描述了陶瓷气体注射器及其制造方法。气体注射器具有入口部，其中气体经由入口孔而引导至该入口部，且该入口部包含介于该入口孔与侧壁之间的保形通道：出口部，其中气体从该气体注射器的该出口部提供；以及轴环，设置在该入口部与该出口部之间。该通道延伸至轴环中。该通道具有通道段，其中这些通道段中的每一者延伸通过该入口部，并且在到达入口面之前终止于入口端部处、以及在到达该出口部之前终止于轴环端部处。成对的交替相邻的通道段经由入口端部连接，其中未经由入口端部而连接的成对的相邻通道段经由轴环端部而连接。位于轴环的侧壁中的端口与未经由入口端部而连接的成对的相邻段连接。邻段连接。邻段连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体注射器的陶瓷增材制造技术
优先权主张
[0001]本申请要求于2020年4月6日申请的美国专利申请序列No.63/005,874的优先权利益，其全部公开内容都通过引用合并于此。
[0002]本公开整体上涉及增材制造。一些实施方案涉及陶瓷部件的增材制造(AM)。一些特定实施方案涉及陶瓷气体注射器的AM。
技术介绍
[0003]半导体设备制造持续地越来越复杂并且涉及一系列工艺，该系列工艺涉及大量的沉积、蚀刻及移除步骤以改善设备性能并且提高集成电路(IC)中的设备密度。例如，最小的设备特征尺寸已从微米缩小至约22nm。为了实现特征尺寸的缩小，在每一代IC中设计新的制造工艺和装备，并花费大量时间以改变设备及电路布局。随着连续几代的IC和工艺变得更加复杂，用于制造IC的装备已相应地变得更加复杂和严格。
[0004]位于制造室内的这样的一种装备为气体注射器，各种气体可被引导通过该气体注射器以用于不同的制造处理。当前的气体注射器的一个问题在于，这种气体注射器由主体陶瓷(例如，氧化铝、氧化钇)所形成，并使用加工方法进行制造，其中该加工方法会在形成注射器的陶瓷材料中造成损害深度(具有穿透深度的损害)。尤其是，许多陶瓷构件通过研磨而完成，而研磨经常会对经加工的构件造成损害。由研磨所引起的损害深度(DoD)源自于陶瓷的粉碎化和微裂纹，并与陶瓷的材料性质(例如，脆性)及加工期间所使用的研磨技术有关。此外，深度损害并非系陶瓷所仅有的，其在例如石英、Si及SiC之类的其他室材料中也是已知的问题。使用常规方式控制或减小损害深度至少是具挑战性的。因此，加工在注射器端口附近引起碎裂及裂痕，而可能在等离子体暴露期间造成晶片缺陷，并限制设计部件以应对设计制造挑战的能力。除此挑战之外，随着主体材料更换，可使用大量调整以确定加工参数和制造方法以对新材料性质进行优化。例如，氧化铝是比氧化钇更硬且更坚韧的材料，这使得氧化铝比氧化钇更易于加工及控制表面型态及损害。
[0005]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
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的现有技术。因此，提供本部分中描述的信息是为了向技术人员提供以下公开主题的背景，不应将其视为公认的现有技术。
技术实现思路
[0006]一些实施方案描绘了一种气体注射器，其包括入口部，其包括位于所述入口部的入口面上的入口孔。所述入口部接收在半导体处理期间经由所述入口孔而引入的处理气体，并且还包括设置在所述入口孔与所述入口部的侧壁之间的保形通道。所述气体注射器还包括出口部，该出口部连接至入口孔并且包括出口孔，其中所述处理气体在所述半导体
处理期间从所述气体注射器的所述出口孔提供。此外，轴环被设置在所述入口部与所述出口部之间。所述轴环的直径大于所述入口部和所述出口部，所述保形通道延伸至所述轴环中。
[0007]在一些实施方案中，所述保形通道具有多个通道段，所述多个通道段中的每一者延伸通过所述入口部，并且在到达所述入口面之前终止于入口通道端部处。
[0008]在一些实施方案中，每个通道段还在到达所述出口部之前终止于轴环通道端部处。
[0009]在一些实施方案中，成对的交替相邻的通道段经由所述入口通道端部而连接，使得每个入口通道端部与相邻入口通道端部分离，以及至少一些成对的相邻的通道段并非经由所述入口通道端部而连接，而是经由所述轴环通道端部而连接。
[0010]在一些实施方案中，所述轴环还包括具有端口的侧壁，其中所述端口与非经由所述入口通道端部而连接的成对的相邻的通道段中的至少一者连接。
[0011]在一些实施方案中，所述保形通道基本上围绕所述入口孔的整体而延伸的单一通道。
[0012]在一些实施方案中，每个通道段的所述入口通道端部或所述轴环通道端部中的至少一者具有弧形形状。
[0013]在一些实施方案中，所述入口孔包括单一入口中心孔以及围绕着所述入口中心孔的多个第二入口孔。在这种情况下，所述第二入口孔距离所述入口中心孔的中心是等距离的，并且每个第二入口孔与每个相邻的第二入口孔是等角度的。此外，所述出口孔包括与所述入口中心孔连接的单一出口中心孔以及与所述第二入口孔连接的多个第二出口孔。在这种情况下，所述第二出口孔被设置在所述出口部的侧壁上。另外，每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的一者的弧围绕不同的第二入口孔而呈角度地居中。
[0014]在一些实施方案中，每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的至少另一者的弧是在相邻的第二入口孔之间而呈角度地居中。
[0015]在一些实施方案中，每个通道段的直径小于每个第二入口孔的直径。
[0016]在一些实施方案中，所述气体注射器还包括：连接器，其与所述入口部的所述侧壁一体成形，所述连接器被设计成与气体歧管连接，所述气体歧管被配置成将气体供应至所述气体注射器，所述气体注射器由陶瓷材料形成。
