[发明专利]用于高密度等离子体应用的高真空下的自冷却气体分配装置

说明书

技术领域

本发明是有关于半导体制造设备。更明确而言，本发明是关于半导体设备的温度控制。以举例方式来说，本发明已应用于自冷式气体输送设备并配合使用高密度等离子体处理设备。本发明方法及设备均可应用于其它应用以及前述自冷式气体输送管及类似者。

背景技术

化学气相沉积(CVD)为一用于半导体工业的气体反应制程，用以于基材上形成所欲材料的薄膜或薄层。某些高密度等离子体(HDP)增强型CVD制程是使用反应性化学气体并伴随经由RF等离子体形成的物理离子，并藉由将正电荷等离子体离子以接近垂直的角度(指与基材表面)、或藉方向性偏压基材表面以与表面成较佳的角度吸附于负电偏压的基材表面的方式强化薄膜沉积。集成电路(ICs)制造的目标之一是以高产量的方式在基材上形成非常薄、但均匀的薄膜。

许多CVD处理室中均使用气体管做为气体输送系统的一部份。例如，用于薄膜沉积制程中的制程气体是经由一或多个设于处理室内表面上的气体管进入处理室。气体管可由不同材料(包含陶瓷)制成。取决于处理室设计，某些CVD制程，且尤其是等离子体辅助CVD制程，会操作在高温下并使气体管承受处理室内的等离子体加热。于典型HPD CVD制程期间，此等气体管(一般为末端具有一或多个孔洞的陶瓷管)的温度会高达约800℃或更高。此等高温会导致制程气体无法在接近基材之处，而是在气体管内过早分解，使随后形成的副产物反应结合至薄膜。此等吾人不乐见的反应会导致沉积制程中薄膜的不均匀、微粒与其它问题。

因此，业界亟需一种用于HDP-CVD及其它半导体制成设备的自冷式气体输送设备。

发明内容

本发明大致是关于半导体制造设备。更明确而言，本发明是关于半导体制造设备的温度控制。以举例方式来说，本发明已应用于自冷式气体输送设备并配合使用高密度等离子体处理设备。本发明方法及设备均可应用于其它应用以及前述自冷式气体输送管及类似者。

于本发明的一实施例中，是提供一用于半导体制程处理室中的气体分配器。该气体分配器包括一气体入口及一气体出口。该气体出口也包括一具螺纹的杆部，以及一本体，其具有一自杆部径向往外延伸的气体偏斜表面以及一源自该气体偏斜表面、且设于该本体相对侧上的较低表面。此外，该气体分配器包括一设于螺纹与气体偏斜表面之间的横向座，以及一自该气体入口通过该杆部及本体而至气体出口的气体通道。于一依据本发明的特定实施例中，该横向座是适于承托一密封件，于特定实施例中该密封件可为一O型环。

于本发明的另一实施例中，基材制程系统包括一具有一内部上表面(包括中央圆形开口)的制程处理室，一设于制程处理室中的基材支撑件，以及一经处理室上表面的圆形开口通向基材支撑件的气体分配器。该气体分配器包括一气体入口、一气体出口、一具有螺纹的杆部、一本体(具有一自杆部径向往外延伸的气体偏斜表面以及一源自该气体偏斜表面、且设于该本体相对侧上的下表面)。该气体分配器也包括一设于该螺纹及该气体偏斜表面之间的横向座，以及一自该气体入口通过该杆部及本体而至气体出口的气体通道。该基材制程系统更包括一气体出口，外切(circumscribing)于气体分配器。于一特定实施例中，该基材制程系统更包括一气体输送档体，位于处理室上表面的中央圆形开口上方，该气体输送档体包含一螺纹，其可螺入耦接气体分配器杆部的螺纹。

附图说明

图1是习知气体输送文件板的概要图示。

图2是依据本发明一实施例的一半导体制程处理室的概要图示。

图3是接触热阻与间隙气体压力的图表。

图4是依据本发明一实施例的气体分配器的概要图示。

图5是依据本发明一实施例的气体分配器的简略概要截面图。

图6是依据本发明一实施例的气体输送文件体的概要图示。

图7是显示依据本发明一实施例中气体分配器及气体输送档体在插入前的校准的概要图。

图8是依据本发明一实施例中气体分配器耦接至气体输送档体的截面概要图。

图9是依据本发明一实施例中气体管的截面概要图。

主要组件符号说明

102杆部            104螺纹

106上表面          108突起特征

109 O型环          110气体偏斜表面

112气体入口        113基材

114圆顶            115系统

116等离子体制程区  117处理室

118基材支撑件      119基材接收部