TW202036751A - 用於基板處理系統的利用介電窗之蜂巢型注射器 - Google Patents

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Abstract

一種用於基板處理腔室之組件，包含：一石英介電窗，設置以配置在該基板處理腔室之一上表面中；一凹陷部，在該石英介電窗中，該凹陷部包含一第一開口，該第一開口延伸通過該石英介電窗；以及一氣體注射器組件，包含一氣體注射器。該氣體注射器組件係配置在該凹陷部內，使得該氣體注射器延伸通過該第一開口。該氣體注射器係由固狀三氧化二釔所構成以及／或者包含具有三氧化二釔塗層之一外表面。

Description

用於基板處理系統的利用介電窗之蜂巢型注射器
本申請案主張以下優先權：於2018年7月31日提交之美國臨時申請案第62/712,415號，上述引用之申請案的全部揭示內容通過引用於此納入。
本揭露相關於基板處理系統的氣體注射器。
此處所提供之先前技術章節係為了一般性呈現揭露內容的目的。本案列名發明人的工作成果，在此先前技術段落中所述範圍以及不適格為申請時先前技術之實施態樣的描述，不明示或暗示承認為對抗本揭露內容的先前技術。
在諸如半導體晶圓之基板的製造期間，蝕刻製程及沉積製程可在一處理腔室內執行。將基板配置在處理腔室中在諸如靜電夾頭（ESC）或底座的基板支撐物上。將製程氣體引入並在處理腔室中點燃電漿。
處理腔室可包含變壓器耦合電漿（TCP）反應器線圈。將由電源所產生之射頻（RF）訊號供應至TCP反應器線圈。介電窗口併入處理腔室的上表面。介電窗在允許RF訊號從TCP反應器線圈傳輸進處理腔室內部的同時，維持處理腔室的真空密封。RF訊號激發處理腔室內的氣體分子以產生電漿。
一種用於基板處理腔室之組件，包含：一石英介電窗，設置以配置在該基板處理腔室之一上表面中；一凹陷部，在該石英介電窗中，該凹陷部包含一第一開口，該第一開口延伸通過該石英介電窗；以及一氣體注射器組件，包含一氣體注射器。該氣體注射器組件係配置在該凹陷部內，使得該氣體注射器延伸通過該第一開口。該氣體注射器係由固狀（solid）三氧化二釔所構成以及／或者包含具有三氧化二釔塗層之一外表面。
在其他特徵中，該氣體注射器對應於包含複數氣體出口的一蜂巢型設置的氣體注射器。該組件更包含一嵌件，配置在該凹陷部中，該嵌件包含一第二開口且該氣體注射器延伸通過該第二開口。該第二開口對應於一插銷開口。該嵌件係由塑膠及石英的其中至少一者所構成。該組件更包含一螺帽組件，配置以固定該氣體注射器組件在該第二開口內。該螺帽組件係設置以用於扭轉鎖定操作。該組件更包含配置在該螺帽組件及該氣體注射器之間的一射頻屏蔽。
在其他特徵中，該組件更包含設置在該射頻屏蔽及該氣體注射器組件之一氣體連結塊之間的一封件。該射頻屏蔽包含一槽，設置以承接該螺帽組件的一主體。該槽係配置在該嵌件上方。該氣體注射器包含一凸緣，配置在該第二開口內，且該射頻屏蔽之一下凸緣係位在該氣體注射器之該凸緣以及該嵌件的上方。
在其他特徵中，該組件更包含配置在該氣體注射器及該介電窗之間之一凹槽中的一封件。該封件係一O型環。該組件更包含設置在該凹陷部中之一嵌件，該嵌件包括一第二開口，該氣體注射器延伸通過該第二開口；且該氣體注射器包含配置在該第二開口內的一凸緣。該凸緣的一高度實質上與該第一開口的一深度、以及該嵌件的一高度之中的至少其中一者相同。
一種用於基板處理腔室之組件，包含：一石英介電窗，設置以配置在該基板處理腔室的一上表面中；一中央凹陷部，在該石英介電窗中，該中央凹陷部包含一第一開口，該第一開口延伸通過該石英介電窗；一嵌件，配置在該中央凹陷部中，該嵌件包含一第二開口；以及一氣體注射器組件，包含一氣體注射器。該氣體注射器組件配置在該中央凹陷部內，使得該氣體注射器延伸通過該第二開口。該氣體注射器包含複數氣體出口且由固狀三氧化二釔所構成以及／或者包含具有三氧化二釔塗層之一外表面。
在其他特徵中，該組件更包含一螺帽組件，配置以固定該氣體注射器組件在該第二開口內。該氣體注射器包含一凸緣，該凸緣配置在該第二開口內。該凸緣的一高度實質上與該第一開口的一深度、以及該嵌件的一高度之中的至少其中一者相同，使得該凸緣的一上表面與該嵌件的一上表面齊平。
