專利名稱：用于處理系統(tǒng)的多區(qū)域氣體分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于襯底處理的處理系統(tǒng)，更具體地涉及一種具有氣體分配系統(tǒng)的處理系統(tǒng)，該氣體分配系統(tǒng)被構(gòu)造為有效地將處理劑傳輸?shù)揭r底上以及將處理劑分配到襯底上。

背景技術(shù)：
通常，在材料處理、表面準(zhǔn)備以及清潔襯底和襯底上的各個(gè)薄膜的過程中，包括遠(yuǎn)程等離子體處理的等離子體處理被使用在半導(dǎo)體器件制作中。其中，這些處理使得能夠整合在器件制作中的步驟，增強(qiáng)器件金屬化的效果并優(yōu)化處理裝置的產(chǎn)量。在電子結(jié)構(gòu)金屬化之前，可以使用例如氫(H2)等離子體或者由氫和其他氣體添加物的混合物形成的等離子體，來清潔這些電子結(jié)構(gòu)中的接觸表面。在另一個(gè)示例中，可以使用氧(O2)等離子體或由氧和其他氣體添加物的混合物形成的等離子體，在蝕刻應(yīng)用之后，來移除殘存在襯底上的掩膜殘余物或者蝕刻殘余物。貫穿晶體管制作的前端線設(shè)備(FEOL)以及后端線設(shè)備(BEOL)，這種等離子體處理的使用是常見的。
但是，在采用等離子體處理的許多應(yīng)用中，將要制作的器件對(duì)于等離子體的高能物質(zhì)敏感并且當(dāng)暴露在這種物質(zhì)中時(shí)可能會(huì)受到損傷。例如，襯底浸沒在等離子體中可能會(huì)導(dǎo)致不可控制的暴露到高能帶電粒子(例如，高能電子等)和電磁(EM)輻射(例如，紫外(UV)輻射)中，這可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)于下面的層和/或襯底的損傷，而這種損傷對(duì)于器件制造者來說是不能接受的。因此，許多這種應(yīng)用需要其中等離子體遠(yuǎn)距離地形成的等離子體處理。遠(yuǎn)程等離子體處理促進(jìn)了活性物質(zhì)的形成，其中活性成分被傳輸?shù)揭r底以催化處理過程。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于處理襯底的系統(tǒng)，并且涉及一種使用處理劑處理襯底的系統(tǒng)。例如，處理劑可以包括原子或分子基團(tuán)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，處理系統(tǒng)被描述為使用原子或分子基團(tuán)流移除襯底上的殘余物或污染物。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，處理系統(tǒng)包括有處理空間的處理室；基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)，其連接到所述處理室并且構(gòu)造為接收處理氣體并從所述處理氣體產(chǎn)生基團(tuán)；氣體分配系統(tǒng)，其構(gòu)造為接收所述基團(tuán)的流并在所述處理空間中分配所述基團(tuán)的流，其中所述氣體分配系統(tǒng)包括連接到所述基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的出口的入口、連接到所述處理室的出口以及連接到氣體分配系統(tǒng)的分隔構(gòu)件，并且所述分隔構(gòu)件被構(gòu)造為通過所述入口將所述處理氣體的流的一部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中，并通過所述入口將所述處理氣體的流的剩余部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中；基座，其連接到所述處理室并且所述基座被構(gòu)造為在所述處理室的所述處理空間中支撐襯底并調(diào)整所述襯底的溫度；真空泵系統(tǒng)，其連接到所述處理室并且所述真空泵系統(tǒng)被構(gòu)造為對(duì)所述處理室抽氣。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所描述的氣體分配系統(tǒng)包括具有構(gòu)造為接收處理氣體流的主體、構(gòu)造為將所述處理氣體分配到所述處理系統(tǒng)中的出口、以及連接到所述氣體分配系統(tǒng)的分隔構(gòu)件，并且所述分隔構(gòu)件被構(gòu)造為通過所述入口將所述處理氣體流的一部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中，并通過所述入口將所述處理氣體流的剩余部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中。



在附圖中 圖1A、圖1B和圖1C示出了用于在襯底上的薄膜中制作特征的工序的示意圖； 圖2示出了處理系統(tǒng)的示意圖； 圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的處理系統(tǒng)的示意圖； 圖4A和4B示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的處理系統(tǒng)的示意圖； 圖4C示出了圖4A和圖4B中示出的氣體分散系統(tǒng)的內(nèi)側(cè)氣流和外側(cè)氣流之間的關(guān)系； 圖5示出了在襯底處的處理劑濃度的空間分布與用于分配處理劑的氣體分配系統(tǒng)之間的關(guān)系； 圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖； 圖7示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的氣體分配系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖； 圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F分別示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的采用了氣體分配間隙的氣體分配系統(tǒng)的平面底視圖；并且 圖9表示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的處理襯底的方法。

具體實(shí)施例方式 在以下描述中，為了方便對(duì)本發(fā)明的整體理解，以及為了解釋而非限制，陳述了諸如處理系統(tǒng)的特定幾何尺寸和氣體分配系統(tǒng)的描述的具體的細(xì)節(jié)。但是，應(yīng)該理解可以以超出這些具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例實(shí)施本發(fā)明。
在材料處理方法學(xué)中，圖案蝕刻包括將諸如光刻膠的光敏材料的薄層施加到襯底的上表面上，以便于提供在蝕刻過程中用于將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底上的下層薄膜的掩膜，其中襯底的上層隨后被圖案化。光敏材料的圖案化通常涉及使用例如微光刻系統(tǒng)，將光敏材料暴露到電磁(EM)輻射的幾何圖案下，在其后使用顯影溶劑移除光敏材料的被照射區(qū)域(如在正性光刻膠的情況下)或者未被照射區(qū)域(如在負(fù)性光刻膠的情況下)。
例如，如圖1A到1C所示，可以使用包括具有圖案2的光敏層3(諸如圖案化的光刻膠)的掩膜以將特征圖案轉(zhuǎn)移到襯底5上的薄膜4中。為了形成特征6，使用例如干法等離子蝕刻將圖案2轉(zhuǎn)移到薄膜4上，并且在蝕刻完成之后，掩膜3被移除。按照慣例，掩膜3以及聚集在側(cè)壁和/或形成在薄膜4上的特征圖案2的底部的其他殘余物被移除。
例如，通過將襯底浸入諸如氧等離子體的等離子體中，將諸如光刻膠的有機(jī)殘余物或來自多晶硅蝕刻的鹵素殘余物移除，并且使剩余的掩膜或蝕刻后的殘余物消失(或者被剝離)。此外，例如，通過將襯底浸入諸如氫等離子體的等離子體中以移除原始氧化物的方式，將包括原始金屬氧化物的其他污染物移除，其中原始金屬氧化物形成在特征圖案2的與金屬線進(jìn)行接觸的底部。但是，當(dāng)干法清潔具有敏感的或易損壞的結(jié)構(gòu)或?qū)拥囊r底時(shí)，諸如在半導(dǎo)體制作的前端線設(shè)備(FEOL)中的接觸形成過程中，由于高能(充電)粒子、電磁(EM)輻射等的存在，直接暴露到等離子體中可能對(duì)器件具有有害的效果。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，描繪了處理系統(tǒng)100，其包括具有基座120的處理室110，其中使用處理劑執(zhí)行諸如殘余物移除過程或氧化物移除過程的處理過程，基座120被構(gòu)造為支撐襯底125。襯底125可以為例如半導(dǎo)體襯底、晶片或液晶顯示器。此外，基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115經(jīng)由基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140連接到處理室110，以將處理劑引導(dǎo)到襯底125上。