[0017]在一些实施方案中，所述保形通道被设置成使得将围绕着所述保形通道的所述气体注射器的材料的至少一种尺寸限制在小于约6mm。
[0018]在一些实施方案中，所述气体注射器的损害深度小于约1微米。
[0019]在一种陶瓷气体注射器的制造方法中，所述方法包括：使用AM装备打印与所述气体注射器对应的生坯部件。所述生坯部件由陶瓷粉末和粘合剂形成并且具有：入口部，其包括中心孔以及在侧壁内的保形通道。所述保形通道在到达顶面之前终止。所述生坯部件还具有轴环，其设置在所述入口部与出口部之间。所述保形通道延伸至所述轴环中，并且在延伸至所述出口部之前终止。所述保形通道被设置成将围绕所述保形通道的所述气体注射器的材料的至少一种尺寸限制在小于约6mm。所述方法还包括将所述生坯部件进行脱粘以移除所述粘合剂；以及在所述脱粘后，将所述生坯部件进行烧结以形成所述气体注射器，所述气体注射器的损害深度小于约1微米。
[0020]在一些实施方案中，打印所述生坯部件还包括：打印所述保形通道以具有多个通道段，其中所述多个通道段中的每一者延伸通过所述入口部，并在到达所述顶面之前终止于入口通道端部处。成对的交替相邻的通道段经由所述入口通道端部而连接，使得每个入口通道端部与相邻的入口通道端部分离，其中除未经由所述入口通道端部而连接的一对相邻的通道段之外，其余所有成对的相邻的通道段经由所述轴环通道端部连接。打印所述轴环以具有位于侧壁中的端口，并且所述端口与未经由所述入口通道端部而连接的所述一对相邻的通道段连接。
[0021]在一些实施方案中，所述中心孔由第二入口孔所围绕，以及打印所述生坯部件还包括打印所述入口通道端部和所述轴环通道端部，使得每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的一者的弧围绕不同的第二入口孔而呈角度地居中，且每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的至少另一者的弧在相邻的第二入口孔之间呈角度地居中。
[0022]在一些实施方案中，半导体处理系统具有气体歧管，其被配置成供本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体注射器，其包括：入口部，其包括位于所述入口部的入口面上的入口孔，所述入口部用于接收在半导体处理期间经由所述入口孔而引入的处理气体，所述入口部还包括设置在所述入口孔与所述入口部的侧壁之间的保形通道；出口部，其包括出口孔，其中所述处理气体在所述半导体处理期间从所述气体注射器的所述出口孔提供，所述出口孔与所述入口孔连接；以及轴环，其设置在所述入口部与所述出口部之间，所述轴环的直径大于所述入口部和所述出口部，所述保形通道延伸至所述轴环中。2.根据权利要求1所述的气体注射器，其中：所述保形通道具有多个通道段，所述多个通道段中的每一者延伸通过所述入口部，并且在到达所述入口面之前终止于入口通道端部处。3.根据权利要求2所述的气体注射器，其中：每个通道段还在到达所述出口部之前终止于轴环通道端部处。4.根据权利要求3所述的气体注射器，其中：成对的交替相邻的通道段经由所述入口通道端部而连接，使得每个入口通道端部与相邻入口通道端部分离，以及并非经由所述入口通道端部而连接的至少一些成对的相邻的通道段经由所述轴环通道端部而连接。5.根据权利要求4所述的气体注射器，其中：所述轴环还包括具有端口的侧壁，其中所述端口与非经由所述入口通道端部而连接的成对的相邻的通道段中的至少一者连接。6.根据权利要求4所述的气体注射器，其中：所述保形通道基本上围绕着所述入口孔的整体而延伸的单一通道。7.根据权利要求4所述的气体注射器，其中：每个通道段的所述入口通道端部或所述轴环通道端部中的至少一者具有弧形形状。8.根据权利要求7所述的气体注射器，其中：所述入口孔包括单一入口中心孔以及围绕着所述入口中心孔的多个第二入口孔，所述第二入口孔与所述入口中心孔的中心是等距离的，每个第二入口孔与每个相邻的第二入口孔是等角度的，所述出口孔包括与所述入口中心孔连接的单一出口中心孔以及与所述第二入口孔连接的多个第二出口孔，所述第二出口孔被设置在所述出口部的侧壁上，以及每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的一者的弧围绕不同的第二入口孔而呈角度地居中。9.根据权利要求8所述的气体注射器，其中：每个入口通道端部或每个轴环通道端部中的至少另一者的弧是在相邻的第二入口孔之间而呈角度地居中。10.根据权利要求8所述的气体注射器，其中：每个通道段的直径小于每个第二入口孔的直径。11.根据权利要求1所述的气体注射器，其还包括：
连接器，其与所述入口部的所述侧壁一体成形，所述连接器被设计成与气体歧管连接，所述气体歧管被配置成将气体供应至所述气体注射器，所述气体注射器由陶瓷材料形成。12.根据权利要求1所述的气体注射器，其中：所述保形通道被设置成使得将围绕所述保形通道的所述气体注射器的材料的至少一种尺寸限制在小于约6mm。13.根据权利要求1所述的气体注射器，其中：所述气体注射器的损害深度小于约1微米。14.一种制造陶瓷气体注射器的方法，所述方法包括：使用增材制造装备打印与所述气体注射器对应的生坯部件，所述生坯部件包括陶瓷粉末和粘合剂，所述生坯部件包括：入口部，其包括中心孔以及设置在侧壁内的保形通道，所述保形通道在到达顶面之前终止；以及轴环，其设置在所述入口部与出口部之间，所述保形通道延伸至所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘卡伊，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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