本揭露的更進一步應用領域從細節描述、所請專利範圍以及圖式將變得顯而易見。細節描述與特定示例僅意欲說明性之目的，並不意圖限制本揭露之範疇。
基板處理系統可包含併入處理腔室之上表面的介電窗。將氣體注射器組件配置在該介電窗的開口以將製程氣體注入處理腔室中。在某些例子中，介電窗包含中央凹陷部以及配置在該凹陷部中的嵌件。該嵌件包含設置以接受氣體注射器組件的插銷開口。
介電窗可由諸如陶瓷或石英的材料所建構，且可能以另一材料塗覆或是不以另一材料塗覆。氣體注射器組件包含氣體注射器，該氣體注射器可包括一或多個諸如陶瓷、石英、三氧化二釔等等之材料，且可能以另一材料或不以另一材料塗覆。不同氣體注射器組件可設置以與不同類型的介電窗以及／或者具有不同凹陷部設計、不同尺寸等等之窗介接。舉例而言，石英介電窗可能更易碎（例如相對於陶瓷而言），因此易因氣體注射器組件的插入而導致碎裂。因此，凹陷部、插銷、以及／或者其他特徵部的設置可能需要調整且氣體注射器可能需要調變以順應經調整的設置。在其他例子中，氣體注射器組件及介電窗之間的封件的有效性可取決於氣體注射器組件及介電窗的材料及設置。具有蜂巢型設置之範例介電窗及氣體注射器組件更詳細描述於美國專利第9,947,512號中，其全部內容通過引用於此納入。如其中所述，具有蜂巢型設置的氣體注射器降低關於基板處理的中央缺陷並提升良率。如此處所使用，用語「蜂巢型」意指如下方更詳細描述之具有複數氣體出口之氣體注射器。
在某些例子中，石英介電窗可設置以與氣體注射器組件介接，該氣體注射器包含包括石英、陶瓷、鋁、不鏽鋼、氧化鋁、氮化矽等等的氣體注射器。反之，陶瓷介電窗可設置以與氣體注射器組件介接，該氣體注射器組件包含三氧化二釔氣體注射器。然而，習知設計並不包含設置以與氣體注射器組件介接的石英介電窗，該氣體注射器組件包含固狀（solid）三氧化二釔氣體注射器或有三氧化二釔塗層之非三氧化二釔氣體注射器。舉例而言，由於高純度石英及三氧化二釔相對易碎，在安裝期間防止石英介電窗及三氧化二釔氣體注射器的碎裂且同時維持在氣體注射器組件及介電窗之間的充分密封是困難的。舉例而言，現存石英介電質窗使用夾子固定石英氣體注射器，這將無法對固狀三氧化二釔以及／或者三氧化二釔塗覆之氣體注射器提供充足密封。
根據本揭露之石英介電窗及氣體注射器組件係設置以與氣體注射器組件一同使用，該氣體注射器組件包含由固狀三氧化二釔或伴隨有三氧化二釔塗層之非三氧化二釔材料所構成之氣體注射器。介電窗包含中央凹陷部、及設置以容納接頭（例如插銷接頭）的嵌件、及用於固定氣體注射器組件之螺帽組件。接頭促使並確保在不損壞氣體注射器或介電窗的情況下在氣體注射器及介電窗之間的O型環封件的壓縮。再者，三氧化二釔比其他氣體注射器材料較不易有剝落及其他粒子產生缺陷的問題，這在受處理之基板中造成較少缺陷。
現參考圖1A，顯示了根據本揭露，基板處理系統10的範例。基板處理系統10包含線圈驅動電路11。在某些例子中，線圈驅動電路11包含RF源12及調諧電路13。調諧電路13可直接連接至一或多個感應TCP線圈16。替代地，調諧電路13可藉由選用性反向電路15連接至一或多個線圈16。調諧電路13將RF源12的輸出調諧為所欲之頻率以及／或者所欲之相位，將線圈16的阻抗匹配，以及在該等TCP線圈16之間分配功率。反向電路15係用以選擇性切換通過一或多個TCP線圈16之電流的極性。
可將充氣部20配置在TCP線圈16及介電窗24之間以使用熱以及／冷氣流來控制介電窗24的溫度。將介電窗24沿處理腔室28的一側加以設置。處理腔室28更包括基板支撐物（或底座）32。基板支撐物32可包含靜電夾頭（ESC）、或機械夾頭或其他類型的夾頭。將製程氣體供應至處理腔室28且在處理腔室28內部產生電漿40。電漿40將基板34的裸露表面蝕刻。RF源50及偏壓匹配電路52可用以在操作期間對基板支撐物32施加偏壓以控制離子能量。
氣體輸送系統56可用以將製程氣體混合物供應至處理腔室28。氣體輸送系統56可包含製程及惰性氣體源57、諸如閥以及質量流量控制器的氣體計量系統58、以及歧管59。氣體輸送系統60可用以將氣體62經由閥61輸送至充氣部20。氣體可包含用以冷卻TCP線圈16及介電窗24的冷卻氣體（空氣）。加熱器／冷卻器64可用以將基板支撐物32加熱／冷卻至預定溫度。排氣系統65包含閥66及泵67以藉由吹掃或抽真空來從處理腔室28將反應物移除。