處理室110還通過管道和壓力控制系統(tǒng)(例如，真空閥等)連接到真空抽氣系統(tǒng)170，其中泵系統(tǒng)170被構(gòu)造為對(duì)處理室110、基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140和基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115抽氣到適合于在襯底125上執(zhí)行處理過程并適合于在基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115中產(chǎn)生基團(tuán)的壓力。
仍參照?qǐng)D2，基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115被構(gòu)造為可以從由氣體供應(yīng)系統(tǒng)160經(jīng)過氣體供應(yīng)管162所提供的處理氣體，遠(yuǎn)距離地產(chǎn)生原子基團(tuán)或分子基團(tuán)或同時(shí)產(chǎn)生兩者。在基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115中遠(yuǎn)距離地產(chǎn)生的基團(tuán)通過基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140傳輸，并引導(dǎo)到襯底125上的處理空間145中?；鶊F(tuán)傳輸系統(tǒng)140將基團(tuán)引導(dǎo)到處理空間145，并且同時(shí)對(duì)基團(tuán)流提供最低限度的阻抗并且在其到達(dá)襯底表面之前抑制基團(tuán)的再結(jié)合。例如，基團(tuán)傳輸系統(tǒng)可以包括管道，該管道具有與基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115的出口相連接的管道入口以及與處理室相連接的管道出口。
基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115被構(gòu)造為產(chǎn)生一種或者更多的化學(xué)基團(tuán)，該化學(xué)基團(tuán)被構(gòu)造為化學(xué)地處理襯底125，并且例如在對(duì)襯底125具有最小損害的情況下進(jìn)行反應(yīng)并移除任何殘?jiān)臀廴疚锏?。例如，基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115可以包括上游等離子體源，該上游等離子體源被構(gòu)造為從由包含氧氣的氣體、包含氫氣的氣體、包含氟的氣體或以上任意兩者或更多者的組合的處理氣體產(chǎn)生氧、氫或氟基團(tuán)。例如，處理氣體可以分別包括氧氣(O2)、氫氣(H2)、CO、CO2、NO、NO2、N2O(或者，更一般地是NxOy)、N2、三氟化氮(NF3)、NH3、O3、XeF2、ClF3、碳?xì)浠衔?或者，更一般地是CxHy)、氫氟碳化合物(或者，更一般地是CxHyFz)、碳氟化合物(或者，更一般地是CxFy)或者以上任意兩者或更多者的組合。基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115可以包含可以從ASTeX

產(chǎn)品的MKS儀器公司(90 IndustrialWay，Wilmington，MA 01887)買到的Astron

反應(yīng)氣體發(fā)生器。可選擇地，基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115可以包括圍繞基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140布置的感應(yīng)線圈或者電極對(duì)。
除了將處理氣體供應(yīng)給基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115，氣體供應(yīng)系統(tǒng)160可以被進(jìn)一步構(gòu)造以將輔助處理氣體通過一個(gè)或者多個(gè)氣體供應(yīng)管道162提供給基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115。輔助處理氣體可以被用作運(yùn)載氣體，以將在基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115中形成的基團(tuán)輔助運(yùn)輸?shù)教幚砜臻g145，或者輔助處理氣體可以被用來稀釋處理氣體和由處理氣體所形成的基團(tuán)。輔助氣體可以包含惰性氣體，例如稀有氣體(如，He、Ne、Ar、Kr、Xe)、氫氣(N2)或者它們的組合。此外，可以構(gòu)造氣體供應(yīng)系統(tǒng)160以通過一個(gè)或者更多輔助氣體供應(yīng)管164將輔助處理氣體直接引導(dǎo)到處理室110。
雖然未示出，氣體供應(yīng)系統(tǒng)160可以包括一種或多種氣體源、一個(gè)或多個(gè)控制閥、一個(gè)或多個(gè)過濾器、和/或一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量流量控制器。例如，處理氣體或輔助處理氣體的流速的范圍可以從約1sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)到約10000sccm(或者10標(biāo)準(zhǔn)升每分，slm)。例如，處理氣體或輔助處理氣體的流速的范圍可以從大約1slm到大約5slm。作為進(jìn)一步的示例，處理氣體或輔助處理氣體的流速的范圍可以從大約3slm到大約5slm。
在基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115的下游，基團(tuán)流動(dòng)通過基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140并進(jìn)入處理室110內(nèi)的處理空間145。基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140可以被連接到氣體管線溫度控制系統(tǒng)(未示出)，以便于控制基團(tuán)傳輸系統(tǒng)的溫度。例如，溫度可以被設(shè)置為范圍從約20攝氏度到約100攝氏度的值，并且作為另一個(gè)示例，溫度可以被設(shè)置為范圍從大約40攝氏度到大約80攝氏度的值。此外，例如，基團(tuán)傳輸系統(tǒng)140的特性可以為超過50升/秒的傳輸量。
一旦基團(tuán)流進(jìn)入了處理空間145，基團(tuán)化學(xué)地與襯底125的表面上的殘余物反應(yīng)。基座120被構(gòu)造為通過嵌在基座120中的連接溫度控制系統(tǒng)130的加熱元件135的功效來提升襯底125的溫度。加熱元件135可以是電阻加熱元件，或者加熱元件135可以包括了熱電裝置的陣列。對(duì)于在襯底支架里的熱電裝置的使用的其他細(xì)節(jié)被提供在題目為“METHOD ANDAPPARATUS FOR RAPID TEMPERATURE CHANGE AND CONTROL”的未決美國(guó)專利申請(qǐng)No.7,141,763中，其全部?jī)?nèi)容在此通過引用結(jié)合在這里。例如，溫度控制系統(tǒng)130可以被構(gòu)造為將襯底125的溫度提升到約500℃。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底溫度的范圍可以從大約40℃到大約500℃。在另一個(gè)實(shí)施例中，襯底溫度的范圍可以從大約100℃到大約300℃。此外，處理室110可以與溫度控制系統(tǒng)130連接，其中溫度控制系統(tǒng)130被構(gòu)造為控制室壁溫度。
除了提升襯底125的溫度，基座120被構(gòu)造為在處理過程中支撐襯底125。基座120可以還包括能夠升起或者降下三個(gè)或者更多升降銷的升降銷組件(未示出)，以便于垂直地將襯底125傳遞入或者傳遞出基座120的上表面和處理室110中的傳遞平面。
在升降銷組件中，襯底升降銷可以與普通升降銷元件相連接，并且可以被降低到基座120上表面以下。使用例如電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(具有電力步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和螺紋桿)或者空氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(具有氣缸)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)，提供用于升起和降下普通升降銷元件的裝置。襯底125可以通過校準(zhǔn)在傳遞平面上的閘門閥(未示出)和室饋通通道經(jīng)由機(jī)器轉(zhuǎn)移系統(tǒng)被傳遞進(jìn)和傳遞出處理室110，并且被襯底升降銷所接收。襯底125一旦被從傳遞系統(tǒng)接收，它就可以通過降低襯底升降銷而被降低到基座120的上平面上。
