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CN121311959A - 喷头入口馈送歧管 - Google Patents

喷头入口馈送歧管

Info

Publication number
CN121311959A
CN121311959A CN202480031835.5A CN202480031835A CN121311959A CN 121311959 A CN121311959 A CN 121311959A CN 202480031835 A CN202480031835 A CN 202480031835A CN 121311959 A CN121311959 A CN 121311959A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
central axis
annular plenum
proximal end
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202480031835.5A
Other languages
English (en)
Inventor
尼温·维克拉曼
伊尔凯尔·杜鲁坎
斯里尼瓦斯·拉奥·赫曼斯·拉奥·卡卢尔卡
班亚·翁森纳库姆
乌代·帕伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of CN121311959A publication Critical patent/CN121311959A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • HELECTRICITY
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Abstract

供应工艺气体的装置,其包括第一和第二气体通道、环形充气室、径向路径、第二气体入口和第三气体通道。第一气体通道具有在第一方向上隔开的第一近端和远端。第一近端限定第一气体入口。第一与第二气体通道流体连接。第二气体通道具有在第一方向上与第一远端隔开的第二近端及在第一方向上与第二近端隔开的第二远端。第二远端限定第一气体出口。环形充气室包围第一和第二气体通道。径向流径将环形充气室流体连接至第一和第二气体通道。第三气体通道从第二气体入口延伸并流体连接至环形充气室。

Description

喷头入口馈送歧管
通过引用并入
申请数据表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的申请数据表中所列出的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
现有技术
半导体制造通常涉及一个或更多个处理操作以例如在半导体晶圆(或衬底)上或其中沉积和/或蚀刻结构。例如,典型的处理操作可能涉及将衬底支撑于处理室中的基座上,并使一种或更多种工艺气体通过气体分配器流入处理室以带来期望效果,例如材料层沉积至衬底上。随着半导体制造规模扩大以满足消费者的需求,处理操作的可行性不仅取决于晶圆内均匀性,还取决于至少相对于一个或更多个半导体制造工具的处理室和/或站处或之间处理条件的晶圆间可重复性。然而,变化可能导致期望效果不同,例如相对于不同处理室/站的不均匀沉积和/或不同蚀刻轮廓。
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开内容的背景的目的。在此背景技术部分中描述的范围内的当前指定的发明人的工作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既不明确也不暗示地承认是针对本公开内容的现有技术。
发明内容
本说明书中所述主题的一个或更多实现方案的细节在附图和以下描述中提出。其他特征、方面、和优点将从描述、附图、和权利要求而变得显而易见。以下非限定实现方案被视为本公开内容的一部分;根据本公开内容的整体内容及附图其他实现方案也将显而易见。
一些方面提供至少能够均匀地(或基本上均匀地)混合并供应一种或更多种气体作为半导体处理操作或其阶段的一部分的装置。
额外方面将在下文的详细描述中阐述,且部分地根据本公开内容将是显而易见的,或可通过实行所公开的方面和/或所主张的主题来获知。
根据一些方面,配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置包括第一气体通道、第二气体通道、第一环形充气室、径向流径、第二气体入口及多个第三气体入口。第一气体通道具有在第一方向上相互隔开的第一近端和第一远端,第一近端限定第一气体入口。第二气体通道流体连接至第一气体通道。第二气体通道具有在第一方向上与第一远端隔开的第二近端及在第一方向上与第二近端隔开的第二远端。第二远端限定第一气体出口。第一环形充气室包围第一气体通道和第二气体通道。径向流径横跨第一环形充气室与第一气体通道及第二气体通道之间,并将第一环形充气室流体连接至第一气体通道和第二气体通道。第二气体入口在横向于第一方向的第二方向上与第一气体入口隔开。第三气体通道从第二气体入口延伸并流体连接至第一环形充气室的对应不同部分。
根据一些方面,第一气体通道和第三气体通道可被限定在第一本体内;第二气体通道可限定于邻接第一本体的第二本体内;第一环形充气室可至少由第一本体和第二本体的相对表面限定;且径向流径可至少由第一本体和第二本体的相对表面限定。
根据一些方面,第一本体可包括第一表面、第二表面、孔及第一凸出部。第二表面可在第一方向上与第一表面相对。该孔可位于第二表面并可与第一气体通道同轴对齐。该孔可沿着与第一方向相反的第三方向延伸并可终止于被布置于第一表面与第二表面之间的第三表面。第一凸出部可从第三表面沿第一方向延伸并可终止于第四表面。第四表面可具有被限定于其内的第一远端。第二本体可包括第五表面、凸出部和第七表面。凸出部可从第五表面沿第三方向延伸并可终止于第六表面。第六表面可具有被限定于其内的第二近端。第七表面可在第一方向上与第五表面相对。第七表面可具有被限定于其内的第二远端。第二本体可至少部分地支撑在孔内。第五表面可在第一方向上与第三表面隔开。第一环形充气室可至少由第三表面和第五表面限定。径向流径可至少由第四表面和第六表面限定。
根据一些方面,第二气体通道在垂直于第一方向的平面中的横截面积可随着距离第二近端的距离增加而增加。
根据一些方面,第二气体通道可具有截头圆锥形配置。
根据一些方面,第一气体通道可具有圆柱形配置。
根据一些方面,第四方向可横向于第一方向和第二方向,第一参考平面可由第一方向和第四方向限定并可包括第一气体通道的中心轴线,横向于第一参考平面的第二参考平面可包括第三气体通道的中心轴线。
根据一些方面,第三气体通道可具有相对于第一参考平面的对称配置。
根据一些方面,该装置可进一步包括多个第一立管,从第一环形充气室的对应不同部分沿着与第一方向相反的第三方向延伸。第一立管可将相应第三气体通道流体连接至第一环形充气室的对应不同部分。
根据一些方面,每一第一立管可具有第三方向上的延伸中心轴线;且每一第三气体通道可具有相对于与其流体连接的第一立管的该延伸中心轴线成角度的延伸中心轴线。
根据一些方面,该装置可进一步包括将相应第三气体通道流体连接至对应第一立管的多个第二立管。
根据一些方面,该装置可进一步包括在第一近端与第一远端之间流体连接至第一气体通道的第四气体通道。第四气体通道的延伸中心轴线可横向于第二方向延伸。
根据一些方面,该装置可进一步包括在第二气体入口与第一远端之间流体连接至第三气体通道的第五气体通道。第五气体通道的延伸中心轴线可在横向于第一方向和第二方向的第四方向延伸。
根据一些方面,该装置可进一步包括工艺气体阀歧管、第一垫圈、第二垫圈和第三垫圈。工艺气体阀歧管可流体连接至第一气体入口和第二气体入口。工艺气体阀歧管可配置成调节分别进入第一气体入口和第二气体入口的一种或更多种气体的流量。第一垫圈可包围并密封装置内的第一气体入口。第二垫圈可包围第二气体入口并密封装置内的第二气体入口。第三垫圈可包围装置内的第一气体入口与第二气体入口两者并在其周围形成密封。
根据一些方面,该装置可进一步包括被插置于工艺气体阀歧管与第一本体之间的第一热阻元件。
根据一些方面,该装置可进一步包括远端等离子体源阀、第四垫圈、第五垫圈和第六垫圈。远端等离子体源阀可流体连接至第四气体通道和第五气体通道。远端等离子体源阀可配置成调节分别进入第四气体通道和第五气体通道的对应近端的一种或更多种反应性物质的流量。第四垫圈可包围并密封装置内的第四气体通道的近端。第五垫圈可包围并密封装置内的第五气体通道的近端。第六垫圈可包围装置内的第四气体通道的近端与第五气体通道的近端两者并在其周围形成密封。
根据一些方面,该装置可进一步包括被插置于第一本体与远端等离子体源阀之间的至少一第二热阻元件。
根据一些方面,该装置可进一步包括第七垫圈和第八垫圈。气体分配器可具有流体连接至多个气体分配端口的至少一个气体分配充气室。该至少一个气体分配充气室可具有流体连接至第一气体出口的第三气体入口。第七垫圈可包围并密封装置内的第一气体出口和第三气体入口。第八垫圈可包围装置内的第七垫圈并在其周围形成密封。
根据一些方面,该装置可进一步包括被插置于气体分配器与第一本体和第二本体的每一者之间的第三热阻元件。
根据一些方面,该装置可进一步包括一个或更多个第六气体通道和第四气体入口。该一个或更多个第六气体通道可流体连接至第三垫圈与第一垫圈和第二垫圈两者之间的第一区域、第六垫圈与第四垫圈和第五垫圈两者之间的第二区域、以及第八垫圈与第七垫圈之间的第三区域。第四气体入口可流体连接至该一个或更多个第六气体通道。第四气体入口可配置成通过该一个或更多个第六气体通道将缓冲气体供应至第一区域、第二区域和第三区域。
根据一些方面,第一区域、第二区域与第三区域可相互流体连接。
根据一些方面,该装置可进一步包括第九垫圈,其包围并密封该装置内的第一环形充气室。第九垫圈可至少部分地被压在第一本体与第二本体之间。
根据一些方面,该一个或更多个第六气体通道可配置成使缓冲气体从第四气体入口流至由至少第九垫圈限定的第四区域、从第四区域流至第三区域、从第三区域流至第二区域、从第二区域流至第一区域、以及从第一区域流至装置的大气。
根据一些方面,第一远端可在第一方向和第二方向上与第一近端隔开。
根据一些方面,第一气体通道可限定平行于第一方向的第一中心轴线,且第二气体通道可限定与第一中心轴线共线的第二中心轴线。
根据一些方面,第二气体通道可限定平行于第一方向的第二中心轴线,且第二气体入口可设置成沿着第二中心轴线。
根据一些方面,可提供被配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置。该装置可具有第一气体通道,具有在第一中心轴线上相互隔开的第一近端和第一远端,第一近端限定第一气体入口;第一环形充气室,其包围第一气体通道;径向流径,其从第一环形充气室横跨至第一气体通道,并将第一环形充气室流体连接至第一气体通道;第二气体通道,其具有第二近端和沿第二中心轴线与第二近端隔开的第二远端,第二近端沿第二中心轴线与第一远端及径向流径隔开,第二远端限定第一气体出口;多个第四气体通道,其从第一环形充气室横跨至第二近端并流体连接第一环形充气室与第二近端,其中第四气体通道、第一环形充气室及径向流径流体插置于第一远端与第二近端之间;第二气体入口,其沿着横向于第二中心轴线的第三轴线与第一气体入口隔开;以及多个第三气体通道,其从第二气体入口延伸并流体连接至第一环形充气室的对应不同部分。
根据一些方面,第二气体通道可通过从第一远端横跨通过径向流径、通过第一环形充气室且通过第四气体通道中的至少一个第四气体通道的流径流体连接至第一气体通道。
根据一些方面,第二近端可沿第二中心轴线偏离第一环形充气室。
根据一些方面,第一环形充气室可不包围第二气体通道。
根据一些方面,径向流径可至少部分地由圆形底表面及沿第二轴线偏离圆形底表面的环形上表面限定。
根据一些方面,第四气体通道可流体插置于第二近端与第一环形充气室之间,且第一环形充气室可流体插置于径向流径与第四气体通道之间。
根据一些方面,每一第四气体通道可沿着定向成与第二中心轴线成锐角的对应第四中心轴线延伸。
根据一些方面,第一远端可终止于径向流径,且第二近端可终止于第四气体通道。
根据一些方面,该装置可具有任何上述方面的任何特征及限制。
根据一些方面,可提供被配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置。该装置可具有第一气体通道,其具有沿第一中心轴线相互隔开的第一近端和第一远端,第一近端限定第一气体入口;第二气体通道,其流体连接至第一气体通道,第二气体通道具有第二近端和沿第二中心轴线与第二近端隔开的第二远端,第二近端沿第二中心轴线与第一远端隔开,第二远端限定第一气体出口;第一环形充气室,其包围第一气体通道;径向流径,其横跨于第一环形充气室与第一气体通道之间并将第一环形充气室流体连接至第一气体通道;第二气体入口,其沿着横向于第二中心轴线的第三轴线与第一气体入口隔开;以及多个第三气体通道,其从第二气体入口延伸并流体连接至第一环形充气室的对应不同部分。
根据一些方面,第一中心轴线可与第二中心轴线共线。
根据一些方面,第二气体入口可沿第三轴线偏离馈送插入件的顶表面。
根据一些方面,第一环形充气室可包围第一气体通道和第二气体通道,且径向流径横跨在第一环形充气室与第一气体通道及第二气体通道之间,并将第一环形充气室流体连接至第一气体通道和第二气体通道。
根据一些方面,第一中心轴线可定向成相对于第二中心轴线成锐角。
根据一些方面,第二气体入口可沿着第二中心轴线设置。
根据一些方面,第一气体入口可沿着第三轴线与第二中心轴线隔开。
根据一些方面,该装置可进一步包括从第一环形充气室延伸至第二气体通道的第二近端的多个第四气体通道。
根据一些方面,第二气体通道可通过从第一远端横跨通过径向流径、通过第一环形充气室、且通过第四气体通道中的至少一个第四气体通道的流径流体连接至第一气体通道。
根据一些方面,第二近端可沿第二中心轴线偏离第一环形充气室。
根据一些方面,第一环形充气室可不包围第二气体通道。
根据一些方面,径向流径可至少部分地由圆形底表面及沿第二轴线偏离圆形底表面的环形上表面限定。
根据一些方面,径向流径、第一环形充气室和第四气体通道可流体插置于第一气体通道的第一远端与第二气体通道的第二近端之间。
根据一些方面,每一第四气体通道可沿着定向成与第二中心轴线成锐角的对应第四中心轴线延伸。
根据一些方面,该装置可具有以上提供的任何方面的任何特征及限制。
前述概要性描述及以下的详细描述是说明性和解释性的,且旨在对所主张的主题提供进一步的解释。
附图说明
本文所公开的多个方面在附图的图中以示例方式而非限制方式示出,其中相似的附图标记是指相似元件。
图1示意性地示出了根据一些方面的半导体处理系统。
图2示意性地示出了根据一些方面的图1的半导体处理系统的气体分配组件。
图3示意性地示出了根据一些方面的图2的气体分配组件的喷头剖视图。
图4示意性地示出了根据一些方面的图3的喷头的分配充气室正投影图。
图5示意性地示出了根据一些方面的时序图,其显示通过沉积制程在衬底上形成材料膜的基本操作序列。
图6示意性地示出了根据一些方面的图2的气体分配组件的馈送歧管组件分解透视图。
图7示意性地示出了根据一些方面的图2的气体分配组件的馈送歧管组件透视图。
图8、9、10和11示意性地示出了根据一些方面的图7的馈送歧管组件的多种正投影图。
图12示意性地示出了根据一些方面的图8的馈送歧管组件沿着剖面线12-12截取的剖视图。
图13和14示意性地示出了根据一些方面的图12中部分13的详细视图。
图15示意性地示出了根据一些方面的图7的馈送歧管组件的第一流径透视图。
图16示意性地示出了根据一些方面的图15的第一流径的正投影图。
图17示意性地示出了根据一些方面的图15的第一流径的另一正投影图。
图18示意性地示出了根据一些方面的图15的第一流径的又一正投影图。
图19示意性地示出了根据一些方面的图7的馈送歧管组件的第二流径透视图。
图20和21示意性地示出了根据一些方面的图19的第二流径的多种正投影图。
图22示意性地示出了根据一些方面的图7的馈送歧管组件的馈送壳体透视图。
图23、24、25和26示意性地示出了根据一些方面的图22的馈送壳体的多种正投影图。
图27示意性地示出了根据一些方面的图25的馈送壳体沿剖面线27-27截取的剖视图。
图28和29示意性地示出了根据一些方面的图7的喷头馈送歧管组件的馈送插入件的多种透视图。
图30和31示意性地示出了根据一些方面的图28的馈送插入件的多种正投影图。
图32示意性地示出了根据一些方面的图30的馈送插入件沿剖面线32-32截取的剖视图。
图33示意性地示出了根据一些方面的多站处理工具。
图34绘出了根据多种实施方案的馈送组件的剖视图。
图35示意性地示出了根据一些方面的图34的馈送歧管组件的第一流径的透视图。
图36示意性地示出了根据一些方面的图34的第一流径的正投影图。
图37示意性地示出了根据一些方面的图34的第一流径的另一正投影图。
图38示意性地示出了根据一些方面的图34的第一流径的又一正投影图。
图39示意性地示出了根据一些方面的图34中部分13B的详细视图。
图40示意性地示出了根据一些方面的图34中部分13B的详细视图。
图41示意性地示出了根据一些方面的另一馈送歧管组件的剖视图。
图42示意性地示出了根据一些方面的图41的馈送插入件的剖视图。
