專利名稱：模塊化的噴射器和排放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輸送氣體的氣體噴射器。尤其涉及一種模塊化的氣體輸送噴射器和促使氣體基本上均勻分布的排氣裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)中，氣體的輸送是一個(gè)重要的工藝步驟。輸送氣體以用多種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備來加工半導(dǎo)體。在這樣的例子中，化學(xué)蒸汽沉積(CVD)系統(tǒng)用來輸送特定氣體，所述氣體通過熱反應(yīng)或分解反應(yīng)在半導(dǎo)體基片或晶片的表面上沉積一層物質(zhì)如一種氧化膜。
在多種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)中一個(gè)重要的元件是用于輸送氣體到基片上的噴射器。例如在CVD系統(tǒng)中，氣體必須被分布在基片上以便氣體反應(yīng)并在基片的表面上沉積一理想的膜或?qū)印娚淦鞯囊粋€(gè)目的是以一種可控制的和可重復(fù)的方式把氣體輸送到一個(gè)希望的位置。氣體的可控制的分布使氣體的預(yù)混合和在先反應(yīng)減少到最小，而且最大化了氣體基本上完全、快速和均勻反應(yīng)的機(jī)會(huì)。如果不控制氣體流動(dòng)，化學(xué)反應(yīng)將不是最佳的且結(jié)果將可能得到一個(gè)不具有均勻成分和/或厚度的膜。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，將導(dǎo)致削弱半導(dǎo)體的正確功能且甚至可能失效。因此，希望設(shè)計(jì)一種噴射器以一種可控制和基本均勻的方式促進(jìn)氣體的輸送。
已經(jīng)知道了噴射器的重要性，發(fā)展了一些類型的設(shè)計(jì)。已有技術(shù)中的噴射器裝置的兩個(gè)例子在US6022414和US6200389中描述，這兩篇在此都用作參考。其中描述了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)或線性的噴射器單體，具有多個(gè)沿著噴射器的長(zhǎng)度延伸的氣體出口。而且所描述的是形成在一個(gè)材料塊內(nèi)的具有多個(gè)噴射器頭的噴射器裝置。盡管這些噴射器已經(jīng)被證明是一種有用的設(shè)計(jì)，但是已有技術(shù)多個(gè)頭的單體噴射器裝置制造成本高。因?yàn)槊恳粐娚淦黜樞虻卦谕粏误w材料塊中加工(使用放電加工(EDM))，所以制造時(shí)間是冗長(zhǎng)的。
出于生產(chǎn)量的考慮，通常希望使用多個(gè)噴射器。當(dāng)使用一個(gè)單體噴射器裝置時(shí)，隨著噴射器頭的數(shù)目的增加，制造時(shí)間也增加。冗長(zhǎng)的制造時(shí)間和高的成本阻礙了可能提高整個(gè)加工效果的噴射器結(jié)構(gòu)的重復(fù)設(shè)計(jì)。并且在每一連續(xù)的制造步驟過程中由于單一的制造失誤有置整個(gè)多噴射器頭于危險(xiǎn)中的增加的傾向。因此需要提供一種改進(jìn)的噴射器裝置，易于制造和裝配。
除了噴射器，通常與噴射器裝置相連用于排放氣體的排氣系統(tǒng)在促使氣體基本均勻和/或可控制地輸送到基片中也起著重要的作用。工業(yè)上一直在努力改進(jìn)排氣系統(tǒng)，尤其是以基本均勻的方式排放氣體的系統(tǒng)。當(dāng)噴射器數(shù)目增加時(shí)，排氣系統(tǒng)的復(fù)雜性也提高并且產(chǎn)生問題如排放氣體流量的平衡。因?yàn)槎鄠€(gè)噴射器可以提高生產(chǎn)量，所以也需要改進(jìn)排氣系統(tǒng)。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于輸送氣體的改進(jìn)的噴射器。更特別的是，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種模塊化的氣體輸送噴射器和排氣裝置。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于將氣體輸送到基片上的噴射器裝置，包括一個(gè)或多個(gè)彼此相鄰并間隔設(shè)置以便在它們之間形成排氣通道的內(nèi)噴射器頭。一個(gè)或多個(gè)端部噴射器頭設(shè)置成相鄰的并位于一個(gè)或多個(gè)噴射器頭的外邊且相互間隔開以便在它們之間形成排氣通道。提供有一個(gè)安裝板，具有許多用于分別固定每一個(gè)噴射器和端部噴射器頭的固定孔，其中噴射器和端部噴射器頭可以單獨(dú)地從噴射器裝置拆下或加到噴射器裝置上。
在本發(fā)明的另一方面中，噴射器裝置還包括與安裝板相連的用于從噴射器頭排放氣體的排氣裝置。本發(fā)明的特別之處在于為內(nèi)噴射器頭和端部噴射器頭分別提供排放。這促進(jìn)了可控制氣體的排放，即使在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不平衡時(shí)。