基座120可以提供夾持系統(tǒng)以將襯底125夾持在基座120上，或者可以不提供夾持系統(tǒng)。此外，基座120可以提供被構(gòu)造為給襯底125的背面提供熱傳遞氣體的背面氣體供應(yīng)系統(tǒng)，以便于改善襯底125和基座120之間的熱傳導(dǎo)，或者可以不提供背面氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
如圖2所示，排氣管(示意地示出為165)將處理室110連接到真空抽氣系統(tǒng)170。真空抽氣系統(tǒng)170包括將處理室110抽空到期望的真空度并在處理過程中從處理室110中移除產(chǎn)生的氣體成分的真空泵。自動(dòng)壓力控制器(APC)和可選的閥門(trap)可以與真空泵串聯(lián)使用。真空泵可以包括干式低真空泵。可選擇地，真空泵可以包括抽氣速度能夠達(dá)到5000升每秒(和更高)的渦輪分子泵(TMP)。在處理過程中，處理氣體或者輔助處理氣體或任何以上氣體的混合氣，可以被引導(dǎo)到處理室110中，并且可以通過APC來調(diào)節(jié)室壓力。例如，室壓力的范圍可以從約1mTorr到約50Torr，并且在進(jìn)一步的示例中，室壓力的范圍可以從大約1Torr到大約10Torr。APC可以包括蝶式閥或閘門閥。閥門可以收集來自處理室110的副產(chǎn)物。
另外，處理系統(tǒng)100中的任何元件都可以被涂上諸如氧化鋁和氧化釔的陶瓷材料。例如，任何元件都可以涂有從由Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3所組成的組中選擇的材料。
仍參照?qǐng)D2，處理系統(tǒng)100還可以包括控制系統(tǒng)，其被構(gòu)造為操作并控制處理系統(tǒng)100的操作?？刂葡到y(tǒng)180連接到處理室110、基座120、溫度控制系統(tǒng)130、基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115、氣體供應(yīng)系統(tǒng)160以及真空泵系統(tǒng)170。
控制系統(tǒng)180可以包括微處理器、存儲(chǔ)器以及數(shù)字I/O端口，該數(shù)字I/O端口能夠產(chǎn)生足以通訊并激活處理系統(tǒng)100的輸入以及監(jiān)視處理系統(tǒng)100的輸出的控制電壓。此外，控制系統(tǒng)180與處理室110、基座120、溫度控制系統(tǒng)130、基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115、氣體供應(yīng)系統(tǒng)160、以及真空泵系統(tǒng)170相連接并交換信息。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序被用來按照存儲(chǔ)的處理方法來控制處理系統(tǒng)100的前述組件。處理系統(tǒng)控制系統(tǒng)180的一個(gè)示例為可以從Dell Corporation，Dallas，Texas買到的DELL PRECISIONWORKSTATION 610TM。控制系統(tǒng)180也可以被實(shí)施為多用途計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器等。
控制系統(tǒng)180可以被實(shí)施為執(zhí)行本發(fā)明的部分或全部基于微處理器的響應(yīng)于執(zhí)行儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)序列的處理器的處理步驟的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些命令可以從另一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)讀進(jìn)控制器存儲(chǔ)器，諸如硬盤或者可移動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器。多線程處理設(shè)備里的一個(gè)或者多個(gè)處理器可能也用作控制器微處理器，來執(zhí)行儲(chǔ)存在主存儲(chǔ)器中的指令序列。在替換實(shí)施例中，硬連線電路可以被用來替代軟件程序或者與軟件程序相結(jié)合。因此，實(shí)施例不僅限于硬件電路和軟件的任何具體的結(jié)合。
控制系統(tǒng)180包括至少一個(gè)諸如控制器存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器，用于儲(chǔ)存根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而編制的指令并用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、記錄或其它實(shí)施本發(fā)明所必需的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例為光盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)(EPROM、EEPROM、閃存)、DRAM、SRAM、SDRAM或者任何其他的磁介質(zhì)、光盤(例如，CD-ROM)、或者任何其他的光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡片、紙帶或其他具有孔的圖案的實(shí)體介質(zhì)、載波(下文描述)或者計(jì)算機(jī)可讀的任何其他介質(zhì)。
本發(fā)明包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的任何一者上或其結(jié)合上的軟件，該軟件用于控制控制系統(tǒng)180、用于驅(qū)動(dòng)用于實(shí)施本發(fā)明的(多個(gè))器件和/或用于使得控制器能夠與人類使用者互動(dòng)。這種軟件可以包括但不限于器件驅(qū)動(dòng)器、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具和應(yīng)用軟件。這種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還包括用于執(zhí)行在實(shí)施本發(fā)明的過程中所執(zhí)行的全部或部分(如果處理被分配了)的處理的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
本發(fā)明的計(jì)算機(jī)編碼器件可以為任何的可編譯或可執(zhí)行的編碼機(jī)構(gòu)，包括但不限于腳本、可編譯程序、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)、Java類和完全可執(zhí)行程序。此外，為了更好的性能、可靠度和/或成本，可以將本發(fā)明的處理的部分分配開。
這里使用的術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”涉及參與將指令提供給控制系統(tǒng)180的處理器用于執(zhí)行的任何介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以具有多種形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)、易失性介質(zhì)和傳輸介質(zhì)。非易失性介質(zhì)包括諸如硬盤或者可移動(dòng)介質(zhì)存儲(chǔ)器的光盤、磁盤和磁光盤。易失性介質(zhì)包括諸如主存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。此外，各種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以與為執(zhí)行而將一個(gè)或多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)序列運(yùn)送到控制器的處理器有關(guān)。例如，指令可以首先被攜帶在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的磁盤上。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以將用于執(zhí)行全部或部分本發(fā)明的指令遠(yuǎn)程地裝載到動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中，并通過網(wǎng)絡(luò)將指令傳遞給控制器180。