图43示意性地示出了根据一些方面的图41中部分43的详细视图。
具体实施方式
在以下描述中,阐述了许多具体细节以提供对多种方面的透彻理解。所公开的方面可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实行。在其他情况下,不再详细描述众所周知的工艺操作,以免不必要地混淆所公开的方面。尽管所公开的方面将结合具体实现方案加以描述,但应理解,其并非意图限制所公开的方面。
在本申请中,术语“半导体晶片”、“晶片”、“衬底”、“晶片衬底”及“部分制成的集成电路”可互换使用。本领域普通技术人员应理解,术语“部分制成的集成电路”可指集成电路制造的许多阶段中任一者期间的硅晶片。半导体装置产业中所使用的晶片或衬底通常具有200mm或300mm或450mm的直径。除了半导体晶片之外,可利用所公开的方面的其他工件包括多种制品,例如印刷电路板、磁记录介质、磁记录传感器、反射镜、光学元件、微机械装置及类似物。
背景
半导体晶圆经常在处理室内通过可包括将半导体晶圆暴露于工艺气体的操作进行处理。处理室可包括气体分配组件,其可包括将工艺气体输送至位于处理室内的半导体晶圆的喷头和喷头入口。在各种处理阶段期间用于处理衬底的工艺气体可包括例如载气、前体(气态和/或汽化液体)和/或清扫气体。气体分配组件可包括一个或更多个流径与充气室的组合,且可例如设计成在使工艺气体流至喷头以输送至衬底之前,混合工艺气体,例如,混合前体与载气、混合两种或更多种气体、混合一种或更多种气体与一种或更多种反应物物质、和/或类似物。
应理解,晶圆均匀性是处理高质量半导体晶圆的重要因素。晶圆处理期间的多项因素可能影响晶圆均匀性,包括晶圆上的气体分布均匀性、晶圆上的温度分布、晶圆上的压力不平衡、等离子体密度分布(如果使用等离子体)、颗粒存在等。已花费相当大的努力在设计气体分配系统喷头方面,其以更均匀的方式将来自一个或更多个入口的气体分配至整个衬底表面。尽管做出这些努力,常规入口及相关混合结构仍使将在此类结构内混合的各种反应物呈现非所期望的、不均匀的方位角分布。此外,常规入口和相关混合结构也可能遭受大气污染物渗透(例如湿气、非所期望的气体等)进入其流径,其也可能不利地影响制造良率和设备性能。此类问题可能因气体分配组件中或连接至气体分配组件的邻接部件间热梯度的存在及伴随的热传递而进一步加剧。
根据多个方面,提供馈送歧管组件,以在一种或更多种气体、前体、反应物物质和/或类似物引入气体分配组件的喷头充气室之前均匀地混合它们,并用于有效地清扫其内部流径。在一些情况下,馈送歧管组件可包括具有第一入口的第一(例如,中心)通道,气体可通过第一入口流入喷头中。第一通道可具有第一大致圆柱形流径部分和第二大致截头圆锥形流径部分。第一通道可通过在第一通道的第一流径部分与第二流径部分之间延伸的一个或更多个径向路径流体接合至包围第一通道的环形充气室。环形充气室也可流体连接至多个第二通道,其可从偏离第一入口的共同第二入口分支。第二通道中的每一者可具有平行于(或基本上平行)于第一通道延伸的第一部分、从第二入口分支并横向于第一通道延伸的第二部分、以及流体连接第一部分与第二部分的第三部分。第三通道可在沿着第一流径部分比第一入口更远的位置处并偏离径向路径与第一通道及环形充气室相交的位置流体连接至第一通道。以类似方式,第四通道可在沿着第二通道比第二入口更远的对应位置处并偏离第二通道的第一部分与环形充气室相交的相应位置流体连接至第二通道中的每一者。在一些实施方式中,馈送歧管组件还可配置成防止或至少减少大气污染物(例如湿气、非所期望的气体等)渗透至馈送歧管组件与一个或更多个对接部件的流径中及其间的流径中的可能性。在一些方面,馈送歧管组件的一个或更多个特征和/或部件可配置成增加热均匀性,例如通过减少接触界面和/或通过在馈送歧管组件与邻接部件之间使用热阻元件,例如在馈送歧管组件与工艺气体阀歧管、远端等离子体源阀和喷头中的至少一者之间使用。
此类馈送歧管组件可适于用于执行任何各种类型的半导体晶圆或衬底处理操作的任何半导体工具,例如,原子层沉积(ALD)及原子层蚀刻(ALE),以及其等离子体增强形式。ALD非常适合沉积保形膜的成膜技术,因为单一循环的ALD能够在衬底上沉积单一但均匀的薄层材料。为此,可使用多个ALD循环来建立所期望厚度的膜。鉴于每一层都是薄的且保形的,所得膜基本上符合下伏设备结构的形状。ALE为ALD的相反。换言之,ALE用于选择性且精准地去除半导体晶圆上或半导体晶圆中一个或更多个目标材料的蚀刻技术,因为单一循环的ALE可仅去除单层材料。
返回参考ALD,用于在处理室内衬底上形成多个膜层的ALD工艺可开始于将前体提供至衬底上使得前体被吸附以在衬底上形成层的第一操作,随后从至少部分包围衬底的工艺容积去除过量前体和/或反应物副产物的第二操作。此后,在第三操作中,吸附的前体与反应物反应以在衬底上形成膜层。随后,在第四操作中,将脱附的膜前体和/或反应副产物从至少部分包围膜层的工艺容积中去除。
衬底处理操作中所使用的工艺气体可利用气体分配组件分配于工艺容积中,该气体分配组件具有流体连接至半导体工具的气体分配器(例如喷头)的馈送歧管组件。结合此类气体分配组件的示例系统将在ALD工艺背景下结合图1更详细地描述。气体分配组件的各个部件(例如喷头及馈送歧管组件的方面)将结合图2-32更详细地描述。
用于半导体处理的系统
图1示意性地示出了根据一些方面的半导体处理系统。
参考图1,示出了示例性衬底处理系统(或系统)100。尽管将在原子层沉积(ALD)和/或等离子体增强ALD(PEALD)背景下描述多种实现方案,但方面不限于此。例如,衬底处理系统100可在化学气相沉积(CVD)、PECVD、化学气相蚀刻(CVE)、PECVE、原子层蚀刻(ALE)、PEALE和/或类似者的背景下使用。如图所示,衬底处理系统100包括处理室101,其包围系统100的多个其他部件并可包含射频(RF)等离子体(如果使用的话)。系统100可包括上电极103和衬底支撑件105,例如静电卡盘(ESC)、基座或任何其他适合的衬底支撑件。在操作期间,衬底107可被支撑或以其他方式布置于衬底支撑件105上。
根据一些方面,上电极103可包括或限定气体分配组件的一部分,例如流体连接至馈送歧管组件109的喷头,其将一种或更多种气体引入并分配在限定于喷头与衬底107之间的至少工艺容积111中。在下文中,将假设上电极103为气体分配组件的喷头,因此喷头与上电极可称为喷头103。馈送歧管组件109可限定连接至喷头103的杆部。在一些情况下,杆部可具有连接至处理室101顶表面的第一端和连接至喷头103的第二端,但实现方案不限于此。例如,喷头103可形成处理室101的顶板,因此杆部可布置于处理室101的内部空腔113的外部。在一些实现方案中,喷头103可具有大致圆柱形配置,其从馈送歧管组件109的杆部的第二端径向朝外延伸。面向衬底107的喷头103表面或面板可包括多个气体分配孔,一种或更多种气体,例如工艺气体、清扫气体等可流过其中。可替代地,喷头103可包括传导板且各种气体可以另一方式引入工艺容积111中。气体分配组件的多个方面将结合图2-32更详细地描述。
衬底支撑件105可包括用作下电极的导电底板。导电底板可支撑加热板,其可对应于陶瓷多区加热板,但方面不限于此。热阻层可布置于加热板与衬底支撑件105的衬底支撑表面之间。此外,衬底支撑件105可包括一个或更多个冷却剂通道,其被配置成使冷却剂流过衬底支撑件105。
在一些方面,系统100可包括RF产生系统115,其被配置成产生RF电压并将其输出至喷头103的上电极与衬底支撑件105的下电极中的一者。上电极与下电极中的另一者可为直流(DC)接地、交流(AC)接地或电浮动。RF产生系统115可包括RF产生器117,其被配置成产生可通过匹配和分配网络119馈送至上电极或下电极的RF功率。RF功率可用于在工艺容积111中产生等离子体。在其他示例中,可感应地或远端地产生等离子体。例如,等离子体可通过远端等离子体源远端地产生并通过流体连接至馈送歧管组件109的远端等离子体源(RPS)阀引入工艺容积111。
一个或更多个气体输送系统,例如气体输送系统121_1、121_2、…和121_M(其中M为大于零的正整数),可包括一个或更多个气体源,例如气体输送系统121_1的气体源123_1、123_2、…及123_N(其中N为大于零的正整数)。为了方便,该一个或更多个气体输送系统与该一个或更多个气体源将分别统称或单独称为气体输送系统121和气体源123。气体源123通过相应阀125_1、125_2、…和125_N(以下统称或单独称为阀125)及对应质量流量控制器127_1、127_2、…和127_N(以下统称或单独称为质量流量控制器127)连接至歧管129。歧管129的输出流体连接至气体分离系统131,其流体连接至馈送歧管组件109。尽管气体输送系统121_1被显示为具有特定配置,但可使用任何合适的气体输送系统来输送气体。在一些情况下,一个或更多个额外气体输送系统121_2、…121_M可与气体分离系统131流体连通。清洁气体源133(例如RPS气体源)也可流体连接至气体分离系统131。在一些情况下,气体分离系统131可包括一个或更多个阀,例如配置成调节来自气体源123的一个或更多个工艺气体流量的工艺气体阀歧管(PVM)及配置成调节从清洁气体源123至馈送歧管组件109的一个或更多个反应性物质流量的RPS阀。在一些实现方案中,气体分离系统131的各个阀可被限定为流体连接至馈送歧管组件109的一个或更多个入口的部件,将如下结合至少伴随图2的描述变得更加显而易见。
系统100可进一步包含温度控制器135,其可通信地连接至布置成与处理室101、喷头103、衬底支撑件105及馈送歧管组件109中的一者或更多者相关的多个热控制元件。以此方式,温度控制器135可被配置成控制该多个热控制元件,以控制处理室101、喷头103、衬底支撑件105、馈送歧管组件109与衬底107中的至少一者的温度。在一些情况下,热控制元件可限定一个或更多个电阻加热组件,其至少一者可被纳入作为形成馈送歧管组件109一部分的加热套的一部分。温度控制器135可与流体输送系统137通信,流体输送系统137可配置成控制冷却剂往处理室101的一个或更多个部件的流动,例如往喷头103与衬底支撑件105中的至少一者的流动。例如,流体输送系统137可包括冷却剂泵和贮存器,其被配置成调节冷却剂通过衬底支撑件105的通道的流动,但方面不限于此。在一些实现方案中,温度控制器135可被配置成操作流体输送系统137以选择性地使冷却剂流至喷头103与衬底支撑件105中的至少一者。
系统控制器139可配置成通过执行限定至少一个工艺配方的一个或更多个指令的一个或更多个序列来操作系统100。这样,系统控制器139可设定用于限定至少一个工艺配方的各种操作输入,例如功率水平、接地设定、时序参数、工艺气体、清扫气体、清洁气体、流速、晶圆(或衬底)107距喷头103的距离、处理室101、喷头103、衬底支撑件105、馈送歧管组件109和衬底107中的至少一者的温度、往返传送速度(shuttle speeds)、喷头103、衬底支撑件105与衬底107的至少一者的机械作动、压力水平等。系统控制器139可包括例如专用集成电路(ASIC)、可程序化逻辑设备(例如,场可程序化门阵列(FPGA))和/或类似者以控制系统100的各种部件。
根据多个方面,气体(例如,清洁气体、工艺气体、清扫气体等)通过流体耦合至例如真空泵141的排出端口或出口离开处理室101。真空泵141可为一阶或两阶机械干式泵和/或涡轮分子泵。以此方式,可将气体抽出处理室101以维持其中的适当低压。为此,可通过系统控制器139控制死循环流量限制设备143,例如节流阀或钟摆阀,以进一步确保处理室101中的适当低压。还应注意,机器人145可用于输送衬底(如衬底107)至衬底支撑件105上以及从衬底支撑件105移除衬底。例如,机器人145可在衬底支撑件105与装载室147之间转移衬底107。
气体分配组件
图2示意性地示出了根据一些方面的图1半导体处理系统的气体分配组件。图3示意性地示出了根据一些方面的图2气体分配组件的喷头剖视图。图4示意性地示出了根据一些方面的图3喷头的分配充气室正投影图。
气体分配组件200可用于任何适合的半导体工艺操作中,例如ALD工艺,其可与系统100结合执行。在一些方面,气体分配组件200可包括气体分配喷头(或喷头)201、馈送歧管组件203、工艺气体阀歧管(PVM)205及远端等离子体源(RPS)阀207。喷头201和馈送歧管组件203可分别对应于结合图1所述的喷头103和馈送歧管组件109。如此,喷头201可互换地称为喷头103或201,而馈送歧管组件203可互换地称为馈送歧管组件109或203。
在一些实现方案中,馈送歧管组件203可通过背板209流体连接至喷头201。例如,馈送歧管组件203的配合(或连接)凸缘211可以允许馈送歧管组件203的一个或更多个流径(或通道)流体连接至喷头201的至少一个分配充气室(例如,分配充气室215和217)的方式耦合至背板209的配合表面213。为此,馈送歧管组件203可利用各种流径、歧管、充气室、阀和/或类似者(其可流体连接至馈送歧管组件203和/或限定于馈送歧管组件203中)将气体(例如清洁气体、工艺气体、清扫气体等)分配至喷头201。在一些情况下,在将工艺气体引入馈送歧管组件203并流入喷头201的至少一个分配充气室(例如,分配充气室215)之前,一个或更多个前体可至少利用例如PVM205而与一种或更多种载气至少部分混合。为了防止或减少大气污染物(例如湿气、非所期望的气体等)渗透至馈送歧管组件203的流径中及其间的流径中,缓冲(或密封)气体可通过缓冲气体入口219流入馈送歧管组件203中。将如下文变得更加显而易见,缓冲气体(例如,氩、二氧化碳、氮、富氮空气和/或类似者)可在馈送歧管组件203的各个机械垫圈周围和/或之间流动,以清除存在于各个界面密封位置处的任何潜在大气。注意,在一些情况下,缓冲气体可与用于清扫气体分配组件200和处理室101的各个部件的清扫气体相同。
根据一些实现方案,可将远端等离子体源(例如,清洁气体源133)产生的离解清洁气体的反应性物质引入馈送歧管组件203的一个或更多个流径中。可使用反应性物质以例如启动半导体工艺操作,例如沉积工艺。RPS所产生的反应性物质引入馈送歧管组件203的一个或更多个流径可通过RPS阀207控制,如前所述,RPS阀207可形成气体分离系统131的一部分。还预期反应性物质可用于衬底处理的一个或更多个阶段之前、期间和/或之后的清洁操作。
在使用气体分配组件200的一些衬底处理操作中,衬底(例如,衬底107)可交替地暴露于第一工艺气体与第二工艺气体。第一工艺气体与第二工艺气体如果相互暴露则可能发生反应。这样,可执行从喷头201、馈送歧管组件203和/或与其相关的处理室(例如,处理室101)有效清除工艺气体,以防止或减少非所期望的反应的可能性。为了执行清扫,可使惰性气体流过馈送歧管组件203、喷头201及处理室(例如,处理室101)以将残余工艺气体推出相应容积。在此背景下,馈送歧管组件203可配置成输送多个不同工艺气体以及清扫气体和/或清洁气体,具体取决于衬底处理操作的阶段(或步骤)。
图5示出了此类衬底处理操作的示例,其示意性地描绘了根据一些方面的时序图,显示通过沉积工艺在衬底上形成材料膜的基本操作序列。如图5所示,示出ALD操作的四个沉积循环的工艺步骤,每一循环包括前体输送、RF功率输送、清扫及反应物气体输送的工艺步骤。图5中的工艺步骤通过其对应线来显示,并以布尔值(Boolean value)表示开或关。如果其对应线处于“开”位置,则工艺步骤为“开”(图5中示为高状态);如果对应线处于“关”位置,则工艺步骤为“关”(图5中示为低状态)。在所有四个沉积循环期间,处理室可被加压。一个沉积循环在图5中以虚线501突显或以其他方式划出,因此将被称为循环501。在循环501中,沉积循环的第一阶段可为投配阶段。在投配阶段期间,可将第一工艺气体(例如包含前体的工艺气体)输送至处理室,但可关闭RF功率且可不输送反应物气体。在投配阶段期间,衬底(例如,衬底107)可吸附至少一些第一工艺气体并在衬底上形成吸附层。
在投配阶段之后,可执行清扫阶段。在清扫阶段期间,第一工艺气体的输送可停止且清扫气体可流过喷头201、馈送歧管组件203及相关处理室(例如,处理室101)。注意,在清扫阶段期间,RF功率可能仍保持关闭。清扫阶段可从至少部分地包围衬底的容积(例如,工艺容积111)中去除至少一些未吸收的膜前体和/或反应物副产物,以及清扫喷头201、馈送歧管组件203、以及处理室中任何残留的第一工艺气体。在一些情况下,在投配阶段期间,清扫气体也可作为或用作第一工艺气体中反应物的载气,并可在清扫阶段期间简单关闭反应物供应而仅允许载气流动,但方面不限于此。
在清扫阶段之后,沉积循环可进入转化阶段。在转化阶段期间,第二工艺气体(例如,含有一种或更多种其他反应物气体的工艺气体)可通过馈送歧管组件203和喷头201引入处理室,且可开启RF功率以在输送第二工艺气体时产生等离子体。在一些情况下,来自远端等离子体源的反应性物质可在引入喷头201之前经由馈送歧管组件203与第二工艺气体混合。在转化阶段期间,所吸附的第一工艺气体可与第二工艺气体反应以在衬底上形成膜层。
在转化阶段结束后,沉积循环可进入RF后清扫阶段。RF后清扫阶段可在与吸附的前体反应之后从至少部分地围绕衬底的容积(例如,工艺容积111)去除脱附的工艺气体和/或反应副产物。可以类似先前清扫阶段的方式,利用清扫气体(类似或不同于先前清扫阶段期间使用的清扫气体)以清扫馈送歧管组件203、喷头201及处理室中残余的工艺气体和/或等离子体所产生的反应性物质。
