喷头护罩的制作方法

喷头护罩
相关申请的交叉引用
1.本技术要求于2019年3月28日申请的美国专利申请no.62/825,344的利益。上述引用的申请其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
2.本公开内容涉及与衬底处理系统中喷头相关的射频(rf)干扰。


背景技术：

3.这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开内容的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开内容的现有技术。
4.衬底处理系统用于在衬底(例如半导体晶片)上执行例如膜的沉积和蚀刻之类的处理。例如，可使用化学气相沉积(cvd)、等离子体增强cvd(pecvd)、原子层沉积(ald)和/或其他沉积工艺来执行沉积，以沉积导电膜、介电膜或其他类型的膜。在沉积期间，衬底被布置在衬底支撑件上，且一或更多种前体气体可以在一或更多个工艺步骤期间供应至处理室。在pecvd工艺中，等离子体用于在沉积期间活化处理室内的化学反应。


技术实现要素：

5.一种处理室包括上表面和喷头，喷头布置成穿过所述上表面将气体供应至所述处理室中。所述喷头的至少一部分在所述处理室的所述上表面上方延伸。护罩壳布置于所述处理室的所述上表面上。所述护罩壳被布置为围绕所述喷头的在所述处理室的所述上表面上方延伸的所述部分，且被配置成隔离所述喷头所产生的射频干扰。
6.在其他特征中，所述护罩壳包括多个部件，其各自对应于所述护罩壳的一或更多侧边的一部分。所述多个部件包括底部部件，所述底部部件包括开口以及自所述底部部件的外边缘向上延伸的下凸缘部分，所述开口被布置成接收所述喷头的在所述处理室的所述上表面上方延伸的所述部分。所述多个部件包括一或更多个侧部部件，其在所述下凸缘部分所定义的周边内布置在所述底部部件上。所述多个部件包括布置于所述侧部部件的上边缘上的第一顶部部件和第二顶部部件。所述第一顶部部件和所述第二顶部部件包括从所述第一顶部部件和所述第二顶部部件的外边缘向下延伸的上凸缘部分，并且所述上凸缘部分与所述侧部部件的所述上边缘重叠。
7.在其他特征中，所述护罩壳包括多个张力杆，其在所述下凸缘部分所定义的所述周边内布置在所述护罩壳的相应角中。所述多个张力杆布置在从所述底部部件向上延伸的柱上。多个旋钮被布置于所述多个张力杆的上端中，并且所述旋钮配置成使所述第一顶部部件和所述第二顶部部件向下偏置。射频滤波器模被布置成与所述护罩壳相邻。所述射频滤波器模块和所述护罩壳在所述处理室的外周边内布置于所述上表面上。所述衬底处理系统包括多个所述处理室，且所述处理室中的每一个包括所述护罩壳中的相应护罩壳。
8.一种护罩壳包括底部部件，其包括开口以及从所述底部部件的外边缘向上延伸的下凸缘部分，所述开口被布置成接收喷头的在处理室的上表面上方延伸的部分；一或更多个侧部部件，其在所述下凸缘部分所定义的周边内布置在所述底部部件上；以及布置于所述侧部部件的上边缘上的第一顶部部件和第二顶部部件。所述底部部件、所述侧部部件、所述第一顶部部件、以及所述第二顶部部件能相互分离，且组合时则配置成隔离由所述喷头所产生的射频干扰。
9.在其他特征中，所述第一顶部部件和所述第二顶部部件包括从所述第一顶部部件和所述第二顶部部件的外边缘向下延伸的上凸缘部分，并且所述上凸缘部分与所述侧部部件的所述上边缘重叠。所述护罩壳包括多个张力杆，其在所述下凸缘部分所定义的所述周边内布置在所述护罩壳的相应角中。所述多个张力杆布置在从所述底部部件向上延伸的柱上。多个旋钮被布置于所述多个张力杆的上端中，并且所述旋钮配置成使所述第一顶部部件和所述第二顶部部件向下偏置。
10.在其他特征中，一种组件包括所述护罩壳和射频滤波器模块，其布置成与所述护罩壳相邻。所述射频滤波器模块和所述护罩壳被配置成在所述处理室的外周边内布置于所述上表面上。所述衬底处理系统还包括多个处理室，且所述多个处理室中的每一个包括所述护罩壳中的相应护罩壳。
11.根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
12.根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
13.图1为根据本公开内容的示例性衬底处理系统的功能框图；
14.图2a和2b为根据本公开内容的包含有护罩壳的示例性衬底处理系统和衬底处理室；
15.图3a和3b为根据本公开内容的示例性护罩壳；
16.图4为根据本公开内容的护罩壳与rf滤波器模块的示例性组件。
17.在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
18.衬底处理系统可以包括气体分布装置，例如喷头。喷头被配置成引入并且分配工艺气体(例如，前体气体、清扫气体等)。例如，喷头可以布置在处理室中的衬底支撑件上方，并且分配工艺气体以在衬底上执行例如沉积和蚀刻之类的处理。在一些示例中，喷头可以用作用于在处理室内产生射频(rf)等离子体的上电极。
