用于氨/氯化学半导体处理的装置和系统的制作方法

背景技术：

1、用于生产集成电路和其他结构的半导体晶片的处理通常在半导体处理工具中执行，该半导体处理工具可包含一个或更多半导体处理室，这些半导体处理室中的每一者被配置成处理一个或更多晶片。

2、半导体处理工具通常配备有一个或更多控制器，所述控制器被配置成控制半导体处理工具的一个或更多系统，例如晶片搬运机器人、阀、加热器、冷却器、射频产生器等。如此控制器可经专门编程以遵循特定的工艺配方，其通常被理解为表示特定工艺的执行期间所需的各种材料的规格、以及控制器将需要使其存在于半导体处理室内以执行工艺的各种环境条件。例如，工艺配方可指明特定气体将以特定流速且室在特定温度和/或压强的情况下引入半导体处理室，并且之后，将使半导体处理室扫除该气体，并接着将在对应温度和/或压强下将另一气体引入半导体处理室中。工艺配方可能相当复杂且可能涉及进入半导体处理室的不同气体的多个顺序的和/或并行的气流。

3、本文讨论的是用于解决被配置成执行例如涉及使用含氨和含卤素气体的工艺配方的半导体处理系统中可能出现的特定问题的系统和装置。

技术实现思路

1、本说明书中所述主题的一个或更多实施方案的细节在附图和以下描述中提出。其他特征、方面、和优点将从描述、附图、和权利要求而变得显而易见。

2、在一些实施方案中，可提供一种半导体处理工具，其包含：半导体处理室；远程等离子体产生器；导管，其被配置成提供所述远程等离子体产生器与所述半导体处理室之间的流体连通；导管冷却系统，其被配置成以能控制方式冷却所述导管；以及控制器。所述导管冷却系统可以被配置成能至少在第一冷却状态与第二冷却状态之间转变，所述导管冷却系统在所述第一冷却状态中可以具有比在所述第二冷却状态中更高的热移除率，且所述控制器可以被配置成：在来自所述远程等离子体产生器的等离子体正经由所述导管流入所述半导体处理室的第一时间段期间，使所述导管冷却系统处于所述第一冷却状态，以及在所述远程等离子体产生器未将等离子体经由所述导管流入所述半导体处理室的第二时间段期间，使所述导管冷却系统处于所述第二冷却状态。

3、在一些实施方案中，所述控制器还可以被配置成使所述半导体处理室至少部分通过使含氨气体和一种或更多含卤素气体流入所述半导体处理室中而执行一个或更多膜沉积操作。

4、在一些实施方案中，所述半导体处理工具还可以包含：流体入口；以及导管冷却系统阀。在一些这样的实施方案中，所述导管冷却系统可以包含沿着所述导管的至少一部分延伸的一个或更多导管冷却剂流动路径，所述导管冷却系统阀可以与所述一个或更多导管冷却剂流动路径流体连接，且被配置成能在第一状态与第二状态之间转变，且在所述第一状态中，所述导管冷却系统阀可以被配置成使相比于当所述导管冷却系统阀处于所述第二状态时来自所述流体入口且能于所述流体入口处的给定背压下流过所述一个或更多导管冷却剂流动路径的流体量，来自所述流体入口且能于所述流体入口处的所述给定背压下流过所述一个或更多导管冷却剂流动路径的流体量更高。

5、在一些实施方案中，所述导管冷却系统阀可以被配置成当处于所述第二状态时，使来自所述流体入口的流体无法流过所述一个或更多导管冷却剂流动路径。

6、在一些实施方案中，所述导管冷却系统阀可以为具有第一端口和一个或更多第二端口的双通阀，且经由所述第一端口进入所述阀的流体除了经由所述一个或更多第二端口之外可能无法离开所述阀。

7、在一些实施方案中，所述导管冷却系统阀可以具有第一端口、第二端口、和第三端口。所述第二端口可以与所述一个或更多导管冷却剂流动路径流体连接，所述导管冷却系统阀可以被配置成使经由所述第一端口流入所述导管冷却系统阀中的流体在所述导管冷却系统阀处于所述第一状态时流出所述第二端口的部分大于所述导管冷却系统阀处于所述第二状态时流出所述第二端口的部分，且所述导管冷却系统阀可以被配置成使经由所述第一端口流入所述导管冷却系统阀中的流体在所述导管冷却系统阀处于所述第一状态时流出所述第三端口的部分小于所述导管冷却系统阀处于所述第二状态时流出所述第三端口的部分。

8、在一些实施方案中，所述半导体处理工具还可以包含远程等离子体产生器冷却系统，其被配置成以能控制方式冷却所述远程等离子体产生器。在这样的实施方案中，所述远程等离子体产生器冷却系统可以包含一个或更多远程等离子体产生器冷却剂流动路径，所述一个或更多远程等离子体产生器冷却剂流动路径可以经由所述第一端口与所述导管冷却系统阀流体连接，且所述导管冷却系统阀可以被配置成不论所述导管冷却系统阀处于所述第一状态和所述第二状态中的哪一者下，都容许流体流过所述一个或更多远程等离子体产生器冷却剂流动路径。

9、在一些实施方案中，所述半导体处理工具还可以包含流体出口、出口流动路径、和旁通流动路径。在这样的实施方案中，所述一个或更多导管冷却剂流动路径可以通过所述出口流动路径与所述流体出口流体连接，使得所述一个或更多导管冷却剂流动路径相关于流过所述导管冷却系统的流体而流体插入在所述流体出口与所述导管冷却系统阀之间，所述导管冷却系统阀的所述第三端口可以通过所述旁通流动路径与所述出口流动路径流体连接，且所述一个或更多导管冷却剂流动路径可以被流体插入在所述导管冷却系统阀与所述旁通流动路径和所述出口流动路径流体连接的位置之间。