控制器54可用以控制蝕刻製程。控制器54監測系統參數並控制：氣體混合物的輸送；電漿的點燃、維持及熄滅；反應物的移除、冷卻氣體的供應等等。此外，如下方詳細描述的，控制器54可控制線圈驅動電路11、RF源50、及偏壓匹配電路52等等的各實施態樣。舉例而言，在共同授讓之美國專利案第9,515,633號中顯示及描述的使用具有開關電容器之TCCT匹配網路的處理腔室，其全部內容通過引用於此納入。
溫度控制器68可連接至諸如熱控制部件（TCE）的複數加熱部件70，該複數加熱部件70配置於基板支撐物32中。加熱部件70可包含但不限於：對應到多區加熱板之相對區域的巨加熱部件以及／或者設置遍及多區加熱板之多個區域的微加熱部件陣列。如下方更詳細描述，溫度控制器68可用以控制複數個加熱部件70以控制基板支撐物32及基板34的溫度。
如下方更詳細描述，根據本揭露之介電窗24係設置以承接固狀三氧化二釔以及／或者塗有三氧化二釔之氣體注射器（未示於圖1A中）的石英介電窗。
現在參考圖1B、1C、1D、及1E，根據本揭露之原理，更詳細顯示了範例介電窗100及包含氣體注射器108的氣體注射器組件104，氣體注射器108由三氧化二釔所構成。舉例而言，氣體注射器108可由固狀三氧化二釔所構成或者可包括具有三氧化二釔塗層之非三氧化二釔的材料。換句話說，氣體注射器108的外表面可包含三氧化二釔塗層。介電窗100係由石英（例如高純度石英）所構成。介電窗100包括設置以承接氣體注射器108的中央凹陷部112。中央凹陷部112包含延伸通過介電窗100之開口116。圖1B及1C顯示介電窗100的圖而圖1D及1E顯示包含介電窗100及安裝在介電窗100內之氣體注射器組件104的組件。
將氣體注射器組件104配置在中央凹陷部112內，使得氣體注射器108延伸通過介電窗100之開口116。舉例而言，將嵌件120（例如環狀嵌件，諸如碟）配置在中央凹陷部112中。可由塑膠、石英、或另一介電材料所構成之嵌件120包含設置以承接氣體注射器組件104之開口124（例如插銷開口）。
氣體注射器108（例如蜂巢型設置的氣體注射器，包含複數氣體出口128）延伸通過開口124及開口116並進入處理腔室28。螺帽組件132在開口124內固定氣體注射器組件104。舉例而言，螺帽組件132係設置用於扭轉鎖定的操作，諸如在美國專利案第9,947,512號中所述。RF屏蔽136係配置在螺帽組件132及氣體注射器108之間。舉例而言，RF屏蔽136包括諸如銅、鋁等等的金屬、以及／或者可用金屬（例如銀）塗覆。
氣體注射器組件104包含一或多個O型環以提供在氣體注射器組件104之各別元件之間的氣體密封。舉例而言，O型環140係配置在氣體注射器108（例如在凹槽中）及介電窗100之間。O型環144係配置在RF屏蔽136及氣體連接塊148之間。O型環152係配置在氣體注射器108及氣體連接塊148之間。
氣體注射器108包含凸緣（例如環狀凸緣）156，設置以在介電窗100之嵌件120內固定氣體注射器108。由於三氧化二釔易碎且更易受損壞，凸緣156之高度／深度大於包括非三氧化二釔之材料的氣體注射器，其中凸緣156包含針對O型環140之凹槽且可能在壓力下龜裂。舉例而言，凸緣156的垂直高度可實質上與開口112的深度及嵌件120的高度相等（例如在0.05”或1.25mm以內）。僅為舉例，凸緣156的高度為0.5”（+/- 0.05”）、或是12.7mm。因此，凸緣156的上表面與嵌件120的上表面齊平。
RF屏蔽136包含設置以接受螺帽組件132之主體164的槽160。舉例而言，槽160係配置在嵌件120上方（例如不在其內部）。此外，RF屏蔽136的下凸緣168係在凸緣156及嵌件120上方。
圖2A、2B、2C、及2D顯示根據本揭露之原理的範例氣體注射器200的替代圖，氣體注射器200由三氧化二釔（例如固狀三氧化二釔或是具有三氧化二釔塗層的另一材料）所組成。舉例而言，圖2A顯示氣體注射器200的等角視圖。圖2B顯示氣體注射器200的剖面圖。圖2C顯示氣體注射器200的側面圖。圖2D顯示圖2B中所示之特徵部204的近視圖。
