專利名稱：用于氣體輸送系統的減少微粒處理的制作方法
技術領域：
本發明的實施例大致關于半導體處理裝置。
背景技術：
隨著半導體組件的臨界尺寸持續變小，因此無可妥協地需要改善半導體處理腔室中的處理環境的清潔。上述污染某部分源自腔室部件。例如，污染可源自氣體輸送部件(例如，噴頭)。明確地說，制造方法(例如，超音波鉆孔以在噴頭中形成孔)會導致孔壁上形成微粒物質。某些實例中，可通過例如熱氧化處理與熱氧化后通過射頻(RF)調整噴頭來至少部分地移除微粒物質。然而，為了滿意地減少微粒，噴頭在用于半導體處理腔室中前常需要超過100小時的RF調整。因此，技術中需要改良的制造半導體處理腔室部件的方法。

發明內容
本文提供減少氣體輸送系統中的微粒的方法與設備。某些實施例中，制造半導體處理腔室所用的氣體分配設備(諸如，氣體分配板或噴嘴)的方法包括提供具有適以讓氣體流過其中的一或多個孔的氣體分配設備。漿料流過一或多個孔以從多個孔的側壁移除損壞表面。某些實施例中，可在將漿料流過一或多個孔之前或之后氧化氣體分配設備。某些實施例中，可通過提供RF功率至氣體分配板達所欲時間周期來調整氣體分配設備。


所以，上述簡介的本發明的特征可參考對本發明更具體描述的實施例進一步理解和敘述，部分實施例示出于附圖中。然而要指出的是，附圖僅說明本發明的典型實施例，因此不應被視為其范圍的限制，本發明亦適用于其它具有同等功效的實施例。圖1描繪根據本發明某些實施例的具有氣體分配系統的處理腔室。圖2描繪根據本發明某些實施例的制造氣體分配板的方法流程圖。圖3描繪根據本發明某些實施例的氣體分配板的示意、部分俯視圖。圖4A-C分別描繪根據本發明某些實施例的制造過程中氣體分配板的示意剖面側視圖。為了便于理解，已經在可能的情況下，使用相同的組件符號指示各圖中相同的組件。為清晰起見已簡化且未按比例繪制附圖。意即，一實施例揭露的組件與/或處理步驟可有利地用于其它實施例而不需特別詳述。
具體實施例方式本文提供減少氣體輸送系統中的微粒的方法與設備。某些實施例中，本文提供用于氣體輸送系統的氣體分配設備(諸如，氣體分配板或噴嘴)以及其制造方法。本發明的氣體分配設備有利地在處理過程中提供低水平的微粒產生。本發明的制造方法可有利地改善制造時間并改善半導體處理腔室中的處理環境。本發明的方法可有利地減少或排除額外制造步驟(諸如，氣體分配板的氧化或射頻(RF)時效)的需求。某些實施例中，可排除RF 調整或減少至低于或等于約5小時。根據本發明實施例的包括氣體分配板或一或多個噴嘴的氣體輸送系統可并入任何適當的半導體處理系統。例如，圖1示意性地描繪根據本發明某些實施例的并有氣體輸送系統104的示范性雙頻電容性等離子體源反應器102的示意圖。上述反應器可例如用來執行蝕刻處理(可用來形成雙重鑲嵌結構)。雙頻電容性等離子體源反應器可包含于例如可從 Applied Materials, Inc. (Santa Clara, California)購買的 CENTURA 半導體晶圓處理系統的處理系統中。反應器可適以處理300mm晶圓，可運作于廣泛范圍的處理參數與蝕刻劑化學作用下，可應用終點偵測系統，并具有原位自我清潔能力。一實施例中，反應器利用160MHz等離子體源來產生高密度等離子體、13. 56MHz晶圓偏壓源以及等離子體磁化螺線管，以致反應器提供離子能量、等離子體密度與均勻性以及晶圓溫度的獨立控制。適當雙頻電容性等離子體源反應器的詳細描述提供于2002年7月9日申請的美國專利申請案 10/192，271，其共同屬于Applied Materials, Inc.，且在此將其全文并入作為參考資料。雙頻電容性等離子體源反應器102是示范性的，而本文所述的氣體輸送系統104 可配置于任何適當的處理腔室，諸如設置用于蝕刻、化學氣相沉積(CVD)、等離子體輔助化學氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、熱處理、或需要氣體分配板的任何其它適當處理的腔室。示范性處理腔室可包括可從Applied Materials, Inc. (Santa Clara, California)取得的DPS 、ENABLER. 、ADVANTEDGETM或其它處理腔室。其它適當腔室包括需要減少來自氣體分配板的微粒物質的任何腔室。反應器102包括具有傳導性腔室壁130的處理腔室110以及位于腔室壁130外的至少一個螺線管片段112，腔室壁130系連接至電接地134。