19.喷头可以包括布置在处理室的上表面中且至少部分在处理室内的基部(例如，对应于面板和气室、上电极等)。喷头的一部分(例如，杆部和/或基部)可延伸穿过处理室的上表面，进入处理室上方的容积中。根据本公开内容的系统和方法是在喷头延伸于处理室上表面上方的部分周围提供护罩壳(例如，rf护罩)。例如，护罩壳配置成用作法拉第笼。护罩壳配置成抑制并隔离喷头和相关构件所产生的rf干扰。因此，减轻了喷头所引起及其他构件(例如，衬底处理系统内的其他处理室/站的构件)所遭遇的rf噪声。
20.在一些示例中，rf滤波器模块(例如，rf滤波器盒)被布置在处理室上方(例如，处理室的上表面上)而与护罩壳相邻。rf滤波器模块配置成将rf噪声从往来于护罩壳内的构件传送的电信号中滤除。
21.现在参考图1，其示出根据本公开内容的原理的衬底处理系统100的示例。尽管前述示例涉及pecvd系统，但是可以使用其他基于等离子体的衬底处理室。衬底处理系统100包括处理室104，其包围衬底处理系统100的其他构件。衬底处理系统100包括上电极108和衬底支撑件，例如包括下电极116的基座112。衬底120布置于上电极108与下电极116之间的基座112上。
22.仅作为示例，上电极108可包括引入并分配工艺气体的喷头124。替代地，上电极108可包括导电板，且工艺气体可用另一方式引入。下电极116可布置于不导电的基座中。替代地，基座112可包括静电卡盘，其包括作为下电极116的导电板。
23.当使用等离子体时，射频(rf)产生系统126产生rf电压并且将rf电压输出至上电极108与下电极116中的一者。上电极108与下电极116中的另一者可以为dc接地、ac接地或浮动。如图所示，rf电压被输出至上电极108，而下电极116接地。仅作为示例，rf产生系统126可包括产生rf电压的一或更多rf电压产生器128(例如，电容耦合式等离子体rf功率产生器、偏置rf功率产生器和/或其他rf功率产生器)，rf电压由一或更多匹配与分配网络130馈送至上电极108(如图所示)和/或下电极116。
24.示例性气体输送系统140包括一或更多个气体源144
‑
1、144
‑
2、...以及144
‑
n(统称为气体源144)，其中n为大于零的整数。气体源144供应一或更多种气体(例如，前体、惰性气体等)及其混合物。也可以使用汽化前体。气体源144中的至少一者可含有本公开内容的预处理工艺中所使用的气体(例如，nh3、n2等)。气体源144通过阀148
‑
1、148
‑
2、
…
以及148
‑
n(统称为阀148)和质量流量控制器152
‑
1、152
‑
2、...以及152
‑
n(统称为质量流量控制器152)连接至歧管154。歧管154的输出被馈送至处理室104。仅作为示例，歧管154的输出被馈送至喷头124。在一些示例中，可以在质量流量控制器152与歧管154之间提供任选的臭氧产生器156。在一些示例中，衬底处理系统100可以包括液体前体输送系统158。液体前体输送系统158可合并在气体输送系统140内(如图所示)，或者可以在气体输送系统140的外部。液体前体输送系统158被配置成在室温下通过起泡器(bubbler)、直接液体注入、蒸气抽吸等提供呈液体和/或固体的前体。
25.加热器160可连接至布置于基座112中的加热器线圈(未示出)以加热基座112。加热器160可以用于控制基座112和衬底120的温度。阀164及泵168可以用于从处理室104抽空反应物。控制器172可以用于控制衬底处理系统100的各种构件。仅作为示例，控制器172可以用于控制工艺、载气和前体气体的流量、激励和熄灭等离子体、反应物的去除、室参数的监测等。
26.根据本公开内容的喷头124可包括基部174和杆部176。如图所示，杆部176穿过处理室104的上表面178(例如，穿过上表面178中的开口)，且基部174被布置在处理室104内与上表面178相邻。在其他示例中，基部174可布置为至少部分地处于上表面178上方并延伸进入处理室104。在还有的其他示例中，基部174可以布置在处理室104上方，且喷头124的面板180可以与上表面178齐平(即，共平面)。在每一示例中，喷头124的至少一部分(例如，杆部176和/或基部174的一部分)被布置在处理室104的上表面178上方。
27.护罩壳(例如，rf护罩)182被布置为围绕喷头124的在处理室104上表面178上方延伸的部分，如下文更详细地描述。例如，护罩壳182配置成用作法拉第笼，以抑制(contain)并且隔离喷头124所产生的rf干扰。在一些示例中，rf滤波器模块(例如，rf滤波器盒)184与护罩壳182相邻地布置在处理室104上方，以将rf噪声从往来于护罩壳182传送的电信号中滤除。
28.现在参考图2a和2b，示例性的衬底处理系统200可以包括一或更多个处理室204，其对应于相应站208
‑
1、208
‑
2、208
‑
3及208
‑