前述本質僅是用以說明性描述，而非意欲限制此處揭露內容、其應用或用途。此揭露之廣泛教示可以多種形式實行。因此，儘管此揭露包含特定例子，然而由於經由研讀附圖、說明書以及以下專利申請範圍，其他調整將變得顯而易見，因此此揭露之真實範疇不應僅限於此。應知悉在不改變此揭露的原理之下，一個方法中的一或多個步驟可以不同順序（或同時）執行。再者，儘管每個實施例在上方所描述為具有特定特徵，然而相關於任何本揭露之實施例所描述的這些特徵中的任何一或多者可在任何其他實施例的特徵中實施以及/或者與其結合實施，就算該結合沒有明確描述。換句話說，所述之實施例並非互斥的，且一或多個實施例與另一者置換仍在本揭露的範疇內。
使用各種用語描述之部件之間（例如，在模組、電路元件、半導體層等等之間）的空間及功能關係，包含「連接」、「契合」、「耦合」、「毗連」、「相鄰」、「在頂部」、「上方」、「下方」、以及「設置」。除非明確的描述為「直接」，當在上述揭露中描述第一與第二部件之間的關係時，該關係可以是在該第一與第二部件之間沒有其他中介部件存在的直接關係，也可以是在該第一與第二部件之間（空間上或功能上）存在一或多個中介部件的間接關係。如此處所使用，用語至少為A、B及C其中之一應被解釋為使用非排他性的「或者」表示邏輯（A或B或C），並且不應解釋為表示「至少A其中之一、至少B其中之一以及至少C其中之一」。
在某些實例中，控制器是系統的一部分，其可能是上述例子中的一的部分。該系統可包括半導體處理設備，包含處理工具、腔室、平台以及/或者特定處理元件（晶圓底座、氣流系統等等）。這些系統可能整合電子產品以控制他們在半導體晶圓或基板之處理前、中、後的作業。該電子產品可稱為「控制器」，可控制各種系統的元件或子部件。該控制器可能被設計用以控制任何此處所揭露的製程，包含製程氣體輸送、溫度設定（例如加熱以及／或者冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流量設定、流體輸送設定、位置與操作設定、晶圓輸送進出工具與其他輸送工具以及／或者連接到特定系統的負載鎖，端看處理需求以及／或者系統類型。
廣泛地說，控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體以及／或者軟體，可接受指令、發送指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點量測等等的電子產品。該積體電路可能包含韌體形式儲存程式指令的晶片、數位訊號處理器（DSPs）、定義為特殊用途積體電路（ASICs）的晶片以及／或者執行程式指令（例如軟體）的一或多個微處理器或微控制器。程式指令可能係以各種單獨設定（或程式文件）的形式傳達至控制器的指令，定義在半導體晶圓或系統上執行的特定製程之操作參數。在一些實施例中，該操作參數可能是在由製程工程師定義於製造晶圓的一或多層、材料層、金屬層、氧化層、矽晶層、二氧化矽層、表面、電路以及／或者晶粒的過程中，用以完成一或多個製程步驟的配方的一部分。
在某些實施方式中，該控制器可能為一與系統整合、與系統耦合要不然就是與系統聯網或者結合以上方式的電腦的一部分或是與之耦合。舉例而言，該控制器可能在「雲端」或是工廠主機電腦的一部分或全部，可允許遠端存取晶圓製程。該電腦可能可以遠端連接至系統以監控現行製造作業進程、查看過去製造作業之歷史紀錄、查看多個製造作業的趨勢與性能矩陣、修改現行製程參數、設定製程步驟以接續現行製程，或是開始新製程。在某些例子中，遠端電腦（例如伺服器）可透過可能為區域網路或網際網路的聯網提供製程配方至系統。該遠端電腦可能包含可以進入或設計參數以及／或者設定的使用者介面，這些設定會從遠端電腦連接至系統。在某些例子中，控制器收到資料形式的指令，該資料指定在一或多個操作過程中待執行之每個製程步驟的執行參數。應知悉，參數可以特定針對待執行製程的類型以及控制器設置以與之介面或將其控制的工具類型。因此如上所述，控制器可能是分散的，一如經由組合一或多個個別控制器透過聯網合作並朝一個共同目的工作，正如此處描述的製程與控制。一個用於此目的的分散式控制器例子可以是在一個腔室上一或多個積體電路連接一或多個位於遠端的積體電路（例如在平台水平或是遠端電腦的一部分）兩者結合以控制該腔室的製程。