鉴于工艺气体在混合时可能反应形成非所期望的副产物,理想的ALD工艺将具有工艺气体对衬底的明确间歇性输送(on-and-off delivery),类似图5所示,以助于衬底对工艺气体的一致吸附,以及投配与转化阶段之间的有效清扫。另外,工艺气体的输送以及工艺气体的清扫将尽可能快速地进行,以将衬底处理产量最大化。此外,一种或更多种气体和/或一种或更多种反应性物质与一种或更多种气体的混合(例如,工艺气体、清扫气体、清洁气体等)在引入喷头201之前将是均匀的,以防止或至少减少混合物的组成成分在喷头201的至少一分配充气室(例如,分配充气室215和217)中分布不均匀的可能性。这转而可促进混合物的组成成分在衬底(例如,衬底107)上方和/或之上均匀散布,因而促进衬底上膜的均匀沉积厚度。
还应理解,防止或至少减少大气污染物(例如湿气、非所期望的气体等)渗透通过邻接流体部件之间的界面密封位置处的机械垫圈(例如O形环)的可能性可防止各种制造缺陷、非所期望的工艺气体反应、工艺气体稀释、流径腐蚀、颗粒产生和/或类似作用。此外,改善气体分配组件200的部件之间的热隔离和/或均匀性也可防止或至少减少馈送歧管组件203与喷头201的至少一者中非所期望的反应、凝结形成、颗粒产生、和/或类似作用的可能性,以及防止或减少与形成在衬底上或衬底中的结构相关的伴随制造缺陷。为此,通过减少例如馈送歧管组件203与邻接部件(例如喷头201、PVM205和RPS阀207)之间的热接触,可改善热性能及对各种部件温度的主动控制。这也可通过使用布置于毗邻或以其他方式邻接的部件之间的一个或更多个热阻元件(或绝缘体)来达成和/或改进。
返回参考图2-4,喷头201可包含面板301、支撑环303、歧管305和背板307。在一些情况下,背板307、歧管305与面板301可通过一个或更多个紧固件(例如紧固件309)连接在一起。尽管未示出,但歧管305、支撑环303与面板301可类似地通过一个或更多个其他或额外紧固件连接在一起。
根据各个方面,歧管305和面板301可包括分配充气室215的相应部分,其可具有一个或更多个辐状配置。例如,在一些情况下,分配充气室215可包括中心杆部215_1、分配中枢部(hub)311及形成在歧管305中的多个第一辐状通道215_2。中心杆部215_1可包括流体连接至馈送歧管组件203的气体出口的远端及具有分配中枢部311的远端。分配中枢部311可配置成将气体流从馈送歧管组件203分流至第一辐状通道215_2,第一辐状通道215_2可从分配中枢部311径向延伸。对应第一辐状通道215_2的远端部分可包括流体连接至形成于面板301中的相应立管215_3的对应出口。立管215_3的远端可转而供给面板301中的相应多个第二辐状通道215_4,第二辐状通道215_4流体连接到例如分配充气室217的对应部分。面板301的输出表面221可包括形成于其中的多个气体分配端口223,其与分配充气室217流体连通,并配置成将气体分配至工艺容积111中。
根据一个或更多个方面,馈送歧管组件203可配置成在引入喷头201的中心杆部215_1之前均匀地混合一种或更多种气体、一种或更多种前体、和/或一种或更多种反应性物质中的至少两者,以防止或至少减少分配充气室215和217中混合物的组成成分分布不均匀的可能性。气体流的组成成分在引入中心杆部215_1之前未充分混合可能导致分配充气室215及217中一种或更多种组成成分呈不均匀方位角分布。该不均匀性可能进一步转变成该一种或更多种组成成分在衬底107上方和上面(over and on)的不均匀散布,使得例如导致一种气体物质在多个区域的一者中占主要部分,并导致第二气体物质在另一区域中占主要部分。这样,馈送歧管组件203的各个方面可配置成单独地和/或共同地解决一个或更多个上述问题,在下文将变得更加显而易见。
馈送歧管组件
如前所述,衬底处理操作中所使用的工艺气体可通过气体分配组件分配于处理室内。在一些方面,气体分配组件可包括流体连接至喷头的馈送歧管组件,喷头被配置成将从馈送歧管组件接收的气体分配至处理室中。一些示例馈送歧管组件以及其一个或更多个相关部件现将结合图6-43更详细地描述。
图6示意性地示出了根据一些方面的图2气体分配组件的馈送歧管组件分解透视图。图7示意性地示出了根据一些方面的图2气体分配组件的馈送歧管组件透视图。图8、9、10和11示意性地示出了根据一些方面的图7馈送歧管组件的多种正投影图。图12示意性地示出了根据一些方面的图8馈送歧管组件沿剖面线12-12截取的剖视图。图13和14示意性地示出了根据一些方面的图12中部分13的详细视图。图15示意性地示出了根据一些方面的图7馈送歧管组件的第一流径透视图。图16、17、18示意性地示出了根据一些方面的图15第一流径的多种正投影图。图19示意性地示出了根据一些方面的图7馈送歧管组件的第二流径透视图。图20和21示意性地示出了根据一些方面的图19第二流径的多种正投影图。图22示意性地示出了根据一些方面的图7馈送歧管组件的馈送壳体透视图。图23、24、25和26示意性地示出了根据一些方面的图22馈送壳体的多种正投影图。图27示意性地示出了根据一些方面的图25馈送壳体沿剖面线27-27截取的剖视图。图28和29示意性地示出了根据一些方面的图7喷头馈送歧管组件的馈送插入件的多种透视图。图30和31示意性地示出了根据一些方面的图28馈送插入件的多种正投影图。图32示意性地示出了根据一些方面的图30馈送插入件沿剖面线32-32截取的剖视图。
参考图6-14、15-18和19-21,馈送歧管组件203可包括馈送壳体601、馈送插入件603、加热套605、第一热阻元件607及第二热阻元件609。根据多个方面,至少馈送壳体601与馈送插入件603的配置及并置可包括或可配置成形成多个第一流径1500及与喷头201、PVM205和RPS阀207相关联的多个第二流径1900。第一流径1500可用于使一种或更多种气体(例如工艺气体、清扫气体、清洁气体等)在引入喷头201之前流动并均匀地混合。第二流径1900可使一种或更多种缓冲(或清扫)气体在馈送歧管组件203内以及在馈送歧管组件203与对其流体连接的各个部件(例如喷头201、PVM205和RPS阀207)之间流动,以防止或至少减少大气污染物(例如,湿气、非所期望气体等)渗透至第一流径1500中的至少一者中的可能性。为此,加热套605可包括例如至少一电阻加热组件及开口605_1,馈送壳体601和馈送插入件603可支撑在开口605_1中。以此方式,加热套605可与例如温度控制器135结合使用,以在至少一个处理操作之前、期间和/或之后调节至少馈送歧管组件203的温度。
第一流径1500可包括第一气体入口1501、第一气体通道1503及1505、第二气体入口1507、第二气体通道1509、第一环形充气室1511、第一立管路径1513及1515、第二立管路径1517及1519、径向路径1601、第三气体入口1521、第三气体通道1523及1525、第四气体入口1527、第四气体通道1529、第五气体通道1531及第一气体出口1533。
第二流径1900可包括第五气体入口1901、第六气体通道1903及1905、第一连接通道1907、第二环形充气室1909、1911及1913、第二连接通道1915、第三环形充气室1917、第三连接通道3101(见图31)、第四环形充气室1919、第四连接通道3103(见图31)、第五连接通道1921、第七气体通道1923及1925、第五环形充气室1927、第八气体通道1929及1931、第七连接通道1933、第六环形充气室1935及第二气体出口1937。
第二气体通道1509可形成于具有大致圆柱形(或管状)配置的馈送壳体601中,并因此可在第二气体入口1507与径向路径1601之间沿着轴线1603在第一方向上延伸。这样,第二气体通道1509可具有第二气体入口1507所限定的近端及在第一方向上与第二气体入口1507以距离1703隔开的远端1701。如本文所使用的,术语“近”和“远”分别是指更接近及更远离特定参考点(例如气流源)的方向。在此意义上,取决于所选的特定参考点,被称为“近”的组件可相反地被称为“远”,而不脱离本发明的教导。在一些实例中,轴线1603不仅可形成第二气体通道1509的中心轴线,还可形成馈送壳体601的中心轴线。为此,轴线1603和轴线1605所限定的第一参考平面可延伸穿过第二气体通道1509的中心部分。第二气体入口1507可(在一些情况下)形成于馈送壳体601的上表面2201中,且可被第一凸台2205中的第一凹部2203包围,第一凸台2205可在与第一方向相反的第二方向上从馈送壳体601的上表面2201凸出。第一凹部2203可配置成将垫圈(例如O形环)或任何其他合适的机械密封件支撑于其内。垫圈可配置成不仅在馈送壳体601与PVM205之间形成密封,当PVM205通过例如一个或更多个紧固件(例如螺栓、销、铆钉、螺丝等)连接至馈送歧管组件203时,其也可在第二气体入口1507周围形成密封。该一个或更多个紧固件可分别与形成于对应第二凸台2209中的开口2207接合,第二凸台2209也可在例如第二方向上从馈送壳体601的上表面2201延伸。一个或更多个额外紧固件可分别与形成于第一凸台2205的对应部分中的开口2210接合。
在一些实现方案中,第一凸台2205与第二凸台2209之间的区域可配置成将第一热阻元件607支撑于其内,以不仅使馈送歧管组件203至少部分地与PVM205热绝缘,且还减少气体分配组件200的组装状态下它们之间的接触面积。以此方式,当第一热阻元件607作为馈送歧管组件203的一部分时,第一热阻元件607的第一(例如,上)表面607_1可抵靠PVM205,且第一热阻元件607的第二(例如,下)表面607_2可抵靠馈送壳体601的上表面2201。为此,第一热阻元件607可包括被配置成将第一凸台2205的至少一部分容纳其中的第一开口607_3及被配置成分别将对应第二凸台2209的至少一部分容纳其中的第二开口607_4。
类似于第二气体通道1509,第一气体通道1503及1505可形成于具有大致管状、圆柱形配置的馈送壳体601中,但可沿着相应轴线1705和1707延伸,所述轴线可在馈送壳体601的中心部会聚或相交。以此方式,第一气体通道1503和1505可各自共同从第一气体入口1501延伸,第一气体入口1501具有位于轴线1607和轴线1801所限定的第二参考平面中的相应中心部分。在一些方面,第二参考平面可在横向于第一参考平面的延伸方向的方向上延伸。例如,可在第一参考平面与第二参考平面之间形成角度1803。在一些情况下,第一参考平面也可延伸穿过第一凸台2205中的开口2210的相应中心部分。
第一立管路径1513和1515也可形成于具有大致管状、圆柱形配置的馈送壳体601中,并可流体连接于第一气体通道1503和1505与第一环形充气室1511的相应部分之间。例如,第一立管路径1513和1515的近端可通过对应第二立管路径1517和1519流体连接至相应第一气体通道1503和1505,且第一立管路径1513和1515的远端可流体连接至第一环形充气室1511的不同部分。根据一些方面,第一环形充气室1511的不同部分可布置于第一环形充气室1511的直径相对侧上,且第一参考平面可延伸穿过这些不同部分。以此方式,第一立管路径1513和1515可在横向于第一方向的第三方向上以距离1713相互隔开。例如,第三方向可垂直于(或基本上垂直于)第一方向。在一些实例中,第一立管路径1513和1515可在第三方向上以距离1715与轴线160相距等距离(或基本上等距离)。为此,第一立管路径1513和1515可具有在第一方向上的长度1717,而第二立管路径1513和1519可具有在第一方向上距离第一立管路径1513和1515的对应近端的最大高度(或长度)1719。在一些实现方案中,第一参考平面也可延伸穿过第一立管路径1513和1515的中心部分,且轴线1709和1711可与轴线1603形成对应角度1721和1723。为说明方便,示出了相对于轴线1709和1711的角度1721和1723,轴线1709和1711可平行于(或基本上平行于)轴线1603延伸。第一气体通道1503和1505的角度1721和1723以及相应长度1805可配置为使得第一气体通道1503和1505相对于轴线1603和轴线1609所限定的第三参考平面对称(或基本上对称)形成。
根据各个方面,第一气体通道1503、第一立管路径1513和第二立管路径1517的组合可一起形成第一流径,其具有第一气体入口1501所限定的近端及与第一气体入口1501对接的远端。类似地,在一些方面,第一气体通道1505、第一立管路径1515和第二立管路径1519的组合可形成第二流径,其也具有第一气体入口1501所限定的近端,但与第一环形充气室1511对接的不同远端。注意,第一气体入口1501可在横向于第一方向和第三方向的第四方向上以距离1611与第二气体入口1507隔开。在一些实现方案中,第四方向可垂直于(或基本上垂直于)第一方向和第三方向。
类似于第二气体入口1507,第一气体入口1501可形成于馈送壳体601的上表面2201中,但可被第一凸台2205中的第二凹部2211包围。第二凹部2211可配置成将垫圈(例如O形环)或任何其他合适的机械密封件支撑于其内。垫圈可配置成不仅在馈送壳体601与PVM205之间形成密封,当PVM205连接至馈送歧管组件203时,其也可在第一气体入口1501周围形成密封。在一些实现方案中,第一凸台2205也可包括包围第一凹部2203和第二凹部2203两者的第三凹部2213。第三凹部2213可配置成至少部分地将另一垫圈支撑于其内。该垫圈可配置成不仅在馈送壳体601与PVM205之间形成密封,其还在至少部分地支撑于第一凹部2203和第二凹部2211中的对应垫圈周围形成密封。将如下变得更加显而易见,缓冲(或清扫)气体可通过气体端口2215流入第三凹部2213相关联的垫圈与第一凹部2203及第二凹部2211相关联的相应垫圈之间的区域。第一凸台2205中的一个或更多个第四凹部(例如凹部2217、2219、2221和2301)可促进缓冲气体在该区域中流动并流至第五凹部2223,第五凹部2223可用于从馈送歧管组件203中排出缓冲气体或将其转移至另一部件(例如PVM205)。注意,在分别与第一凹部2203、第二凹部2211及第三凹部2213相关联的垫圈间流动的缓冲气体可用于防止或至少减少大气污染物不仅渗透至第一气体入口1501和第二气体入口1507内,而且还进入与PVM205(其可流体连接至第一气体入口1501及第二气体入口1507)相关联的流径。
第三气体入口1521和第四气体入口1527可形成于馈送壳体601中的凹口部分2225的终止表面2601中。在一些实例中,凹口部分2225可允许RPS阀207通过第三气体入口1521和第四气体入口1527流体连接至馈送歧管组件203。以此方式,RPS阀207可配置成调节或以其他方式控制RPS所产生的一个或更多个反应性物质流入第三气体入口1521与第四气体入口1527中的一者或更多者。在一些情况下,该一个或更多个反应性物质流入第三气体入口1521与第四气体入口1527中的至少一者可与一种或更多种第一工艺气体流动、一种或更多种第二工艺气体流动、一种或更多种清扫气体流动、和/或一种或更多种清洁气体流动通过第一气体通道1503和1505与第二气体通道1509的一者或更多者一致。
根据一些方面,第三气体入口1521可通过第三气体通道1523和1525流体连接至第一气体通道1503和1505。作为示例,第三气体入口1521可形成第三气体通道1523的近端且第三气体通道1523的远端可与第一气体通道1503流体连通。第三气体通道1525的近端可流体连接至第一气体通道1503,且第三气体通道1525的远端可与第一气体通道1505流体连通。在一些实现方案中,第三气体通道1523和1525可同轴对齐并沿着第三方向延伸。还应注意,第三气体通道1523和1525可在第四方向上以距离1613偏离轴线1605并在第二方向上以距离1725偏离径向路径1601的中心部分。以类似方式,第二气体通道1509可通过第四气体通道1529流体连接至第四气体入口1527。第四气体通道1529的中心轴线1615不仅可与轴线1609形成角度1617,而且可在第二气体通道1509的中心部分与轴线1603相交。在一些实例中,第四气体通道1529可在第二方向上以距离1727偏离径向路径1601的中心部分。距离1727可小于距离1725,但方面不限于此。例如,距离1727可等于或大于距离1725。
特别注意图26,终止表面2601还可包括凹部2603,其可配置成当RPS阀207使用一个或更多个紧固件连接至馈送壳体601时至少部分地将垫圈支撑于其内。在一些方面,凹部2603不仅可包围第三气体入口1521和第四气体入口1527,还可包围缓冲气体端口2607及2609,其可用于使缓冲气体流入和流出对应于第五环形充气室1927的区域,下文将变得更加显而易见。