在本發(fā)明的另一方面中，排氣裝置包括連接到安裝板的下排放板。下排放板具有形成在其中沿著基本下排放板的長(zhǎng)度方向延伸的錐形排放通道。上排放板連接到下排放板。上排放板具有形成在其中的排放口，所述排放口具有一定的斷面形狀并包括在底端上的細(xì)長(zhǎng)孔，所述底端基本上沿著上排放板的長(zhǎng)度方向延伸且終止于上排放板的頂表面上的偶數(shù)孔。錐形排放通道和排放口與噴射器裝置中的排放通道以流動(dòng)方式連通。
在本發(fā)明的再一方面中，排氣裝置還包括以流通的方式與端部噴射器頭連通的一個(gè)外排氣管，和以流通的方式與內(nèi)噴射器頭連通的一個(gè)內(nèi)排氣管。在一個(gè)實(shí)施例中內(nèi)排氣管包括其中具有許多通道的板。提供有許多管子且一條管子連接一個(gè)通道。這些管子固定到平衡部件。平衡部件具有用于每一管子的一個(gè)入口和一個(gè)單一的出口。這樣甚至當(dāng)噴射器裝置具有非偶數(shù)的或不平衡數(shù)目的排放通道時(shí)也能提供平衡的排放。
附圖的簡(jiǎn)要說明通過閱讀下面本發(fā)明的詳細(xì)說明和權(quán)利要求并參照附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中

圖1表示本發(fā)明模塊化的噴射器裝置的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的單體模塊化噴射器頭的簡(jiǎn)化的裝置的示意圖；圖3表示圖1的多個(gè)噴射器頭和一個(gè)端部噴射器的部分放大橫截面圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的噴射器的底部透視圖；圖5表示本發(fā)明的安裝板的頂部視圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一(下)排放板的頂部視圖；圖7表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二(上)排放板的頂部視圖；圖8表示圖7中的第二排放板沿線A-A’的橫截面視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二排放板的底部視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的噴射器和排放裝置的頂部透視圖；圖11表示本發(fā)明的外排放管的簡(jiǎn)單側(cè)視圖；圖12和13分別表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)排放管的側(cè)頂視圖和側(cè)視圖；圖14A和14B分別表示內(nèi)排放管底板的頂視圖和側(cè)視圖；圖14C表示沿圖14A的線14C-14C的橫截面圖；圖15表示內(nèi)排放管的一個(gè)頂管的裝配圖；圖16A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖15的頂管的底板的頂部視圖；圖16B表示底板沿圖16A的線16B-16B的橫截面圖；圖17A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖15的頂管的頂板的頂視圖；圖17B表示頂板沿圖17A的線17B-17B的橫截面圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述通常，本發(fā)明提供能夠沿著一長(zhǎng)度特別是噴射器的長(zhǎng)度方向提供氣體分布的一個(gè)模塊化的化學(xué)或氣體噴射器和排氣裝置，并且提供許多單獨(dú)的噴射器頭以配合形成解決已有技術(shù)缺點(diǎn)的噴射器和排氣裝置。本發(fā)明的噴射器裝置包括許多噴射器頭互相配合形成噴射器裝置來在加工過程中輸送一種或多種氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)到半導(dǎo)體晶片或基片上。本發(fā)明的噴射器頭包括一個(gè)或多個(gè)軸向?qū)R的通道，用于通過一個(gè)或多個(gè)分布通道輸送一種或多種氣體到輸送表面。此裝置還包括至少兩個(gè)分別定位在裝置相對(duì)端的端部噴射器頭。端部噴射器頭還包括一個(gè)或多個(gè)軸向?qū)R的通道，用于通過一個(gè)或多個(gè)分布通道輸送一種或多種氣體到輸送表面。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置還包括一個(gè)安裝板，許多噴射器頭固定到其上來提供單個(gè)噴射器的定位和配合。排放系統(tǒng)與安裝板相連以便排放由噴射器輸送的氣體。
更具體地，圖1表示本發(fā)明模塊化的噴射器裝置120的橫截面示意圖。在圖1所示的實(shí)施例中，裝置120包括總計(jì)6個(gè)單獨(dú)的噴射器頭122a-d和124a-b；但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說裝置120可以包括任意多個(gè)噴射器以便把希望的化學(xué)物質(zhì)輸送到靠近噴射器裝置120設(shè)置的基片121(圖3)上是顯而易見的。6個(gè)噴射器頭包括內(nèi)噴射頭122a-d和沿X軸線在裝置的每個(gè)末端設(shè)置的端噴射頭124a-b。在安裝板126上設(shè)置和固定所有噴射器頭122a-d和124a-b。安裝板126的剛性足以支撐和固定噴射器頭的重量。安裝板126連接到下面詳細(xì)描述的排氣系統(tǒng)130。雖然沒有表示，整個(gè)噴射器和排放裝置通常是存在于一個(gè)系統(tǒng)如CVD系統(tǒng)中，在US6022414、6200389和美國系列號(hào)NO.09/757542中描述的例子，在此參考它們的整個(gè)批露內(nèi)容。