4，统称为站208。如图所示，衬底处理系统200包括四个站208，但是在其他示例中，可包括更少或更多的站208。每一站208可配置成执行在其他站208中执行的相同或不同工艺。在每一站208中，对应的处理室204包括根据本公开内容的护罩壳212和rf滤波器模块216，其布置在处理室204的相应上表面220上。护罩壳212和rf滤波器模块216可布置在处理室204上方的大气中。此外，每一对护罩壳212与rf滤波器模块216可布置在处理室204中的相应处理室的外周边内。换言之，护罩壳212的占用空间可小于处理室204的占用空间。护罩壳212和rf滤波器模块216的相对尺寸(例如，高度、宽度等)仅为示例呈现且可以作变化。
29.因此，每一护罩壳212被布置为围绕处理室204中的相应处理室的喷头224的构件(例如，包括基部228和杆部232)。每一护罩壳212抑制相应喷头224所产生的rf干扰，并且将rf干扰与其他处理室204的构件隔离。换言之，衬底处理系统200并非仅包括单一rf护罩壳以环绕所有处理室204或站208，或包括多个大型rf护罩壳，每个大型rf护罩壳包围处理室204中的整体的一个处理室。而是，每一处理室204和喷头224具有相应的护罩壳212，其布置成抑制并且隔离该喷头224及相关构件所产生的rf干扰。
30.rf滤波器模块216与护罩壳212相邻，并可任选地连接至护罩壳212。rf滤波器模块216配置成从往来于护罩壳212内的构件传送的电信号(例如，对应于rf功率、热电偶、加热器控制等的ac与dc信号两者)236中滤除rf噪声。配置成从衬底处理系统中的电信号中滤除rf噪声的示例性rf滤波器详细描述于美国专利公开no.2017/0125200中，其全部内容通过引用合并于此。
31.现参考图3a和3b，其示出了示例性护罩壳300和组件。护罩壳300被配置用于免工具组装及安装。例如，护罩壳300包括多个可分离部件304(分别为部件304
‑
1、304
‑
2、304
‑
3、304
‑
4、304
‑
5及304
‑
6)，其可手动地组装于处理室204上方的喷头224上部周围。仅作为示例，每一部件304包括金属片，例如铝。如图所示，护罩壳300为大体上呈立方体形或长方体形的盒，其包括顶侧308
‑
1、底侧308
‑
2以及四个竖直面308
‑
3、308
‑
4、308
‑
5及308
‑
6，统称为侧边308。此外，所有部件304不分别直接对应于侧边308中的一者。相反，每一部件304可包括侧边308中的一者、侧边308中的一者的仅一部分和/或侧边308中的多者的一部分。
32.例如，部件304
‑
1和304
‑
2(例如，顶部部件)可以形成顶侧308
‑
1，而部件304
‑
3(例如，底部部件)形成底侧308
‑
2以及侧边308
‑
3与308
‑
6的一部分。部件304
‑
4形成侧边308
‑
4及侧边308
‑
3与308
‑
5的一部分。部件304
‑
5形成侧边308
‑
5与308
‑
6的一部分，且部件304
‑
6形成侧边308
‑
6与308
‑
3的一部分。虽然示出六个部件304，但在其他示例中护罩壳300可包括更少或更多部件304。
33.护罩壳300的示例性组件在图3b中示出。例如，部件304
‑
3可包括中央开口312，其配置成接收布置为延伸穿过处理室204的上表面220的喷头224的杆部232和/或喷头224的
其他上部。在一些示例中，部件304
‑
3可设置于自上表面220向上延伸的一或更多个柱316上。部件304
‑
4、304
‑
5以及304
‑
6可接着设置于部件304
‑
3上。例如，部件304
‑
4、304
‑
5以及304
‑
6布置于部件304
‑
3的外周边内，如从部件304
‑
3的每一边缘向上延伸的凸缘部分320(例如下定位凸缘部分)所定义。在该示例中，凸缘部分320与部件304
‑
4、304
‑
5以及304
‑
6中的相应部件重叠。此外，柱316在部件304
‑
4、304
‑
5以及304
‑
6所定义的相应角内向上延伸。
34.张力杆324布置于柱316上，并且在部件304
‑
4、304
‑
5及304
‑
6所定义的相应角内。在一些示例中，柱316以及张力杆324的下端具螺纹，而张力杆324旋接于柱316上。随着安装上张力杆324，部件304
‑
4、304
‑
5和304
‑
6的下边缘就在凸缘部分320与张力杆324之间定位在部件304
‑
3上。
35.部件304
‑
1和304
‑
2(每一者对应于例如顶侧308
‑
1的一半)布置于部件304
‑
4、304
‑
5及304
‑
6的上边缘上。例如，部件304
‑
1和304
‑
2包括从部件304
‑
1和304
‑
2的每一边缘向下延伸的凸缘部分(例如，上定位凸缘部分)328。在该示例中，凸缘部分328与部件304
‑
4、304
‑
5和304
‑
6中的相应部件重叠。部件304
‑
4、304
‑
5及304
‑
6的上边缘保持在凸缘部分328与张力杆324之间。部件304
‑
1和304
‑
2可各自包括相应切口332，其共同定义出顶侧308
‑
1中的中央开口336。例如，开口336可布置成接收用于提供一或更多气体(例如，清洁或清扫气体)至喷头224的杆部232的导管。
