CN109075023B - 用于提供均匀流动的气体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

描述外分配环及具有外分配环的气体分配设备以输送气体流动至处理腔室的处理区域。外分配环包含与多个开口流体地连通的至少一个充气部而形成多个沟槽，以允许气体自充气部经由所述开口流下外分配环的内周边面。

Description

用于提供均匀流动的气体的设备和方法

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及用于流动气体进入处理腔室的设备和方法。更特定地，本公开内容的实施方式涉及用于引导气体流动至处理腔室(例如，原子层沉积腔室或化学气相沉积腔室)的线性流动设备。

背景技术

在半导体处理的领域中，平板显示处理或其他电子装置处理、气相沉积处理在于基板上沉积材料中扮演重要角色。随着电子装置的几何形状持续缩小并且装置密度持续增加，特征的大小及长宽比变得更积极，例如，0.07μm的特征大小及10或更大的长宽比。据此，共形的材料沉积以形成这些装置变得越来越重要。

在原子层沉积(ALD)处理期间，反应气体被导入包含基板的处理腔室。一般而言，基板的区域与第一反应物接触，第一反应物被吸收至基板表面上。接着，基板与第二反应物接触，第二反应物与第一反应物反应以形成沉积材料。可在每一反应气体的输送之间导入净化气体，以确保发生的反应仅在基板表面上。

一些处理为了多种原因使用多个气体。例如，CVD处理可在处理腔室的处理区域中混合两个反应性气体，同时增加第三气体为稀释剂或催化剂。此外，一些处理可合并额外的气体后处理以处置沉积的膜或清洁处理腔室。因此，技术领域中针对改良的气体分配设备存在有持续性的需求，该气体分配设备可提供分离气体的均匀供应至处理腔室。

发明内容

本公开内容的一个或多个实施方式涉及边缘环，包括圆形主体，该圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径。在该圆形主体的该顶部中形成充气部(plenum)。该充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度。多个开口位于该充气部的该内周边面中。多个开口形成多个沟槽连接该充气部与该内直径面。该多个沟槽绕着该内周边面实质相等间距。

本公开内容的额外实施方式涉及气体分配设备，包括气体分配平板及边缘环。该气体分配平板具有外周边边缘、前侧及背侧，其中至少一个输送通道凹陷于该气体分配平板的该背侧中。该输送通道具有入口端、出口端及一长度。该输送通道包含多个孔隙，该多个孔隙沿着该长度间隔延伸穿过该气体分配平板至该气体分配平板的该前侧。该边缘环绕着该气体分配平板的该外周边边缘。该边缘环包括：圆形主体，该圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径。放置该边缘环以使该气体分配平板的该外周边边缘及该边缘环的该内直径面之间存在空隙。在该圆形主体的该顶部中形成充气部。该充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度。至少一个气体入口与该充气部流体地连通。多个开口位于该充气部的该内周边面中，形成多个沟槽连接该充气部与该内直径面及该气体分配平板的该外周边边缘之间的该空隙。该多个沟槽绕着该内周边面实质相等间距。

本公开内容进一步的实施方式涉及处理腔室，包括基板支撑件、气体分配设备及边缘环。该基板支撑件具有顶部表面，该顶部表面上方具有处理区域。该气体分配设备包括：气体分配平板，该气体分配平板具有外周边边缘、前侧及背侧，该前侧界定该处理区域的顶部，且该背侧具有至少一个输送通道凹陷于该气体分配平板的该背侧中。该输送通道具有入口端、出口端及一长度。该输送通道包含多个孔隙，该多个孔隙沿着该长度间隔延伸穿过该气体分配平板至该气体分配平板的该前侧。该边缘环绕着该气体分配平板的该外周边边缘。该边缘环包括：圆形主体，该圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径。放置该边缘环以使该气体分配平板的该外周边边缘及该边缘环的该内直径面之间存在空隙。在该圆形主体的该顶部中形成充气部。该充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度。至少一个气体入口与该充气部流体地连通。多个开口位于该充气部的该内周边面中，形成多个沟槽连接该充气部与该内直径面及该气体分配平板的该外周边边缘之间的该空隙。该多个沟槽绕着该内周边面实质相等间距。塑形该边缘环的该内直径面及该气体分配平板的该外周边边缘之间的该空隙，以引导气体自该多个沟槽向下流过该内直径面，而在与该主体的轴实质同心的方向上离开该气体分配设备的前方而进入该处理区域的外边缘区域。补充气体入口与通过该气体分配设备的补充气体线流体地连通，以流动补充气体进入该处理区域。限制环界定该处理区域的外边缘且包括多个开口以允许来自该处理区域的气体流动通过来排气。

附图说明

于是达到且可详细理解本公开内容上述特征中的方式，可通过参考实施方式而具有本公开内容的更特定描述(简短总结如上)，其中一些图示于所附附图中。然而，注意所附附图仅图示本公开内容典型的实施方式，因此不考虑限制其范围，因为本公开内容可允许其他等效实施方式。

图1示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的视图；

图2示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的视图；

图3示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室的视图，包含一个或多个气体分配设备；

图4示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的顶部视图；

图5示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视视图的横截面；

图6示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视视图；

图7示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的底部视图；

图8A示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的部分横截面视图；

图8B至8G示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体输送通道及孔隙的部分横截面视图；

图8H及8I示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的在气体输送通道中的孔隙之间的间隔的范例；

图8J示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的具有变化的孔隙直径的气体输送通道的范例；

图9示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的顶部视图；

图10A示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的部分横截面视图；

图10B及10C示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体输送通道及孔隙的部分横截面视图；图10D示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的前视图；

图11示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的分解部分横截面视图的视图；

图12示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视视图的横截面；

图13示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视视图；

图14示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的底部视图；

图15示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视图；

图16A示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的部分横截面视图；

图16B示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的部分横截面视图；

图17示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备；

图18示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室的交叉参考；

图19示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的处理腔室的部分视图；

图20示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的透视视图的分段；

图21示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的部分透视视图；

图22示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的横截面视图；

图23示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的横截面视图；

图24示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的横截面视图；

图25示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的透视视图的分段；

图26示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配设备的透视视图；

图27示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的边缘环的横截面视图。

具体实施方式

本公开内容的实施方式涉及使用于化学气相沉积类型处理的气体分配设备。本公开内容的一个或多个实施方式涉及原子层沉积处理及设备(也称为环状沉积)合并所述气体分配设备。所述气体分配设备可称为如喷头或气体分配平板，但本领域技术人员将认知到：该设备无须塑形如同喷头或平板。用语“喷头”及“平板”不应视为限制本公开内容的范围。

本公开内容的第一实施方式涉及具有单一螺旋气体输送通道的设备。所有气体依序流动穿过相同通道。入口位于螺旋外径向边缘上，也称为如外周边，且可接合至气源。真空接合连接至螺旋的内端。入口及出口可反向，气源可连接至螺旋内部而出口阀处于螺旋的外端处。可以表1中所示出的序列来使用第一实施方式。

表1

第二实施方式具有两个交缠的螺旋通道。每一通道具有螺旋的外径向端上的气体入口及每一螺旋的内径向端上的出口阀。可反向或混合入口及出口。可针对不同前驱物使用不同通道。

在第三组实施方式中，通道为线性气体线。线性气体线可采用任何合适形状，非仅线性。可针对不同前驱物具有多个线性气体线。一些实施方式针对序列中所有气体具有多个平行路径，其中气体通道的传导性实质相同。

在一个或多个实施方式中，在个别通道中，通过调变或改变出口端处的真空压力来控制经过通道及经过孔隙的气体的传导性。改变真空压力依序产生在传统气体分配设备中无法达到的独特流动动态。在一些实施方式中，沿着每一通道的长度及穿过沿着通道长度间隔的孔隙来提供更均匀的气体流动。根据一个或多个实施方式的均匀气体流动意指：实质上没有禁止流动或气体抽吸经过通道的死角。在通道的一个末端上具有或没有阀(在该通道的另一端处具有一阀)的真空规定允许不同种类的气体之间的快速切换，例如前驱物或反应气体。

在一些实施方式中，在气体输送通道末端处的真空致能自通道内气体的快速净化。净化气体可连接至气体输送通道的入口且与通道出口处的真空合作运作以更加快速地自通道移除反应性气体。此外，可沿着气体输送通道的长度将真空端口间隔，而非仅在通道末端。