在一些方面,开口2605可配置成与用于将RPS阀207连接至馈送壳体601的紧固件对接。在一些情况下,一个或更多个第三热阻元件(例如,第三热阻元件227)可设置于馈送歧管组件203与RPS阀207之间,以减少馈送歧管组件203与RPS阀207之间的接触面积和热传递。在一些实例中,第三热阻元件227可与开口2605同轴对齐,并可包括对应开口,将RPS阀207连接至馈送壳体601的紧固件可延伸通过该开口。还预期,一个或更多个开口2605可在馈送壳体601制造期间作为附接点。例如,一个或更多个开口2605可用于将馈送壳体601安装至架子上,该架子可用于将馈送壳体601浸于水溶液中作为镀覆工艺的一部分,例如无电镀镍工艺,其引发催化反应,导致金属离子(例如,镍离子)在暴露于水溶液的馈送壳体601的表面上镀覆或以其他方式沉积金属材料。在一些情况下,开口2605中的两个对角线相对开口可用于将馈送壳体601以成角度的方位安装至架子,使得配合凸缘211位于比上表面2201更高的高度。此类方位可允许镀覆工艺期间所产生的气体(例如氢气)易于从馈送壳体601内部的一个或更多个特征逸出,例如孔2701、2703、2705、2707及2709、第一立管路径1513和1515、第二立管路径1517和1519、第一气体通道1503和1505与第二气体通道1509。这可允许馈送壳体601镀覆更加均匀、无缺陷。
参考图12和27,馈送壳体601可包括与轴线1603同轴(或基本上同轴)对齐的孔2701、2703、2705、2707和2709。在一些情况下,孔2701、2703、2705、2707和2709的最大尺寸(例如,直径)可随着与配合凸缘211的距离增加而减少。换言之,孔2701的最大尺寸可大于孔2703的最大尺寸,而孔2703的最大尺寸又可大于孔2705的最大尺寸。更进一步地,孔2705的最大尺寸可大于孔2707的最大尺寸,孔2707的最大尺寸可大于孔2709的最大尺寸。当组装为馈送歧管组件203的一部分时,馈送插入件603的各个部分可容纳于孔2701、2703、2705、2707和2709中的对应孔中。然而,应注意,馈送壳体601的孔2701与2703之间的过渡区域中的终止表面2711以及孔2707与2709之间的过渡区域中的终止表面2713可防止馈送插入件603比预期的更加插入馈送壳体601中。例如,馈送插入件603的上表面2801和过渡表面2803可分别抵靠终止表面2711和2713,以防止馈送插入件603进一步平移至馈送壳体601中。在一些情况下,一个或更多个紧固件可与馈送插入件603中的开口2805和馈送壳体601中的开口2401结合使用,以将馈送插入件603同心地(或基本上同心地)连接于馈送壳体601内。在一些情况下,开口2805与开口2401中的至少一者可具有螺纹,并由此配置成与前述紧固件通过螺纹连接。为利于馈送插入件603在馈送壳体601内对准,馈送插入件603及馈送壳体601可分别包括对准开口2807和2403,其配置成容纳对准销钉的相应端部,当部件组装在一起时,对准销钉可沿第二方向从馈送插入件603延伸至馈送壳体601中。
在讨论馈送插入件603的额外特征之前,应注意,馈送壳体601还可包括形成在外表面2233中的凹入部分2231中的第五气体入口1901。第五气体入口1901可朝轴线1603径向朝内延伸并可流体连接至第六气体通道1903和1905。第六气体通道1905可沿着轴线1603在第一方向上延伸并可流体连接至终止表面2711中的凹入区域2717。凹入区域2717的额外特征将在稍后描述,但总体上可用于形成第一连接通道1907。
回到馈送插入件603,开口2805的远端可凹入馈送插入件603的凹口部分2809中,以使得将馈送插入件603连接至馈送壳体601的紧固件的对应头部能够在第二方向上偏离馈送插入件603的下表面2811。当第二热阻元件609作为馈送歧管组件203的一部分并入时,这可使得第二热阻元件609的上表面609_1能够抵靠馈送插入件603的下表面2811和馈送壳体601的下表面2227中的每一者。在一些实例中,第二热阻元件609还可包括一个或更多个凹口部分609_2,其配置成暴露馈送壳体601的下表面2227中的开口2229。第二热阻元件609中的中心开口609_3可配置成,当将第二热阻元件609组装为馈送歧管组件203的一部分时,其容纳凸台2901(其可在第一方向上从馈送插入件603的下表面2811凸出)的至少一部分。进一步地,当作为气体分配组件200的一部分时,第二热阻元件609的下表面WA09_4可与喷头201的配合表面213对接。
当将馈送插入件603组装为馈送歧管组件203的一部分时,馈送插入件603的轴线2813可与馈送壳体601的轴线1603同轴对齐(或基本上对齐),其中馈送插入件603的部分容纳于馈送壳体601的相应部分中。例如,馈送插入件603的第一部分2815可容纳于馈送壳体601的孔2703、2705和2707中,且馈送插入件603的第二部分2817可容纳于馈送壳体601的孔2701中。进一步地,从馈送插入件603的上表面2801沿第二方向延伸的凸出部2819可至少部分地延伸至馈送壳体601中的孔2709中,其中凸出部2819的近端2821在第二方向上以距离1807与第二气体通道的远端1701隔开。
根据各个方面,馈送插入件603的上表面2801及凸出部2819与馈送壳体601中的孔2709内表面的配置和并置可配置成形成包围具有径向路径1601(延伸于第二气体通道1509的远端与凸出部2819的近端之间)的第二气体通道1509的第一环形充气室1511。在一些情况下,第一环形充气室1511可具有第二方向上的直径1619和高度1729,以及拱形上内表面2715。还应注意,径向路径1601可在第一环形充气室1511内竖直地置中(或基本上置中),使得径向路径1601的中心轴线在第二方向上以距离1809偏离第一环形充气室1511的下表面。第一环形充气室1511的下表面可由馈送插入件603的上表面2801形成。在一些情况下,距离1809可为高度1729的一半(或基本上一半),但方面不限于此。
馈送插入件603的第一部分2815的外表面2823可包括至少一周向延伸的凹槽2825,其配置成至少部分地将一个或更多个垫圈支撑于其内。当组装为馈送歧管组件203的一部分时,该一个或更多个垫圈可被压在馈送壳体601中的孔2707内表面与凹槽2825的终止表面2827之间,以形成密封并包围第一环形充气室1511的至少一密封。将如下变得更加显而易见的,缓冲气体可至少在第二环形充气室1909、1911和1913中流动,以在至少部分地支撑于凹槽2825中的垫圈外部形成辅助密封。该辅助密封可配置成防止或至少减少大气污染物(例如湿气、非所期望的气体等)渗透进入至少第一环形充气室1511、径向路径1601和第二气体通道1509中的流径的可能性。
在一些方面,馈送插入件603可限定或以其他方式包括沿轴线2813在第一方向上延伸的第五气体通道1531。第五气体通道1531可具有管状截头圆锥形配置,其具有高度1731和侧壁3201,侧壁3201从馈送插入件603近端2821到第一气体出口1533以角度1733渐缩,使得第五气体通道1531在近端2821处的直径3203小于第五气体通道1531在第一气体出口1533处的直径3205。第五气体通道1531可通过径向路径1601流体连接至第一环形充气室1511与第二气体通道1509两者。为此,当馈送插入件603作为馈送歧管组件203的一部分并入时,第五气体通道1531的近端2821可通过至少部分地支撑于凹槽2825中的该一个或更多个垫圈密封于第一环形充气室1511。至少在第二环形充气室1909、1911和1913中流动的缓冲气体也可防止或至少减少大气污染物(例如,湿气、非所期望的气体等)渗透至第二气体通道1509中的流径中的可能性。
当喷头201和馈送歧管组件203作为气体分配组件200的一部分并入时,第五气体通道1531的远端(或第一气体出口1533)可流体连接至喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1的入口。馈送壳体601可包括位于配合凸缘211下表面2227中的至少一个凹部2405,其配置成至少部分地将一个或更多个垫圈支撑于其内。凹部2405可包围孔2701以及轴线1603,轴线1603至少在图24中示为延伸进页面中。当馈送歧管组件203连接至喷头201时,至少部分地支撑于凹部2405中的垫圈可至少部分地被压在喷头201与凹部2405的终止表面之间以形成至少包围第三环形充气室1917的第一密封。进一步地,垫圈225(参见例如图3)可至少部分地被压在喷头201与馈送插入件603的下表面2811之间,以形成至少包围第五气体通道1531的第二密封。将如下变得更加显而易见的,缓冲气体可至少在第三环形充气室1917中流动,以防止或至少减少大气污染物(例如,湿气、非所期望的气体等)渗透到至少第三环形充气室1917和喷头201中的流径中的可能性。应注意,第三连接通道3101和第四连接通道3103不仅可允许缓冲气体在垫圈225与至少部分地支撑于凹部2405中的垫圈之间流动,而且也可允许缓冲气体流入和流出第四环形充气室1919,当喷头201和馈送歧管组件203作为气体分配组件200的一部分并入时,第四环形充气室1919可在侧向上形成于凹部AC05与馈送壳体601中的孔2701内表面之间,并竖直地形成于配合凸缘211的下表面2227与喷头201的配合表面213之间。
馈送插入件603可进一步包括在过渡表面2803中的凹入区域2829和2831,其径向朝外延伸至第二部分2817的外表面2833。在一些情况下,凹入区域2829可比凹入区域2831朝轴线2813更径向朝内延伸,但方面不限于此。例如,凹入区域2829和2831可朝轴线2813径向朝内延伸相等(或基本上相等)的量。当作为馈送歧管组件203的一部分并入时,凹入区域2829和2831配置成分别形成(或至少部分地界定)第二连接通道1915和第五连接通道1921,其中终止表面2711位于馈送壳体604中的孔2701与2703之间的过渡区域中。类似地,馈送壳体601可包括在终止表面2711中的凹入区域2717,其朝轴线1603径向朝内延伸,且当与馈送插入件603组装时,其配置成与馈送插入件603的过渡表面2803形成(或至少部分界定)第一连接通道1907。将如下变得更加显而易见,第一连接通道1907、第二连接通道1915和第五连接通道1921可形成缓冲气体通过馈送歧管组件203的一个或更多个流径的部分。
类似于馈送壳体601中的开口2605,馈送插入件603可包括在下表面2811中沿第二方向延伸的一个或更多个开口2903。开口2903可在馈送插入件603制造期间作为附接点。例如,一个或更多个开口2903可用于将馈送插入件603安装至架子,该架子可用于将馈送插入件603浸于水溶液中作为镀覆工艺的一部分,例如无电镀镍工艺,其引发催化反应,导致金属离子(例如,镍离子)在暴露于水溶液的馈送插入件603表面上镀覆或以其他方式沉积金属材料。
根据各个方面,馈送歧管组件203可由至少两个部件制成,例如馈送壳体601和馈送插入件603。当组装时,这些部件可组合以限定馈送歧管组件203的各个流径和充气室,包括第一流径1500和第二流径1900。此类配置不仅可简化喷头201的入口制造,还可简化其各个部件或特征的制造。另外,每件馈送歧管组件203中使用的材料可根据在其一个或更多个处理操作或阶段期间所使用的任何前体、反应性物质、反应物、清扫气体和/或其他化学物质的化学组成而变化。在一些实例中,馈送壳体601和馈送插入件603可由类似或不同的材料形成。例如,形成的馈送壳体601可至少包含铝,而形成的馈送插入件603可至少包含非铝的材料(例如钨)。在一些实现方案中,馈送壳体601及馈送插入件603可由相同材料形成,例如铝。还预期,馈送歧管组件203可替代地形成为一块材料和/或由一块材料形成,例如在增材制造、铸造、机械加工和/或类似方式形成的部件的情况下。在一些情况下,馈送壳体601和馈送插入件603可具有一个或更多个涂层或镀层,例如无电镀镍层,但可利用任何其他材料层。
在一些实现方案中,第一热阻元件607、第二热阻元件609和第三热阻元件227可由任何合适的绝缘材料形成或包括任何合适的绝缘材料,例如,陶瓷材料(例如,氧化铝、碳化钨、氧化锆等)、玻璃材料、云母、聚合物材料(例如,聚酰胺、聚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚邻苯二甲酰胺等)、瓷、石英及类似者中的至少一者。在一些情况下,第一热阻元件607、第二热阻元件609和第三热阻元件227可由相同的绝缘材料形成,或第一热阻元件607、第二热阻元件609和第三热阻元件227中的至少一者可由不同绝缘材料形成。例如,第一热阻元件607和第二热阻元件609可由类似的第一绝缘材料(例如,聚酰亚胺)形成,而第三热阻元件6××可由与第一绝缘材料不同的第二绝缘材料(例如,氧化锆)形成,但方面不限于此。
如先前所讨论的,馈送歧管组件203可与例如ALD工艺的衬底处理操作结合使用。以此方式,馈送歧管组件203可配置成在将混合物引入喷头201的至少一分配充气室(例如分配充气室215)之前混合一种或更多种气体、一种或更多种前体、一种或更多种反应物物质和/或类似者中的至少两者。
例如,在ALD工艺的投配阶段期间,一种或更多种第一气体(例如,Ar+H2)可以第一质量流率流入第一气体入口1501且一种或更多种第二气体(例如,Ar+NH3)可通过PVM205以第二质量流率流入第二气体入口1507。在一些情况下,第二质量流率可小于第一质量流率,且第一气体通道1503和1505的最大尺寸(例如,直径)1811可小于第二气体通道1509的最大尺寸(例如,直径)1813。参考图13,当第二气体沿着第二气体通道1509流至对应于径向路径1601的区域中时,该一种或更多种第一气体可被分成多个流径,例如,沿着第一气体通道1503、第二立管路径1517、第一立管路径1513并进入第一环形充气室1511的第一部分1301流动的第一流径,以及沿着第一气体通道1505、第二立管路径1519、第一立管路径1515并进入第一环形充气室1511的第二部分1303流动的第二流径。在一些情况下,第一和第二流径所穿过的部件可相对于第三参考平面对称地(或基本上对称地)配置,以对第一和第二流径提供等量(或基本上等量)的第一气体输入。这又有助于第一气体快速且均匀地填充第一环形充气室1511并通过径向路径1601提供第一气体的对称(或基本上对称)径向流进入第二气体的横向流。从第一环形充气室1511到径向路径1601的横截面积相对于径向路径1601的中心轴线1305减小可加速第一气体流进入第二气体的横向流中,导致第一和第二气体从径向路径1601流入第五气体通道1531且从第五气体通道1531流入例如喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1时第一与第二气体之间至少部分地更加紊流混合。应注意,当气体混合物从馈送插入件603的近端2821流至第一气体出口1533并进入喷头201的分配充气室215的中心杆部215_1时,第五气体通道1531的截头圆锥形配置可减慢气体混合物的速度。该气体减慢也可助于促进第一与第二气体的混合,因为混合物在被引入喷头201的分配充气室215的中心杆部215_1之前可有更多时间变得均匀分布。该气体混合物可限定ALD工艺的投配阶段期间用于处理衬底107的第一工艺气体。
在预RF清扫阶段期间,清扫气体(例如,Ar)可流入第一气体入口1501和第二气体入口1507,并且在一些实现方案中,清扫气体也可流入第三气体入口1521和第四气体入口1527。引入第一气体入口1501中的清扫气体可至少清扫通过第一气体通道1503、第二立管路径1517、第一立管路径1513和第一环形充气室1511的第一部分1301的第一流径,以及通过第一气体通道1505、第二立管路径1519、第一立管路径1515并进入第一环形充气室1511的第二部分1303的第二流径。引入第三气体入口1521中的清扫气体可至少清扫第三气体通道1523和1525,以及有助于清扫限定第一和第二流径以及第一环形充气室1511的部件的相应部分。引入第二气体入口1507中的清扫气体可至少清扫第二气体通道1509。来自第二气体通道1509的清扫气体与来自第一环形充气室1511及径向路径1601的清扫气体交叉流至第五气体通道1531中可增加第五气体通道1531中清扫气体的紊流,以对第五气体通道有效地清除ALD工艺的投配阶段期间沿其流动的第一工艺气体。清扫气体可从第五气体通道1531流向(例如依次流向)喷头201、处理室101以及排出部(例如净化排出部),以在ALD工艺的转化阶段之前有效清扫喷头201和处理室101中的第一工艺气体。