腔室壁130包括促進腔室110 的清潔的陶瓷內襯131。在各個晶圓處理后可輕易地從內襯131移除蝕刻處理的副產物與殘余物。螺線管片段112由能夠產生至少5V的DC功率源巧4所控制。氣體輸送系統104連接至處理腔室110以例如從氣體面板138對處理腔室110輸送處理氣體。如圖1所示，氣體輸送系統104示意性地包括噴頭132，噴頭132具有處理氣室133與氣體分配設備116以將處理氣體分布于處理腔室110中。某些實施例中，如圖1 所示，氣體分配設備116可為氣體分配板135。替代或組合地，氣體分配設備116可包括一或多個氣體分配噴嘴(未示出)取代或附加于氣體分配板135(與/或噴頭132)。本文揭露的組合與制造技術適用于所有的氣體分配設備實施例，諸如氣體分配板135、噴嘴等等。噴頭132(諸如，處理氣室133與氣體分配板13 可包括介電性或導電材料。某些實施例中，噴頭132可為導電材料并執行輸送處理氣體至腔室以及作為形成或維持等離子體的電極(例如，下文所述的上電極128)兩者的雙重目的。氣體分配設備116(例如，圖1 實施例中的氣體分配板13 可包括介電性或導電材料，這取決于噴頭132在處理腔室中執行的特定功能。某些實施例中，氣體分配設備116(例如，氣體分配板13 包括硅與碳(例如，碳化硅)或氧化物陶瓷(例如，氧化釔)。處理腔室110亦包括與噴頭132有所間隔的基板支撐件116。基板支撐件116包括靜電夾盤126以將基板100固定于噴頭132下方。噴頭132可包括多個氣體分配區，以致可利用特定氣體分配梯度將不同氣體供應至腔室110。噴頭132架設到與基板支撐件116相對的上電極128(或形成 其至少一部分)。電極1 連接至RF源118。靜電夾盤126由DC功率供應器120所控制，而基板支撐件116通過匹配網絡IM 連接至偏壓源122。偏壓源122可選擇性為DC或脈沖式DC源。上電極1 通過阻抗變壓器119(例如，四分之一波長匹配短線(stub))連接至射頻(RF)源118。偏壓源122通常能夠產生50kHz至13. 56MHz的可調頻率與0至5000瓦特間的功率的RF訊號。源118通常能夠產生約160MHz的可調頻率與約0至2000瓦特間的功率的RF訊號。腔室110的內部空間是高度真空容器，其通過節流閥127連接至真空泵136。熟悉技術人士可理解等離子體蝕刻腔室的其它形式可用來執行本發明，包括反應性離子蝕刻(RIE)腔室、電子回旋共振式(ECR)腔室等等。運作中，將基板100置于基板支撐件116上，將腔室的內部空間抽至接近真空環境，并從氣體面板138通過噴頭132提供氣體150 (激發時可產生等離子體)至處理腔室 110。通過施加RF源118的功率至上電極128(陽極)將處理腔室110中的氣體150激發成等離子體152。可通過螺線管片段112將磁場施加至等離子體152，并通過施加偏壓源122 的功率來偏壓基板支撐件316。基板100的處理過程中，利用氣體面板138與節流閥127來控制蝕刻腔室110的內部空間中的壓力。可利用位于壁中與壁周圍的含液體導管(未示出)來控制腔室壁130的溫度。再者，可通過冷卻板(未示出)調節基板支撐件116的溫度來控制基板100的溫度，冷卻板具有形成于其中的信道以讓冷卻劑流通。此外，可從氣體源148提供背側氣體(例如，氦氣 (He))至信道(形成于基板100背側旁)與靜電夾盤326的表面中的溝槽(未示出)。氦氣系用來促進基座116與基板100間的熱傳遞。靜電夾盤1 由夾盤主體中的阻抗式加熱器(未示出)加熱至穩定狀態溫度，而氦氣則促進基板100的均勻加熱。利用夾盤126的熱控制，可將基板100維持于10與500°C間的溫度下。如上述般，控制器140可用來促進腔室110的控制。控制器140可為用于工業設定控制不同腔室的通用計算機處理器與子處理器任何形式的一者。控制器140包括中央處理單元(CPU) 144、內存142與CPU 144的支持電路146，并連接至蝕刻處理腔室110的不同部件以促進蝕刻處理的控制。內存142連接至CPU 144。內存142或計算機可讀媒介可為一或多種輕易取得的內存，諸如隨機存取內存(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤、或任何本地或遠程其它形式的數字儲存器。支持電路146連接至CPU 144以傳統方式支持處理器。這些電路包括快取、電源、計時電路、輸入/輸出電路系統與子系統等等。