在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)噴射頭122a-d和端噴射頭124a-b(有時(shí)整體稱作“噴射器”)這樣設(shè)置以便排放通道134a-e形成在每一端部噴射器和相鄰的噴射器之間和每一相鄰的噴射器之間。例如第一排放通道134a形成在第一端噴射器124a和第一噴射器122a之間。第二排放通道134b形成在第一噴射器122a和第二噴射器122b之間。第三排放通道134c形成在第二和第三噴射器122b和122c之間。第四排放通道134d形成在第三和第四噴射器122c和122d之間。第五排放通道134e形成在第四噴射器122d和第二端部噴射器124b之間。噴射頭122和端部噴射器124設(shè)計(jì)和定位成這樣以便排放通道沿著Y軸線延伸噴射器的高度并進(jìn)入安裝板126。內(nèi)噴射頭和端部噴射器頭固定到安裝板126上以便每一個(gè)排放通道134與相應(yīng)的形成在安裝板126上的排放槽132和下面詳細(xì)描述的排放系統(tǒng)或裝置130對(duì)齊。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2和3，每一噴射器頭122a-d包括一個(gè)或多個(gè)沿著Z軸(圖1中進(jìn)入紙頁的方向)噴射器的長(zhǎng)度方向延伸的細(xì)長(zhǎng)通道150。分布通道152從每一個(gè)伸長(zhǎng)的通道150延伸到化學(xué)物質(zhì)輸送表面154。從每一個(gè)細(xì)長(zhǎng)通道150延伸的每一個(gè)分布通道152在限定于輸送表面154內(nèi)的區(qū)域156處會(huì)聚。區(qū)域156可以如圖1和3所示為槽形。或者，區(qū)域156可以是平面的或甚至凹入的。分布通道152，區(qū)域156和輸送表面154可以延伸噴射器頭122的長(zhǎng)度。在一個(gè)替換實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)通道150和/或分布通道152在它的端部被限制(如阻塞、塞住和/或填堵)來防止一種或多種反應(yīng)物橫跨噴射器的整個(gè)長(zhǎng)度。這樣把在沉積區(qū)域的反應(yīng)跨度限制在噴射器的總長(zhǎng)度范圍內(nèi)，并且最小化了反應(yīng)超過晶片121的邊緣的發(fā)生。
現(xiàn)在再參考圖2，為了提供氣體給噴射器裝置120，氣體入口端帽160和162連接到噴射器的每一端以便允許氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)供給到細(xì)長(zhǎng)通道150。每個(gè)端帽160和162包含一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)于通道150的任意一孔的孔163。端帽固定到氣體供給入口(未示出)，用于通過孔163輸送氣體并進(jìn)入通道150。值得注意的是在每一端帽孔160或162上的孔163并不要求具有相同模式，并且依賴于每一端帽上孔163的布置氣體可以在任何一端或噴射器的兩端輸送入通道150。例如如圖2所示，端帽160具有兩個(gè)與通道150b和150c對(duì)齊的孔163，且端帽162具有一個(gè)與通道150a對(duì)齊的孔163。密封164設(shè)置在噴射器頭和每一端帽160，162之間以提供不透氣密封。密封164可以是黃銅材料，在銅焊過程中黃銅材料熔化以形成端帽160，162焊接到噴射器頭上的一個(gè)單體?；蛘?，端帽160，162可以通過鉚釘、螺釘、銷或固定金屬元件的類似裝置固定到噴射器頭。
為了在基片121上沉積一材料層或膜，反應(yīng)物氣體通過通道和分布通道輸送到氣體輸送表面154。特別之處在于氣體可以在每一個(gè)通道150和152中分別輸送。這樣最小化了氣體的預(yù)混合和/或在先反應(yīng)。當(dāng)氣體進(jìn)入?yún)^(qū)域156時(shí)，氣體在氣體輸送表面154的區(qū)域內(nèi)混合和反應(yīng)，且在基片121的表面上沉積一個(gè)材料層。當(dāng)沉積一層二氧化硅膜例如硅烷和氧，或四乙基原硅酸鹽和臭氧時(shí)，可以在每一個(gè)通道150中分別輸送。另外，凈化氣如氮和類似物可以在一個(gè)或多個(gè)通道150中單獨(dú)地輸送。凈化氣用于從相鄰區(qū)域隔離一個(gè)沉積區(qū)域且還可以幫助防止反應(yīng)氣體的預(yù)反應(yīng)。或者，一個(gè)或多個(gè)通道150還可以輸送一種蝕刻劑以便在噴射器裝置120內(nèi)最小化沉積的累積。
