具有方位角与径向分布控制的多区域气体注入组件制造技术

一种气体注入系统包括：(a)侧部气体气室；(b)耦接于该侧部气体气室的多数N个气体入口；(c)从该气室径向向内延伸的数个侧部气体出口；(d)N通道气体流率控制器，该N通道气体流率控制器具有分别耦接于该等N个气体入口的N个输出；及(e)M通道气体流率控制器，该M通道气体流率控制器具有M个输出，该等M个输出的个别一者耦接于该可调整的气体喷嘴与该N通道气体流率控制器的气体输入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有方位角与径向分布控制的多区域气体注入组件
本揭示案是关于等离子体反应器中的处理气体分布，所述等离子体反应器用于处理工件，例如半导体晶圆。
技术介绍
等离子体反应器的腔室中的处理气体分布的控制会影响在等离子体处理期间工件上的沉积速率分布或蚀刻速率分布的处理控制。气体注入喷嘴可位于腔室的周边与中心处。所期望的是控制在腔室中心处与周边处两者的气体注入。一个问题是：控制处理气体流动速率的径向分布的系统通常无法控制处理气体流动速率的方位角分布。当在此说明书中使用时，术语“方位角”是指圆柱形处理腔室中的圆周方向。另一个问题是：使用侧壁附近的气体注入器来控制气体流动速率的方位角分布的系统会遇到沿着方位角方向的压力下降的问题。一个相关问题是：如何以此种方式将处理气体馈送至气体注入器的不同区域，以避免气体分布的不对称，而同时提供径向与方位角气体分布两者的完全控制。另一个问题是：如何提供可以解决所有上述问题的一种气体分布系统，同时它的结构可以提供具有紧密配接的容忍度的快速拆装与重新组装，而不会损伤。在一层中的气体分布通路的形成通常将腔室的气体注入器的位置限制于那一层，所述层通常是平的并且对于腔室内的气体流动没有特殊的影响。
技术实现思路
一种等离子体反应器具有腔室内部、工件支座与可调整的气体喷嘴，所述等离子体反应器包括：(a)侧部气体气室；(b)耦接于所述侧部气体气室的多数N个气体入口；(c)从所述气室径向向内延伸的数个侧部气体出口；(d)N通道气体流率控制器，所述N通道气体流率控制器具有分别耦接于所述N个气体入口的N个输出；及(e)M通道气体流率控制器，所述M通道气体流率控制器具有M个输出，所述M个输出的个别一者耦接于所述可调整的气体喷嘴与所述N通道气体流率控制器的气体输入。在一实施例中，所述可调整的气体喷嘴具有两个气体输入，且N是四，且M是三。所述反应器可进一步包括气体供应板，所述气体供应板耦接于所述三通道气体流率控制器的气体输入。在一实施例中，处理控制器耦接于所述M通道气体流率控制器并且耦接于所述N通道气体流率控制器，且用户界面耦接于所述处理控制器。在一实施例中，所述侧部气体气室包括多数组的气体流动通道，所述多数组的气体流动通道的每一者包括：(a)拱形气体分配通道，所述拱形气体分配通道具有耦接于数个侧部气体出口的对应的一对侧部气体出口的一对端部；以及(b)拱形气体供应通道，所述拱形气体供应通道的一端部连接至所述多数N个气体入口的对应一者，且所述拱形气体供应通道的一相对端部在所述气体分配通道的中点附近耦接于所述气体分配通道。在一相关实施例中，所述多数组的气体流动通道在个别的气体入口与个别的侧部气体出口之间为相等的路径长度。在一实施例中，所述圆柱形侧壁包括衬垫边缘，所述等离子体反应器进一步包括：(a)气体传送环，所述气体传送环在所述衬垫边缘之上，所述多数组的气体流动通道形成于所述气体传送环中；以及(b)顶部衬垫环，所述顶部衬垫环在气体传送环之上，所述数个侧部气体出口延伸进入所述顶部衬垫环，所述顶部衬垫环包括顶部衬垫环表面，所述顶部衬垫环表面面向所述腔室内部。在一相关实施例中，所述数个侧部气体出口的每一者包括：(a)侧部气体注入喷嘴，所述侧部气体注入喷嘴径向延伸于所述顶部衬垫环内朝向所述腔室内部，且所述侧部气体注入喷嘴包括轴向延伸的气体传送插件接收孔；以及(b)气体传送插件，所述气体传送插件从所述气体传送环延伸进入所述轴向延伸的气体传送插件接收孔。