本公开内容的实施方式可能够增加穿过沿着气体输送通道间隔的孔洞的气体的传导性。不受限于任何特定操作理论，相信在通道的出口端(或在中间)控制真空压力改变相对于传统喷头或气体分配平板的流动动态。

参考图1及2，一个或多个实施方式涉及气体分配设备100用以输送气体至处理腔室(未示出)。气体分配设备100包括具有入口端104及出口端106的输送通道102。输送通道102具有沿着输送通道102的长度间隔的多个孔隙108。入口110连接至且与输送通道102的入口端104流体地连通。出口112连接至且与输送通道102的出口端106流体地连通。入口端110经适用以连接至气源且可包含入口阀114，入口阀114能够控制进入(或离开)输送通道102的气体流动或完全切断气体流动。出口112经适用以连接至真空源且可包含出口阀116，出口阀116能够控制进入(或离开)输送通道102的气体流动或完全切断气体流动。出口112可连接至真空源(未示出)，使得由出口阀116可控制穿过出口112的真空压力以提供出口112处减低的压力。

控制器150调整经过输送通道102及进入处理腔室的气体流动。控制器150通过在气体输送及气体净化期间开启或关闭(或完全开启及完全关闭之间中的任何点)出口阀来进行此操作。此控制经过孔隙的气体流动(例如图4中所见)，所述孔隙沿着通道长度间隔。

可控制输送通道102的横截面形状，使得流动经过输送通道的气体经历到对流动最小的阻抗。在一些实施方式中，输送通道102具有圆的或卵形横截面形状。在一个或多个实施方式中，输送通道102具有足以提供实质无死角的(例如弯曲、回转、扭曲等)横截面形状。

可视需要修改输送通道102的总体形状(相对于横截面形状)。例如，输送通道102可塑形以符合于特定面积内或匹配基板的形状。输送通道102可例如为直的、圆形、正方形、卵形、矩形、或椭圆形。此外，输送通道的总体形状可由彼此平行、垂直或同心的重复单元组成。在一个或多个实施方式中，输送通道具有一总体形状，其中实质无死角以禁止气体流动或净化。如本说明书及所附权利要求书中所使用，用语“实质无死角”意指气体的流动或净化被禁止(导因于死角)低于约10％或低于约5％。

在一些实施方式中，输送通道102为具有实质平面配置的管状螺旋。由图1及2中所示出的实施方式来例证此特定形状。如本说明书及所附权利要求书中所使用，用语“实质平面配置”意指输送通道102中的多个孔隙108几乎位于相同平面中。图1及2中所示出的实施方式具有实质平面配置，因为孔隙为共平面，即便入口端及出口端及靠近入口端及出口端的输送通道的部分不与多个孔隙共平面。

可使用输送通道102于等离子体处理。例如，可相对于处理腔室的另一部分极化输送通道102以在腔室内点燃等离子体。可相对于腔室的一部分偏压输送通道102，或可相对于输送通道102偏压腔室的一部分。例如，可相对于基座极化输送通道102，或可相对于输送通道极化基座。也可调谐等离子体频率。在一个或多个实施方式中，等离子体处于约13.56MHz的频率。在一些实施方式中，等离子体处于约40MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、90MHz、100MHz、110MHz或120MHz的频率。

可使用任何合适的材料于输送通道、喷头或气体分配设备。合适的材料包含但不限于不锈钢及惰性材料。在一些实施方式中，输送通道、喷头或气体分配平板由不锈钢制成。

图3示出根据一个或多个实施方式的处理腔室的一部分的横截面。气体分配设备100置于基板支撑件302及气体分配平板306之间。基板支撑件302被示出为支撑基板304。基板支撑件302可为静止或旋转，或可针对部分处理为静止及部分处理为旋转。通过最小化处理腔室间可发生的不同的气体流动图案，旋转的基板支撑件302可允许更均匀的基板处理。一些实施方式的基板支撑件302包含加热器或加热机制。加热器可为任何合适类型的加热器，包含电阻性加热器。

气体分配设备100被示出为具有实质平面配置的管状螺旋。可与气体分配平板306及气体分配设备100的任一者或两者一起处理基板304。可塑形气体分配设备100，使得气体分配设备100不会实质干扰来自气体分配平板306的气体流动。如本说明书及所附权利要求书中所使用，用语“实质干扰”意指气体分配设备100不会干扰来自气体分配平板多于约30％的气体流动。例如，气体分配平板306的前表面308具有气体流过的多个孔隙310。可塑形气体分配设备100以避免阻断孔隙310。

也可使用如图3放置的输送通道于等离子体处理。可相对于腔室的一部分极化设备100，或可相对于设备100极化腔室的一部分。例如，可相对于基板支撑件302极化输送通道设备100，或可相对于设备100极化基板支撑件302。在一些实施方式中，相对于气体分配平板306极化设备100。在一个或多个实施方式中，相对于基板支撑件302极化气体分配平板306且来自设备100的气体流动形成等离子体。也可调谐等离子体的频率。在一个或多个实施方式中，等离子体处于约13.56MHz的频率。在一些实施方式中，等离子体处于约40MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、90MHz、100MHz、110MHz或120MHz的频率。

图4至7示出气体分配设备400的另一实施方式，其中输送通道402为气体分配平板403的背侧401中的凹陷通道。所示出的实施方式在气体分配平板403的背侧401中具有凹陷的大的内区段，其中输送通道402甚至凹陷了更多。此允许加入背盖407，背盖407可置于背侧401中的凹陷面积中封闭输送通道402。当将背盖407插入某些实施方式的凹陷背侧401时，背盖407产生实质齐平的气体分配平板的背侧表面。本领域技术人员将理解：背盖407无须符合于气体分配平板403的背侧401的凹陷面积内，但也可直接安置于气体分配平板403的背侧401上。在此类实施方式中，没有输送通道进一步凹陷的大的凹陷面积。取而代之地，输送通道直接凹陷进入气体分配平板403的背侧401。

背盖407可具有开口以允许入口及出口管的通路以允许与输送通道402的流体连通。此可见于图5及6中。入口及出口管可为背盖407的整合部分，或可为连接至背盖407的分离部件，该连接以一方式来防止或最小化流体泄露。多个孔隙408延伸穿过气体分配平板403至气体分配平板403的前侧405。这些孔隙可见于图4、5、及7中。多个孔隙408可沿着输送通道的长度均匀地间隔，或可沿着通道长度具有变化的间隔。可变化的间隔可帮助产生来自输送通道沿着输送通道的点处更均匀的气体流动。例如，在具有精巧形状的气体输送通道中，孔隙的间隔可沿着长度变化。

在图4至7中所示出的实施方式中，气体分配平板403为圆形且输送通道402形成螺旋形状。在气体分配平板403的外周边区域420中的螺旋外部处表示入口端404，而在气体分配平板403的中央区域422中的螺旋中央处表示出口端406。本领域技术人员将理解：入口端404及出口端406可反向为入口端404位于螺旋中央且出口端406处于螺旋外部。在一些实施方式中，放置入口端404及出口端406的其中一者于气体分配平板403的外周边区域420中，放置入口端404及出口端406的另一者于气体分配平板403的中央区域422中。在一个或多个实施方式中，放置入口端404于气体分配平板403的外周边区域420处且放置出口端406于气体分配平板403的中央区域422处。在某些实施方式中，放置出口端406于气体分配平板403的外周边区域420处且放置入口端404于气体分配平板403的中央区域422处。

在图5及6中，入口端404及出口端406被图示为自气体分配平板403的背盖407延伸的小管子。该管子经过入口阀414于入口410及背盖407之间延伸。另一管子可经过出口阀416于出口412及背盖407之间延伸。管子可通过对本领域技术人员而言为已知的任何合适的连接来连接至背盖407，且可密封管子以防止流经管子进入输送通道402的流体泄露。合适的密封装置包含但不限于置于凸缘424及背盖407之间的O形环。凸缘424可整合地与管子一起形成，或可为维持管子至背盖的分离部件。凸缘424可由合适的机械连接来连接至背盖407，包含但不限于螺钉。