作为转化阶段的一部分,稀释气体(例如,Ar)可流入第一气体入口1501,且夹带于载气(例如,Ar)中的前体(例如,含钼前体)可流入第二气体入口1507。在一些方面,远端等离子体源所产生的解离清洁气体的反应性物质(例如,氟自由基)或来自解离清洁气体的反应性物质也可通过RPS阀207流入第三气体入口1521与第四气体入口1527中的至少一者。参考图14,当载气中夹带的前体沿着第二气体通道1509流动时,可输入至第四气体入口1527的反应性物质可通过第四气体通道1529流入第二气体通道1509,且可开始混合进入载气中夹带的前体流中,随后气体组合 (下文称为“第一气体组合”)流入对应于径向路径1601的区域。此外,当稀释气体沿着第一和第二流径流动时,可输入至第三气体入口1521的反应性物质可分别通过第三气体通道1523和1525流入第一气体通道1503和1505。以此方式,当第一和第二流径进入第一环形充气室1511的第一和第二部分1301和1303时,稀释气体与反应性物质可开始混合以形成第二气体组合。应注意,当第二气体组合从第二气体通道1509流入第一气体组合的横向流时,稀释气体和反应性物质可继续在第一环形充气室1511和径向路径1601内混合。如同ALD工艺的投配阶段,从第一环形充气室1511到径向路径1601的横截面积相对于径向路径1601的中心轴线1305减小可加速第二气体组合流进入第一气体组合的横向流中,导致第一和第二气体组合从径向路径1601流入第五气体通道1531且从第五气体通道1531流入例如喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1时第一与第二气体组合之间至少部分地更加紊流混合。如同ALD工艺的投配阶段,当第一与第二气体组合的混合物从馈送插入件603的近端2821流至第一气体出口1533并进入喷头201的分配充气室215的中心杆部215_1时,第五气体通道1531的截头圆锥形配置可减慢该混合物的速度。该气体减慢也可助于促进第一与第二气体组合的混合,因为混合物在流入喷头201的分配充气室215的中心杆部215_1之前可有更多时间变得均匀分布。这些第一与第二气体组合的混合物可限定ALD工艺的转化阶段期间用于处理衬底107的第二工艺气体。
在转化阶段之后,可类似RF前清扫阶段来执行RF后清扫阶段。为了避免模糊本文所述的方面,将省略重复解释与RF后清扫阶段相关的清扫气体通过气体分配组件200的流动。
根据一个或更多个方面,第一气体通道1503和1505、第二气体通道1509、第一立管路径1513和1515、第二立管路径1517和1519、第一环形充气室1511、径向路径1601、第五气体通道1531的各种参数和/或特性可配置成在将第一或第二工艺气体引入喷头201中的分配充气室215的中心杆部215_1之前单独地和/或共同地促进并增强气体的混合。例如,基于对气体从馈送歧管组件203流进喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1以及从喷头201流至衬底107上的各种研究,已确定至少以下参数影响形成至少第一工艺气体的组成气体在衬底107上的分布(例如,方位角分布):1)第五气体通道1531的混合长度(例如高度1731);2)第五气体通道1531的侧壁3201的锥角(例如角度1733);3)第一环形充气室1511的直径(例如,直径1619);4)第一环形充气室1511的深度(例如,高度1729);5)径向路径1601的位置(例如,距离1809);6)从第一气体入口1501到第一环形充气室1511的入口的数量及对称性;7)第一气体通道1503和1505、第一立管路径1513和1515以及第二立管路径1517和1519相对于轴线1603的方位(例如,至少角度1721和1723);8)第二气体通道1509的轴向长度(例如距离1703);以及9)第一立管路径1513和1515的轴线1709和1711分别相对于轴线1603的偏移量(例如,距离1715)。
在一些方面,高度1731可介于约2.7英寸与约5.1英寸之间,例如约2.7英寸与约3.9英寸之间,例如,约3.7英寸与约5.1英寸之间、或例如约2.7英寸与约3.3英寸之间。在一些情况下,高度1731可介于约3.3英寸与约3.9英寸之间、约3.9英寸与约4.5英寸之间、或约4.5英寸与约5.1英寸之间。当高度1731低于约3.5英寸时,第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差可能偏离所期望的程度。例如,第一工艺气体的至少一种组分从分配充气室215的第一立管(例如,图4左侧的立管215_3)及分配充气室215的第二立管(例如,图4右侧的立管215_3)的输出在高度1731约1.4英寸时可能具有大概1%的差异,而高度1731约3.4英寸时大概0.5%的差异。在约3.5英寸至约4英寸之间,差异可减小至可接受程度。
在一些实现方案中,角度1733可介于约0度与约4.5度之间,例如约0度与约2.2度之间,例如约2.2度与约4.5度之间、或例如约0度与约1.1度之间。在一些情况下,角度1733可介于约1.1度与约2.2度之间、约2.2度与约3.4度之间、或约3.4度与约4.5度之间。当角度1733低于约1度时,第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差可能偏离可接受的程度。例如,第一工艺气体的至少一种组分从分配充气室215的第一立管(例如,图4左侧的立管215_3)及分配充气室215的第二立管(例如,图4右侧的立管215_3)的输出在角度1733介于约0度与1度之间时可能呈现大概0.5%的差异。在约3.5度至约4度之间,差异可减小至可接受的程度。
在一些实现方案中,直径1619可介于约0.95英寸与约2.15英寸之间、约0.95英寸与约1.5英寸之间、约1.5英寸与约2.15英寸之间、约0.95英寸与约1.2英寸之间、约1.2英寸与约1.5英寸之间、约1.5英寸至约1.8英寸之间、或约1.8英寸至约2.15英寸之间。当直径1619低于约1.3英寸时,第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差可能偏离可接受的程度。例如,第一工艺气体的至少一种组分从分配充气室215的第一立管(例如,图4左侧的立管215_3)及分配充气室215的第二立管(例如,图4右侧的立管215_3)的输出在直径1619约1.24英寸时可能具有大概0.3%的差异,而直径1619约1.35英寸时则大概0.08%的差异。在约1.3英寸至约1.5英寸之间,差异可减小至可接受的程度。
根据一些实例,高度1729可介于约0.40英寸与约1.65英寸之间、约0.40英寸与约1英寸之间、约1英寸与约1.65英寸之间、约0.40英寸与约0.71英寸之间、约0.71英寸与约1英寸之间、约1英寸与约1.30英寸之间、或约1.30英寸与约1.65英寸之间。当高度1729约0.55英寸左右时,可能存在第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差。例如,第一工艺气体的至少一种组分从分配充气室215的第一立管(例如,图4左侧的立管215_3)及分配充气室215的第二立管(例如,图4右侧的立管215_3)的输出在高度1729约0.53英寸时可能具有大概0.08%的差异,而高度1729为约0.80英寸时则大概0.02%的差异。然而,应注意,随着高度1729从约0.8英寸增加至约1.65英寸,该差异可能会减小。在约0.65英寸至约0.95英寸之间,差异可在可接受的程度内。
根据一个或更多个方面,距离1809可介于约0英寸与约第一环形充气室1511的高度1729之间。已观察到,当距离1809约高度1729的一半时,分配充气室215的立管215_3中直径上相对的立管处第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差可处于或接近最低程度。
在各种实现方案中,从第一气体入口1501到第一环形充气室1511的对称(或基本上对称)入口的数量可为两个、三个、四个、五个、六个等。例如,当对第一环形充气室1511采用一个入口时,分配充气室215的立管215_3中直径上相对的立管处第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差可约0.20%,而当利用两个入口时,则偏差约0.17%。
根据一些方面,角度1721和1723可介于约0度与约20度之间、约0度与约10度之间、约10度与约20度之间、约0度与约5.7度之间、约5.7度与约10度之间、约10度与约15度之间、或约15度与约20度之间。当角度1721和1723大于0度时,例如约12度,可能存在第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差,例如分配充气室215的立管215_3中直径上相对的立管之间约0.17%的差异。当角度1721和1723约0度时,偏差可减小至约0.05%的差异。考虑此点,多个方面包括与第一气体入口1501成约9度至约13度角度的第一气体通道1503和1505、从第一环形充气室1511沿法线(或基本上法线)方向延伸的第一立管路径1513和1515、及配置作为从第一气体通道1503和1505到第一立管路径1513和1515的相应过渡部的第二立管路径1517和1519。
根据一些方面,距离1703可介于约0.95英寸与约1.55英寸之间、约0.95英寸与约1.2英寸之间、约1.2英寸与约1.55英寸之间、约0.95英寸与约1.1英寸之间、约1.1英寸与约1.2英寸之间、约1.2英寸与约1.4英寸之间、或约1.4英寸与约1.55英寸之间。当距离1703低于约0.95英寸时,可能存在第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差,例如分配充气室215的立管215_3中直径上相对的立管之间约0.35%的差异。然而,当距离1703增加至约1.25英寸与约1.45英寸之间时,偏差可减小至约0.20%的差异。
在一个或更多个实现方案中,距离1715可能介于约0.25英寸与约0.75英寸之间、约0.25英寸与约0.5英寸之间、约0.5英寸与约0.75英寸之间、约0.25英寸与约0.38英寸之间、约0.38英寸与约0.5英寸之间、约0.5英寸与约0.62英寸之间、或约0.62英寸与约0.75英寸之间。当距离1715低于约0.5英寸时,可能存在第一工艺气体的至少一种组分(例如,NH3)之间的偏差,例如分配充气室215的立管215_3中直径上相对的立管之间约0.10%的差异。然而,当距离1715增加至约0.5英寸以上时,偏差可减小至约0.03%的差异。
根据一些方面,当每一上述参数如上所述配置时,至少第一工艺气体的各组分在被引入喷头201的分配充气室215的中心杆部215_1之前可被均匀地(或基本上均匀地)混合。相较于常规气体分配技术,这可允许利用包括馈送歧管组件203的气体分配组件200来实现更均匀的沉积、蚀刻和/或类似者。
如先前所讨论的,馈送歧管组件203也可在第五气体入口1901处接收缓冲(或清扫)气体的输入,其可用于形成一个或更多个气体密封,从而不仅可防止或至少减少大气污染物(例如湿气、非所期望气体等)渗透进入馈送歧管组件203的第一流径1500,还可防止或至少减少其进入馈送歧管组件203与邻接部件(例如喷头201、PVM205和RPS阀207)间的流径的可能性。
例如,参考至少图19-21,缓冲气体可通过第五气体入口1901引入馈送歧管组件203中并沿第六气体通道1903和1905流至第一连接通道1907。从第一连接通道1907开始,缓冲气体可流入并填充限定于馈送壳体601及馈送插入件603之间的负空间(negativespace)中的第二环形充气室1909、1911和1913。以此方式,缓冲气体可流至至少部分地支撑于凹槽2825中的垫圈,以不仅从第二环形充气室1909、1911和1913清除任何潜在的大气污染物,还防止或至少减少大气污染物渗透至例如第二气体通道1509、第一环形充气室1511和第五气体通道1531中的至少一者的可能性。
从第二环形充气室1909、1911和1913开始,缓冲气体可通过第二连接通道1915流入并填充第三环形充气室1917,其每一者也可由馈送壳体601与馈送插入件603之间的负空间限定。当缓冲气体流过第三环形充气室1917时,缓冲气体可流入例如第三连接通道3101中以及垫圈225与至少部分地支撑于凹部2405中的垫圈之间,从而也流入并填充第四环形充气室1919。应注意,第三连接通道3101和第四环形充气室1919可形成于馈送歧管组件203与喷头201之间的负空间中。如先前所述,垫圈225与至少部分地支撑于凹部2405中的垫圈可至少部分地被压在馈送歧管组件203与喷头201之间,以形成包围第一气体出口1533和至少第三环形充气室的密封。以此方式,缓冲气体不仅可从至少第三环形充气室1917、第四环形充气室1919和第三连接通道3101清除任何潜在的大气污染物,还可防止或至少减少大气污染物渗透至例如第一气体出口1533、第三环形充气室1917及喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1中的至少一者中的可能性。
根据一些方面,来自第四环形充气室1919的缓冲气体可通过第四连接通道3103流回到第三环形充气室1917中,第四连接通道3103(类似于第三连接通道3101)可形成于馈送歧管组件203与喷头201之间的负空间中。从第三环形充气室1917开始,缓冲气体可通过第五连接通道1921流入第七气体通道1923和1925。第七气体通道1923和1925可通过缓冲气体端口2607流体连接至第五环形充气室1927。第五环形充气室1927中的缓冲气体可在至少部分地支撑于凹部2603中的垫圈与垫圈2611和2613之间流动,垫圈2611和2613可分别包围第三气体入口1521其第四气体入口1527且可至少部分地被压在馈送歧管组件203与RPS阀207之间(当馈送歧管组件203与RPS阀207并为气体分配组件200的一部分时)。这样,第五环形充气室1927可形成于馈送歧管组件203与RPS阀207之间的负空间中。以此方式,缓冲气体不仅可从至少第四连接通道3103、第七气体通道1923和1925以及第五环形充气室1927清除任何潜在的大气污染物,还可防止或至少减少大气污染物渗透至例如第三气体入口1521、第四气体入口1527以及RPS阀207中对应于第三气体入口1521和第四气体入口1527的对应出口中的至少一者的可能性。
在一些实现方案中,缓冲气体可通过缓冲气体端口2609离开第五环形充气室1927,缓冲气体端口2609可流体连接至馈送壳体601中的第八气体通道1929和1931与第七连接通道1933。第七连接通道1933的远端可允许缓冲气体不仅流入并填充第六环形充气室1935,还可在支撑于第三凹部2213中的垫圈与第一凹部2203和第二凹部2211中的相应垫圈之间流动。应注意,第六环形充气室1935可形成于馈送歧管组件203与PVM205之间的负空间中。以此方式,缓冲气体不仅可从至少第八气体通道1929和1931、第七连接通道1933和第六环形充气室1935清除任何潜在的大气污染物,还可防止或至少减少大气污染物渗透进入例如第一气体入口1501、第二气体入口1507以及RVM205中对应于第一气体入口1501和第二气体入口1507的对应出口中的至少一者的可能性。
从第六环形充气室1935开始,缓冲气体可通过第二气体出口1937流至PVM205以排放,例如排放至大气中,或在一些情况下,排放至净化排出部。因此,一个或更多个方面使得缓冲气体能够恒定(或基本上恒定)地流过第二流径1900,其不仅可用于防止或至少减少大气污染物渗透至馈送歧管组件203的第一流径1500中,而且可用于防止或至少减少其进入馈送歧管组件203与一个或更多个邻接部件(例如喷头201、PVM205和/或RPS阀207)之间的流径中的可能性。
馈送外壳和其内部气体通道的一些实现方案可与上述不同。在一些实施方案中,第一气体通道可不沿着馈送外壳的中心轴线(例如轴线1603)延伸,并可替代地定向成相对于中心轴线成锐角。例如,参考图16,当沿着轴线1603观看时,第二气体入口1507位于远端1701正上方,使其重叠且都沿着轴线1603。相反,第一气体入口1501沿横向轴线1609偏离轴线1603,使得第一气体通道相对于轴线1603成锐角。在一些其他实施方案中,第一气体入口和第二气体入口的位置可互换,使得第一气体入口沿着中心轴线,例如1603,而第二气体入口沿横向轴线偏离中心轴线。
图34绘出了根据多种实施方案的馈送组件的剖视图。该馈送组件203B可类似上述馈送组件203,但具有所提到的差异。该视图也是沿着图8剖面线12-12截取,且壳体的一些内部方面有所不同,如所提到的。在此,横截切面是沿着气体馈送壳体601B的中心轴线1603B(其可与上述轴线1603相同)截取。进一步地,中心轴线1603B可被视为与本文提供的第五气体通道1531/1531B的中心轴线共线。可看出,第二气体通道1509B的远端1701B设置于中心轴线1603B上或沿着中心轴线1603B,但第二气体入口1507B不是,且第二气体通道1509B未设置为沿着中心轴线1603B。相反,第一气体通道1503B和1505B的第二气体入口1501B设置于中心轴线1603B上,且第一气体通道1503B和1505B在沿轴线1603B截取的该平面内延伸。在这些实施方案中,返回参考图23,第一气体入口1501B位于第二气体入口1507的位置,而第二气体入口1507B位于第一气体入口1501的位置。
图35示意性地示出了根据一些方面的图34馈送歧管组件的第一流径透视图。图36-38示意性地示出了根据一些方面的图34第一流径的正投影图。在这些图中,已使用一些相同的部件标号,且此类特征可与以上讨论的相同或相似;进一步地,一些相同部件标号与其后的“B”一起使用,以指示这些特征可能与上述相同部件标号和元件相似但不同。第一流径1500B可包括第一气体入口1501B、第一气体通道1503B和1505B、第二气体入口1507B、第二气体通道1509B、第一环形充气室1511、第三气体入口1521B、第三气体通道1523B和1525B、第四气体入口1527B、第四气体通道1529B、第五气体通道1531、第一气体出口1533和第十气体入口1599B。在一些实例中,这些通道可不被视为具有立管路径,而在一些其他实例中,第一、第二和第三气体通道1503B、1505B和1509B的笔直部分可分别被视为具有立管路径。