所述等离子体反应器可进一步包括轴向内部气体流动通路以及径向内部气体流动喷嘴通路，所述轴向内部气体流动通路在所述气体传送插件中，且所述径向内部气体流动喷嘴通路通过所述轴向延伸的气体传送插件接收孔的侧壁，所述轴向内部气体流动通路配接于所述径向内部气体流动喷嘴通路。在一实施例中，所述顶部衬垫环包括在所述顶部衬垫环表面中的数个喷嘴囊，所述侧部气体注入喷嘴延伸进入所述喷嘴囊的对应一者。另外，所述侧部气体注入喷嘴包括与所述侧部气体注入喷嘴同中心的数个O型环喷嘴槽，所述等离子体反应器进一步包括在所述数个O型环喷嘴槽中的第一组O型环，所述第一组O型环压抵所述喷嘴囊的对应一者的内部侧壁。在一实施例中，所述侧部气体注入喷嘴进一步包括：(a)圆柱形外部喷嘴表面，其中所述O型环喷嘴槽界定了相对于所述圆柱形外部喷嘴表面凹陷的喷嘴槽表面；以及(b)轴向排空狭孔，所述轴向排空狭孔包括在所述圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部，以及在所述喷嘴槽表面中的狭孔部，在所述圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部开始于所述喷嘴囊内的所述侧部气体注入喷嘴的一端部处。在进一步的实施例中，在所述圆柱形外部喷嘴表面与所述喷嘴囊的对应一者的所述内部侧壁之间有缝隙，在所述喷嘴槽表面中的所述狭孔部提供所述第一组O型环周围的排空路径，在所述圆柱形外部喷嘴表面中的所述狭孔部提供至所述缝隙的排空路径。在一实施例中，所述顶部衬垫环进一步包括数个气体传送插件囊，所述数个气体传送插件囊面向所述气体传送环，所述气体传送插件的一部分延伸进入所述气体传送插件囊的对应一者。在相同的实施例中，所述气体传送插件包括与所述气体传送插件同中心的数个O型环插件槽，所述等离子体反应器进一步包括在所述数个O型环插件槽中的第二组O型环，所述第二组O型环压抵所述数个气体传送插件囊的对应一者的内部侧壁。在一实施例中，所述数个气体出口的每一者进一步包括在所述气体传送环中的轴向端口，所述轴向端口延伸至所述气体传送插件的所述轴向内部气体流动通路。在一实施例中，所述侧部气体注入喷嘴包括陶瓷材料，且所述气体传送环与所述气体传送插件包括钢，且所述顶部衬垫表面与所述圆柱形侧壁包括保护层，所述保护层包括阳极电镀材料或氧化钇。在一进一步的态样中，提供一种侧部气体注入套组，包括：顶部衬垫环，所述顶部衬垫环包括数个喷嘴囊；数个侧部气体注入喷嘴，所述数个侧部气体注入喷嘴延伸进入所述喷嘴囊，所述数个侧部气体注入喷嘴的每一者包括：(a)外部喷嘴表面与数个O型环喷嘴槽，所述数个O型环喷嘴槽在所述外部喷嘴表面中并且与所述侧部气体注入喷嘴同中心；以及(b)第一组O型环，所述第一组O型环在所述数个O型环喷嘴槽中，所述第一组O型环压抵所述喷嘴囊的对应一者的内部侧壁。在一实施例中，所述侧部气体注入喷嘴进一步包括：(a)喷嘴槽表面，所述喷嘴槽表面相对于所述外部喷嘴表面而凹陷，并且形成于所述O型环喷嘴槽中；以及(b)轴向排空狭孔，所述轴向排空狭孔包括：在所述圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部，以及在所述喷嘴槽表面中的狭孔部，在所述圆柱形外部喷嘴表面中的所述狭孔部开始于所述喷嘴囊内的所述侧部气体注入喷嘴的一端部处。在一相关实施例中，所述侧部气体注入套组进一步包括缝隙，所述缝隙在所述圆柱形外部喷嘴表面与所述喷嘴囊的对应一者的内部侧壁之间，在所述喷嘴槽表面中的所述狭孔部提供所述第一组O型环周围的排空路径，在所述圆柱形外部喷嘴表面中的所述狭孔部提供至所述缝隙的排空路径。