图8A示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的气体分配平板403中一个部分的输送通道402及孔隙408的横截面视图。本领域技术人员将理解：图8A中所描述的输送通道及孔隙仅为图示且不应视为限制本公开内容的范围。本领域技术人员将理解：存在有其他方式来产生自输送通道402经过气体分配平板403的流动。图8A中所示出的输送通道402具有两个部分：上方部分832及下方部分830。尽管这些部分被示出为分离的区域，应理解上方部分832及圆化的下方部分830之间可存在无缝的转换。

此外，应理解上方部分832为可选的且无须包含在输送通道402中。当没有上方部分832时，下方部分830为唯一部分。因此，输送通道可具有任何合适的形状。在一些实施方式中，输送通道的形状使得经由该通道实质无气体流动的干扰。

上方部分832可具有任何合适形状。在图8A中所示出的实施方式中，上方部分832具有正交于气体分配平板403的背侧401表面而延伸的壁。然而，应理解上方部分832可具有自方形倾斜至背侧401的壁。该倾斜可在气体分配平板403的背侧401处提供较大的开口，渐狭至较小的开口。据此，该倾斜可在背侧401处提供较小开口，渐狭至较大的开口。可视需要修改上方部分832的长度。

在一些实施方式中，上方部分具有实质垂直于气体分配平板403的背侧401且在背侧401表面下方延伸长度L(在约0.01英寸至约0.3英寸的范围中)的侧面。如本说明书及所附权利要求书中所使用，用语“实质垂直于”意指上方部分的壁相对于气体分配平板的背侧具有在约85度至约95度的范围中的角度。在一些实施方式中，上方部分在背侧表面下方延伸至长度L(在约0.02英寸至约0.2英寸的范围中，或在约0.05英寸至约0.15英寸的范围中，或在约0.08英寸至约0.12英寸的范围中)。在一个或多个实施方式中，上方部分在背侧表面下方延伸至约0.1英寸的长度。

圆化的下方部分830可具有任何合适的横截面，包含但不限于半圆及半椭圆。可视需要修改圆化的下方部分的宽度(也称为圆化的下方部分的直径)。可视需要修改下方部分的宽度。一般而言，输送通道的直径可具有对螺旋中循环数量的影响。在一些实施方式中，如图8A中所示出，上方部分的宽度约等于下方部分的直径。多种实施方式的输送通道具有一直径(在约0.3英寸至约0.45英寸的范围中，或在约0.325英寸至约0.425英寸的范围中，或在约0.35英寸至约0.40英寸的范围中)。在一个或多个实施方式中，输送通道具有约0.375英寸的直径。

孔隙408的特定形状可依据穿过该孔隙所需气体流动而变化。在图8A的实施方式中，孔隙408具有三个分离的区段：第一区段834、第二区段836及第三区段838。再次地，区段的数量及区段的形状仅为一个实施方式的图示，而不应视为限制本公开内容的范围。第一区段834自输送通道402的圆化的下方部分830延伸朝向气体分配平板403的前侧405。第一区段834具有第一直径D1。第二区段836自第一区段834延伸朝向前侧405且具有自第一直径D1渐狭至第二直径D2的直径，第二直径D2一般较第一直径小。第三区段838自第二区段836的末端延伸且终止于气体分配平板403的前侧405处。在第三区段838及前侧405交界处形成孔洞840。流经输送通道402的气体经由孔洞840离开气体分配平板403进入处理腔室。孔洞840具有与第二直径D2约相同的直径。在多种实施方式中，孔洞840的直径落于约0.01英寸至约0.25英寸的范围中，或在约0.02英寸至约0.2英寸的范围中，或在约0.03英寸至约0.15英寸的范围中，或在约0.04英寸至约0.1英寸的范围中。在一些实施方式中，孔洞840具有小于约0.1英寸、或小于约0.08英寸、或小于约0.06英寸、或小于约0.04英寸、或小于约0.02英寸、或小于约0.01英寸的直径。

随着输送通道自气体分配平板的外周边边缘螺旋至中央区域(或反之)，可在横截面上观察到表面上多个相邻通道，即便可为单一通道。图5示出表面上多个通道。所述通道(或螺旋循环之间的分离)由一距离来分离。在一些实施方式中，自中央所测量的通道(或单一通道的循环)之间的距离落于约0.375英寸至约0.475英寸的范围中，或在约0.40英寸至约0.45英寸的范围中，或在约0.41英寸至约0.43英寸的范围中。在一个或多个实施方式中，相邻通道中央之间的平均距离为约0.42英寸。

图4至7中所示出的气体通道的长度可依据众多因素而变化，包含但不限于通道直径及相邻通道之间的距离。在多种实施方式中，输送通道具有约140英寸至约340英寸的范围中，或在约180英寸至约300英寸的范围中，或在约200英寸至约280英寸的范围中，或在约220英寸至约260英寸的范围中的长度。在一个或多个实施方式中，输送通道具有约240英寸的长度。

孔隙的数量也可依据多种因素，包含但不限于输送通道的长度及孔隙的间隔。在具有单一螺旋通道的一些实施方式中，具有在约300个及900个的范围中的孔隙，或在约400个至约800个的范围中的孔隙，或在约500个至约700个的范围中的孔隙。在多种实施方式中，沿着通道长度具有大于约300、400、500、600、700或800个孔隙。在一个或多个实施方式中，沿着输送通道长度具有约600个孔隙。

在一些实施方式中，多个孔隙408的每一者具有独立的孔洞直径及相对于气体分配平板的前侧405的输送角度。多个孔隙403可具有一个或多个的：(1)沿着输送通道长度的可变化间隔；(2)沿着输送通道长度的可变化孔洞直径；及(3)沿着通道长度的可变化输送角度。

在一些实施方式中，孔隙之间的间隔依据在通道的任何特定区域中所预期的气体压力而变化。例如，跨过通道长度的气体压力由于例如允许气体离开通道的孔隙的呈现而改变。为了抵抗此压力可变性，可在孔隙密度上增加或减少。通道的区域可为自整体通道长度至低于孔隙直径的任何长度。例如，通道长度的第一个二分之一可具有第一数量间隔的孔隙，下一个四分之一具有较靠近在一起间隔的孔隙(即，较大的孔隙密度)，且最后四分之一具有甚至更大的密度。在一些实施方式中，多个孔隙的间隔沿着输送通道的长度自入口端至出口端减少。减少的间隔可为每一通道之间或通道区块之间。

例如，图8H示出具有三个区段的线性通道。自左至右流动的气体会通过占通道长度1/2的第一区段，接着通过每一占通道长度约1/4的下两个区段的每一者。第一区段中的孔隙808的间隔大于第二区段中的间隔，依序大于最后区段的间隔。此处，孔隙密度在区块或区段中改变。第一区段具有最小的孔隙密度(即，最大的孔隙之间的间隔)。第一区段中的孔隙的每一者之间的间隔为相同的。第二区段中的孔隙的每一者之间的间隔小于第一区段。第二区段中的孔隙的每一者之间的间隔为相同的。第三区段中的孔隙的每一者之间的间隔为最小的，且这些孔隙的每一者之间的间隔为相同的。

图8I示出螺旋气体输送通道802的范例，具有渐渐减少的孔隙808之间的间隔。此处，孔隙之间的间隔在入口端为最大的，而朝向螺旋中央减少间隔(在此例中为出口端)。也可见到：靠近螺旋中央，不仅沿着通道长度更靠近在一起间隔孔隙，还跨过螺旋宽度更靠近在一起间隔孔隙，使得孔隙初始地在与入口端任何特定的距离处单独出现至与入口端任何特定的距离处多个孔隙。

在一些实施方式中，个别孔隙的直径可沿着通道长度改变。随着输送通道中的气体压力沿着通道长度减少，孔隙的直径可增加。图8J示出气体输送通道802的范例，具有气体自左至右流动。孔隙808的直径沿着通道长度渐渐增加，出口端处具有最大直径。孔洞直径被示出为渐渐增加，但这些直径也可在区块或分段中改变，如上述的间隔。

孔隙可具有任何数量的可能横截面。图8A至8G示出一数量的可能横截面。孔隙可为自通道至前侧的单一直线，或可具有一数量的区段。区段的数量及形状可具有对经由孔隙离开气体输送通道的气体喷洒图案的影响。在一些实施方式中，孔隙包括具有第一直径的第一区段834及具有与第一直径不同的第二直径的第二区段836。图8B示出孔隙808，具有第一区段834相邻于气体输送通道且延伸朝向前侧405。第二区段836具有改变的直径，自最靠近第一区段834的末端朝向前侧405增加。不同地陈述：第二直径自第一直径转换至第二直径。第三区段838连接第二区段836至前侧405。第三区段838的直径为第二直径。

