用于衬底处理系统的硅或碳化硅气体喷射器的制作方法

本发明涉及衬底处理系统，更具体地涉及用于在衬底处理系统中向炉供应处理气体的气体喷射器。

背景技术：

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。目前所指名的发明人的工作，在该背景技术部分中描述的程度以及本说明书的可能在申请时不被另外认为是现有技术的部分，既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。

可以在一个或多个制造阶段期间使用炉中的衬底例如半导体晶片的批处理。可以在炉中执行热化学气相沉积(cvd)或另一工艺。将衬底加热到预定温度范围，并且使用气体喷射器将前体气体引入炉中。

气体喷射器通常由石英或碳化硅制成。在一些情况下，在沉积膜的热膨胀系数(cte)和用于制造气体喷射器的材料的cte之间可能没有足够的匹配。结果，在操作期间可能发生在气体喷射器的内表面上形成的膜的分层(delamination)。分层在炉中产生颗粒。颗粒可能落在衬底上并增加缺陷。为了防止这些缺陷，执行更频繁的预防性维护，这增加了成本。

技术实现要素：

一种气体喷射器包括由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成的管状杆节段。管状杆节段包括限定流体通道的主体和直接在其一端上加工的螺纹。转向节包括螺纹。管状杆节段的螺纹连接到转向节的螺纹。气体供应管连接到转向节。

在其它特征中，所述管状杆节段包括直接在其相对端上加工的螺纹。附加的管状杆节段连接到管状杆节段的相对端上的螺纹。转向节包括限定用于接收管状杆节段的腔的主体。所述转向节的螺纹位于所述腔的一端。

在其它特征中，转向节包括从所述转向节的一端朝向所述转向节的相对端延伸的第一槽和第二槽。管状杆节段完全由所述材料制成。

气体喷射器包括第一管状杆节段，所述第一管状杆节段包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第一管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第一管状杆节段的相对端上的阴螺纹。第二管状杆节段包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第二管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第二管状杆节段的相对端上的阴螺纹。第一管状杆节段和第二管状杆节段由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成。第二管状杆节段的一端螺纹连接到第一管状杆节段的一端。第一管状杆节段和第二管状杆节段的流体通道流体连通。

在其它特征中，第三管状杆节段包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第三管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第三管状杆节段的相对端上的阴螺纹。第三管状杆节段的一端可螺纹连接到第二管状杆节段的相对端。第三管状杆节段由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成。第三管状杆节段和第二管状杆节段的流体通道流体连通。

在其它特征中，转向节通过螺纹连接到第一管状杆节段和第二管状杆节段中的一个。气体供应管连接到转向节。气体供应管包括与第一管状杆节段和第二管状杆节段中的一个的流体通道流体连通的流体通道。转向节包括限定用于接收第一管状杆节段和第二管状杆节段中的一个的外径的腔的主体。

在其它特征中，转向节包括从转向节的一端朝向转向节的相对端延伸的第一和第二槽。第一管状杆节段和第二管状杆节段完全由所述材料制成。

一种气体喷射器包括：n个管状杆节段，其完全由选自硅和碳化硅的材料制成。n是大于1的整数。n个管状杆节段中的每一个包括限定流体通道的主体和直接在其相对端上加工的螺纹。n个管状杆节段通过螺纹连接在一起。转向节连接到n个管状杆节段。气体供应管连接到转向节。

在其它特征中，转向节包括连接到n个管状杆节段中的一个上的螺纹的螺纹。转向节包括限定用于接收n个管状杆节段中的一个的腔的主体。转向节的螺纹位于腔的一端。

在其它特征中，转向节包括从转向节的一端朝向转向节的相对端延伸的第一和第二槽。

根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其它适用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

具体而言，本发明的一些方面可以描述如下:

1.一种气体喷射器，包括：

由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成的管状杆节段，其中所述管状杆节段包括限定流体通道的主体和直接在其一端上加工的螺纹；

包括螺纹的转向节，其中所述管状杆节段的螺纹被连接到所述转向节的螺纹；和

连接到所述转向节的气体供应管。

2.根据条款1所述的气体喷射器，其中所述管状杆节段包括直接在其相对端上加工的螺纹。

3.根据条款2所述的气体喷射器，还包括连接到所述管状杆节段的相对端上的螺纹的附加的管状杆节段。

4.根据条款1所述的气体喷射器，其中所述转向节包括限定用于接收所述管状杆节段的腔的主体，其中所述转向节的螺纹位于所述腔的一端。

5.根据条款1所述的气体喷射器，其中所述转向节包括从所述转向节的一端朝向所述转向节的相对端延伸的第一槽和第二槽。

6.根据条款1所述的气体喷射器，其中所述管状杆节段完全由所述材料制成。

7.一种气体喷射器，包括：

第一管状杆节段，其包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第一管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第一管状杆节段的相对端上的阴螺纹；和

