[发明专利]双重递送腔室设计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年10月20日提交的标题为“Dual Delivery Chamber Design（双重递送腔室设计）”的美国申请第12/908,617号的部分连续申请，所述申请的全文内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明关于半导体晶圆处理系统，且更具体地是关于一种用于将至少两种处理气体供应至半导体晶圆处理系统的反应腔室的气体分配喷头。

背景技术

半导体晶圆处理系统通常含有处理腔室，所述处理腔室具有用于在腔室内靠近处理区域支撑半导体晶圆的基座。腔室形成部分界定处理区域的真空外壳。气体分配装配件或喷头将一种或多种处理气体提供至处理区域。可加热气体及/或为气体供应RF能，这导致分子离解。随后可混合处理气体并将所述处理气体用于在晶圆上执行某些工艺。这些工艺可包含用于在晶圆上沉积膜的化学气相沉积(CVD)或用于将材料从晶圆上移除的蚀刻。在一些实施例中，可将处理气体通电以形成等离子体，所述等离子体可在晶圆上执行诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或等离子体蚀刻的工艺。

在需要多种气体的工艺中，通常在远离处理腔室且经由导管耦合至喷头的混合腔室内组合气体。气体混合物随后流动穿过导管至分配板，其中所述板含有多个孔，使得气体混合物被均匀地分配至处理区域中。当气体混合物进入处理区域时，通电的颗粒及/或中性基导致在CVD反应中在晶圆上沉积一层材料。

虽然通常有利的是在将气体释放至处理区域中之前混合气体以确保气体被均匀地分配至处理区域中，但是气体却倾向于开始还原或否则在混合腔室内发生反应。因此，可能在气体混合物到达处理区域前导致混合腔室、导管及其它腔室组件的沉积或蚀刻。此外，反应副产物可能累积在腔室气体递送组件中。为了将气体维持在分开的流道中直至气体离开分配板进入处理区域中，一些喷头将两种气体维持在分开的流道中直至气体离开分配板进入处理区域中。通过使用分开的流道，气体彼此不混合或反应，直至气体到达晶圆附近的处理区域。

在一些应用中，前驱物气体之一可为远程处理腔室中所产生的中性基。可通过远程热处理腔室或等离子体处理腔室产生中性基。中性基可通过导管从远程腔室流动至喷头并通过喷头的第一组分配出口流动至晶圆基板上方的处理腔室中。同时，第二前驱物气体可通过来自喷头的第二组出口从源流出。中性基随后可与第二前驱物气体混合并在基板上方提供所要的化学反应。远程等离子体源的问题在于，大比例（可能80%）的中性基在到达晶圆处理腔室前被再结合。

在其它实施例中，可使用远程等离子体源。等离子体气体可通过导管流动至喷头。等离子体可通过喷头的第一组出口流动至晶圆基板上方的处理腔室中。同时，第二前驱物气体也可流动穿过来自喷头的第二组出口。等离子体随后可与前驱物气体混合并在基板上方提供所要的化学反应。再次地，远程等离子体源的问题在于，大比例的由等离子体产生的带电物质在到达晶圆处理腔室前被再结合。

因此，在本领域中需要一种系统，所述系统能够将高得多比例的中性基或等离子体提供至基板并将至少两种气体输送进处理区域中而不在气体到达处理区域前混杂气体。

发明内容

本发明关于一种CVD处理腔室，所述CVD处理腔室包含直接邻近CVD处理腔室的前腔。前腔可在处理气体进入CVD处理腔室前对气体执行处理。在一实施例中，前腔为可经配置以执行各种不同工艺的模块化结构。前腔可为可包含加热器的热处理腔室。加热器可对前驱物气体执行热处理。举例而言，前驱物气体可进入前腔，且可对处理气体执行热离解，以产生带电物质及中性基。中性基随后可通过喷头流进基板处理腔室中。

在其它实施例中，前腔可包含等离子体发生器。可使用各种类型的等离子体发生器，包含：电容耦合、感应耦合、光学或任何其它适当类型的等离子体发生器。由于等离子体发生器位于喷头正上方且含有基板及基座的处理腔室位于喷头正下方，所以带电物质的损失被最小化。

在一实施例中，等离子体发生器可包含前驱物气体歧管、气体盒、阻隔板及间隔环。可将歧管安装在气体盒上方且可将阻隔板安装在气体盒下方。可通过阻隔板的下表面、喷头的上表面及间隔环的内直径界定等离子体发生器腔室。阻隔板及喷头的上表面用作电极。将RF功率源耦合至阻隔板且将面板接地。