流，所述内部流从所述中心区域径向向外流向所述内部充气腔的外边缘；沿所述喷头的外围区域设置的边缘充气腔，所述边缘充气腔具有用于从第二源接收第二气体的一个或多个第二入口；多个管道，其在所述内部充气腔的外边缘处将所述边缘充气腔耦合到所述内部充气腔，所述多个管道将所述第二气体从所述边缘充气腔供应到所述内部充气腔中，以产生所述第二气体的周边流，所述周边流从所述内部充气腔的所述外边缘向内流向所述中心区域，在所述内部充气腔中限定停滞点，在该停滞点处，所述第二气体的所述周边流与所述第一气体的内部流对接；以及多个出口，其分布在延伸所述内部充气腔的直径的下表面上各处，所述多个出口被配置成将所述第一气体和所述第二气体从所述内部充气腔输送到所述衬底支撑表面，其中所述停滞点限定能调节的半径，其中，来自所述内部流的所述第一气体从所述中心直到所述停滞点离开所述多个出口，而来自所述周边流的所述第二气体从所述停滞点直到所述外边缘离开所述多个出口。2.根据权利要求1所述的处理室，其中，通过调节所述第二气体流向所述边缘充气腔的流量，或者调节所述第一气体流向所述内部充气腔的流量，或者通过调节所述第一气体和所述第二气体两者的流量，来限定所述能调节的半径。3.根据权利要求1所述的处理室，其中，所述多个出口包括：限定在所述喷头的中心部分中的并且延伸到所述停滞点的第一出口子集，所述第一出口子集被配置成将所述第一气体从所述内部流输送到所述衬底支撑表面的中心部分，以及沿着所述喷头的外围部分限定的从所述停滞点延伸到所述内部充气腔的所述外边缘的第二出口子集，所述第二出口子集被配置成将所述第二气体从所述周边流输送到所述衬底支撑表面的边缘区域。4.根据权利要求3所述的处理室，其中，在所述喷头中的所述内部充气腔的所述直径至少等于容纳在所述处理室中的所述衬底的直径，使得所述第一出口子集覆盖所述衬底的中心区域，而所述第二出口子集覆盖所述衬底的边缘区域。5.根据权利要求1所述的处理室，其中，所述第一入口位于所述喷头的中心，并且经由第一流量阀耦合至所述第一源，并且所述一个或多个第二入口连接至在所述喷头中限定的中心通道，其中所述中心通道围绕所述第一入口，并且通过第二流量阀耦合至所述第二源。6.根据权利要求5所述的处理室，其中，所述第一流量阀和所述第二流量阀耦合至控制器，所述控制器被配置成提供信号至所述第一流量阀以调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量，并且提供信号至所述第二流量阀以调节进入所述边缘充气腔的所述第二气体的流量。7.根据权利要求1所述的处理室，其中，所述第一入口位于所述喷头的中心，并且经由
第一流量阀耦合至所述第一源，以及其中所述一个或多个第二入口是沿着所述喷头的外围区域定位的多个第二入口，所述多个第二入口中的每一个经由位于所述多个第二入口中的对应的一个上方的不同的第二流量阀连接到第二源，所述不同的第二流量阀中的每一个和所述第一流量阀均耦合至控制器，其中，所述控制器被配置成提供单独的信号至所述第一流量阀以调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量，以及提供单独的信号至所述不同的第二流量阀中的每一个以调节所述第二气体流入边缘充气腔的流量。8.根据权利要求1所述的处理室，其还包括：控制器；第一流量阀，其连接至所述第一入口、所述第一源和所述控制器，所述控制器配置成向所述第一流量阀提供信号，以调节通过第一入口进入所述内部充气腔的所述第一气体的流量；和第二流量阀，其连接至所述一个或多个第二入口、所述第二源和所述控制器，所述控制器被配置成向所述第二流量阀提供信号，以调节通过所述一个或多个第二入口进入所述边缘充气腔的第二气体的流量，其中，所述第一流量阀和所述第二流量阀位于所述喷头的外部。9.根据权利要求8所述的处理室，其中，所述控制器被配置成选择性地：(a)仅提供信号至所述第一流量阀以调节进入所述内部充气腔的所述第一气体的所述流量；或(b)仅提供信号至所述第二流量阀以调节进入所述边缘充气腔的所述第二气体的流量，或(c)提供信号至所述第一流量阀和所述第二流量阀两者，以便调节进...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：