具有方位角與徑向分布控制的多區(qū)域氣體注入組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本揭示案是關(guān)于等離子體反應(yīng)器中的處理氣體分布，該等離子體反應(yīng)器用于處理工件，例如半導(dǎo)體晶圓。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體反應(yīng)器的腔室中的處理氣體分布的控制會(huì)影響在等離子體處理期間工件上的沉積速率分布或蝕刻速率分布的處理控制。氣體注入噴嘴可位于腔室的周邊與中心處。所期望的是控制在腔室中心處與周邊處兩者的氣體注入。一個(gè)問題是:控制處理氣體流動(dòng)速率的徑向分布的系統(tǒng)通常無法控制處理氣體流動(dòng)速率的方位角分布。當(dāng)在此說明書中使用時(shí)，術(shù)語“方位角”是指圓柱形處理腔室中的圓周方向。另一個(gè)問題是:使用側(cè)壁附近的氣體注入器來控制氣體流動(dòng)速率的方位角分布的系統(tǒng)會(huì)遇到沿著方位角方向的壓力下降的問題。
[0003]一個(gè)相關(guān)問題是:如何以此種方式將處理氣體饋送至氣體注入器的不同區(qū)域，以避免氣體分布的不對稱，而同時(shí)提供徑向與方位角氣體分布兩者的完全控制。
[0004]另一個(gè)問題是:如何提供可以解決所有上述問題的一種氣體分布系統(tǒng)，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)可以提供具有緊密配接的容忍度的快速拆裝與重新組裝，而不會(huì)損傷。
[0005]在一層中的氣體分布通路的形成通常將腔室的氣體注入器的位置限制于那一層，該層通常是平的并且對于腔室內(nèi)的氣體流動(dòng)沒有特殊的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種等離子體反應(yīng)器具有腔室內(nèi)部、工件支座與可調(diào)整的氣體噴嘴，該等離子體反應(yīng)器包括:(a)側(cè)部氣體氣室；(b)耦接于該側(cè)部氣體氣室的多數(shù)N個(gè)氣體入口 ；(C)從該氣室徑向向內(nèi)延伸的數(shù)個(gè)側(cè)部氣體出口 ； (d) N通道氣體流率控制器，該N通道氣體流率控制器具有分別耦接于該等N個(gè)氣體入口的N個(gè)輸出；及(e) M通道氣體流率控制器，該M通道氣體流率控制器具有M個(gè)輸出，該等M個(gè)輸出的個(gè)別一者耦接于該可調(diào)整的氣體噴嘴與該N通道氣體流率控制器的氣體輸入。
[0007]在一實(shí)施例中，該可調(diào)整的氣體噴嘴具有兩個(gè)氣體輸入，且N是四，且M是三。該反應(yīng)器可進(jìn)一步包括氣體供應(yīng)板，該氣體供應(yīng)板耦接于該三通道氣體流率控制器的氣體輸入。在一實(shí)施例中，處理控制器耦接于該M通道氣體流率控制器并且耦接于該N通道氣體流率控制器，且用戶界面耦接于該處理控制器。
[0008]在一實(shí)施例中，該側(cè)部氣體氣室包括多數(shù)組的氣體流動(dòng)通道，該等多數(shù)組的氣體流動(dòng)通道的每一者包括:(a)拱形氣體分配通道，該拱形氣體分配通道具有耦接于數(shù)個(gè)側(cè)部氣體出口的對應(yīng)的一對側(cè)部氣體出口的一對端部；以及(b)拱形氣體供應(yīng)通道，該拱形氣體供應(yīng)通道的一端部連接至該等多數(shù)N個(gè)氣體入口的對應(yīng)一者，且該拱形氣體供應(yīng)通道的一相對端部在該氣體分配通道的中點(diǎn)附近耦接于該氣體分配通道。