如所示出以与图8A及8B比较，第一直径可大于或小于第二直径。在图8A中，第一直径大于第二直径，而在图8B中则为相反的范例。

图8C及8D示出孔隙的实施方式，包含第四区段839。在图8C中，第一区段834具有第一直径，第二区段836自第一直径转换至第二直径，第三区段自第二区段836延伸朝向前侧405。第四区段839以变化大小的直径自第三区段838延伸至前侧405。第四区段839的直径在前侧405处自第二直径增加至第三直径，使得孔洞840大于第二直径。第三直径可与第一直径相同或不同且与第二直径不同。图8D示出相似的情况，其中第一直径与第二直径反转。孔洞840的大小及第四区段839的角度可变化且可影响气体喷洒图案。图8E示出另一实施方式，其中具有两个区段。第一区段834自气体输送通道延伸且具有第一直径。第二区段836自第一区段834延伸至前侧405，且具有始于第一直径处且渐渐转换至第二直径的直径。尽管所示出的第二直径大于第一直径，第二直径也可小于第一直径。所示出实施方式仅为示范性且不应视为限制本公开内容的范围。

气体输送通道402的宽度W及跨过气体输送通道的宽度W的孔隙408的图案/数量也可变化。图8F示出具有两个相邻通道的气体分配平板的一部分的横截面。左边通道具有远大于右边通道的宽度W。此外，左边通道具有三个分离的孔隙408在跨过通道宽度的在线延伸。不同地陈述：通道中具有与入口端相同距离的三个孔隙。此意指多个孔隙沿着通道长度延伸且也可沿着通道宽度延伸。在图8F中示出的两个通道可为相同通道的分离部分(例如，螺旋形状的相邻通道)。通道的直径可沿着通道长度增加或减少以改变经过通道的气体流动图案。在图8F中示出的两个通道也可为具有不同气体流经的分离通道。例如，流经较宽的左边通道的气体可不像流经较窄的右边通道的气体般具反应性，且离开通道的左边气体量大于右边气体量。再次，仅为可能安置的范例且不应视为限制本公开内容的范围。权利要求1的气体分配设备，其中多个孔隙的其中一些包括多个通路而形成跨过输送通道的宽度延伸的线。

在一些实施方式中，个别孔隙以变化角度自气体输送通道延伸朝向前侧405。所述孔隙也可具有相对于气体分配平板的前侧的可变化输送角度。图8G示出本公开内容的实施方式，其中有两个相邻通道具有跨过每一通道的宽度延伸的三个孔隙。所述通道可输送相同气体或相邻通道输送不同气体。三个通道中，一个自通道直线向下延伸以造成约90度的角度，侧面通道以一角度延伸且造成相对于气体分配平板前侧的角度Θ。该角度可为约10度至约90度的范围中的任何合适角度。在一个或多个实施方式中，该角度为约20度至约85度的范围中、或约30度至约80度的范围中、或约40度至约75度的范围中。在一些实施方式中，如可自图8G的通道外推的，至少一些多个孔隙具有引导气体流动朝向相邻输送通道下方区域的输送角度。此可通过最小化由通道形状所造成的剥离来帮助沉积的均匀性。

在一实施方式中，如图4中所示出，气体分配平板403包括气体输送平板403的背侧中的单一输送通道402。输送通道402具有位于气体输送平板403的外周边区域420中的入口端404。输送通道402跟着自入口端404至位于气体输送平板403的中央区域422中的出口端406的向内螺旋路径。输送通道402具有总体长度，该总体长度定义为：入口端404及出口端406之间的距离约240英寸。多个孔隙408沿着输送通道402的总体长度间隔。沿着输送通道402的总体长度，落于约500个孔隙及约700个孔隙的范围中。输送通道402具有约0.375英寸的平均直径，且螺旋通道的相邻部分在中央上间隔约0.42英寸。

本公开内容的一些实施方式包含多于一个输送通道402。这些多通道可依据处理系统的需求交缠或分离。一些通道可凹陷进入如图4中所示出的气体分配平板，或可为如图1中所示出的个别管子。在一些实施方式中，具有个别管子及凹陷通道的组合。图3中示出此类示范性实施方式，其中气体分配平板可具有在气体分配平板中的至少一个凹陷的输送通道，及放置额外输送通道于气体分配平板及基板表面之间。

在图9至14中示出本公开内容的另一实施方式。气体分配设备900包括凹陷于气体分配平板903的背侧901中的两个输送通道902a、902b。应理解输送通道无须凹陷进入气体分配平板的背部，但可为个别管子，如图1及15中所示出。第一输送通道902a具有第一入口端904a及第一出口端906a及沿着第一输送通道902a的长度间隔的多个第一孔隙1908a。第二输送通道902b具有第二入口端904b、第二出口端906b及沿着第二输送通道902b的长度间隔的多个第二孔隙1908b。

第一入口910a连接至第一输送通道902a的第一入口端904a。第一入口910a经适用以连接至气源。第一出口端912a连接至第一输送通道902a的第一出口端906a。第一出口912a经适用以连接至真空源。第二入口910b连接至第二输送通道902b的第二入口端904b。第二入口910b经适用以连接至气源。第二出口912b连接至第二输送通道902b的第二出口端906b。第二出口912b经适用以连接至真空源。

在图9至14中所示出的实施方式中，输送通道902a、902b的每一者形成螺旋形状。如图式中所示出的一个或多个实施方式中，具有沿着螺旋形状的长度交缠的两个输送通道902a、902b。本领域技术人员将理解：两个输送通道902a、902b可具有螺旋以外的形状且无须交缠。在某些实施方式中，多个第一孔隙1908a及第二孔隙1908b延伸穿过气体分配平板903至气体分配平板903的前侧905。

在一些实施方式中，输送通道902a、902b的每一者形成螺旋形状，具有入口端904a、904b及出口端906a、906b的其中一者放置于气体分配平板903的外周边区域920中且入口端904a、904b及出口端906a、906b的另一者放置于气体分配平板903的中央区域922中。在一个或多个实施方式中，两个通道902a、902b的入口端904a、904b皆放置于外周边区域920中且两个通道902a、902b的入口端904a、904b皆放置于气体分配平板903的中央区域922中。在某些实施方式中，两个通道902a、902b的入口端904a、904b皆放置于中央区域922中且两个通道902a、902b的入口端904a、904b皆放置于气体分配平板903的外周边区域920中。在一个或多个实施方式中，入口端904a、904b的其中一者放置于外周边区域920中且入口端904b、904a的另一者放置于中央区域922处，出口端906a、906b位于每一个别输送通道902a、902b的另一端处。

图10A示出具有两个气体输送通道的气体分配平板的横截面视图。孔隙的形状、数量、间隔及角度可变化，如前述。图10B示出具有第一气体输送通道902a及第二气体输送通道902b的气体分配平板的实施方式的一部分。这些通道902a、902b皆(至少在所示出的横截面处)具有两个孔隙自通道延伸至气体分配平板的前侧905。所示出的孔隙位于所述通道的外边缘处，使得所述通道中的气体在离开孔隙时非常靠近彼此。第一通道及第二通道之间的孔隙也可偏移，使得仅有一个通道具有任何给定横截面中可见的孔隙以防止气相反应。

图10C示出另一实施方式，其中具有两个气体通道，每一通道具有两个孔隙自该通道延伸以在前侧905处形成输送角度。此处，没有通道被示出为具有在孔隙下方直接排出气体的孔隙，而代以引导气体至相邻通道下方的区域。第一输送通道902a具有引导第二输送通道902b下方的气体的孔隙，且第二输送通道902b具有引导第一输送通道902a下方的气体的孔隙。这些孔隙被示出为在前侧上相同点处形成孔洞，但应理解这些孔隙可沿着通道长度错开或针对每一通道所示出的横截面可与入口相距不同长度。

图10C的实施方式可特定地影响到防止沉积自气体放置及定向而剥离。图10D示出气体分配平板的一部分的表面，其中通道具有如图10C具有偏移横截面的孔隙。前侧905上的孔洞图案呈现为大致交替的孔洞图案。

