气体分配系统和处理腔室技术方案

本发明专利技术涉及气体分配系统和处理腔室，具体提供一种用于引入气体到处理腔室中的装置，所述处理腔室包含具有气体注入孔的一或多个气体分配管，所述气体注入孔可在需要通过气体注入孔更大气体传导的气体引入管的管段处尺寸更大、数目更多，和/或彼此间隔更紧密。具有较大气体注入孔的外部管可围绕每一气体分配管。气体分配管可流体连接到真空前极管道，以促进在制程循环结束时从气体分配管去除气体。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年9月13日、申请号为201280043697.X，题为“用于直线型大面积等离子体反应器中均匀处理的气体输送和分配”的申请的分案申请。
本专利技术实施例大体涉及用于提供气体到处理区域中的气体引入管。
技术介绍
用于显示器和薄膜太阳能等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition；PECVD)工具中的等离子源通常是使用电容耦合射频(radiofrequency；RF)或甚高频(veryhighfrequency；VHF)场以电离或离解电极板之间的处理器气体的平行板反应器。下一代平面PECVD腔室包括等离子体反应器，该等离子体反应器能够通过使在一个“垂直”腔室中具有两个基板且在所述基板之间使用“共用”等离子体源和气源来同时处理两个基板。因为当两个基板被处理时，气体和射频功率是由两个基板共享，所以此方法不仅增加系统产量，而且可降低射频硬件和制程气体(按产量)的成本。此PECVD反应器中的等离子体可由放置在两个基板之间的线性等离子源阵列产生，且制程气体可从分布在基板区域上的气体管线输送。气体管线可与等离子体管线处于同一平面，所述等离子体管线通常被放置在两个基板之间的中平面，或气体管线可更接近基板放置和分布。气体管线可包含具有开口的一或多个输送管，气体通过所述开口被引入处理区域中。在这些系统中，在垂直于等离子体管线和气体管线的方向上的等离子体和气体均匀性为一挑战，此挑战可通过适当分布等离子体管线或气体管线，或通过改变工艺的构成(即，通过一个或若干等离子体/气体管线扫描基板)，或通过所述两者的组合来解决。然而，沿着管线的均匀性也具有挑战且对于当管线超过一米长时的情况尤为关键，此情况包括许多下一代显示器和太阳能工具。均匀气体分布的另一挑战是气体分配管中孔的堵塞，因为工艺残余物沉积在开口周围，阻塞了气体到处理空间中的流动。孔的阻塞妨碍气体均匀地流动到处理区域中。虽然管中的较大孔不易发生阻塞，但是所述孔由于造成沿着气体管的压降而累及到气体输送的均匀性。如此引起至处理腔室中的气体流动将不均匀。如果使用较小的孔，那么孔对沿着气体分配管的压降贡献较小，但是更容易阻塞。在本领域中，需要通过供气管均匀地横跨基板地提供反应气体到腔室，同时最小化沿着管的阻塞以及压降。
技术实现思路
本专利技术实施例大体涉及用于处理腔室中的气体引入管。在一个实施例中，提供气体分配系统。系统包含气体引入管，其中来源气体被送入气体引入管的至少一个部分中，且其中气体引入管具有沿着气体引入管来自每一孔的大体上相等的来源气流。在另一实施例中，提供一种气体分配系统，所述气体分配系统包含气体引入管，其中来源气体被送入气体引入管的至少一个部分，且其中气体引入管具有孔，所述孔越接近输送气体的气体引入管的至少一个部分，所述孔彼此间隔越远。在另一实施例中，提供气体引入管，所述气体引入管包含具有孔的内管，其中内管被连接到气源；和围绕内管的外管，其中外管具有比内管的孔大的孔。在又一个实施例中，提供处理腔室，所述处理腔室包含气源、等离子源、真空泵、基板载体，和流体耦接到气源的至少一个气体引入管，其中来源气体被送入气体引入管的至少一部分，且其中气体引入管具有孔，所述孔到输送来源气体的气体引入管的至少一个部分越近，所述孔的尺寸越小。所述至少一个气体引入管可进一步包含围绕气体引入管的外管，其中外管具有大于气体引入管的孔的孔。在另一实施例中，至少一个气体引入管可被流体连接到真空管，所述真空管耦接到真空泵。附图说明因此，以可详细地理解本专利技术的上述特征的方式，可参考实施例获得上文简要概述的本专利技术的更特定描述，所述实施例中的一些实施例图示在附图中。然而，应注意，附图仅图示本专利技术的典型实施例且因此不将附图视为限制本专利技术的范畴，因为本专利技术可允许其他同等有效的实施例。图1是可用于一个实施例的处理系统的示意图；图2A至图2C是图1的处理腔室的示意图；图3是图1的处理腔室的示意性横截面俯视图；图4A至图4E是根据本文所述的实施例的气体分配管的示意性横截面图；图5A是根据一个实施例的气体分配管的透视图；图5B和图5C是图5A的气体分配管的不同实施例的示意横截面图；图6A和图6B是图5A的气体分配管的不同实施例的示意横截面图；图7是根据一个实施例的在管状气体分配系统之内的管的透视图；图8图示根据一或更多个实施例的来自气体分配系统的沉积的图形表示。为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同元件符号来指定对诸图共用的相同元件。可以预期，一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例中而无需进一步叙述。具体实施方式本专利技术实施例大体涉及用于提供气体到处理区域中的气体分配管，所述气体分配管包括气体分配管几何形状和沿着所述管的气体注入孔分布，以便反应气体可沿着管的长度均匀地被送入气体分配管和基板之间的区域中。本文所述的实施例可提供大体上相等的气流，诸如每12英寸的气体分配管长度的流量差不大于20％，其中进一步实施例为每6英寸的气体分配管长度的流量差小于10％。在一个实施例中，布置在等离子体管线和基板之间的气体分配管可具有小的横截面以最小化等离子体遮蔽。