36.多个旋钮340布置成固定护罩壳300的组件。例如，护罩壳300包括四个旋钮340，其对齐于顶侧308
‑
1的相应角处的张力杆324。旋钮340各自包括配置成插入在张力杆324的上端内的相应柱344。例如，柱344和张力杆324的上端具有螺纹，且旋钮340旋接于张力杆324中。依此方式，部件304
‑
1和304
‑
2被紧固至护罩壳300上，且部件304
‑
4、304
‑
5及304
‑
6被抓住并定位在部件304
‑
1、304
‑
2及304
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3内。在一些示例中，顶侧308
‑
1可包括一或更多布置成将部件304
‑
1及304
‑
2连接在一起的闩或扣348。因此，护罩壳300可组装成围绕喷头224的在处理室204上方的部分和/或从其移除。
37.在一些示例中，侧边308中的一或更多个(例如，顶侧308
‑
1及侧边308
‑
4、308
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5与308
‑
6)可以被穿出多个孔352以将护罩壳300配置成用作法拉第笼。侧边308
‑
3可对应于侧边308中布置成相邻于(和/或连接至)rf滤波器模块216的那个侧边。因此，侧边308
‑
3可不包括多个孔352。类似地，相邻于上表面220的底侧308
‑
2可不包括多个孔352。
38.部件304可以包括与喷头224和处理室204的操作相关的额外特征。例如，部件304可包括诸多开口，其布置成接收用于提供气体、电信号等至喷头224的构件。仅作为示例，部件304
‑
4与304
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6中的对应于侧边308
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3的部分可定义开口356，其布置成接收用于提供工艺气体至喷头224的导管。对应于侧边308
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3(与rf滤波器模块216相邻)的凸缘部分320可包括一或更多个开口360，其布置成接收用于在rf滤波器模块216与喷头224之间提供电信号的布线，所述电信号包括但不限于，rf信号、加热器功率信号、热电偶信号等。部件304
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5可包括开口364，其布置成接收用于提供冷却气体至喷头224的导管。
39.图4示出了组件400的示例性布置，其包括护罩壳404及rf滤波器模块408。如图所示，rf滤波器模块408直接与护罩壳404相邻，且可任选地连接至护罩壳404。rf滤波器模块408配置成过滤往返于护罩壳404传送的电信号(即，从中去除辐射以及传导噪声)。
40.前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实
范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
41.使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“a、b和c中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(or)的逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
42.在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(rf)产生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
43.概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成电路(asic)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
44.在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特
网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
45.示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(pvd)室或模块、化学气相沉积(cvd)室或模块、原子层沉积(ald)室或模块、原子层蚀刻(ale)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
46.如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。