[發明專利]具有方位角與徑向分布控制的多區域氣體注入組件

有效

• 申請號: 201480003019.X
• 申請日: 2014-02-03
• 公開（公告）號: CN104798446B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: Y·羅森佐恩;K·坦蒂翁;I·優素福;V·克尼亞齊克;B·基廷;S·巴納
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 黃嵩泉

技術領域

本揭示案是關于等離子體反應器中的處理氣體分布，所述等離子體反應器用于處理工件，例如半導體晶圓。

背景技術

等離子體反應器的腔室中的處理氣體分布的控制會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。一個問題是：控制處理氣體流動速率的徑向分布的系統通常無法控制處理氣體流動速率的方位角分布。當在此說明書中使用時，術語“方位角”是指圓柱形處理腔室中的圓周方向。另一個問題是：使用側壁附近的氣體注入器來控制氣體流動速率的方位角分布的系統會遇到沿著方位角方向的壓力下降的問題。

一個相關問題是：如何以此種方式將處理氣體饋送至氣體注入器的不同區域，以避免氣體分布的不對稱，而同時提供徑向與方位角氣體分布兩者的完全控制。

另一個問題是：如何提供可以解決所有上述問題的一種氣體分布系統，同時它的結構可以提供具有緊密配接的容忍度的快速拆裝與重新組裝，而不會損傷。

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，所述層通常是平的并且對于腔室內的氣體流動沒有特殊的影響。

發明內容

一種等離子體反應器具有腔室內部、工件支座與可調整的氣體噴嘴，所述等離子體反應器包括：(a)側部氣體氣室；(b)耦接于所述側部氣體氣室的多數N個氣體入口；(c)從所述氣室徑向向內延伸的數個側部氣體出口；(d)N通道氣體流率控制器，所述N通道氣體流率控制器具有分別耦接于所述N個氣體入口的N個輸出；及(e)M通道氣體流率控制器，所述M通道氣體流率控制器具有M個輸出，所述M個輸出的個別一者耦接于所述可調整的氣體噴嘴與所述N通道氣體流率控制器的氣體輸入。

在一實施例中，所述可調整的氣體噴嘴具有兩個氣體輸入，且N是四，且M是三。所述反應器可進一步包括氣體供應板，所述氣體供應板耦接于所述三通道氣體流率控制器的氣體輸入。在一實施例中，處理控制器耦接于所述M通道氣體流率控制器并且耦接于所述N通道氣體流率控制器，且用戶界面耦接于所述處理控制器。

在一實施例中，所述側部氣體氣室包括多數組的氣體流動通道，所述多數組的氣體流動通道的每一者包括：(a)拱形氣體分配通道，所述拱形氣體分配通道具有耦接于數個側部氣體出口的對應的一對側部氣體出口的一對端部；以及(b)拱形氣體供應通道，所述拱形氣體供應通道的一端部連接至所述多數N個氣體入口的對應一者，且所述拱形氣體供應通道的一相對端部在所述氣體分配通道的中點附近耦接于所述氣體分配通道。

在一相關實施例中，所述多數組的氣體流動通道在個別的氣體入口與個別的側部氣體出口之間為相等的路徑長度。

在一實施例中，所述圓柱形側壁包括襯墊邊緣，所述等離子體反應器進一步包括：(a)氣體傳送環，所述氣體傳送環在所述襯墊邊緣之上，所述多數組的氣體流動通道形成于所述氣體傳送環中；以及(b)頂部襯墊環，所述頂部襯墊環在氣體傳送環之上，所述數個側部氣體出口延伸進入所述頂部襯墊環，所述頂部襯墊環包括頂部襯墊環表面，所述頂部襯墊環表面面向所述腔室內部。

在一相關實施例中，所述數個側部氣體出口的每一者包括：(a)側部氣體注入噴嘴，所述側部氣體注入噴嘴徑向延伸于所述頂部襯墊環內朝向所述腔室內部，且所述側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，所述氣體傳送插件從所述氣體傳送環延伸進入所述軸向延伸的氣體傳送插件接收孔。

所述等離子體反應器可進一步包括軸向內部氣體流動通路以及徑向內部氣體流動噴嘴通路，所述軸向內部氣體流動通路在所述氣體傳送插件中，且所述徑向內部氣體流動噴嘴通路通過所述軸向延伸的氣體傳送插件接收孔的側壁，所述軸向內部氣體流動通路配接于所述徑向內部氣體流動噴嘴通路。

在一實施例中，所述頂部襯墊環包括在所述頂部襯墊環表面中的數個噴嘴囊，所述側部氣體注入噴嘴延伸進入所述噴嘴囊的對應一者。另外，所述側部氣體注入噴嘴包括與所述側部氣體注入噴嘴同中心的數個O型環噴嘴槽，所述等離子體反應器進一步包括在所述數個O型環噴嘴槽中的第一組O型環，所述第一組O型環壓抵所述噴嘴囊的對應一者的內部側壁。