图11示出针对图9中所示出的气体分配平板903的背盖907。有四个孔洞(未编号)位于背盖907中，大致与输送通道902a、902b的入口端904a、904b及出口端906a、906b对齐。可使用所述孔洞以在入口910a、910b及出口912a、912b中提供用于连接的进出点至通道902a、902b。在一些实施方式中，入口910a、910b及出口912a、912b与背盖907整体地形成。此外，如图12及13中所见，可有一个或多个入口阀914a、914b及出口阀916a、916b。

图12及13示出根据本公开内容的多种实施方式的气体分配设备900的透视视图。示出入口910a、910b为以凸缘924a、924b连接至背盖907。可通过任何合适的机制及技术来实现凸缘924a、924b的连接及气密密封，如本领域技术人员所知。出口912a、912b也可以凸缘或以区块连接连接至背盖907。区块925可与背盖907整体地形成或可为分离的部件。区块925可针对出口阀916a、916b提供额外支撑及空间，允许连接管子以一角度自背盖907突出。尽管入口910a、910b及入口阀914a、914b被示出为位于气体分配平板903的外部周边区域920上，且出口912a、912b及出口阀916a、916b被示出为位于气体分配平板903的中央区域922处，应理解可反转或混杂这些构件且附图仅为一个实施方式的图示。

随着输送通道自气体分配平板的外周边边缘螺旋至中央区域(或反之)，可在横截面上观察到表面上多个相邻通道。当螺旋交缠时，每一相邻通道中的气体来自其他入口910a、910b。所述通道由与相邻通道的距离来分离。在一些实施方式中，通道之间的距离(测量自通道中央)在约0.375英寸至约0.475英寸的范围中，或在约0.40英寸至约0.45英寸的范围中，或在约0.41英寸至约0.43英寸的范围中。在一个或多个实施方式中，相邻通道的中央之间的平均距离为约0.42英寸。

图9至14中所示出的气体通道的长度可依据一数量的因素而变化，包含但不限于通道直径及相邻通道之间的距离。在多种实施方式中，输送通道的每一者具有一长度，该长度在约70英寸至约170英寸的范围中，或在约90英寸至约150英寸的范围中，或在约100英寸至约140英寸的范围中，或在约110英寸至约130英寸的范围中。在一个或多个实施方式中，输送通道具有约120英寸的长度。

孔隙数量也取决于一数量的因素，包含但不限于输送通道长度及孔隙的间隔。在具有单一螺旋通道的一些实施方式中，孔隙数量在约150个及450个孔隙的范围中，或在约200个至约400个孔隙的范围中，或在约250个至约350个孔隙的范围中。在多种实施方式中，沿着通道长度具有大于约150、200、250、300、350、或400个孔隙。在一个或多个实施方式中，沿着输送通道的每一者的长度具有约300个孔隙。

可使用图4至14中所示出的设备于等离子体处理。例如，可相对于处理腔室的另一部分极化输送通道、气体分配设备或喷头，以点燃腔室内的等离子体。可相对于腔室的一部分极化输送通道、气体分配设备或喷头，或可相对于输送通道、气体分配设备或喷头偏压腔室的一部分。例如，可相对于基座极化输送通道、气体分配设备或喷头，或可相对于输送通道、气体分配设备或喷头极化基座。也可调谐等离子体的频率。在一个或多个实施方式中，等离子体处于约13.56MHz的频率。在一些实施方式中，等离子体处于约40MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、90MHz、100MHz、110MHz或120MHz的频率。

在由图4至14所例证的设备的一些实施方式中，存在有绝缘材料(未示出)置于背盖及气体分配设备的主体部分之间(即，该部分包含气体输送通道)。绝缘材料提供背盖及气体分配设备的主体部分之间的电性绝缘，使得可相对于主体部分极化背盖。进行此行为可允许气体分配设备内或输送通道内的等离子体点燃。接着等离子体可经由多个孔隙流动进入处理腔室的处理区域，该处理区域为气体分配设备及基座之间的区域。此配置可称为远程等离子体，因为等离子体是在处理区域外部形成(例如，点燃)。

图15、16A及16B示出气体分配设备1500的另一示范性实施方式。所示出的气体分配设备特定地针对空间分离的原子层沉积处理为有用的，其中基板的不同部分同时暴露于不同的沉积气体，且基板1544相对于气体分配设备移动，使得基板的所有部分依序暴露于每一沉积气体。在这些实施方式中，气体分配设备1500包括多个输送通道1502，每一输送通道1502实质直线且实质平行于相邻输送通道而延伸。每一输送通道1502具有入口端1504及出口端1506，入口端1504及出口端1506之间具有多个间隔的孔隙1508。

图15、16A及16B中所示出的气体分配设备具有多个加长的输送通道1502及多个加长的真空通道1550。每一输送通道1502及真空通道1550在气体分配设备的前侧处连接至输出通道1552。每一输送通道1502经适用以流动反应性气体及净化气体的其中一者或多者。每一输送通道1502由多个间隔的孔隙1508连接至输出通道1552。每一真空通道1550由多个间隔的真空孔隙1558连接至入口通道1554。每一输送通道1502的多个孔隙1508由来自真空通道1550的多个真空孔隙1558的其中至少一者来与每一相邻输送通道1502的多个孔隙1508分隔开。

在图16A中所示出的实施方式中，每一中央真空通道1550(非为末端真空通道)由真空孔隙1508连接至两个入口通道1554。末端真空通道1550仅连接至单一入口通道1554。应理解此仅为示范且不应视为限制本公开内容的范围。每一入口通道1554可具有专用的真空通道1550，或单一真空通道1550可经由多个真空孔隙1508连接至多于两个入口通道1554。

尽管每一输送通道同时出现，可具有不同气体流经每一输送通道。例如，净化通道(标示为P)可具有净化气体流经净化通道，每一第一反应性气体通道(标示为A)可具有第一反应性气体流经每一第一反应性气体通道，且每一第二反应性气体通道(标示为B)可具有第二反应性气体流经每一第二反应性气体通道。真空通道(标示为V)连接至真空源。参照图16A，自左至右移动的基板1544(或特定地，基板上的一固定点)将依序遭遇真空气体通道、净化气体通道、真空气体通道、第一反应性气体通道、真空气体通道、净化气体通道、真空气体通道、第二反应性气体通道、真空气体通道等等(依据气体分配平板的大小)。

具有入口及出口端的输送通道的使用允许输送通道内气体的快速交换。例如，在基板(或基板上的固定点)暴露于第二反应性气体通道(标示为B)之后，可开启输送通道的出口端，允许移除通道内的气体，接着不同的反应性气体(例如，气体C)可流动进入输送通道。因此，当基板通过返回气体通道下方，基板将暴露于气体C而非气体B。尽管此范例相关于第二反应性气体来进行，本领域技术人员将理解：可净化及以不同气体取代气体输送通道的其中一者(第一反应性气体、第二反应性气体、或净化气体)。

也可使用图15、16A及16B的输送通道于等离子体处理。可相对于腔室的另一部分偏压气体分配设备1500。例如，可相对于基座极化气体分配设备1500，或相对于气体分配设备极化基座。也可调谐等离子体的频率。在一个或多个实施方式中，等离子体处于约13.56MHz的频率。在一些实施方式中，等离子体处于约40MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、90MHz、100MHz、110MHz或120MHz的频率。

图16B示出单一输送通道1502及单一真空通道1550的实施方式。输送通道1502及真空通道1550的每一者具有自输送通道1502及真空通道1550延伸的两组孔隙。在真空通道1550的例子中，一组孔隙1558a连接至第一入口通道1554a且另一组孔隙1558b连接至第二入口通道1554b。另一方面，输送通道1502具有延伸至单一输出通道1552的两组孔隙1508。