控制系統(tǒng)180可以相對(duì)于處理系統(tǒng)100在本地設(shè)置，或者可以相對(duì)于處理系統(tǒng)100經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程地設(shè)置。因此，控制系統(tǒng)180可以使用直接連接、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中的至少一者與處理系統(tǒng)100交換數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)180可以被連接到客戶所在地(即，器件制造商等)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上，或被連接到賣方所在地(即，設(shè)備制造商)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上。此外，另一臺(tái)電腦(即，控制器、服務(wù)器等)可以連接控制系統(tǒng)180以經(jīng)由直接連接、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中的至少一者交換數(shù)據(jù)。
如上所述，圖2的處理系統(tǒng)100提供了基團(tuán)的遠(yuǎn)程產(chǎn)生以及這些基團(tuán)到處理室中的襯底上的輸送。這種結(jié)構(gòu)在將由非?？拷r底的高能充電粒子可能造成的對(duì)襯底的損傷減到最小的同時(shí)，可以允許諸如襯底上的污染物的干法清潔。但是，遠(yuǎn)程基團(tuán)產(chǎn)生器的使用可能會(huì)減小襯底的處理速率和/或造成襯底的非均勻處理。本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)諸如基團(tuán)傳輸系統(tǒng)的幾何形狀的參數(shù)可以影響基團(tuán)的均勻分配以及基團(tuán)再結(jié)合速率，其中基團(tuán)再結(jié)合速率影響襯底處的處理速率。一般地，基團(tuán)到襯底表面未受阻礙的流動(dòng)減少再結(jié)合以改善處理速率，但是提供了差的處理的均勻性。相反地，對(duì)于氣體流提供障礙物(諸如分配板)可以改善均勻性，但是減小處理速率。因此，本發(fā)明的實(shí)施例包括控制均勻的襯底處理和/或襯底處理速率的不同的基團(tuán)傳輸系統(tǒng)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，描繪了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的處理系統(tǒng)200。處理系統(tǒng)200可以例如類似于圖2的實(shí)施例，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同或相似的組件。處理系統(tǒng)200包括氣體分配系統(tǒng)250，其通過管道240連接到基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)115的出口。氣體分配系統(tǒng)250將從導(dǎo)管240接收的基團(tuán)分配到處理空間145中的襯底125的上方。
根據(jù)實(shí)施例，圖4A示出了氣體分配系統(tǒng)350的簡(jiǎn)圖。氣體分配系統(tǒng)350包括具有連接到基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的入口370的主體360，并且該主體360被構(gòu)造為從基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)接收處理劑流并通過氣體分配板380將處理劑流分配到處理空間375中的襯底的上方。
主體360包括內(nèi)側(cè)增壓室364以及通過分隔構(gòu)件362與內(nèi)側(cè)增壓室分開的外側(cè)增壓室366。在本實(shí)施例中，在分隔構(gòu)件362將處理劑流的外側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的周邊區(qū)域的同時(shí)，分隔構(gòu)件362將處理劑流的內(nèi)側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的中央?yún)^(qū)域。通過這樣做，在相對(duì)地較低速度的流體可以被分配到襯底上方的周邊區(qū)域的同時(shí)，相對(duì)地較高速度的流體可以被分配到襯底上方的中央?yún)^(qū)域。內(nèi)側(cè)增壓室364被構(gòu)造為通過中央入口372接收進(jìn)入入口370的處理劑流的一部分。此外，內(nèi)側(cè)增壓室364被構(gòu)造為通過氣體分配板380的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間375的基本中央?yún)^(qū)域376中。外側(cè)增壓室366被構(gòu)造為通過環(huán)形入口374接收進(jìn)入入口370的處理劑流的剩余部分。此外，外側(cè)增壓室366被構(gòu)造為通過氣體分配板380的外側(cè)板構(gòu)件382將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間375的基本周邊區(qū)域375中。
氣體分配板380的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382都分別設(shè)計(jì)有數(shù)目從約1個(gè)開口到約100個(gè)開口的多個(gè)開口，并且期望的數(shù)目從約10個(gè)開口到約100個(gè)開口。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的直徑的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約4mm到約10mm。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的長(zhǎng)度的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約2mm到約20mm。此外，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382可以包括如下參考圖8A到圖8F所描述的間隙或狹縫。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4A所示，一個(gè)或多個(gè)開口均勻地分布在氣體分配系統(tǒng)380的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖4B所示，一個(gè)或多個(gè)開口不均勻地分布在氣體分配系統(tǒng)380′的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381′和外側(cè)板構(gòu)件382′上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者外側(cè)板構(gòu)件382內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者它們的組合。例如，在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381的周邊區(qū)域內(nèi)相比于內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381的中央?yún)^(qū)域內(nèi)具有更多的開口。
氣體分配板380和380′可以由諸如鋁或陽極氧化鋁的金屬或陶瓷制作。例如，氣體分配板380和380′可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、碳、鋁、氮化鋁等制作。此外，氣體分配板380和380′可以涂有諸如氧化鋁或氧化釔的陶瓷材料。例如，氣體分配板380和380′可以涂有從由Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3所組成的組中選擇的材料。
可選擇地，可以不采用氣體分配板380和380′、分隔構(gòu)件362直接地將全部處理劑流的一部分轉(zhuǎn)入襯底的基本中央?yún)^(qū)域376并直接地將處理劑的剩余部分轉(zhuǎn)入襯底的基本周邊區(qū)域377。
仍參照?qǐng)D4A和圖4B，氣體分配系統(tǒng)350的入口370可以具有諸如半徑r1的第一尺寸的特征。此外，通過入口372進(jìn)入內(nèi)側(cè)增壓室364的全部流的這部分可以被諸如分隔構(gòu)件半徑r2的第二尺寸所控制。全部流的剩余部分通過分隔構(gòu)件362外側(cè)的半徑r1與r2之間的環(huán)形入口374進(jìn)入外側(cè)增壓室366。
發(fā)明人確定可能影響基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的下游的氣體分配系統(tǒng)350的入口370內(nèi)部的活性物質(zhì)分布的兩個(gè)潛在因素。首先，假設(shè)入口370內(nèi)的速率分布具有拋物線分布，即 其中v0表示中線速率，r表示半徑。其次，由于擴(kuò)散傳輸和在壁處的損耗(諸如再結(jié)合)，活性物質(zhì)徑向分布n(r)將會(huì)是不均勻的。