輸送表面154從凹槽區(qū)域沿兩個(gè)方向延伸出到噴射頭的外部邊緣158a-b，提供一個(gè)增加的表面區(qū)域且因此增加了氣體與要作用產(chǎn)品或基片121(如硅晶片)的接觸以提供更強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)。細(xì)長(zhǎng)通道150包括通過細(xì)長(zhǎng)通道幫助提供氣體的均勻分布的測(cè)量管172。在一個(gè)實(shí)施例中，噴射器包括一個(gè)或多個(gè)形成在噴射器內(nèi)部的附加細(xì)長(zhǎng)通道174且延伸噴射器的長(zhǎng)度來提供冷卻液體的流通以便控制噴射器的溫度。
在一個(gè)實(shí)施例中，端噴射器頭124a-b設(shè)計(jì)用于在沉積過程中輸送一種凈化氣。凈化氣的流動(dòng)最好用于在端部噴射器頭124a-b下面的區(qū)域和基片121之間形成惰性氣體屏障或半密封176以便基本上防止反應(yīng)物氣體從沉積區(qū)域逃溢且進(jìn)入CVD裝置(未表示)的其它區(qū)域或周圍環(huán)境。端部噴射器124a，b還包括一向著基片表面伸出的一段材料，圍繞噴射器裝置的周長(zhǎng)形成一個(gè)狹窄間隙區(qū)域，在這個(gè)凸出和基片之間形成“半密封”。這個(gè)半密封有助于最小化反應(yīng)物在希望區(qū)域外部的擴(kuò)散。在另一實(shí)施例中，端部噴射頭124設(shè)計(jì)用來輸送一種蝕刻劑來最小化噴射器裝置120內(nèi)沉積的累積。
如上所述，本發(fā)明提供了一種模塊化的噴射器裝置120。每一個(gè)噴射器頭是分別設(shè)置和安裝的單獨(dú)件來形成裝置120。這樣提供了很大的適應(yīng)性。單個(gè)的噴射器頭122，124可以完全地?fù)Q出或拆下。其它的噴射器頭122，124可以增加?？梢圆捎脟娚淦黝^122，124的不同類型以形成不同的沉積型式。這樣允許改變、優(yōu)化和/或制作設(shè)置系統(tǒng)的腔室結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的使用。噴射器122a-d可以用一個(gè)橫跨整個(gè)區(qū)域的以前的噴射器122a-d代替，形成一個(gè)具有大大延長(zhǎng)的氣體輸送表面154的噴射器。這樣允許在反應(yīng)器內(nèi)需要更長(zhǎng)時(shí)間的化學(xué)反應(yīng)的使用。
更具體地，本發(fā)明的模塊化的特點(diǎn)如圖4和5所示。通常，噴射器裝置120固定到安裝板126上。如上所述，本發(fā)明的特別之處在于提供每一噴射器頭122，124分別固定到安裝板126上。在如圖5所示的實(shí)施例中，安裝板126由帶有形成上表面的凸緣133的側(cè)壁131和帶有下表面135的凹槽形成。在底表面135上形成有一個(gè)或多個(gè)排放槽132和許多固定孔178。排放槽132基本上沿著Z-軸線安裝板126的長(zhǎng)度方向延伸，且與噴射器裝置120的每一個(gè)排放通道134對(duì)齊和流通。設(shè)置穿過底表面135的固定孔178用于在安裝板126上固定噴射器頭122，124和在下面描述的排放板。雖然只表示了安裝板126的一個(gè)方式，應(yīng)該明白本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采取其它方式，不偏離本發(fā)明的范圍，如具有排放槽和固定孔的平板。
如圖6-10所示，排放裝置130連接到安裝板126上。排放裝置130由下排放板140，上排放板142，外部排放管146和內(nèi)部排放管148組成。通常，下和上排放板140和142用于直接與噴射器的排放通道134連接以便從噴射器裝置排出氣體，且外和內(nèi)排放管146和148用于平衡從噴射器裝置的端部和中心部氣體的排放流量，以便促進(jìn)氣體排放的可控制和基本均勻。
下排放板140詳細(xì)參照?qǐng)D6和圖1所示的橫截面圖。通常下排放板140由具有一個(gè)或多個(gè)貫穿它的向外的錐形排放通道136的元件141組成。錐形排放通道136是細(xì)長(zhǎng)的且基本上沿著Z-軸線的下排放板140的長(zhǎng)度方向延伸。一個(gè)錐形排放通道提供給噴射器裝置120的各排放槽134。下排放板140固定在安裝板126內(nèi)且與噴射頭一起設(shè)置，以便錐形排放通道136(圖1)與形成在安裝板126上的排放通道132對(duì)齊且排放槽134形成在相鄰噴射器頭122，124之間。錐形排放通道136在與安裝板126相鄰處通常較窄，然后以基本上線性的方式向外變錐以便在與上排放板142相鄰的頂端變寬。在另一實(shí)施例中錐形排放通道136以一種代替線性方式的特定方式成錐形。例如一個(gè)較寬的輪廓孔設(shè)置在通道136的上端。在一些情況下其有利于在噴射器的端部提供較高的抽吸力來減少噴射器下面橫跨的邊緣附近的基片上的不均勻沉積。
下排放板140的錐形排放通道136還與上排放板142的排放口210對(duì)齊，上排放板142與相鄰的下排放板140連接。這樣從氣體輸送表面154和穿出下和上排放板提供了一個(gè)基本連續(xù)的排放氣體通路。上排放板142設(shè)置在下排放板140的頂上且固定到安裝板126的適當(dāng)位置。固定孔設(shè)計(jì)用于接收螺釘、鉚釘、銷或用于固定上、下排放板和安裝板的其它類似裝置。