不受限地，範例系統可能包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子佈植腔室或模組、徑跡腔室或模組，或任何其他可能相關聯或用於生產以及／或者製造半導體晶圓的半導體製程系統。
如上所述，控制器可聯絡一或多個其他工具電路或模組、其他工具部件、群組工具、其他工具介面、毗連工具、相鄰工具、遍布工廠的工具、主電腦、另一控制器，或將晶圓容器傳送出或傳送至半導體製造工廠中工具位置以及／或者裝載端口的材料輸送工具，視工具執行的製程步驟而定。
10:基板處理系統 11:線圈驅動電路 12:RF源 13:調諧電路 15:反向電路 16:線圈 20:充氣部 24:介電窗 28:處理腔室 32:基板支撐物 34:基板 40:電漿 50:RF源 52:偏壓匹配電路 54:控制器 56:氣體輸送系統 57:製程及惰性氣體源 58:氣體計量系統 59:歧管 60:氣體輸送系統 61:閥 62:氣體 64:加熱器／冷卻器 65:排氣系統 66:閥 67:泵 68:溫度控制器 70:加熱部件 100:介電窗 104:氣體注射器組件 108:氣體注射器 112:中央凹陷部 116:開口 120:嵌件 124:開口 128:氣體出口 132:螺帽組件 136:RF屏蔽 140:O型環 144:O型環 148:氣體連接塊 152:O型環 156:凸緣 160:槽 164:主體 168:下凸緣 200:氣體注射器 204:特徵部
從詳細描述與其中附圖將更全面地理解此處所揭露內容，其中：
圖1A為根據本揭露，包含介電窗之基板處理系統的範例；
圖1B及1C顯示根據本揭露之介電窗的範例；
圖1D及1E顯示根據本揭露，氣體注射器組件的範例；以及
圖2A、2B、2C、及2D顯示根據本揭露的氣體注射器。
在圖示中，可重複使用索引號碼以識別相似以及／或者相同的部件。
104:氣體注射器組件
108:氣體注射器
112:中央凹陷部
116:開口
120:嵌件
124:開口
128:氣體出口
132:螺帽組件
136:RF屏蔽
140:O型環
144:O型環
148:氣體連接塊
152:O型環
156:凸緣
160:槽
164:主體
168:下凸緣

Claims (20)

  1. 一種用於基板處理腔室之組件，該組件包含： 一石英介電窗，設置以配置在該基板處理腔室之一上表面中； 一凹陷部，在該石英介電窗中，其中該凹陷部包含一第一開口，該第一開口延伸通過該石英介電窗；以及 一氣體注射器組件，包含一氣體注射器，其中該氣體注射器組件係配置在該凹陷部內，使得該氣體注射器延伸通過該第一開口， 其中，該氣體注射器係符合下列其中一者：（i）由固狀三氧化二釔所構成；以及（ii）包含具有三氧化二釔塗層之一外表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理腔室之組件，其中該氣體注射器對應於包含複數氣體出口的一蜂巢型設置的氣體注射器。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理腔室之組件，更包含一嵌件，配置在該凹陷部中，其中該嵌件包含一第二開口且該氣體注射器延伸通過該第二開口。
  4. 如申請專利範圍第3項之用於基板處理腔室之組件，其中該第二開口對應於一插銷開口。
  5. 如申請專利範圍第3項之用於基板處理腔室之組件，其中該嵌件係由塑膠及石英的其中至少一者所構成。
  6. 如申請專利範圍第3項之用於基板處理腔室之組件，更包含一螺帽組件，配置以固定該氣體注射器組件在該第二開口內。
  7. 如申請專利範圍第6項之用於基板處理腔室之組件，其中該螺帽組件係設置以用於扭轉鎖定操作。
  8. 如申請專利範圍第6項之用於基板處理腔室之組件，更包括配置在該螺帽組件及該氣體注射器之間的一射頻屏蔽。
  9. 如申請專利範圍第8項之用於基板處理腔室之組件，更包括設置在該射頻屏蔽及該氣體注射器組件之一氣體連結塊之間的一封件。
  10. 如申請專利範圍第8項之用於基板處理腔室之組件，其中該射頻屏蔽包括一槽，設置以承接該螺帽組件的一主體。
  11. 如申請專利範圍第10項之用於基板處理腔室之組件，其中該槽係配置在該嵌件上方。