[0009]在一相關(guān)實(shí)施例中，該等多數(shù)組的氣體流動(dòng)通道在個(gè)別的氣體入口與個(gè)別的側(cè)部氣體出口之間為相等的路徑長度。
[0010]在一實(shí)施例中，該圓柱形側(cè)壁包括襯墊邊緣，該等離子體反應(yīng)器進(jìn)一步包括:(a)氣體傳送環(huán)，該氣體傳送環(huán)在該襯墊邊緣之上，該等多數(shù)組的氣體流動(dòng)通道形成于該氣體傳送環(huán)中；以及(b)頂部襯墊環(huán)，該頂部襯墊環(huán)在氣體傳送環(huán)之上，該等數(shù)個(gè)側(cè)部氣體出口延伸進(jìn)入該頂部襯墊環(huán)，該頂部襯墊環(huán)包括頂部襯墊環(huán)表面，該頂部襯墊環(huán)表面面向該腔室內(nèi)部。
[0011]在一相關(guān)實(shí)施例中，該等數(shù)個(gè)側(cè)部氣體出口的每一者包括:(a)側(cè)部氣體注入噴嘴，該側(cè)部氣體注入噴嘴徑向延伸于該頂部襯墊環(huán)內(nèi)朝向該腔室內(nèi)部，且該側(cè)部氣體注入噴嘴包括軸向延伸的氣體傳送插件接收孔；以及(b)氣體傳送插件，該氣體傳送插件從該氣體傳送環(huán)延伸進(jìn)入該軸向延伸的氣體傳送插件接收孔。
[0012]該等離子體反應(yīng)器可進(jìn)一步包括軸向內(nèi)部氣體流動(dòng)通路以及徑向內(nèi)部氣體流動(dòng)噴嘴通路，該軸向內(nèi)部氣體流動(dòng)通路在該氣體傳送插件中，且該徑向內(nèi)部氣體流動(dòng)噴嘴通路通過該軸向延伸的氣體傳送插件接收孔的側(cè)壁，該軸向內(nèi)部氣體流動(dòng)通路配接于該徑向內(nèi)部氣體流動(dòng)噴嘴通路。
[0013]在一實(shí)施例中，該頂部襯墊環(huán)包括在該頂部襯墊環(huán)表面中的數(shù)個(gè)噴嘴囊，該側(cè)部氣體注入噴嘴延伸進(jìn)入該等噴嘴囊的對應(yīng)一者。另外，該側(cè)部氣體注入噴嘴包括與該側(cè)部氣體注入噴嘴同中心的數(shù)個(gè)O型環(huán)噴嘴槽，該等離子體反應(yīng)器進(jìn)一步包括在該等數(shù)個(gè)O型環(huán)噴嘴槽中的第一組O型環(huán)，該等第一組O型環(huán)壓抵該等噴嘴囊的對應(yīng)一者的內(nèi)部側(cè)壁。
[0014]在一實(shí)施例中，該側(cè)部氣體注入噴嘴進(jìn)一步包括:(a)圓柱形外部噴嘴表面，其中該等O型環(huán)噴嘴槽界定了相對于該圓柱形外部噴嘴表面凹陷的噴嘴槽表面；以及(b)軸向排空狹孔，該軸向排空狹孔包括在該圓柱形外部噴嘴表面中的狹孔部，以及在該等噴嘴槽表面中的狹孔部，在該圓柱形外部噴嘴表面中的狹孔部開始于該噴嘴囊內(nèi)的該側(cè)部氣體注入噴嘴的一端部處。
[0015]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在該圓柱形外部噴嘴表面與該等噴嘴囊的對應(yīng)一者的該內(nèi)部側(cè)壁之間有縫隙，在該等噴嘴槽表面中的該等狹孔部提供該等第一組O型環(huán)周圍的排空路徑，在該圓柱形外部噴嘴表面中的該等狹孔部提供至該縫隙的排空路徑。