本發(fā)明的特別之處在于以一種可控制的和/或基本均勻的方式消除氣體。特別是，本發(fā)明提供從“線源”到“點(diǎn)源”的排放氣體；即，沿著噴射器的長(zhǎng)度(例如線源)通過排放通道134，下和上排放板140和142到上排放板142頂部上的出口210(例如點(diǎn)源)排放氣體。
參照?qǐng)D1和7至9詳細(xì)描述這個(gè)特點(diǎn)。如上所述，下排放板140上的排放通道136是提供用于大體積排放氣體的向外的錐形。上排放板142包括一個(gè)或多個(gè)形成在其上和延伸穿過它的排放口210。排放口210不具有相同的形狀。如圖8的橫截面圖所示，它延伸了噴射器裝置120的長(zhǎng)度，排放口210a在沿著Z-軸線的上排放板的基本長(zhǎng)度方向延伸的基部具有一個(gè)寬的，細(xì)長(zhǎng)的開口端213，然后向里變錐以便優(yōu)選是終止于在上排放板142的頂表面212上的兩個(gè)(例如偶數(shù))狹窄的口210a1和210a2。雖然表示了兩個(gè)口，在另外的實(shí)施例中可以采用一個(gè)或兩個(gè)以上的口。為了促使排放基本均勻的流動(dòng)，設(shè)置偶數(shù)排放口210a1和210a2，以便形成兩個(gè)內(nèi)部的腔室216a和216b，每一口通過中間部分220分隔，且每個(gè)腔室216a和216b是錐形的以便每一排放口的寬端213的長(zhǎng)度基本上等于排放板140的第一錐形排放通道136的長(zhǎng)度的一半。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，從晶片表面到上排放板的偶數(shù)出口的始端的排放路徑的高度與寬度之比大約為0.6或更大。
在上排放板142上形成固定孔178來固定和對(duì)齊上排放板與下排放板140和安裝板126以便確保所有排放槽和通道的對(duì)齊，并進(jìn)而確保整個(gè)裝置之間的不透氣密封。排放管安裝孔214圍繞每一個(gè)排放孔210形成以便允許排放管(下面描述)固定到上排放板142形成氣密密封。
特別之處在于，本發(fā)明的排氣系統(tǒng)130還包括用于平衡從噴射頭122a-d和端部噴射頭124a-b排出的流量的裝置。提供用于平衡排出流量的裝置使噴射器裝置120的設(shè)計(jì)有更大的靈活性和選擇性。例如，給噴射器裝置的內(nèi)和外區(qū)域提供獨(dú)立的排放管允許噴射器裝置使用一個(gè)不平衡的或奇數(shù)的噴射器或排放通道(如圖1中所示其中有5個(gè)排放通道134a至134e)。
更具體地，在一個(gè)典型的實(shí)施例中，排放系統(tǒng)130還包括一個(gè)外部排放管146和一個(gè)內(nèi)部排放管裝置148，如圖10至17所示。通常，外排氣管146包括兩塊板230，每一塊通常沿著噴射器裝置120的基本長(zhǎng)度方向延伸且具有兩個(gè)通道232，形成在板230的每一端。在板230上連接每一通道232的是U形管234。最好在彎曲的頂部在U形管234上連接有一個(gè)適合的連接件235，如魚嘴形凸緣，以便將管和板連接到普通的外排氣管路237上。
外排氣管146以流通的方式與兩個(gè)端部噴射器頭124a-b連通，且為通過噴射器裝置120內(nèi)的最外部排氣通道的氣體提供最后的排出路線(例如圖中所示的典型實(shí)施例中的排出通道134a和134e)。特別是，每塊板230固定到上排氣板142以便在板230每一端的通道232縱向地與對(duì)應(yīng)于最外部的或端部噴射器頭124a-b和噴射器122a，d的半外側(cè)的排放通道的偶數(shù)出口210a1和210a2對(duì)齊。因?yàn)橛袃蓚€(gè)位于噴射器裝置120的相對(duì)端的端部噴射器124a和124b，所以外部排氣管146包括兩個(gè)設(shè)置在上排放板142的相對(duì)端的相應(yīng)的板230和管234裝置。兩個(gè)板230和管234裝置通過T形連接件238一起連接到外排氣管路237。因此為了從端部噴射器頭124a-b和噴射器122a，d的外側(cè)排出氣體，氣體流經(jīng)最外側(cè)的排放通道134a和134e，向上經(jīng)過安裝板內(nèi)的相應(yīng)的最外側(cè)排放槽132，分別通過下和上排放板內(nèi)的相應(yīng)最外側(cè)排放通道136a，136e和210a和210e，且通過外部排氣管的通道232和管234，和外部排氣管路237，最終到達(dá)普通的主排放管236。
本發(fā)明的最重要的優(yōu)點(diǎn)在于為噴射器裝置的內(nèi)部和最外部排放通道提供分隔的排放。排放內(nèi)部通道(如典型實(shí)施例中所示的排放通道134b，134c和134d)使用內(nèi)排放管裝置148。內(nèi)排放管裝置148更詳細(xì)地參照?qǐng)D12至17所示。內(nèi)排放管包括通常沿著噴射器裝置120的基本長(zhǎng)度方向延伸的板240。在板240內(nèi)形成有許多通孔242。如圖12所示，通道242成對(duì)形成，每對(duì)中的每個(gè)通道縱向地設(shè)置在板240的相對(duì)端。連接板240上的每一通道242的是管244，管244連接各個(gè)通道到平衡單元246。