第三气体入口1521B通过第三气体通道1525B流体连接至第一气体通道1505B,第十气体入口1599B流体连接至第三气体通道1523B和第一气体通道1503B。第四气体入口1527B通过第四气体通道1529B流体连接至第二气体通道1509B。
第三气体入口1521B、第四气体入口1527B和第十气体入口1599B可形成于馈送壳体601B中凹口部分2225的终止表面2601中。在一些实例中,凹口部分2225可允许RPS阀207通过第三气体入口1521B、第四气体入口1527B和第十气体入口1599B流体连接至馈送歧管组件203B。以此方式,RPS阀207可配置成调节或以其他方式控制RPS所产生的一个或更多个反应性物质流入第三气体入口1521B、第四气体入口1527B和第十气体入口1599B中的一者或更多者。在一些情况下,该一个或更多个反应性物质流入第三气体入口1521B、第四气体入口1527B和第十气体入口1599B中的至少一者的流动可与一种或更多种第一工艺气体流过、一种或更多种第二工艺气体流过、一种或更多种清扫气体流过、和/或一种或更多种清洁气体流过第一气体通道1503B和1505B与第二气体通道1509B中的一者或更多者的流动一致。尽管第一气体通道与第二气体通道可处于不同的方位,但它们配置成以上述任何方式使气体流过其中,以及接收自由基物质(如经由RPS)。
应注意,第一气体入口1501B可在第四方向上或沿轴线1609(其横向于第一方向和第三方向、或横向于中心轴线1603B及轴线1605)以距离1611B与第二气体入口1507B隔开。在一些实现方案中,第四方向可垂直于(或基本上垂直于)第一方向和第三方向。根据一些方面,第三气体通道1523B和1525B可在第四方向上分别以距离1613B1和1613B2偏离轴线1605B并在第二方向上(或沿轴线1603)分别以距离1725B和1717B偏离径向路径1601的中心部分。在一些实施方案中,第四气体通道1529B可在第二方向上(或沿轴线1603)以距离1727B偏离径向路径1601的中心部分。
如上所述,馈送壳体601B的第二气体通道1509B和第二气体入口1507B可与馈送壳体601B不同地配置。如图35-38所示,第二气体入口1507B或第二气体通道1509B的远端在第一方向上(例如,在平行于轴线1603B的方向上)及在第二方向上(例如,在垂直于图36中轴线1603B或平行于横轴线1609的方向上)偏离远端1701B。相反,在一些实施方案中,对于馈送壳体601,第二气体入口1507或第二气体通道1509的远端可被视为在第一方向上而不在第二方向上偏离远端1701;该第二通道1509沿轴线1603延伸,而第二通道1509B则不是。在一些此类实现方案中,第二气体通道1509可具有与第三气体通道1531中心轴线共线的中心轴线,例如,如图12和18所示。如图38所示,第二通道1509B具有与轴线1603B或第三气体通道1531中心轴线不共线的中心轴线1801B。第二通道1509B的中心轴线1801B定向成相对于轴线1603B或第三气体通道1531中心轴线成锐角1803B。
也如图34-38所示,第一气体入口1501B可设置成沿着中心轴线1603B。例如,在图36和38中,第一气体入口1501B设置成沿着馈送壳体601B的中心轴线1603或于馈送壳体601B的中心轴线1603上。第二气体入口1507B以偏移距离1611B偏离第一气体入口1501B及中心轴线1603B。相反,壳体601的第二气体入口1501沿着中心轴线1603。
在一些实现方案中,如图37所示,第一参考平面可延伸穿过第一气体通道1503B和1505B的中心部分,且轴线1709B和1711B可与轴线1603B形成对应角度1721B和1723B。为说明方便,示出了相对于轴线1709B和1711B的角度1721B和1723B,轴线1709B和1711B可平行于(或基本上平行于)轴线1603延伸。角度1721B和1723B与第一气体通道1503B和1505B的相应长度可配置成使得第一气体通道1503B和1505B相对于轴线1603B和轴线1609B所限定的第三参考平面对称地(或基本上对称地)形成。
如图38所示,第二气体通道1509B可定向成相对于轴线1603B成角度1803B,并可具有长度1805B。在一些此类实现方案中,第二参考平面可在横向于第一参考平面延伸方向的方向上延伸。例如,角度1803B可在第一参考平面与第二参考平面之间形成。
馈送壳体601B的配置也配置成促进多种气体和混合物的混合,类似以上图13和14。图39和40示意性地示出了根据一些方面的图34中部分13B的详细视图。例如,在图39中,当第二气体沿着第二气体通道1509B流入对应于径向路径1601的区域时,一种或更多种第一气体可被分成多个流径,例如,沿着第一气体通道1503B流动并进入第一环形充气室1511的第一部分1301的第一流径及沿着第一气体通道1505B流动并进入第一环形充气室1511的第二部分1303的第二流径。在一些情况下,第一和第二流径所穿过的部件可相对于第三参考平面对称地(或基本上对称地)配置以对第一环形充气室1511的第一和第二部分1301和1303提供等量(或基本上等量)的第一气体输入。这又有助于第一气体快速且均匀地填充第一环形充气室1511并通过径向路径1601提供第一气体的对称(或基本上对称)径向流进入第二气体的横向流。
对于另一示例,参考图40,当载气中夹带的前体沿着第二气体通道1509B流动时,可输入至第四气体入口1527B的反应性物质可通过第四气体通道1529B流入第二气体通道1509B,且当该组合(下文称为“第一气体组合”)流入对应于径向路径1601的区域时,可开始混合进入载气中夹带的前体流中。此外,当稀释气体沿着第一和第二流径流动时,可输入至第三气体入口1521B和第十气体入口1599B(在此未示出)的反应性物质可分别通过第三气体通道1523B和1525B流入第一气体通道1503B和1505B。以此方式,当第一和第二流径进入第一环形充气室1511的第一和第二部分1301和1303时,稀释气体与反应性物质可开始混合以形成第二气体组合。
对于图34-40的馈送壳体601B,相较于图12-18,调换第一气体入口1501B与第二气体入口1507B的位置例如使得不同气体能够流入第一环形充气室中并流至径向流动路径1611。例如,在图12-18的实现方案中,第一气体流过第一气体入口1501和第一气体通道1503和1505而进入第一环形充气室1511,接着进入径向路径1601。第二气体流过第二气体入口1507,其沿着中心轴线1603流过第二气体通道1509并流至径向路径1601。通过使用图34-40的馈送壳体601B,第一气体流过第一气体通道1509B并直接流至径向通道1601,而不是流至第一环形充气室1511,而第二气体直接流至第一环形充气室1511,然后流至径向通道1601。馈送壳体601B的该配置可进一步有利地提供气体混合,而无需改变上游气体源或供应管线。馈送壳体601和601B的配置使得两种不同的气体能够流入组件的不同部分以提供不同的混合选项,而不改变组件203/203B上游工具的其他方面。
在一些实现方案中,馈送插入件可配置成不同于以上所提供的。例如,第五气体通道可偏移设置在嵌件顶面下方,并流体连接至多个气体通道,所述气体通道被配置成流体连接至环形气体通道。图41示意性地示出了根据一些方面的另一馈送歧管组件的剖视图。在此,馈送插入件603B限定或以其他方式包括沿轴线1603C在第一方向上延伸的第五气体通道1531B,轴线1603C可与轴线1603和1603B相同。第五气体通道1531B具有偏移至馈送插入件603B顶表面2821B下方的近端1534B。第五气体通道1531B也具有第一气体出口1533B。馈送插入件603B具有延伸穿过馈送插入件603B的上表面2801B的多个第九气体通道4197B和4195B。这些第九气体通道4197B和4195B将第五气体通道1531B的近端1534B流体连接至另一环境,例如当与本文提供的任何馈送壳体(例如601及601B)连接时的第一环形充气室1511。
图42示意性地示出了根据一些方面的图41馈送插入件的剖视图。如在此可见,第五气体通道1531B具有近端1534B,其以距离4198B偏移至馈送插入件603B顶表面2821B下方。相反,馈送插入件601的第五气体通道1531具有位于与馈送插入件603顶部相同位置的近端2821。第五气体通道1531B也具有第一气体出口1533B。馈送插入件603B也具有延伸穿过馈送插入件603B的上表面2801B的多个第九气体通道4197B和4195B。
第五气体通道1531B可具有管状截头圆锥形配置,其具有高度1731B及从近端1534B至第一气体出口1533B以角度1733渐缩的侧壁3201B,使得第五气体通道1531B在近端1534B处的直径3203B小于第五气体通道1531B在第一气体出口1533B处的直径3205B。如本文所述,第五气体通道1531B可通过第九气体通道流体连接至第一环形充气室1511。当喷头201和馈送歧管组件203作为气体分配组件200的一部分并入时,第五气体通道1531B的远端(或第一气体出口1533B)可流体连接至喷头201中分配充气室215的中心杆部215_1的入口,如上所述。
馈送插入件603B可与馈送壳体601或601B一起使用。当馈送插入件603B组装为馈送歧管组件203或203B的一部分时,馈送插入件603B的轴线2813B可与馈送壳体601/601B的轴线1603/1603B同轴对齐(或基本上对齐),其中馈送插入件603B的部分容纳于馈送壳体601/601B的对应部分中。例如,馈送插入件603B的第一部分2815可容纳于馈送壳体601/601B的孔2703、2705和2707中,而馈送插入件603B的第二部分2817可容纳于馈送壳体601/601B的孔2701中。进一步地,凸出部2819(其沿着第二方向从馈送插入件603B的上表面2801延伸)可至少部分地延伸至馈送壳体601/601B中的孔2709中,其中凸出部2819的近端2821/2821B与第二气体通道1509的远端1701在第二方向上以距离1807隔开。
根据各个方面,馈送插入件603B的上表面2801B及凸出部2819与馈送壳体601/601B中孔2709的内表面的配置及并置可配置成形成第一环形充气室1511B,其包围第二气体通道1509并具有在第二气体通道1509/1509B的远端1701/1701B与凸出部2819的近端之间延伸的径向路径1601B。在一些情况下,第一环形充气室1511B可具有第二方向上的直径1619和高度1729,以及拱形上内表面2715。还应注意,径向路径1601B可在第一环形充气室1511B内竖直地置中(或基本上置中),使得径向路径1601的中心轴线在第二方向上以距离1809偏离第一环形充气室1511B下表面。第一环形充气室1511B下表面可由馈送插入件603B的上表面2801形成。在一些情况下,距离1809可为高度1729的一半(或基本上一半),但方面不限于此。
当使用馈送插入件603B时,馈送壳体和馈送插入件中的气体流动可与上述不同。例如,第五气体通道1531B的近端1534B并非如图12-14正好设置于径向路径1601处。气体从第一环形充气室1511B通过第九气体通道4197B和4195B流至第五气体通道1531B。图43示意性地示出了根据一些方面的图41中部分43的详细视图。在此,第二气体通道1509B流体连接至径向路径1601B,且径向路径1601B在第一环形充气室1511B与第二气体通道1509B之间延伸。径向路径1601B也可部分地由径向上表面4296和下表面4294B限定,下表面4294B可为馈送插入件603B的顶表面2821B。馈送插入件603B的顶表面2821B可为平坦表面,而无任何气体通道,例如不具延伸穿过其中的第五气体通道1531B。不同于图12-14,第五气体通道1531B不直接延伸至径向路径1601B。如图43所示,例如,与图12-14相比,第二气体通道1509B和第五气体通道1531B不在径向路径1601B处相交。第二气体通道的远端1701B终止于径向路径1601B,且第五气体通道1531B的近端1534B终止于第九气体通道4197B。在图12-14中,第二气体通道1509的远端1701终止于径向路径1601,而第五气体通道1531的近端也终止于径向路径1601。
如图43所示,使流过第二气体通道1509B进入径向路径1601B的气体径向朝外流过径向路径1601B并进入第一环形充气室1511B。换言之,馈送插入件603B配置成使气体从径向路径1601B径向朝外流动,而馈送插入件603配置成使气体径向朝内流动。进一步于图43中,流过第一通道1505B和1503B的气体也流入第一环形充气室1511B,其中气体、混合物和/或自由基物质分别在第一和第二气体通道1503B、1505B和1509B中发生混合。第一环形充气室1511B中的气体和/或自由基物质通过第九气体通道4197B和4195B离开并进入第五气体通道1531B。当气体和/或自由基物质料流流过第九气体通道4197B和4195B并进入第五气体通道1531B时,这些料流可在第九气体通道4197B和4195B和/或第五气体通道1531B中发生额外混合。在一些此类实现方案中,第二气体通道1509B中的气体和/或自由基物质通过流动而流至第五气体通道1531B,其经由从第二气体通道1509B的远端1701B跨进径向路径1601B且接着径向朝外进入第一环形充气室1511B(此处可能发生与来自第一气体通道1503B和1505B的其他气体和/或物质混合)而后进入第九气体通道4197B和4195B并接着进入第五气体通道1531B的流动。第二气体通道1509B可被视为通过该流径流体连接至第五气体通道1531B,该流径可被视为间接流体连接。例如,在图12-14中,第二气体通道1509可被视为仅通过径向流动路径1601流体连接至第五气体通道1531。
在一些实现方案中,如图41和43进一步所示,第一环形充气室1511B包围第二气体通道1509B,而不包围第五气体通道1531B。另外,第九气体通道4197B和4195B流体插置于第一环形充气室1511B与第五气体通道1531B之间,且第一环形充气室1511B流体插置于径向路径1601B与第九气体通道4197B和4195B之间。第九气体通道4197B和4195B也可定向成相对于中心轴线1603B成锐角。
尽管图41和43示出馈送插入件603B与馈送壳体601B,但馈送插入件603B可与图12-14的馈送壳体601一起使用。当与馈送壳体601一起使用时,流过第二气体通道1509的气体再次流至径向路径1601B,其导致该气体径向朝外流过径向路径1601B并进入第一环形充气室1511B。流过第一气体通道1503和1505与它们的其他部件(例如立管1513和1515)的气体直接流入环形充气室1511B中。第一环形充气室1511B中的气体及其他物质流出第一环形充气室1511B并进入第九气体通道4197B和4195B,接着进入第五气体通道1531,而后流出出口1533。
馈送插入件603B的第一部分2815的外表面2823可包括至少一个周向延伸的凹槽2825,其配置成至少部分地将一个或更多个垫圈支撑于其内。当组装为馈送歧管组件203C的一部分时,该一个或更多个垫圈可被压在馈送壳体601中的孔2707的内表面与凹槽2825的终止表面2827之间,以形成密封并包围第一环形充气室1511的至少一个密封。如本文所述,缓冲气体可至少在第二环形充气室1909、1911和1913中流动,以在至少部分支撑于凹槽2825中的垫圈外部形成辅助密封。该辅助密封可配置成防止或至少减少大气污染物(例如,湿气、非所期望气体等)渗透进至少第一环形充气室1511、径向路径1601和第二气体通道1509中的流径中的可能性。
多站处理工具
图33示意性地示出根据一些方面的多站处理工具。
在一些方面,多站处理工具3300可包括入站装载锁3303及出站装载锁3305,其一者或两者可包括等离子体源和/或紫外线(UV)源。处于大气压下的机械手3307配置成将晶片通过晶舟(pod)3309装载的盒通过大气端口3311移动至入站装载锁3303。晶片107通过机械手3307被放置在入站装载锁3303中的基座3313上,大气端口3311被关闭,接着入站装载锁3303被泵抽。在入站装载锁3303包括远端等离子体源的情况下,晶片107可在引入处理室3315之前暴露于入站装载锁3303中的远端等离子体处理。进一步地,晶片107也可在入站装载锁3303中被加热,例如以去除水分和/或吸附的气体。接着,打开通往处理室3315的室转移端口3317,且另一机械手3319将晶片107放入反应器中第一站的基座上(示于反应器中)以进行处理。尽管示出图33中的方面包括装载锁,但应理解,在一些方面,可使晶片107直接进入处理站。
如图33中所示,处理室3315包括四个处理站,从1到4编号。每一站具有基座、气体分配器及提供至少一气体管线入口的馈送歧管组件(例如图6的馈送歧管组件203)。应理解,在一些情况下,每一处理站可具有不同或多个用途。例如,在一些方面,处理站可在化学气相沉积(CVD)与PECVD工艺模式之间切换。在另一示例中,可在一站中执行沉积操作(例如PECVD操作),并可在另一站中执行暴露于UV辐射以进行UV固化。在一些情况下,沉积和UV固化可在同一站中进行。进一步地,尽管所示的处理室3315包括四个站,但方面不限于此。例如,处理室3315可具有任何合适的站数,例如五站或更多站,或三站或更少站。