在一个或多个实施方式中，气体分配组件包含连接至真空源的多于一个出口。图17示出螺旋形状的气体分配设备1700，与图1中所示出的设备100相似。该设备包含具有入口端1704及出口端1706的输送通道1702。入口1710连接至且与输送通道1702的入口端1704连通。出口1712连接至且与输送通道1702的出口端1706连通。入口1710可连接至气源且可包含入口阀1714，入口阀1714可控制气体流动进入(或离开)输送通道1702或完全切断气体流动。出口1712可连接至真空源(未示出)且可包含出口阀1716，出口阀1716可控制气体流动离开(或进入)输送通道1702或完全切断真空源与输送通道1702。沿着输送通道1702的长度放置可连接至真空源(未示出)的中间出口1742。所示出的中间出口1742在约通道1702的长度中间处连接至输送通道1702，且经由中间出口1740耦合至输送通道1702。中间出口1742可包含中间出口阀1744，中间出口阀1744可控制气体流动离开(或进入)输送通道1702或完全切断真空源与输送通道1702。入口1710的入口阀1714、出口1712的出口阀1716、及中间出口1740的中间出口阀1744连接至控制器1750。控制器能够独立开启或关闭任何或所有的阀，以调整流经输送通道1702的气体压力或净化输送通道1702的既存气体。例如，表2示出可使用于图17中所示出实施方式的处理序列。本领域技术人员将理解：此仅为一范例且不应视为限制本公开内容的范围。

表2

表2中所示出的阀在处理期间在任何点处为开启、关闭或部分开启的。在步骤3a中，在净化输送通道的前驱物A之后，部分开启中间出口阀以加速前驱物B的流动经过输送通道，接着在步骤3b中关闭中间出口阀。此仅为一个可使用的可能序列，且不应视为限制本公开内容的范围。

图17中所示出的实施方式有效地包含两个出口，一个在输送通道的末端处而一个在中间中。本领域技术人员将理解：可具有沿着输送通道的长度及沿着通道长度的任何位置处间隔的任何数量的出口。例如，可放置中间出口1740于通道长度的1/3处。此外，可具有任何数量的出口。例如，输送通道可具有四个出口，一个在末端处且一个置于输送通道的长度的1/4、1/2、及3/4的每一者处。在另一范例中，输送通道包含四个出口，一个在末端处且一个置于输送通道的长度的1/4、3/4、及9/10的每一者处。在一个实施方式中，输送通道包含总共2、3、4、5、6、7、8、9、10、或11个出口(包含通道出口端处的出口)。

一些螺旋喷头允许增加补充气体以注射进入处理腔室，同时维持补充气体及沿着螺旋通道长度流动的气体之间的分离。例如，可使用补充气体于处理增强或清洁。在一个或多个实施方式中，增加经过边缘注射器环的补充气体流动路径以均匀地分配绕着基板的顶部边缘的补充气体，而无须与其他流经螺旋喷头通道的处理化学物混合。可使用气体线在连接至边缘环之前将用于补充通道的气体分成两个或更多个路径。补充气体可流动进入边缘环中的通道(充气部)，在经由绕着环间隔的小沟槽离开之前均匀地分配气体。气体通过边缘环内直径表面及螺旋喷头外直径表面之间的空隙。

参照图18至21，本公开内容的一个或多个实施方式涉及基板处理腔室1800，包含具有气体分配平板1900及边缘环2000的气体分配设备1805。基板处理腔室包含具有顶部表面1812以支撑基板1804的基板支撑件1810。由基板支撑件1810的顶部表面1812、侧面上由限制环1820且顶部上由气体分配平板1900来界限处理区域1850。

气体分配平板1900具有外周边边缘1902、前侧1906及背侧1904。至少一个输送通道1903a、1903b凹陷于气体分配平板1900的背侧1904中。如图9的实施方式中所示出，至少一个通道902a、902b具有入口端904a、904b、出口端906a、906b及长度。输送通道包含沿着延伸穿过气体分配平板1900至气体分配平板1900的前侧1906的长度间隔的多个孔隙1908a、1908b。

如图18及19中所示出，绕着气体分配平板1900的外周边边缘1902放置边缘环2000。边缘环2000具有圆形主体，具有顶部2012、底部2014、具有内直径面2016的内直径2015及具有外直径面2018的外直径2017。图20示出以透视示出的边缘环2000的横截面。

参照返回图18及19，放置边缘环2000以使得气体分配平板1900的外周边边缘1902及边缘环2000的内直径面2016之间存在空隙2030。空隙2030的大小可为约0.02mm至约3mm的范围中。空隙2030可绕着内直径面2016为均匀的，或可形成为多个通道或沟槽2040。

在一些实施方式中，气体分配平板1900的外周边边缘1902接触边缘环2000的内直径面2016(除了沟槽2040处以外)而形成多个空隙2030。图21中所示出的部分实施方式图示具有单一沟槽2040的边缘环2000。当放置边缘环2000的内直径面2016以接触气体分配平板1900的外周边边缘1902时，空隙2030在由沟槽2040所界定的区域中形成。在一些实施方式中，沟槽2040具有宽度(沿着内直径面2016的距离)及深度(进入内直径面2016的距离)且自内直径面2016的顶部延伸至内直径面2016的底部。沟槽2040的宽度及深度可独立地变化。在一些实施方式中，沟槽的宽度和/或深度为约0.02mm至约3mm的范围中。

在边缘环2000的圆形主体2010的顶部2012中形成充气部2050。充气部2050具有外周边面2052及内周边面2054而界定充气部的宽度。充气部2050的容积可依据例如边缘环2000的大小而变化。在一些实施方式中，充气部2050具有在约100mL至约900mL的范围中的容积，或在约200mL至约800mL的范围中，或在约300mL至约700mL的范围中，或在约400mL至约600mL的范围中，或约500mL。

充气部2050中的气体容积及开口2070及沟槽2040的组合容积可相关，以增加气体流出沟槽2040的均匀性。当参照沟槽2040的容积时，本领域技术人员将理解：此包含与沟槽2040整合的开口2070的容积。在一些实施方式中，针对绕着边缘环周边的所有沟槽2040的沟槽2040中的组合容积在约20mL至约240mL的范围中，或在约40mL至约180mL的范围中，或在约60mL至约120mL的范围中。

沟槽2040的组合容积对充气部2050的容积的比例可影响气体均匀性。在一些实施方式中，沟槽2040的组合容积对充气部2050的容积的比例在约10％至约30％的范围中。在一个或多个实施方式中，沟槽2040的容积为充气部2050的容积的约20％。

充气部2050的内直径面2016中的多个开口2070形成多个通道连接充气部2050与空隙2030。在图21中所示出的实施方式中，通道开口2070与沟槽2040对齐及连续。一些实施方式的多个开口2070和/或沟槽2040绕着内直径面2016实质等距间隔。在此方面的使用，用语“实质等距间隔”意指绕着内直径面2016每一开口2070之间的平均距离中没有多于10％的相对差异。如图20中所示出，绕着内直径面2016可有任何合适数量的沟槽2040及开口2070。在一些实施方式中，在内直径面2016中具有约12个及约120个开口2070的范围中。在一些实施方式中，在内直径面2016中具有约36个开口2070，且每一开口2070与沟槽2040对齐及连续。

图22示出沟槽2040处所示出的横截面视图。内直径面2016及外周边边缘1902之间具有空隙2030。外分配环2000的内直径面2016及气体分配平板1900的外周边边缘1902之间的空隙2030被塑形以引导气体在沟槽2040内向下流过内直径面2016。气体自多个沟槽2040流动离开气体分配平板1900的前侧1906。气体流动离开空隙2030的方向或角度可自向内朝向外分配环2000的中央轴的角度变化至自中央轴向外的角度。在一些实施方式中，气体在与外分配环2000的主体2010的中央轴实质同心的方向上流动离开空隙2030。与中央轴实质同心的方向意指：气体沿着平行于中央轴的路径流动离开空隙2030。

至少一个气体入口2060与充气部2050流体连通，使得气体可流动经过入口线2062及气体入口2060进入充气部2050。在一些实施方式中，如图19中所示出，气体入口2060经由外分配环2000的主体2010的顶部2012连接充气部2050。在一些实施方式中，如图23中所示出，气体入口2060经由主体2010的外直径面2018连接充气部2050。一些实施方式涉及外分配环2000可改装成既存处理腔室。在此范例中，既存气体分配组件上方可能不会有足够空间以允许额外的气体入口。

如图24中所示出，一些实施方式包含第二充气部2057。第二充气部2057可允许经由沟槽2040流动进入处理区域之前在充气部2050内进一步的气体等化。第二充气部2057可位于任何合适的位置且可位于气体入口2060及充气部2050之间。第二充气部2057与充气部2050经由多个孔隙2058流体地连通。可具有任何数量的孔隙2058绕着主体2010延伸。在一些实施方式中，具有在约36个孔隙至约720个孔隙的范围中。