與外排氣管146相同，內(nèi)排氣管148以流通的方式與內(nèi)噴射頭122a，d的內(nèi)半側(cè)和內(nèi)噴射器122b，c全部連通，且為通過噴射器裝置120的內(nèi)排放通道的氣體提供最后的排放通路(如圖中所示的典型實(shí)施例中的排放通道134b，134c，134d)。特別地，板240固定到上排放板142以便在板240的每一端上的通孔242縱向地與對(duì)應(yīng)于內(nèi)噴射器頭122b，122c，122d的排放通道的偶數(shù)出口210a和210b對(duì)齊。雖然實(shí)施例中表示了三個(gè)內(nèi)噴射器頭，每一個(gè)噴射器帶有兩個(gè)(例如偶數(shù))出口，所以在板240內(nèi)提供了6個(gè)通道242，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下使用其它結(jié)構(gòu)。
為了排放系統(tǒng)，氣體通過內(nèi)排氣通道134b，134c和134d，向上通過安裝板126上相應(yīng)的內(nèi)排放槽132，分別經(jīng)過下和上排放板的相應(yīng)的內(nèi)排放通道136b，136c和136d及210b，210c和210d且通過通道242進(jìn)入管244。管244的另一端連接到平衡單元246。優(yōu)點(diǎn)在于平衡單元246使排放氣體基本均勻流動(dòng)，甚至當(dāng)使用奇數(shù)或非偶數(shù)排氣通道時(shí)。
平衡單元246詳細(xì)如圖15至17B所示。通常，平衡單元246包括頂板250，底板252和中心片或黃銅箔254。在底板252上形成有許多凹溝255，尤其如圖16A和16B所示，一個(gè)凹溝255對(duì)應(yīng)一個(gè)管244。每一個(gè)凹溝255具有一個(gè)設(shè)置在各個(gè)管連接到平衡單元一端的入口256。每一個(gè)凹溝255向著單元246的中心向里延伸，凹溝255的相對(duì)端會(huì)聚在具有一個(gè)出口259的中心區(qū)域258。出口259通過凸緣262連接到內(nèi)排放管路260。內(nèi)排放管路260在這個(gè)例子中通過閥300連接到主排放管236。
如圖17A和17B所示，頂板250也包含有許多凹溝265，它們向著單元的中心向里地會(huì)聚在中心槽區(qū)域268。頂板的凹溝265和中心區(qū)域是底板252上凹溝255的鏡像，不同的是沒有入口或出口。因此，當(dāng)頂板250和底板252密封時(shí)，其中形成許多通道，具有許多入口256和在平衡中心的底表面上的一個(gè)單一的中心出口258。
平衡單元246的通道以流通的方式與從內(nèi)噴射頭122排放的氣體連通。如上所述，這些排放氣體進(jìn)入管244。每一個(gè)管244與底板252上的一個(gè)入口256相連。氣體通過入口256和通道并且穿過中心口258和出口259。將從所有入口256中排出的氣體輸送到平衡每個(gè)管中氣體流量的單一的中心出口258，并且相互連通，因此平衡噴射器裝置中每一個(gè)排放通道134的氣體流量。在較佳實(shí)施例中，排放管244都具有相同長(zhǎng)度和形狀，且平衡單元246提供每一排放通路從入口210到最后出口259相同的長(zhǎng)度。除了前述的內(nèi)和外排放通路的平衡，閥300允許噴射器120的第二操作模式。通過封閉閥300，可以將有凈化反應(yīng)副產(chǎn)品能力的氣體通過魚嘴形凸緣301引入到內(nèi)排放管。當(dāng)連接內(nèi)排放管和主排放管的閥封閉時(shí)，凈化氣體通過內(nèi)排放平衡件退回且通過多個(gè)內(nèi)排放通路進(jìn)入加工腔。平衡單元用于均勻地分布凈化氣體到導(dǎo)入加工腔的每一排放通路。與沉積副產(chǎn)品反應(yīng)的凈化氣體的流出物都通過兩個(gè)外排放通路排出。
總之，本發(fā)明的模塊化噴射器和排放裝置包括一個(gè)具有細(xì)長(zhǎng)通道和分布通道的單一細(xì)長(zhǎng)體。在一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)的通道、分布通道和凹槽區(qū)域通過放電加工(EDM)形成。然后固定氣體入口端帽噴射器到噴射器裝置上以形成噴射器體本身，如通過焊接、螺紋或其它方式。安裝從噴射器體的頂部的各入口發(fā)送和分布各化學(xué)物質(zhì)的測(cè)量管，以便在細(xì)長(zhǎng)通道內(nèi)均勻分布，然后發(fā)送到輸送表面。許多噴射器螺固到使許多噴射器彼此相互定位的一個(gè)單體安裝板上。排放通路通過并排設(shè)置的間隔一定距離的兩噴射器形成。安裝板包含與錐形排放通道對(duì)齊的排放槽，和附加的排氣管和管道系統(tǒng)螺固到安裝板的頂端，且然后到排放裝置來導(dǎo)引排出的副產(chǎn)品排出沉積區(qū)。然后帶有噴射器的安裝板安裝到CVD腔上，從而噴射器輸送表面形成加工腔的內(nèi)表面。
本發(fā)明的模塊化噴射器與已有技術(shù)的多塊噴射器相比是有優(yōu)勢(shì)的。模塊化噴射器的制造允許采用放電加工步驟，在幾個(gè)機(jī)床上并行進(jìn)行。這樣大大地減少了制造時(shí)間。模塊化還允許發(fā)生破壞的單個(gè)部件的替換。模塊化噴射器還允許對(duì)噴射器表面具體形狀作出改變而不會(huì)有在一個(gè)單獨(dú)的單元中做這些變化所需要的時(shí)間和費(fèi)用。銅焊噴射器體的端帽對(duì)每個(gè)噴射器的特點(diǎn)依賴非常少，因此提高銅焊加工的成品，減小廢品和成本。由于減小的重量和尺寸，單個(gè)噴射器使制造和運(yùn)輸比先前的結(jié)構(gòu)容易。用電解法拋光與反應(yīng)區(qū)域接觸的表面比在小的、輕的完全暴露的單個(gè)噴射器上容易。此外，由于錯(cuò)誤、損害或其它問題引起的廢品的成本大大降低。