假設(shè)壓力p0在氣體分配系統(tǒng)350的入口370處是固定的以及拋物線速率分布(如上所提供)，可以如下得出進(jìn)入內(nèi)側(cè)增壓室和外側(cè)增壓室的全部流的相應(yīng)量 Qinner＝0.5p0v0η2，以及 Qouter＝0.5p0v0(1-η2)。
其中，η表示比率r2/r1。在通過總的流速率Qtotal＝0.5p0v0將每個(gè)量Qinner和Qouter歸一化之后，內(nèi)側(cè)流和外側(cè)流分別被寫作Qinner＝η2(×100％)和Qouter(1-η2)(×100％)。為了計(jì)算基團(tuán)密度的徑向分布n(r)，作為第一近似，發(fā)明人假設(shè)在內(nèi)側(cè)增壓室和外側(cè)增壓室處的平均基團(tuán)濃度。例如，ninner和nouter分別表示內(nèi)側(cè)增壓室的入口和外側(cè)增壓室的入口的平均基團(tuán)濃度。修改內(nèi)側(cè)流和外側(cè)流的表達(dá)式已包括這些量。
以及 圖4C示出了對(duì)于當(dāng)不考慮壁損耗時(shí)的流(由空心矩形表示)，以及對(duì)于當(dāng)考慮壁損耗時(shí)的流(由空心圓表示)的內(nèi)側(cè)流和外側(cè)流與η之間的關(guān)系。如此圖所示，分隔構(gòu)件的位置可以被設(shè)置為使得外側(cè)流與內(nèi)側(cè)流基本相等(由內(nèi)側(cè)流曲線和外側(cè)流曲線的交點(diǎn)所示)?？蛇x擇地，分隔構(gòu)件可以被定位為使得內(nèi)側(cè)流與外側(cè)流不相等。這可以非常有利于例如在襯底表面上提供不均勻的基團(tuán)分布，以補(bǔ)償其他的非均勻處理。
除了分隔構(gòu)件362在入口370處的位置η之外，分隔構(gòu)件在氣體分配板380和380′處的位置η2＝r4/r3、以及在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件381和外側(cè)板構(gòu)件382中的開口的分布也別用來調(diào)整和/或控制襯底的表面處的基團(tuán)的空間分布的均勻性?？梢允褂脤?shí)驗(yàn)或模擬確定這些參數(shù)。
例如，在考慮再結(jié)合損耗的情況下對(duì)于氫基團(tuán)流執(zhí)行了圖4A和圖4B的幾何特征的計(jì)算模擬。該模擬軟件可以例如包括2D/3D等離子體流體模型，該2D/3D等離子體流體模型可以例如使用諸如COMSOL Multi-physicsTM的商業(yè)軟件開發(fā)出來，其中COMSOL Multi-physicsTM可以從Comsol公司(1 New England Executive Park，Suite 350，Burlington，Ma，01803)買到。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5，對(duì)于300mm直徑(DIA)襯底和具有63.5mm直徑(DIA)的基團(tuán)供應(yīng)入口(例如，入口370)示出了模擬的示例性結(jié)果。對(duì)于沒有氣體分配系統(tǒng)(實(shí)線)和對(duì)于具有圖4A和圖4B的特征的氣體分配系統(tǒng)(虛線)展示了氫基團(tuán)濃度的空間分布與半徑的關(guān)系的結(jié)果。對(duì)于r1的值等于16cm并且r2的值等于約2.5mm氣體分配系統(tǒng)，根據(jù)上述等式對(duì)于值n～0.16提供了圖5的模擬結(jié)果。在這些情況下，參數(shù)r3對(duì)應(yīng)于300mm的晶片尺寸，并且參數(shù)r4約為120-130mm(r4/r3～0.8-0.87)。晶片與板之間的距離被設(shè)置為10mm，處理壓力被設(shè)置為60Pa(450mTorr)，并且使用的氣體為在進(jìn)入等離子體/基團(tuán)源的入口處20sccm的流速的氫氣。
圖5顯示出當(dāng)使用如上所述的氣體分配系統(tǒng)時(shí)，在襯底處的基團(tuán)濃度的均勻性得到顯著的改善。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用本發(fā)明的氣體分配系統(tǒng)時(shí)非均勻性小于10％。此外，對(duì)于均勻性的改善不伴隨著在襯底處的絕對(duì)基團(tuán)濃度的降低。換言之，在不阻止基團(tuán)流并不會(huì)以此方式造成額外損耗或再結(jié)合的同時(shí)，氣體分配系統(tǒng)促進(jìn)了基團(tuán)濃度的基本均勻分布。圖5中的結(jié)果是對(duì)于本發(fā)明的上述具體實(shí)施例的。但是，本發(fā)明不限于該具體實(shí)施例，并且對(duì)于其他實(shí)施例也能預(yù)料到本發(fā)明的類似優(yōu)點(diǎn)。
例如，相對(duì)于r1的最優(yōu)的r2(或參數(shù)η)基于各種變量，包括在進(jìn)入分配系統(tǒng)的入口上的活性物質(zhì)(基團(tuán))的分布、表面材料(損耗)和通過內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的電導(dǎo)、以及在分配系統(tǒng)的出口處的r4/r3的比率?？梢愿淖冞@些變量的一個(gè)或多個(gè)以按照本發(fā)明的原理實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。例如，可以選擇r1的值以匹配具體買到的等離子體/基團(tuán)源的出口，該出口是可以變化的。因此，r1的值可以在3cm到30cm之間變化。類似地，根據(jù)實(shí)際的等離子體/基團(tuán)源，r2的值可以在0.1×r1＜r2＜0.9×r1(這約為0.1＜η＜0.9)的范圍內(nèi)。在不希望太過于限制氣體流的情況下，該值可以更嚴(yán)格地約為0.3＜η＜0.7。r4/r3的比率可以約為0.7(該比率將晶片分割為具有近似相同的面積50％-50％的兩個(gè)部分)。約0.87的r4/r3的值將會(huì)提供根據(jù)面積分割為約75％的中央部分和25％的外側(cè)部分的晶片表面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，也可以根據(jù)這里所提供的教導(dǎo)確定不同的值。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，圖6示出了氣體分配系統(tǒng)450的簡(jiǎn)圖。氣體分配系統(tǒng)450包括具有連接到基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的入口470的主體460，并且該主體460被構(gòu)造為從基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)接收處理劑流并通過氣體分配板480將處理劑流分配到處理空間475中的襯底的上方。
主體460包括內(nèi)側(cè)增壓室464以及通過分隔構(gòu)件462與內(nèi)側(cè)增壓室分開的外側(cè)增壓室466。在本實(shí)施例中，在分隔構(gòu)件462將處理劑流的外側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的中央?yún)^(qū)域的同時(shí)，分隔構(gòu)件462將處理劑流的內(nèi)側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的周邊區(qū)域。通過這樣做，在相對(duì)地較低速度的流體可以被分配到襯底上方的中央?yún)^(qū)域的同時(shí)，相對(duì)地較高速度的流體可以被分配到襯底上方的周邊區(qū)域。內(nèi)側(cè)增壓室464被構(gòu)造為通過環(huán)形入口474接收進(jìn)入入口470的處理劑流的一部分。此外，內(nèi)側(cè)增壓室464被構(gòu)造為通過氣體分配板480的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間475的基本中央?yún)^(qū)域476中。外側(cè)增壓室466被構(gòu)造為通過中央入口472接收進(jìn)入入口470的處理劑流的剩余部分。此外，外側(cè)增壓室466被構(gòu)造為通過氣體分配板480的外側(cè)板構(gòu)件482將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間475的基本周邊區(qū)域477中。