在一进一步的相关实施例中，所述侧部气体注入套组进一步包括：(a)数个气体传送插件囊，所述数个气体传送插件囊在所述顶部衬垫环中；(b)数个气体传送插件，所述数个气体传送插件延伸进入所述数个气体传送插件囊；以及(c)所述气体传送插件的每一者包括与所述气体传送插件同中心的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体反应器，包括：腔室，可调整的气体喷嘴耦接于该腔室与该腔室周围的侧部气体气室；耦接于该侧部气体气室的多数N个气体入口，以及从该侧部气体气室径向地延伸的数个侧部气体出口；N通道气体流率控制器，该N通道气体流率控制器具有分别耦接于该等N个气体入口的N个输出；M通道气体流率控制器，该M通道气体流率控制器具有M个输出，该等M个输出的个别一者耦接于该可调整的气体喷嘴与该N通道气体流率控制器的气体输入。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.12 US 61/777,2251.一种等离子体反应器，包括：腔室，可调整的气体喷嘴耦接于所述腔室，与所述腔室周围的侧部气体气室；耦接于所述侧部气体气室的多数N个气体入口，以及从所述侧部气体气室径向地延伸的数个侧部气体出口；N通道气体流率控制器，所述N通道气体流率控制器具有分别耦接于所述N个气体入口的N个输出；及M通道气体流率控制器，所述M通道气体流率控制器具有M个输出，所述M个输出的个别一者耦接于所述可调整的气体喷嘴与所述N通道气体流率控制器的气体输入；其特征在于，所述侧部气体气室包括多数组的气体流动通道，所述多数组的气体流动通道的每一者包括：拱形气体分配通道，所述拱形气体分配通道具有耦接于所述数个侧部气体出口的对应的一对侧部气体出口的一对端部；及拱形气体供应通道，所述拱形气体供应通道的一端部连接至所述多数N个气体入口的对应一者，且所述拱形气体供应通道的一相对端部在所述拱形气体分配通道的中点附近耦接于所述拱形气体分配通道。2.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述可调整的气体喷嘴具有耦接于所述M个输出的其中二者的两个气体输入，且其中M是三，且N是四。3.如权利要求1所述的等离子体反应器，进一步包括：气体供应板，所述气体供应板耦接于所述M通道气体流率控制器的气体输入。4.如权利要求3所述的等离子体反应器，进一步包括：处理控制器，所述处理控制器耦接于所述M通道气体流率控制器并且耦接于所述N通道气体流率控制器；及用户界面，所述用户界面耦接于所述处理控制器。5.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述多数组的气体流动通道为相等的路径长度。6.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述侧部气体气室包括衬垫边缘，所述等离子体反应器进一步包括：气体传送环，所述气体传送环在所述衬垫边缘之上，所述多数组的气体流动通道形成于所述气体传送环中；以及顶部衬垫环，所述顶部衬垫环在所述气体传送环之上，所述数个侧部气体出口延伸进入所述顶部衬垫环，所述顶部衬垫环包括顶部衬垫环表面，所述顶部衬垫环表面面向腔室内部。7.如权利要求6所述的等离子体反应器，其特征在于，所述数个侧部气体出口的每一者包括：侧部气体注入喷嘴，所述侧部气体注入喷嘴径向延伸于所述顶部衬垫环内朝向所述腔室内部，且所述侧部气体注入喷嘴包括轴向延伸的气体传送插件接收孔；以及气体传送插件，所述气体传送插件从所述气体传送环延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·罗森佐恩，K·坦蒂翁，I·优素福，V·克尼亚齐克，B·基廷，S·巴纳，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US