用于等离子体施加器的气体喷射器设备制造技术

本发明专利技术提供一种结合反应性气体源使用的等离子体腔室，其包括：第一管道，第一管道包括壁、入口、出口、内表面和外表面以及穿过壁的多个开口，入口接收第一气体以与形成于第一管道中的等离子体在第一管道中生成反应性气体。该等离子体腔室还包括第二管道，第二管道包括壁、入口和内表面。第一管道安置于第二管道中，在第一管道的外表面与第二管道的内表面之间限定通道。向第二管道的入口供应的第二气体沿着该通道流动并且通过第一管道的壁的多个开口到第一管道内以包围第一管道中的反应性气体和等离子体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种结合反应性气体源使用的等离子体腔室，其包括：第一管道，第一管道包括壁、入口、出口、内表面和外表面以及穿过壁的多个开口，入口接收第一气体以与形成于第一管道中的等离子体在第一管道中生成反应性气体。该等离子体腔室还包括第二管道，第二管道包括壁、入口和内表面。第一管道安置于第二管道中，在第一管道的外表面与第二管道的内表面之间限定通道。向第二管道的入口供应的第二气体沿着该通道流动并且通过第一管道的壁的多个开口到第一管道内以包围第一管道中的反应性气体和等离子体。【专利说明】用于等离子体施加器的气体喷射器设备统一替换:运行---运行性质一特性工艺气体工艺气体
本文所描述的专利技术涉及用于等离子体施加器的气体喷射器设备和喷射气体并且生成等离子体的方法。
技术介绍
等离子体常常用来将气体激活为激励状态，造成增强的反应性。气体可以被激励以产生离解的气体，离解的气体包含离子、自由基、原子和分子。被激励的气体用于多种工业和科学应用，包括加工诸如半导体晶片和粉末的固体材料、其它气体和液体。离解气体的参数和离解气体与待由该系统加工的材料相互作用的条件可以广泛地不同，视具体应用而定。例如，原子氟用来蚀刻材料诸如S1、S102、W和TiN。原子氧用来移除光刻胶或其它烃材料。离子和原子氢用来移除铜和硅的氧化物。在等离子体中用于发生离解所需的功率量可以根据例如气体流率、气体种类、等离子体腔室压力和等离子体的源的具体应用而不同。等离子体源以各种方式生成等离子体。例如，等离子体源通过在等离子体气体(例如02、NF3、Ar、CF4、H2和He)或气体的混合物中施加电场而生成等离子体。等离子体源可以使用直流放电、微波放电或射频(RF)放电生成等离子体。直流放电通过在等离子体气体中在两个电极之间施加电位而生成等离子体。微波放电通过微波透过的窗口将微波能量直接耦接到容纳等离子体气体的腔室内而生成等离子体。RF放电通过从功率供应将能量静电地或感应地耦合到等离子体而生成等离子体。静电耦合的等离子体通常具有比感应耦合的等离子体更高的离子轰击能量并且通常用于优选更高离子能量的应用中或者更高离子能量且不造成任何不利效果的应用中。感应耦合的等离子体用于高能离子对表面轰击不合需要或者需要高等离子体密度的应用中。感应和静电耦合常常在感应耦合的等离子体装置中同时发生，通常高电压被施加到感应线圈并且线圈密切靠近等离子体。静电屏蔽可以用于感应线圈与等离子体之间以防止或减轻静电耦合。然而，静电屏蔽常常减小在感应线圈与等离子体之间的耦合效率，造成RF功率浪费并且阻抗匹配变得更难。等离子体通常容纳在由金属材料诸如铝，介电材料诸如石英或蓝宝石或者金属与介电材料的组合构成的容器中。在包含化学反应性气体诸如氟、氯、氧气或氢气的等离子体中，被激励气体的高反应性常常造成等离子体容器表面化学腐蚀。已发展了各种技术来通过减小等离子体容器表面处等离子体的能量和密度，选择化学稳定的表面材料并且降低容器壁的温度来最小化表面-等离子体相互作用。由于在大部分等离子体装置中的低运行压力，工艺气体的流动可以将等离子体推向等离子体容器表面。用于等离子体源/施加器的现有技术气体喷射方法通常不足以充分防止等离子体-壁相互作用。某些结构(例如，喷头结构)用于等离子体施加器中以操纵气体流动到等离子体腔室内的方向以便高效混合或者控制等离子体的均一性，但这些结构并未充分地保护等离子体腔室的表面。磁场也有时用来隔离等离子体与等离子体腔室壁以减小等离子体的表面腐蚀。因此存在对于等离子体施加器的改进的气体喷射器设备和用来喷射气体和生成等离子体的方法的需要。专利技术的公开本专利技术的一个实施例包括同心管的结构。外管/管道为固体并且提供外部结构，以在该结构内容纳气体或流体。