氣體分配板480的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482都分別設(shè)計(jì)有數(shù)目從約1個(gè)開口到約100個(gè)開口的多個(gè)開口，并且期望的數(shù)目從約10個(gè)開口到約100個(gè)開口。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的直徑的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約4mm到約10mm。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的長(zhǎng)度的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約2mm到約20mm。此外，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482可以包括如下參考圖8A到圖8F所描述的間隙或狹縫。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口均勻地分配在氣體分配系統(tǒng)480的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口不均勻地分配在氣體分配系統(tǒng)480的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者外側(cè)板構(gòu)件482內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者它們的組合。例如，在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481的周邊區(qū)域內(nèi)相比于內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481的中央?yún)^(qū)域內(nèi)具有更多的開口。
氣體分配板480可以由諸如鋁或陽極氧化鋁的金屬或陶瓷制作。例如，氣體分配板480可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、碳、鋁、氮化鋁等制作。此外，氣體分配板480可以涂有諸如氧化鋁或氧化釔的陶瓷材料。例如，氣體分配板480可以涂有從由Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3所組成的組中選擇的材料。
可選擇地，可以不采用氣體分配板480，并且分隔構(gòu)件462直接地將全部處理劑流的一部分轉(zhuǎn)入襯底的基本中央?yún)^(qū)域476并直接地將處理劑的剩余部分轉(zhuǎn)入襯底的基本周邊區(qū)域477。
仍參照?qǐng)D6，氣體分配系統(tǒng)450的入口470的特征可以在于具有諸如半徑r1的第一尺寸。此外，通過入口472進(jìn)入外側(cè)增壓室466的全部流的這部分可以被諸如分隔構(gòu)件半徑r2的第二尺寸所控制。全部流的剩余部分通過分隔構(gòu)件462外側(cè)的半徑r1與r2之間的環(huán)形入口474進(jìn)入內(nèi)側(cè)增壓室464。
除了分隔構(gòu)件462在入口470處的位置r2/r1之外，分隔構(gòu)件在氣體分配板480處的位置r4/r3、以及在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件481和外側(cè)板構(gòu)件482中的開口的分布也別用來調(diào)整和/或控制襯底的表面處的基團(tuán)的空間分布的均勻性?？梢允褂脤?shí)驗(yàn)或模擬確定這些參數(shù)。對(duì)于r2/r1，例如0.1×r1＜r2＜0.9×r1(這約為0.1＜η＜0.9)，可選擇地，0.3×r1＜r2＜0.7×r1(這約為0.3＜η＜0.7)，仍然可選擇地，0.4×r1＜r2＜0.5×r1(這約為0.4＜η＜0.5)。對(duì)于r4/r3，例如，r4/r3～0.7(該比率將晶片分割為具有相同面積的兩個(gè)部分)，或者可選擇地，r4/r3～0.87(該比率將晶片分割為約75％的中央部分和25％的外側(cè)部分)。再次，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)這里所提供的教導(dǎo)確定不同的值。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，圖7示出了氣體分配系統(tǒng)550的簡(jiǎn)圖。氣體分配系統(tǒng)550包括具有連接到基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的入口570的主體560，并且該主體560被構(gòu)造為從基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)接收處理劑流并通過氣體分配板580將處理劑流分配到處理空間575中的襯底的上方。
主體560包括內(nèi)側(cè)增壓室564以及通過分隔構(gòu)件562與內(nèi)側(cè)增壓室分開的外側(cè)增壓室566。在本實(shí)施例中，在分隔構(gòu)件562將處理劑流的外側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的中央?yún)^(qū)域的同時(shí)，分隔構(gòu)件562將處理劑流的內(nèi)側(cè)部分轉(zhuǎn)入襯底上方的周邊區(qū)域。通過這樣做，在相對(duì)地較低速度的流體可以被分配到襯底上方的中央?yún)^(qū)域的同時(shí)，相對(duì)地較高速度的流體可以被分配到襯底上方的周邊區(qū)域。如圖7所示，分隔構(gòu)件562包括四個(gè)(4)出口，這些出口構(gòu)造為將處理劑分配到外部增壓室566中。但是，可以使用更多或更少的出口以分配處理劑。在圖7的實(shí)施例中，出口被實(shí)施為沿徑向從中央入口572延伸到外側(cè)增壓室566中的不連續(xù)的管道。這些出口優(yōu)選地對(duì)稱地間隔(例如，4個(gè)出口距離90°分離)以實(shí)現(xiàn)到外側(cè)增壓室566的所有區(qū)域的均勻氣體流。通過單獨(dú)的管道或分隔構(gòu)件562的出口之間產(chǎn)生的流通路徑將環(huán)形入口574流體地連接到內(nèi)側(cè)增壓室。
內(nèi)側(cè)增壓室564被構(gòu)造為通過環(huán)形入口574接收進(jìn)入入口570的處理劑流的外側(cè)部分。此外，內(nèi)側(cè)增壓室564被構(gòu)造為通過氣體分配板580的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間575的基本中央?yún)^(qū)域576中。外側(cè)增壓室566被構(gòu)造為通過中央入口572接收進(jìn)入入口570的處理劑流的內(nèi)側(cè)部分。此外，外側(cè)增壓室566被構(gòu)造為通過氣體分配板580的外側(cè)板構(gòu)件582將全部流的這部分引導(dǎo)到處理空間575的基本周邊區(qū)域577中。
氣體分配板580的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581和外側(cè)板構(gòu)件582都分別設(shè)計(jì)有數(shù)目從約1個(gè)開口到約100個(gè)開口的多個(gè)開口(在圖7中未示出)，并且期望的數(shù)目從約10個(gè)開口到約100個(gè)開口。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581和外側(cè)板構(gòu)件582可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的直徑的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約4mm到約10mm。此外，例如內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581和外側(cè)板構(gòu)件582可以設(shè)計(jì)有多個(gè)開口，每個(gè)開口具有的長(zhǎng)度的范圍從約1mm到約100mm，并且期望的范圍從約2mm到約20mm。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口均勻地分布在氣體分配系統(tǒng)580的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581和外側(cè)板構(gòu)件582上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口不均勻地分布在氣體分配系統(tǒng)580的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581和外側(cè)板構(gòu)件582上?？蛇x擇地，在另一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者外側(cè)板構(gòu)件582內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口的分布不均勻，或者它們的組合。例如，在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581的周邊區(qū)域內(nèi)相比于內(nèi)側(cè)板構(gòu)件581的中央?yún)^(qū)域內(nèi)具有更多的開口。