图25示出相似于图20的另一实施方式。在图25的实施方式中，放置边缘环2000以使得气体分配平板1900的外周边边缘1902及边缘环2000的内直径面2016之间存在空隙2030(见图18及19)。空隙2030的大小可为约0.02mm至约3mm的范围中。在所示出的实施方式中，空隙2030实质均匀地绕着内直径面2016，使得不包含图20的沟槽2040。

在边缘环2000的圆形主体2010的顶部2012中形成充气部2050。充气部2050具有外周边面2052及内周边面2054界定充气部的宽度。充气部2050的容积可依据例如边缘环2000的大小而变化。在一些实施方式中，充气部2050具有在约100mL至约900mL的范围中的容积，或在约200mL至约800mL的范围中，或在约300mL至约700mL的范围中，或在约400mL至约600mL的范围中，或约500mL。

充气部2050中的气体容积及开口2070的组合容积可相关，以增加气体流出开口2070的均匀性。在一些实施方式中，绕着边缘环周边的开口2070中的组合容积在约2mL至约240mL的范围中，或在约20mL至约180mL的范围中，或在约60mL至约120mL的范围中。

开口2070的组合容积对充气部2050的容积的比例可影响气体均匀性。在一些实施方式中，开口2070的组合容积对充气部2050的容积的比例在约10％至约30％的范围中。在一个或多个实施方式中，开口2070的容积为充气部2050的容积的约20％。

一些实施方式的多个开口2070绕着内直径面2016实质等距间隔。在此方面的使用，用语“实质等距间隔”意指绕着内直径面2016每一开口2070之间的平均距离中没有多于10％的相对差异。如图25中所示出，绕着内直径面2016可有任何合适数量的开口2070。在一些实施方式中，在内直径面2016中具有约12个及约120个开口2070的范围中。在一些实施方式中，在内直径面2016中具有约36个开口2070，且每一开口2070与沟槽2040对齐及连续。

参照图18及19，一些实施方式包含温度控制元件1830。温度控制元件1830可为加热器或冷却器且可使用以维持针对经由通道1903a、1903b流动的处理气体的设定温度。气体入口1840也可连接至气体分配平板1900，无论经由温度控制元件1830或直接至气体分配平板1900。气体入口1840被示出为位于气体分配平板1900的中间，但本领域技术人员将理解，可放置于任何合适的位置且可为合适的大小。

限制环1820帮助包含处理区域1850中的处理气体。图18及19中所示出的限制环1820包含多个开口1822以允许气体流动自处理区域1850通过以排出处理腔室。流经空隙2030的气体流动进入处理区域1850的外边缘区域1851。在外边缘区域1851中的气体流动与来自处理区域1850中央的气体混合。混合气体流动经由开口1822以排出。在一些实施方式中，气体流经外分配环2000的使用增加绕着基板1804的边缘的沉积均匀性。

参照图18及26，一些实施方式具有多个气体入口2060。在所示出的实施方式中，具有连接至外分配环2000的两个气体入口2060。气体入口2060可具有独立的气体供应或可共享气体供应。在一些实施方式中，气体入口2060共享单一气体供应，该单一气体供应在交界2064处被分隔。在所示出的实施方式中，第一气体线分段2063(可连接至气源)与交界2064流体地连通，交界2064将第一气体线分段2063分成两个第二气体线分段而变成连接至气体入口2060的入口线2062。绕着外分配环2000可具有任何合适数量的气体入口2060。在一些实施方式中，具有在约1个至约12个气体入口的范围中，或在约2个至约6个气体入口的范围中。在一些实施方式中，具有两个气体入口，或四个气体入口。可具有连接至入口的任何合适数量的气源。例如，具有四个气体入口的实施方式可具有一个、两个、三个或四个气源。单一气源可分成四个气体线分段。为了增加气体流动进入外分配环2000的均匀性，第二气体线分段具有实质相同的气体传导性。在此方面的使用，用语“实质相同的气体传导性”意指穿过任何第二气体线分段的传导性为穿过所有第二气体线分段的平均传导性的±10％内。

在一些实施方式中，补充气体入口2092与补充气体线2090流体地连通。补充气体入口2092允许补充气体流动穿过补充气体线2090以通过气体分配设备1805以流动补充气体进入处理区域1850。补充气体可为任何合适气体，包含但不限于反应性气体、惰性气体及清洁气体。补充气体入口2092可将气体流动通过气体分配设备1805不会干扰外分配环2000或气体分配平板1900的气体流动的任何部分。

图27示出外分配环2000的实施方式的横截面视图，包含外分配环2000的外直径面2018中的补充气体入口2092。补充气体可连接至补充气体入口2092以流动进入可选补充充气部2096且经由补充气体通道2094进入处理区域1850。可具有绕着外分配环2000的周边分配的任何合适数量的补充气体通道2094。例如，在使用中，两个反应性气体可经由气体分配平板1900流动进入处理区域1850，同时惰性气体流动进入处理区域1850的外边缘区域1851。外边缘区域1851中的惰性气体可帮助迫使反应性气体自处理区域1850经由开口1822流动排出。处理之后，可停止流经气体分配平板1900的反应性气体及流经外分配环2000的惰性气体，且可起始经过补充气体入口2092的补充气体流动。此可允许蚀刻剂或清洁气体经由专用气体线获准进入处理区域1850。本领域技术人员将理解：可具有任何合适数量的补充气体线经由外分配环2000或气体分配平板1900连接至处理区域1850。本领域技术人员也将认知：具有可施用的其他处理序列，而不会偏离本公开内容的范围。

可使用所描述的气体分配设备以在等离子体增强原子层沉积(PEALD)处理期间形成一个或多个层。在一些处理中，等离子体的使用提供足够能量以促使气体种类进入激发状态，该激发状态中表面反应变得适宜且可能。将等离子体导入处理可为连续的或脉冲式的。在一些实施方式中，使用序列脉冲的前驱物(或反应性气体)及等离子体以处理一层。在一些实施方式中，可局部地(即，处理面积内)或远程地(即，处理面积的外部)离子化试剂。远程离子化可发生于沉积腔室上游，使得离子或其他赋能或发光气体种类不会直接接触沉积膜。在一些PEALD处理中，自处理腔室外产生等离子体，例如由远程等离子体产生器系统。等离子体可经由任何合适的等离子体产生处理或对本领域技术人员为已知的技术而产生。例如，等离子体可由微波(MW)频率产生器或射频(RF)产生器的其中一者或多者而产生。可依据所使用的特定反应性气体种类来调谐等离子体的频率。合适的频率包含但不限于2MHz、13.56MHz、40MHz、60MHz及100MHz。尽管可在此处公开的沉积处理期间使用等离子体，应注意等离子体可为非必须。

根据一个或多个实施方式，可使用气体分配设备以使基板在形成层之前和/或之后进行处理。可在相同腔室中或在一个或多个分离的处理腔室中执行该处理。在一些实施方式中，基板自第一腔室移动至分离的第二腔室以进一步处理。基板可自第一腔室直接移动至分离处理腔室，或该基板可自第一腔室移动至一个或多个传输腔室，接着移动至所需分离处理腔室。据此，处理设备可包括与传输站连通的多个腔室。此类设备可称为“丛集工具”或“丛集系统”，诸如此类。

一般而言，丛集工具为模块化系统，包括执行多种功能的多个腔室，包含基板中央寻找及定向、脱气、退火、沉积和/或蚀刻。根据一个或多个实施方式，丛集工具包含至少第一腔室及中央传输腔室。中央传输腔室可收容机械手，机械手可使基板在处理腔室及负载锁腔室之间及当中穿梭。传输腔室典型地维持在真空条件且提供用于使基板自一个腔室穿梭至另一腔室和/或置于丛集工具前端处的负载锁腔室的中间台。可适用于本公开内容的两个广为人知的丛集工具为及/>皆可由加州圣克拉拉市的(SantaClara,Calif.)的应用材料公司(Applied Materials,Inc.)取得。然而，可针对执行此处描述处理的特定步骤的目的而更改腔室的真实安置及组合。可使用的其他处理腔室包含但不限于环状层沉积(CLD)、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、蚀刻、预清洁、化学清洁、热处理例如RTP、等离子体氮化、脱气、定向、羟基化及其他基板处理。通过实现丛集工具上腔室中的处理，可避免具有空气杂质的基板的表面污染，而不会在沉积下一膜之前氧化。