如先前所提及的,多站处理工具3300可包括晶片搬运系统(例如包括星形叉3301的机械手3319)以用于在处理室3315内转移和/或定位晶片。在一些方面,晶片搬运系统可在各个处理站之间和/或在处理站与装载锁之间转移晶片。然而,预期可采用任何合适的晶片搬运系统,诸如例如晶片传送带(carousels)、其他晶片搬运机械手等。进一步地,多站处理工具3300可包括(或以其他方式耦合至)系统控制器3323,其用于控制工艺条件及多站处理工具3300的硬件状态。系统控制器3323可包括一或更多个存储器设备3325、一或更多个大容量储存设备3327以及一或更多个处理器3329。每一处理器3329可包括中央处理器(CPU)或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进马达控制器板等。
在一些方面,系统控制器3323控制多站处理工具3300的每一个活动。例如,系统控制器3323可执行储存在大容量储存设备3327中、加载至存储器设备3325中且由处理器3329执行的系统控制软件3331。替代地,可将控制逻辑硬编码于系统控制器3323中。专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(例如场可编程门阵列或FPGAs)和/或其类似物可用于这些用途。在以下讨论中,无论“软件”或“代码”用于何种情况,功能上相当的硬码化逻辑都可用于该状况。系统控制软件3331可包含指令,所述指令用于控制时序、气体的混合、气体流速、室和/或站压力、室和/或站温度、晶片温度、目标功率电平、RF功率电平、衬底基座、卡盘和/或晶座位置、以及由多站处理工具3300所执行的特定工艺的其他参数。系统控制软件3331可以任何合适的方式来配置。例如,可写入各种处理工具部件子程序或控制对象,以控制用于执行各种处理工具工艺的处理工具部件的操作。系统控制软件3331可以任何合适的计算机可读取程序语言来进行编码。
在一些方面,系统控制软件3331可包含用于控制上述各种参数的输入/输出控制(IOC)排序指令。在一些方面,可采用储存于与系统控制器3323相关联的大容量储存设备3327和/或存储器设备3325上的其他计算机软件和/或程序。用于该用途的程序或程序段的示例包括衬底定位程序、工艺气体控制程序、压力控制程序、加热器控制程序、冷却器控制程序及等离子体控制程序。
衬底定位程序可包含用于处理工具部件的程序代码,处理工具部件用于将晶片107装载且定位于基座3321上并控制晶片107与多站处理工具3300的其他部件之间的间隔。
工艺气体控制程序可包含代码,其用于控制气体组成(例如,含硅气体、含氧气体、含氮气体、稀释(或惰性)气体等)及流速,以及任选地用于在沉积前使气体流入一或更多个处理室中以稳定处理室中的压力。压力控制程序可包含代码,其通过调节例如该处理站的排出系统中的节流阀、进入该处理站的气体流量和/或类似物等,以控制该处理站中的压力。
加热器控制程序可包含代码,其用于控制流至用于加热基座(例如基座3321)、处理室3315的喷头(例如,喷头201)、馈送歧管组件203和/或类似者的一个或更多个加热单元(例如并为基座和/或喷头的部件的加热元件、加热套605等)的电流,以加热晶圆107和/或流出馈送歧管组件203的一种或更多种气体。额外地或可替代地,加热器控制程序可控制热传气体(例如,氦)往气体分配器(并因此往晶圆107)的输送。
冷却器控制程序可包括代码,其用于控制通过用于从处理室3315的基座(例如基座3321)和/或喷头(例如喷头113)提取热并因此将这样的热能传递至例如废热捕获、储存、回收和/或处置系统的冷却单元的传导冷却流体的流速。通过冷却单元的冷却流体的流动也可从晶圆107提取热。
等离子体控制程序可包含代码,其用于根据多种方面来设定施加至一或更多个处理站中的处理电极的RF功率电平。
压力控制程序可包含代码,其用于根据多种方面来维持反应室内的压力。
在一些方面,可有与系统控制器3323相关联的用户接口。该用户接口可包含显示屏幕、装置和/或工艺条件的图形化软件显示器、以及用户输入设备(例如指向设备、键盘、触控屏幕、麦克风等)。
在一些方面,由系统控制器3323调整的参数可与工艺条件有关。非限制性示例包含工艺气体组成和流速、温度、压力、等离子体条件(例如RF偏压功率电平)、压力、温度等。可以配方(其可利用用户接口来输入)形式将这些参数提供至用户。
通过系统控制器3323的模拟和/或数字输入连接,可从各个处理工具传感器提供用于监测工艺的信号。用于控制工艺的信号可在多站处理工具3300的模拟和/或数字输出连接上输出。可被监测的处理工具传感器的非限制性示例包括质量流量控制器、压力感测计(例如压力计)、热电偶等。经适当程序化的反馈及控制算法可与来自这些传感器的数据一起使用,以维持工艺条件。
系统控制器3323可提供用以实施一或更多上述工艺的程序指令。该等程序指令可控制各种工艺参数,如直流(DC)功率电平、RF偏压功率电平、压力、温度等。该等指令可根据多种方面控制该等参数,以操作应力补偿层的膜堆的沉积。
系统控制器3323将通常包括一或更多个存储器设备和一或更多个处理器,其被配置成执行所述指令,使得该装置将根据一些方面来执行方法。在一些情况下,机器可读介质(含有用于根据多种方面来控制工艺操作的指令)可耦合至系统控制器3323。
在一些方面,系统控制器3323可以是系统的一部分,该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备,半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(例如晶片基座、气体流系统、热管理系统等)。上文讨论的系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和/或之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”,其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。例如根据处理要求和/或系统类型,系统控制器3323可以被编程以控制本文公开的任何工艺,包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、阀操作、用于辐射加热的光源控制、压力设置、真空设置、功率设置、RF产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具或室和其他转移工具和/或与具体系统连接或对接的装载锁。以此方式,系统控制器3323可配置成尤其在系统之间控制背侧晶片处理系统的各种致动器和马达。
从广义上讲,系统控制器3323可以限定为电子器件,电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量和/或类似操作的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、限定为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或执行程序指令(例如,软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到系统控制器3323的指令,单独设置(或程序文件)限定用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些方面,操作参数可以是由工艺工程师限定的配方的一部分,以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、硅氧化物、表面、电路、晶片的管芯等等的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方案中,系统控制器3323可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如,系统控制器3323可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分,其可以允许对晶片处理的远端访问。计算机可以实现对系统的远端访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准,改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的工艺。在一些示例中,远端计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远端计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面,然后将该参数和/或设置从远端计算机发送到系统。在一些示例中,控制器接收数据形式的指令,其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解,参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型,控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此,如上所述,系统控制器3323可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在室上的与远端(例如在平台级或作为远端计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的一个或多个集成电路,其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述,根据将由工具执行的一个或多个处理步骤,系统控制器3323可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、和/或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
额外和/或替代方面
除非另有说明,否则所示方面应被理解为提供一些方面的变化细节的示例性特征。因此,除非另有说明,否则各种图标的特征、部件、模块、层、膜、区域、方面、结构等(下文中单独或统称为“元件(element)”或“多个元件(elements)”)均可在不脱离本发明的教导下,以其他方式组合、分离、互换和/或重新布置。
本文使用的术语是以描述一些方面为目的,并非旨在进行限制。如本文所使用的,单数形式“一(a、an)”和“该(the) ”也旨在包括复数形式,除非上下文另清楚地指明。应理解,短语“对于该一或更多个<项目>的每一<项目>”、“该一或更多<项目>的每一<项目>”和/或其类似者如果用于本文中则包含单个项目组和多个项目组两者,即,使用短语“对…每一者”的含义是,在程序语言中使用其来指称所指全部项目群中的每一项目。例如,如果所指的项目群是单个项目,则“每一”将仅指该单个项目(尽管事实上“每一”的字典限定经常是限定为指“两个或更多事物中的每一者”),并不意味必须有这些项目中的至少两者。类似地,术语“集合”或“子集”本身不应被视为必然包含多个项目—应理解,集合或子集可包含仅一个成员或多个成员(除非上下文另指明)。术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”(当在本说明书中使用时)指定所述特征、整数、步骤、操作、组件、部件、和/或其群组的存在,但不排除一或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其群组的存在或添加。应注意,如本文所使用的,术语“基本上”、 “大概”、“大约”及其他类似术语用作近似术语而非程度术语,并因此用于解释本领域普通技术人员所理解的测量、计算和/或提供值中的固有偏差。据此,除非另有说明,本文所使用的术语“基本上”、“大概”、“约”及其他类似术语意指与参考值相差在5%以内。例如,基本上垂直意指与平行相差在±5%内。
附图中使用交叉影线和/或阴影一般被提供以使相邻元件之间的边界清楚。因此,交叉影线或阴影的存在或不存在均非传达或指明对特定材料、材料特性、尺寸、比例、所示元件之间的共性、和/或元件的任何其他特征、属性、特性等有任何偏好或要求,除非另有说明。进一步地,在附图中,为达清晰和/或描述目的,元件的尺寸和相对尺寸可能被夸大。因此,各个元件的尺寸和相对尺寸不一定限于图中所示的尺寸和相对尺寸。当方面可以不同方式来实施时,特定工艺顺序可以不同于所述顺序来执行。例如,两个连续描述的工艺可基本上同时执行或以与所述顺序相反的顺序来执行。
当一元件(例如一层)被称为在另一组件“上”、“连接至”或“耦合至”另一元件时,其可直接在另一元件上、直接连接至或直接耦合至另一元件、或者可存在至少一个中间元件。然而,当一元件被称为“直接在另一元件上”、“直接连接至”或“直接耦合至”另一元件时,则不存在中间元件。其他术语和/或短语(如果本文用于描述元件之间的关系)应以类似的方式来解释,例如“之间”与“直接在…之间”、“邻近”与“直接邻近”、“在…上”与“直接在…上”等。进一步地,术语“连接”可指物理、电和/或流体连接。为此,为了本发明目的,短语“流体连接”是用于关于可相互连接以形成流体连接的容积、充气室、孔等,类似于短语“电连接”用于关于连接在一起以形成电连接的部件。短语“流体插置”(如果使用的话)可用来指与至少两其他部件、容积、充气室或孔流体连接的部件、容积、充气室或孔,使得从这些其他部件、容积、充气室或孔中的一者流至这些其他部件、容积、充气室或孔中的另一者的流体在到达这些部件、容积、充气室或孔中的另一者之前,会先流过“流体插置”的部件。例如,如果泵流体插置于容器与出口之间,则从容器流至出口的流体会在到达出口之前先流过泵。短语“流体邻近”(如果使用的话)可用来指一流体元件相对于另一流体元件的放置,使得两元件之间并未流体插置可能潜在地中断两流体元件间的流体流动的潜在结构。例如,在沿流动路径依次设置第一阀、第二阀及第三阀的该流动路径中,第一阀将流体邻近于第二阀,第二阀将流体邻近于第一阀与第三阀两者,且第三阀流体邻近于第二阀。
为了本发明目的,“X、Y…与Z中的至少一者”及“选自由X、Y…与Z所组成的群组中的至少一者”可被解释为仅有X、仅有Y…、仅有Z,或者X、Y…与Z中的两者或更多者的任意组合,例如XYZ、XYY、YZ及ZZ。如本文所使用,术语“和/或”包括一或更多个相关列出项目的任何及所有组合。
尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不应受限于这些术语。这些术语用于区分一元件与另一元件。因此,在不脱离本发明的教导下,以下所讨论的第一元件可称为第二元件。为此,使用这些标识符(例如“第一元件”)不应被理解为暗示或固有地暗示必然存在另一实例(例如“第二元件”)。进一步地,本发明和随附权利要求中使用任何序数标号(如果有的话),例如(a)、(b)、(c)...或(1)、(2)、(3)…或其类似者,应理解为不表达任何特定顺序或次序,除了明确指出这种顺序或次序之外。例如,如果有标记为(i)、(ii)及(iii)的三步骤,应理解,除非另外指明,否则这些步骤可以任何顺序进行(或甚至同时进行,如果无其他限制的话)。例如,如果步骤(ii)涉及处理在步骤(i)中所建立的元件,则步骤(ii)可视为发生在步骤(i)之后的某一点。以类似方式,如果步骤(i)涉及处理在步骤(ii)中建立的元件,则应理解为相反。
可在本文中使用空间相对术语,例如“之下(beneath) ”、“下面(below) ”、“下方(under) ”、“下部(lower) ”、“上面(above) ”、“上部(upper) ”、“上方(over) ”、“更高(higher) ”、“侧(side) ”(例如,如“侧壁”)及类似者,以实现描述的目的,并因此以描述如图所示的一个元件与至少一个其他元件的空间关系。空间相对术语旨在涵盖装置在使用、操作和/或制造中的除了在图中所绘的方位之外的不同方位。例如,如果图中的装置被翻转,则描述为在其他元件或特征“下面”或“以下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上面”或“上方”。因此,术语“下面”可涵盖上面与下面方位。此外,该装置可以其他方式确定方向(例如,旋转90度或于其他方位),因此本文所使用的空间相对描述词语被对应地解释。
本文所用的术语“之间”且当与值范围一起使用时当理解为(除非另指明)包括该范围的开始值和结束值。例如,介于1与5之间当理解为包括数字1、2、3、4和5,而非仅是数字2、3和4。再者,虽然本文提供具体示例、值、范围等,但未明确列出的其他示例、值、范围等应被视为落入本发明的范围内,例如在使用类似比率、关系等的情况下,如上所述。
如本文所使用的,术语“可操作地连接”当理解为指两部件和/或系统被连接(直接或间接地)的状态,其使得例如至少一个部件或系统可控制另一者。例如,控制器可被描述为与电阻加热单元可操作地连接(或可操作地连接至电阻加热单元),其包括控制器与电阻加热单元的子控制器连接,该电阻加热单元与继电器电连接,该继电器被配置成可控地将电阻加热单元与能够提供一功率量(其能够对电阻加热单元供电以产生所需加热程度)的功率源连接或断开。控制器本身可能因所涉及的电流而无法直接对电阻加热单元供应这种功率,但应理解控制器仍然可操作地与电阻加热单元连接。