氣體分配板580可以由諸如鋁或陽極氧化鋁的金屬或陶瓷制作。例如，氣體分配板580可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、碳、鋁、氮化鋁等制作。此外，氣體分配板580可以涂有諸如氧化鋁或氧化釔的陶瓷材料。例如，氣體分配板580可以涂有從由Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3所組成的組中選擇的材料。
可選擇地，可以不采用氣體分配板580，并且分隔構(gòu)件562直接地將全部處理劑流的一部分轉(zhuǎn)入襯底的基本中央?yún)^(qū)域576并直接地將處理劑的剩余部分轉(zhuǎn)入襯底的基本周邊區(qū)域577。
在以上所討論的實(shí)施例中，通過氣體分配板穿過多個(gè)開口來提供氣體流。根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例，氣體分配板可以包括至少一個(gè)用于通過其來提供氣體的間隙或狹縫。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是氣體流間隙也可以起到分配板的熱地和/或電地絕緣部分的功能，以使得這部分可以被單獨(dú)地控制。例如，可以為氣體分配板的每個(gè)分離部分設(shè)置不同的溫度。類似的，不同的DC和/或RF電壓可以被施加到氣體分配板的每個(gè)分離部分。更進(jìn)一步，分離的氣體分配板部分可以由不同材料制成。例如，間隙可以產(chǎn)生氣體分配板上的陶瓷與金屬板部分之間的分界線，同時(shí)氣體在這些部分之間流動(dòng)。
圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F每個(gè)都示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的采用氣體分配間隙的氣體分配系統(tǒng)的平面底視圖。正如以上關(guān)于圖4-7所討論的，這些圖中的每個(gè)都示出了包括內(nèi)側(cè)板構(gòu)件802、外側(cè)板構(gòu)件804以及用于將內(nèi)側(cè)板構(gòu)件802與外側(cè)板構(gòu)件804相分隔的分隔構(gòu)件806(以部分剖視示出)的氣體分配板。如圖8A所示，內(nèi)側(cè)板構(gòu)件802包括為了經(jīng)由其而提供處理氣體的開口808。但是，處理氣體經(jīng)由間隙810提供到外側(cè)板區(qū)域。在圖8A的實(shí)施例中，間隙810為將外側(cè)板構(gòu)件808分隔為兩個(gè)同心區(qū)域的基本連續(xù)的間隙。雖然未示出，基本連續(xù)的間隙810可以包括連接同心部分之間以提供結(jié)構(gòu)支撐的小的橋接材料部分。
在圖8A的實(shí)施例中，間隙具有固定的寬度；然而，可以使用可變寬度的間隙。此外，如圖8B所示，間隙810′可以與開口806相結(jié)合。雖然圖8A中的間隙810的輪廓是圓形的，間隙如圖8C中的間隙810″所示可以是曲折的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，基本連續(xù)的間隙可以具有為氣體分配板實(shí)現(xiàn)所期望的氣體分配、熱分隔和/或電分隔性能所需要的包括復(fù)雜輪廓的任何輪廓。
在另一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)分立的間隙可以設(shè)置在氣體分配板中。如圖8D所示，氣體分配間隙812被設(shè)置在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件802上以經(jīng)由其提供氣體。與以上所討論的基本連續(xù)氣體間隙相同，每個(gè)分立的間隙812可以具有連續(xù)的寬度或者變化的寬度。例如，圖8D中間隙的寬度可以隨著間隙輻射狀向外延伸而增加。此外，雖然分立的間隙812如所示的沿徑向延伸，分立的間隙也可以螺旋形、圓周地或者以任何期望的方向延伸，該期望的方向必須實(shí)現(xiàn)氣體分配板的期望的氣體分配、熱分隔和/或電分隔性能。
圖8D的實(shí)施例也包括了如以上在圖8A中所討論的在外側(cè)板構(gòu)件804中的設(shè)置的連續(xù)間隙810。但是，分立的間隙812也可以設(shè)置在外側(cè)板構(gòu)件中。例如，圖8E示出了以螺旋形設(shè)置在外側(cè)板構(gòu)件804上的分立的間隙812′，圖8F示出了在外側(cè)板構(gòu)件804內(nèi)沿徑向延伸的分立的間隙812″。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，通孔、連續(xù)的間隙和分立的間隙的任何組合都可以用在內(nèi)側(cè)板構(gòu)件和/或外側(cè)板構(gòu)件中，并且可以被用在此處描述的任何氣體分配系統(tǒng)中。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9，描述根據(jù)實(shí)施例的從襯底移除污染物的方法。該方法包括從將襯底布置在處理室中的基座上的1010開始的流程圖1000。處理室包括圖2和圖3中描述的處理室。
在1020中，處理氣體被引導(dǎo)到連接到處理室的基團(tuán)產(chǎn)生室中。處理氣體可以包括任何上述氣體。例如，處理氣體可以含有氧氣的氣體、含有氫氣的氣體、含有氟的氣體或以上任意兩者或更多者的組合的處理氣體。例如，處理氣體可以分別包括氧氣(O2)、氫氣(H2)、CO、CO2、NO、NO2、N2O(或者，更一般地是NxOy)、N2、三氟化氮(NF3)、NH3、O3、XeF2、ClF3、碳?xì)浠衔?或者，更一般地是CxHy)、氫氟碳化合物(或者，更一般地是CxHyFz)、碳氟化合物(或者，更一般地是CxFy)或者以上任意兩者或更多者的組合。
例如，處理參數(shù)可以包括大約1到大約10Torr的室壓力、范圍從大約3slm到大約5slm的處理氣體流速、以及范圍從大約100攝氏度到大約300攝氏度的基座溫度。
在1030中，由基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)形成處理氣體的基團(tuán)?？梢酝ㄟ^形成等離子體和引起處理氣體的離解而形成基團(tuán)?？蛇x擇地，可以使用用于離解處理氣體的其他技術(shù)，包括諸如紫外(UV)輻射的電磁(EM)輻射。
在1040中，由處理氣體形成的基團(tuán)從基團(tuán)產(chǎn)生室傳輸?shù)教幚硎?。例如，可以通過圖4A、圖4B、圖6和圖7中描繪的基團(tuán)傳輸系統(tǒng)中的任意一者或其任何組合來傳輸基團(tuán)。
在1050中，襯底被暴露到基團(tuán)流中，并且襯底被處理。襯底可以被暴露到基團(tuán)中，而不被暴露到基團(tuán)產(chǎn)生室的等離子體中。
雖然上文中僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)很容易地認(rèn)識(shí)到在本質(zhì)上不超出本發(fā)明的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的情況下，多種修改是可能的。因此，所有的這種修改都被確定為包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理系統(tǒng)，包括
處理室，其包括處理空間；
基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)，其連接到所述處理室并且構(gòu)造為接收處理氣體并從所述處理氣體產(chǎn)生基團(tuán)；
氣體分配系統(tǒng)，其構(gòu)造為接收基團(tuán)流并在所述處理空間中分配所述基團(tuán)流，其中所述氣體分配系統(tǒng)包括連接到所述基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)的出口的入口、連接到所述處理室的出口以及連接到氣體分配系統(tǒng)的分隔構(gòu)件，并且所述分隔構(gòu)件被構(gòu)造為通過所述入口將處理氣體流的一部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中，并通過所述入口將所述處理氣體流的剩余部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中；
基座，其連接到所述處理室并且所述基座被構(gòu)造為在所述處理室的所述處理空間中支撐襯底并調(diào)整所述襯底的溫度；
真空泵系統(tǒng)，其連接到所述處理室并且所述真空泵系統(tǒng)被構(gòu)造為對(duì)所述處理室抽氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述第一區(qū)域包括所述襯底上方基本中央的區(qū)域，所述第二區(qū)域包括在所述襯底上方基本周邊的區(qū)域。