  12. 如申請專利範圍第11項之用於基板處理腔室之組件，其中該氣體注射器包含一凸緣，配置在該第二開口內，且該射頻屏蔽之一下凸緣係位在（i）該氣體注射器之該凸緣、以及（ii）該嵌件的上方。
  13. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理腔室之組件，更包括配置在該氣體注射器及該介電窗之間之一凹槽中的一封件。
  14. 如申請專利範圍第13項之用於基板處理腔室之組件，其中該封件係一O型環。
  15. 如申請專利範圍第1項之用於基板處理腔室之組件，更包括設置在該凹陷部中之一嵌件，其中： 該嵌件包括一第二開口，且該氣體注射器延伸通過該第二開口；以及 該氣體注射器包含配置在該第二開口內的一凸緣。
  16. 如申請專利範圍第15項之用於基板處理腔室之組件，其中該凸緣的一高度實質上與下列至少其中一者相同：（i）該第一開口的一深度、以及（ii）該嵌件的一高度。
  17. 如申請專利範圍第15項之用於基板處理腔室之組件，其中該凸緣的一上表面與該嵌件的一上表面齊平。
  18. 一種用於基板處理腔室之組件，該組件包含： 一石英介電窗，設置以配置在該基板處理腔室的一上表面中； 一中央凹陷部，在該石英介電窗中，其中該中央凹陷部包含一第一開口，該第一開口延伸通過該石英介電窗； 一嵌件，配置在該中央凹陷部中，其中該嵌件包含一第二開口；以及 一氣體注射器組件，包含一氣體注射器，其中該氣體注射器組件配置在該中央凹陷部內，使得該氣體注射器延伸通過該第二開口， 其中，該氣體注射器包含複數氣體出口以及符合下列的其中一者：（i）由固狀三氧化二釔所構成、以及（ii）包含具有三氧化二釔塗層之一外表面。
  19. 如申請專利範圍第18項之用於基板處理腔室之組件，更包括一螺帽組件，配置以固定該氣體注射器組件於該第二開口內，其中該氣體注射器包含一凸緣，該凸緣配置在該第二開口內。
  20. 如申請專利範圍第19項之用於基板處理腔室之組件，其中該凸緣的一高度實質上與（i）該第一開口的一深度、以及（ii）該嵌件的一高度其中至少一者相等，使得該凸緣的一上表面與該嵌件的一上表面齊平。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7220497B2 (en) * 2003-12-18 2007-05-22 Lam Research Corporation Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
US7685965B1 (en) * 2006-01-26 2010-03-30 Lam Research Corporation Apparatus for shielding process chamber port
JP5457109B2 (ja) * 2009-09-02 2014-04-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5377587B2 (ja) * 2011-07-06 2013-12-25 東京エレクトロン株式会社 アンテナ、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US9947512B2 (en) * 2011-10-25 2018-04-17 Lam Research Corporation Window and mounting arrangement for twist-and-lock gas injector assembly of inductively coupled plasma chamber
US10249511B2 (en) * 2014-06-27 2019-04-02 Lam Research Corporation Ceramic showerhead including central gas injector for tunable convective-diffusive gas flow in semiconductor substrate processing apparatus

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