第二管状杆节段，其包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第二管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第二管状杆节段的相对端上的阴螺纹，

其中所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成，

其中所述第二管状杆节段的一端螺纹连接到所述第一管状杆节段的一端，其中所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段的流体通道流体连通。

8.根据条款7所述的气体喷射器，还包括：

第三管状杆节段，其包括：限定流体通道的主体；直接加工在所述第三管状杆节段的一端上的阳螺纹；以及直接加工在所述第三管状杆节段的相对端上的阴螺纹，

其中所述第三管状杆节段的一端螺纹连接到所述第二管状杆节段的相对端，

其中所述第三管状杆节段由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成，

其中所述第三管状杆节段和所述第二管状杆节段的流体通道流体连通。

9.根据条款7所述的气体喷射器，还包括可螺纹附接到所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段中的一个上的转向节。

10.根据条款9所述的气体喷射器，还包括连接到所述转向节的气体供应管，其中所述气体供应管包括与所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段中的一个的流体通道流体连通的流体通道。

11.根据条款10所述的气体喷射器，其中所述转向节包括主体，所述主体限定用于接收所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段中的一个的外径的腔。

12.根据条款11所述的气体喷射器，其中所述转向节包括从所述转向节的一端朝向所述转向节的相对端延伸的第一槽和第二槽。

13.根据条款7所述的气体喷射器，其中所述第一管状杆节段和所述第二管状杆节段完全由所述材料制成。

14.一种气体喷射器，包括：

n个管状杆节段，其完全由从硅和碳化硅构成的组中选择的材料制成，

其中n是大于1的整数，

其中所述n个管状杆节段中的每一个包括限定流体通道的主体和直接在

其相对端上加工的螺纹，

其中所述n个管状杆节段通过所述螺纹连接在一起；

连接到所述n个管状杆节段的转向节；和

连接到所述转向节的气体供应管。

15.根据条款14所述的气体喷射器，其中所述转向节包括连接到所述n个管状杆节段中的一个上的螺纹的螺纹。

16.根据条款15所述的气体喷射器，其中所述转向节包括限定用于接收所述n个管状杆节段中的一个的腔的主体，其中所述转向节的螺纹位于所述腔的一端。

17.根据条款14所述的气体喷射器，其中所述转向节包括从所述转向节的一端朝向所述转向节的相对端延伸的第一和第二槽。

附图说明

从详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：

图1是包括根据本公开的气体喷射器的炉的示例的侧截面图；

图2是根据本公开的气体喷射器的示例的侧视图；

图3和图4是在气体喷射器的管状杆节段的端部上加工的阳螺纹和阴螺纹的示例的侧横截面图；

图5和图6是根据本公开的气体喷射器的示例的透视图；

图7a和7b是根据本公开的连接器和转向节的示例的侧截面图和端部截面图；

图8是根据本公开的用于制造气体喷射器的螺纹管状杆节段的方法的流程图；和

图9是根据本公开的用于组装气体喷射器的方法的流程图。

在附图中，附图标记可以重新使用以标识类似和/或相同的元件。

具体实施方式

本公开涉及包括多个管状杆节段的气体喷射器。每个管状杆节段具有圆柱形主体和内部流体通道，以允许处理气体的输送。在一些示例中，管状杆节段可以完全由硅(si)或碳化硅(sic)制成，但是也可以使用其它材料。

两个或更多个管状杆节段使用机械螺纹连接在一起以提供可变长度。机械螺纹被直接加工到管状杆节段的端部中。螺纹消除了对诸如粘合剂接合之类的其它类型的附接的需要。一旦螺纹连接在一起，管状杆节段形成单一的、整体的气体喷射器管，其将处理气体输送到炉或其它衬底处理室。

现在参考图1，示出了布置在炉10中的气体喷射器的示例。虽然示出了特定类型的炉，但本文所述的气体喷射器也可以与其他类型的炉或其他衬底处理设备一起使用。炉10被示出为包括绝热外壳12。加热线圈14布置在绝热外壳12的内部。可以通过电源(未示出)向加热线圈14供应电力。

内部容器16可以布置在绝热外壳12和加热线圈14的内部。可以使用衬套18，衬套18装配在内部容器16内。衬底支撑件20位于基座22上。在处理期间，基座22和衬底支撑件20通常由衬套18围绕。衬底支撑件20可包括竖直布置的狭槽，用于在热处理期间保持多个衬底。衬底可以是半导体晶片。

气体喷射器24包括螺纹连接在一起的供应管25、转向节26和多个管状杆节段27-1、27-2、…和27-n(统称为管状杆节段27)(其中n是大于1的整数)。在一些示例中，供应管25由不锈钢制成，但也可以使用其他材料。气体喷射器24可以布置在衬底支撑件20和衬套18之间。气体喷射器24包括在其上端上的出口，用于在衬套18内喷射处理气体。