3.權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本內(nèi)側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的所述第一區(qū)域中，并且其中所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本外側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的所述第二區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本內(nèi)側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的所述第二區(qū)域中，并且其中所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本外側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的所述第一區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述氣體分配系統(tǒng)包括主體，并且所述分隔構(gòu)件將所述主體劃分為內(nèi)側(cè)增壓室和外側(cè)增壓室。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理系統(tǒng)，其中，所述氣體分配系統(tǒng)還包括氣體分配板，所述氣體分配板在所述內(nèi)側(cè)增壓室的出口和所述外側(cè)增壓室的出口處連接到所述主體，其中所述氣體分配板包括一個(gè)或多個(gè)穿通的開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其中，所述氣體分配板包括基本均勻地分布在所述氣體分配板上的多個(gè)開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其中，所述氣體分配板包括不均勻地分布在所述氣體分配板上的多個(gè)開口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其中，所述氣體分配板包括在所述內(nèi)側(cè)增壓室的出口處連接到所述氣體分配系統(tǒng)的內(nèi)側(cè)板構(gòu)件，并且所述氣體分配板包括在所述外側(cè)增壓室的出口處連接到所述氣體分配系統(tǒng)的外側(cè)板構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其中，所述主體、所述分隔構(gòu)件或者所述氣體分配板或者以上兩者或更多者的組合是由二氧化硅或碳制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述基座包括構(gòu)造為控制所述襯底的溫度的一個(gè)或多個(gè)加熱元件或一個(gè)或多個(gè)冷卻元件或者以上的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件定位在所述入口中，以將基本相等的氣體流提供到所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述處理室、所述基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)、所述氣體分配系統(tǒng)、所述基座或以上二者或更多者的組合具有形成在其表面上的涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件定位在所述入口中，以將基本相等的氣體流提供到所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的處理系統(tǒng)，其中，所述涂層包括至少一種第III族元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的處理系統(tǒng)，其中，所述涂層包括從由Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3所組成的組中選擇的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，還包括
處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其連接到所述基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)，并且所述處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)將所述處理氣體提供給所述基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的處理系統(tǒng)，其中，所述處理氣體供應(yīng)系統(tǒng)被構(gòu)造為提供H2、O2、N2、F2、NO、NO2、N2O、CO、CO2、NH3、NF3、碳氟化合物、碳?xì)浠衔?、氫氟碳化合物或者以上二者或更多者的任意組合。
19.一種被構(gòu)造為連接到襯底處理系統(tǒng)的氣體分配系統(tǒng)，包括
具有構(gòu)造為接收處理氣體流的入口的主體、構(gòu)造為將所述處理氣體分配到所述處理系統(tǒng)中的出口、以及連接到所述氣體分配系統(tǒng)的分隔構(gòu)件，并且所述分隔構(gòu)件被構(gòu)造為通過所述入口將所述處理氣體流的一部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中，并通過所述入口將所述處理氣體流的剩余部分分離地轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體分配系統(tǒng)，其中，所述第一區(qū)域包括所述襯底上方基本中央的區(qū)域，所述第二區(qū)域包括在所述襯底上基本周邊的區(qū)域。
21.權(quán)利要求20所述的氣體分配系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本內(nèi)側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中，并且其中所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本外側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的氣體分配系統(tǒng)，其中，所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本內(nèi)側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第二區(qū)域中，并且其中所述分隔構(gòu)件將所述處理氣體流的基本外側(cè)的部分轉(zhuǎn)入所述襯底上方的第一區(qū)域中。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體分配系統(tǒng)，其中，所述氣體分配系統(tǒng)包括主體，并且所述分隔構(gòu)件將所述主體劃分為內(nèi)側(cè)增壓室和外側(cè)增壓室。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣體分配系統(tǒng)，其中，所述氣體分配系統(tǒng)還包括氣體分配板，所述氣體分配板在所述內(nèi)側(cè)增壓室的出口和所述外側(cè)增壓室的出口處連接到所述主體，其中所述氣體分配板包括一個(gè)或多個(gè)穿通的開口。
25.一種處理系統(tǒng)，包括
處理室，其包括處理空間；
用于與所述處理空間遠(yuǎn)距離地由所述處理氣體產(chǎn)生基團(tuán)的裝置；
用于將所述基團(tuán)傳遞到所述處理空間的裝置，使所述基團(tuán)在襯底的表面上基本均勻地分配，所述襯底設(shè)置在所述處理空間中；
基座，其連接到所述處理室并且所述基座被構(gòu)造為在所述處理室的所述處理空間中支撐所述襯底并調(diào)整所述襯底的溫度；
真空泵系統(tǒng)，其連接到所述處理室并且所述真空泵系統(tǒng)被構(gòu)造為對(duì)所述處理室抽氣。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于將襯底暴露在各種工序中的處理系統(tǒng)。此外，提供了一種構(gòu)造為連接并使用該處理系統(tǒng)以便于將處理材料分配到襯底上的氣體分配系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)包括處理室，連接到該處理室的基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)，連接到基團(tuán)產(chǎn)生系統(tǒng)并被構(gòu)造為將活性基團(tuán)分配到襯底上的氣體分配系統(tǒng)，以及控制溫度的基座，該基座連接到真空室并被構(gòu)造為支撐襯底。氣體分配系統(tǒng)被構(gòu)造為有效地將基團(tuán)傳輸?shù)揭r底上并且將所述基團(tuán)分配在襯底上。
文檔編號(hào)C23F1/00GK101605925SQ200880004235
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者喬則夫·布卡 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社