具有方位角与径向分布控制的多区域气体注入组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本揭示案是关于等离子体反应器中的处理气体分布，该等离子体反应器用于处理工件，例如半导体晶圆。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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，该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。
【发明内容】
[0006]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，该等离子体反应器包括:(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。
[0007]在一实施例中，该可调整的气体喷嘴具有两个气体输入，且N是四，且M是三。该反应器可进一步包括气体供应板，该气体供应板耦接于该三通道气体流率控制器的气体输入。在一实施例中，处理控制器耦接于该M通道气体流率控制器并且耦接于该N通道气体流率控制器，且用户界面耦接于该处理控制器。
[0008]在一实施例中，该侧部气体气室包括多数组的气体流动通道，该等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，该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，该拱形气体供应通道的一端部连接至该等多数N个气体入口的对应一者，且该拱形气体供应通道的一相对端部在该气体分配通道的中点附近耦接于该气体分配通道。
[0009]在一相关实施例中，该等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。
[0010]在一实施例中，该圆柱形侧壁包括衬垫边缘，该等离子体反应器进一步包括:(a)气体传送环，该气体传送环在该衬垫边缘之上，该等多数组的气体流动通道形成于该气体传送环中；以及(b)顶部衬垫环，该顶部衬垫环在气体传送环之上，该等数个侧部气体出口延伸进入该顶部衬垫环，该顶部衬垫环包括顶部衬垫环表面，该顶部衬垫环表面面向该腔室内部。
[0011]在一相关实施例中，该等数个侧部气体出口的每一者包括:(a)侧部气体注入喷嘴，该侧部气体注入喷嘴径向延伸于该顶部衬垫环内朝向该腔室内部，且该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，该气体传送插件从该气体传送环延伸进入该轴向延伸的气体传送插件接收孔。
[0012]该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，该轴向内部气体流动通路在该气体传送插件中，且该径向内部气体流动喷嘴通路通过该轴向延伸的气体传送插件接收孔的侧壁，该轴向内部气体流动通路配接于该径向内部气体流动喷嘴通路。
[0013]在一实施例中，该顶部衬垫环包括在该顶部衬垫环表面中的数个喷嘴囊，该侧部气体注入喷嘴延伸进入该等喷嘴囊的对应一者。另外，该侧部气体注入喷嘴包括与该侧部气体注入喷嘴同中心的数个O型环喷嘴槽，该等离子体反应器进一步包括在该等数个O型环喷嘴槽中的第一组O型环，该等第一组O型环压抵该等喷嘴囊的对应一者的内部侧壁。
[0014]在一实施例中，该侧部气体注入喷嘴进一步包括:(a)圆柱形外部喷嘴表面，其中该等O型环喷嘴槽界定了相对于该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，该轴向排空狭孔包括在该圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部，以及在该等喷嘴槽表面中的狭孔部，在该圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部开始于该喷嘴囊内的该侧部气体注入喷嘴的一端部处。
[0015]在进一步的实施例中，在该圆柱形外部喷嘴表面与该等喷嘴囊的对应一者的该内部侧壁之间有缝隙，在该等喷嘴槽表面中的该等狭孔部提供该等第一组O型环周围的排空路径，在该圆柱形外部喷嘴表面中的该等狭孔部提供至该缝隙的排空路径。
[0016]在一实施例中，该顶部衬垫环进一步包括数个气体传送插件囊，该等数个气体传送插件囊面向该气体传送环，该气体传送插件的一部分延伸进入该等气体传送插件囊的对应一者。在相同的实施例中，该气体传送插件包括与该气体传送插件同中心的数个O型环插件槽，该等离子体反应器进一步包括在该等数个O型环插件槽中的第二组O型环，该等第二组O型环压抵该等数个气体传送插件囊的对应一者的内部侧壁。
[0017]在一实施例中，该等数个气体出口的每一者进一步包括在该气体传送环中的轴向端口，该轴向端口延伸至该气体传送插件的该轴向内部气体流动通路。
[0018]在一实施例中，该侧部气体注入喷嘴包括陶瓷材料，且该气体传送环与该气体传送插件包括钢，且该顶部衬垫表面与该圆柱形侧壁包括保护层，该保护层包括阳极电镀材料或钇。
[0019]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，该顶部衬垫环包括数个喷嘴囊；数个侧部气体注入喷嘴，该等数个侧部气体注入喷嘴延伸进入该等喷嘴囊，该等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，该等数个O型环喷嘴槽在该外部喷嘴表面中并且与该侧部气体注入喷嘴同中心；以及(b)第一组O型环，该等第一组O型环在该等数个O型环喷嘴槽中，该等第一组O型环压抵该等喷嘴囊的对应一者的内部侧壁。
[0020]在一实施例中，该侧部气体注入喷嘴进一步包括:(a)喷嘴槽表面，该等喷嘴槽表面相对于该外部喷嘴表面而凹陷，并且形成于该等O型环喷嘴槽中；以及(b)轴向排空狭孔，该轴向排空狭孔包括:在该圆柱形外部喷嘴表面中的狭孔部，以及在该喷嘴槽表面中的狭孔部，在该圆柱形外部喷嘴表面中的该等狭孔部开始于该喷嘴囊内的该侧部气体注入喷嘴的一端部处。
[0021]在一相关实施例中，该侧部气体注入套组进一步包括缝隙，该缝隙在该圆柱形外部喷嘴表面与该等喷嘴囊的对应一者的内部侧壁之间，在该等喷嘴槽表面中的该等狭孔部提供该等第一组O型环周围的排空路径，在该圆柱形外部喷嘴表面中的该等狭孔部提供至该缝隙的排空路径。
[0022]在一进一步的相关实施例中，该侧部气体注入套组进一步包括:(a)数个气体传送插件囊，该等数个气体传送插件囊在该顶部衬垫环中；(b)数个气体传送插件，该等数个气体传送插件延伸进入该等数个气体传送插件囊；以及(C)该等气体传送插件的每一者包括与该气体传