[发明专利]抑制前体流和衬底区外等离子体以抑制衬底处理系统寄生沉积

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2012年6月25日递交的美国临时申请No.61/663,802的优先权。该美国申请的公开内容被全面地引入下文。

技术领域

本发明涉及一种衬底处理系统，并且更具体地涉及在衬底处理系统中的寄生沉积的抑制。

背景技术

此处对背景的描述是为了总体上呈现发明的内容。本申请的发明人的工作，背景部分所描述的内容以及在申请时没有作为现有技术提出的其他方面，既不能明显地也不能隐含地被当做针对本发明的现有技术。

衬底处理系统，如等离子体增强原子层沉积（PEALD）和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）可被用来沉积和刻蚀衬底（如半导体晶片）上的膜。一些PEALD和PECVD系统包括给处理室提供前体的枝形喷头。

喷头通常包括延伸入处理室的杆部和连接到杆部的头部。腔室形成在所述头部和处理室上表面之间的所述头部的后面。换句话说，喷头在腔室中形成死容积。

对于连续处理如PECVD，腔室在功能上不是一个问题。然而，对于瞬时处理如共形膜沉积（CFD）或者ALD，腔室储存了在后续步骤中消耗或交换的化学物。在连续步骤中储存化学物可引起周围环境的随时间变化的污染物。减少腔室容易使喷头（通常由射频供电）更靠近室（通常位于地上）的顶面。这可以增加耦合到室顶面的射频(RF)。在一些情况中，增加的射频耦合可能不利地影响撞击等离子体的能力。同样地，在腔室区域停留的化学成分的存在可能导致膜的沉积最终产生缺陷。

发明内容

一种衬底处理系统，其包括喷头，所述喷头包括底部和杆部并且所述喷头传输前体气体到室。轴环，所述轴环将喷头连接到室的上表面。所述轴环围绕喷头的杆部设置，所述轴环包括多个槽，并且将清扫气体引导通过多个槽到喷头的底部和室的上表面之间的区域。

在其他特征中，所述轴环包括底部和杆部。所述轴环的杆部限定了内部腔室，所述内部腔室容纳喷头的杆部。板包括开口，所述开口容纳喷头的杆部。所述板被设置在所述轴环的杆部的下边缘与所述喷头的底部之间。所述轴环将清扫气体引导至板和所述喷头的杆部之间以及板和所述喷头的底部之间。

在其他特征中，所述板的一个表面包括多个第一突出，以在所述板和所述喷头的底部之间提供均匀的间隔。所述开口包括多个第二突出，以在所述板和所述喷头的杆部之间提供均匀的间隔。

在其他特征中，所述轴环包括设置在轴环的底部的第一通道。所述轴环包括被限定在轴环的杆部的内部腔室的表面与所述喷头的杆部之间的第二通道。所述清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。

在其他特征中，所述轴环的杆部具有圆形截面。第一通道被设置在轴环的底部。第二通道被设置在轴环的杆部。所述清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。

在其他特征中，N个介电板被设置于围绕所述喷头的底部和室的上表面之间的所述喷头的杆部。所述轴环将清扫气体引导至N个介电板的上方和下方和N个介电板之间的至少一处，此处N是大于零的整数。

在其他特征中，所述腔室限定了多个第一表面，所述多个第一表面以间隔的关系围绕第一圆周和多个弓形表面设置，所述多个弓形表面设置在多个第一表面之间。所述多个弓形表面相对于多个第一表面径向向外弯曲。

一种运行衬底处理系统的方法，该方法包括使用喷头将前驱气体传输到室，其中所述喷头包括底部和杆部；使用轴环将喷头连接到室的上表面，其中，所述轴环被安排围绕所述喷头的杆部；和提供清扫气体通过轴环的槽进入所述喷头的底部和室的上表面之间的区域。

在其他特征中，所述轴环包括底部和杆部。所述轴环的杆部限定了内部腔室，所述内部腔室容纳所述喷头的杆部。所述方法包括将板设置在轴环的杆部的下边缘和喷头的底部之间，所述板包括容纳喷头的杆部的开口。

在其他特征中，所述方法包括将清扫气体导入所述板和所述喷头的杆部之间以及所述板和所述喷头的底部之间。所述方法包括使用多个突出将板相对于喷头的底部和杆部间隔开。所述方法包括在轴环的底部提供第一通道和在轴环的杆部的腔室的内表面与喷头的杆部之间提供第二通道。所述方法包括使清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。

在其他特征中，所述轴环的杆部具有圆形截面。所述方法包括在轴环的底部提供第一通道和在轴环的杆部提供第二通道；和使清扫气体流过第一通道流向第二通道并且从第二通道流过槽。