内管具有多个开口(例如，狭缝或孔)，其允许气体从两个管之间的环形体积传递到内管的体积。通过仅在一端牢固地保持该结构来减少管上的热机械应力。第一气体被递送到内管的入口以由等离子体生成反应性气体。第二气体被传递到外管的入口，沿着内管与外管之间的通道流动并且通过内管壁的多个开口进入内管。使用高频功率源(例如，微波或射频功率源)，在内管中生成等离子体,高频功率源将能量施加于递送到内管内的一种气体/多种气体。第二气体通过内管壁的开口的流动形成压力梯度以及包围位于内管内的等离子体(和反应性气体)的气体流动。压力梯度和气体流动的动能力将等离子体(和反应性气体)推离内管的表面，减少了内管内表面上的高能粒子的通量。压力梯度和气体流动也迫使由等离子体激励的中性气体远离内管的内表面。这减轻了管的表面腐蚀以及相关联的化学或粒子污染。一方面，本专利技术的特点在于一种结合反应性气体源使用的等离子体腔室。该等离子体腔室包括第一管道，该第一管道包括壁、入口、出口、内表面和外表面以及穿过壁的多个开口，入口接收第一气体以与形成于第一管道中的等离子体在第一管道中生成反应性气体。该等离子体腔室还包括第二管道，第二管道包括壁、入口和内表面。第一管道安置于第二管道中，在第一管道的外表面与第二管道的内表面之间限定通道。向第二管道的入口供应的第二气体沿着通道流动并且通过第一管道壁的多个开口到第一管道内以包围第一管道中的反应性气体和等离子体。在某些实施例中，第一气体和第二气体为不同类型的气体，通过单独的气体入口流入到等离子体腔室内。在某些实施例中，第一气体与第二气体为相同气体或气体混合物并且可以分流以馈送到等离子体腔室中第一管道和第二管道的入口。在某些实施例中，第二管道的出口为密封的，其中通过密封第二管道的出口，向第二管道的入口供应的所有气体通过第一管道的壁中的多个开口进入到第一管道内。在某些实施例中，等离子体腔室包括用来在第一管道中生成等离子体的功率源。功率源可在射频或微波频率下运行以将电磁功率耦合到等离子体。在某些实施例中，第一管道包括联接在一起的多个管道部段并且开口位于管道部段之间在它们联接在一起的位置。在某些实施例中，多个管道部段联接在一起，利用一个或多个肋状物将每个管道部段的外表面联结到彼此。在某些实施例中，一个或多个肋状物限定在第一管道的外表面与第二管道的内表面之间的通道间隙。在某些实施例中，在第一管道中的开口为穿过壁的通路/通道，诸如孔、槽、狭缝或其组合。在某些实施例中，开口穿过第一管道壁径向向内定向。在某些实施例中，开口的通道相对于第一管道表面的法线方向成一定角度定位，以提供沿着该表面、沿着第一管道的纵向轴线或者与第一管道的纵向轴线成一定角度的气体流动的切向分量。在某些实施例中，开口的通道穿过第一管道的壁径向向内定向并且沿着第一气体流动方向定向。在某些实施例中，开口的通道穿过第一管道壁径向向内定向并且相对于第一气体流动方向成锐角，以形成沿着第一管道的内表面的螺旋气体流动。在某些实施例中，第一管道的出口包括安装凸缘，安装凸缘用来将第一管道和第二管道的一个共同端部联接到反应性气体源，其中通过联接第一管道和第二管道的一个共同端部，在运行中最小化第一管道与第二管道中的热机械应力。在某些实施例中，第一管道和第二管道各包括形成环型等离子体腔室的多个管道支腿。在另一方面，本专利技术的特点在于一种在反应性气体源的等离子体腔室中生成反应性气体的方法。该等离子体腔室包括第一管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合反应性气体源使用的等离子体腔室，包括：第一管道，所述第一管道包括壁、入口、出口、内表面和外表面以及穿过所述壁的多个开口，所述入口接收第一气体以与形成于所述第一管道中的等离子体在所述第一管道中生成反应性气体；以及第二管道，所述第二管道包括壁、入口和内表面，其中所述第一管道安置于所述第二管道中，在所述第一管道的外表面与所述第二管道的内表面之间限定通道，其中向所述第二管道的入口供应的第二气体沿着所述通道流动并且通过所述第一管道的壁的多个开口到所述第一管道内，以包围所述第一管道中的所述反应性气体和等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·程，Y·顾，C·季，P·A·卢米斯，I·泊齐多夫，K·W·文策尔，
申请(专利权)人：MKS仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US