真空泵(未示出)可以用于通过内部容器16的底部排出处理气体。绝热外壳12、内部容器16和衬套18可以竖直地升高，以允许晶片被传送到衬底支撑件20和从衬底支撑件20传走，但在一些配置中，这些元件保持静止，而升降机(未示出)使基座22和衬底支撑件20升起和下降进出炉10。

现在参考图2，更详细地示出了气体喷射器24。管状杆节段27包括直接在其端部上加工的阳螺纹40和阴螺纹42。例如，管状杆节段27-1包括与位于相邻管状杆节段27-2上的阳螺纹40配合的阴螺纹42。其它管状杆节段以类似的方式连接以提供可变长度。转向节26包括在其上端的阴螺纹42，其与管状杆节段27-1上的阳螺纹40配合。供应管25可以被接合到、螺纹连接到或以其他方式附接到转向节26的下端。

现在参考图3，更详细地示出了管状杆节段27的示例。管状杆节段27包括主体39。阳螺纹40被加工在其外表面上。管状杆节段27具有限定流体通道54的外径44和内径46。管状杆节段27还包括到流体通道54的第一开口48，其可以用作流体入口或出口。阳螺纹40的径向外径可以相对于外径44向内间隔开，使得阳螺纹40被接收在相应的阴螺纹42的内部。

现在参考图4，更详细地示出了管状杆节段27的示例。管状杆节段27包括在其内表面上加工的阴螺纹42。管状杆节段27还包括到流体通道54的第二开口72，其可以用作流体入口或出口。

现在参考图5至7b，示出了与转向节26有关的附加细节。在图5，转向节26包括限定用于接收管状杆节段27-1的腔80的主体73。转向节26包括形成在其相对侧上的槽82和84，所述槽82和84从转向节26的上部延伸到与转向节26的底部间隔开的点。供应管25容纳在转向节26的底部。如图6所示，管状杆节段27-1插入腔80中，阳螺纹40由转向节26的阴螺纹42接纳。槽82和84为管状杆节段27-1提供物理支撑，以增加结构强度和柔性来减少否则可能在温度变化期间发生的损坏。

如图7a和7b所示，流体通道90被限定通过供应管25的中央。转向节26中的流体通道92将流体通道90流体地连接到管状杆节段27-1的流体通道54。转向节的内径94提供足够的间隙以接收管状构件27-1的外径。

现在参考图8，示出了用于制造气体喷射器的方法154的示例。在152，生长硅锭。在154，进行硅锭的芯钻以生成实心管状杆节段。在158处，在实心管状杆节段上执行线电极放电制造(edm)以获得期望的长度并平滑管状杆节段的端面，但也可以使用其它方法。在162，edm也用于在管状杆节段中产生流体通道，但也可以使用其它方法。

在164，在管状杆节段的端部上执行计算机数字控制(cnc)加工以生产阳螺纹和阴螺纹，但也可以使用其它方法。在一些示例中，可以使用金刚石尖钻。在cnc加工期间可以使用诸如水或油基润滑剂之类的润滑。调节速度和进给设置，以相对于执行cnc加工所需的时间优化管状杆节段可能发生的损坏。在其他示例中，使用如在共同转让的“ductilemodemachiningmethodsforhardandbrittlecomponentsofplasmaprocessingapparatus”的美国专利8893702中所述的延性模式加工在管状杆节段上加工螺纹，该专利在11月25日授权并在此通过引用将其全部并入。

在166，清洁管状杆节段。在168，在管状杆节段上执行表面化学处理。在170，在表面化学处理之后再次清洁管状杆节段。在174，执行附加的清洁步骤作为最终清洁操作。仅作为示例，可以使用氟化氢(hf)。

现在参考图9，示出了用于组装气体喷射器的方法200的示例。在204，提供n个管状杆节段、转向节和供应管，其中n是大于或等于1的整数。在212，n个杆螺纹连接在一起(当n大于1时)，然后被螺纹连接到转向节中。气体供应管连接到转向节。在一些示例中，气体供应管使用粘合剂连接，但也可以使用其他连接方法。在214，气体喷射器可以在使用之前密封并烘干。仅作为示例，膜可以沉积在气体喷射器的内部上以密封气体喷射器。在216，气体喷射器安装在炉中并在过程中使用。在一些示例中，气体喷射器在诸如沉积掺杂或未掺杂的多晶硅之类的热化学气相沉积(cvd)工艺期间使用，但也可以执行其他工艺。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当如此限制，因为在研究附图，说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施例在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其它实施例的特征中实现和/或与其组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的排列保持在本公开的范围内。