根据一个或多个实施方式，基板持续处于真空或“负载锁”条件下，且在自一个腔室移动至下一个腔室时未暴露于大气。传输腔室因而处于真空且在真空压力下“向下抽吸”。惰性气体可出现在处理腔室或传输腔室中。在一些实施方式中，在基板表面上形成硅层之后，使用惰性气体为净化气体以移除一些或所有反应物。根据一个或多个实施方式，在沉积腔室的出口处注射净化气体，以防止反应物自沉积腔室移动至传输腔室和/或额外处理腔室。因此，惰性气体的流动形成腔室出口处的窗帘。

可使用例如所描述的气体分配设备在单一基板沉积腔室处理基板。在所述腔室中，在处理另一基板之前装载、处理、及卸除单一基板。也可以连续方式处理基板，例如输送系统，其中多个基板个别装载进入腔室的第一部分，移动穿过腔室且自腔室的第二部分卸除。腔室的形状及相关联的输送系统可形成直线路径或弯曲路径。此外，处理腔室可为圆盘传送带，其中多个基板绕着中央轴移动且在圆盘传送带各处暴露于沉积、蚀刻、退火、清洁等处理。

在处理期间，可加热或冷却基板。该加热或冷却可通过任何合适的构件来实现，包含但不限于改变基板支撑件的温度且流动加热或冷却气体至基板表面。在一些实施方式中，基板支撑件包含加热器/冷却器，可控制以传导地改变基板温度。在一个或多个实施方式中，加热或冷却施用的气体(无论反应性气体或惰性气体)以局部地改变基板温度。在一些实施方式中，相邻于基板表面放置加热器/冷却器于腔室内以对流地改变基板温度。

基板在处理期间也可为静止或旋转。旋转基板可持续地或在分离步骤中旋转。例如，基板可在整体处理间旋转，或基板可在暴露于不同反应性或净化气体之间小量旋转。在处理期间旋转基板(无论持续地或依步骤)可通过最小化例如气体流动几何形状中局部可变化性的影响来帮助产生更均匀的沉积或蚀刻。

尽管此处公开内容参考特定实施方式而描述，应理解这些实施方式仅图示本公开内容的原则及应用。对本领域技术人员而言，对本公开内容的方法及设备进行多种修改及变化可为显而易见的，而不远离本公开内容的精神及范围。因此，本公开内容意图包含落于所附权利要求书及其等效物的范围内的修改及变化。

Claims (19)

1.一种外分配环，包括：

圆形主体，所述圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径；

充气部，所述充气部在所述圆形主体的所述顶部中形成，所述充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度并且具有100 mL至900 mL的范围中的容积；和

多个开口，所述多个开口位于所述充气部的所述内周边面中，形成多个沟槽连接所述充气部与所述内直径面，所述多个沟槽绕着所述内周边面实质相等间距，所述多个沟槽从所述内直径面的顶部延伸至所述内直径面的底部，并且所述沟槽具有20 mL至240 mL范围中的组合容积，

其中所述沟槽的组合容积对所述充气部的容积的比例位于10%至30%的范围中。

2.如权利要求1所述的外分配环，其中所述充气部具有400 mL至600 mL的范围中的容积。

3. 如权利要求2所述的外分配环，其中所述沟槽具有40 mL至180 mL的范围中的组合容积。

4.如权利要求1所述的外分配环，进一步包括第二充气部，所述第二充气部与所述充气部经由多个孔隙流体地连通。

5.如权利要求1所述的外分配环，其中塑形所述内直径面，使得自所述多个沟槽向下流过所述内直径面的气体与所述主体的轴实质同心而流动。

6.如权利要求1所述的外分配环，进一步包括气体入口，所述气体入口与所述充气部流体地连通。

7.如权利要求6所述的外分配环，其中所述气体入口经由所述主体的所述顶部连接至所述充气部。

8.如权利要求6所述的外分配环，其中所述气体入口经由所述主体的所述外直径面连接至所述充气部。

9. 一种气体分配设备，包括：

气体分配平板，所述气体分配平板具有外周边边缘、前侧及背侧，其中至少一个输送通道凹陷于所述气体分配平板的所述背侧中，所述输送通道具有入口端、出口端及一长度，所述输送通道包含多个孔隙，所述多个孔隙沿着所述长度间隔延伸穿过所述气体分配平板至所述气体分配平板的所述前侧；和

外分配环，所述外分配环绕着所述气体分配平板的所述外周边边缘，所述外分配环包括：

圆形主体，所述圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径，放置所述外分配环以使所述气体分配平板的所述外周边边缘及所述外分配环的所述内直径面之间存在空隙；

充气部，所述充气部在所述圆形主体的所述顶部中形成，所述充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度；

至少一个气体入口，所述至少一个气体入口与所述充气部流体地连通；和

多个开口，所述多个开口位于所述充气部的所述内周边面中，形成多个沟槽连接所述充气部与所述内直径面及所述气体分配平板的所述外周边边缘之间的所述空隙，所述多个沟槽绕着所述内周边面实质相等间距。

10. 如权利要求9所述的气体分配设备，其中所述充气部具有400 mL至600 mL的范围中的容积。

11. 如权利要求10所述的气体分配设备，其中所述沟槽具有40 mL至180 mL的范围中的组合容积。

12.如权利要求9所述的气体分配设备，其中所述沟槽的组合容积对所述充气部的容积的比例位于10%至30%的范围中。

13.如权利要求9所述的气体分配设备，进一步包括第二充气部，所述第二充气部与所述充气部经由多个孔隙流体地连通。

14.如权利要求9所述的气体分配设备，其中塑形所述外分配环的所述内直径面及所述气体分配平板的所述外周边边缘之间的所述空隙，以引导气体自所述多个沟槽向下流过所述内直径面，而在与所述主体的轴实质同心的方向上离开所述气体分配设备的前方。

15.如权利要求9所述的气体分配设备，进一步包括气体线，所述气体线与所述至少一个入口流体地连通。

16.如权利要求15所述的气体分配设备，其中具有两个气体入口，并且所述气体线包括第一气体线段，所述第一气体线段连接至交界且与所述交界流体地连通，所述交界将所述第一气体线段分成两个第二气体线段。

17.如权利要求16所述的气体分配设备，其中所述第二气体线段的每一者具有实质相同的传导性。

18.如权利要求9所述的气体分配设备，进一步包括补充气体入口，所述补充气体入口与通过所述气体分配设备的补充气体线流体地连通。

19.一种处理腔室，包括：

基板支撑件，所述基板支撑件具有顶部表面，所述顶部表面上方具有处理区域；

气体分配设备，包括：

气体分配平板，所述气体分配平板具有外周边边缘、前侧及背侧，所述前侧界定所述处理区域的顶部，且所述背侧具有至少一个输送通道凹陷于所述气体分配平板的所述背侧中，所述输送通道具有入口端、出口端及一长度，所述输送通道包含多个孔隙，所述多个孔隙沿着所述长度间隔延伸穿过所述气体分配平板至所述气体分配平板的所述前侧；和

外分配环，所述外分配环绕着所述气体分配平板的所述外周边边缘，所述外分配环包括：

圆形主体，所述圆形主体具有顶部、底部、具有内直径面的内直径及具有外直径面的外直径，放置所述外分配环以使所述气体分配平板的所述外周边边缘及所述外分配环的所述内直径面之间存在空隙；

充气部，所述充气部在所述圆形主体的所述顶部中形成，所述充气部具有外周边面及内周边面来界定宽度；

至少一个气体入口，所述至少一个气体入口与所述充气部流体地沟通；和

多个开口，所述多个开口位于所述充气部的所述内周边面中，形成多个沟槽连接所述充气部与所述内直径面及所述气体分配平板的所述外周边边缘之间的所述空隙，所述多个沟槽绕着所述内周边面实质相等间距，

其中塑形所述外分配环的所述内直径面及所述气体分配平板的所述外周边边缘之间的所述空隙，以引导气体自所述多个沟槽向下流过所述内直径面，而在与所述主体的轴实质同心的方向上离开所述气体分配设备的前方而进入所述处理区域的外边缘区域；

补充气体入口，所述补充气体入口与通过所述气体分配设备的补充气体线流体地连通，以流动补充气体进入所述处理区域；和

限制环，所述限制环界定所述处理区域的外边缘，所述限制环包括多个开口以允许来自所述处理区域的气体流动通过来排气。