10、在一些实施方案中，所述一个或更多导管冷却剂流动路径可以包含螺旋缠绕所述导管的管道。

11、在一些实施方案中，所述一个或更多导管冷却剂流动路径可以包含形成于所述导管的所述部分与包围所述导管的所述部分的套筒之间的导管冷却剂流动路径。

12、在一些实施方案中，所述导管可以包含一个或更多导管阀，所述一个或更多导管阀被配置成以能控制方式在开启状态与关闭状态之间切换。在这样的实施方案中，在所述关闭状态中，所述一个或更多导管阀可以密封所述半导体处理室而与所述远程等离子体产生器隔离，且在所述开启状态中，所述一个或更多导管阀可以将所述远程等离子体产生器设置成与所述半导体处理室流体连通。

13、在一些实施方案中，所述控制器还被配置成：使所述一个或更多导管阀在所述第一时间段期间处于所述开启状态，以及使所述一个或更多导管阀在所述第二时间段期间处于所述关闭状态。

14、在一些实施方案中，可以提供一种半导体处理工具，其包含：半导体处理室；挡板；以及排放前级管线。在这样的实施方案中，所述半导体处理室可以包含内部容积，所述内部容积至少部分地由所述半导体处理室的一个或更多侧壁和所述半导体处理室的底板限定，所述底板可以包含环绕所述半导体处理室的所述底板的内部区域而延伸的充气室通道，所述挡板可以覆盖所述充气室通道，且可以具有沿着圆形路径排列的多个开口，所述挡板可以将所述内部容积分隔成由所述充气室通道和所述挡板的第一侧限定的充气室容积以及相对所述第一侧位于所述挡板的第二侧上的室容积，每个开口可以将所述充气室容积与所述室容积流体连接，且所述开口可以具有第一总横截面积，所述排放前级管线可以在所述排放前级管线与所述半导体处理室连接处具有第二横截面积，且所述第一总横截面积可以介于所述第二横截面积的30％与55％之间。

15、在一些实施方案中，每个开口都可以是遵循弧形路径的弧形槽，所述弧形路径具有与所述圆形路径的中心重合的中心点。

16、在一些实施方案中，每个弧形槽都可以具有相同的尺寸和形状。

17、在一些实施方案中，每个弧形槽都可以具有介于0.18”与0.14”之间的径向宽度。

18、在一些实施方案中，所述挡板可以具有介于0.25”与0.5”之间的厚度。

19、在一些实施方案中，所述半导体处理工具还可以包含：基座，其被配置成在所述半导体处理室内支撑半导体晶片；以及喷头，其被配置成在所述基座的范围内分配一种或更多处理气体。在这样的实施方案中，所述一个或更多侧壁可以限定所述半导体处理室的标称内周缘，第三横截面积可以被限定于所述标称内周缘与所述基座的最外周缘之间，且所述第一总横截面积可以小于所述第三横截面积。

20、在一些实施方案中，所述第一总横截面积可以是使气体从所述喷头流动、进入所述内部容积、通过所述基座、穿过所述挡板、进入所述充气室通道、并进入所述排放前级管线时，气体能流动通过的最小横截面积。

21、在一些实施方案中，可以提供一种半导体处理工具，其包含：半导体处理室，其包含内部容积，所述内部容积至少部分地由所述半导体处理室的一个或更多侧壁和所述半导体处理室的底板限定；基座，其被配置成在所述半导体处理室内支撑半导体晶片；喷头，其具有一个或更多入口和多个气体分配端口；一个或更多气体供给阀，其被配置成控制一种或更多工艺气体经由所述喷头的所述气体分配端口进入所述半导体处理室的流动；排放前级管线，其与所述半导体处理室的所述内部容积流体连接，使得所述基座插入在所述喷头与所述排放前级管线和所述半导体处理室流体连接的位置之间；排放前级管线加热系统，其被配置成至少加热所述排放前级管线的第一部分；以及控制器，其被配置成：控制所述一个或更多气体供给阀，以在第一时间段期间，根据工艺配方并经由所述喷头的所述气体分配端口使一种或更多工艺气体流入所述半导体处理室中；以及在所述第一时间段的至少一部分期间，使所述排放前级管线加热系统将所述排放前级管线的所述第一部分维持在至少100℃的温度。

22、在一些实施方案中，所述排放前级管线可以由316l不锈钢制成。

23、在一些实施方案中，所述排放前级管线可以具有与所述半导体处理室的所述内部容积流体连通的一个或更多内表面，且所述一个或更多内表面可以是经过电解抛光的或者是镀镍的。

24、在一些实施方案中，所述半导体处理工具还可以包含：充气室通道加热系统；以及挡板。在这样的实施方案中，所述底板可以包含环绕所述半导体处理室的所述底板的内部区域而延伸的充气室通道，所述挡板可以覆盖所述充气室通道，且可以具有沿着圆形路径排列的多个开口，所述充气室通道加热系统可以沿着所述半导体处理室的一个或多个底表面定位，并且可以被配置成加热所述半导体处理室的在所述挡板下方的部分，且所述控制器还可以被配置成使所述充气室通道加热系统在所述第一时间段的至少一部分期间，将所述半导体处理室的在所述挡板下方的所述部分维持在至少100℃的温度。

25、在一些实施方案中，所述控制器还可以被配置成使所述排放前级管线加热系统在所述第一时间段的至少一部分期间，将所述排放前级管线的所述第一部分维持在介于100℃与130℃之间的温度。

26、在一些实施方案中，所述工艺配方可以包含至少一股含卤素气体流和至少一股含氨气体流。

27、除了以上列出的实施方案之外，根据以下内容和附图显而易见的其他实施方案也应理解为落入本公开内容的范围内。