當CPU 144 執行軟件程序156時，會導致反應器實行通常儲存于內存142中的本發明處理。軟件程序 156亦可儲存與/或由第二 CPU(未示出)所執行，第二 CPU位于CPU 344控制的硬件的遠程。可利用下述的方法制造氣體分配設備116(諸如，氣體分配板135或氣體分配噴嘴)。本發明的方法的實施例提供于圖2中描述的流程圖內，并根據圖3與圖4A-C中描述的氣體分配板300的制造加以描述。可利用相似技術來制造氣體分配噴嘴或氣體分配設備 116的其它實施例。方法200開始于步驟202，提供具有多個孔形成穿過其中的氣體分配板。氣體分配板300的部分示意俯視圖顯示于圖3A中。氣體分配板300可類似于上文參照圖1描述的氣體分配板135。氣體分配板300包括多個形成穿過其中的孔301。孔301可具有任何適當形狀，諸如圓形(302)、c型狹縫(304)等等。若有需要亦可提供其它形狀的孔301。氣體分配板300可具有任何適當尺寸以并入想要的噴頭或其它氣體分配系統。例如，某些實施例中，氣體分配板300的厚度約2至約20mm之間。氣體分配板300的直徑亦可為約350 至約500mm之間。某些實施例中，氣體分配板300可包括硅與碳(例如，碳化硅)或其它其它陶瓷 (例如，氧化物陶瓷，如，氧化釔)。可以任何適當方式形成多個孔301，諸如通過超音波鉆孔、放電加工(EDM)等等。雖然為了簡明而僅在圖3A中示出兩個孔，但氣體分配板300通常包括以所欲形狀配置的多個孔301以促進在處理過程中將一或多種處理氣體輸送至處理腔室。多個孔301可包括任何上述形狀的一或多種(諸如，圓形302、c型狹縫304等等)。如圖4A的橫截面中所示，孔302與304的構成通常造成微粒物質與/或損壞(簡明成損壞表面40 沿著各個孔的側壁。氣體分配板(或噴嘴)作為處理腔室中的噴頭或其它氣體分配系統部分時，損壞表面402可以是壁的粗糙表面、附著于壁上的微粒、來自形成各個孔的方法的污染物、或任何變松且污染基板的上述微粒物質或缺陷。步驟204，可從氣體分配板300移除損壞表面402。某些實施例中，可通過擠壓搪磨處理移除損壞表面402，擠壓搪磨處理包括使漿料404流過多個孔301，如步驟206與圖 4B所示。漿料404可流過多個孔301以移除損壞表面402。例如，漿料404可提供于氣體分配板300的第一側406上并在壓力迫使下流過多個孔301至氣體分配板300的第二側408。 漿料404中的微粒在流過孔301時從孔301的側壁移除損壞表面402，而提供較平滑的搪磨表面。漿料404可反復地流過孔301直到得到所欲的拋光(例如，利用表面形態顯微照相作為最終目標的指導方針)。某些實施例中，讓漿料流動達所欲時間周期。某些實施例中， 為了晶圓性能，所欲拋光低于約0. 15微米粒度的約9個微粒物質。漿料404可包括配置于液體中的微粒。某些實施例中，微粒可包括鉆石、碳化硅(SiC)或碳化硼(BC)至少一者。微粒的直徑范圍約Ium至約lOOum。微粒可輸送于包括水的溶液或任何能夠懸浮微粒的液體中，例如油性塑化劑，例如可從Extrude Hone Corporation (Irwin, Pennsylvania)取得的AFM Media。某些實施例中，微粒可構成溶液約 10至約80的重量百分比。可通過調整微粒濃度、溶液組合或上述的組合任一者來調整漿料404的黏性。黏性的提高可改善損壞表面402的移除。某些實施例中，漿料404的黏性可介于約150, 000厘泊(cP)至約750，OOOcP。例如，可將氣體分配板300(或噴嘴)置于設備中(未示出)以迫使漿料400從氣體分配板300 —側通過多個孔301至另一側。例如，設備可包括配置于氣體分配板300任一側上的活塞。可通過交替敲打各個活塞而迫使漿料404通過多個孔301。可如所欲般調整各個活塞提供的力量、活塞移動的頻率與設備中的停留時間以滿意地移除損壞表面402。 某些實施例中，漿料流過多個孔的時間長達約M分鐘、或約30分鐘。某些實施例中，在漿料404流過多個孔301后，方法200可能結束而氣體分配板 300 (或噴嘴)可經清潔并安裝于氣體分配系統中。或者，某些實施例中，氣體分配板300 (或噴嘴)可通過步驟208的熱氧化處理加以氧化。然而，氧化處理并不限于熱氧化處理，而可應用任何適當的氧化處理。上述氧化處理可在能夠進行熱氧化、快速熱氧化等等的處理腔室中執行。某些實施例中，在熱氧化氣體分配板300后，方法200可能結束而氣體分配板300可經清潔(若有需要)并安裝于氣體分配系統中。