單個(gè)噴射器固定到提供氣、水和氮供給和確定排放通路寬度的連接板(未表示)。單個(gè)噴射器的端帽互鎖以防止氣體在噴射器的端部泄漏并提供半密封。因?yàn)槊總€(gè)噴射器是單個(gè)的管路，所以每個(gè)噴射器可以根據(jù)加工要求有不同的化學(xué)要素。下排放板可以包含一個(gè)變化的出口形狀來影響沉積氣體速度流動(dòng)范圍。端部噴射器提供與反應(yīng)物區(qū)域的兩端都相鄰并且在裝置120的每一末端提供半密封的一個(gè)入口氣體區(qū)域。噴射器通道、區(qū)域、輸送表面和輪廓的結(jié)構(gòu)可以變化以獲得最佳沉積率、提高的化學(xué)物質(zhì)使用率和改進(jìn)的氣體流動(dòng)通路。排放通道、槽、出口和管路促進(jìn)腔室內(nèi)均勻的排放量。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于研究了本發(fā)明所披露內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是清楚的。本發(fā)明前述的具體實(shí)施例的說明目的在于說明和描述本發(fā)明，且雖然本發(fā)明用前述的特定例子來說明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。它們不趨向于是完全的或限制本發(fā)明為所披露的精確形式，并且很顯然在考慮上述教導(dǎo)的情況下可以做出一些變化、實(shí)施例和改變。本發(fā)明的范圍趨向于包括在此批露的公知領(lǐng)域，并且通過到此為止附加的權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種用于輸送氣體到基片上的噴射器裝置，包括至少兩個(gè)彼此相鄰并間隔設(shè)置以在其間形成至少一個(gè)排放通道的噴射器；和一個(gè)用于固定至少兩個(gè)噴射器的安裝板，其特征在于至少兩個(gè)噴射器中的每一個(gè)可單獨(dú)安裝到安裝板上或可從安裝板上單獨(dú)拆下的，且安裝板設(shè)有與至少一個(gè)排放通道流通的至少一個(gè)排放槽。
2.如權(quán)利要求1所述的噴射器裝置，其特征在于所述噴射器具有相同型式。
3.如權(quán)利要求1所述的噴射器裝置，其特征在于所述噴射器具有不同型式。
4.如權(quán)利要求1所述的噴射器裝置，其特征在于所述噴射器還包括一個(gè)具有端表面和細(xì)長(zhǎng)的外部氣體輸送表面的單一細(xì)長(zhǎng)件，所述氣體輸送表面沿著直接與基片相對(duì)的細(xì)長(zhǎng)件的長(zhǎng)度方向延伸；形成在所述細(xì)長(zhǎng)件內(nèi)和在端表面之間延伸用于接收氣體的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)通道；和形成在所述單個(gè)細(xì)長(zhǎng)件內(nèi)且在所述細(xì)長(zhǎng)通道和氣體輸送表面之間延伸用于沿著氣體輸送表面輸送氣體的至少一個(gè)窄的、細(xì)長(zhǎng)的分布槽。
5.如權(quán)利要求5所述的噴射器裝置，其特征在于所述氣體輸送表面包括一個(gè)中心凹槽區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1所述的噴射器裝置，其特征在于所述至少一個(gè)排放槽沿著安裝板的基本長(zhǎng)度方向延伸且與至少一個(gè)排放通道對(duì)齊。
7.如權(quán)利要求1所述的噴射器裝置，還包括一個(gè)固定到所述安裝板用于從所述噴射器排放氣體的排放裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的噴射器裝置，其特征在于排放裝置包括一個(gè)固定到所述安裝板的下排放板，所述下排放板帶有與安裝板上的所述至少一個(gè)排放槽流體連通的至少一個(gè)排放通道；和固定到所述下排放板的一個(gè)上排放板，所述上排放板設(shè)有與下排放板上的所述至少一個(gè)排放通道流體連通的至少一個(gè)排放口。
9.如權(quán)利要求8所述的噴射器裝置，其特征在于所述的下排放板上的至少一個(gè)排放通道沿著下排放板的基本長(zhǎng)度方向延伸并與安裝板上的至少一個(gè)排放槽對(duì)齊。
10.如權(quán)利要求9所述的噴射器裝置，其特征在于所述的下排放板上的所述至少一個(gè)排放通道沿著下排放板的高度方向呈錐形。
11.如權(quán)利要求10所述的噴射器裝置，其特征在于下排放板上的至少一個(gè)排放通道在下排放板的頂表面上較寬，在下排放板的底表面上較窄。
12.如權(quán)利要求8所述的噴射器裝置，其特征在于所述至少一個(gè)排放口包括沿著上排放板的基本長(zhǎng)度方向延伸的底端上的一個(gè)細(xì)長(zhǎng)孔，所述細(xì)長(zhǎng)孔向里呈錐形且終止在上排放板的頂表面上的至少一個(gè)出口。