在其他实施例中，沿着气体分配管的气体注入孔的间隔可在需要较少气体流出(和较少压降)的管段处(诸如在输送气体的管段附近)较大。气体注入孔的间隔可在需要更多气体流出的气体分配管的管段处(诸如朝向气体分配管的中心)减小。在另一实施例中，气体分配管中的孔尺寸可在需要较少气体流出的管段(诸如输送气体的管段)处较小，且气体分配管中的孔尺寸可在需要更多气体流出的管段(诸如朝向气体分配管的中心)处较大。类似地，气体分配管中的孔数目可在需要较少气体流出的管段处较小且在需要更多气体流出的管段处较大。在一个实施例中，气体分配系统可包含具有孔的内部气体分配管，所述孔可被布置在外管中，外管具有比内管中的所述孔通常更大且比内管中的所述孔间隔更开的孔。内部气体分配管可被耦接到一或多个气源。在每一气体分配管上的孔的定位、间隔和数目可用以保持均匀气体分布，同时将孔的阻塞最小化。本文所述的实施例解决与使用线性等离子体源技术在诸如大面积PECVD腔室的腔室中的气体分配有关的不均匀沉积，尤其在轴向(即，平行于管线)上的不均匀性的问题。虽然本文中的一些实施例是针对微波功率等离子体反应器而图示，但是可使用建议的解决方案：(1)对于使用线性等离子体源技术(例如，微波、电感或电容)的任何等离子体反应器；(2)在任何类型的CVD系统、垂直双或单基板腔室、或水平单基板腔室；(3)在使用任何沉积模式(静态或动态模式)的腔室中，和(4)对于其他等离子体技术或应用，例如，蚀刻或光刻胶剥离，或反应性PVD。图1是可用于本文所述的气体分配管的实施例的处理系统的示意图。图1是垂直线性CVD系统100的示意图。线性CVD系统100可具有一尺寸以处理具有大于约90,000cm2的表面面积的基板、且可能够当沉积2,000埃厚度的氮化硅薄膜时每小时处理多于90个基板。线性CVD系统100可包括两个分离的制程管线114A、114B，所述制程管线114A、114B由共用系统控制平台112耦接在一起以形成双制程管线配置/布局。共用电源(诸如交流电源)、共用和/或共享本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体分配系统，包含：气源；等离子体源；真空泵；基板载体；至少一个气体引入管，所述气体引入管被配置在所述等离子体源和所述基板载体之间，并且位于与所述基板载体平行的平面中，所述气体引入管具有一或多个来源气体引入口和数个孔，其中来源气体被送入所述气体引入管的至少一个部分中，且其中所述气体引入管具有沿着所述气体引入管来自每一孔的大体上相等的来源气流；阀，所述阀将所述气源流体耦接到所述至少一个气体引入管；以及管线，所述管线直接将所述阀流体耦接到真空前级管道，所述真空前级管道耦接到所述真空泵。

【技术特征摘要】
2011.09.15 US 61/535,207;2012.06.29 US 13/538,3891.一种气体分配系统，包含：气源；等离子体源；真空泵；基板载体；至少一个气体引入管，所述气体引入管被配置在所述等离子体源和所述基板载体之间，并且位于与所述基板载体平行的平面中，所述气体引入管具有一或多个来源气体引入口和数个孔，其中来源气体被送入所述气体引入管的至少一个部分中，且其中所述气体引入管具有沿着所述气体引入管来自每一孔的大体上相等的来源气流；阀，所述阀将所述气源流体耦接到所述至少一个气体引入管；以及管线，所述管线直接将所述阀流体耦接到真空前级管道，所述真空前级管道耦接到所述真空泵。2.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，所述孔至所述一或多个来源气体引入口越近，所述孔的大小越小。3.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，所述孔的所述直径按从所述气体引入管的内部到所述气体引入管的外部进行测量而被从小到大分等级。4.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，所述气体引入管的壁在较接近于所述一或多个来源气体引入口的所述气体引入管的部分处较厚。5.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，所述气体引入管在所述气体引入管中的每一孔位置处具有一个以上孔。6.如权利要求5所述的气体分配系统，其特征在于，所述气体引入管在所述气体引入管中的每一孔位置处具有两个孔，且所述孔彼此分离30度到60度。7.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，所述气体引入管是由陶瓷材料组成。8.如权利要求1所述的气体分配系统，其特征在于，进一步包含：围绕所述气体引入管的外管，其中所述外管具有通过所述外管的孔，所述外管的所述孔大于所述气体引入管的所述孔。9.一种气体分配系统，包含：气源；等离子体源；真空泵；基板载体；气体引入管，所述气体引入管被配置在所述等离子体源和所述基板载体之间，并且位于与所述基板载体平行的平面中，其中来源气体被送入所述气体引入管的至少一个部分，且其中所述气体引入管具有孔，所述孔越接近供应所述气体的所述气体引入管的所述至少一个部分，所述孔彼此间隔越远；外管，所述外管围绕所述气体引入管；阀，所述阀将所述气源流体耦接到所述至少一个气体引入管；以及管线，所述管线直接将所述阀流体耦接到真空前级管道，所述真空前级管道耦接到所述真空泵。10.如权利要求9所述的气体分配系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·怀特，S·安瓦尔，J·库德拉，C·A·索伦森，T·K·元，SM·赵，崔寿永，朴范洙，B·M·约翰斯通，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US