或者，某些實施例中，氣體分配板300可利用步驟210的RF功率加以調整。氣體分配設備(諸如，氣體分配板300或噴嘴)的擠壓搪磨處理可有利地減少或排除氣體分配板300的損壞表面402的數量，而得到如圖4C所示的清潔、平滑孔壁410。某些實施例中，本發明的方法為了晶圓性能可將0. 15微米的粒度的微粒物質的數目減少到低于九個。某些實施例中，本文揭露的本發明方法可有利地減少產生氣體分配設備(諸如， 氣體分配板或噴嘴)的制造時間。因此，本文已經提供用于半導體處理腔室的氣體輸送系統的氣體分配設備(諸如，氣體分配板或噴嘴)以及其的制造方法。本發明的方法可有利地通過減少氣體分配設備制造產生的微粒物質來促進半導體晶圓處理的改善。本發明的方法可進一步有利地減少適合用于半導體處理腔室的氣體分配設備制造的處理步驟與/或處理時間。雖然前文針對本發明的實施例，但是在不脫離本發明的基本范圍的情況下，可設計本發明的其它及另外實施例，而本發明的范圍由下述權利要求界定。
權利要求
1.一種制造用于半導體處理腔室的氣體分配設備的方法，包括提供氣體分配設備，所述氣體分配設備具有適以使氣體流過的一或多個孔；及使漿料流過所述一或多個孔，以從所述多個孔的側壁移除損壞表面。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備是氣體分配板，所述氣體分配板具有形成于其中的一或多個孔。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備是氣體分配板，所述氣體分配板具有形成于其中的一或多個孔，且所述氣體分配板的厚度介于約2mm至約20mm之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備是氣體分配板，所述氣體分配板具有形成于其中的一或多個孔，且所述氣體分配板的直徑介于約350mm至約500mm之間。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備包括一或多個噴嘴。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備包括硅與碳。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備包括氧化物陶瓷。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述氣體分配設備包括氧化釔。
9.根據權利要求1-8任何一項所述的方法，其中，所述漿料包括鉆石、碳化硅或碳化硼微粒的至少一者。
10.根據權利要求1-8任何一項所述的方法，其中，所述漿料包括溶液中的多個微粒， 所述溶液包括水或油性塑化劑。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述微粒構成所述溶液的約10%至約80%的重量百分比。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述漿料的黏性介于約150，OOOcP至約 750，OOOcP 之間。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，所述微粒的直徑介于約Ium至約IOOum之間。
14.根據權利要求1-8任何一項所述的方法，還包括 使所述漿料流過所述一或多個孔長達約M分鐘。
15.根據權利要求1-8項任何一所述的方法，還包括 使所述漿料流過所述一或多個孔長達至少約30分鐘。
全文摘要
本發明提供減少氣體輸送系統中的微粒的方法與設備。某些實施例中，制造半導體處理腔室所用的氣體分配設備(諸如，氣體分配板或噴嘴)的方法包括提供具有適以讓氣體流過其中的一或多個孔的氣體分配設備。漿料流過一或多個孔以從多個孔的側壁移除損壞表面。某些實施例中，可在漿料流過一或多個孔之前或之后氧化氣體分配設備。某些實施例中，可通過提供RF功率至氣體分配板達所欲時間周期來調整氣體分配設備。
文檔編號H01L21/205GK102293062SQ201080005200
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月21日 優先權日2009年1月21日
發明者伊琳·艾-琳·周, 大衛·大同·霍, 大衛·琨斯, 詹尼弗·Y·孫 申請人:應用材料公司