13.如權(quán)利要求12所述的噴射器裝置，其特征在于所述細(xì)長(zhǎng)孔終止在上排放板的頂表面上的許多出口。
14.如權(quán)利要求12所述的噴射器裝置，其特征在于所述細(xì)長(zhǎng)孔終止在上排放板的頂表面上的兩個(gè)出口。
15.如權(quán)利要求7所述的噴射器裝置，其特征在于所述至少兩個(gè)噴射器包括彼此相鄰且間隔設(shè)置以在它們之間形成第一排放通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器；與一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器相鄰和在其外側(cè)且間隔設(shè)置以在其間形成第二排放通道的一個(gè)或多個(gè)端部噴射器；而且所述排放裝置還包括與所述第一排放通道流體連通的一個(gè)內(nèi)部排放管裝置；和與所述第二排放通道流體連通的一個(gè)外部排放管裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的噴射器裝置，其特征在于在所述一個(gè)或多個(gè)端部噴射器和一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部噴射器之間提供氣密密封。
17.如權(quán)利要求15所述的噴射器裝置，其特征在于所述內(nèi)部排放管裝置包括其中設(shè)有許多通道的一個(gè)板；連接到許多通道的每一個(gè)的許多管；和具有許多對(duì)應(yīng)于每一管的入口和一個(gè)單一出口的一個(gè)平衡單元。
18.如權(quán)利要求17所述的噴射器裝置，其特征在于所述平衡單元還帶有連接所述許多入口和單個(gè)出口的許多通道。
19.如權(quán)利要求18所述的噴射器裝置，其特征在于平衡單元包括一底板，其上設(shè)有向內(nèi)延伸到底板的中心區(qū)域的許多凹溝，和在許多凹溝的一端的許多入口；和設(shè)有向內(nèi)延伸到頂板的中心區(qū)域的許多凹溝的頂板；其中在底板和頂板上的所述凹溝和中心區(qū)域是鏡像且構(gòu)成連接所述許多入口和單一出口的許多通道。
20.一種噴射器裝置，包括至少兩個(gè)彼此相鄰并間隔設(shè)置以在其間形成至少一個(gè)排放通道的噴射器；和一個(gè)用于固定至少兩個(gè)噴射器的安裝板，其特征在于至少兩個(gè)噴射器中的每一個(gè)是可單獨(dú)安裝到安裝板上或可從安裝板上單獨(dú)拆下的，且安裝板設(shè)有與至少一個(gè)排放通道流體連通的至少一個(gè)排放槽，和連接到所述安裝板上用于從所述噴射器排放氣體的排放裝置，其特征在于所述排放裝置包括一個(gè)用于提供排放氣體的均勻流動(dòng)的平衡單元。
21.如權(quán)利要求20所述的噴射器裝置，其特征在于所述的至少兩個(gè)噴射器包括彼此相鄰且間隔設(shè)置以在它們之間形成第一排放通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器；與一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器相鄰和在其外側(cè)且間隔設(shè)置以在其間形成第二排放通道的一個(gè)或多個(gè)端部噴射器；所述排放裝置包括所述第二排放通道流體連通的一個(gè)外部排放管裝置；而且所述內(nèi)排放管裝置包括設(shè)有與內(nèi)噴射器排放氣體流體連通的許多通道的平衡單元。
22.一種輸送氣體到基片的方法，包括提供彼此相鄰且間隔設(shè)置以在它們之間形成第一排放通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器；提供與一個(gè)或多個(gè)內(nèi)噴射器相鄰和在其外側(cè)且間隔設(shè)置以在其間形成第二排放通道的一個(gè)或多個(gè)端部噴射器；通過所述內(nèi)部和端部噴射器輸送反應(yīng)氣體到基片；通過內(nèi)排放管裝置從第一排放通道排出廢氣；和通過外排放管裝置從第二排放通道排放廢氣。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中從內(nèi)部和端部噴射器排出廢氣的步驟包括從沿著底表面長(zhǎng)度方向的通道排放氣體到內(nèi)和外部排放管裝置的頂表面上的出口。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中從內(nèi)部噴射器排出廢氣的步驟包括從許多入口通過內(nèi)排放管裝置內(nèi)的平衡單元上的許多通道會(huì)聚廢氣到單一中央出口。
全文摘要
一種用于輸送氣體到基片上的噴射器和排氣裝置，它包括至少兩個(gè)彼此相鄰且間隔設(shè)置以在其間形成至少一個(gè)排放通道的噴射器；和一個(gè)用于固定至少兩個(gè)噴射器的安裝板，其中至少兩個(gè)噴射器中的每一個(gè)可單獨(dú)安裝到安裝板或從安裝板拆下，且安裝板帶有與至少一個(gè)排放通道連通的至少一個(gè)排放槽。排氣裝置固定到安裝板以從噴射器排放氣體。
文檔編號(hào)C23C16/44GK1397662SQ0214180
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者杰伊·B·德東特尼, 理查德·H·馬西森, 塞繆爾·庫里塔 申請(qǐng)人:Asml美國公司