如本文所使用的,单数形式“一(a、an)”和“该(the) ”也旨在包括复数形式,除非上下文另清楚地指明。应理解,短语“对于该一或更多个<项目>的每一<项目>”、“该一或更多<项目>的每一<项目>”和/或其类似者如果用于本文中则包含单个项目组和多个项目组两者,即,使用短语“对…每一者”的含义是,在程序语言中使用其来指称所指全部项目群中的每一项目。例如,如果所指的项目群是单个项目,则“每一”将仅指该单个项目(尽管事实上“每一”的字典限定经常是限定为指“两个或更多事物中的每一者”),并不意味必须有这些项目中的至少两者。类似地,术语“集合”或“子集”本身不应被视为必然包含多个项目—应理解,集合或子集可包含仅一个成员或多个成员(除非上下文另指明)。此外,术语“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”(当在本说明书中使用时)指定所述特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其群组的存在,但不排除一或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其群组的存在或添加。
本文参考剖面图、等角视图、透视图、平面图和/或分解图来描述各种方面,这些图为理想化方面和/或中间结构的示意性示图。因此,预期因例如制造技术和/或公差而导致图示的形状的变化。因此,本文所公开的方面不应解释为限制于特定示出的区域形状,而是包括因例如制造所导致的形状偏差。为此,图中所示的区域本质上可以是示意性的,且这些区域的形状可不反映设备的区域的实际形状,并因此并非用于作限制。
除非另外限定,否则本文所使用的所有术语(包括技术及科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。术语(例如常用词典中限定的术语)应被解释为具有与其在相关领域背景下的含义一致的含义,不应被解释为理想化或过于正式的含义,除非本文明确地如此限定。
按照本领域的惯例,在附图中以功能框、单元和/或模块角度来描述并示出一些方面。本领域技术人员应理解,这些框、单元和/或模块在物理上通过电子(或光学)电路,例如逻辑电路、离散部件、微处理器、硬布线电路、内存元件、布线连接及类似者来实现,其可使用基于半导体的制造技术或其他制造技术来形成。在框、单元和/或模块是通过微处理器或其他类似硬件来实现的情况下,其可使用软件(例如,微代码)来进行程序设计及控制,以执行本文所讨论的各种功能,并可任选地通过固件和/或软件来驱动。还预期每一框、单元和/或模块可通过专用硬件来实现,或作为执行某些功能的专用硬件与执行其他功能的处理器(例如,一或更多个编程微处理器及相关电路)的组合。此外,一些方面的每一框、单元和/或模块可在不脱离本发明的构思的情况下物理地分成两个或更多互相作用且离散的框、单元和/或模块。进一步地,一些方面的框、单元和/或模块可在不脱离本发明教导的情况下物理地组合成更复杂的框、单元和/或模块。
尽管为达清楚理解目的已相当详细地描述前述方面,但显然可在所附权利要求的范围内实行某些改变和修改。应注意,存在许多替代方式来实现所公开的方面的工艺、系统和装置。据此,方面应视为说明性而非限制性的,且方面不限于本文给出的细节。

Claims (50)

1.一种被配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置,所述装置包括:
第一气体通道,其具有在第一方向上相互隔开的第一近端和第一远端,所述第一近端限定第一气体入口;
第二气体通道,其流体连接至所述第一气体通道,所述第二气体通道具有在所述第一方向上与所述第一远端隔开的第二近端和在所述第一方向上与所述第二近端隔开的第二远端,所述第二远端限定第一气体出口;
第一环形充气室,其包围所述第一气体通道和所述第二气体通道;
径向流径,其横跨在所述第一环形充气室与所述第一气体通道及所述第二气体通道之间,并将所述第一环形充气室流体连接至所述第一气体通道和所述第二气体通道;
第二气体入口,其在横向于所述第一方向的第二方向上与所述第一气体入口隔开;以及
多个第三气体通道,其从所述第二气体入口延伸并流体连接至所述第一环形充气室的对应不同部分。
2.根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一气体通道和所述第三气体通道被限定在第一本体内;
所述第二气体通道被限定在邻接所述第一本体的第二本体内;
所述第一环形充气室至少由所述第一本体和所述第二本体的相对表面限定;且
所述径向流径至少由所述第一本体和所述第二本体的相对表面限定。
3.根据权利要求2所述的装置,其中:
所述第一本体包括:
第一表面;第二表面,其在所述第一方向上与所述第一表面相对;
孔,其位于所述第二表面并与所述第一气体通道同轴对齐,所述孔沿着与所述第一方向相反的第三方向延伸并终止于被布置在所述第一表面与所述第二表面之间的第三表面;以及
第一凸出部,其从所述第三表面沿所述第一方向延伸并终止于第四表面,所述第四表面具有被限定于其内的所述第一远端;
所述第二本体包括:
第五表面;
凸出部,其从所述第五表面沿所述第三方向延伸并终止于第六表面,所述第六表面具有被限定于其内的所述第二近端;以及
第七表面,其在所述第一方向上与所述第五表面相对,所述第七表面具有被限定于其内的所述第二远端;
所述第二本体至少部分地被支撑在所述孔内;
所述第五表面在所述第一方向上与所述第三表面隔开;
所述第一环形充气室至少由所述第三表面和所述第五表面限定;且
所述径向流径至少由所述第四表面和所述第六表面限定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置,其中所述第二气体通道在垂直于所述第一方向的平面中的横截面积随着距离所述第二近端的距离增加而增加。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置,其中所述第二气体通道具有截头圆锥形配置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置,其中所述第一气体通道具有圆柱形配置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置,其中:
第四方向横向于所述第一方向和所述第二方向;
由所述第一方向和所述第四方向限定的第一参考平面包括所述第一气体通道的中心轴线;且
横向于所述第一参考平面的第二参考平面包括所述第三气体通道的中心轴线。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述第三气体通道具有相对于所述第一参考平面的对称配置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置,其还包括:
多个第一立管,其从所述第一环形充气室的所述对应不同部分沿着与所述第一方向相反的第三方向延伸,
其中所述第一立管将相应第三气体通道流体连接至所述第一环形充气室的所述对应不同部分。
10.根据权利要求9所述的装置,其中:
每一第一立管具有在所述第三方向上的延伸中心轴线;且
每一第三气体通道具有相对于与其流体连接的所述第一立管的所述延伸中心轴线成角度的延伸中心轴线。
11.根据权利要求9或10所述的装置,其还包括:
多个第二立管,其将相应第三气体通道流体连接至对应第一立管。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置,其还包括:
第四气体通道,其在所述第一近端与所述第一远端之间流体连接至所述第一气体通道,
其中所述第四气体通道的延伸中心轴线横向于所述第二方向延伸。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置,其还包括:
第五气体通道,其在所述第二气体入口与所述第一远端之间流体连接至所述第三气体通道,
其中所述第五气体通道的延伸中心轴线在横向于所述第一方向和所述第二方向的第四方向延伸。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置,其还包括:
工艺气体阀歧管,其流体连接至所述第一气体入口和所述第二气体入口,所述工艺气体阀歧管被配置成调节分别进入所述第一气体入口和所述第二气体入口的一种或更多种气体的流量;
第一垫圈,其包围并密封所述装置内的所述第一气体入口;
第二垫圈,其包围所述第二气体入口并密封所述装置内的所述第二气体入口;以及
第三垫圈,其包围所述装置内的所述第一气体入口与所述第二气体入口两者并在其周围形成密封。
15.根据权利要求14所述的装置,当从属于权利要求3时,其还包括:
第一热阻元件,其插置于所述工艺气体阀歧管与所述第一本体之间。
16.根据权利要求13或14所述的装置,当从属于权利要求12时,其还包括:
远端等离子体源阀,其流体连接至所述第四气体通道和所述第五气体通道,所述远端等离子体源阀被配置成调节分别进入所述第四气体通道和所述第五气体通道的对应近端的一种或更多种反应性物质的流量;
第四垫圈,其包围并密封所述装置内的所述第四气体通道的所述近端;
第五垫圈,其包围并密封所述装置内的所述第五气体通道的所述近端;以及
第六垫圈,其包围所述装置内的所述第四气体通道的所述近端与所述第五气体通道的所述近端两者并在其周围形成密封。
17.根据权利要求16所述的装置,当从属于权利要求13或权利要求14时,当从属于权利要求12时,当从属于权利要求3时,其还包括:
至少一个第二热阻元件,其被插置于所述第一本体与所述远端等离子体源阀之间。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置,其还包括:
所述气体分配器,其具有流体连接至多个气体分配端口的至少一个气体分配充气室,所述至少一个气体分配充气室具有流体连接至所述第一气体出口的第三气体入口;
第七垫圈,其包围并密封所述装置内的所述第一气体出口和所述第三气体入口;以及
第八垫圈,其包围所述装置内的所述第七垫圈并在其周围形成密封。
19.根据权利要求18所述的装置,当从属于权利要求3时,其还包括:
第三热阻元件,其被插置于所述气体分配器与所述第一本体和所述第二本体中的每一者之间。
20.根据权利要求18所述的装置,当从属于权利要求16时,当从属于权利要求14时,其还包括:
一个或更多个第六气体通道,其流体连接至所述第三垫圈与所述第一垫圈和所述第二垫圈两者之间的第一区域、所述第六垫圈与所述第四垫圈和所述第五垫圈两者之间的第二区域、以及所述第八垫圈与所述第七垫圈之间的第三区域;以及
第四气体入口,其流体连接至所述一个或更多个第六气体通道,所述第四气体入口被配置成通过所述一个或更多个第六气体通道将缓冲气体供应至所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域。
21.根据权利要求20所述的装置,其中所述第一区域、所述第二区域与所述第三区域相互流体连接。
22.根据权利要求20或21所述的装置,当从属于权利要求2时,其还包括:
第九垫圈,其包围并密封所述装置内的所述第一环形充气室,所述第九垫圈至少被部分地压在所述第一本体与所述第二本体之间。
23.根据权利要求22所述的装置,当从属于权利要求21时,其中所述一个或更多个第六气体通道被配置成使所述缓冲气体从所述第四气体入口流至由至少所述第九垫圈约束的第四区域、从所述第四区域流至所述第三区域、从所述第三区域流至所述第二区域、从所述第二区域流至所述第一区域、以及从所述第一区域流至所述装置的大气。
24.根据权利要求1所述的装置,其中所述第一远端在所述第一方向和所述第二方向上与所述第一近端隔开。
25.根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第一气体通道限定平行于所述第一方向的第一中心轴线,且
所述第二气体通道限定与所述第一中心轴线共线的第二中心轴线。
26.根据权利要求1所述的装置,其中:
所述第二气体通道限定平行于所述第一方向的第二中心轴线,且
所述第二气体入口被设置成沿着所述第二中心轴线定位。
27.一种被配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置,所述装置包括:
第一气体通道,其具有在沿第一中心轴线相互隔开的第一近端和第一远端,所述第一近端限定第一气体入口;
第一环形充气室,其包围所述第一气体通道;
径向流径,其从所述第一环形充气室横跨至所述第一气体通道,并将所述第一环形充气室流体连接至所述第一气体通道;
第二气体通道,其具有第二近端及沿第二中心轴线与所述第二近端隔开的第二远端,所述第二近端沿所述第二中心轴线与所述第一远端及所述径向流径隔开,所述第二远端限定第一气体出口;
多个第四气体通道,其从所述第一环形充气室横跨至所述第二近端并流体连接所述第一环形充气室与所述第二近端,其中所述第四气体通道、所述第一环形充气室和所述径向流径被流体插置于所述第一远端与所述第二近端之间;
第二气体入口,其沿着横向于所述第二中心轴线的第三轴线与所述第一气体入口隔开;以及
多个第三气体通道,其从所述第二气体入口延伸并流体连接至所述第一环形充气室的对应不同部分。
28.根据权利要求27所述的装置,其中所述第二气体通道通过从所述第一远端横跨通过所述径向流径、通过所述第一环形充气室且通过所述第四气体通道中的至少一个第四气体通道的流径而流体连接至所述第一气体通道。
29.根据权利要求27所述的装置,其中所述第二近端沿所述第二中心轴线偏离所述第一环形充气室。
30.根据权利要求27所述的装置,其中所述第一环形充气室不包围所述第二气体通道。
31.根据权利要求27所述的装置,其中所述径向流径至少部分地由圆形底表面及沿所述第二轴线偏离所述圆形底表面的环形上表面限定。
32.根据权利要求27所述的装置,其中:
所述第四气体通道被流体插置于所述第二近端与所述第一环形充气室之间,且
所述第一环形充气室流体被插置于所述径向流径与所述第四气体通道之间。
33.根据权利要求27所述的装置,其中每一第四气体通道沿着定向成与所述第二中心轴线成锐角的对应第四中心轴线延伸。
34.根据权利要求27所述的装置,其中:
所述第一远端终止于所述径向流径,且
所述第二近端终止于所述第四气体通道。
35.根据权利要求27所述的装置,其具有权利要求2-26的任何特征和限制。
36.一种被配置成将工艺气体供应至气体分配器的装置,所述装置包括:
第一气体通道,其具有沿第一中心轴线相互隔开的第一近端和第一远端,所述第一近端限定第一气体入口;
第二气体通道,其流体连接至所述第一气体通道,所述第二气体通道具有第二近端和沿第二中心轴线与所述第二近端隔开的第二远端,所述第二近端沿所述第二中心轴线与所述第一远端隔开,所述第二远端限定第一气体出口;
第一环形充气室,其包围所述第一气体通道;
径向流径,其横跨于所述第一环形充气室与所述第一气体通道之间并将所述第一环形充气室流体连接至所述第一气体通道;
第二气体入口,其沿着横向于所述第二中心轴线的第三轴线与所述第一气体入口隔开;以及
多个第三气体通道,其从所述第二气体入口延伸并流体连接至所述第一环形充气室的对应不同部分。
37.根据权利要求36所述的装置,其中所述第一中心轴线与所述第二中心轴线共线。
38.根据权利要求37所述的装置,其中所述第二气体入口沿所述第三轴线偏离馈送插入件的顶表面。
39.根据权利要求36所述的装置,其中:
所述第一环形充气室包围所述第一气体通道和所述第二气体通道,且
所述径向流径横跨于所述第一环形充气室与所述第一气体通道及所述第二气体通道之间,并将所述第一环形充气室流体连接至所述第一气体通道及所述第二气体通道。
40.根据权利要求36所述的装置,其中所述第一中心轴线定向成相对于所述第二中心轴线成锐角。
41.根据权利要求36所述的装置,其中所述第二气体入口沿着所述第二中心轴线定位。
42.根据权利要求36所述的装置,其中所述第一气体入口沿所述第三轴线与所述第二中心轴线隔开。
43.根据权利要求36所述的装置,其还包括多个第四气体通道,其从所述第一环形充气室延伸至所述第二气体通道的所述第二近端。
44.根据权利要求43所述的装置,其中所述第二气体通道通过从所述第一远端横跨通过所述径向流径、通过所述第一环形充气室、且通过所述第四气体通道中的至少一个第四气体通道的流径而流体连接至所述第一气体通道。
45.根据权利要求43所述的装置,其中所述第二近端沿所述第二中心轴线偏离所述第一环形充气室。
46.根据权利要求45所述的装置,其中所述第一环形充气室不包围所述第二气体通道。
47.根据权利要求43所述的装置,其中所述径向流径至少部分地由圆形底表面及沿所述第二轴线偏离所述圆形底表面的环形上表面限定。
48.根据权利要求43所述的装置,其中所述径向流径、所述第一环形充气室和所述第四气体通道被流体插置于所述第一气体通道的所述第一远端与所述第二气体通道的所述第二近端之间。
49.根据权利要求43所述的装置,其中每一所述第四气体通道沿着被定向成与所述第二中心轴线成锐角的对应第四中心轴线延伸。
50.根据权利要求36所述的装置,其具有权利要求2-26的任何特征和限制。
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