[0016]在一實(shí)施例中，該頂部襯墊環(huán)進(jìn)一步包括數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊，該等數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊面向該氣體傳送環(huán)，該氣體傳送插件的一部分延伸進(jìn)入該等氣體傳送插件囊的對應(yīng)一者。在相同的實(shí)施例中，該氣體傳送插件包括與該氣體傳送插件同中心的數(shù)個(gè)O型環(huán)插件槽，該等離子體反應(yīng)器進(jìn)一步包括在該等數(shù)個(gè)O型環(huán)插件槽中的第二組O型環(huán)，該等第二組O型環(huán)壓抵該等數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊的對應(yīng)一者的內(nèi)部側(cè)壁。
[0017]在一實(shí)施例中，該等數(shù)個(gè)氣體出口的每一者進(jìn)一步包括在該氣體傳送環(huán)中的軸向端口，該軸向端口延伸至該氣體傳送插件的該軸向內(nèi)部氣體流動(dòng)通路。
[0018]在一實(shí)施例中，該側(cè)部氣體注入噴嘴包括陶瓷材料，且該氣體傳送環(huán)與該氣體傳送插件包括鋼，且該頂部襯墊表面與該圓柱形側(cè)壁包括保護(hù)層，該保護(hù)層包括陽極電鍍材料或釔。
[0019]在一進(jìn)一步的態(tài)樣中，提供一種側(cè)部氣體注入套組，包括:頂部襯墊環(huán)，該頂部襯墊環(huán)包括數(shù)個(gè)噴嘴囊；數(shù)個(gè)側(cè)部氣體注入噴嘴，該等數(shù)個(gè)側(cè)部氣體注入噴嘴延伸進(jìn)入該等噴嘴囊，該等數(shù)個(gè)側(cè)部氣體注入噴嘴的每一者包括:(a)外部噴嘴表面與數(shù)個(gè)O型環(huán)噴嘴槽，該等數(shù)個(gè)O型環(huán)噴嘴槽在該外部噴嘴表面中并且與該側(cè)部氣體注入噴嘴同中心；以及(b)第一組O型環(huán)，該等第一組O型環(huán)在該等數(shù)個(gè)O型環(huán)噴嘴槽中，該等第一組O型環(huán)壓抵該等噴嘴囊的對應(yīng)一者的內(nèi)部側(cè)壁。
[0020]在一實(shí)施例中，該側(cè)部氣體注入噴嘴進(jìn)一步包括:(a)噴嘴槽表面，該等噴嘴槽表面相對于該外部噴嘴表面而凹陷，并且形成于該等O型環(huán)噴嘴槽中；以及(b)軸向排空狹孔，該軸向排空狹孔包括:在該圓柱形外部噴嘴表面中的狹孔部，以及在該噴嘴槽表面中的狹孔部，在該圓柱形外部噴嘴表面中的該等狹孔部開始于該噴嘴囊內(nèi)的該側(cè)部氣體注入噴嘴的一端部處。
[0021]在一相關(guān)實(shí)施例中，該側(cè)部氣體注入套組進(jìn)一步包括縫隙，該縫隙在該圓柱形外部噴嘴表面與該等噴嘴囊的對應(yīng)一者的內(nèi)部側(cè)壁之間，在該等噴嘴槽表面中的該等狹孔部提供該等第一組O型環(huán)周圍的排空路徑，在該圓柱形外部噴嘴表面中的該等狹孔部提供至該縫隙的排空路徑。
[0022]在一進(jìn)一步的相關(guān)實(shí)施例中，該側(cè)部氣體注入套組進(jìn)一步包括:(a)數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊，該等數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊在該頂部襯墊環(huán)中；(b)數(shù)個(gè)氣體傳送插件，該等數(shù)個(gè)氣體傳送插件延伸進(jìn)入該等數(shù)個(gè)氣體傳送插件囊；以及(C)該等氣體傳送插件的每一者包括與該氣體傳